Uppbyggnad av Litiumjoncellen

Cylindrisk cell

Konstruktion
Den mekaniska uppbyggnaden hos litium-jon-celler är mycket lik den hos NiCd och NiMH-cellen. De positiva och negativa elektroderna är utformade som tunna böjliga skivor och är lindade med ett separerande skikt mellan och placerad i en bägare.

Till skillnad från litium- primärbatterier ingår ej litium som ren metall i denna celltyp. I stället ingår litium i form av litiumjoner. Cellens lagrade energi utvinns genom att litiumjoner rör sig mellan elektroderna i batteriet.
Därav namnet på celltypen Li-jon-Cell.

Negativ elektrod
Den negativa elektroden består av olika former av kol, såsom grafit, vilka är pålagda i lager på elektrodplattan. Grafiten i den negativa elektroden kan ta emot litiumjoner som har extraherat från den positiva elektroden under laddning och återgått till den positiva elektroden vid urladdning.

Positiv elektrod
Den positiva elektroden består av en metalloxid.

Sedan början av 1990-talet när litiumjonbatteriet introducerats har litium-koboltoxid varit det vanligaste katodmaterialet. I dag används ett flertal olika katodmaterial där battericellen beroende på sammansättning får helt olika egenskaper.

Elektrolyt
I Li-joncellen används en organisk elektrolyt vilken fungerar som ett transportmedium för litiumjonerna mellan cellens elektroder.

Litiumjon-cellen är försedd med en säkerhetsventil som vid en eventuell kortslutning öppnar och frigör cellens inre tryck. Litiumjon cellen är även försedd med ett s.k. PTC motstånd vilken begränsar strömmen och hindrar battericellen från att bli överhettad, exempelvis vid en oavsiktlig kortslutning.

Prismatisk cell

Konstruktion
Mellan det positiva och negativa elektrodmaterialet är en tunn porös separator placerad. Elektrodpaketet inklusive separator är sedan vikta och placerad i en prismatisk bägare.

Litium-polymercellen

Litium polymercellen är teknologiskt utvecklad från litium-jon cellen.

Till skillnad från den konventionella litium-joncellen, cylindrisk eller primatisk, med metallbägare är polymerceller försedda med ett hölje i formen av en böjlig folie (polymer laminat).

Eftersom ett yttre metallhölje inte behövs kan batteriet göras lättare och storleken kan anpassas efter applikationen som skall strömförsörjas.

Beroende på den kompakta förpackningen utan ”intercell spacing” som behövs för konventionella celltyper är energidensiteten ca: 20% högre hos Li-polymerbatteriet jämfört med konventionella Li-jon-batterier.

Övervakning vid laddning och urladdning

För att garantera en säker funktion övervakas Li-joncellen med ett microchip vid laddning och urladdning.

Exempel på laddningsövervakning (LiCoO2)

  • Övervakning av laddning
    Laddning måste avbrytas vid 4,25 V.
  • Övervakning av urladdning
    Urladdning måste avbrytas vid 2,8 Volt.
  • Detektering av fel
    Känna av extern kortslutning av batteriet.

Beroende på applikation och användningsområde kan det vara önskvärt med ytterligare övervakning.

  • Termistor:
    Detektering av batteriets temperatur.
  • PTC switch:
    Bryter vid hög ström.
  • Temperatur säkring:
    Bryter vid förhöjd temperatur.