A ແບັດເຕີຣີ lithium-ionເປັນແບດເຕີລີ່ທີ່ສາມາດສາກໄຟໄດ້ທີ່ໃຊ້ສອງວັດສະດຸທີ່ສາມາດໃສ່ກັບກັນໄດ້ແລະ deintercalating lithium ions ເປັນ electrodes ບວກແລະລົບ, ຕາມລໍາດັບ. ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟ, ປະລໍາມະນູ lithium ໃນ electrode ບວກ ionize ເປັນ lithium ions ແລະເອເລັກໂຕຣນິກຟຣີ.
ເຫຼົ່ານີ້ lithium ions ຫຼັງຈາກນັ້ນເຄື່ອນຍ້າຍໄປສູ່ electrode ລົບແລະສົມທົບກັບເອເລັກໂຕຣນິກຟຣີຢູ່ທີ່ນັ້ນເພື່ອປະກອບເປັນປະລໍາມະນູ lithium. ໃນທາງກັບກັນ, ໃນລະຫວ່າງການໄຫຼ, ປະລໍາມະນູ lithium ຢູ່ electrode ລົບ reionize ເປັນ lithium ions ແລະເອເລັກໂຕຣນິກຟຣີ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ recombine ທີ່ electrode ບວກເພື່ອສ້າງເປັນປະລໍາມະນູ lithium ອີກເທື່ອຫນຶ່ງ. ດັ່ງນັ້ນ, ຕະຫຼອດການສາກໄຟທັງໝົດ-ການສາກໄຟ, lithium ຢູ່ໃນຮູບແບບ ionic ສະເໝີ ແລະບໍ່ເຄີຍຢູ່ໃນຮູບແບບ lithium ທີ່ເປັນໂລຫະ, ສະນັ້ນ ແບດເຕີຣີ້ປະເພດນີ້ຈຶ່ງເອີ້ນວ່າ lithium-ion battery. ອີງຕາມການອອກແບບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແບດເຕີລີ່ lithium{5}}ion ທົ່ວໄປທີ່ສຸດໃນຕະຫຼາດແມ່ນຈຸລັງຖົງ, ຈຸລັງກະບອກ, ແລະຈຸລັງປຸ່ມ. ວັດສະດຸ electrode ບວກຂອງ lithium{7}} batteries ion ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ lithium-ທາດປະສົມທີ່ອຸດົມສົມບູນ, ເຊັ່ນ: LiCoO2, LiFePO4, LiNiO, ແລະ LiMnzO2. ວັດສະດຸ electrode ລົບຂອງ lithium{12}}ຫມໍ້ໄຟ ion ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນອີງໃສ່ graphite. ກ່ຽວກັບ electrolyte, ວິທີແກ້ໄຂຂອງເກືອ lithium ສະເພາະ (ເຊັ່ນ LiPF6, LiASF6, ແລະ LiCIO4) ທີ່ລະລາຍຢູ່ໃນສານລະລາຍອິນຊີໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້. ທາດລະລາຍປອດສານພິດເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເປັນເອທີລີນຄາບອນ (EC) ຫຼື ໄດອາຣີນຄາບອນໄດເອັນ (DEC), ແລະອື່ນໆ. ເມື່ອແບດເຕີຣີຢູ່ໃນວົງຈອນການສາກໄຟ{19}}, ລີທຽມໄອອອນຈະເຄື່ອນຍ້າຍໄປມາລະຫວ່າງ electrodes ບວກ ແລະ ລົບ. ຂະບວນການນີ້ໄດ້ຖືກອະທິບາຍເປັນຕົວເລກເປັນ "ຫມໍ້ໄຟເກົ້າອີ້ rocking," ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນແຜນວາດຂ້າງລຸ່ມນີ້.
ການເອົາຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ທີ່ມີ lithium cobalt oxide (LiCoO2) ເປັນ electrode ແລະ graphite ບວກເປັນ electrode ລົບເປັນຕົວຢ່າງ, ການສະແດງອອກທາງເຄມີຂອງມັນແມ່ນ: (-)CI LiPF(EC+ DEC) / LiCoO2(+).
ປະຕິກິລິຍາ electrode ໃນທາງບວກ:
ປະຕິກິລິຍາ electrode ລົບ: 5.2
ປະຕິກິລິຍາໂດຍລວມ: 5.3
ໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ສາມາດເບິ່ງໄດ້ວ່າເປັນອຸປະກອນທີ່ເຮັດວຽກໂດຍອີງໃສ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງ lithium-ion concentration. ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟ, lithium ion ຈະຖືກປ່ອຍອອກມາຈາກວັດສະດຸ electrode ບວກ, ຜ່ານ electrolyte, ແລະ embed ເຂົ້າໄປໃນວັດສະດຸ electrode ລົບ, ເຮັດໃຫ້ lithium electrode ລົບ-ອຸດົມສົມບູນໃນຂະນະທີ່ electrode ບວກຂ້ອນຂ້າງ lithium{4}}ບໍ່ດີ. ພ້ອມກັນນັ້ນ, ເພື່ອຮັກສາຄວາມດຸ່ນດ່ຽງການສາກໄຟຂອງລະບົບທັງໝົດ, ອິເລັກຕອນທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ຄາບອນ-ອິກເລັກໂທຣດລົບຜ່ານວົງຈອນພາຍນອກ. ໃນທາງກັບກັນ, ໃນລະຫວ່າງການໄຫຼອອກ, lithium ion ເຄື່ອນຍ້າຍຈາກ electrode ລົບໄປຫາ electrode ບວກ, ເຮັດໃຫ້ electrode ບວກກາຍເປັນ lithium-ອຸດົມສົມບູນ. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟປົກກະຕິ{10}}ຮອບວຽນການລະບາຍ, lithium ion ໄດ້ຝັງ ແລະສະກັດອອກລະຫວ່າງວັດສະດຸຄາບອນຊັ້ນ ແລະ oxides. ຂະບວນການນີ້ຕົ້ນຕໍ manifests ເປັນການປ່ຽນແປງໃນຊ່ອງຫວ່າງ interlayer ແລະບໍ່ລົບກວນໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນພື້ນຖານຂອງວັດສະດຸ. ດັ່ງນັ້ນ, ຈາກທັດສະນະຂອງການປີ້ນກັບກັນຂອງປະຕິກິລິຍາ, ການປ່ຽນແປງທາງເຄມີພາຍໃນຫມໍ້ໄຟ lithium{13}}ion ແມ່ນຖືວ່າເປັນຂະບວນການປີ້ນກັບກັນທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດ. ຫມໍ້ໄຟ lithium{15}}ion ປະກອບດ້ວຍສີ່ອົງປະກອບພື້ນຖານ: electrodes, electrolyte, ແຍກ, ແລະ casing. ອິເລັກໂທຣດແມ່ນເປັນອົງປະກອບຫຼັກຂອງແບດເຕີຣີລີທຽມ-ໄອອອນ, ປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ໄດ້, ຕົວນຳສົ່ງ, ຕົວຍຶດ, ແລະຕົວເກັບປະຈຸ. ວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ໄດ້ (ຫຼືວັດສະດຸ electrode) ແມ່ນວັດສະດຸ electrode ໃນ lithium{19}}battery ion ທີ່ປ່ອຍພະລັງງານໄຟຟ້າຜ່ານປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟ ແລະ ການສາກໄຟ. ພວກມັນກຳນົດປະສິດທິພາບທາງເຄມີ ແລະຄຸນລັກສະນະພື້ນຖານຂອງແບດເຕີຣີ້ລີທຽມ-ໄອອອນ. ວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວປະກອບມີວັດສະດຸ electrode ບວກແລະວັດສະດຸ electrode ລົບ. ວັດສະດຸ electrode ທີ່ເປັນບວກສ່ວນຫຼາຍແມ່ນທາດປະສົມໂລຫະທີ່ເປັນຝຸ່ນທີ່ມີທ່າແຮງຂ້ອນຂ້າງສູງ (ກ່ຽວຂ້ອງກັບ electrodes ໂລຫະ lithium), ເຊັ່ນ: LiCoO₂, LiMnO₄, LiNi₁-x{25}}Co:MnyO₂, LiCo:Ni{{26}O₂, ແລະ Li.
ວັດສະດຸ electrode ລົບປະກອບມີວັດສະດຸຄາບອນ, ວັດສະດຸໂລຫະປະສົມ, ແລະວັດສະດຸໂລຫະ oxide. ປະຈຸບັນ, ວັດສະດຸຫຼັກຂອງ electrode ບວກ ແລະ ລົບສຳລັບ lithium{1}}batteries ion ທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸປະກອນພົກພາແມ່ນ LiCoO₂ ແລະ graphite, ຕາມລໍາດັບ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ທາດຕົວນໍາ (ເຊັ່ນ: acetylene ສີດໍາ) ແມ່ນຖືກເພີ່ມໃນລະຫວ່າງການຜະລິດ electrode ເພື່ອປັບປຸງການນໍາຂອງວັດສະດຸ electrode ບວກແລະລົບເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion. ເພື່ອຮັບປະກັນວັດສະດຸ electrode ບວກແລະລົບຂອງເມັດແລະຕົວແທນ conductive ຍຶດຫມັ້ນກັບຕົວເກັບລວບລວມປະຈຸບັນ, ປົກກະຕິແລ້ວການເພີ່ມ binder. ສານຜູກມັດທົ່ວໄປຖືກຈັດປະເພດເປັນນ້ຳມັນ-ອີງໃສ່ນ້ຳ-. ນ້ຳມັນ-ສານຜູກມັດທີ່ອີງໃສ່ນ້ຳມັນສ່ວນໃຫຍ່ລວມມີໂພລີວິນນິລິເດນ ຟລູໄລ (PVDF) ແລະ ໂພລີເຕຕຣາຟໍໂອໂຣເອທິລີນ (PTFE), ໃນຂະນະທີ່ຕົວຍຶດທີ່ອີງໃສ່ນ້ຳແມ່ນສ່ວນຫຼາຍແມ່ນ carboxymethyl cellulose/styrene-ຢາງ butadiene (CMC/SBR). ຫນ້າທີ່ຕົ້ນຕໍຂອງຕົວເກັບລວບລວມປະຈຸບັນແມ່ນການດໍາເນີນການເອເລັກໂຕຣນິກຈາກວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແລະແຈກຢາຍກະແສໄຟຟ້າໃຫ້ເທົ່າທຽມກັນ, ໃນຂະນະທີ່ຍັງສະຫນັບສະຫນູນອຸປະກອນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ເຄື່ອງເກັບລວບລວມແມ່ນມີຄວາມຕ້ອງການທີ່ຈະມີຄວາມເຂັ້ມແຂງກົນຈັກສູງ, ສະຖຽນລະພາບທາງເຄມີທີ່ດີ, ແລະມີ conductivity ສູງ. ຕົວເກັບປະຈຸສໍາລັບ electrode ບວກແມ່ນ foil ອາລູມິນຽມ, ແລະຕົວເກັບປະຈຸສໍາລັບ electrode ລົບແມ່ນ foil ທອງແດງ.
ບົດບາດຂອງ electrolyte ແມ່ນການດໍາເນີນການ lithium ions ລະຫວ່າງ electrodes ໃນທາງບວກແລະທາງລົບ. ທາງເລືອກຂອງ electrolyte ສ່ວນໃຫຍ່ກໍານົດຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງຫມໍ້ໄຟແລະຜົນກະທົບຕໍ່ພະລັງງານສະເພາະ, ປະສິດທິພາບຄວາມປອດໄພ, ປະສິດທິພາບວົງຈອນ, ປະສິດທິພາບອັດຕາ, ປະສິດທິພາບອຸນຫະພູມຕ່ໍາ, ແລະປະສິດທິພາບການເກັບຮັກສາ. ໃນປັດຈຸບັນ, ຫມໍ້ໄຟ lithium{3}}ion ທີ່ມີຂາຍໃນການຄ້າສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ລະບົບ electrolyte ທີ່ບໍ່ແມ່ນ-ນ້ໍາ, ເຊິ່ງປະກອບມີສານລະລາຍອິນຊີແລະເກືອ lithium conductive. ສານລະລາຍອິນຊີແມ່ນອົງປະກອບຕົ້ນຕໍຂອງ electrolyte ແລະມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບການປະຕິບັດຂອງມັນ; ປົກກະຕິແລ້ວມັນເປັນສ່ວນປະສົມຂອງສານລະລາຍອິນຊີເຊັ່ນ: ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ແລະ methyl ethyl carbonate. ເກືອ lithium conductive ສະຫນອງ lithium ions ທີ່ຖືກຂົນສົ່ງລະຫວ່າງ electrodes ບວກແລະລົບແລະປະກອບດ້ວຍ anions ອະນົງຄະທາດຫຼືອິນຊີແລະ lithium ions. ໃນປັດຈຸບັນ, ເກືອ lithium ທີ່ມີການຜະລິດທາງດ້ານການຄ້າຕົ້ນຕໍແມ່ນ LiPF6. ໃນຍຸກໃໝ່, ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບທາງເຄມີຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ແລະບັນລຸຫນ້າທີ່ພິເສດບາງຢ່າງ, ສານເສີມທີ່ເປັນປະໂຫຍດ, ເຊັ່ນ: ສານຕ້ານໄຟ, ມັກຈະຖືກເພີ່ມໃສ່ electrolyte.
ໃນການອອກແບບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion, ຕົວແຍກແມ່ນຕັ້ງຢູ່ລະຫວ່າງ electrodes ບວກແລະລົບ, ແລະຫນ້າທີ່ຕົ້ນຕໍຂອງມັນແມ່ນການປ້ອງກັນການຕິດຕໍ່ໂດຍກົງລະຫວ່າງສອງ electrodes, ດັ່ງນັ້ນຫຼີກເວັ້ນການວົງຈອນສັ້ນ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ໂຄງສ້າງ microporous ເປັນເອກະລັກຂອງວັດສະດຸນີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ lithium ions ຜ່ານ freely. ຕົວແຍກມີບົດບາດສໍາຄັນໃນຄວາມອາດສາມາດເກັບຮັກສາຫມໍ້ໄຟຂອງ, ວົງຈອນຊີວິດ, ແລະຄວາມປອດໄພໂດຍລວມ; ດັ່ງນັ້ນ, ການໃຊ້ຕົວແຍກຄຸນນະພາບສູງ-ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບທາງເຄມີທັງໝົດຂອງແບັດເຕີຣີໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໃນປັດຈຸບັນ, ປະເພດຕົວແຍກທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດໃນຕະຫຼາດແມ່ນ-ຮູບເງົາທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງທີ່ເຮັດຈາກໂພລີໂອລີນ, ລວມທັງຜະລິດຕະພັນທີ່ມີຮູຂຸມຂົນທີ່ເຮັດຈາກໂພລີໂພລີນແລະໂພລີເອທິລີນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຜະລິດຕະພັນທີ່ຜະລິດໂດຍຜ່ານການ copolymerization ຂອງ propylene ແລະເອທິລີນຫຼືການນໍາໃຊ້ polyethylene homopolymer ຢ່າງດຽວ. ການນໍາໃຊ້ຂອງບໍ່ມີການເຮັດໃຫ້ລະລາຍຂອງນ້ໍາ - ຫມໍ້ໄຟ lithium -ion ນໍາໄປສູ່ການນໍາໃຊ້ lithium -ion ທີ່ຕ່ໍາ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີພື້ນທີ່ electrode ຂະຫນາດໃຫຍ່. ນອກຈາກນັ້ນ, ການໃຊ້ກ້ຽວວຽນ-ໂຄງສ້າງບາດແຜໃນລະຫວ່າງການປະກອບແບດເຕີຣີຫມາຍຄວາມວ່າປະສິດທິພາບຂອງແບດເຕີຣີບໍ່ພຽງແຕ່ຂຶ້ນກັບ electrodes ເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງຢູ່ໃນຕົວຍຶດທີ່ໃຊ້ໃນການຜະລິດຫມໍ້ໄຟ. ແຜ່ນຍຶດເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງຮັບປະກັນຄວາມເປັນເອກະພາບ ແລະຄວາມປອດໄພຂອງວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ໃນລະຫວ່າງການຜະລິດໄຟຟ້າ, ຜູກມັດວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວກັບຕົວເກັບກຳປະຈຸບັນຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ອຳນວຍຄວາມສະດວກໃນການສ້າງຟີມ SEI (solid{13}}clectrolyte interphase) ຢູ່ເທິງ graphite anode, ຮັກສາຄວາມສະຖຽນຂອງຄວາມຮ້ອນທີ່ພຽງພໍໃນລະຫວ່າງການອົບແຫ້ງ, ແລະຖືກປຽກດ້ວຍ electrolyte ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.
ທໍ່ນອກແມ່ນບັນຈຸຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion. ທໍ່ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປລວມມີປ໋ອງເຫຼັກກ້າ, ທໍ່ອາລູມີນຽມ, ແລະອາລູມີນຽມ-ປ໋ອງພາດສະຕິກປະສົມ. ໂດຍປົກກະຕິ, ທໍ່ແມ່ນຕ້ອງການເພື່ອທົນທານຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມສູງແລະຕ່ໍາແລະການກັດກ່ອນຈາກ electrolyte.