リチウムコバルト化合物がバッテリーで電気を生成する方法を説明する

スマートフォンなどのポータブルアプリケーション向けに設計されたほとんどのリチウムイオン電池はコバルトベースです。このシステムには、酸化コバルト正極とグラファイトカーボン負極が含まれます。

コバルトは、銅とニッケルの採掘の副産物である、光沢のある硬いシルバーグレーの素材です。リチウムイオン電池の正極材として使用されていますが、他にも多くのものを作るために使用されています。リチウム電池におけるコバルトの役割を知りたい場合は、適切な場所に来ました。ここでは、リチウム電池におけるコバルトの役割と電池の仕組みを理解するのに役立ちます。

リチウム電池におけるコバルトの役割を理解する

充電式リチウムイオン電池には、電解質溶液に沈められ、透過性高分子膜で分割された2つの電極が含まれています。バッテリーが充電モードの場合、リチウムイオンは高分子膜を介して+ veカソードから-veアノードに移動します。バッテリーが放電モードの場合、リチウムイオンはアノードからカソードに戻ります。手順では、電子が電子アプリケーションに送信され、手順で電力が供給されます。

さらに、カーボングラファイトは、支持を提供し、その層間に小さなリチウムイオンを貯蔵できる層状構造を持っているため、これらのバッテリーで通常使用されるアノード材料です。バッテリーの動作電圧はアノードとカソード間の電気化学ポテンシャルの差に依存するため、カソードをグラファイトにすることはできず、バッテリーの性能特性のほとんどはカソードの材料に依存します。

カソードは、電気化学的インターカレーション（リチウムイオンがカソード材料構造内の格子位置または位置に引っ張られる、または置かれるチェーン）を介してリチウムイオンを貯蔵します。基本的なカソード材料の中には、Li-CO-O2（コバルト酸リチウム）があります。これらの材料を利用して設計された電池が充電モードになると、リチウムイオンが酸化物から引き出され、グラファイト電極に入れられます。放電モードでは、逆の動作が発生します。

リチウムイオンが陰極の酸化物から除去されると、それは正電荷を持ち、それがコバルトの役割を果たします。コバルトは、酸化物が電気的に中性モードにとどまるとともに、その酸化状態を変化させる責任があります。少量のコバルトがその酸化状態を3から4にシフトし、リチウムイオンの排除を補うことを知って驚かれることでしょう。

コバルト酸リチウムは、コバルト、リチウム、および酸素が2次元の層（リチウムの層、その後に酸素の層とコバルトの層、異なる酸素の層、および異なるリチウム）に配置されたインターカレーション化合物です。層。また、インターカレーション化合物では、リチウムを除去することができ、基本構造は変更されないままである必要があります。構造物が動くとどうなりますか？リチウムを元に戻すことは非常に困難になります。

興味深いのは、コバルトで強化された構造は、リチウムが変化し始める前に、除去されるリチウムの約60％に耐えることができるということです。

リチウム電池はどのように機能しますか？

他のバッテリー技術と同様に、充電式リチウムイオンバッテリーには、セルと呼ばれる1つ以上の発電コンパートメントが含まれています。さらに、各セルには主要な3つのコンポーネントが含まれています-

・正極-バッテリーの+ ve端子に接続されています。

・負極-バッテリーの-ve端子に接続されています。

・化学物質-それらの間の電解質。

正極は通常、リン酸鉄リチウムからの化合物（コバルト酸リチウムまたは新しいバッテリー）で作られています。負極はカーボン製です。さて、すべてのリチウムイオン電池は同じように着用しました。バッテリーが充電モードのとき、コバルト酸リチウムと電極はそこに残ります。バッテリーは、手順中にエネルギーを蓄えます。バッテリーが放電モードの場合、リチウムイオンは電解質を横切って+ ve電極に戻り、バッテリーに電力を供給するエネルギーを生成します。イオンの動き（電解質を介した）と電子の動き（外部回路の周り）は相互接続されたプロセスです。

いずれかのプロセスが停止すると、他のプロセスも停止します。バッテリーが完全に放電されたためにイオンが電解質を介して移動を停止すると、電子も外部回路を移動できなくなり、電力が失われます。

リチウムイオン電池には電子制御装置が内蔵されており、特定の状況で電池が爆発する可能性のある過熱や過充電を防ぐために、放電と充電の方法を調整します。

どのコンポーネントがリチウムイオン電池を作りますか？

先に述べたように、リチウムイオン電池を構成する3つの主要なコンポーネントがあり、それらはカソード、アノード、および電解質です。 3つに加えて、リチウムイオン電池のもう1つの重要なコンポーネントがあり、それはセパレーターとして知られています。

・カソード-リチウムイオン電池の電圧と容量を決定します。バッテリーはリチウムの化学反応によって電気を生成するため、リチウムはバッテリーに入れられ、リチウムのためのその部屋はカソードと呼ばれます。

・アノード-ワイヤーを介して電子を送ります。カソードと同様に、その基板は活物質でコーティングされています。アノードの活物質は、外部回路を介して電流を流す役割を果たします。

・electrolyte-イオンの移動のみを可能にします。これは、アノードとカソードの間でリチウムイオンのみを移動させる媒体として機能します。溶剤、添加剤、塩で構成されています。

・セパレーター-アノードとカソードの間の絶対的なバリアです。アノードとカソードがバッテリーの性能を決定しますが、セパレーターと電解質がバッテリーの安全性を決定します。セパレータは、アノードとカソードを離しておく物理的バリアとして機能します。これは、電子の直接の流れを防ぐのに役立ち、内部の微細な穴を介してイオンが慎重に移動できるようにします。

私たちのガイドが、リチウムイオン電池のコンポーネントと動作についての基本的な考え方を理解するのに役立つことを願っています。