Khóa luận Tìm hiểu tổng quan về pin Lithium ion

Lời cảm ơn Bản khóa luận đã được hoàn thành sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật Lý, các thầy cô giáo trong khoa Vật lý đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản khóa luận này. Và đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th. s Lê Đình Trọng đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu hoàn thành bản khóa luận tốt nghiệp này. Hà Nội, tháng 5 năm 2008. Mục lục Nội dung Trang Mở đầu Nội dung Chương 1: Tổng quan Chương 2: pin dẫn ion Lithium 2.1: cấu tạo 2.2: các vật liệu chế tạo pin Li-ion 2.3: các quá trình cơ bản xảy ra trong pin Li-ion Chương 3: đặc trưng hoạt động của pin Li-ion Chương 4: pin Li-ion polymer và pin Li-ion trạng thái rắn 4.1: pin Li-ion polymer 4.2: pin Li-ion rắn Kết luận MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Việc cải thiện nâng cao chất lượng môi trường sống và tái tạo các nguồn năng lượng đã và đang là những vấn đề được quan tâm đặc biệt cho cuộc sống hiện tại và trong tuơng lai của con người. Các yêu cầu đặt ra hiện nay là cần phải tạo ra các nguồn năng lượng sạch, không gây ra tác hại với môi trường. Có nhiều biện pháp được đưa ra để đáp ứng những yêu cầu đó như sử dụng các nguồn năng lượng mặt trời, năng lượng gió…và một trong các biện pháp đó là tích trữ năng lượng dưới dạng điện năng, có thể tích trữ điện năng nhờ các loại pin hoặc ăcquy. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ hiện đại, đặc biệt là công nghệ điện tử dẫn đến sự ra đời hàng loạt các loại thiết bị không dây ( máy tính xách tay, điện thoại di động …) Để đảm bảo các thiết bị hoạt động đuợc tốt cần phải có những nguồn năng lượng phù hợp, có dung lượng lớn, hiệu suất cao, có thể dùng lại nhiều lần và đặc biệt gọn nhẹ, an toàn. Việc ra đời các loại pin đã đáp ứng được phần nào các yêu cầu trên. Trong nhiều năm NiCd ( Nikel Cadimium ) là loại duy nhất thích hợp. Nửa đầu những năm 90 của thế kỉ trước, trên thị trường bắt đầu xuất hiện pin NiMH ( Nikel Metal Hydride ) do NiCd gây ô nhiễm môi trường. Và từ năm 2000 pin NiMH được thay thế dần bằng pin Lithium ion ( Li-ion ). Năm 2003 thị trường pin toàn cầu đoạt danh thu 30 tỉ USD và vẫn tiếp tục tăng cường, với pin Li-ion mức tăng trưởng đạt từ 6% 8%. Mặc dù đã được thương mại hóa rộng rãi trên thị trường nhưng những công trình khoa học nghiên cứu về pin Li-ion vẫn được tiếp tục tiến hành nhằm nâng cao chất lượng của pin và giảm giá thành sản phẩm.Đề tài khóa luận tốt nghiệp của tôi đi vào: “tìm hiểu tổng quan về pin Lithium ion “ 2. Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu - Hiểu rõ hơn quá trình điện hóa và các phản ứng xảy ra trên các điện cực. - Đưa ra được cái nhìn tổng quan về pin Li-ion. 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Khóa luận nghiên cứu tổng quan về Pin Li-ion bao gồm: - Cấu tạo của pin. - Quá trình điện hóa và các phản ứng xảy ra trên mỗi điện cực. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Có những hiểu biết cơ bản về loại pin này và những triển vọng phát triển cửa nó trong tương lai. NỘI DUNG Chương 1- TỔNG QUAN Pin Lithium ion là một loại pin thứ cấp. Các bộ pin Li-ion bao gồm những pin sử dụng hợp chất của Lithium như vật liệu làm điện cực âm và dương. Trong một chu trình, ion Li+ được trao đổi giữa các điện cực âm và dương. Vật liệu làm điện cực dương là oxit kim loại điển hình với cấu trúc dạng lớp, như Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2), hoặc vật liệu với cấu trúc dạng đường hầm, như Lithium Manganese Oxide ( LiMn2O4), phủ trên một cực góp điện bằng lá nhôm. Vật liệu làm điện cực âm là Glaphite Cacbon, cũng là vật liệu có cấu trúc dạng lớp, phủ trên một cực góp điện. Trong quá trình nạp/phóng điện, những ion Li+ được điền vào hoặc tách ra từ khe hở giữa những lớp nguyên tử phía trong những vật liệu hoạt động. Những loại pin đầu trên được thương phẩm hóa và đa số thuộc những dòng khả dụng, dùng LiCoO2, như vật liệu làm điện cực dương. LiCoO2 cho tính năng điện tốt, dễ chế tạo, tính an toàn cao và tương đối không nhạy cảm với những quá trình biến đổi và độ ẩm. Gần đây nhữnh vật liệu có giá thành thấp hơn, hoặc hiệu suất cao hơn, như LiMn2O4 hoặc LiNi1-xCoxO2 đã được đưa vào để sử dụng, cho phép chế tạo những pin, bộ pin với tính năng được cải tiến. Than cốc được sử dụng làm điện cực âm cho nững pin thương phẩm đầu tiên. Khi được cải tiến glaphite trở nên khả dụng, ngành công nghiệp đã dùng glaphite làm điện cực âm, chúng cho dung lượng đặc trưng cao hơn, với thời gian hoạt động và tốc độ nạp được cải tiến. Pin Li-ion đã được thương mại hoá và phát triển bởi công ty Cổ phần R & D từ đầu những năm 90, và tới năm 1999 đã có hơn 400 triệu pin thương phẩm. Lợi nhuận thu được khoảng 1,86 tỷ USD trong năm 2000. Tới 2005 có hơn 1,1 tỷ pin được đưa ra thị trường với giá trị hơn 4 tỉ USD, trong khi giá thành giảm xuống chỉ còn 46% từ 1999 đến 2005. Trong tương lai, những sản phẩm với giá cả hiệu dụng, tính năng cao, công nghệ an toàn sẽ ngày càng được thị trường quan tâm. (Hình 35.1 trang 35.2) Hình 1: Nhu cầu sử dụng và giá trung bình của pin Lihium ion. Công nghệ này nhanh chóng trở thành nguồn năng lượng chuẩn của thị trường trên một mảng rộng, và tính năng của pin Li-ion tiếp tục được cải tiến làm cho pin được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong các phạm vi ứng dụng khác nhau. Nhằm đáp ứng yêu cầu của thị trường, các thiết kế ngày càng được cải tiến và phát triển, bao gồm những pin hình ống trụ lượn xoắn ốc, pin có mặt cắt dạng lăng trụ, những tấm được thiết kế phẳng từ cỡ nhỏ (0,1 Ah) tới lớn (160Ah). Hiện nay pin Li-ion được ứng dụng rộng rãi trong các đồ điện tử như pin điện thoại, máy tính sách tay, mạng điện tử quân đội, trong radio, máy dò mìn ... và dự đoán pin Li-ion còn được ứng dụng trong khinh khí cầu, tàu không gian, vệ tinh .... Pin Li - ion cho tốc độ tự phóng điện thấp (2% 8% mỗi tháng) và có dải nhiệt độ hoạt động rộng (nạp điện ở nhiệt độ từ -200C 600C, phóng điện được ở nhiệt độ từ -400C 650C) cho phép chúng được ứng dụng một cách đa dạng và rộng rãi. Điện thế của pin Li-ion có thể đạt trong khoảng 2,5V đến 4,2V, lớn gần gấp 3 lần so với pin NiCd hay pin NiMH, và cần ít đơn vị cấu tạo hơn cho một pin. Pin Li-ion có thể cho khả năng tốc độ cao. Phóng điện với tốc độ liên tục 5C, hoặc tốc độ xung là 25C. Bên cạnh những ưu điểm thì pin Li-ion có những nhược điểm nhất định. Những ưu, nhược đểm của pin Li-ion được tóm tắt trong bảng dưới đây: Bảng 1: Ưu - Nhược điểm của Pin Li-ion. Ưu điểm Nhược điểm -Kín, không cần bảo trì. -Chu kỳ sống dài. -Dải nhiệt độ hoạt động rộng. -Thời gian hoạt động dài. -Tốc độ tự phóng chậm. -Khả năng nạp nhanh. -Khả năng phóng điện có tốc độ và công suất cao. -Hiệu quả năng lượng, điện lượng cao. -Năng lượng riêng và mật độ năng lượng cao. -Không có hiệu ứng nhớ. -Giá trung bình ban đầu. -Giảm khả năng ở nhiệt độ cao. -Cần phải bảo vệ hệ thống mạch điện. -Dung lượng bị giảm hoặc nóng lên khi bị quá tải. -Bị thủng và có thể bị toả nhiệt khi bị ép. -Thiết kế dạng trụ điển hình cho mật độ năng lượng thấp hơn NiCd hoặc NiMH. Hiện nay các công trình nghiên cứu về Pin Li-ion vẫn tiếp tục được tiến hành và trên cơ sở các kết quả thu được có thể chế tạo các điện cực chất lượng tốt hơn, giá thành rẻ hơn và các phương pháp chế tạo tối ưu áp dụng được trong sản xuất công nghiệp. Chương 2 - PIN DẪN ION LITIUM 2.1. Cấu tạo Cấu tạo của một pin Li-ion bao gồm một điện cực dương và một điện cực âm được ngăn cách bởi một màng ngăn xốp polyethylene hoặc polypropylene dày từ 16mm đến 25mm. Điện cực dương gồm một vật liệu hoạt động phủ lên một lá đồng dày từ 10mm đến 25mm, với độ dày đặc trưng tổng cộng khoảng 180mm. Điện cực âm bao gồm vật liệu carbonaceous hoạt động phủ lên một lá đồng dày từ 10mm đến 20mm, với độ dày tổng cộng khoảng 200mm. Màng ngăn xốp và lớp phủ đòi hỏi mỏng vì hệ số dẫn trong chất điện phân khô thấp, khoảng 10ms/cm, và sự khuếch tán ion Li+ trong vật liệu điện cực dương và âm chậm, khoảng 10-10m2s-1. Vỏ được dùng như một terminal âm thì điển hình là thép tráng Nikel; khi được sử dụng như terminal dương, vỏ điển hình là nhôm. Hầu hết những pin được thương phẩm hoá sử dụng phần đầu để hợp nhất những phần rời rạc, được hoạt hoá bởi áp suất hoặc nhiệt độ, như thiết bị PTC, và có một lỗ thông an toàn. (Hình 35.32 - trang 35.33) Hình 2: Cấu tạo chi tiết phần đầu của pin với bộ ngắt và cơ cấu lỗ an toàn cho những sự nâng cao bất thường của áp lực bên trong. 2.1.1. Pin Li-ion dạng trụ Mặt cắt ngang của một pin Li-ion dạng trụ được mô tả trong hình sau: (Hình 35.30- trang 35.32) Hình 3: Mặt cắt ngang một pin Li-ion trụ. Để ứng dụng trong những lĩnh vực đặc biệt hoá, chuyên môn hoá, như trong vệ tinh, những pin ống lớn được phát triển. Những pin "25Ah" được phát triển bởi Blue Star Advanced Technology, được miêu tả trong hình sau: (Hình 35.34 - trang 35.33) Hình 4: Những pin Li-ion trụ "25Ah". Những sản phẩm này dùng LiCoO2 làm cực dương và graphite làm cực âm. Khối lượng của những bộ phận cấu thành chính của một pin (29Ah) được mô tả trong bảng sau: Bảng 2: Bảng phân tích khối lượng của Pin 29Ah.trụ Bộ phận cấu thành Khối lượng (g) Tỉ lệ trong tổng khối lượng pin (%) Vỏ 108,5 12,2 Nắp 15,5 1,8 Chất điện li 217,9 24,5 Điện cực dương 339,2 38,1 Điện cực âm 165,0 18,5 Tạp chất 43,4 4,9 Tổng thể 889,5 100 2.1.2. Pin Li-ion lăng trụ phẳng Cấu tạo mặt cắt của những pin lăng trụ phẳng cũng tương tự như phiên bản trụ, chỉ khác là trục tâm phẳng được sử dụng thay cho trục tâm trụ. (Hình 35.31- trang 35.32) Hình 5: Mặt cắt của một pin Li-ion lăng trụ. Vỏ của pin sử dụng thép tráng Nikel hoặc thép không gỉ 304L. Vỏ được phủ kín bằng một trong hai cách điển hình: TIG hoặc hàn bằng máy laser. Hình 35.35 - trang 35.34 Hình 6: Phần đầu và các điện cực của pin Li-ion lăng trụ phẳng 7Ah (vỏ là điện cực âm), 40Ah (vỏ trung hoà). 2.2. Các vật liệu chế tạo pin Li-ion 2.2.1. Các vật liệu điện cực dương Các vật liệu dùng làm điện cực dương là các oxit kim loại Lihium dạng LiMO2 trong đó M là các kim loại chuyển tiếp như Fe, Co, Ni, Mn ... hay các hợp chất thay thế một phần cho nhau giữa các kim loại M. Pin Li-ion đầu tiên được hãng Sony sản xuất và đưa ra thị trường dùng LiCoO2 làm điện cực dương, do Goodenough và Mizushina nghiên cứu và chế tạo. Hợp chất được sử dụng tiếp sau đó là LiMn2O4 (Spinel) hoặc các vật liệu có dung lượng cao hơn như LiNi1-xCoxO2. Các vật liệu dùng làm điện cực dương cho pin Li-ion phải thoả mãn những yêu cầu sau: - Năng lượng tự do cao trong phản ứng với Lithium. - Có thể kết hợp được một lượng lớn Lithium. - Không thay đổi cấu trúc khi tích và phóng ion Li+. - Hệ số khuếch tán ion Li+ lớn. - Dẫn điện tốt. - Không tan trong dung dịch điện li. - Giá thành rẻ. 2.2.1.1. Đặc trưng của các vật liệu làm điện cực dương Tính đa dạng của các vật liệu làm điện cực dương ngày càng được phát triển và nhiều loại trong chúng khả dụng với thị trường. Đặc trưng điện áp và dung lượng của vật liệu làm điện cực dương nói chung được thống kê trong bảng sau: Bảng 3: Đặc trưng vật liệu làm điện cực dương. Loại vật liệu Dung lượng riêng (mAh/g) Thế trung bình (v) Ưu - Nhược điểm LiCoO2 155 388 Thông dụng, giá Co đắt. LiNi0,7Co0,3O2 190 370 Giá thành trung bình. LiNi0,8Co0,2O2 205 373 Giá thành trung bình. LiNi0,9Co0,1O2 220 376 Có dung lượng riêng cao nhất. LiNiO2 200 355 Phân li mạnh nhất. LiMn2O4 120 400 Mn rẻ, tính độc hại thấp, ít phân li. 2.2.1.2. Cấu trúc tinh thể Những nghiên cứu về các vật liệu làm điện cực dương cho thấy chúng có nhiều cấu trúc khác nhau tuỳ thuộc vào sự sắp xếp của các ion dương. Qua các công trình nghiên cứu đã công bố cho thấy: Các hợp chất LiMO2 (M = Ni, Co, ...) và LiNi1-xCoxO2 có cấu trúc dạng lớp, trong đó có nguyên tử Co hoặc Ni tập trung ở các vị trí hốc bát diện trong mạng Oxi. Hợp chất LiMn2O4 (spinel) trong đó các ion Li+ nằm ở các vị trí hốc bát diện còn các ion Mn3+ chiếm vị trí các ô tứ diện trong phân mạng tạo bởi các nguyên tử oxi. Ô nguyên tố của các hợp chất này có cấu trúc dạng trực thoi thuộc nhóm không gian Pmnm. Các hợp chất LiMO2 đều có cấu trúc trực thoi R3m, các vật liệu này có khả năng thực hiện quá trình hấp thụ và giải phóng ion Li+ do vậy đã và đang được sử dụng làm điện cực dương cho pin nạp lại (pin thứ cấp) Li-ion. Cấu trúc mạng tinh thể của LiMn2O4 và LiCoO2: (HÌnh 35.5b-trang 35.7) (HÌnh 35.6 - trang 35.8) Hình 7: Cấu trúc mạng tinh thể của LiMn2O4 và LiCoO2. Trong các vật liệu có cấu trúc loại a-LiFeO2 các ion Li+ và Fe3+ sắp xếp một cách tự do trong các hốc bát diện. Ô nguyên tố của hợp chất này có dạng lập phương với nhóm không gian Fm3m. Với cấu trúc loại g - LiFeO2 các ion Li+ và Fe3+ sắp xếp một cách trật tự trong các hốc bát diện làm giảm tính đối xứng từ mạng lập phương (Fm3m) thành dạng tứ giác xếp chặt với nguyên tố bằng hai ô nguyên tố của a-LiFeO2 xếp chồng lên nhau. Trong đó các ion dương Fe3+ và Li+ chiếm các vị trí hốc tứ diện, các ion âm O2- chiếm vị trí các hốc bát diện. Ngoài ra, các loại cấu trúc trên có thể chuyển hoá lẫn nhau tuỳ thuộc vào các điều kiện chế tạo hoặc quá trình xử lý nhiệt. Ví dụ, cấu trúc a-LiFeO2 khi nung trong không khí trong khoảng nhiệt độ từ 3000C 5000C sẽ chuyển thành cấu trúc g - LiFeO2. Ngoài ra còn có cấu trúc b với các kiểu cấu trúc khác nhau là đơn tà và hai pha tứ giác. Trật tự điện tích dương trong pha đơn tà đã được xác định nhưng trong hai pha tứ giác lại chưa xác định được. Kí hiệu b' được sử dụng cho pha đơn tà, còn các kí hiệu b* và b" được sử dụng cho hai pha có cấu trúc tứ giác nhưng khác nhau tỉ số c/a. Nói chung, các pha a, b*, b', b" đều là biến thể của LiFeO2. 2.2.1.3. Đặc trưng nạp / phóng (tích/ thoát) ion Lifi của vật liệu catốt Đặc trưng thế và dung lượng riêng của LiMn2O4, LiCoO2 và LiNi0,8Co0,2O2 trong quá trình nạp và phóng đầu tiên (tốc độ C/20) như sau: (Hình 35.8 trang 35.10) Hình 8: Điên áp và dung lượng riêng của vật liệu điện cực dương trong quá trình nạp đầu tiên ở 250C (tốc độ C/20). (HÌnh 35.9 - trang 35.10) HÌnh 9: Điện áp và dung lượng riêng của vật liệu điện cực dương trong quá trình phóng đầu tiên (tốc độ C/20). Mặc dù LiMn2O4 cho điện thế cao nhất (4,0V), nhưng lại có dung lượng thấp nhất (khoảng 120mAh/g). LiNi1-xCoxO2 có điện áp trung bình thấp nhất (khoảng 3,75V) nhưng lại có dung lượng cao nhất (khoảng 205 mAh/g); LiCoO2 thì ở khoảng giữa (điện áp 3,88V, dung lượng khoảng 155 mAh/g). Ta thấy rằng LiCoO2 là hợp chất có dung lượng tốt và điện thế cao, tuy nhiên Coban là kim loại có giá thành cao, do đó phải tìm chất khác có thể thay thế coban có giá rẻ hơn nhưng lại vẫn phải đảm bảo được các yêu cầu về thế, dung lượng ... đồng thời nâng cao chất lượng của sản phẩm. Trong quá trình nạp, những hợp chất LiNi1-xCoxO2 cho điện thế đồng dạng, hàm lượng coban được rút gọn, dung lượng cao hơn, trên 220mAh/g. Khuynh hướng này cũng được thấy trong quá trình phóng điện. Mỗi loại hợp chất đều có ưu và nhược điểm. Các hợp chất LiNi1-xCoxO2 (x = 0,1; 0,2; 0,3) được nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn cả do các hợp chất này, thay thế được một phần Coban mà vẫn đảm bảo được chất lượng và các yêu cầu đối với các vật liệu sử dụng làm điện cực dương. Sự tổng hợp tính chất và tính năng điện hoá của hợp chất LiNi1-xCoxO2 trong quá trình nạp điện, phóng điện và sự tổn hao dung lượng, tính ổn định nhiệt của chúng đã được công bố. 2.2.2. Các vật liệu dùng làm điện cực âm Loại pin Li-ion đầu tiên do hãng Sony sản xuất dùng than cốc làm điện cực âm. Vật liệu nền than cốc cho dung lượng tương đối cao, 180mAh/g, và bền trong dung dịch propylene thay thế bởi graphitic hoạt động, đặc biệt là Mesocarbon Microbead (MCMB) carbon. MCMB carbon cho dung lượng riêng cao hơn, 300 mAh/g, và diện tích bề mặt nhỏ, vì vậy việc làm thấp dung lượng là không thể và tính an toàn cao. Mới đây, các loại hình carbon được sử dụng làm điện cực âm đã được đa dạng hoá. Một số pin dùng graphite tự nhiên, khả dụng với giá thành rất thấp, mặc dù việc thay thế carbon cứng cho dung lượng cao hơn với vật liệu graphite. 2.2.2.1. Cấu trúc tinh thể Cấu trúc mạng của graphite carbon thuộc dạng lớp các nguyên tử cacbon được lai hoá trong liên kết đồng hoá trị dạng lục giác với nhau trong cấu trúc ABABAB (2H) thành từng lớp xếp chồng lên nhau, hoặc cấu trúc trực thoi ABCABC (3R) cũng có dạng từng lớp xếp chồng lên nhau. (HÌnh 35.16- trang 35.17) Hình 10: Cấu trúc dạng lục giác của mạng carbon, những cấu trúc mạng của graphite 2H, 3R. Hầu hết các vật liệu này chứa đựng sự rối loạn bao gồm cấu trúc 2H và 3R xếp chồng lên nhau một cách ngẫu nhiên. Các mẫu carbon đã được phát triển với một dải của những chồng xếp không trật tự và những hình thái học khác nhau. Graphite carbon dạng lục giác là pha có sự ổn định nhiệt động tốt hơn so với dạng trực thoi mặc dù sự sai khác Enthanpy giữa hai loại cấu trúc 2H và 3R chỉ là 0,6KJ/mol. Hai pha này có thể chuyển hoá cho nhau bằng cách nghiền (2H Þ 3R) hoặc nung nóng lên tới nhiệt độ 10500C (3R Þ 2H). 2.2.2.2. Đặc trưng nạp/ phóng (tích/ thoát) ion Liti của vật liệu anốt Graphit có thể chứa đựng ion cực đại là một nguyên tử Lithium trên 6 nguyên tử carbon trong điều kiện áp suất khí quyển với dung lượng lý thuyết là 372mAh/g. Các ion Li+ được điền kẽ vào cấu trúc mạng graphite thông qua các sai hỏng mạng nằm ở các mặt phẳng lục giác hoặc thông qua các mặt phẳng cạnh. Cấu trúc dạng lớp của graphite carbon không bị thay đổi khi có các ion Liti điền kẽ vào. Bản chất của quá trình tách và điền kẽ này chính là quá trình phóng và quá trình nạp. Đặc trưng quá trình phóng và nạp chu kỳ đầu tiên của than cốc và graphite carbon được biểu diễn như sau: (Hình 35.20 - trang 35.19) Hình 11: Điện áp, dung lượng quá trình phóng và nạp trong chu kỳ đầu tiên của thanh cốc (a) vật liệu graphite nhân tạo (b). So sánh quá trình phóng - nạp của graphite carbon và than cốc thấy rằng: Hiệu suất của quá trình phóng nạp của graphite cao hơn và có dung lượng cao hơn so với than cốc. Với ưu thế là giá thành rẻ và có nhiều trong tự nhiên, do đó, grapite carbon được sử dụng rộng rãi hơn. Trong thời gian gần đây, các loại carbon cứng cũng đang được nghiên cứu và đưa và sử dụng do có dung lượng lớn và tính ổn định cao so với các loại carbon đã được nghiên cứu. 2.2.2.3. Các tính chất của các loại carbon Tính chất và đặc tính vật lí của các loại carbon khác nhau được thống kê trong bảng sau: Bảng 4: Đặc trưng của các loại carbon. Carbon Loại Dung lượng riêng mAh/g) Dung lượng không đảo ngược được (mAh/g) Kích thước phần tử (D50mm) Diện tích bề mặt (m2/g) KS6 Graphite tổng hợp 316 60 6 22 KS15 Graphite tổng hợp 350 190 15 14 KS44 Graphite tổng hợp 345 45 44 10 MCMB25-28 Graphite cầu 305 19 26 0,86 MCMB10-28 Graphite cầu 290 30 10 2,64 Sterling 2700 Graphitized Carbon đen 200 152 0,075 30 XP 30 Peteoleum coke 220 55 45 N/A Repsol LQNC Than cốc dạng kim 234 104 45 6,7 Grasker Sợi carbon 363 35 23 11 Sugar carbon Carbon cứng 575 215 N/A 40 2.2.3. Các chất điện li Có bốn loại chất điện li được sử dụng trong pin Li-ion: chất điện li dạng lỏng, các chất điện li dạng gel, chất điện li cao phân tử (polime) và chất điện li dạng gốm. Chất điện li dạng lỏng: là những muối chứa ion Li+ (LiPF6, LiClO4) được hoà tan và các dung môi hữu cơ có gốc carbonate (EC, EMC). Chất điện li dạng gel: là loại vật liệu dẫn ion được tạo ra bằng cách hoà tan muối và dung môi trong polime với khối lượng phân tử lớn tạo thành gel.Chất điện li dạng polime: là dung dịch dạng lỏng với pha dẫn ion được hình thành thông qua sự hoà tan muối Lithium trong vật liệu polime có khối lượng phân tử lớn. Chất điện li dạng gốm: là vật liệu vô cơ ở trong trạng thái rắn có khả năng dẫn ion Li+. Mỗi loại chất điện li có các ưu điểm khác nhau. Nhưng nói chung, các chất điện li này phải có khả năng dẫn ion Li+ tốt, độ ổn định cao, ít chịu ảnh hưởng của môi trường như độ ẩm, không khí … Hầu hết chất điện li trong pin Li-ion dùng muối LiPF6 do muối này có độ dẫn ion cao (lớn hơn 10-3S/cm), hệ số dẫn ion Li+ trong chất điện li cao (khoảng 0,35) và bền trong quá trình điện hoá, ít bị ô n