مواد اولیه باتریهای لیتیومی عمدتاً شامل مواد الکترود مثبت، مواد الکترود منفی، الکترولیت و جداکنندهها هستند. انتخاب و نسبت این مواد به طور مستقیم بر عملکرد و ایمنی باتری های لیتیومی تأثیر می گذارد.
1. مواد کاتد: ماده الکترود مثبت یکی از مهم ترین اجزای باتری لیتیومی است که چگالی انرژی و پلت فرم ولتاژ باتری را تعیین می کند. مواد کاتدی رایج در حال حاضر در بازار عبارتند از اکسید کبالت لیتیوم (LCO)، اکسید لیتیوم منگنز (LMO)، لیتیوم فسفات آهن (LFP) و مواد سه تایی (مانند لیتیوم نیکل کبالت اکسید منگنز (NCM) و لیتیوم نیکل کبالت اکسید آلومینیوم (NCA).
هر کدام از این مواد ویژگی های منحصر به فرد خود را دارند. به عنوان مثال، اکسید کبالت لیتیوم ظرفیت ویژه و ولتاژ عملیاتی بالا را ارائه می دهد، در حالی که فسفات آهن لیتیوم ایمنی بالا و عمر چرخه طولانی را ارائه می دهد.
2. مواد آند: گرافیت یا سایر مواد مبتنی بر کربن معمولاً به عنوان مواد الکترود منفی استفاده میشوند. گرافیت دارای خواص درونی لیتیوم عالی، رسانایی خوب و هزینه کم است که باعث می شود به طور گسترده در باتری های لیتیومی استفاده شود.
در سالهای اخیر، مواد مبتنی بر سیلیکون{0}}به دلیل ظرفیت تئوری بالا مورد توجه قرار گرفتهاند، اما در کاربردهای عملی، همچنان با مسائلی مانند افزایش حجم و پایداری چرخه مواجه هستند.
3. الکترولیت: الکترولیت محیطی برای انتقال یون لیتیوم در باتری های لیتیومی است و عملکرد آن به طور مستقیم بر ظرفیت باتری، مقاومت داخلی و ایمنی آن تأثیر می گذارد. الکترولیتهای رایج شامل الکترولیتهای مایع متشکل از حلالهای آلی و نمکهای لیتیوم و همچنین الکترولیتهای جامد هستند.
4. دیافراگم: دیافراگم یک جزء کلیدی در باتری های لیتیومی است. بین الکترودهای مثبت و منفی قرار می گیرد و آنها را جدا می کند و از اتصال کوتاه جلوگیری می کند. علاوه بر این، ساختار میکرو متخلخل دیافراگم اجازه می دهد تا یون های لیتیوم آزادانه عبور کنند و عملکرد شارژ و تخلیه باتری را تضمین می کند.
