تتكون بطارية ليثيوم أيون من المكونات التالية: القطب الموجب ، القطب السالب ، المنحل بالكهرباء ، ملح المنحل بالكهرباء ، المادة اللاصقة ، الفاصل ، الرصاص الموجب ، الرصاص السالب ، الطرف المركزي ، المادة العازلة ، صمام الأمان ، طرف معامل درجة الحرارة الإيجابية (محطة PTC) ، مجمع تيار القطب السالب ، جامع تيار القطب الموجب ، العامل الموصل ، وعلبة البطارية.

مادة القطب الموجب:

مواد القطب الموجب هي أكاسيد الفلزات الانتقالية المحتوية على الليثيوم والفوسفيدات ، مثل LiCoO2 و LiFePO4 ، وكذلك البوليمرات الموصلة مثل البولي أسيتيلين والبوليسترين والبولي ثيوفين والبولي بيرول ومركبات البولي ثيوثر النشطة ، من بين أمور أخرى. تعتبر مواد القطب الموجب المركب الليثيوم مكونات حيوية لبطاريات الليثيوم أيون.

تشكل مواد القطب الموجب جزءا كبيرا في بطاريات الليثيوم أيون ، حيث تتراوح نسبة كتلة مواد القطب الموجب إلى السالب عادة من 3: 1 إلى 4: 1. لذلك ، يؤثر أداء مواد القطب الموجب بشكل كبير على الأداء العام للبطارية ، وتؤثر تكلفتها بشكل مباشر على التكلفة الإجمالية للبطارية.

مواد القطب السالب:

عادة ما تكون مواد القطب السالب عبارة عن مواد قائمة على الكربون ، ونيتريد ، ومواد قائمة على السيليكون ، ومواد قائمة على القصدير ، وسبائك جديدة ، والمزيد. الفرق الرئيسي بين بطاريات الليثيوم أيون وبطاريات الليثيوم الثانوية هو أن الأولى تستخدم مركبات إقحام الليثيوم كمادة القطب السالب بدلا من الليثيوم المعدني. لذلك ، يدور البحث والتطوير لبطاريات الليثيوم أيون إلى حد كبير حول دراسة مركبات إقحام القطب السالب.

المنحل:

المنحل بالكهرباء هو محلول عضوي أو بوليمر أو مادة صلبة غير عضوية تحتوي على أملاح الليثيوم. يلعب دورا مهما في البطارية من خلال تسهيل نقل الأيونات وتوصيل التيار الكهربائي بين الأقطاب الموجبة والسالبة. يعد اختيار المنحل بالكهرباء المناسب أمرا أساسيا لتحقيق كثافة طاقة عالية وكثافة طاقة عالية ودورة حياة طويلة وأداء أمان جيد في بطاريات الليثيوم أيون.

المواد اللاصقة:

يمكن أن تشمل المواد اللاصقة لبطاريات الليثيوم أيون البوليمرات المفلورة ، ومطاط الإيثيلين بروبيلين ، والمواد القائمة على الكربون ، والمواد الهلامية القائمة على السيليكون ، والبوليمرات المتشابكة للإشعاع. تخدم هذه المواد اللاصقة في المقام الأول غرض الالتصاق بالمواد الفعالة ، مما يسمح للمواد الفعالة بالارتباط بالمجمع الحالي ، وتسهيل الطلاء في شكل ملاط أثناء الإنتاج. يمكن أن تساعد أيضا في التخفيف من تمدد القطب السالب للكربون لأنه يقحم الليثيوم أثناء عمليات الشحن والتفريغ.

مادة الفاصل:

يمكن أن تشتمل مواد الفصل لبطاريات الليثيوم أيون على البولي أوليفينات المسامية والأقمشة غير المنسوجة المصنوعة من مادة البولي أميد والمزيد. يتمثل دور الفاصل في بطارية ليثيوم أيون في الفصل المادي بين مواد القطب الموجب والسالب مع السماح بنقل أيونات الليثيوم. تؤثر جودة الفاصل بشكل كبير على أداء سلامة البطارية وسعتها.

محطة معامل درجة الحرارة الإيجابية (PTC)

محطة معامل درجة الحرارة الإيجابية (PTC) ، والمعروفة أيضا باسم الثرمستور PTC ، هي مادة مركبة مصنوعة من مواد مالئة وبوليمرات موصلة. تستخدم أطراف PTC لمنع التيار الزائد في البطارية. في درجات الحرارة العادية ، تتمتع محطات PTC بمقاومة منخفضة. ومع ذلك ، عندما تصل درجة الحرارة إلى حوالي 120 درجة مئوية ، تزداد مقاومتها فجأة ، مما يتسبب في انخفاض التيار بسرعة. عندما تنخفض درجة الحرارة ، تعود مقاومة محطة PTC إلى وضعها الطبيعي ، مما يسمح بعمليات الشحن والتفريغ المنتظمة.

جامع تيار القطب السالب:

تشمل مواد تجميع تيار القطب السالب رقائق النحاس وشبكة النحاس وشبكة الفولاذ المقاوم للصدأ والشبكات المعدنية الأخرى. عادة ، يتم استخدام رقائق النحاس (بسمك 10μm-20μm) كمادة تجميع تيار القطب السالب في بطاريات الليثيوم أيون. هناك ثلاث مواصفات فنية رئيسية لرقائق النحاس المستخدمة في مجمع تيار القطب السالب: (1) سمك (8μm-12μm) ؛ (2) قوة الشد (>30 كجم / مم²) ؛ (3) استطالة (>5٪).

جامع تيار القطب الموجب

تشتمل مواد تجميع تيار القطب الموجب على رقائق الألومنيوم ، وعادة ما يتم استخدام رقائق الألومنيوم (بسمك 20 ميكرومتر) كمادة تجميع تيار قطب كهربائي إيجابي.

عامل موصل:

نظرا لانخفاض التوصيل الكهربائي للمواد الفعالة ، تتم إضافة العوامل الموصلة ، مثل الجرافيت وأسود الكربون وأسود الأسيتيلين والكربون الغروي ، بشكل شائع لتسريع نقل الإلكترون وتعزيز معدل هجرة أيونات الليثيوم داخل مادة القطب.

حالة البطارية:

عادة ما يكون غلاف البطارية مصنوعا من مواد مثل الفولاذ أو الألومنيوم.