Lượt xem: 0 Tác giả: Site Editor Thời gian xuất bản: 24-08-2026 Nguồn gốc: Địa điểm
Ion lithium mang điện tích +1 và đặc tính cơ bản này là yếu tố thúc đẩy điện tích lithium ion cung cấp năng lượng cho thiết bị của bạn. Hãy nghĩ về nó giống như một nam châm có cực dương—luôn hút, không bao giờ trung tính. Điện tích dương duy nhất này là động cơ đằng sau mỗi viên pin lithium-ion mà bạn sở hữu.
Bạn sẽ tìm hiểu lý do tại sao điện tích này tồn tại ở cấp độ nguyên tử và cách điện tích ion lithium chảy qua pin lithium 3,7v trong túi của bạn. Cuối cùng, bạn sẽ nắm được kiến thức khoa học đơn giản đằng sau các thiết bị hàng ngày của mình, từ điện thoại thông minh đến ô tô điện.
MỘT ion lithium có điện tích +1 vì nó nhường một electron để trở nên ổn định.
Điện tích +1 này đẩy các ion bên trong pin, tạo ra dòng điện chạy các thiết bị.
Hiểu cách sạc đơn giản này sẽ giúp bạn biết pin hoạt động như thế nào và tại sao chúng lại hiệu quả.
Mỗi nguyên tử chứa ba hạt cơ bản. Proton có điện tích dương. Neutron là trung tính nên chúng không có lực hút điện. Electron có điện tích âm. Hãy nghĩ về nguyên tử giống như một hệ mặt trời nhỏ. Hạt nhân nằm ở trung tâm. Cụm proton và neutron trong hạt nhân. Các electron chuyển động ở lớp vỏ xung quanh hạt nhân.
Lithium có số nguyên tử là 3. Điều đó có nghĩa là nó có 3 proton trong hạt nhân. Một nguyên tử lithium trung tính cũng có 3 electron. Các điện tích dương và âm cân bằng với nhau. Nguyên tử không có điện tích tổng thể. Nó đang ở trạng thái cân bằng điện.
Tài sản |
Giá trị |
|---|---|
Số nguyên tử |
3 |
6.94 |
Liti xuất hiện tự nhiên có hai dạng gọi là đồng vị. Liti-6 có 3 proton và 3 neutron. Liti-7 có 3 proton và 4 nơtron . Lithium-7 phổ biến hơn nhiều. Nó tạo nên hơn 92% lithium tự nhiên. Cả hai đồng vị đều có 3 proton và 3 electron ở trạng thái trung hòa. Sự cân bằng của proton và electron ở cả hai dạng là như nhau.
Trong một nguyên tử lithium trung tính có 3 proton dương. Ngoài ra còn có 3 electron âm. Nguyên tử được cân bằng. Nhưng sự cân bằng này không kéo dài.
Electron hóa trị là các electron trong lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử. Những electron này có thể hình thành liên kết hóa học. Họ quyết định cách một nguyên tử phản ứng với các nguyên tử khác.
Liti có cấu hình electron 1s⊃2;2s⊃1;. Lớp thứ nhất chứa 2 electron. Lớp thứ hai chứa 1 electron. Electron bên ngoài đó là electron hóa trị. Electron này được giữ lỏng lẻo bởi hạt nhân.
Nguyên tử muốn sự ổn định. Họ muốn có lớp vỏ bên ngoài đầy đủ. Helium đã có cái này rồi. Helium có lớp vỏ thứ nhất đầy đủ với 2 electron. Lithium có thể đạt đến trạng thái tương tự bằng cách mất đi một electron hóa trị.
Việc loại bỏ electron này sẽ tiêu tốn năng lượng. Năng lượng ion hóa thứ nhất của liti là 520 kJ/mol.
Năng lượng ion hóa thứ nhất của liti là 520 kJ/mol.
Hãy so sánh điều này với việc thu được một điện tử. Khi lithium nhận thêm electron, nó chỉ giải phóng 59,6 kJ/mol . Lithium thích mất electron hơn. Sự ổn định mang lại làm cho giao dịch trở nên đáng giá.
Khi lithium mất electron hóa trị, nguyên tử sẽ thay đổi. Bây giờ nó có 3 proton nhưng chỉ có 2 electron. Điện tích dương lớn hơn điện tích âm. Kết quả là một khoản phí ròng +1.
Lithium, có cấu hình 1s⊃2;2s⊃1;, mất đi một electron để đạt tới cấu hình khí hiếm của helium , 1s⊃2;, tạo thành Li⁺. Li⁺ và He có cấu hình electron giống nhau.
Đây là phí ion lithium. Nguyên tử thay đổi từ lithium trung tính thành ion lithium. Ion này có điện tích dương +1. Thực tế đơn giản này thúc đẩy hóa học pin . Nguyên tử muốn thoát khỏi electron đó. Nó muốn đạt đến trạng thái ổn định. Mong muốn này cung cấp năng lượng cho thiết bị của bạn.
Nguồn hình ảnh: pexels
Pin lithium-ion có ba bộ phận chính. Anode là điện cực âm. Catot là điện cực dương. Chất điện phân nằm giữa chúng và cho phép các ion di chuyển . Nó cho phép các ion lithium đi qua nhưng chặn các electron. Các muối lithium như LiPF₆ hòa tan trong chất lỏng để tạo ra con đường này. Khả năng vận chuyển ion của chất điện phân là khoảng 10 mS/cm ở nhiệt độ phòng. Tốc độ này quyết định tốc độ xả pin của pin.
Khi bạn sử dụng thiết bị, pin sẽ bắt đầu xả. Nguyên tử liti ở cực dương bị mất electron . Điều này được gọi là quá trình oxy hóa. Các nguyên tử trở thành ion Li⁺. Điện tích ion lithium +1 sau đó sẽ điều khiển toàn bộ quá trình.
Chất điện phân mang các ion dương này từ anode đến cathode . Các electron đi theo một con đường khác. Họ đi qua mạch bên ngoài. Điều này mang lại sức mạnh cho thiết bị của bạn. Sự tách biệt các con đường này là rất quan trọng. Dòng điện tử trong mạch tạo ra dòng điện mà điện thoại của bạn sử dụng.
Cực dương trong tế bào thương mại thường được làm bằng than chì, silicon hoặc hỗn hợp cả hai . Các vật liệu catốt khác nhau nhiều hơn. Các nhà sản xuất sử dụng oxit lithium coban (LCO), oxit mangan lithium (LMO), lithium sắt photphat (LFP) hoặc oxit coban mangan lithium niken (NMC). Mỗi hỗn hợp cho hiệu suất hơi khác nhau.
Điện áp bạn nhìn thấy trên nhãn pin xuất phát từ quá trình hóa học này. Một ô cung cấp một điện áp danh định trong khoảng từ 3,6V đến 3,7V . Số 3,7V thường là nhãn tiếp thị. Mức trung bình thực tế trong quá trình phóng điện gần hơn với 3,6V. Điện áp này xuất phát từ các tính chất cụ thể của vật liệu điện cực.
Dòng điện tử tuân theo một trật tự rõ ràng trong quá trình phóng điện :
Phản ứng oxy hóa cực dương sẽ gửi các electron vào mạch bên ngoài.
Những electron này di chuyển qua mạch về phía điện cực dương.
Phản ứng khử cực âm sử dụng các electron này.
Tốc độ giải phóng electron quyết định lượng dòng điện chạy qua thiết bị của bạn.
Việc sạc sẽ đảo ngược toàn bộ quá trình này. Một nguồn năng lượng bên ngoài đẩy các electron trở lại cực dương. Các ion lithium quay trở lại chất điện phân để tham gia cùng chúng. Dòng chảy ngược này đưa pin trở lại trạng thái sẵn sàng.
Các ion trượt vào các lớp than chì thông qua xen kẽ . Quá trình này đặt các ion lithium giữa các lớp than chì mà không phá vỡ cấu trúc. Khung máy vẫn nguyên vẹn giúp pin sử dụng được lâu hơn. Trong quá trình phóng điện, các ion rời khỏi quá trình khử xen kẽ và chảy trở lại cực âm.
Chu trình này lặp đi lặp lại với hiệu quả rất cao. Pin Li-ion có Hiệu suất Coulomb trên 99% . Một số tế bào bắt đầu ở mức 99,1% và cải thiện lên 99,5% sau 15 chu kỳ. Những người khác bắt đầu ở mức 99,5% và đạt 99,9% sau 30 chu kỳ . Điều này có nghĩa là gần như mọi electron và ion đều thực hiện công hữu ích.
Điện áp sạc đầy cho một cell thường là 4,2V. Ngưỡng phóng điện là khoảng 3.0V. danh nghĩa Pin lithium 3,7V hoạt động trong phạm vi này. Mỗi pin lithium 3,7V mà bạn sở hữu đều sử dụng cùng loại hóa chất cơ bản này.
Khoản phí +1 thúc đẩy toàn bộ quá trình này. Không có nó, các ion sẽ không di chuyển. Các electron sẽ không chảy. Pin sạc của bạn sẽ không hoạt động. Điện tích dương đơn giản này biến năng lượng hóa học thành năng lượng điện. Nó cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ điện thoại thông minh đến xe điện của bạn.
Điện tích ion lithium +1 bắt đầu bằng một electron bị mất. Điện tích dương này di chuyển các ion từ cực dương sang cực âm và ngược lại. Bạn dựa vào dòng chảy này mỗi ngày. Chất hóa học tương tự cung cấp năng lượng cho điện thoại thông minh và xe điện của bạn. Dự kiến nhu cầu toàn cầu về pin li-ion đạt 2.722 GWh vào năm 2030 . Pin lithium 3,7v của bạn phụ thuộc vào nguyên tắc tao nhã này. Khoản phí này làm cho nguồn điện di động hiện đại trở nên khả thi.
Một nguyên tử lithium nhường đi một electron để trở nên ổn định. Sau đó, nó có 3 proton nhưng chỉ có 2 electron. Proton bổ sung mang lại cho ion lithium điện tích +1.
Một tế bào đạt 4,2V khi được sạc đầy. Đánh giá thông thường là 3,7V. Của bạn Pin lithium 3.7v hoạt động trong khoảng 3.0V đến 4.2V khi sử dụng hàng ngày.
Hầu hết pin li-ion có thể xử lý được 300 đến 500 lần sạc đầy trước khi mất dung lượng đáng kể. Một chu kỳ đầy đủ có nghĩa là một lần sạc cộng với một lần phóng điện. Pin sạc của bạn sẽ dần cạn kiệt sau mỗi chu kỳ.
