Co to są baterie litowe i jak działają?

Czym są akumulatory litowo-jonowe, z czego są wykonane i jakie są zalety w porównaniu z innymi technologiami magazynowania akumulatorów?

Baterie litowe, zaproponowane po raz pierwszy w latach 70. XX wieku i wyprodukowane komercyjnie przez firmę Sony w 1991 r., są obecnie stosowane w telefonach komórkowych, samolotach i samochodach.Pomimo kilku zalet, które zapewniły im coraz większe sukcesy w branży energetycznej, akumulatory litowo-jonowe mają pewne wady i są tematem wywołującym wiele dyskusji.

Ale czym dokładnie są baterie litowe i jak działają?

Z czego wykonane są baterie litowe?

Bateria litowa składa się z czterech kluczowych elementów.Posiada katodę, która określa pojemność i napięcie akumulatora oraz jest źródłem jonów litu.Anoda umożliwia przepływ prądu elektrycznego przez obwód zewnętrzny, a gdy akumulator jest ładowany, jony litu są magazynowane w anodzie.

Elektrolit składa się z soli, rozpuszczalników i dodatków i służy jako przewód dla jonów litu pomiędzy katodą i anodą.Wreszcie jest separator, fizyczna bariera oddzielająca katodę i anodę.

Plusy i minusy baterii litowych

Baterie litowe mają znacznie większą gęstość energii niż inne baterie.Mogą dostarczyć do 150 watogodzin (WH) energii na kilogram (kg), w porównaniu do akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych przy 60-70 WH/kg i akumulatorów kwasowo-ołowiowych przy 25 WH/kg.

Mają także niższy współczynnik rozładowania niż inne, tracąc około 5% ładunku w ciągu miesiąca w porównaniu z akumulatorami niklowo-kadmowymi (NiMH), które tracą 20% w ciągu miesiąca.

Jednakże baterie litowe zawierają również łatwopalny elektrolit, który może spowodować pożar baterii na małą skalę.To właśnie spowodowało niesławne spalanie smartfona Samsung Note 7, co zmusiło Samsunga do zaprzestania produkcji istracić 26 miliardów dolarów wartości rynkowej.Należy zauważyć, że nie miało to miejsca w przypadku akumulatorów litowych na dużą skalę.

Baterie litowo-jonowe są również droższe w produkcji, ponieważ mogą kosztować prawie Wyprodukować o 40% więcej niż w przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych.

Zawodnicy

Litowo-jonowa konkurencja ze strony szeregu alternatywnych technologii akumulatorów, z których większość znajduje się na etapie rozwoju.Jedną z takich alternatyw są akumulatory zasilane słoną wodą.

Opracowywane przez Aquion Energy, składają się ze słonej wody, tlenku manganu i bawełny, aby stworzyć coś, co jest wykonane przy użyciu „obfitych, nietoksycznych materiałów i nowoczesnych, tanich technik produkcji”.Z tego powodu są to jedyne akumulatory na świecie posiadające certyfikat „od kołyski do kołyski”.

Podobnie jak technologia firmy Aquion, „Niebieska bateria” AquaBattery wykorzystuje mieszankę soli i słodkiej wody przepływającej przez membrany do magazynowania energii.Inne potencjalne typy akumulatorów obejmują akumulatory zasilane moczem firmy Bristol Robotics Laboratory oraz akumulatory litowo-jonowe Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside, w których jako anodzie zastosowano piasek zamiast grafitu, dzięki czemu akumulator jest trzykrotnie mocniejszy od standardów branżowych.