ทําไมถึงมีแผ่นไฟฟ้าลบมากกว่าแผ่นไฟฟ้าบวก ในการออกแบบแบตเตอรี่ลิเดียม
April 22, 2025
ระหว่างกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ลิตียมรายละเอียดการออกแบบที่สําคัญคือ จํานวนแผ่นไฟฟ้าลบ (แอนอด) จะมีจํานวนมากกว่าแผ่นไฟฟ้าบวก (แคธอด)ความแตกต่างทางเลขที่ดูง่ายๆ นี้ จริงๆแล้วมีหลักการไฟฟ้าเคมีและการพิจารณาด้านวิศวกรรมที่ลึกซึ้ง
เหตุผลหลัก: ความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี
หลักของการทํางานของแบตเตอรี่ลิตியம் คือการขนย้ายไอออนลิตியம்ระหว่างอิเล็กทรอัดบวกและลบ
ระหว่างการชาร์จ: ไอนลิตียมถูกสกัดออกจากไฟฟ้าบวก, ผ่านผ่านไฟฟ้า, และถูกนําเข้าในไฟฟ้าลบ.
ระหว่างการออกอัด: ไอนลิตเซียมถูกสกัดออกจากไฟฟ้าลบและกลับไปที่ไฟฟ้าบวก
เพื่อบรรลุการใช้งานสารประกอบที่ใช้ได้ 100% ต้องให้แน่ใจว่า:
1แต่ละด้านของแผ่นไฟฟ้าบวกตรงกับวัสดุไฟฟ้าลบ
2ภูมิภาคขอบของไฟฟ้าบวกถูกครอบคลุมโดยสิ้นเชิงโดยไฟฟ้าลบ
หากจํานวนแผ่นอิเล็กทรอร์ดเท่ากันแผ่นอิเล็กทรอร์ดบวกด้านนอกที่สุดจะมีด้านหนึ่งถูกเผยแพร่โดยตรงต่ออิเล็กทรอลิต ส่งผลให้มี:
วัตถุประสิทธิภาพด้านนั้นไม่สามารถร่วมปฏิกิริยาได้
ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ
ผลกระทบข้างเคียงที่เป็นไปได้ เช่น การละลายของเอเล็กทรอลิต
การ พิจารณา ทาง วิศวกรรม จํานวน สาม ข้อ สําคัญ
1. การปรับปรุงการกระจายปัจจุบัน
การออกแบบที่มีแผ่นอิเล็กทรอร์ดลบอีกแผ่นหนึ่งทําให้แผ่นอิเล็กทรอร์ดบวกแต่ละแผ่นอยู่ในภาวะ "แซนด์วิช"
ใบไฟฟ้าบวก: ล้อมรอบด้วยไฟฟ้าลบทั้งสองข้าง
แผ่นไฟฟ้าลบ: มีไฟฟ้าบวกเพียงด้านหนึ่ง (ไฟฟ้าลบด้านนอกที่สุด)
การจัดทํานี้ทําให้:
เส้นทางของกระแสไฟฟ้าสมอง
การนําอิเล็กตรอนแบบเดียวกัน
การลดลดปรากฏการณ์การขั้วโลก
2กลไกป้องกันความปลอดภัย
บทบาทหลักของแผ่นไฟฟ้าลบเสริม คือ
กล่องสารประกอบของไฟฟ้าบวกอย่างเต็มที่
ป้องกันการเจริญเติบโตของดินดริทลิเดียม ที่เกิดจากผลกระทบด้านนอก
ให้พื้นที่พัฟเฟอร์สําหรับการขยาย (อิเล็กทรอัดลบที่ใช้ซิลิคอนสามารถขยายได้ถึง 300%)
ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ที่มีการออกแบบแผ่นอิเล็กทรอนด์ N + 1 สามารถเพิ่มอายุการใช้งานได้ 15-20%
3การปรับปรุงกระบวนการผลิต
สําหรับแบตเตอรี่ที่บาดเจ็บ อิเล็กทรอดลบจะสร้างโครงสร้าง "อีกหนึ่ง" เป็นชั้นภายนอก
18650 แบตเตอรี่กระบอก: 4 ชั้นของไฟฟ้าบวก → 5 ชั้นของไฟฟ้าลบ
แบตเตอรี่สะสม: ทําให้คู่ N + 1 ผ่านการนับแม่นยํา
กระบวนการสตั๊ก: โดยการสตั๊กในรูปแบบ "หน้าหนังสือ" มันมั่นใจว่าลําดับคือไฟฟ้าบวก ภาพไฟฟ้าลบ ภาพไฟฟ้าบวก ภาพไฟฟ้าลบ...ตลอดเวลาจบด้วยไฟฟ้าลบ.
การวิเคราะห์กรณีพิเศษ
1ความแตกต่างของแบตเตอรี่ในสภาพแข็ง
แบตเตอรี่เอเลคโทรลิตในสภาพแข็งบางชนิดอาจใช้แผ่นไฟฟ้าจํานวนเท่ากัน เพราะ:
อิเล็กทรอลิตในสภาพแข็งมีความแข็งแรงทางกลสูง ซึ่งสามารถยับยั้งดันดริทได้
เส้นทางการนํายอนต่างจากของแบตเตอรี่เหลว
อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมยังคงส่วนใหญ่ยังคงรักษาการออกแบบ N + 1
2แบตเตอรี่ทดสอบห้องปฏิบัติการ
แบตเตอรี่แบบสมองที่ใช้ในการวิจัย (เช่น แบตเตอรี่ Li-Li) ละเมิดกฎนี้ แต่:
พวกเขาไม่สามารถนําไปใช้ในทางปฏิบัติได้
มันใช้สําหรับการวิจัยพื้นฐานเท่านั้น
สรุป:
การออกแบบของ "แผ่นอิเล็กทรอนด์ลบอีกแผ่นหนึ่ง" ในแบตเตอรี่ลิธีียมคือ
✓ ความจําเป็นในการปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้า
✓ การแสดงออกของการปรับปรุงด้านวิศวกรรม
✓ ป้องกันความปลอดภัยอย่างสําคัญ