Qual è la reazione redox che avviene in una batteria agli ioni di litio?

Le celle delle batterie al litio sono costituite da tre componenti principali:

L'anodo: durante la scarica cede elettroni al circuito esterno e viene ossidato durante la reazione elettrochimica. La maggior parte delle celle commerciali impiega attualmente un elettrodo a base di carbonio/grafite; tuttavia può essere utilizzato anche un metallo o una lega (l'ossidazione è la perdita di elettroni - olio)

Il catodo: durante la scarica accetta gli elettroni dal circuito esterno e viene ridotto durante la reazione elettrochimica. Di solito è un ossido o un fosfato metallico di transizione.
(La riduzione è un guadagno di elettroni - Rig)

Redox = Oil-Rig.

L'elettrolita (un conduttore ionico ma un isolante elettronico) separa i due elettrodi e fornisce il mezzo per il trasferimento di carica all'interno della cella tra l'anodo e il catodo. L'elettrolita è tipicamente un solvente inorganico non acquoso contenente un sale di litio disciolto, ad esempio LiPF6 in carbonato di propilene.

Il processo di carica

Le celle sono generalmente costruite in stato di scarica. Alla carica l'elettrodo positivo, il catodo, il materiale è ossidato, gli ioni Li+ sono de-intercalati dall'ospite di intercalazione del litio a strati, per esempio LiCoO2, passano attraverso l'elettrolita e sono intercalati tra gli strati di grafite nella grafite da una reazione di riduzione elettrochimica che procede all'elettrodo negativo.

Il processo di scarica

Quando la cella viene scaricata, si verifica una reazione di ossidazione all'elettrodo negativo, gli ioni Li+ vengono de-intercalati dall'anodo e migrano attraverso l'elettrolita per essere re-intercalati nel materiale catodico, a causa dell'equilibrio di carica il numero equivalente di elettroni viaggia attraverso il circuito esterno. Una simultanea reazione di riduzione elettrochimica procede all'elettrodo positivo e accetta elettroni dal circuito esterno, ioni Li+ dall'elettrolita, per riformare il materiale di partenza. Un cambiamento da corrente elettronica a corrente ionica si verifica all'interfaccia elettrodo/elettrolita.

Funziona secondo il principio di intercalazione - l'inserimento reversibile di un atomo ospite in una struttura solida ospite senza indurre una grande rottura del materiale ospite.