Liitiumpatareide keemilise reaktsiooni põhimõtted
Liitiumakud jagunevad tavaliselt kahte kategooriasse:
Liitiumioonaku: Liitiumioonaku on üldiselt aku, mis kasutab positiivse elektroodi materjalina liitiumisulamist metallioksiidi, negatiivse elektroodi materjalina grafiiti ja mittevesilahust.
Liitiumaku: liitiumaku on tavaliselt aku, mis kasutab positiivse elektroodi materjalina mangaandioksiidi, negatiivse elektroodi materjalina metalli liitiumi või selle sulamit ja kasutab mittevesilahust.
Liitiummetallist aku
Liitiummetallpatareid on akutüüp, mis kasutab negatiivse elektroodi materjalina liitiummetalli või liitiumisulamit ja kasutab mittevesilahust. Varaseim liitiumaku kasutas järgmist reaktsiooni: Li+MnO2=LiMnO2, reaktsioon on oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsioon, tühjenemine.
Liitiumioon aku
positiivne elektrood
Katoodimaterjal: saadaval on palju katoodmaterjale ja enamik praegustest tavatoodetest kasutab liitiumraudfosfaati. Erinevate katoodmaterjalide võrdlus:
LiCoO2 3,7 V 140 mAh/g
Li2Mn2O4 4,0 V 100 mAh/g
LiFePO4 3,3 V 100 mAh/g
Li2FePO4F 3,6 V 115 mAh/g
Liitium raudfosfaat
Positiivne elektroodi reaktsioon: liitiumioonid interkaleeritakse tühjenemise ajal ja liitiumioonid deinterkaleeritakse laadimise ajal. Laadimisel: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- Tühjendamisel: Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4
Anoodi materjal: enamasti kasutatakse grafiiti. Uued uuringud on leidnud, et titanaat võib olla parem materjal. Negatiivne reaktsioon: liitiumioonid deinterkaleeritakse tühjenemise ajal ja liitiumioonid sisestatakse laadimise ajal. Laadimisel: xLi+ + xe- + 6C → LixC6 Tühjendamisel: LixC6 → xLi+ + xe- + 6C
Liitiumkoobaltoksiid
Reaktsioon positiivsele elektroodile on järgmine:
LiCoO2=Laeng=Li1-xCoO2+XLi++ Xe-
Li1-xCoO2+XLi+ + Xe-=tühjenemine=LiCoO2
Reaktsioon negatiivsele elektroodile on järgmine:
6C{{1}}XLi+ + Xe-=Charge=LixC6
LixC6=tühjenemine=6C{{2}}XLi+ + Xe-
