ionska litijska baterija

ionska litijska baterija postala je neophodna komponenta u širokom spektru uređaja i vozila, od laptopa i mobilnih telefona do hibridnih i električnih automobila. Njihove prednosti obuhvataju visoku energetsku gustoću, mogućnost ponovnog punjenja i malu težinu (do 70% lakše od olovno-kiselinskih baterija); povećanu sigurnost bez stvaranja toksičnih nusproizvoda kao što to čine olovno-kiselinske baterije; nadalje, one ne proizvode toksične nusproizvode kao olovno-kiselinske baterije; stoga njihovi proizvođači neumorno rade na razvoju boljih katodnih/anodnih materijala, čvrstih elektrolita koji osiguravaju baterije velikog kapaciteta za sigurno korištenje unutar baterija – samo da bi održali ove prednosti!

Nedavne inovacije uključuju ionsku litij-bateriju koja koristi polimer ionske tekućine kao elektrolit umjesto isparljivih organskih otapala poput kobalta u postojećim litij-ionskim baterijama. Ovaj revolucionarni razvoj obećava veće energetske gustoće uz niže troškove i smanjenu ovisnost o skupim i problematičnim metalima poput kobalta koji se danas nalaze u litij-ionskim baterijama.

Jonske litijumske baterije se sastoje od anode, katode, separatora i elektrolita; pri čemu anoda skladišti litijumske ione, dok katoda služi kao skladište elektrona; dok separator blokira protok elektrona unutar baterije. Na kraju, elektrolit transportuje pozitivno naelektrizirane litijumske ione između anode i katode tokom pražnjenja, a nazad do anode tokom punjenja putem procesa interkalacije/deinterkalacije koji se odvijaju istovremeno – ovaj proces je u tehničkom smislu poznat kao interkalacija/deinterkalacija.

Anoda, obično napravljena od grafita, kombinuje se s katodom od neupaljivih metalnih sulfida ili nitrida za skladištenje litijumskih jona putem interkalacije, gdje su oni fizički ugrađeni između 2D slojeva ugljenika koji čine masivni grafit, u svrhu skladištenja. pražnjenje ćelije uključuje anodu koja prolazi kroz polureakciju oksidacije pri čemu otpušta pozitivne litijumske ione, dok istovremeno putem vanjskog kola stvara negativno naelektrizirane elektrone; tokom pražnjenja anoda prolazi kroz polureakciju oksidacije koja proizvodi pozitivne litijumske ione, dok se negativno naelektrizirani elektroni provode kroz vanjsko kolo do katode gdje se odvija polureakcija redukcije i električna struja teče kroz vanjsko kolo.

Postoji mnogo vrsta, kao što su 72V litij-ionska baterija, 12V 20Ah litij-ionska baterija, 20Ah litij-ionska baterija.  Reakcije oksidacije-redukcije moraju se odvijati pri optimalnoj temperaturi i uvjetima; inače, značajne strukturne promjene mogu znatno smanjiti kapacitet baterije i smanjiti njen broj ciklusa punjenja i pražnjenja (mjera koliko puta baterija može izdržati punjenje i pražnjenje prije nego što joj kapacitet počne opadati), što potencijalno povećava unutrašnji pritisak ćelije i predstavlja sigurnosnu prijetnju mobilnim uređajima poput tableta i pametnih telefona.