Cómo funcionan las baterías de iones de litio

Mecanismo de acción

Las baterías de iones de litio utilizan materiales de carbono como electrodo negativo y compuestos que contienen litio como electrodo positivo. No hay litio metálico, solo iones de litio. una batería de iones de litio. La batería de iones de litio se refiere al término general para baterías que utilizan compuestos de intercalación de iones de litio como materiales de electrodo positivo. El proceso de carga y descarga de las baterías de iones de litio es el proceso de intercalación y desintercalación de iones de litio. Durante el proceso de intercalación y desintercalación de iones de litio, también se acompaña de la incrustación y desintercalación de electrones equivalentes a iones de litio (se acostumbra expresar el electrodo positivo como inserción o desintercalación, y el electrodo negativo como inserción o desintercalación). Durante el proceso de carga y descarga, los iones de litio se intercalan/desintercalan y se insertan/desintercalan de un lado a otro entre los electrodos positivo y negativo, lo que se denomina vívidamente "batería de mecedora".

Cuando la batería está cargada, se generan iones de litio en el electrodo positivo de la batería, y los iones de litio generados se mueven al electrodo negativo a través del electrolito. El carbono utilizado como electrodo negativo tiene una estructura en capas con muchos microporos. Los iones de litio que llegan al electrodo negativo están incrustados en los microporos de la capa de carbono. Cuanto más iones de litio estén incrustados, mayor será la capacidad de carga. De manera similar, cuando la batería se descarga (es decir, el proceso en el que usamos la batería), los iones de litio incrustados en la capa de carbono del electrodo negativo se liberan y regresan al electrodo positivo. Cuantos más iones de litio regresaran al electrodo positivo, mayor sería la capacidad de descarga.

Generalmente, la corriente de carga de las baterías de litio se establece entre 0,2C y 1C. Cuanto mayor es la corriente, más rápida es la carga y mayor es el calor de la batería. Además, cargar con una corriente demasiado grande no llenará completamente la capacidad porque la reacción electroquímica dentro de la batería lleva tiempo. Al igual que servir cerveza, si la vierte demasiado rápido, producirá espuma y la hará insatisfactoria.

Precauciones de uso (descarga)

Para las baterías, el uso normal es el proceso de descarga. Hay varios puntos a tener en cuenta al descargar baterías de litio:

Primero, la corriente de descarga no debe ser demasiado grande. Una corriente excesiva provocará un calentamiento interno de la batería y puede provocar daños permanentes. En los teléfonos móviles esto no supone ningún problema y puede ignorarse.

Como se puede ver en la imagen de la derecha, cuanto mayor es la corriente de descarga de la batería, menor es la capacidad de descarga y más rápido cae el voltaje.

En segundo lugar, ¡no debes descargar en exceso! El almacenamiento interno de energía eléctrica en las baterías de litio se logra mediante un cambio químico reversible en la electroquímica. Una descarga excesiva provocará que este cambio químico tenga una reacción irreversible. Por lo tanto, las baterías de litio tienen más miedo de sufrir una descarga excesiva una vez que el voltaje de descarga es más bajo. superior a 2,7 V, es posible que se deseche la batería. Afortunadamente, las baterías de los teléfonos móviles ya tienen circuitos de protección instalados en su interior. Cuando el voltaje no es lo suficientemente bajo como para dañar la batería, el circuito de protección entrará en vigor y dejará de descargarse.