A pîlê lîtium-yonbatareyek veşarjêkirî ye ku du materyalan bikar tîne ku dikarin bi rengek vegerî îyonên lîtiumê wekî elektrodên erênî û neyînî bi nav bikin û veqetînin. Di dema barkirinê de, atomên lîtiumê yên di elektroda pozîtîf de îyon dibin îyonên lîtium û elektronên azad.
Dûv re ev îyonên lîtiumê koçî elektroda neyînî dikin û bi elektronên azad ên li wir re dibin yek û atomên lîtiumê çêdikin. Berevajî vê, di dema dakêşanê de, atomên lîtiumê yên li elektroda neyînî ji nû ve dibin îyonên lîtium û elektronên azad, û dûv re li elektroda erênî ji nû ve têne berhev kirin da ku dîsa atomên lîtiumê ava bikin. Ji ber vê yekê, di tevahiya çerxa barkirinê de-lithium her gav di forma yonîkî de heye û qet di forma lîtiumê metalîkî de tune, ji ber vê yekê ji vî celebê pîlê re pîlê lîtium-îon tê gotin. Li ser bingeha sêwiranên cihêreng, bataryayên lîtium-îonê yên herî berbelav ên li sûkê hucreyên pouch, hucreyên silindrîk, û hucreyên bişkokê ne. Materyalên elektrodê yên erênî yên bataryayên lîtium-îyonê bi gelemperî lîtium-saziyek dewlemend e, wek LiCoO2, LiFePO4, LiNiO, û LiMnzO2. Materyalên elektrodê neyînî yên bataryayên lîtium-îyonî bi piranî li ser bingeha grafît e. Di derbarê elektrolîtê de, bi gelemperî çareseriyên xwêyên lîtiumê yên taybetî (wekî LiPF6, LiASF6, û LiCIO4) yên ku di solavên organîk de têne hilweşandin têne bikar anîn. Ev halên organîk dikarin karbonat etilen (EC) an karbonat dîetîl (DEC) bin. Dema ku pîlê di çerxa barkirinê de ye, îyonên lîtiumê di navbera elektrodên pozîtîf û neyînî de paş û paş ve diçin. Ev pêvajo bi awakî wekî "bataryayek kursiya zivir" tête binav kirin, wekî ku di diagrama jêrîn de tê xuyang kirin.
Dema ku bataryayên lîtium-îyonê yên bi lîtium oksîtê kobalt (LiCoO2) wekî elektroda erênî û grafît wekî elektroda neyînî wekî mînak digirin, îfadeya wê ya elektrokîmyayî ev e: (-)CI LiPF(EC+ DEC) / LiCoO2(+).
Reaksiyona elektrodê ya erênî:
Reaksiyona elektrodê neyînî:5.2
Reaksiyona giştî: 5.3
Di eslê xwe de, bataryaya lîtium-îon dikare wekî amûrek ku li gorî cûdahiyên di berhevoka lîtium-îon de dixebite were dîtin. Di dema barkirinê de, îyonên lîtiumê ji maddeya elektroda erênî derdikevin, di elektrolîtê re derbas dibin, û di nav materyala elektroda neyînî de dihêlin, elektroda neyînî lîtium-dewlemend e û elektroda erênî jî lîtium-xezan dibe. Di heman demê de, ji bo domandina hevsengiya barkirinê ya tevahiya pergalê, elektronên têkildar bi navgîniya dorhêlek derveyî ji elektroda negatîf a bingehîn-karbonê re têne peyda kirin. Berevajî vê, di dema dakêşanê de, îyonên lîtiumê ji elektroda neyînî koçî elektroda erênî dikin, û dibe sedem ku elektroda erênî bibe lîtium-dewlemend. Bi gelemperî, di dema çerxên barkirinê yên normal de-îyonên lîtiumê gelek caran di navbera maddeyên karbonê yên qatkirî û oksîdan de cih digirin û derdixin. Ev pêvajo di serî de wekî guheztinên di navberê de xuya dike û avahiya krîstal a bingehîn a materyalan têk nade. Ji ber vê yekê, ji perspektîfa vegerandina reaksiyonê, guheztinên kîmyewî yên di nav bataryayek lîtium-îon de wekî pêvajoyek vegerê ya pir îdeal tê hesibandin. Bataryaya lîtium{15}}îyonê ji çar hêmanên bingehîn pêk tê: elektrod, elektrolît, veqetandî û qalik. Elektrod pêkhateya bingehîn a bataryayek lîtium-îyonê ne, ku ji materyalên çalak, maddeyên guhêrbar, binder û berhevkarên heyî pêk tê. Materyalên çalak (an jî materyalên elektrodê) ew malzemeyên elektrodê yên di bataryayên lîtium-îyonê de ne ku di dema barkirin û daxistinê de bi reaksiyonên elektrokîmyayî enerjiya elektrîkê derdixin. Ew performansa elektrokîmyayî û taybetmendiyên bingehîn ên bataryayên lîtium-ion diyar dikin. Materyalên çalak materyalên elektrodê erênî û materyalên elektrodê neyînî hene. Materyalên elektrodê yên erênî bi giranî pêkhateyên metal ên pêkhatî yên tozkirî ne ku bi potansiyelên nisbeten bilind in (li gorî elektrodên metalên lîtiumê), wek LiCoO2, LiMnO4, LiNi1-x-Co:MnyO2, LiCo:Ni-O22, û LiCo:Ni-O22, û LiCo.
Materyalên elektrodê yên neyînî materyalên karbonê, materyalên alloy, û materyalên oksîdê metal hene. Heya nuha, materyalên elektrodê yên erênî û neyînî yên sereke yên ji bo bataryayên lîtium-îonê ku bi berfirehî di cîhazên portable de têne bikar anîn, bi rêzdarî LiCoO2 û grafît in. Digel vê yekê, bi gelemperî di dema çêkirina elektrodê de madeyên guhêrbar (wek asetîlen reş) têne zêdekirin da ku guheztina materyalên elektrodê yên erênî û neyînî baştir bikin da ku hewcedariyên sepana pratîkî yên bataryayên lîtium-îyonê çêtir peyda bikin. Ji bo ku materyalên elektrodê pozîtîf û neyînî yên granular û ajanên gerîdok bi domdarî bi kolektora heyî ve girêdayî bin, bi gelemperî binderek tê zêdekirin. Binderên hevpar wek-bingeha rûn û{7}}bingeha avê têne dabeşkirin. Girêgirên bingehîn ên neftê-bi giranî polyvinylidene fluoride (PVDF) û polytetrafluoroethylene (PTFE) vedigirin, dema ku{10}binderên bingehîn ên avê bi giranî karboksîmetîl seluloz/stiren-butadiene lastîk (CMC/SBR) ne. Fonksiyona sereke ya kolektorê heyî ew e ku elektronan ji materyalê çalak bi rê ve bibe û niha bi rengek wekhev belav bike, di heman demê de piştgirîkirina materyalê çalak jî dike. Berhevkarên heyî bi gelemperî hewce ne ku xwedan hêza mekanîkî ya bilind, îstîqrara kîmyewî ya baş, û rêwerziya bilind bin. Berhevkarê heyî ji bo elektroda erênî pelika aluminiumê ye, û berhevkarê heyî ji bo elektroda neyînî pelika sifir e.
Rola elektrolîtê ew e ku îyonên lîtiumê di navbera elektrodên erênî û neyînî de bimeşîne. Hilbijartina elektrolîtê bi piranî prensîba xebatê ya pîlê diyar dike û bandorê li enerjiya wê ya taybetî, performansa ewlehiyê, performansa çerxê, performansa rêjeyê, performansa germahiya kêm- û performansa hilanînê dike. Heya nuha, bataryayên lîtium-îyonê yên ku ji hêla bazirganî ve têne peyda kirin bi piranî pergalên elektrolît ên ne-avî bikar tînin, ku di nav wan de halên organîk û xwêyên lîtiumê yên guhêrbar tê de hene. Avêra organîk pêkhateya sereke ya elektrolîtê ye û ji nêz ve bi performansa wê ve girêdayî ye; ew bi gelemperî tevliheviyek ji halên organîk ên wekî karbonat etilen, karbonat propylene, karbonat dimethyl, û karbonat methyl ethyl e. Xwêya lîtiumê ya guhêrbar îyonên lîtiumê yên ku di navbera elektrodên erênî û neyînî de têne veguheztin peyda dike û ji anyonên înorganîk an organîk û îyonên lîtiumê pêk tê. Heya nuha, xwêya lîtiumê ya sereke ya bazirganî ya peydakirî LiPF6 e. Di serdema nû de, ji bo baştirkirina performansa elektrokîmyayî ya bataryayên lîtium-îonê û bidestxistina hin fonksiyonên taybetî, zêdekerên fonksiyonel, mîna retardantên agir, bi gelemperî li elektrolîtê têne zêdekirin.
Di sêwirana bataryayên lîtium-îonê de, veqetandî di navbera elektrodên erênî û neyînî de cih digire, û fonksiyona wê ya sereke ew e ku pêşî li têkiliya rasterast a di navbera her du elektrodê de bigire, bi vî rengî ji çerxên kurt dûr dikeve. Di heman demê de, avahiya mîkroporê ya bêhempa ya vê materyalê dihêle ku îyonên lîtiumê bi serbestî derbas bibin. Veqetandî di kapasîteya hilanîna pîlê, jiyana çerxê û ewlehiya giştî de rolek girîng dilîze; ji ber vê yekê, bi karanîna veqetankerek kalîteya bilind-dikare performansa giştî ya elektrokîmyayî ya pîlê bi girîngî baştir bike. Heya nuha, celebên veqetandî yên ku herî zêde têne bikar anîn li sûkê-fîlmên bi hêz ên ku ji polîolefînan hatine çêkirin in, di nav de hilberên poroz ên ji polîpropîlen û polîetîlen hatine çêkirin, û hem jî hilberên ku bi hevpolîmerîzekirina propylene û etilenê an bi karanîna homopolîmera polîetîlen tenê têne çêkirin. Di bataryayên lîtium-îyonê de bikaranîna-şewlegerên ne-avî dibe sedema kêmbûna gihandina lîtium-îyonê, ji ber vê yekê qadeke elektrodê ya mezin hewce dike. Wekî din, di dema berhevkirina pîlê de karanîna strukturek spiral- tê vê wateyê ku performansa pîlê ne tenê bi elektrodê bixwe ve girêdayî ye, lê di heman demê de bi girêdanên ku di hilberîna pîlê de têne bikar anîn jî ve girêdayî ye. Pêdivî ye ku ev girêdan yekreng û ewlehiya materyalên çalak di dema çêkirina elektrodê de bicîh bikin, bi bandor materyalên çalak bi kolektorê heyî ve girêdin, avakirina fîlimek parastinê ya SEI (-navbera clektrolîtê) li ser anodê grafît hêsan bikin, di dema zuwakirinê de aramiya germî ya têr biparêzin, û bi bandor ji hêla elektrolîtê ve bêne şil kirin.
Kulîlka derve konteynirek pîlê lîtium-îon e. Kêliyên ku bi gelemperî têne bikar anîn kelûmelên pola, kelûpelên aluminium, û aluminium-qelpên pêkhatî yên plastîk hene. Bi gelemperî, kulîlk pêdivî ye ku li hember guhertinên di germahiyên bilind û nizm û korozyona ji elektrolîtê de bisekinin.