Литий батареялары дегеніміз не және олар қалай жұмыс істейді?

Литий-иондық аккумуляторлар дегеніміз не, олар неден жасалған және батареяны сақтаудың басқа технологияларымен салыстырғанда қандай артықшылықтар бар?

Алғаш рет 1970 жылдары ұсынылған және 1991 жылы Sony компаниясы коммерциялық түрде шығарған литий батареялары қазір ұялы телефондарда, ұшақтарда және автомобильдерде қолданылады.Энергетика саласында табыстың артуына әкелетін бірнеше артықшылықтарға қарамастан, литий-иондық батареялардың кейбір кемшіліктері бар және олар көп талқылауды тудыратын тақырып болып табылады.

Бірақ литий батареялары дегеніміз не және олар қалай жұмыс істейді?

Литий батареялары неден жасалған?

Литий батареясы төрт негізгі компоненттен тұрады.Ол батареяның сыйымдылығы мен кернеуін анықтайтын және литий иондарының көзі болып табылатын катодқа ие.Анод электр тогының сыртқы тізбек арқылы өтуіне мүмкіндік береді және батарея зарядталған кезде анодта литий иондары сақталады.

Электролит тұздардан, еріткіштерден және қоспалардан тұрады және катод пен анод арасындағы литий иондарының өткізгіші ретінде қызмет етеді.Соңында сепаратор, катод пен анодты бір-бірінен ажырататын физикалық кедергі бар.

Литий батареяларының артықшылықтары мен кемшіліктері

Литий батареяларының энергия тығыздығы басқа батареяларға қарағанда әлдеқайда жоғары.Олар 60-70 Вт/кг никель-металл гидридті аккумуляторлармен және 25 Вт/кг қорғасын қышқылды аккумуляторлармен салыстырғанда бір килограмм (кг) үшін 150 Вт-сағатқа (ВС) дейін энергияға ие болуы мүмкін.

Сондай-ақ олардың заряды басқаларға қарағанда төменірек, бір айда 20% жоғалтатын никель-кадмий (NiMH) батареяларымен салыстырғанда бір айда шамамен 5% зарядын жоғалтады.

Дегенмен, литий батареяларында шағын көлемді батареяның өртенуіне себеп болатын жанғыш электролит де бар.Бұл атақты Samsung Note 7 смартфонының өртенуіне себеп болды, бұл Samsung-ты өндірістен бас тартуға мәжбүр етті жәненарықтық құны 26 млрд долларды жоғалтады.Айта кету керек, бұл үлкен масштабты литий батареяларымен болған жоқ.

Литий-иондық аккумуляторларды өндіру де қымбатырақ, өйткені олардың құны дерлік болуы мүмкін Никель-кадмий аккумуляторларына қарағанда 40%-ға көп өндіріледі.

Бәсекелестер

Литий-ионды аккумуляторлық батареялардың көптеген балама технологиялары бәсекеге түседі, олардың көпшілігі әзірлеу сатысында.Мұндай баламалардың бірі - тұзды сумен жұмыс істейтін батареялар.

Aquion Energy әзірлеген кезде олар тұзды судан, марганец оксидінен және мақтадан жасалған, ол «көп, улы емес материалдар мен заманауи арзан өндіріс техникасы» арқылы жасалған.Осының арқасында олар бесіктен бесікке дейін сертификатталған әлемдегі жалғыз батареялар.

Aquion технологиясына ұқсас, AquaBattery компаниясының «Көгілдір батареясы» энергияны сақтау үшін мембраналар арқылы ағып жатқан тұз бен тұщы су қоспасын пайдаланады.Басқа әлеуетті батарея түрлеріне Bristol Robotics Laboratory зәрмен жұмыс істейтін батареялары және анод үшін графит емес, құмды пайдаланатын Калифорния университетінің Риверсайд литий-ионды аккумуляторы жатады, бұл өнеркәсіп стандартынан үш есе қуатты аккумуляторға әкеледі.