องค์ประกอบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

องค์ประกอบและการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์ ตัวแยก แคโทด และแอโนด และตัวเรือน

อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจเป็นเจลหรือโพลีเมอร์หรือส่วนผสมของเจลและโพลีเมอร์

อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการส่งไอออนในแบตเตอรี่มักประกอบด้วยเกลือลิเธียมและตัวทำละลายอินทรีย์อิเล็กโทรไลต์มีบทบาทสำคัญในการขนส่งไอออนระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เพื่อให้มั่นใจว่าแบตเตอรี่สามารถรับแรงดันไฟฟ้าสูงและความหนาแน่นของพลังงานสูงโดยทั่วไปอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ที่มีความบริสุทธิ์สูง เกลือลิเธียมอิเล็กโทรไลต์ และสารเติมแต่งที่จำเป็น ผสมอย่างระมัดระวังในสัดส่วนที่กำหนดภายใต้สภาวะเฉพาะ

วัสดุแคโทดประเภทของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน:

• ลิโคโอ2
• Li2MnO3
• LiFePO4
• เอ็นซีเอ็ม
• กสทช

 วัสดุแคโทดประกอบด้วยต้นทุนมากกว่า 30% ของแบตเตอรี่ทั้งหมด

ขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วย

จากนั้นขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีค่าใช้จ่ายประมาณ 5-10 เปอร์เซ็นต์ของแบตเตอรี่ทั้งหมดวัสดุแอโนดที่มีคาร์บอนเป็นวัสดุแอโนดที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเมื่อเทียบกับขั้วบวกลิเธียมโลหะแบบดั้งเดิม มีความปลอดภัยและความเสถียรสูงกว่าวัสดุแอโนดที่มีคาร์บอนส่วนใหญ่มาจากกราไฟท์ธรรมชาติและกราไฟท์เทียม คาร์บอนไฟเบอร์ และวัสดุอื่นๆกราไฟท์เป็นวัสดุหลักซึ่งมีพื้นที่ผิวจำเพาะและการนำไฟฟ้าสูง นอกจากนี้วัสดุคาร์บอนยังมีเสถียรภาพทางเคมีและรีไซเคิลได้ดีอีกด้วยอย่างไรก็ตาม กำลังการผลิตของวัสดุอิเล็กโทรดลบที่ใช้คาร์บอนค่อนข้างต่ำ ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการใช้งานบางอย่างสำหรับความจุที่สูงขึ้นดังนั้น ขณะนี้จึงมีงานวิจัยบางส่วนเกี่ยวกับวัสดุคาร์บอนใหม่และวัสดุคอมโพสิต โดยหวังว่าจะปรับปรุงกำลังการผลิตและอายุการใช้งานของวัสดุอิเล็กโทรดลบที่มีคาร์บอนเป็นหลัก

ยังคงมีวัสดุอิเล็กโทรดลบซิลิคอนคาร์บอนวัสดุซิลิคอน (Si): เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดคาร์บอนลบแบบเดิม อิเล็กโทรดซิลิคอนมีความจุจำเพาะและความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าอย่างไรก็ตาม เนื่องจากวัสดุซิลิกอนมีอัตราการขยายตัวสูง จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้เกิดการขยายตัวของปริมาตรของอิเล็กโทรด ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลง

เครื่องแยกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นส่วนสำคัญในการรับประกันประสิทธิภาพและความปลอดภัยของแบตเตอรี่หน้าที่หลักของตัวคั่นคือการแยกอิเล็กโทรดบวกและลบ และในเวลาเดียวกัน ยังสามารถสร้างช่องทางสำหรับการเคลื่อนที่ของไอออนและรักษาอิเล็กโทรไลต์ที่จำเป็นไว้ได้มีการแนะนำประสิทธิภาพและพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของตัวแยกแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนดังนี้:

1. ความเสถียรทางเคมี: ไดอะแฟรมควรมีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และทนทานต่อความชราภายใต้สภาวะตัวทำละลายอินทรีย์ และสามารถรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น อุณหภูมิสูงและความชื้นสูง

2. ความแข็งแรงทางกล: ตัวแยกควรมีความแข็งแรงเชิงกลและความยืดหยุ่นเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่ามีความต้านทานแรงดึงและความต้านทานการสึกหรอเพียงพอเพื่อป้องกันความเสียหายระหว่างการประกอบหรือการใช้งาน

3. การนำไอออนิก: ภายใต้ระบบอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์ ค่าการนำไฟฟ้าของไอออนิกจะต่ำกว่าค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ในน้ำ ดังนั้นตัวแยกควรมีคุณลักษณะของความต้านทานต่ำและค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกสูงในเวลาเดียวกัน เพื่อลดความต้านทาน ความหนาของตัวคั่นควรบางที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อทำให้พื้นที่อิเล็กโทรดใหญ่ที่สุด

4. เสถียรภาพทางความร้อน: เมื่อเกิดความผิดปกติหรือความล้มเหลว เช่น การชาร์จไฟเกิน การคายประจุเกิน และการลัดวงจรเกิดขึ้นระหว่างการทำงานของแบตเตอรี่ ตัวแยกจะต้องมีความเสถียรทางความร้อนที่ดีที่อุณหภูมิหนึ่ง ไดอะแฟรมควรนิ่มหรือละลาย ซึ่งจะปิดกั้นวงจรภายในของแบตเตอรี่ และป้องกันอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่

5. โครงสร้างรูพรุนที่เปียกและควบคุมได้เพียงพอ: โครงสร้างรูพรุนและการเคลือบผิวของตัวแยกควรมีความสามารถในการควบคุมการเปียกที่เพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าตัวแยก ซึ่งจะช่วยปรับปรุงพลังงานและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่โดยทั่วไปแล้ว ไดอะแฟรม microporous เกล็ดโพลีเอทิลีน (PP) และโพลีเอทิลีนเกล็ด (PE) เป็นวัสดุไดอะแฟรมทั่วไปในปัจจุบัน และราคาค่อนข้างถูกแต่มีวัสดุแยกแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่นๆ เช่น โพลีเอสเตอร์ ซึ่งมีประสิทธิภาพดีแต่ราคาค่อนข้างสูง