Zusammensetzung von Lithium-Polymer-Batterien
Lithium-Ionen-Batterien, auch bekannt als Li-Ion-Batterien, sind wiederaufladbare Sekundärbatterien, in denen Lithiumionen während des Entladens von der Anode durch einen Elektrolyten zur Kathode und beim Aufladen zurück bewegt werden. Die Lithium-Polymer-Batterie (LiPo), auch bekannt als Li-Pol, Lithium-Poly und andere Namen, ist eine Art von Li-Ion-Batterie, die einen Polymer-Elektrolyten anstelle eines flüssigen Elektrolyten verwendet. Alle LiPo-Batterien verwenden einen hochleitfähigen Gel-Polymer-Elektrolyten. Lithium-Polymer-Zellen haben sich aus Lithium-Ionen- und Lithium-Metall-Batterien entwickelt.
Primäre Unterschiede und Anwendungen
Der primäre Unterschied zwischen Lithium-Ionen- und Li-Pol-Batterien besteht darin, dass letztere anstelle eines flüssigen Lithiumsalz-Elektrolyten (wie LiPF6) in einem organischen Lösungsmittel einen festen Polymer-Elektrolyten (SPE) wie Polyethylenoxid (PEO), Polyacrylnitril (PAN), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyvinylidenfluorid (PVdF) verwenden. LiPos bieten höhere spezifische Energien als andere Lithium-Batterien und werden oft in Systemen verwendet, in denen das Gewicht wichtig ist, wie Mobilgeräte, Drohnen und einige Elektrofahrzeuge.
Kathode und Anode
Die Kathode besteht aus einem Verbundmaterial (einer interkalierten Lithiumverbindung) und bestimmt den Namen der Li-Ion-Batteriezelle. Die Anode wird in der Regel aus porösem lithiertem Graphit hergestellt. Der Elektrolyt kann flüssig, polymer oder fest sein. Der Separator ist porös, um den Transport von Lithiumionen zu ermöglichen und Kurzschlüsse sowie thermisches Durchgehen der Zelle zu verhindern.
Chemie und Leistung
Die Chemie, Leistung, Kosten und Sicherheitseigenschaften variieren je nach Typ der Lithium-Ionen-Batterien. Handheld-Elektronik verwendet meistens Lithium-Polymer-Batterien (mit einem Polymer-Gel als Elektrolyt), ein Lithium-Kobalt-Oxid (LiCoO2) Kathodenmaterial und eine Graphitanode, die eine hohe Energiedichte bieten. Li-Ion-Batterien haben generell eine hohe Energiedichte, keinen Memory-Effekt und eine niedrige Selbstentladung.
Zellkomposition
Eine typische Lithium-Ionen-Zelle enthält:
Kathode: Die Kathode ist die positive oder oxidierende Elektrode, die Elektronen aus dem externen Stromkreis aufnimmt und während der elektrochemischen Reaktion reduziert wird. Kathodenmaterialien sind in der Regel aus LiCoO2 oder LiMn2O4 konstruiert.
Anode: Die Anode ist die negative oder reduzierende Elektrode, die Elektronen an den externen Stromkreis abgibt und während der elektrochemischen
