İon litiyum batareyası
İon lityum batareyası noutbuklardan və mobil telefonlardan hibrid və elektrik avtomobillərə qədər geniş çeşidli cihazlarda və nəqliyyat vasitələrində əvəzolunmaz komponentə çevrilib. Onların üstünlükləri yüksək enerji sıxlığı, təkrar doldurula bilmə qabiliyyəti və yüngül çəkidən (qurğuşun turşulu batareyalardan 70%-ə qədər yüngül) ibarətdir; sürüşkən turşulu batareyalar kimi zəhərli yan məhsullar yaratmadan artan təhlükəsizlik; Bundan əlavə, onlar sürüşkən turşulu batareyalar kimi zəhərli yan məhsullar yaratmırlar; buna görə də istehsalçıları bu üstünlükləri qorumaq üçün daha yaxşı katod/anod materialları, yüksək tutumlu batareyaların təhlükəsiz istifadəsini təmin edən bərk elektrolitlər hazırlamaq üzərində yorulmadan çalışırlar!
Son yeniliklər arasında cari lityum-ion batareyalarda elektrolit materialı kimi istifadə olunan kobalta bənzər uçucu üzvi həlledicilərin əvəzinə pol(ionik maye)dən elektrolit kimi istifadə edən ionik lityum batareyası var. Bu inqilabi inkişaf daha yüksək enerji sıxlıqları, daha aşağı xərclər və bu günkü lityum-ion batareyalarda rast gəlinən kobalt kimi bahalı və problemli metallardan asılılığın azaldılmasını vəd edir.
İon litiyum batareyaları anod, katod, ayırıcı və elektrolitdən ibarətdir; anod litiyum ionlarını saxlayır, katod isə elektronların saxlandığı məkandır; ayırıcı isə batareya daxilində elektron axınını bloklayır. Nəhayət, elektrolit boşalma zamanı müsbət yüklü lityum ionlarını anodla katod arasında, doldurma zamanı isə eyni anda baş verən interkalasiya/deinterkalasiya prosesləri vasitəsilə katoddan anoda daşıyır – bu proses texniki terminologiyada interkalasiya/deinterkalasiya adlanır.
Adətən qrafit materialından hazırlanmış anod, yanmayan metal sulfidlərdən və ya nitridlərdən hazırlanmış katodla birləşdirilərək lityum ionlarını interkalasiya yolu ilə saxlayır; bu zaman ionlar kütləvi qrafiti təşkil edən 2D karbon qatları arasında fiziki olaraq yerləşdirilir və saxlama məqsədilə istifadə olunur. Hüceyrənin boşalması zamanı anod oksidləşmə yarımreaksiyasına məruz qalır, bu zaman müsbət lityum ionları ayrılır və eyni zamanda xarici dövrə vasitəsilə mənfi yüklü elektronlar yaradılır; boşalma zamanı anod oksidləşmə yarımreaksiyasına məruz qalır, bu zaman müsbət lityum ionları əmələ gəlir, mənfi yüklü elektronlar isə xarici dövrə vasitəsilə katoda daşınır, orada reduksiya yarımreaksiyası baş verir və elektrik cərəyanı xarici dövrə boyunca axır.
Çoxlu növləri var, məsələn, 72V lityum-ion batareya, 12 voltlu 20Ah lityum batareya, 20Ah lityum batareya. Oksidləşmə-reduksiya reaksiyaları optimal temperatur və şəraitdə baş verməlidir; əks halda, əhəmiyyətli struktur dəyişiklikləri batareyanın tutumunu kəskin azalda və onun dövr etmə qabiliyyətini (batareyanın tutumu azalmadan əvvəl neçə dəfə doldurulub boşaldıla biləcəyini göstərən ölçü) aşağı sala bilər, bu da hüceyrənin daxili təzyiqini artıraraq planşet və smartfon kimi mobil cihazlar üçün təhlükə yarada bilər.
