Kuinka litiumioniakut toimivat
Nov 28, 2023
LiCoO-järjestelmän litiumioniakku esimerkkinä havainnollistamaan sen toimintaperiaatetta. Yleensä litiumioniakut koostuvat positiivisesta elektrodista, elektrolyytistä, erottimesta ja negatiivisesta elektrodista. Latauksen aikana positiivisen elektrodin litiumionit vapautuvat LiCoO-kerrosrakenteesta. Co-elementin valenssi kasvaa arvosta +III arvoon +IV. Positiivinen elektrodimateriaali käy läpi hapetusreaktion. Samaan aikaan litiumionit siirtyvät akun negatiiviselle elektrodille elektrolyytin kautta. LiCx syntyy yhdistämällä hiileen hiilimateriaalin kerrosrakenteessa. Kun akku on kytketty kuormaan, kahdella elektrodilla tapahtuvat reaktiot ovat käänteisiä reaktioita latauksen aikana tapahtuville reaktioille. Erotin sijaitsee positiivisen ja negatiivisen reaktioelektrodin välissä. Erotin voi siirtää ioneja, mutta ei päästä elektroneja läpi. Samaan aikaan, kun akun positiivisen ja negatiivisen elektrodin välillä tapahtuu tietty mikrooikosulku, erottimella on myös estävä ja suojaava rooli.
Litiumioniakkujen jännite on 3,6 V. Jännite, kun akku on ladattu täyteen (kutsutaan päätejännitteeksi) on yleensä 4,2 V; litiumioniakun päätejännite on 2,5 V. Jos litiumioniakun käyttöä jatketaan sen jälkeen, kun jännite on pudonnut 2,5 V:iin käytön aikana, sitä kutsutaan ylipurkaukseksi, joka vahingoittaa akkua.
Litiumioniakut ovat suhteellisen kalliita. Jos sen lataus- ja käyttövaatimukset eivät täyty, se on helppo räjähtää ja lyhentää sen käyttöikää. Koska litiumioniakut ovat erittäin herkkiä lämpötilalle, ylijännitteelle, ylivirralle ja ylipurkaukselle, kaikissa akuissa on integroidut termistorit (latauslämpötilan valvonta) ja suojapiirit ylijännitettä, ylivirtaa ja ylipurkausta vastaan.