Як працюють літій-іонні батареї

На прикладі літій-іонної вторинної батареї системи LiCoO можна проілюструвати принцип її роботи. Як правило, літій-іонні вторинні батареї складаються з позитивного електрода, електроліту, сепаратора та негативного електрода. Під час заряджання іони літію в позитивному електроді вивільняються з шаруватої структури LiCoO. Валентність елемента Co зростає від +III до +IV. Матеріал позитивного електрода вступає в реакцію окислення. У той же час іони літію мігрують до негативного електрода батареї через електроліт. LiCx утворюється шляхом поєднання з вуглецем у шаруватій структурі вуглецевого матеріалу. Коли акумулятор підключено до навантаження, реакції, які відбуваються на двох електродах, є зворотними реакціями, що відбуваються під час заряджання. Сепаратор розташований між позитивним і негативним реакційними електродами. Сепаратор пропускає іони, але не пропускає електрони. У той же час, коли між позитивним і негативним електродами батареї виникає певний ступінь мікрокороткого замикання, сепаратор також відіграє блокуючу та захисну роль.

Літій-іонні акумулятори розраховані на 3,6 В. Напруга, коли батарея повністю заряджена (називається кінцевою напругою), зазвичай становить 4,2 В; кінцева напруга літій-іонної батареї становить 2,5 В. Якщо літій-іонний акумулятор продовжує використовуватися після того, як під час використання напруга впала до 2,5 В, це називається надмірним розрядом, який призведе до пошкодження акумулятора.
Літій-іонні акумулятори відносно дорогі. Якщо його вимоги до зарядки та використання не виконуються, він легко вибухне та скоротить термін служби. Оскільки літій-іонні батареї дуже чутливі до температури, перенапруги, надмірного струму та надмірного розряду, усі батареї мають вбудовані термістори (контроль температури заряджання) і схеми захисту від перенапруги, надмірного струму та надмірного розряду.