ในฐานะซัพพลายเออร์แบตเตอรี่ลิโพแรงดันสูง ฉันมักถูกถามเกี่ยวกับปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่เหล่านี้ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ การทำความเข้าใจปฏิกิริยาเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่ใช้หรือจ่ายแบตเตอรี่เหล่านี้ เนื่องจากสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน มั่นใจในความปลอดภัย และยืดอายุการใช้งานได้
พื้นฐานของแบตเตอรี่ Lipo ไฟฟ้าแรงสูง
แบตเตอรี่ Lipo แรงดันสูง (ลิเธียม - โพลีเมอร์) เป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง น้ำหนักเบา และมีอายุการใช้งานค่อนข้างยาวนาน โดยทั่วไปจะใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟนและแล็ปท็อป ไปจนถึงโดรนประสิทธิภาพสูงและยานพาหนะไฟฟ้า
ปฏิกิริยาเคมีระหว่างการชาร์จ
เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ลิโพแรงดันสูง จะเกิดปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนหลายชุดที่ขั้วบวกและแคโทด
ปฏิกิริยาแอโนด
โดยทั่วไปแล้วขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิโปแรงดันสูงจะทำจากกราไฟท์ ในระหว่างการชาร์จ ลิเธียมไอออน (Li⁺) จะถูกแยกออกจากวัสดุแคโทด และเคลื่อนผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังขั้วบวก ที่ขั้วบวก ลิเธียมไอออนเหล่านี้จะแทรกตัว (แทรก) เข้าไปในชั้นกราไฟท์
ปฏิกิริยาเคมีที่ขั้วบวกสามารถแสดงได้ดังนี้:
[
6C + xLi^{+}+ xe^{-}\ฉมวกขวา Li_{x}C_{6}
]
ในปฏิกิริยานี้ (x) หมายถึงจำนวนของลิเธียมไอออนที่แทรกเข้าไปในโครงสร้างกราไฟท์ ขณะที่กระบวนการชาร์จดำเนินไป ลิเธียมไอออนจะถูกแทรกเข้าไปในกราไฟท์มากขึ้น ทำให้ค่า (x) เพิ่มขึ้น กระบวนการอินเทอร์คาเลชันนี้เป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ ซึ่งจำเป็นต่อความสามารถในการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่
ปฏิกิริยาแคโทด
แคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมแรงดันสูงมักทำจากลิเธียม - โลหะออกไซด์ เช่น ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LiCoO₂), ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LiMn₂O₄) หรือลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO₄) ในระหว่างการชาร์จ ลิเธียมไอออนจะถูกแยกออกจากวัสดุแคโทด
ตัวอย่างเช่น ในแคโทด LiCoO₂ ปฏิกิริยาจะเป็น:
[
LiCoO_{2}\ฉมวกขวา Li_{1 - x}CoO_{2}+xLi^{+}+xe^{-}
]
ในขณะที่ประจุแบตเตอรี่ ลิเธียมไอออนจะถูกกำจัดออกจากโครงสร้าง LiCoO₂ โดยเหลือไว้เพียงสารประกอบที่ขาดลิเธียม (Li_{1 - x}CoO_{2}) อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยานี้จะไหลผ่านวงจรภายนอกไปยังขั้วบวก ซึ่งพวกมันจะรวมตัวกับลิเธียมไอออนที่เคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์
บทบาทของอิเล็กโทรไลต์
อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมแรงดันสูงเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ช่วยให้ลิเธียมไอออนเคลื่อนที่ระหว่างขั้วบวกและแคโทด โดยทั่วไปจะเป็นสารละลายเกลือลิเธียม เช่น ลิเธียมเฮกซาฟลูออโรฟอสเฟต (LiPF₆) ที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ อิเล็กโทรไลต์เป็นตัวกลางสำหรับลิเธียมไอออนในการเดินทาง และยังช่วยรักษาความเป็นกลางทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่อีกด้วย
ปฏิกิริยาเคมีระหว่างการคายประจุ
เมื่อแบตเตอรี่ลิโปไฟฟ้าแรงสูงคายประจุ ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างการชาร์จจะกลับกัน
ปฏิกิริยาแอโนด
ที่ขั้วบวก ลิเธียมไอออนที่ถูกแทรกเข้าไปในกราไฟท์ระหว่างการชาร์จจะถูกดีอินเทอร์คาเลต ลิเธียมไอออนออกจากโครงสร้างกราไฟท์และเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปทางแคโทด อิเล็กตรอนยังถูกปล่อยออกมาจากขั้วบวกและไหลผ่านวงจรภายนอกเพื่อให้พลังงานไฟฟ้า ปฏิกิริยาที่ขั้วบวกระหว่างการคายประจุคือ:
[
Li_{x}C_{6}\ฉมวกขวา 6C + xLi^{+}+ xe^{-}
]
ปฏิกิริยาแคโทด
ที่แคโทด ลิเธียมไอออนที่เคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์จะรวมตัวกับวัสดุแคโทด สำหรับแคโทด LiCoO₂ ปฏิกิริยาระหว่างการคายประจุคือ:
[
Li_{1 - x}CoO_{2}+xLi^{+}+xe^{-}\ฉมวกขวา LiCoO_{2}
]
ในขณะที่แบตเตอรี่คายประจุ ลิเธียมไอออนจะถูกแทรกกลับเข้าไปในวัสดุแคโทด เพื่อฟื้นฟูสารประกอบที่มีลิเธียมเข้มข้นแบบเดิม
ปัจจัยที่มีผลต่อปฏิกิริยาเคมี
ปัจจัยหลายประการอาจส่งผลต่อปฏิกิริยาทางเคมีภายในแบตเตอรี่ลิโปไฟฟ้าแรงสูงในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ
อุณหภูมิ
อุณหภูมิมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิโปไฟฟ้าแรงสูง ที่อุณหภูมิต่ำ การเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนในอิเล็กโทรไลต์จะลดลง ซึ่งอาจชะลอกระบวนการชาร์จและการคายประจุได้ ในทางกลับกัน อุณหภูมิสูงสามารถเร่งปฏิกิริยาเคมีได้ แต่ก็อาจนำไปสู่ปฏิกิริยาข้างเคียงด้วย เช่น การสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์หรือการก่อตัวของชั้นระหว่างเฟสของแข็ง - อิเล็กโทรไลต์ (SEI) บนพื้นผิวแอโนด
อัตราการชาร์จและการคายประจุ
อัตราการชาร์จหรือคายประจุแบตเตอรี่ลิโพแรงดันสูงอาจส่งผลต่อปฏิกิริยาทางเคมีเช่นกัน การชาร์จหรือการคายประจุอย่างรวดเร็วอาจทำให้ลิเธียมไอออนกระจายตัวในแบตเตอรี่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของลิเธียมเดนไดรต์บนพื้นผิวแอโนด เดนไดรต์เหล่านี้สามารถทะลุผ่านตัวคั่นระหว่างแอโนดและแคโทด ทำให้เกิดการลัดวงจร และอาจนำไปสู่การระบายความร้อน
กลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา
ในฐานะซัพพลายเออร์แบตเตอรี่ลิโปแรงดันสูง เรามีผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าของเรา คุณสามารถตรวจสอบของเราแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ 3.7v 1200mahซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคจำนวนมาก ของเราเซลล์ไลโปความจุสูงเหมาะสำหรับงานที่มีกำลังสูงที่ต้องการพลังงานยาวนาน สำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กเราก็มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลีเมอร์ขนาดเล็ก. เราก็จัดให้เช่นกันแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ 3.7v 180mahและแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ 3.7V 200mAhสำหรับความต้องการพลังงานต่ำโดยเฉพาะ
ติดต่อเราเพื่อซื้อและพูดคุย
หากคุณสนใจแบตเตอรี่ลิโป้แรงดันสูงของเรา หรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับปฏิกิริยาทางเคมี ประสิทธิภาพ หรือการใช้งานของแบตเตอรี่เหล่านี้ เราขอแนะนำให้คุณติดต่อเรา ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะให้ข้อมูลโดยละเอียดแก่คุณและช่วยเหลือคุณในการค้นหาแบตเตอรี่ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้บริโภครายย่อยหรือผู้ใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เราสามารถนำเสนอโซลูชันที่ปรับแต่งให้ตรงตามความต้องการเฉพาะของคุณได้
อ้างอิง
- Arora, P. , & White, RE (1998) การศึกษาเปรียบเทียบความสามารถในการติดไฟของอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วารสารสมาคมเคมีไฟฟ้า, 145(10), 3647 - 3653.
- Tarascon, JM, & Armand, M. (2001) ปัญหาและความท้าทายที่ต้องเผชิญกับแบตเตอรี่ลิเธียมแบบชาร์จไฟได้ ธรรมชาติ, 414(6861), 359 - 367.
- วินเทอร์, ม., และบรอดด์, อาร์เจ. (2004) แบตเตอรี่ เซลล์เชื้อเพลิง และซุปเปอร์คาปาซิเตอร์คืออะไร? รีวิวสารเคมี, 104(10), 4245 - 4269.
