Hvad er lithiumbatterier, og hvordan fungerer de?

Hvad er lithium-ion-batterier, hvad er de lavet af, og hvad er fordelene sammenlignet med andre batterilagringsteknologier?

Først foreslået i 1970'erne og produceret kommercielt af Sony i 1991, bruges lithiumbatterier nu i mobiltelefoner, fly og biler.På trods af adskillige fordele, som har ført dem til stigende succes i energiindustrien, har lithium-ion-batterier nogle ulemper og er et emne, der fremkalder megen diskussion.

Men hvad er lithium-batterier egentlig, og hvordan fungerer de?

Hvad er lithium-batterier lavet af?

Et lithiumbatteri består af fire nøglekomponenter.Den har katoden, som bestemmer batteriets kapacitet og spænding og er kilden til lithium-ionerne.Anoden gør det muligt for den elektriske strøm at flyde gennem et eksternt kredsløb, og når batteriet er opladet, lagres lithium-ioner i anoden.

Elektrolytten er dannet af salte, opløsningsmidler og tilsætningsstoffer og fungerer som ledningen af ​​lithiumioner mellem katoden og anoden.Endelig er der separatoren, den fysiske barriere, der holder katoden og anoden adskilt.

Fordele og ulemper ved lithium-batterier

Lithium-batterier har en meget højere energitæthed end andre batterier.De kan have op til 150 watt-timer (WH) energi pr. kilogram (kg), sammenlignet med nikkel-metalhydridbatterier ved 60-70WH/kg og blysyrebatterier ved 25WH/kg.

De har også en lavere afladningshastighed end andre, idet de mister omkring 5 % af deres opladning på en måned sammenlignet med nikkel-cadmium (NiMH) batterier, der mister 20 % på en måned.

Lithium-batterier indeholder dog også en brændbar elektrolyt, der kan forårsage batteribrande i mindre skala.Det var dette, der forårsagede de berygtede Samsung Note 7 smartphone-forbrændinger, som tvang Samsung til at skrotte produktion ogtabe 26 milliarder dollars i markedsværdi.Det skal bemærkes, at dette ikke er sket med lithiumbatterier i stor skala.

Lithium-ion-batterier er også dyrere at producere, da de kan koste næsten 40 % mere at producere end nikkel-cadmium-batterier.

Konkurrenter

Lithium-ion møder konkurrence fra en række alternative batteriteknologier, hvoraf de fleste er i et udviklingsstadium.Et sådant alternativ er saltvandsdrevne batterier.

Under udvikling af Aquion Energy, er de dannet af saltvand, manganoxid og bomuld for at skabe noget, der er lavet ved hjælp af 'rigelige, ikke-toksiske materialer og moderne lave omkostninger fremstillingsteknikker.'På grund af dette er de de eneste batterier i verden, der er cradle-to-cradle-certificerede.

I lighed med Aquions teknologi bruger AquaBatterys 'Blue Battery' en blanding af salt og ferskvand, der strømmer gennem membraner til at lagre energi.Andre potentielle batterityper omfatter Bristol Robotics Laboratorys urindrevne batterier og University of California Riversides lithium-ion-batteri, der bruger sand frem for grafit til anoden, hvilket fører til et batteri, der er tre gange kraftigere end industristandarden.