іонно-літієва батарея

Іонно-літієві батареї стали незамінним компонентом у широкому спектрі пристроїв і транспортних засобів - від ноутбуків і мобільних телефонів до гібридних і електромобілів. Їхні переваги варіюються від високої щільності енергії, можливості перезарядки та невеликої ваги (до 70% легше, ніж свинцево-кислотні батареї); підвищеної безпеки без утворення токсичних побічних продуктів, як у свинцево-кислотних батарей; крім того, вони не виробляють токсичних побічних продуктів, як у свинцево-кислотних батарей; тому їхні виробники невтомно працюють над розробкою кращих матеріалів катодів/анодів, твердих електролітів, які забезпечують високу ємність батарей для безпечного використання в батареях - тільки для того, щоб зберегти ці переваги!

Серед останніх інновацій - іонна літієва батарея, яка використовує полі(іонну рідину) як електроліт замість летких органічних розчинників, таких як кобальт, що застосовуються в сучасних LIB в якості електроліту. Ця революційна розробка обіцяє вищу щільність енергії за нижчих витрат і меншу залежність від дорогих і проблемних металів, таких як кобальт, що містяться в сучасних LIB.

Іонні літієві батареї складаються з анода, катода, сепаратора та електроліту; анод зберігає іони літію, тоді як катод діє як простір для зберігання електронів; сепаратор блокує потік електронів всередині батареї. Нарешті, електроліт транспортує позитивно заряджені іони літію між анодом і катодом під час розряджання і назад до анода під час заряджання через процеси інтеркаляції/деінтеркаляції, які відбуваються одночасно - цей процес відомий як інтеркаляція/деінтеркаляція в технічній термінології.

Анод, що зазвичай складається з графітового матеріалу, поєднується з катодом, виготовленим з незаймистих сульфідів або нітридів металів, для зберігання іонів літію шляхом інтеркаляції, коли вони фізично вбудовуються між двомірними шарами вуглецю, що складають об'ємний графіт, з метою зберігання. Розрядка елемента включає анод, який проходить напівреакцію окислення, що вивільняє позитивні іони літію, одночасно створюючи негативно заряджені електрони через зовнішній ланцюг; під час розряду анод проходить напівреакцію окислення, що виробляє позитивні іони літію, в той час як негативно заряджені електрони переносяться через зовнішній ланцюг до катода, де відбувається напівреакція відновлення, і електричний струм протікає через зовнішній ланцюг.

Існує багато видів, наприклад, літій-іонна батарея на 72 В, літієва батарея на 12 В 20 А-год, літієва батарея на 20 А-год. Окислювально-відновлювальні реакції повинні відбуватися при оптимальній температурі та умовах; в іншому випадку значні структурні зміни можуть значно зменшити ємність акумулятора і знизити його циклічність (показник того, скільки зарядів і розрядів може витримати акумулятор, перш ніж його ємність почне зменшуватися), потенційно збільшуючи внутрішній тиск в елементах і створюючи загрозу безпеці мобільних пристроїв, таких як планшети і смартфони.