Hva er litiumbatterier og hvordan fungerer de?

Hva er litiumionbatterier, hva er de laget av og hva er fordelene sammenlignet med andre batterilagringsteknologier?

Først foreslått på 1970-tallet og produsert kommersielt av Sony i 1991, brukes litiumbatterier nå i mobiltelefoner, fly og biler.Til tross for flere fordeler som har ført dem til økende suksess i energiindustrien, har litiumionbatterier noen ulemper og er et tema som vekker mye diskusjon.

Men hva er egentlig litiumbatterier og hvordan fungerer de?

Hva er litiumbatterier laget av?

Et litiumbatteri består av fire nøkkelkomponenter.Den har katoden, som bestemmer kapasiteten og spenningen til batteriet og er kilden til litiumionene.Anoden gjør at den elektriske strømmen kan flyte gjennom en ekstern krets, og når batteriet lades opp, lagres litiumioner i anoden.

Elektrolytten er dannet av salter, løsemidler og tilsetningsstoffer, og fungerer som kanalen for litiumioner mellom katoden og anoden.Til slutt er det separatoren, den fysiske barrieren som holder katoden og anoden fra hverandre.

Fordeler og ulemper med litiumbatterier

Litiumbatterier har mye høyere energitetthet enn andre batterier.De kan ha opptil 150 watt-timer (WH) energi per kilogram (kg), sammenlignet med nikkel-metallhydridbatterier på 60-70WH/kg og blysyre på 25WH/kg.

De har også en lavere utladningshastighet enn andre, og mister rundt 5 % av ladningen på en måned sammenlignet med nikkel-kadmium (NiMH)-batterier som mister 20 % på en måned.

Litiumbatterier inneholder imidlertid også en brennbar elektrolytt som kan forårsake småskala batteribranner.Det var dette som forårsaket de beryktede Samsung Note 7-smarttelefonforbrenningene, som tvang Samsung til å skrote produksjon ogtape 26 milliarder dollar i markedsverdi.Det skal bemerkes at dette ikke har skjedd med litiumbatterier i stor skala.

Litium-ion-batterier er også dyrere å produsere, da de kan koste nesten 40 % mer å produsere enn nikkel-kadmium-batterier.

Konkurrenter

Lithium-ion møter konkurranse fra en rekke alternative batteriteknologier, hvorav de fleste er i et utviklingsstadium.Et slikt alternativ er saltvannsdrevne batterier.

Under utvikling av Aquion Energy, er de dannet av saltvann, manganoksid og bomull for å lage noe som er laget ved å bruke "rikelig med, ikke-giftige materialer og moderne, rimelige produksjonsteknikker."På grunn av dette er de de eneste batteriene i verden som er cradle-to-cradle-sertifisert.

I likhet med Aquions teknologi bruker AquaBatterys "Blue Battery" en blanding av salt og ferskvann som strømmer gjennom membraner for å lagre energi.Andre potensielle batterityper inkluderer Bristol Robotics Laboratorys urindrevne batterier og University of California Riversides litiumionbatteri som bruker sand i stedet for grafitt for anoden, noe som fører til et batteri som er tre ganger kraftigere enn industristandarden.