Kaj so litijeve baterije in kako delujejo?

Kaj so litij-ionske baterije, iz česa so narejene in kakšne so prednosti v primerjavi z drugimi tehnologijami za shranjevanje baterij?

Litijeve baterije, ki so bile prvič predlagane v sedemdesetih letih 20. stoletja in komercialno proizvedene pri Sonyju leta 1991, se zdaj uporabljajo v mobilnih telefonih, letalih in avtomobilih.Kljub številnim prednostim, ki so jih pripeljale do vse večjega uspeha v energetski industriji, imajo litij-ionske baterije nekaj pomanjkljivosti in so tema, o kateri se veliko razpravlja.

Toda kaj točno so litijeve baterije in kako delujejo?

Iz česa so izdelane litijeve baterije?

Litijeva baterija je sestavljena iz štirih ključnih komponent.Ima katodo, ki določa kapaciteto in napetost baterije in je vir litijevih ionov.Anoda omogoča pretok električnega toka skozi zunanji tokokrog in ko je baterija napolnjena, se v anodi shranijo litijevi ioni.

Elektrolit je sestavljen iz soli, topil in dodatkov ter služi kot prevodnik litijevih ionov med katodo in anodo.Končno je tu še separator, fizična pregrada, ki drži katodo in anodo narazen.

Prednosti in slabosti litijevih baterij

Litijeve baterije imajo veliko večjo energijsko gostoto kot druge baterije.Imajo lahko do 150 vatnih ur (WH) energije na kilogram (kg), v primerjavi z nikelj-metal-hidridnimi baterijami pri 60-70 WH/kg in svinčevo kislinskimi pri 25 WH/kg.

Imajo tudi nižjo stopnjo praznjenja kot druge, saj izgubijo približno 5 % napolnjenosti v enem mesecu v primerjavi z nikelj-kadmijevimi (NiMH) baterijami, ki izgubijo 20 % v enem mesecu.

Vendar pa litijeve baterije vsebujejo tudi vnetljiv elektrolit, ki lahko povzroči manjše požare baterij.Prav to je povzročilo zloglasne sežige pametnega telefona Samsung Note 7, zaradi česar je moral Samsung opustiti proizvodnjo inizgubili 26 milijard dolarjev tržne vrednosti.Opozoriti je treba, da se to ni zgodilo velikim litijevim baterijam.

Litij-ionske baterije so tudi dražje za proizvodnjo, saj lahko stanejo skoraj 40 % več proizvodnje kot nikelj-kadmijeve baterije.

Tekmovalci

Litij-ionska se sooča s konkurenco številnih alternativnih baterijskih tehnologij, ki so večinoma v fazi razvoja.Ena taka alternativa so baterije na slano vodo.

V razvoju podjetja Aquion Energy so sestavljeni iz slane vode, manganovega oksida in bombaža, da bi ustvarili nekaj, kar je narejeno z uporabo 'obilnih, netoksičnih materialov in sodobnih nizkocenovnih proizvodnih tehnik.'Zaradi tega so edine baterije na svetu, ki so certificirane od zibelke do zibelke.

Podobno kot Aquionova tehnologija tudi AquaBatteryjeva 'Modra baterija' za shranjevanje energije uporablja mešanico soli in sladke vode, ki teče skozi membrane.Druge možne vrste baterij vključujejo baterije Bristol Robotics Laboratory, ki se napajajo z urinom, in litij-ionsko baterijo University of California Riverside, ki za anodo uporablja pesek namesto grafita, kar vodi do baterije, ki je trikrat močnejša od industrijskega standarda.