Li-ionbatterijen zijn bijna overal.Ze worden gebruikt in toepassingen van mobiele telefoons en laptops tot hybride en elektrische voertuigen.Lithium-ionbatterijen worden ook steeds populairder in grootschalige toepassingen zoals Uninterruptible Power Supplies (UPS's) en stationaire Battery Energy Storage Systems (BESS's).
Een batterij is een apparaat dat bestaat uit een of meer elektrochemische cellen met externe aansluitingen voor het voeden van elektrische apparaten.Wanneer een batterij elektrische stroom levert, is de positieve pool de kathode en de negatieve pool de anode.De als negatief gemarkeerde aansluiting is de bron van elektronen die door een extern elektrisch circuit naar de positieve aansluiting zullen stromen.
Wanneer een batterij is aangesloten op een externe elektrische belasting, zet een redoxreactie (reductie-oxidatie) hoogenergetische reactanten om in producten met een lagere energie, en het verschil in vrije energie wordt als elektrische energie aan het externe circuit geleverd.Historisch gezien verwees de term "batterij" specifiek naar een apparaat dat uit meerdere cellen bestaat;het gebruik is echter geëvolueerd naar apparaten die uit een enkele cel bestaan.
Hoe werkt een lithium-ionbatterij?
De meeste Li-ionbatterijen hebben een soortgelijk ontwerp, bestaande uit een positieve metaaloxide-elektrode (kathode) gecoat op een aluminium stroomcollector, een negatieve elektrode (anode) gemaakt van koolstof/grafiet gecoat op een koperen stroomcollector, een separator en elektrolyt gemaakt van lithiumzout in een organisch oplosmiddel.
Terwijl de batterij ontlaadt en een elektrische stroom levert, voert de elektrolyt positief geladen lithiumionen van de anode naar de kathode en vice versa door de separator.De beweging van de lithiumionen creëert vrije elektronen in de anode die een lading creëren bij de positieve stroomcollector.De elektrische stroom vloeit dan van de stroomcollector door een apparaat dat wordt gevoed (mobiele telefoon, computer, enz.) Naar de negatieve stroomcollector.De separator blokkeert de stroom van elektronen in de batterij.
Tijdens het opladen past een externe elektrische stroombron (het laadcircuit) een overspanning toe (een hogere spanning dan de batterij produceert, van dezelfde polariteit), waardoor een laadstroom in de batterij van de positieve naar de negatieve elektrode vloeit, dat wil zeggen in de omgekeerde richting van een ontlaadstroom onder normale omstandigheden.De lithiumionen migreren vervolgens van de positieve naar de negatieve elektrode, waar ze worden ingebed in het poreuze elektrodemateriaal in een proces dat intercalatie wordt genoemd.
Posttijd: 26 juni-2022