iontová lithiová baterie
iontová lithiová baterie se stala nepostradatelnou součástí nejrůznějších zařízení a vozidel, od notebooků a mobilních telefonů až po hybridní a elektrické automobily. Jejich výhody sahají od vysoké energetické hustoty, dobíjecí schopnosti a nízké hmotnosti (až o 70% lehčí než olověné akumulátory); zvýšené bezpečnosti bez produkce toxických vedlejších produktů jako u olověných akumulátorů; navíc neprodukují toxické vedlejší produkty jako olověné akumulátory; proto jejich výrobci neúnavně pracují na vývoji lepších materiálů katody/anody, pevných elektrolytů, které zajišťují vysokou kapacitu akumulátorů pro bezpečné použití v bateriích - jen aby si tyto výhody zachovali!
Mezi nedávné inovace patří iontová lithiová baterie, která jako elektrolyt využívá poly(iontovou kapalinu) namísto těkavých organických rozpouštědel, jako je kobalt v současných LIB, jako materiál elektrolytu. Tento převratný vývoj slibuje vyšší hustotu energie při nižších nákladech a snížení závislosti na drahých a problematických kovech, jako je kobalt, které se vyskytují v dnešních LIB.
iontové lithiové baterie se skládají z anody, katody, separátoru a elektrolytu; anoda uchovává ionty lithia, zatímco katoda slouží jako zásobárna elektronů, zatímco separátor blokuje tok elektronů v baterii. Nakonec elektrolyt přenáší kladně nabité ionty lithia mezi anodou a katodou během vybíjení a zpět k anodě během nabíjení prostřednictvím interkalačních/deinterkalačních procesů, které probíhají současně - tento proces se v odborné terminologii nazývá interkalace/deinterkalace.
Anoda složená obvykle z grafitového materiálu je kombinována s katodou z nehořlavých sulfidů nebo nitridů kovů, která slouží k ukládání iontů lithia pomocí interkalace, kdy jsou fyzicky vloženy mezi 2D vrstvy uhlíku, které tvoří objemový grafit, pro účely ukládání. Vybíjení článku zahrnuje anodu, na níž probíhá oxidační poloviční reakce, při níž se uvolňují kladné lithiové ionty a současně se vytvářejí záporně nabité elektrony prostřednictvím vnějšího obvodu; během vybíjení probíhá na anodě oxidační poloviční reakce, při níž vznikají kladné lithiové ionty, zatímco záporně nabité elektrony jsou přenášeny vnějším obvodem ke katodě, kde probíhá redukční poloviční reakce a vnějším obvodem protéká elektrický proud.
Existuje mnoho druhů, například 72V lithium-iontová baterie, 12V lithiová baterie 20ah, lithiová baterie 20ah. Oxidačně-redukční reakce musí probíhat při optimální teplotě a podmínkách, jinak by výrazné strukturální změny mohly výrazně snížit kapacitu baterie a snížit její cyklickou použitelnost (míra toho, kolik nabití a vybití baterie zvládne, než se její kapacita začne snižovat), což by mohlo zvýšit vnitřní tlak v článku a ohrozit tak bezpečnost mobilních zařízení, jako jsou tablety a chytré telefony.
