Co to są baterie litowe i jak działają?

Czym są baterie litowo-jonowe, z czego są wykonane i jakie są korzyści w porównaniu z innymi technologiami przechowywania baterii?

Po raz pierwszy zaproponowane w latach 70. i wyprodukowane komercyjnie przez Sony w 1991 r., baterie litowe są obecnie używane w telefonach komórkowych, samolotach i samochodach.Pomimo kilku zalet, które doprowadziły je do coraz większego sukcesu w branży energetycznej, akumulatory litowo-jonowe mają pewne wady i są tematem wywołującym wiele dyskusji.

Ale czym właściwie 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 baterii oraz jest źródłem jonów litu.Anoda umożliwia przepływ prądu elektrycznego przez obwód zewnętrzny, a podczas ładowania akumulatora jony litu są magazynowane w anodzie.

Elektrolit składa się z soli, rozpuszczalników i dodatków i służy jako przewód jonów litu między katodą a anodą.Wreszcie jest separator, fizyczna bariera, która oddziela katodę i anodę.

Plusy i minusy baterii litowych

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

Mają również niższy stopień rozładowania niż inne, tracąc około 5% swojego ładunku w ciągu miesiąca w porównaniu do akumulatorów niklowo-kadmowych (NiMH), które tracą 20% w ciągu miesiąca.

Jednak baterie litowe zawierają również łatwopalny elektrolit, który może powodować pożary na małą skalę.To właśnie spowodowało niesławne spalenie smartfonów Samsung Note 7, które zmusiły Samsunga doprodukcja złomui stracić 26 miliardów dolarów na wartości rynkowej.Należy zauważyć, że nie zdarzyło się to w przypadku baterii litowych na dużą skalę.

Baterie litowo-jonowe są również droższe w produkcji, ponieważ mogąkosztować prawie40% więcej do wyprodukowania niż baterie niklowo-kadmowe.

Zawodnicy

Litowo-jonowa konkurencja ze stronyszereg alternatywnych technologii akumulatorowych,większość z nich jest w fazie rozwoju.Jedną z takich alternatyw są baterie zasilane słoną wodą.

W opracowaniu Aquion Energy, są one tworzone ze słonej wody, tlenku manganu i bawełny, aby stworzyć coś, co jest wykonane przy użyciu "obfitych, nietoksycznych materiałów i nowoczesnych, tanich technik produkcyjnych".Z tego powodu są to jedyne baterie na świecie, które mają certyfikat „od kołyski do kołyski”.

Podobny do technologii Aquion,„Niebieska bateria” AquaBattery wykorzystuje mieszankę soli i słodkiej wodyprzepływa przez błony w celu magazynowania energii.Inne potencjalne typy baterii obejmują baterie moczowe firmy Bristol Robotics Laboratory orazUniwersytet Kalifornijski RiversideBateria litowo-jonowa, która wykorzystuje piasek zamiast grafitu jako anodę, dzięki czemu bateria jest trzykrotnie wydajniejsza niż standard branżowy.