Pin “cúc áo” lithium, được sử dụng để cung cấp năng lượng cho đồng hồ bình thường và máy tính bỏ túi, là một pin sơ cấp chứa kim loại lithium. Pin lithium ion là một pin thứ cấp được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy tính xách tay.
Trong pin lithium ion, các ion lithium di chuyển giữa các điện cực khi pin được sạc và xả. Điện cực âm bao gồm graphite đã lithi hóa (LiC6), và điện cực dương bao gồm lithium cobalt oxide (LiCoO2). Các phản ứng hóa học diễn ra trong pin lithium ion rất phức tạp. Các phương trình sau đây trình bày một mô tả đơn giản hóa về các phản ứng xảy ra ở các điện cực khi pin được sạc.
Điện cực dương: LiCoO2 → CoO2 + Li+ + e⁻
Điện cực âm: 6C + Li+ + e⁻ → LiC6
a) Pin sơ cấp và pin thứ cấp đều là loại pin có thể được sạc lại và sử dụng nhiều lần sau khi hết điện.
b) Lithium có thế điện cực chuẩn rất âm, và là một chất khử mạnh và dễ dàng bị oxy hóa, nên lithium được sử dụng làm chất phản ứng trong pin “cúc áo” lithium.
c) Khi pin lithium ion được xả, cả electron và cation Li+ đều di chuyển về phía điện cực dương.
d) Lithium kim loại được sản xuất bằng phương pháp điện phân lithium chloride nóng chảy. Khối lượng lithium kim loại được sản xuất trong 48,0 giờ bằng dòng điện 6,50 ampe là 81,5 gam (kết quả làm tròn đến hàng phần mười).
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, pin sơ cấp chỉ dùng 1 lần và thải bỏ khi hết điện, pin thứ cấp là pin có thể sạc lại và sử dụng nhiều lần.
(b) Đúng, thế điện cực chuẩn rất âm là một trong các yếu tố tạo ra sức điện động lớn, tính khử mạnh giúp pin có dòng điện xả ổn định.
(c) Đúng, khi pin đang xả (pin đang cung cấp điện cho thiết bị tiêu thụ hoạt động), tại cực âm (anode):
LiCoO2 → CoO2 + Li+ + e⁻
Electron theo dây dẫn qua thiết bị tiêu thụ và di chuyển tới cực dương. Li+ băng qua dung dịch điện ly tới cực dương để bù lại phần Li+ đã mất tại đây.
(d) Đúng: mLi = 7.I.t/F = 7.6,50.48.3600/96500 = 81,5 gam