شرح بنية ومبدأ بطارية الليثيوم

1. البنية الأساسية لـبطارية الليثيوم

المواد الرئيسية: القطب الموجب، القطب السالب، الإلكتروليت، الفاصل

الشكل: دائري، مربع (موشوري)مغلف، ملفوف

الشكل: بوليمر (عبوة مرنة)، سائلأيون الليثيوم(غلاف فولاذي)

2. مبدأ عمل بطارية الليثيوم

مادة القطب الموجب(مادة الأنود)LiMn2O4،

مادة القطب السالب(مادة الكاثود)الجرافيت

أثناء الشحن، تتجمع أيونات الليثيوم (لي+) في القطب الموجب وأيونات الليثيوم (لي+) في الإلكتروليتتجاهالقطب السالب،والتي تشكل تُختزل الإلكترونات إلى ليثيوم وتُدمج في مادة الكربون للقطب السالب. أثناء التفريغ، يفقد الليثيوم المدمج في مادة الكربون للقطب السالب إلكترونات ويدخل إلى الإلكتروليت، وتنتقل أيونات الليثيوم الموجبة (لي+) الموجودة في الإلكتروليت إلى القطب الموجب.

3. مبدأ تركيب بطارية الليثيوم

① البنية الإيجابية

LiMn2O4 (أكسيد الليثيوم والمنغنيز) + عامل موصل (أسود الأسيتيلين) + مادة رابطة (مادة PVDF) + جامع تيار (رقائق الألومنيوم) قطب موجب

② بنية القطب السالب

الجرافيت + عامل موصل (أسود الأسيتيلين) + مادة رابطة (مادة PVDF) + جامع تيار (رقائق نحاسية) قطب سالب

4. عملية الشحن

يقوم مصدر الطاقة بشحن البطارية. في هذه اللحظة، تنتقل الإلكترونات e الموجودة على القطب الموجب من الدائرة الخارجية إلى القطب السالب، وتقفز أيونات الليثيوم الموجبة لي+ إلى داخل الإلكتروليت من القطب الموجب، وتصعد عبر فتحات اللف علىفاصل، و "swim" "عندما تصل إلى السالبقطب كهربائي، يتحد مع الإلكترونات التي سبق أن تجاوزت الحد المسموح به.

التفاعل على القطب الموجب هو LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++زين (إلكترون)

التفاعل على القطب السالب هو: 6C + XLi + زين = LixC6

5. عملية التفريغ

عند تفريغ البطارية، تنتقل الإلكترونات الموجودة على القطب السالب من الدائرة الخارجية إلى القطب الموجب، ويقفز أيون الليثيوم الموجب لي+ من القطب السالب إلى الإلكتروليت، ويتسلق عبر الفتحة الصغيرة المتعرجة الموجودة علىفاصل، و "swims" للوصول إلى الإيجابيةقطب كهربائي يتم دمجها مع الإلكترونات التي سبق أن تجاوزت الحد المسموح به.

التفاعل الذي يحدث على القطب الموجب هو: Li1-xMn2O4+xli++xe (إلكترون) ==LiMn2O4

التفاعل على القطب السالب هو LixC6 == 6C+xLi+xe