ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරියේ ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය

ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරියධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්රව්යයක් ලෙස ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් භාවිතා කරන ලිතියම් අයන බැටරියක් ගැන සඳහන් කරයි.ලිතියම් අයන බැටරිවල කැතෝඩ ද්‍රව්‍යවලට ප්‍රධාන වශයෙන් ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ්, ලිතියම් මැංගනේට්, ලිතියම් නිකල් ඔක්සයිඩ්, ත්‍රිත්ව ද්‍රව්‍ය, ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් යනාදිය ඇතුළත් වේ.
ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරිය ආරෝපණය කළ විට, ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ඇති ලිතියම් අයන Li+ පොලිමර් බෙදුම්කරු හරහා සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට සංක්‍රමණය වේ;විසර්ජන ක්රියාවලියේදී, සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ලිතියම් අයන Li+ බෙදුම්කරු හරහා ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත සංක්රමණය වේ.ලිතියම් අයන බැටරි නම් කර ඇත්තේ ආරෝපණය කිරීමේදී සහ විසර්ජනය කිරීමේදී ලිතියම් අයන එහාට මෙහාට සංක්‍රමණය වීමෙනි.

ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරිය ආරෝපණය කළ විට, Li+ ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් ස්ඵටිකයේ 010 මතුපිට සිට ස්ඵටික මතුපිටට සංක්රමණය වේ.විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර බලයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ එය විද්‍යුත් විච්ඡේදකයට ඇතුළු වී, බෙදුම්කරු හරහා ගමන් කරයි, පසුව විද්‍යුත් විච්ඡේදනය හරහා ග්‍රැෆීන් මතුපිටට සංක්‍රමණය වන අතර පසුව ග්‍රැෆීන් තුළ තැන්පත් වේ.දැලිසේදී, ඒ අතරම, සන්නායකය හරහා ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ඇලුමිනියම් තීරු ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට ඉලෙක්ට්‍රෝන ගලා යන අතර ටැබ්, බැටරි ධ්‍රැවය, බාහිර පරිපථය, සෘණ ධ්‍රැවය සහ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ තඹ තීරු ධාරා එකතු කරන්නා වෙත ගලා යයි. සෘණ කණ, පසුව සන්නායකය හරහා ග්රැෆයිට් සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත., සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ආරෝපණය සමතුලිතතාවයට ළඟා වන අතර ලිතියම් අයන ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් වලින් විසන්ධි කළ පසු ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් යකඩ පොස්පේට් බවට පරිවර්තනය වේ.

ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරිය විසර්ජනය කළ විට, Li+ ග්‍රැෆයිට් ස්ඵටිකයෙන් විසන්ධි වී, ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළට ඇතුළු වී, බෙදුම්කරු හරහා ගොස්, ඉලෙක්ට්‍රෝලය හරහා ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් ස්ඵටිකයේ මතුපිටට සංක්‍රමණය වී, පසුව ලිතියම් දැලිස් තුළට නැවත තැන්පත් වේ. 010 මතුපිට හරහා යකඩ පොස්පේට්.තුල.ඒ සමගම, බැටරිය සන්නායකය හරහා සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ තඹ තීරු එකතු කරන්නා වෙත ගලා යන අතර, ටැබ්, බැටරි සෘණ ධ්රැවය, බාහිර පරිපථය, ධන ධ්රැවය සහ ධන කණ හරහා ධන ඉලෙක්ට්රෝඩයේ තඹ තීරු එකතු කරන්නා වෙත ගලා යයි. ඉන්පසුව සන්නායකය හරහා ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වෙත ගමන් කරයි, එවිට ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ආරෝපණය සමතුලිත තත්වයට පත් වේ.
ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරියේ රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සමීකරණය

ලිතියම්-අයන බැටරියේ ධනාත්මක ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ලෝහ ලිතියම්, සාමාන්‍යයෙන් ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් LiFePO4, ලිතියම් කොබෝල්ට් පොස්පේට් LiCoO2 වැනි) අඩංගු සංයෝගයක් වන අතර සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මිනිරන් හෝ කාබන් වේ (සාමාන්‍යයෙන් ග්‍රැෆයිට් වේ. භාවිතා කරනු ලැබේ), සහ කාබනික සංයෝග ධනාත්මක සහ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ අතර භාවිතා වේ.ද්‍රාවකය ඉලෙක්ට්‍රෝලය ලෙස ක්‍රියා කරයි.බැටරිය ආරෝපණය කළ විට, ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වියෝජනය වී ලිතියම් අයන ජනනය වන අතර, ලිතියම් අයන ඉලෙක්ට්‍රෝලය හරහා බැටරියේ සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට ඇතුළු වී සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ කාබන් ස්ථරයේ ක්ෂුද්‍ර සිදුරු තුළ තැන්පත් වේ.බැටරිය භාවිතා කිරීමේදී (විසර්ජනයට සමාන), සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ක්ෂුද්‍ර විවරයන් තුළ තැන්පත් කර ඇති ලිතියම් අයන ධනාත්මක ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වෙත ආපසු ගමන් කරයි.ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත නැවත පැමිණෙන ලිතියම් අයන වැඩි වන තරමට විසර්ජන ධාරිතාව වැඩි වේ.අපි සාමාන්‍යයෙන් හඳුන්වන්නේ බැටරි ධාරිතාවය විසර්ජන ධාරිතාවයි.මේ ආකාරයට බැටරියේ ආරෝපණය සහ විසර්ජන ක්‍රියාවලියේදී ලිතියම් අයන ධන හා සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතර දිගින් දිගටම එහා මෙහා දුවන නිසා ලිතියම් අයන බැටරිය රොකින් පුටුව බැටරිය ලෙසද හැඳින්වේ.

ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරියේ විද්‍යුත් රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සමීකරණය පහත දැක්වේ.

ධනාත්මක ප්‍රතික්‍රියාව: LiFePO4?Li1-xFePO4+xLi++xe-;

සෘණ ප්රතික්රියාව: xLi++xe-+6C?LixC6;

සමස්ත ප්‍රතික්‍රියා සූත්‍රය: LiFePO4+6xC?Li1-xFePO4+LixC6.