A ليٿيم- آئن بيٽريهڪ ريچارجبل بيٽري آهي جيڪا ٻه مواد استعمال ڪري ٿي جيڪا ترتيب سان مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊس جي طور تي ليتيم آئنز کي واپس آڻڻ ۽ 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، سڄي چارج-ڊسچارج چڪر ۾، ليٿيم هميشه آئن شڪل ۾ موجود آهي ۽ ڪڏهن به دھاتي ليٿيم جي شڪل ۾ ناهي، 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 ٿي سگهن ٿا ethylene carbonate (EC) يا diethyl carbonate (DEC) وغيره. جڏهن بيٽري چارج-ڊسچارج چڪر ۾ هوندي آهي، ليٿيم آئنز مثبت ۽ ناڪاري اليڪٽروڊس جي وچ ۾ اڳتي ۽ پوئتي لڏي ويندا 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 اليڪٽرڪ 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 مواد 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 کان مثبت اليڪٽرروڊ ڏانھن لڏپلاڻ ڪري ٿو، جنھن ڪري مثبت اليڪٽرروڊ ليٿيم-رچ ٿي وڃي ٿو. 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 انٽرلير 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. اليڪٽروڊز هڪ ليٿيم-آئن بيٽري جو بنيادي حصو آهن، جن ۾ فعال مواد، ڪنڊڪٽو ايجنٽ، بائنڊر، ۽ موجوده ڪليڪٽر شامل آهن. فعال مواد (يا اليڪٽروڊ مواد) ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ اليڪٽرروڊ مواد آهن جيڪي چارج ڪرڻ ۽ ڊسچارج ڪرڻ دوران اليڪٽررو 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. في الحال، ليٿيم-آئن بيٽرين لاءِ مکيه مثبت ۽ ناڪاري اليڪٽروڊ مواد جيڪي وڏي پيماني تي پورٽيبل ڊوائيسز ۾ استعمال ٿين ٿا، ترتيبوار LiCoO₂ ۽ گرافائٽ آهن. ان کان علاوه، conductive ايجنٽ (جهڙوڪ acetylene ڪارو) عام طور تي اليڪٽرروڊ ٺاھڻ دوران شامل ڪيا ويندا آھن مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊ مواد جي چالڪيت کي بھتر ڪرڻ لاءِ ليٿيم-آئن بيٽرين جي عملي ضرورتن کي بھتر سان پورو ڪرڻ لاءِ. يقيني بڻائڻ لاءِ گرينولر مثبت ۽ منفي اليڪٽرروڊ مواد ۽ conductive ايجنٽ مضبوط طور تي موجوده ڪليڪٽر تي عمل ڪن ٿا، 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 پاڻيءَ تي ٻڌل بائنر خاص طور تي ڪاربوڪسيميٿيل سيلولوز/اسٽائرين-بٽاڊين ربر (CMC/SBR) آهن. موجوده ڪليڪٽر جو بنيادي ڪم فعال مادي مان اليڪٽران 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. اليڪٽرولائٽ جو انتخاب گهڻو ڪري بيٽري جي ڪم ڪندڙ اصول کي طئي ڪري ٿو ۽ ان جي مخصوص توانائي، حفاظت جي ڪارڪردگي، سائيڪل 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 اليڪٽروڊس جي وچ ۾ منتقل ڪيا ويا آهن ۽ غير نامياتي يا نامياتي آئنز ۽ ليتيم آئنز مان ٺهيل آهن. في الحال، مکيه تجارتي طور تي دستياب ليتيم لوڻ LiPF6 آهي. نئين دور ۾، ليٿيم-آئن بيٽرين جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ ۽ خاص خاص ڪمن کي حاصل ڪرڻ لاءِ، فنڪشنل اضافو، جهڙوڪ شعلا retardants، اڪثر اليڪٽرولائيٽ ۾ شامل ڪيا ويندا آهن.
ليٿيم-آئن جي 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 صلاحيت، 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 ۾ سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ ڌار ڌار قسمون آهن اعليٰ-سخت طاقت واريون فلمون جيڪي پوليوليفنز مان ٺهيل آهن، جن ۾ پوليو پروپلين ۽ پوليٿيلين مان ٺهيل پروڊڪٽس، گڏوگڏ پروپلين ۽ ايٿيلين جي ڪوپوليمرائيزيشن ذريعي يا صرف پوليٿيلين هوموپوليمر استعمال ڪندي پروڊڪٽس شامل آهن. ليٿيم-آئن بيٽرين ۾ غير-آئوس 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، گريفائٽ 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، اليڪٽرولائٽ کان تيز ۽ گهٽ درجه حرارت ۽ سنکنرن ۾ تبديلين کي منهن ڏيڻ جي ضرورت آهي.