اجزای اصلی باتری

الکترود مثبت عمدتا مسئول تامین یون های لیتیوم و الکترون های مورد نیاز برای تخلیه است. معمولاً از اکسیدهای کامپوزیت لیتیوم (مانند مواد سه تایی، فسفات آهن لیتیوم) ساخته می شود. انتخاب مواد به طور مستقیم چگالی انرژی و سطح ولتاژ باتری را تعیین می کند. به عنوان مثال، چگالی انرژی بالای باتری های لیتیومی سه تایی به ویژگی های مواد الکترود مثبت نسبت داده می شود. در حالی که ایمنی بالای باتری های لیتیوم آهن فسفات ارتباط نزدیکی با ساختار پایدار مواد الکترود مثبت دارد.

الکترود منفی وظیفه دریافت و ذخیره یون های لیتیوم را بر عهده دارد. جریان اصلی مواد الکترود منفی عمدتاً گرافیت هستند و برخی از باتری‌های{1}بالا از مواد مبتنی بر سیلیکون-برای افزایش ظرفیت استفاده می‌کنند. در طول شارژ، یون های لیتیوم از الکترود مثبت آزاد می شوند، از الکترولیت و جداکننده عبور می کنند و در منافذ مواد الکترود منفی جاسازی می شوند. در هنگام تخلیه، این یون‌های لیتیوم دوباره از الکترود منفی آزاد می‌شوند و به الکترود مثبت باز می‌گردند و الکترون‌ها را آزاد می‌کنند تا جریان الکتریکی ایجاد کنند.

الکترولیت مسئول اجازه دادن به یون های لیتیوم برای حرکت آزادانه بین الکترودهای مثبت و منفی است. معمولاً به الکترولیت های مایع و الکترولیت های جامد تقسیم می شود. در حال حاضر، الکترولیت‌های مایع هنوز جریان اصلی باتری‌ها هستند که از نمک‌های لیتیوم، حلال‌های آلی و مواد افزودنی تشکیل شده‌اند. رسانایی یونی و پایداری الکترولیت مستقیماً بر سرعت شارژ و عمر چرخه باتری تأثیر می‌گذارد - الکترولیت‌های با کیفیت بالا، انتقال سریع یون‌های لیتیوم را امکان‌پذیر می‌کنند و در عین حال از واکنش‌های نامطلوب با الکترودهای مثبت و منفی جلوگیری می‌کنند.

جداکننده یک غشای متخلخل است که معمولاً از پلی اتیلن یا پلی پروپیلن ساخته می شود. الکترودهای مثبت و منفی را از نظر فیزیکی ایزوله می کند و از تماس مستقیم بین آنها و جلوگیری از اتصال کوتاه جلوگیری می کند. در عین حال، ساختار متخلخل جداکننده اجازه می دهد تا یون های لیتیوم به آرامی بدون تأثیر بر انتقال انرژی عبور کنند. هنگامی که دمای باتری خیلی زیاد است، برخی از جداکننده‌ها قطر منافذ خود را از طریق خاصیت "منفذ بسته حرارتی" کوچک می‌کنند تا از حرکت یون‌های لیتیوم جلوگیری کنند، در نتیجه از فرار حرارتی جلوگیری می‌کنند و "بیمه مضاعف" را برای ایمنی باتری اضافه می‌کنند.

این چهار مؤلفه مانند یک «تیم» هماهنگ هستند: الکترود مثبت انرژی را فراهم می‌کند، الکترود منفی انرژی را ذخیره می‌کند، الکترولیت انرژی را انتقال می‌دهد، و جداکننده از ایمنی محافظت می‌کند. این کار مشترک آنهاست که باتری را قادر می‌سازد تا به طور مداوم و پایدار برای تلفن‌های همراه، خودروها، دستگاه‌های ذخیره انرژی و غیره انرژی تامین کند و به یک هسته انرژی ضروری در زندگی مدرن تبدیل شود.