أثناء عملية الشحن، يوفر مصدر الطاقة الطاقة الكهربائية لبطارية الليثيوم. تنتقل الإلكترونات الموجودة في القطب الموجب إلى القطب السالب من خلال دائرة خارجية. في الوقت نفسه، تقفز أيونات الليثيوم الموجبة من القطب الموجب إلى المنحل بالكهرباء، وتجتاز المسارات المتعرجة في الفاصل، وتنتقل إلى القطب السالب، حيث تتحد مع الإلكترونات التي وصلت بالفعل. عند هذه النقطة، تحدث التفاعلات التالية عند القطب الموجب:
تحدث التفاعلات التالية عند القطب السالب:
• شرح تفصيلي لعملية تفريغ البطارية
يمكن تفريغ البطاريات بطريقتين: التفريغ المستمر للتيار-والتفريغ المستمر للمقاومة-. في تفريغ التيار المستمر-، تتم إضافة مقاومة متغيرة إلى الدائرة الخارجية، والتي يتم ضبط قيمة مقاومتها مع الجهد. في تفريغ المقاومة الثابتة-، تتم إضافة مقاوم بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة للسماح للإلكترونات بالمرور. إن مفتاح تفريغ البطارية هو ما إذا كان بإمكان الإلكترونات الانتقال من القطب السالب إلى القطب الموجب. أثناء التفريغ، تتدفق الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب عبر موصل إلكتروني. في الوقت نفسه، تدخل أيونات الليثيوم (Li+) أيضًا إلى الإلكتروليت من القطب السالب، وتنتقل عبر الفتحات الصغيرة في الفاصل، وتصل أخيرًا إلى القطب الموجب لتتحد مع الإلكترونات.
• مناقشة خصائص الشحن والتفريغ
غالبًا ما تستخدم خلايا البطارية LiCoO2 أو LiNiO2 أو LiMn2O2 كمواد إلكترود موجبة. يحتوي LiCoO2 على بنية طبقات مستقرة. ومع ذلك، عند إزالة أيونات x Li من LiCoO2، قد يتغير هيكلها، اعتمادًا على قيمة x. أظهرت الأبحاث أنه عندما تكون قيمة x > 0.5، يصبح هيكل Li1-xCoO2 غير مستقر للغاية، مما قد يؤدي إلى انهيار البلورة وبالتالي التأثير على أداء خلية البطارية. ولذلك، أثناء استخدام خلية البطارية، يجب أن تكون قيمة x محدودة عن طريق التحكم في جهد الشحن. عادةً، يجب ألا يتجاوز جهد الشحن 4.2 فولت لضمان أن x أقل من 0.5، وبالتالي الحفاظ على استقرار البنية البلورية Li1-xCoO2.
