بيت » آلية تداخل أيونات الليثيوم

آلية تداخل أيونات الليثيوم

1980
  • M. Stanley Whittingham
  • John B. Goodenough
  • Akira Yoshino
عملية تفكيك بطارية الليثيوم أيون في مختبر الكيمياء الكهربائية.

تعمل بطاريات الليثيوم-أيون عبر آلية الإقحام، وهي عبارة عن إدخال عكسي للأيونات في مادة مضيفة ذات طبقات. أثناء التفريغ, الليثيوم تنفصل الأيونات ([latex]Li^+[/latex]) من قطب سالب (أنود)، وهو عادةً الجرافيت، وتتحرك عبر إلكتروليت غير مائي لتدخل في قطب موجب (كاثود)، وهو عادةً أكسيد فلزي. وتنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية لتنتج تياراً.

إن مفهوم الإقحام أساسي لنجاح بطاريات أيونات الليثيوم. وعلى عكس كيمياء البطاريات القديمة حيث تخضع الأقطاب الكهربائية لتغيرات كيميائية كبيرة في الطور الكيميائي، يتضمن الإقحام أيونات الليثيوم التي تعمل كـ "ضيوف" تنزلق إلى داخل وخارج البنية البلورية "المضيفة" لمواد القطب الكهربائي. بالنسبة للأنود، يكون المضيف عادةً هو الجرافيت الذي يحتوي على بنية ذات طبقات تسمح لأيونات [latex]Li^+[/latex] بالتناسب بين صفائح الجرافين الخاصة به، مكونةً [latex]LiC_6[/latex]. بالنسبة للكاثود، يكون المضيف عبارة عن أكسيد معدني، مثل أكسيد الكوبالت الليثيوم ([latex]LiCo_2[/latex])، حيث تشغل أيونات الليثيوم طبقات بين صفائح أكسيد الكوبالت.

هذه العملية قابلة للانعكاس بدرجة كبيرة ولا تغير بنية المضيف بشكل كبير، مما يؤدي إلى دورة حياة طويلة مع الحد الأدنى من التدهور. يتم تسهيل حركة الأيونات عن طريق إلكتروليت عضوي غير مائي، حيث أن الليثيوم شديد التفاعل مع الماء. يحافظ فاصل بوليمر مسامي دقيق على الأنود والكاثود من التلامس وقصر الدائرة مع السماح للأيونات بالمرور.

أثناء الشحن، يُجبر جهد خارجي العملية على عكس اتجاهها: تُستخرج أيونات الليثيوم من الكاثود، وتنتقل عبر الإلكتروليت، ثم تُعاد إلى أنود الجرافيت. تُتيح الإمكانات الكهروكيميائية العالية لليثيوم، بالإضافة إلى وزنه الذري المنخفض، إنتاج بطاريات ذات كثافة طاقة عالية جدًا وطاقة نوعية، وهذا ما أحدث ثورة في الإلكترونيات المحمولة، ويُمكّن من الانتقال إلى المركبات الكهربائية.

UNESCO Nomenclature: 2203
- الكيمياء الكهربائية

النوع

العملية الكيميائية

الاضطراب

ثوري

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • اكتشاف معدن الليثيوم وإمكاناته الكهروكيميائية العالية
  • البحث الأساسي عن مركبات التداخل في سبعينيات القرن العشرين
  • تطوير إلكتروليتات غير مائية مستقرة
  • نماذج أولية غير آمنة لبطاريات الليثيوم المعدنية القابلة لإعادة الشحن

التطبيقات

  • الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية
  • السيارات الكهربائية
  • أدوات كهربائية لاسلكية ومعدات حدائق
  • أنظمة تخزين الطاقة على نطاق الشبكة
  • الأجهزة الطبية القابلة للزرع وأجهزة السمع

براءات الاختراع:

  • US4357215A

أفكار ابتكارات محتملة

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
ذات صلة ب: أيونات الليثيوم، والإقحام، والأنود، والكاثود، والإلكتروليت، والقابلة لإعادة الشحن، وكثافة الطاقة، والجرافيت.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مشروع، هندسة العمليات أو مدير البحث والتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم مقابل التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، التصنيع المرن، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود من Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

السياق التاريخي

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم تقديم تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

انتقل إلى الأعلى

قد يعجبك أيضاً