מהן סוללות ליתיום וכיצד הן פועלות?

מהן סוללות ליתיום יון, ממה הן עשויות ומהן היתרונות בהשוואה לטכנולוגיות אחסון סוללות אחרות?

סוללות ליתיום שהוצעו לראשונה בשנות ה-70 ויוצרו באופן מסחרי על ידי סוני ב-1991, משמשות כיום בטלפונים ניידים, במטוסים ובמכוניות.למרות מספר יתרונות שהובילו אותן להגברת ההצלחה בתעשיית האנרגיה, לסוללות ליתיום יון יש כמה חסרונות והן נושא שמעורר דיונים רבים.

אבל מהן בעצם סוללות ליתיום ואיך הן פועלות?

ממה עשויות סוללות ליתיום?

סוללת ליתיום מורכבת מארבעה מרכיבים מרכזיים.יש לו את הקתודה, שקובעת את הקיבולת והמתח של הסוללה והיא המקור ליוני הליתיום.האנודה מאפשרת לזרם החשמלי לזרום דרך מעגל חיצוני וכאשר הסוללה נטענת, מאוחסנים יוני ליתיום באנודה.

האלקטרוליט נוצר ממלחים, ממסים ותוספים, ומשמש כצינור של יוני ליתיום בין הקתודה לאנודה.לבסוף יש את המפריד, המחסום הפיזי שמרחיק את הקתודה והאנודה בנפרד.

יתרונות וחסרונות של סוללות ליתיום

לסוללות ליתיום יש צפיפות אנרגיה גבוהה בהרבה מסוללות אחרות.הם יכולים לקבל עד 150 וואט-שעה (WH) של אנרגיה לק"ג (ק"ג), בהשוואה לסוללות ניקל-מתכת הידריד ב-60-70WH/kg ולסוללות חומצת עופרת ב-25WH/kg.

יש להם גם קצב פריקה נמוך יותר מאחרים, ומאבדים כ-5% מהטעינה שלהם בחודש בהשוואה לסוללות ניקל-קדמיום (NiMH) שמאבדות 20% בחודש.

עם זאת, סוללות ליתיום מכילות גם אלקטרוליט דליק שעלול לגרום לשריפות בסוללות בקנה מידה קטן.זה היה מה שגרם לשריפת הסמארטפונים הידועה לשמצה של סמסונג נוט 7, מה שאילץ את סמסונג לבטל את הייצורלהפסיד 26 מיליארד דולר בשווי שוק.יש לציין שזה לא קרה לסוללות ליתיום בקנה מידה גדול.

סוללות ליתיום-יון גם יקרות יותר לייצור, מכיוון שהן עשויות לעלות כמעט 40% יותר לייצר מאשר סוללות ניקל-קדמיום.

מתחרים

ליתיום-יון עומדת בפני תחרות ממספר טכנולוגיות סוללות חלופיות, רובן בשלבי פיתוח.חלופה אחת כזו היא סוללות המופעלות במים מלוחים.

בפיתוח על ידי Aquion Energy, הם נוצרים ממים מלוחים, תחמוצת מנגן וכותנה כדי ליצור משהו שנעשה באמצעות 'חומרים בשפע, לא רעילים וטכניקות ייצור מודרניות בעלות נמוכה'.בגלל זה, הן הסוללות היחידות בעולם המוסמכות מעריסה-לעריסה.

בדומה לטכנולוגיה של Aquion, ה-'Blue Battery' של AquaBattery משתמשת בתערובת של מלח ומים מתוקים הזורמים דרך ממברנות כדי לאגור אנרגיה.סוגי סוללות פוטנציאליים אחרים כוללים את הסוללות המופעלות בשתן של מעבדת בריסטול רובוטיקה ואת סוללת הליתיום יון של אוניברסיטת קליפורניה ריברסייד המשתמשת בחול ולא בגרפיט לאנודה, מה שמוביל לסוללה שחזקה פי שלושה מהתקן התעשייה.