A ليٿيم- آئن بيٽريهڪ ريچارجبل بيٽري آهي جيڪا ٻه مواد استعمال ڪري ٿي جيڪا ترتيب سان مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊس جي طور تي ليٿيم آئنز کي ريورسيبل داخل ڪرڻ ۽ ختم ڪرڻ جي قابل آهي. چارج ڪرڻ دوران، مثبت اليڪٽرروڊ ۾ ليتيم ايٽم ليٿيم آئنز ۽ آزاد اليڪٽران ۾ آئنائيز ڪندا آهن.
اهي ليتيم آئنز وري منفي اليڪٽرروڊ ڏانهن لڏپلاڻ ڪن ٿا ۽ اتي موجود آزاد اليڪٽرانن سان ملن ٿا ته جيئن ليٿيم ايٽم ٺاهين. برعڪس، خارج ٿيڻ دوران، منفي اليڪٽرروڊ تي ليٿيم ايٽم ٻيهر ليٿيم آئنز ۽ آزاد اليڪٽرانن ۾ تبديل ٿي ويندا آهن، ۽ پوء مثبت اليڪٽرروڊ تي ٻيهر گڏ ڪري ليٿيم ايٽم ٺاهيندا آهن. تنهن ڪري، پوري چارج-ڊسچارج چڪر دوران، ليٿيم هميشه آئنڪ شڪل ۾ موجود هوندو آهي ۽ ڪڏهن به دھاتي ليٿيم جي شڪل ۾ نه هوندو آهي، جنهن ڪري هن قسم جي بيٽري کي ليٿيم-آئن بيٽري چئبو آهي. مختلف ڊيزائنن جي بنياد تي، مارڪيٽ ۾ سڀ کان وڌيڪ عام ليٿيم- آئن بيٽريون پائوچ سيلز، سلنڊريڪل سيلز، ۽ بٽڻ سيلز آهن. ليٿيم-آئن بيٽرين جو مثبت اليڪٽرروڊ مواد عام طور تي ليٿيم-رچ مرڪب هوندو آهي، جهڙوڪ LiCoO2، LiFePO4، LiNiO، ۽ LiMnzO2. ليٿيم-آئن بيٽرين جو منفي اليڪٽرروڊ مواد گهڻو ڪري گريفائٽ تي ٻڌل هوندو آهي. اليڪٽرولائيٽ جي حوالي سان، مخصوص ليتيم سالڪن جا حل (جهڙوڪ LiPF6، LiASF6، ۽ LiCIO4) عام طور تي نامياتي محلولن ۾ حل ڪيا ويندا آهن. اهي نامياتي محلول ايٿيلين ڪاربونيٽ (EC) يا ڊائٿائل ڪاربونيٽ (DEC) وغيره ٿي سگهن ٿا. جڏهن بيٽري چارج-ڊسچارج چڪر ۾ هوندي آهي، ليٿيم آئنز مثبت ۽ منفي اليڪٽروڊس جي وچ ۾ اڳتي ۽ اڳتي منتقل ٿيندا آهن. اهو عمل علامتي طور تي بيان ڪيو ويو آهي "روڪنگ چيئر بيٽري،" جيئن هيٺ ڏنل ڊراگرام ۾ ڏيکاريل آهي.
ليٿيم-آئن بيٽرين کي ليٿيم ڪوبالٽ آڪسائيڊ (LiCoO2) سان گڏ مثبت اليڪٽرروڊ طور ۽ گرافائٽ کي منفي اليڪٽرروڊ طور مثال طور، ان جو اليڪٽررو ڪيميڪل اظهار آهي: (-)CI LiPF(EC+ DEC) / LiCoO2(+).
مثبت electrode رد عمل:
منفي اليڪٽرروڊ ردعمل: 5.2
مجموعي ردعمل: 5.3
اصل ۾، هڪ ليٿيم-آئن جي بيٽري کي هڪ اهڙي ڊوائيس طور ڏسي سگهجي ٿو جيڪا ليٿيم-آئن ڪنسنٽريشن ۾ فرق جي بنياد تي هلندي آهي. چارج ڪرڻ دوران، ليٿيم آئنز مثبت اليڪٽرروڊ مادي مان نڪرندا آهن، اليڪٽرولائيٽ مان گذري ويندا آهن، ۽ منفي اليڪٽرروڊ مواد ۾ داخل ٿيندا آهن، جنهن سان منفي اليڪٽرروڊ ليٿيم-ماليا ويندا آهن جڏهن ته مثبت اليڪٽرروڊ نسبتاً ليٿيم-غريب هوندا آهن. انهي سان گڏ، سڄي سسٽم جي چارج بيلنس کي برقرار رکڻ لاء، لاڳاپيل اليڪٽران ڪاربن تي ٻڌل منفي اليڪٽرروڊ کي هڪ خارجي سرڪٽ ذريعي فراهم ڪيا ويندا آهن. برعڪس، خارج ٿيڻ دوران، ليٿيم آئنز ناڪاري اليڪٽرروڊ مان مثبت اليڪٽرروڊ ڏانھن منتقل ٿي ويندا آھن، جنھن ڪري مثبت اليڪٽرروڊ ليٿيم-رچ ٿيڻ لڳندا آھن. عام طور تي، عام چارج-ڊسچارج چڪر دوران، ليٿيم آئنز بار بار پرت ٿيل ڪاربان مواد ۽ آڪسائيڊز جي وچ ۾ شامل ۽ ڪڍندا آهن. اهو عمل بنيادي طور تي ظاھر ٿئي ٿو جيئن ته انٽرليئر اسپيسنگ ۾ تبديليون ۽ مواد جي بنيادي ڪرسٽل ڍانچي کي ٽوڙي نه سگھندا آھن. تنهن ڪري، رد عمل جي پٺڀرائي جي نقطه نظر کان، ليٿيم- آئن بيٽري جي اندر ڪيميائي تبديلين کي هڪ انتهائي مثالي موٽڻ وارو عمل سمجهيو وڃي ٿو. هڪ ليٿيم- آئن بيٽري چار بنيادي حصن تي مشتمل آهي: اليڪٽروڊس، اليڪٽرولائيٽ، جدا ڪندڙ، ۽ ڪيسنگ. اليڪٽروڊس ليٿيم-آئن جي بيٽري جو بنيادي حصو آهن، جن ۾ فعال مواد، چالاڪ ايجنٽ، بائنڊر، ۽ موجوده ڪليڪٽر شامل آهن. فعال مواد (يا اليڪٽروڊ مواد) ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ اليڪٽرروڊ مواد آهن جيڪي چارجنگ ۽ ڊسچارج دوران اليڪٽرڪ ڪيميڪل رد عمل ذريعي برقي توانائي جاري ڪن ٿا. اهي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي ۽ ليٿيم-آئن بيٽرين جي بنيادي خصوصيتن جو تعين ڪن ٿا. فعال مواد شامل آهن مثبت electrode مواد ۽ منفي electrode مواد. مثبت اليڪٽرروڊ مواد خاص طور تي پائوڊر ٿيل جامع ڌاتو مرکبات آهن جن ۾ نسبتا اعلي صلاحيتون آهن (لتيم ڌاتو اليڪٽروڊس جي نسبت سان)، جهڙوڪ LiCoO₂، LiMnO₄، LiNi₁-x-Co:MnyO₂، LiCo:Ni{{26}₂ O₂، LiCo:Ni{{26}₂ O₂، LiMnO₄.
ناڪاري اليڪٽرروڊ مواد ۾ ڪاربان مواد، مصر جو مواد، ۽ ڌاتو آڪسائيڊ مواد شامل آهن. هن وقت، پورٽبل ڊوائيسز ۾ وڏي پيماني تي استعمال ٿيندڙ ليٿيم-آئن بيٽرين لاءِ مکيه مثبت ۽ ناڪاري اليڪٽروڊ مواد، ترتيبوار LiCoO₂ ۽ گريفائٽ آهن. ان کان علاوه، conductive ايجنٽ (جهڙوڪ acetylene ڪارو) عام طور تي اليڪٽرروڊ ٺاھڻ دوران شامل ڪيا ويندا آھن مثبت ۽ ناڪاري اليڪٽرروڊ مواد جي چالڪيت کي بھتر ڪرڻ لاءِ ليٿيم-آئن بيٽرين جي عملي ضرورتن کي بھتر پورو ڪرڻ لاءِ. گرينولر مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊ مواد ۽ conductive ايجنٽ کي يقيني بڻائڻ لاء موجوده ڪليڪٽر کي مضبوط طور تي عمل ڪرڻ لاء، هڪ باندر عام طور تي شامل ڪيو ويو آهي. عام بائنر جي درجه بندي ڪئي وئي آهي جيئن تيل تي ٻڌل-۽ پاڻي تي ٻڌل-. تيل تي ٻڌل بائنڊرز ۾ خاص طور تي پولي ونائلائيڊين فلورائڊ (PVDF) ۽ پوليٽيٽرافلووروٿيلين (PTFE) شامل آهن، جڏهن ته پاڻي تي ٻڌل بائنر خاص طور تي ڪاربوڪسيميٿيل سيلولوز/اسٽيئرين-بٽاڊين ربر (CMC/SBR) آهن. موجوده ڪليڪٽر جو بنيادي ڪم فعال مادي مان اليڪٽرانن کي هلائڻ ۽ موجوده کي برابر طور تي ورهائڻ آهي، جڏهن ته فعال مواد کي پڻ سپورٽ ڪري ٿو. موجوده ڪليڪٽرن کي عام طور تي اعلي ميخانياتي طاقت، سٺي ڪيميائي استحڪام، ۽ اعلي چالکائي جي ضرورت هوندي آهي. مثبت اليڪٽرروڊ لاءِ موجوده ڪليڪٽر المونيم ورق آهي، ۽ منفي اليڪٽرروڊ لاءِ موجوده ڪليڪٽر تانبا ورق آهي.
اليڪٽرولائٽ جو ڪردار مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊس جي وچ ۾ ليتيم آئنز کي هلائڻ آهي. اليڪٽرولائيٽ جو انتخاب گهڻو ڪري بيٽري جي ڪم ڪندڙ اصول کي طئي ڪري ٿو ۽ ان جي مخصوص توانائي، حفاظت جي ڪارڪردگي، چڪر جي ڪارڪردگي، شرح جي ڪارڪردگي، گهٽ-درجه حرارت جي ڪارڪردگي، ۽ اسٽوريج ڪارڪردگي کي متاثر ڪري ٿو. في الحال، ڪمرشل طور تي موجود ليٿيم-آئن بيٽريون خاص طور تي غير- آبي اليڪٽرولائيٽ سسٽم استعمال ڪن ٿيون، جن ۾ نامياتي محلول ۽ چالاڪ ليٿيم سالٽ شامل آهن. نامياتي محلول اليڪٽرولائٽ جو بنيادي حصو آهي ۽ ان جي ڪارڪردگي سان ويجهي سان لاڳاپيل آهي. اهو عام طور تي نامياتي محلولن جو مرکب آهي جهڙوڪ ايٿيلين ڪاربونيٽ، پروپيلين ڪاربونيٽ، ڊميٿيل ڪاربونيٽ، ۽ ميٿيل ايٿائل ڪاربونيٽ. چالاڪ ليتيم لوڻ ليتيم آئنز مهيا ڪري ٿو جيڪي مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊس جي وچ ۾ منتقل ڪيا ويا آهن ۽ غير نامياتي يا نامياتي انائنس ۽ ليتيم آئنز مان ٺهيل آهن. في الحال، مکيه تجارتي طور تي دستياب ليتيم لوڻ LiPF6 آهي. نئين دور ۾، ليٿيم-آئن بيٽرين جي اليڪٽررو ڪيميڪل ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ ۽ خاص خاص ڪمن کي حاصل ڪرڻ لاءِ، فنڪشنل اضافو، جهڙوڪ شعلا ريٽارڊنٽ، اڪثر اليڪٽرولائٽ ۾ شامل ڪيا ويندا آهن.
ليٿيم-آئن بيٽري جي ڊيزائن ۾، جدا ڪندڙ مثبت ۽ منفي اليڪٽروڊس جي وچ ۾ واقع هوندو آهي، ۽ ان جو بنيادي ڪم ٻن اليڪٽروڊس جي وچ ۾ سڌي رابطي کي روڪڻ آهي، اهڙيءَ طرح شارٽ سرڪٽ کان پاسو ڪيو وڃي. ان سان گڏ، هن مواد جي منفرد microporous ساخت ليتيم آئنز کي آزاديءَ سان گذرڻ جي اجازت ڏئي ٿي. جدا ڪندڙ بيٽري جي اسٽوريج جي گنجائش، چڪر جي زندگي، ۽ مجموعي حفاظت ۾ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو. تنهن ڪري، هڪ اعلي-ڪالٽي ڌار ڪندڙ کي استعمال ڪرڻ سان بيٽري جي مجموعي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو. في الحال، مارڪيٽ تي سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ جدا ڪندڙ قسمون وڏيون طاقت واريون فلمون آهن جيڪي پوليولفين جون ٺهيل آهن، جن ۾ پوليو پروپلين ۽ پوليٿيلين مان ٺهيل ٻرندڙ پروڊڪٽس، گڏوگڏ پروپلين ۽ ايٿيلين جي ڪوپوليمرائيزيشن ذريعي يا اڪيلو پوليٿيلين هوموپوليمر استعمال ڪندي پروڊڪٽس شامل آهن. ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ غير-آڪيوس محلولن جو استعمال هيٺين ليٿيم-آئن جي چالاڪيءَ جو سبب بڻجي ٿو، ان ڪري هڪ وڏي اليڪٽروڊ ايريا جي ضرورت پوي ٿي. ان کان علاوه، بيٽري اسيمبليءَ دوران سرپل-زخمي ساخت جي استعمال جو مطلب آهي ته بيٽري جي ڪارڪردگي جو دارومدار نه رڳو خود اليڪٽروڊس تي، پر بيٽري جي پيداوار ۾ استعمال ٿيندڙ بائنرز تي به آهي. انهن بائنڊرز کي لازمي طور تي اليڪٽرروڊ ٺهڻ دوران فعال مواد جي هڪجهڙائي ۽ حفاظت کي يقيني بڻائڻ گهرجي، فعال مواد کي موجوده ڪليڪٽر سان موثر طريقي سان بانڊ ڪرڻ، گرافائٽ انوڊ تي حفاظتي SEI (سولڊ-ڪلڪٽرولائيٽ انٽرفيس) فلم جي ٺهڻ کي آسان بڻائي، اليڪٽرروڊ کي سڪي وڃڻ دوران ڪافي حرارتي استحڪام برقرار رکڻ، ۽ اليڪٽرروڊ کي موثر طريقي سان سڪيو وڃي.
ٻاهرئين ڍڪڻ هڪ ليٿيم- آئن بيٽري جو ڪنٽينر آهي. عام طور تي استعمال ٿيل casings شامل آهن اسٽيل casings، المونيم casings، ۽ المونيم-پلاسٽڪ جي جامع casings. عام طور تي، ڪيسنگ کي تيز ۽ گهٽ درجه حرارت ۾ تبديلين ۽ اليڪٽرولائٽ کان سنکنرن کي منهن ڏيڻ جي ضرورت آهي.