التكوين الداخلي لبطارية الليثيوم هو القطب الإيجابي بشكل أساسي | المنحل بالكهرباء | الحجاب الحاجز | المنحل بالكهرباء | القطب السلبي ، على هذا الأساس ، لحام الأذن الكهربائي والتعبئة وخطوات أخرى تشكل أخيرًا خلية كاملة. بعد الشحن الأولي وتصريف خلية البطارية ، سعة المكون الكيميائي والعادم وخطوات أخرى ، يمكن استخدامها في المصنع. الخطوة الأولى في هذه العملية هي اختيار المواد. العوامل الرئيسية التي تؤثر على سلامة المادة هي الطاقة المدارية الجوهرية والبنية البلورية وخصائص المواد.
مادة كهربائية إيجابية
يتمثل الدور الرئيسي للمادة النشطة الإيجابية في البطارية في المساهمة في السعة المحددة والطاقة المحددة ، وإمكاناتها الإلكترود الجوهرية لها تأثير معين على السلامة. على سبيل المثال ، في السنوات الأخيرة ، استخدمت الصين على نطاق واسع مواد الجهد المنخفض LIFEPO4 (فوسفات الحديد الليثيوم) كمواد كهربائية إيجابية لبطاريات الطاقة في مركبات النقل (مثل Hybrid Electric المركبات HEV ، EV المركبات الكهربائية) وأجهزة تخزين الطاقة ( مثل UPS لتوفير الطاقة غير المنقطعة). ومع ذلك ، فإن مزايا السلامة لـ LIFEPO4 في العديد من المواد تأتي فعليًا على حساب كثافة الطاقة ، مما يعني أن عمر بطارية مستخدميها (مثل EV ، UPS) سيكون محدودًا. المواد الثلاثية مثل NMC (LinixmnoCo1-X-YO2) لها أداء ممتاز لكثافة الطاقة ، ولكن كمواد مثالية للكاثود لبطاريات الطاقة ، لم يتم حل مشكلة السلامة بالكامل. لدراسة السلوك الحراري لمواد الكاثود ، قام الباحثون بالكثير من العمل ووجدوا أن إمكانات القطب الداخلي والبنية البلورية هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على سلامتها ، مثل ما إذا تتطابق النافذة الكهروكيميائية للكهرباء تمامًا ، وما إذا كانت أيونات الليثيوم المتعددة يمكن أن تمر بسلاسة عبر الشبكة في نفس الوقت. يمكن تحسين أداء السلامة للمواد النشطة الإيجابية عن طريق اختيار نوع المادة ونشر العناصر.
مادة القطب السلبي
يرجع تأثير المادة النشطة السلبية على أداء السلامة بشكل أساسي إلى العلاقة بين طاقتها المدارية الجوهرية وتكوين electrolete lumo و homo. في عملية الشحن السريع ، قد تكون سرعة أيون الليثيوم من خلال فيلم SEI (واجهة المنحل بالكهرباء الصلبة) أبطأ من معدل ترسب الليثيوم في القطب السلبي ، وستنمو بلورات فرع الليثيوم بشكل مستمر مع دورة الشحن والتفريغ ، ، والتي قد تؤدي إلى دائرة قصيرة داخلية وإشعال الهروب الحراري الكهربائي القابل للاحتراق ، مما يحد من سلامة القطب السلبي في عملية الشحن السريع. فقط عندما يكون الفرق بين القوة الكهروموتية السلبية لسبائك الليثيوم مع مادة الكربون كطبقة عازلة وقوة الدعوى الكهروموتيوم أقل من -0.7ev ، أي μ a < μ li0.7ev ، يمكن ضمان أن ترسبها لن يسبب الليثيوم دائرة قصيرة. لأسباب تتعلق بالسلامة ، يجب أن تستخدم بطارية الطاقة مادة قطب كهربائي سلبية مع قوة كهربائية أقل من 1.0EV (نسبة إلى Li+/Li0) لتحقيق الشحن السريع الآمن أو للسيطرة على جهد الشحن أقل بكثير من إمكانية ترسيب الليثيوم. تتمتع LI4TI5O12 بمزايا السلامة في الشحن السريع والتفريغ السريع بسبب قوتها الكهربائية التي تبلغ 1.5EV (نسبة إلى Li+/Li0) ، والتي هي أقل من Lumo من المنحل بالكهرباء. هناك أيضًا مادة سلبية ، Ti0.9nb0.1nb2o7 ، والتي يمكن شحنها بسرعة وتفريغها لأكثر من 30 أسبوعًا عند جهد 1.3 ≤ V ≤ 1.6v (نسبة إلى Li+/Li0) ولديها قدرة محددة تبلغ 300mahg1 ، وهو أعلى من LTO. أثناء عملية التفريغ ، نظرًا لعدم وجود منافسة بين سرعة أيونات الليثيوم من خلال فيلم SEI والترسب على القطب السلبي ، تكون عملية التفريغ السريع آمنة.