آند در باتری‌های لیتیوم یون یکی از دو الکترود اصلی است که در فرآیند شارژ و تخلیه باتری نقش دارد. عملکرد این الکترود به صورت ورود و خروج یون لیتیوم در بین لایه های آن می باشد. در حین شارژ، لیتیوم از کاتد به سمت آند جابجا می‌شود و در طول دشارژ، یون های لیتیوم از آند به کاتد بازمی‌گردد.
گرافیت با ظرفیت تئوری mAh/g 375 از رایج‌ترین مواد فعال در آند باتری‌های لیتیوم یون است. برای این نوع باتری، گرافیت یا موادی مشابه به عنوان آند استفاده می‌شود. گرافیت به دلیل ساختار لایه‌ای، یون‌های لیتیوم را بین لایه‌های خود قرار داده و در طی فرآیند شارژ، لیتیوم از بین صفحات خارج شده و به سمت کاتد حرکت می کند. این حرکت یون های لیتیوم باعث ایجاد جریان الکتریکی در مدار می‌شود. این ماده در گروه آند های درجی (intercalatiton) قرار دارد که یون لیتیوم بدون هیچ پیوند کووالانسی در ساختار قرار می گیرند.
گرافیت به عنوان یک آند استاندارد و کارآمد در باتری‌های لیتیوم یون به کار گرفته می‌شود و تحقیقات بر روی بهبود عملکرد و عمر مفید آن به‌عنوان آند، به طور مداوم ادامه دارد.
علاوه بر گرافیت، تحقیقات در زمینه مواد آندی با ظرفیت بالاتر برای باتری‌های لیتیوم یون نیز پرداخته است. برخی از این مواد عبارتند از: سیلیکن و تیتانیوم اکسید.
سیلیکن به عنوان آند در باتری‌های لیتیوم یون جایگزینی پرطرفدار برای گرافیت است. این ماده با ظرفیت تئوری mAh/g 3500 یک آند آلیاژی است که قابلیت جذب لیتیوم بسیار بیشتری نسبت به گرافیت دارد که ظرفیت باتری را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. با این حال، تغییر حجم بسیار زیاد سیلیکون تا سه برابر حجم اولیه، در طی چرخه‌های شارژ و دشارژ ممکن است باعث تخریب ساختار فیزیکی آند شود.
تیتانیوم اکسید یا Li4Ti5O12 نیز به عنوان یک آند درجی پتانسیل‌دار در دهه ۱۹۸۰ مععرفی شد. این ماده به دلیل پایداری شیمیایی و عدم تغییر حجم چشمگیر در طی فرآیند شارژ و دشارژ با وجود ظرفیت پایین mAh/g 175، مورد توجه قرار گرفته است.
تحقیقات در زمینه آند باتری‌های لیتیوم یون همچنان ادامه دارد تا مواد بهینه‌تر و کارآمدتر برای افزایش عملکرد، ظرفیت، و عمر مفید باتری‌ها شناسایی شوند.
بدون دیدگاه