Kamen temeljac nove energije: Pročitajte razvoj i princip litijumskih baterija

Litijumske baterije su uobičajen tip punjivih baterija čija se elektrohemijska reakcija zasniva na migraciji litijum jona između pozitivne i negativne elektrode. Litijumske baterije imaju prednosti velike gustine energije, dugog veka trajanja i niske stope samopražnjenja, pa se široko koriste u raznim elektronskim uređajima i električnim vozilima.

Princip rada litijumskih baterija zasniva se na migraciji litijum jona između pozitivne i negativne elektrode. Tokom procesa punjenja, litijum joni se oslobađaju iz pozitivnog materijala (obično oksida kao što je litijum kobaltat), prolaze kroz elektrolit, a zatim se ubacuju u negativni materijal (obično ugljenični materijal). Tokom procesa pražnjenja, litijum joni se odvajaju od negativnog materijala i kreću se kroz elektrolit do pozitivnog materijala, stvarajući struju i električnu energiju, što pokreće spoljnu opremu da radi.

Princip rada litijumskih baterija može se pojednostaviti u sledeće korake:

1. Tokom procesa punjenja, negativna elektroda litijumske baterije će apsorbovati vanjske elektrone. Kako bi ostala električni neutralna, pozitivna elektroda će biti prisiljena da otpusti elektrone prema van, a litijevi ioni koji su izgubili elektrone će biti privučeni negativnom elektrodom i kretati se kroz elektrolit do negativne elektrode. Na taj način negativna elektroda nadopunjuje elektrone i pohranjuje litijeve ione.

2. Prilikom pražnjenja, elektroni se vraćaju na pozitivnu elektrodu kroz vanjski krug, a litijevi ioni se također uklanjaju iz materijala negativne elektrode, oslobađajući pohranjenu električnu energiju u procesu i vraćajući se nazad do pozitivne elektrode kroz elektrolit, a elektroni se kombinuju da učestvuju u reakciji redukcije kako bi se obnovila struktura jedinjenja litijuma.

3. U procesu punjenja i pražnjenja, u stvari, to je proces litijum jona koji jure elektrone, pri čemu se postiže skladištenje i oslobađanje električne energije.

Razvoj litijumskih baterija prošao je kroz više faza. Početkom 1970-ih, litijum-metalne baterije su prvi put predstavljene, ali zbog visoke aktivnosti i sigurnosnih problema litijum metalnih, opseg njihove primene je bio ograničen. Nakon toga, litijum-jonske baterije postale su glavna tehnologija, koja koristi nemetalne litijumske spojeve kao materijale pozitivne elektrode za rješavanje sigurnosnog problema litijum metalnih baterija. Devedesetih godina prošlog vijeka pojavile su se litijum-polimerske baterije koje koriste polimerne gelove kao elektrolite, poboljšavajući sigurnost i gustoću energije baterija. Poslednjih godina razvijaju se i nove tehnologije litijumskih baterija kao što su litijum-sumporne baterije i čvrste litijumske baterije.

Trenutno su litijum-jonske baterije i dalje najčešće korištena i najzrelija tehnologija baterija. Ima veliku gustoću energije, dug životni vek i nisku stopu samopražnjenja, a široko se koristi u mobilnim telefonima, notebook računarima, električnim vozilima i drugim poljima. Pored toga, litijum-polimerske baterije se takođe široko koriste u oblastima kao što su tanki i lagani uređaji i bežične slušalice, zbog svoje velike gustine energije i karakteristika tankog dizajna.

Kina je postigla izuzetan napredak u oblasti litijumskih baterija. Kina je jedan od najvećih svjetskih proizvođača i potrošača litijumskih baterija. Kineski lanac industrije litijumskih baterija je završen, od nabavke sirovina do proizvodnje baterija ima određeni obim i tehničku snagu. Kineske kompanije za litijumske baterije postigle su značajan napredak u tehnološkom istraživanju i razvoju, proizvodnom kapacitetu i tržišnom udjelu. Osim toga, kineska vlada je također uvela niz politika podrške za podsticanje razvoja i inovacija industrije litijumskih baterija. Litijumske baterije postale su glavno energetsko rešenje u oblastima kao što su elektronski uređaji i električna vozila.