ionska litijska baterija
ionska litijska baterija postala je neizostavna komponenta u širokom rasponu uređaja i vozila, od prijenosnih računala i mobitela do hibridnih i električnih automobila. Njihove prednosti uključuju 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 što to čine 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 kako bi održali te prednosti!
Među nedavnim inovacijama je ionska litijska baterija 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.
ionske litijeve baterije sastoje se od anode, katode, separatora i elektrolita; pri čemu anoda pohranjuje litijeve ione, dok katoda služi kao spremište elektrona; dok separator blokira protok elektrona unutar baterije. Na kraju, elektrolit prenosi pozitivno nabijene ione litija između anode i katode tijekom pražnjenja i natrag do anode tijekom punjenja putem procesa interkalacije/deinterkalacije koji se odvijaju istovremeno – taj se proces tehnički naziva interkalacija/deinterkalacija.
Anoda, obično izrađena od grafita, kombinira se s katodom od neupaljivih metalnih sulfida ili nitrida za pohranu litijevih iona interkalacijom, pri čemu se oni fizički ugrađuju između 2D slojeva ugljika koji čine masivni grafit, u svrhu skladištenja. Ispuštanje ćelije uključuje anodu koja prolazi polureakciju oksidacije pri čemu otpušta pozitivne litijeve ione, istovremeno stvarajući negativno nabijene elektrone kroz vanjski krug; tijekom ispuštanja anoda prolazi polureakciju oksidacije koja proizvodi pozitivne litijeve ione, dok se negativno nabijeni elektroni provode kroz vanjski krug do katode gdje se odvija polureakcija redukcije i električna struja teče kroz vanjski krug.
Postoje mnoge vrste, kao što su 72 V litij-ionska baterija, 12 V 20 Ah litijska baterija, 20 Ah litijska baterija. Reakcije oksidacije i redukcije moraju se odvijati pri optimalnoj temperaturi i uvjetima; inače bi značajne strukturne promjene mogle znatno smanjiti kapacitet baterije i smanjiti njezinu cikličnost (mjeru koliko punjenja i pražnjenja baterija može izdržati prije nego što joj kapacitet počne opadati), što bi potencijalno povećalo unutarnji tlak ćelije i predstavljalo sigurnosnu prijetnju mobilnim uređajima poput tableta i pametnih telefona.
