jonowa bateria litowa

Jonowe baterie litowe stały się nieodzownym elementem szerokiej gamy urządzeń i pojazdów, od laptopów i telefonów komórkowych po samochody hybrydowe i elektryczne. Ich zalety obejmują wysoką gęstość energii, możliwość ładowania i niewielką wagę (do 70% lżejsze niż akumulatory kwasowo-ołowiowe); zwiększone bezpieczeństwo bez wytwarzania toksycznych produktów ubocznych, takich jak akumulatory kwasowo-ołowiowe; ponadto nie wytwarzają toksycznych produktów ubocznych, takich jak akumulatory kwasowo-ołowiowe; dlatego ich producenci niestrudzenie pracują nad opracowaniem lepszych materiałów katodowych / anodowych, stałych elektrolitów, które zapewniają akumulatory o dużej pojemności do bezpiecznego użytkowania w akumulatorach - tylko po to, aby utrzymać te zalety!

Ostatnie innowacje obejmują jonową baterię litową, która wykorzystuje poli(ciecz jonową) jako elektrolit zamiast lotnych rozpuszczalników organicznych, takich jak kobalt w obecnych LIB jako materiał elektrolitu. Ten rewolucyjny rozwój obiecuje wyższą gęstość energii przy niższych kosztach i zmniejszonej zależności od drogich i kłopotliwych metali, takich jak kobalt, które można znaleźć w dzisiejszych LIB.

Jonowe baterie litowe składają się z anody, katody, separatora i elektrolitu; anoda przechowuje jony litu, podczas gdy katoda działa jako przestrzeń do przechowywania elektronów; podczas gdy separator blokuje przepływ elektronów wewnątrz baterii. Wreszcie, elektrolit transportuje dodatnio naładowane jony litu między anodą a katodą podczas rozładowywania i z powrotem do anody podczas ładowania poprzez procesy interkalacji / deinterkalacji, które zachodzą jednocześnie - proces ten jest znany jako interkalacja / deinterkalacja w terminologii technicznej.

Anoda zazwyczaj złożona z materiału grafitowego jest połączona z katodą wykonaną z niepalnych siarczków lub azotków metali w celu przechowywania jonów litu poprzez interkalację, gdzie są one fizycznie osadzone między dwuwymiarowymi warstwami węgla, które tworzą grafit luzem, do celów przechowywania. Rozładowanie ogniwa obejmuje anodę, która ulega reakcji połowicznego utleniania, która uwalnia dodatnie jony litu, jednocześnie wytwarzając ujemnie naładowane elektrony przez obwód zewnętrzny; podczas rozładowania anoda ulega reakcji połowicznego utleniania, która wytwarza dodatnie jony litu, podczas gdy ujemnie naładowane elektrony są przenoszone przez obwód zewnętrzny do katody, gdzie zachodzi reakcja połowicznej redukcji, a prąd elektryczny przepływa przez obwód zewnętrzny.

Istnieje wiele rodzajów, takich jak bateria litowo-jonowa 72 V, bateria litowa 12 V 20 Ah, bateria litowa 20 Ah. Reakcje utleniania i redukcji muszą zachodzić w optymalnej temperaturze i warunkach; w przeciwnym razie znaczące zmiany strukturalne mogą znacznie zmniejszyć pojemność baterii i obniżyć jej cykliczność (miara tego, ile ładowań i rozładowań może wytrzymać bateria, zanim jej pojemność zacznie się zmniejszać), potencjalnie zwiększając ciśnienie wewnętrzne ogniwa, stwarzając zagrożenie dla bezpieczeństwa urządzeń mobilnych, takich jak tablety i smartfony.