Az első kiemelkedő jelentőségűvé vált LIB-típus a LiCoO2 összetételű (LCO) katódanyagot alkalmazta [2], ami jelenleg is alapvető szerep tölt be a hordozható elektronikai eszközök fő áramforrásaként. Azonban a drága kobaltot más átmenetifémekkel is igyekeznek részben helyettesíteni. Így jött létre a Li(NixMnyCoz)O2 (x + y + z = 1), azaz NMCxyz típusú, illetve a Co/Mn arányban különböző NCMxyz, valamint a hasonló Li(Ni0,8Co0,15Al0,05)O2 (NCA) katódanyag. Az NMC jelenti az autóipar számára a legjobb perspektívát, hiszen az LCO-nál olcsóbb katódösszetétel és biztonságosabb működés mellett kínál jó teljesítményt, míg az NCA típus jelenleg még kevésbé biztonságos és az élettartama is korlátozottabb [3], [4], [5], [6]. Az autóipari akkumulátoroknál a stabil teljesítményt adó és megbízható NMC622 mellett az NMC811 típus is egyre jellemzőbbé válik, sőt törekednek a Ni-tartalom további növelésére is. Külön esetet jelent a LiFePO4 típusú (LFP) – kisebb energiájú és feszültségű – katódanyag, ami a tartóssága mellett az olcsósága és veszélytelensége miatt kedvelt. Ezt a perspektívát különösen a kínai gyártók erősítik. Az utóbbi katódanyaghoz Mn összetevőt is adva a tulajdonságai javulnak, miközben csökken a LiMn2O4 (LMO) spinell jellegű katódvegyület jelentősége. A LIB-technológiában élenjáró koreai autóipar szinte teljes mértéken az NMC típusú katódokra koncentrál, noha Kína – a saját anyagok felhasználását erősítve – várhatóan az LFP-katódok irányában fogja növeli a termelést, miközben fejleszti ennek az alapvető típusnak a működési tulajdonságait is. Bármely jelenleg működő és fejlesztett típus esetében is az anód a lítiumionok interkalációs megkötésére képes tiszta és réteges szerkezetű grafit. Az anód fajlagos teljesítményének növelése céljából szilícium fokozott adagolásával történnek fejlesztések, ami azonban a visszajáratási technológiák szempontjából még hosszabb távon sem jelent változást. Mindkét elektród aktív anyagát kis mennyiségű (3–4%) szerves kötőanyag tartja össze és rögzíti egy vékony (< 50 μm) rétegben a (kb. 15–20 μm vastag) Al, illetve Cu kollektorfóliák felületén. Vannak törekvések – nagyobb töltéssűrűséget is lehetővé tevő – újszerű anódanyagok (pl. lítium-titán-oxid vagy szilícium) kifejlesztésére is, de a reakciók folyamán fellépő fizikai instabilitás még továbbra is a karbonalapú anódanyagot teszi szinte egyeduralkodóvá, legfeljebb szilícium adalékolásával.

ahol x1 + x2 < 1. A reakciók a cellán belül, az ezekhez kapcsolódó elektronáramok pedig a külső áramkörben zajlanak. Ezt szemlélteti vázlatosan a 10.2. ábra.

 

A cella belsejében tehát az ideális működés során nem történik irreverzibilis átalakulás. Eltekintve a viszonylag kismértékű szerkezeti degradálódástól, ami főleg az elektrolitot és az elektródok felületét érinti, az elemi összetétel változatlan, így a kinyerhető anyagok értéke szempontjából a működési folyamatok konzervatívak.

 

További fluort hordoz az elektrolitban oldott, leggyakrabban alkalmazott vezető só a lítium-hexafluoro-foszfát (LiPF6), ami a mozgékony Li+-ionok jelenlétét biztosítja. Emellett egyéb hasonló jellegű sók (LiBF4, LiCF3SO3 stb.) is előfordulhatnak ritkábban. A jellemzően használt LiPF6, valamint a hasonló LiBF4 vezető sók szerkezetét a 10.4. ábra szemlélteti.

 

 

Mivel az elektródok közötti nagy potenciálkülönbség kizárja a vizes rendszert, az ionvezető elektrolit alapja a nagy dielektromos állandójú és a Li-sókat is oldó etilén-karbonát (EC, illetve PC), amihez a viszkozitás csökkentésére dimetil-karbonátot (DMC) és etil-metil-karbonátot (EMC) is kevernek. [8] Ezek szerkezetei láthatók az 10.5. ábrán.

 

 

Az elektródok felületének, az elektrolit stabilizálására és a cella működésének javítására egyéb egyszerű vagy polimerizált szerves segédanyagok (polietilén/propilén-oxid, poliakrilnitril stb.) adalékolása is jellemző. A szerves anyagok – elsősorban az elektrolit – jelentős nehézséget okoznak a LiB.hulladékból történő fémkinyerés folyamatában, amennyiben az előzetes eltávolításukra, semlegesítésükre, illetve szelektív kinyerésükre nem fordít gondot a feldolgozó technológia. A fémvegyületek, a grafit és a szerves anyagok mellett jelentős lehet még a szerkezeti műanyagok aránya is a cellák belső térkitöltésében.

 

 

 

A technikailag tiszta (közel 99,9%-os) fémek ára igen különböző. A Mn esetében ez csak ~2,5 USD/kg, azonban a Ni ennél közel 10-szer, a Co pedig akár 20-szor is nagyobb fajlagos értéket képviselhet. A kinyerés célja általában a tiszta fémvegyület, aminek az értéke a móltömegek arányában kisebb, de a fémalkotó értéke ugyanúgy megjelenik az árában. Ugyanakkor értékhordozó az anódgrafit is, ami a hidrometallurgiai fémkinyerő eljárások esetén tisztítható maradványt képez. Visszajárathatósága a tisztítás hatékonyságától függ, de energiafejlesztésre mindenképpen alkalmas. Pirometallurgiai feldolgozás esetén közvetlenül elégve távozik.