Principes van de chemische reactie van lithiumbatterijen
Lithiumbatterijen worden meestal onderverdeeld in twee categorieën:
Lithium-ionbatterij: Lithium-ionbatterij is over het algemeen een batterij die metaaloxide van een lithiumlegering gebruikt als het positieve elektrodemateriaal, grafiet als het negatieve elektrodemateriaal en niet-waterige elektrolyt.
Lithium-metaalbatterij: Lithium-metaalbatterij is over het algemeen een batterij die mangaandioxide gebruikt als het positieve elektrodemateriaal, metaallithium of zijn legeringsmetaal als het negatieve elektrodemateriaal, en een niet-waterige elektrolytoplossing gebruikt.
Lithium-metaalbatterij
Lithium-metaalbatterijen zijn een type batterij dat lithiummetaal of lithiumlegering als het negatieve elektrodemateriaal gebruikt en een niet-waterige elektrolytoplossing gebruikt. De vroegste lithiumbatterij gebruikte de volgende reactie: Li+MnO2=LiMnO2, de reactie is een oxidatie-reductiereactie, ontlading.
Lithium ion batterij
positieve elektrode:
Kathodemateriaal: er zijn veel beschikbare kathodematerialen en de meeste van de huidige reguliere producten gebruiken lithiumijzerfosfaat. Vergelijking van verschillende kathodematerialen:
LiCoO2 3,7 V 140 mAh/g
Li2Mn2O4 4.0 V 100 mAh/g
LiFePO4 3,3 V 100 mAh/g
Li2FePO4F 3.6 V 115 mAh/g
Lithium-ijzerfosfaat
Positieve elektrodereactie: lithiumionen worden tijdens het ontladen geïntercaleerd en lithiumionen worden tijdens het opladen gedeïntercaleerd. Bij opladen: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- Bij ontladen: Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4
Anodemateriaal: meestal wordt grafiet gebruikt. Nieuw onderzoek heeft uitgewezen dat titanaat een beter materiaal kan zijn. Negatieve reactie: lithiumionen worden tijdens het ontladen gedeïntercaleerd en lithiumionen worden tijdens het opladen ingevoegd. Bij opladen: xLi+ + xe- + 6C → LixC6 Bij ontladen: LixC6 → xLi+ + xe- + 6C
Lithium-kobaltoxide
De reactie op de positieve elektrode is:
LiCoO2=Opladen=Li1-xCoO2+XLi+ + Xe-
Li1-xCoO2+XLi+ + Xe-=ontlading=LiCoO2
De reactie op de negatieve elektrode is:
6C{{1}}XLi+ + Xe-=Charge=LixC6
LixC6=ontlading=6C{{2}}XLi+ + Xe-
