Komponente litijumske baterije

Litijumske baterije se prvenstveno sastoje od četiri osnovne komponente: materijala pozitivne elektrode, materijala negativne elektrode, elektrolita i separatora. Materijal pozitivne elektrode je ključna determinanta performansi litijumske baterije. Uobičajeni materijali pozitivnih elektroda uključuju litijum kobalt oksid (LiCoO₂), litijum mangan oksid (LiMn₂O₄), litijum gvožđe fosfat (LiFePO₄) i ternarne materijale (kao što su NCM i NCA). Litijum gvožđe fosfat se široko koristi u aplikacijama za skladištenje energije i napajanje zbog svoje visoke sigurnosti, dugog životnog veka i niske cene. Trojni materijali, međutim, dominiraju potrošačkom elektronikom i električnim vozilima zbog svoje velike gustine energije. Materijal negativne elektrode je obično grafit, uključujući i prirodni i sintetički grafit. Grafitne anode nude nisku cijenu i odličnu stabilnost ciklusa, ali njihov teoretski kapacitet je ograničen (približno 372 mAh/g). Posljednjih godina, anodni materijali na bazi silikona{8}} postali su žarište istraživanja zbog svog visokog teoretskog kapaciteta (otprilike 4200 mAh/g), ali se suočavaju s izazovima u rješavanju proširenja zapremine. Elektrolit je medij kroz koji litijevi ioni migriraju između pozitivne i negativne elektrode. Obično se sastoji od organskog rastvarača (kao što je etilen karbonat ili dimetil karbonat), litijeve soli (kao što je litijum heksafluorofosfat (LiPF₆)) i aditiva. Performanse elektrolita direktno utiču na efikasnost punjenja i pražnjenja baterije, životni vek i sigurnost. Na primer, visoka naponska energija, stabilnost baterije može povećati električnu energiju{14} Mora se uzeti u obzir primarna funkcija separatora da odvoji pozitivne i negativne elektrode, čime se sprečavaju kratki spojevi, a istovremeno propuštaju litijevi separatori Nadalje, proces proizvodnje litijumskih baterija postavlja izuzetno visoke zahtjeve za omjer i čistoću komponenti, na primjer, omjer dopinga metalnih jona u materijalu pozitivne elektrode mora biti precizan, a sadržaj vode u elektrolitu mora biti ispod 20 ppm, u suprotnom će doći do nuspojava.