עקרונות התגובה הכימית של סוללת ליתיום

עקרונות התגובה הכימית של סוללת ליתיום

סוללות ליתיום מחולקות בדרך כלל לשתי קטגוריות:

סוללת ליתיום יון: סוללת ליתיום יון היא בדרך כלל סוללה המשתמשת בתחמוצת מתכת מסגסוגת ליתיום כחומר האלקטרודה החיובית, גרפיט כחומר האלקטרודה השלילי, ובאלקטרוליט לא מימי.

סוללת ליתיום מתכת: סוללת מתכת ליתיום היא בדרך כלל סוללה המשתמשת במנגן דו חמצני כחומר האלקטרודה החיובי, ליתיום מתכת או מתכת הסגסוגת שלה כחומר האלקטרודה השלילי, ומשתמשת בתמיסת אלקטרוליט לא מימית.

סוללת ליתיום מתכת

סוללות מתכת ליתיום הן סוג של סוללה המשתמשת במתכת ליתיום או בסגסוגת ליתיום כחומר האלקטרודה השלילי ומשתמשת בתמיסת אלקטרוליט לא מימית. סוללת הליתיום הקדומה ביותר השתמשה בתגובה הבאה: Li+MnO2=LiMnO2, התגובה היא תגובת חמצון-הפחתה, פריקה.

סוללת ליתיום יון

אלקטרודה חיובית

חומר קתודה: ישנם חומרי קתודה זמינים רבים, ורוב מוצרי הזרם המרכזי הנוכחיים משתמשים בפוספט ליתיום ברזל. השוואה בין חומרים קתודה שונים:

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

ליתיום ברזל פוספט

תגובת אלקטרודה חיובית: יוני ליתיום משתלבים במהלך הפריקה, ויוני ליתיום מובטלים במהלך הטעינה. בעת טעינה: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- בעת פריקה: Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4

חומר האנודה: גרפיט משמש בעיקר. מחקר חדש מצא כי טיטנאט עשוי להיות חומר טוב יותר. תגובה שלילית: יוני ליתיום מופרדים במהלך הפריקה, ויוני ליתיום מוכנסים במהלך הטעינה. בעת טעינה: xLi+ + xe- + 6C → LixC6 בעת פריקה: LixC6 → xLi+ + xe- + 6C

ליתיום תחמוצת קובלט

התגובה על האלקטרודה החיובית היא:

LiCoO2=Charge=Li1-xCoO2+XLi+ + Xe-

Li1-xCoO2+XLi+ + Xe-=פריקה=LiCoO2

התגובה על האלקטרודה השלילית היא:

6C{{1}}XLi+ + Xe-=Charge=LixC6

LixC6=discharge=6C{{2}}XLi+ + Xe-