litozko bateria ionikoa
Lithium ioizko bateria osagai ezinbestekoa bihurtu da gailu eta ibilgailu askotan, ordenagailu eramangarrietatik eta telefono mugikorretatik hasi eta auto hibrido eta elektrikoetaraino. Haien abantailak energia dentsitate handia, berriro kargatzeko gaitasuna eta pisu arina (plomo-azidozko bateriek baino % arinagoa) barne hartzen dituzte; segurtasun handiagoa, plomo-azidozko bateriek sortzen dituzten toxiko azpiprodukturik gabe; gainera, ez dute toxiko azpiprodukturik sortzen; beraz, fabrikatzaileek etengabe lan egiten dute katodo/anodo material hobeak eta baterien barruan segurtasunez erabiltzeko gaitasun handiko solido elektrolitoak garatzeko – abantaila hauek mantentzeko!
Azken berrikuntzek ioniko litiozko bateria bat barne hartzen dute, non elektrolito gisa pol(ioniko likidoa) erabiltzen den, gaur egungo litio-iozko baterietan elektrolito-material gisa erabiltzen diren kobalto bezalako disolbatzaile organiko volatilen ordez. Garapen iraultzaile honek energia-dentsitate handiagoak eta kostu txikiagoak eskaintzea promesa egiten du, gaur egungo litio-iozko baterietan aurkitzen diren kobalto bezalako metal garesti eta zailen menpekotasuna murriztuta.
Litio ioniko bateriek anodoa, katodoa, separatzailea eta elektrolitoa dituzte; anodoak litio-ioiak gordetzen ditu, katodoak elektroien biltegi gisa funtzionatzen du, eta separatzaileak bateriaren barnean elektroien fluxua oztopatzen du. Azkenik, elektrolito batek karga positiboko litio-ioiak garraiatzen ditu anodoaren eta katodoaren artean deskargatzean, eta kargatzean berriro anodoaraino, aldi berean gertatzen diren interkalatze/desinterkalatze prozesuen bidez – prozesu hori interkalatze/desinterkalatze izenez ezagutzen da termino teknikoetan.
Grafitozko materialez osatutako anodo bat, su-ez-duten metalezko sulfuro edo nitridoz egindako katodo batekin konbinatzen da litio-ioiak interkalatuz gordetzeko; ioi horiek grafitoaren bolumen osoa osatzen duten karbonozko 2D geruza artean fisikoki txertatzen dira biltegiratzeko helburuarekin. Zelularen deskarga anodo batek oxidazioko erdi-erreakzio bat jasaten du, litio-ioi positiboak askatzen dituena, eta aldi berean kanpoko zirkuitu baten bidez karga negatiboko elektroiak sortzen ditu; deskargaren bitartean anodoak oxidazioko erdi-erreakzio bat jasaten du, litio-ioi positiboak ekoizten dituena, eta karga negatiboko elektroiak kanpoko zirkuitu baten bidez katodora eramaten dira, non erreakzio erdi-erredukzioa gertatzen den eta korronte elektrikoa zirkuitu horretatik igarotzen den.
Mota asko daude, hala nola 72 V-ko litio-ioi bateria, 12 V-ko 20 Ah-ko litio-bateria eta 20 Ah-ko litio-bateria. Oxidazio-erredukzio erreakzioek tenperatura eta baldintza egokietan gertatu behar dute; bestela, egitura-aldaketa esanguratsuek bateriaren gaitasuna nabarmen murriztu dezakete eta ziklatze-gaitasuna jaitsi (bateria zenbat karga eta deskarga jasan dezakeen neurtzen duena), zelulen barne-presioa handitu eta tableten eta smartphoneen bezalako gailu mugikorretarako segurtasun-mehatxuak sor ditzakete.
