Ionisk litiumbatteri
Ioniske litiumbatterier er blevet en uundværlig komponent i en lang række enheder og køretøjer, lige fra bærbare computere og mobiltelefoner til hybrid- og elbiler. Deres fordele spænder fra deres høje energitæthed, genopladelighed og lette vægt (op til 70% lettere end blybatterier); øget sikkerhed uden at producere giftige biprodukter, som blybatterier gør; desuden producerer de ikke giftige biprodukter, som blybatterier gør; derfor arbejder deres producenter utrætteligt på at udvikle bedre katode-/anodematerialer, faste elektrolytter, der sikrer batterier med høj kapacitet til sikker brug i batterier - bare for at bevare disse fordele!
De seneste innovationer omfatter et ionisk litiumbatteri, der bruger poly(ionisk væske) som elektrolyt i stedet for at bruge flygtige organiske opløsningsmidler som f.eks. kobolt i de nuværende LIB'er som elektrolytmateriale. Denne revolutionerende udvikling lover højere energitætheder til lavere omkostninger med reduceret afhængighed af dyre og besværlige metaller som kobolt, der findes i dagens LIB'er.
Ioniske litiumbatterier består af en anode, en katode, en separator og en elektrolyt, hvor anoden lagrer litiumioner, mens katoden fungerer som et elektronlager, og en separator blokerer elektronstrømmen i batteriet. Endelig transporterer en elektrolyt positivt ladede litiumioner mellem anoden og katoden under afladning og tilbage til anoden under opladning gennem interkalering/deinterkaleringsprocesser, der finder sted samtidigt - denne proces kaldes interkalering/deinterkalering i fagsprog.
En anode, der typisk består af grafitmateriale, kombineres med en katode lavet af ikke-brændbare metalsulfider eller -nitrider for at lagre litiumioner gennem interkalering, hvor de er fysisk indlejret mellem 2D-lag af kulstof, der udgør bulkgrafit, til lagringsformål. Celleafladning involverer en anode, der gennemgår en oxidationshalvreaktion, der frigiver positive litiumioner, samtidig med at der skabes negativt ladede elektroner gennem det eksterne kredsløb; under afladning gennemgår anoden en oxidationshalvreaktion, der producerer positive litiumioner, mens negativt ladede elektroner føres gennem det eksterne kredsløb til katoden, hvor reduktionshalvreaktionen finder sted, og der flyder elektrisk strøm gennem det eksterne kredsløb.
Der er mange slags, f.eks. 72v litiumionbatteri, 12 volt 20ah litiumbatteri, 20ah litiumbatteri. Oxidationsreduktionsreaktioner skal finde sted ved optimal temperatur og under optimale forhold; ellers kan betydelige strukturelle ændringer reducere batteriets kapacitet betydeligt og sænke dets cykliske kapacitet (målet for, hvor mange opladninger og afladninger et batteri kan håndtere, før dets kapacitet begynder at falde), hvilket potentielt kan øge cellernes indre tryk og udgøre en sikkerhedstrussel for mobile enheder som tablets og smartphones.
