Pin ion liti bao gồm cỏc pin sử dụng cỏc hợp chất cú thể tiờm/thoỏt liti vào vật liệu làm điện cực dương (catốt) hoặc õm (anốt) [59, 105]. Khi pin hoạt động (phúng – nạp), cỏc ion liti (Li+
) tiờm vào /thoỏt ra khỏi cỏc điện cực catốt và anốt một cỏch thuận nghịch (hỡnh 1.23). Người ta vớ sự vận chuyển lui/tới của ion Li+
khi phúng/nạp giữa hai bản cực đối diện nhau giống như dao động của một ghế đu. Do vậy, nguyờn lý làm việc này cũn được gọi là nguyờn lý “ghế đu” (rocking-chair).
Hỡnh 1.23. Mụ hỡnh điện húa của pin Liti ion.
Khi pin ion liti được nạp điện, vật liệu điện cực dương bị oxi hoỏ và vật liệu điện cực õm bị khử. Trong quỏ trỡnh này, cỏc ion Li+
được rỳt ra từ vật liệu điện cực dương và tiờm vào vật liệu điện cực õm, như mụ tả bởi cỏc phương trỡnh phản ứng dưới đõy:
Điện cực dương: Điện cực õm: Tổng quỏt:
34
Vật liệu vụ cơ
Vật liệu hữu cơ - PVDF
Trong cỏc phương trỡnh này, LiMO2 miờu tả vật liệu điện cực dương ụxit kim loại, chẳng hạn LiCoO2, và C là vật liệu điện cực õm cacbon graphit. Quỏ trỡnh ngược lại được xảy ra trong khi pin phúng điện. Khi liti kim loại khụng cú mặt trong pin, cỏc pin ion liti ớt phản ứng hoỏ học hơn, an toàn, và cho tuổi thọ dài hơn so với cỏc pin liti nạp lại sử dụng kim loại liti làm vật liệu điện cực õm.
Vật liệu điện cực dương trong pin ion liti thường là cỏc ụxit kim loại liti, với cấu trỳc xếp lớp (LiCoO2, LiNiO2 ...) hoặc spinel (LiMn2O4) [54, 90, 95]. Cỏc vật liệu điện cực õm điển hỡnh là cacbon graphit cú cấu trỳc xếp lớp hoặc spinel. Cỏc vật liệu dựng làm điện cực thường được bổ sung thờm chất kết dớnh, như PVDF, EPDM hay CMC [95] để tạo thành vật liệu tổ hợp lai hữu
cơ - vụ cơ dạng sền sệt (hỡnh 1.24), sau đú quột (hoặc phết) lờn những bộ gúp dũng bằng đồng (với vật liệu điện cực õm) hoặc bằng nhụm (với vật liệu điện cực dương) tạo thành cỏc điện cực cho pin ion liti. Cỏc cực này được đặt cỏch điện để đảm bảo an toàn và trỏnh bị tiếp xỳc dẫn đến hiện tượng đoản mạch.