Lithium-Ionen ist heutzutage die beliebteste wiederaufladbare Batteriechemie. Solche Batterien bestehen aus einzelnen oder mehreren Lithium-Ionen-Zellen und einer Schutzplatine. Sie werden als Batterien bezeichnet, wenn die Zelle oder die Zellen in einem Gerät mit einer Schutzplatine eingebaut sind.
Die negativ geladene Elektrode (auch Anode genannt) und die positiv geladene Elektrode (auch Kathode genannt) ist an den Stromkollektoren angebracht. Die Anode besteht aus Graphit und die Kathode aus Lithiummetalloxid. Der Elektrolyt (ein Gel oder eine Flüssigkeit, die die Stromleitung unterstützt) in der Batterie besteht aus Lithiumsalz.
Die Separatoren (ein poröser Polymerfilm, der die Elektroden trennt und gleichzeitig den Austausch von Lithiumionen von einer Seite zur anderen ermöglicht) bestehen aus Polyethylen oder Polypropylen.
Beim Laden der Zelle, wenn ein Ladegerät zwischen die Elektroden geschaltet wird, liegt das Lithium in Form von Lithiummetalloxid an der Kathode vor. Wenn Strom vom Ladegerät durch die Kathode fließt, wird das Lithium selbst als positives Ion aus Lithiummetalloxid freigesetzt und wandert zum Elektrolyten zur Anode.
An der Anode verbindet es sich mit der Kohlenstoffelektrode zu lithiiertem Kohlenstoff. Die Elektronen fließen in die entgegengesetzte Richtung. An der Kathode reduziert sich das Lithiummetalloxid zu Lithiumionen, Metalloxid und Elektronen. An der Anode verbindet sich Kohlenstoff mit Lithiumionen zu lithiiertem Kohlenstoff.
Beim Entladen der Zelle wird eine Last zwischen die Elektroden geschaltet. An der Anode liegen die Lithiumionen in Form von lithiiertem Kohlenstoff vor. Der Strom fließt dann von der Kathode durch die Last und die Elektronen fließen in entgegengesetzte Richtungen. Die Lithiumionen werden von der Anode freigesetzt und wandern durch den Elektrolyten zur Kathode.
An der Kathode verbinden sie sich erneut zu Lithiummetalloxid. Und der Prozess geht weiter.
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