Mis on liitiumakud ja kuidas need töötavad?

Mis on liitiumioonakud, millest need on valmistatud ja millised on eelised võrreldes teiste akude salvestustehnoloogiatega?

Liitiumpatareisid, mis pakuti esmakordselt välja 1970. aastatel ja Sony tootis kaubanduslikult 1991. aastal, kasutatakse nüüd mobiiltelefonides, lennukites ja autodes.Vaatamata mitmetele eelistele, mis on viinud nende eduni energiatööstuses, on liitiumioonakudel mõningaid puudusi ja need tekitavad palju arutelu.

Aga mis on liitiumakud ja kuidas need töötavad?

Millest liitiumakud on valmistatud?

Liitiumaku koosneb neljast põhikomponendist.Sellel on katood, mis määrab aku mahutavuse ja pinge ning on liitiumioonide allikas.Anood võimaldab elektrivoolul liikuda läbi välise vooluahela ja kui aku on laetud, salvestatakse anoodile liitiumioonid.

Elektrolüüt koosneb sooladest, lahustitest ja lisanditest ning toimib liitiumioonide kanalina katoodi ja anoodi vahel.Lõpuks on eraldaja, füüsiline barjäär, mis hoiab katoodi ja anoodi lahus.

Liitiumakude plussid ja miinused

Liitiumakudel on palju suurem energiatihedus kui teistel akudel.Nende energiatarve kilogrammi (kg) kohta võib olla kuni 150 vatt-tundi (WH), võrreldes nikkel-metallhüdriidakudega 60–70 WH/kg ja pliiakudega 25 WH/kg.

Samuti on neil madalam tühjenemise määr kui teistel, kaotades kuu jooksul umbes 5% laetusest, võrreldes nikkel-kaadmium (NiMH) akudega, mis kaotavad kuus 20%.

Kuid liitiumakud sisaldavad ka süttivat elektrolüüti, mis võib põhjustada väikesemahulisi akupõlenguid.Just see põhjustas kurikuulsa Samsung Note 7 nutitelefoni põlemise, mis sundis Samsungi tootmisest jakaotab turuväärtusest 26 miljardit dollarit.Tuleb märkida, et suuremahuliste liitiumakudega pole seda juhtunud.

Liitiumioonakude tootmine on ka kallim, kuna need võivad maksta peaaegu 40% rohkem toota kui nikkel-kaadmiumakusid.

Võistlejad

Liitium-ioon konkureerib paljude alternatiivsete akutehnoloogiatega, millest enamik on arendusjärgus.Üks selline alternatiiv on soolase veega töötavad akud.

Aquion Energy arendamisel on need valmistatud soolasest veest, mangaanoksiidist ja puuvillast, et luua midagi, mille valmistamisel kasutatakse "küllusi, mittetoksilisi materjale ja kaasaegseid odavaid tootmistehnikaid".Seetõttu on need ainsad akud maailmas, millel on hällist hällini sertifikaat.

Sarnaselt Aquioni tehnoloogiale kasutab AquaBattery Blue Battery energia salvestamiseks soola ja magevee segu, mis voolab läbi membraanide.Teiste potentsiaalsete akutüüpide hulka kuuluvad Bristol Robotics Laboratory uriinitoitel töötavad akud ja California Riverside'i ülikooli liitiumioonaku, mis kasutab anoodiks pigem liiva kui grafiiti, mille tulemuseks on aku, mis on tööstusstandardist kolm korda võimsam.