כיצד פועלות סוללות ליתיום-יון
Nov 28, 2023
ניקח כדוגמה את סוללת הליתיום-יון המשנית של מערכת LiCoO כדי להמחיש את עקרון הפעולה שלה. באופן כללי, סוללות ליתיום-יון משניות מורכבות מאלקטרודה חיובית, אלקטרוליט, מפריד ואלקטרודה שלילית. במהלך הטעינה, יוני הליתיום באלקטרודה החיובית משתחררים מהמבנה השכבתי של LiCoO. הערכיות של יסוד Co עולה מ-+III ל-+IV. חומר האלקטרודה החיובית עובר תגובת חמצון. במקביל, יוני הליתיום נודדים אל האלקטרודה השלילית של הסוללה דרך האלקטרוליט. LiCx נוצר על ידי שילוב עם פחמן במבנה השכבתי של חומר הפחמן. כאשר הסוללה מחוברת לעומס, התגובות המתרחשות על שתי האלקטרודות הן התגובות ההפוכות של התגובות המתרחשות במהלך הטעינה. המפריד ממוקם בין אלקטרודות התגובה החיוביות והשליליות. המפריד יכול להעביר יונים אך אינו מאפשר לאלקטרונים לעבור דרכו. יחד עם זאת, כאשר מתרחשת מידה מסוימת של קצר חשמלי בין האלקטרודות החיוביות והשליליות של הסוללה, המפריד ממלא גם תפקיד חוסם ומגן.
סוללות ליתיום-יון מדורגות ב-3.6V. המתח כאשר הסוללה טעונה במלואה (הנקרא מתח סיום) הוא בדרך כלל 4.2V; מתח הסיום של סוללת הליתיום-יון הוא 2.5V. אם סוללת הליתיום-יון ממשיכה בשימוש לאחר שהמתח ירד ל-2.5V במהלך השימוש, זה נקרא פריקת יתר, שתגרום נזק לסוללה.
סוללות ליתיום-יון יקרות יחסית. אם לא מתקיימים בדרישות הטעינה והשימוש שלו, קל להתפוצץ ולצמצם את תוחלת החיים שלו. מכיוון שסוללות ליתיום-יון רגישות מאוד לטמפרטורה, מתח יתר, זרם יתר ופריקת יתר, לכל הסוללות יש תרמיסטורים (ניטור טמפרטורת הטעינה) ומעגלי הגנה מפני מתח יתר, זרם יתר ופריקת יתר.