Kas ir litija baterijas un kā tās darbojas?

Kas ir litija jonu akumulatori, no kā tie ir izgatavoti un kādi ir ieguvumi salīdzinājumā ar citām akumulatoru uzglabāšanas tehnoloģijām?

Litija baterijas, kas pirmo reizi tika piedāvātas 1970. gados un komerciāli ražotas Sony 1991. gadā, tagad tiek izmantotas mobilajos tālruņos, lidmašīnās un automašīnās.Neraugoties uz vairākām priekšrocībām, kuru dēļ litija jonu akumulatori ir guvuši arvien lielākus panākumus enerģētikas nozarē, tiem ir daži trūkumi, un tie izraisa daudz diskusiju.

Bet kas īsti ir litija baterijas un kā tās darbojas?

No kā izgatavotas litija baterijas?

Litija akumulators sastāv no četrām galvenajām sastāvdaļām.Tam ir katods, kas nosaka akumulatora jaudu un spriegumu un ir litija jonu avots.Anods ļauj elektriskajai strāvai plūst caur ārējo ķēdi, un, kad akumulators ir uzlādēts, anodā tiek uzglabāti litija joni.

Elektrolītu veido sāļi, šķīdinātāji un piedevas, un tas kalpo kā litija jonu vads starp katodu un anodu.Visbeidzot, ir separators, fiziskā barjera, kas atdala katodu un anodu.

Litija bateriju plusi un mīnusi

Litija akumulatoriem ir daudz lielāks enerģijas blīvums nekā citām baterijām.Tiem var būt līdz 150 vatstundām (WH) enerģijas uz kilogramu (kg), salīdzinot ar niķeļa-metāla hidrīda akumulatoriem ar 60–70 WH/kg un svina skābes akumulatoriem ar 25 WH/kg.

Viņiem ir arī zemāks izlādes ātrums nekā citiem, zaudējot aptuveni 5% no uzlādes mēneša laikā, salīdzinot ar niķeļa-kadmija (NiMH) akumulatoriem, kas mēnesī zaudē 20%.

Tomēr litija baterijas satur arī viegli uzliesmojošu elektrolītu, kas var izraisīt nelielu bateriju aizdegšanos.Tieši tas izraisīja bēdīgi slaveno viedtālruņu Samsung Note 7 aizdegšanos, kas lika Samsung pārtraukt ražošanu unzaudē 26 miljardus dolāru no tirgus vērtības.Jāpiebilst, ka tas nav noticis ar liela mēroga litija baterijām.

Litija jonu akumulatoru ražošana ir arī dārgāka, jo tie var maksāt gandrīz Saražot par 40% vairāk nekā niķeļa-kadmija akumulatorus.

Konkurenti

Litija jonu konkurē vairākas alternatīvas akumulatoru tehnoloģijas, no kurām lielākā daļa ir izstrādes stadijā.Viena no šādām alternatīvām ir sālsūdens darbināmas baterijas.

Uzņēmums Aquion Energy tos izstrādā no sālsūdens, mangāna oksīda un kokvilnas, lai radītu kaut ko tādu, kas izgatavots, izmantojot "bagātus, netoksiskus materiālus un modernas zemu izmaksu ražošanas metodes".Šī iemesla dēļ tie ir vienīgie akumulatori pasaulē, kas ir sertificēti no šūpuļa līdz šūpulim.

Līdzīgi kā Aquion tehnoloģija, arī AquaBattery “Blue Battery” enerģijas uzkrāšanai izmanto sāls un saldūdens maisījumu, kas plūst cauri membrānām.Citi potenciālie akumulatoru veidi ir Bristol Robotics Laboratory ar urīnu darbināmi akumulatori un Kalifornijas Universitātes Riversaidas litija jonu akumulators, kas anodam izmanto smiltis, nevis grafītu, tādējādi iegūstot akumulatoru, kas ir trīs reizes jaudīgāks par nozares standartu.