Qu'est-ce que la batterie au lithium-ion et comment ça marche?

Batteries lithium-ion sont des piles rechargeables qui sont utilisés dans de nombreux appareils électroniques tels que les téléphones mobiles, lecteurs MP3, ordinateurs portables, etc, en raison de sa nature légère. Batteries lithium-ion ont une densité d'énergie élevée par rapport à beaucoup d'autres batteries. Haute densité d'énergie dans la batterie lithium-ion signifie que, la quantité d'énergie stockée dans la batterie par unité de volume est important. L'énergie stockée dans les batteries lithium-ion est un type électrochimique de l'énergie. Ce type est une énergie électrique, qui est dérivé de produits chimiques par des réactions chimiques. Perte d'énergie se produit lentement au lithium-ion que les autres batteries sur le marché.

Fonctionnement d'une cellule électrochimique

Le principe de fonctionnement d'une cellule électrochimique est constituée de deux éléments principaux, les électrodes et l'électrolyte. Anode et la cathode sont les deux électrodes qui conduisent l'énergie électrique (ions). L'anode est reliée à la borne négative de la batterie tandis que la cathode est reliée à la borne positive de la batterie. Les électrodes sont immergées dans l'électrolyte, qui agit comme un milieu liquide pour le mouvement des ions. L'électrolyte agit en tant que tampon et permet dans les réactions électrochimiques de la batterie. Le mouvement des électrons dans l'électrolyte et entre les électrodes, entraîne le courant électrique.

Travail de Batterie Lithium-Ion

L'anode et la cathode de la pile au lithium-ion sont constitués de carbone et d'oxyde de lithium, respectivement. L'électrolyte est constitué de sels de lithium, qui sont dissous dans des solvants organiques. Le matériau d'anode est principalement en graphite et un matériau de cathode peut être soit une de celles-ci: l'oxyde de lithium cobalt oxyde (LiCoO2), phosphate de fer lithié (LiFePO4), ou de manganèse de lithium (LiMn2O4). Les électrolytes courants utilisés dans les batteries lithium-ion sont les sels de lithium tels que l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6), le tétrafluoroborate de lithium (LiBF4), le perchlorate de lithium (LiClO4), etc, qui sont dissous dans des solvants organiques tels que le carbonate d'éthylène, le carbonate de diméthyle et le carbonate de diéthyle. L'électrolyte utilisé dans les batteries au lithium est une solution non aqueuse, car, en solution aqueuse (H2O), le lithium (très réactif alcalin) réagit vigoureusement avec de l'eau pour former de l'hydroxyde de lithium et de l'hydrogène gazeux, ce qui n'est pas du tout souhaitée dans le fonctionnement de lithium -ion.

Pendant la charge, les ions lithium de la cathode vers l'anode se déplacer et de s'installer dans la couche anodique. L'écoulement des ions lithium dans l'électrolyte est. Lorsque ce processus a lieu, la batterie se charge et stocke l'énergie électrique en elle. Pendant le processus de décharge, les ions lithium revenir à la cathode de l'anode. Lorsque la batterie est effectuée, la circulation de flux d'électrons opposée à la direction des ions lithium, dans le circuit externe. En raison de ce mouvement des électrons, le courant électrique est produit. Fondamentalement, la différence de potentiel et la résistance est créé entre les électrodes, ce qui provoque un courant électrique de s'écouler. Lorsque la batterie est alimentée par une source externe, le mouvement ionique aura lieu. C'est le principe de base derrière le travail de batterie lithium-ion.

Maintenant, laissez-nous jeter un oeil à des réactions chimiques qui se produisent au niveau des électrodes.

A l'anode: xLi + + + xe-6C → LixC6

A la cathode: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + + + xe xLi-

La réaction globale: Li + + + Li2O LiCoO2 → CoO

Composants utilisés au lithium-ion

Il existe différents circuits qui sont présents à l'intérieur de la batterie au lithium-ion. Ils sont les suivants:

* Contrôleur IC (Integrated Circuit): Ce circuit contrôle les niveaux de tension et de courant dans la batterie.

Commutateurs *: Ces commutateurs sont constitués de transistors à effet de champ, qui interrompent ou de casser le processus de charge et de décharge, après avoir reçu le signal de commande dès le contrôleur IC.

* Fusible: Lorsque la température de l'interrupteur de commande dépasse un certain niveau, le fusible coupe le courant. Cela permet d'économiser la batterie de plus de courant.

Thermistance *: Le passage du courant dans la batterie est commandée par la thermistance, comme on peut faire varier sa résistance en fonction du courant qui le traverse.

* Coefficient de température positif (PTC) Interrupteur: L'interrupteur est également utilisé dans des batteries lithium-ion, au lieu de la thermistance, pour éviter la surchauffe dans le circuit.

La capacité de la batterie soit, la quantité de charge que peut stocker, dépend de la surface des électrodes utilisées. Le nombre de cycles de charge et de décharge de batteries lithium-ion sont de plus en plus, le taux de charge est rapide par rapport à d'autres batteries. Mais il ya un problème d'explosion en batteries lithium-ion dus à la surchauffe. Il est conseillé de remplacer la pile souvent, afin d'éviter une explosion....