تشتمل المواد الخام لبطاريات الليثيوم في المقام الأول على مواد القطب الموجب، ومواد القطب السالب، والكهارل، والفواصل. يؤثر اختيار هذه المواد ونسبتها بشكل مباشر على أداء وسلامة بطاريات الليثيوم.
1. مواد الكاثود: مادة القطب الموجب هي واحدة من أهم مكونات بطارية الليثيوم، حيث تحدد كثافة طاقة البطارية ومنصة الجهد. تشتمل مواد الكاثود الشائعة الموجودة حاليًا في السوق على أكسيد كوبالت الليثيوم (LCO)، وأكسيد منغنيز الليثيوم (LMO)، وفوسفات حديد الليثيوم (LFP)، والمواد الثلاثية (مثل أكسيد المنغنيز والكوبالت ونيكل الليثيوم (NCM) وأكسيد ألومنيوم نيكل وكوبالت الليثيوم (NCA).
كل من هذه المواد لها خصائصها الفريدة. على سبيل المثال، يوفر أكسيد كوبالت الليثيوم قدرة نوعية عالية وجهد تشغيل عالي، بينما يوفر فوسفات حديد الليثيوم أمانًا عاليًا ودورة حياة طويلة.
2. مواد الأنود: يتم عادةً استخدام الجرافيت أو المواد الأخرى التي تعتمد على الكربون- كمواد قطب كهربائي سالب. يتمتع الجرافيت بخصائص إقحام الليثيوم الممتازة، والموصلية الجيدة، والتكلفة المنخفضة، مما يجعله يستخدم على نطاق واسع في بطاريات الليثيوم.
في السنوات الأخيرة، جذبت المواد المعتمدة على السيليكون-الانتباه نظرًا لقدرتها النظرية العالية، ولكن في التطبيقات العملية، لا تزال تواجه مشكلات مثل توسيع الحجم واستقرار التدوير.
3. الإلكتروليت: الإلكتروليت هو وسيلة نقل أيون الليثيوم في بطاريات الليثيوم، ويؤثر أدائه بشكل مباشر على سعة البطارية ومقاومتها الداخلية وسلامتها. تشتمل الإلكتروليتات شائعة الاستخدام على إلكتروليتات سائلة مكونة من مذيبات عضوية وأملاح الليثيوم، بالإضافة إلى إلكتروليتات صلبة.
4. الحجاب الحاجز: يعد الحجاب الحاجز مكونًا رئيسيًا في بطاريات الليثيوم. إنه يقع بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، ويعزلها ويمنع حدوث دوائر قصيرة. علاوة على ذلك، يسمح الهيكل المسامي الصغير للغشاء بمرور أيونات الليثيوم بحرية، مما يضمن أداء شحن وتفريغ البطارية.
