Základní kámen nové energie: Přečtěte si vývoj a princip lithiových baterií

Lithiové baterie jsou běžným typem dobíjecích baterií, jejichž elektrochemická reakce je založena na migraci iontů lithia mezi kladnými a zápornými elektrodami. Lithiové baterie mají výhody vysoké hustoty energie, dlouhé životnosti a nízké rychlosti samovybíjení, takže jsou široce používány v různých elektronických zařízeních a elektrických vozidlech.

Princip činnosti lithiových baterií je založen na migraci iontů lithia mezi kladnými a zápornými elektrodami. Během procesu nabíjení se ionty lithia uvolňují z pozitivního materiálu (obvykle oxid, jako je kobaltát lithný), procházejí elektrolytem a poté jsou vloženy do negativního materiálu (obvykle uhlíkového materiálu). Během procesu vybíjení se ionty lithia oddělují od negativního materiálu a přesouvají se přes elektrolyt do pozitivního materiálu, generují proud a elektrickou energii, která pohání externí zařízení k práci.

Princip fungování lithiových baterií lze zjednodušit do následujících kroků:

1. Během procesu nabíjení bude záporná elektroda lithiové baterie absorbovat vnější elektrony. Aby zůstala elektricky neutrální, kladná elektroda bude nucena uvolnit elektrony ven a ionty lithia, které ztratily elektrony, budou přitahovány k záporné elektrodě a přesouvají se přes elektrolyt k záporné elektrodě. Tímto způsobem záporná elektroda doplňuje elektrony a ukládá ionty lithia.

2. Při vybíjení se elektrony vracejí ke kladné elektrodě přes vnější obvod a ionty lithia jsou také odstraněny z materiálu záporné elektrody, přičemž se uvolňuje uložená elektrická energie v procesu a přes elektrolyt se pohybují zpět ke kladné elektrodě, a elektrony se spojí, aby se účastnily redukční reakce, aby se obnovila struktura sloučeniny lithia.

3. V procesu nabíjení a vybíjení se ve skutečnosti jedná o proces, kdy ionty lithia pronásledují elektrony, při kterém se dosahuje ukládání a uvolňování elektrické energie.

Vývoj lithiových baterií prošel několika fázemi. Na počátku 70. let byly poprvé představeny lithiové kovové baterie, ale vzhledem k vysoké aktivitě a bezpečnostním problémům lithiového kovu byl rozsah jejich použití omezen. Následně se lithium-iontové baterie staly běžnou technologií, která využívá nekovové sloučeniny lithia jako kladné elektrodové materiály k řešení bezpečnostního problému lithiových kovových baterií. V 90. letech 20. století se objevily lithium-polymerové baterie, které jako elektrolyty používaly polymerní gely, čímž se zlepšila bezpečnost a energetická hustota baterií. V posledních letech se také vyvíjejí nové technologie lithiových baterií, jako jsou lithium-sírové baterie a lithiové baterie v pevné fázi.

V současnosti jsou lithium-iontové baterie stále nejběžněji používanou a nejvyspělejší technologií baterií. Má vysokou hustotu energie, dlouhou životnost a nízkou míru samovybíjení a je široce používán v mobilních telefonech, noteboocích, elektrických vozidlech a dalších oborech. Kromě toho jsou lithium-polymerové baterie také široce používány v oblastech, jako jsou tenká a lehká zařízení a bezdrátová sluchátka, kvůli jejich vysoké hustotě energie a tenkým konstrukčním vlastnostem.

Čína dosáhla pozoruhodného pokroku v oblasti lithiových baterií. Čína je jedním z největších světových výrobců a spotřebitelů lithiových baterií. Čínský průmyslový řetězec lithiových baterií je dokončen, od nákupu surovin až po výrobu baterií má určitý rozsah a technickou sílu. Čínské společnosti vyrábějící lithiové baterie dosáhly významného pokroku ve výzkumu a vývoji technologií, výrobní kapacitě a podílu na trhu. Kromě toho čínská vláda také zavedla řadu podpůrných politik na podporu rozvoje a inovací průmyslu lithiových baterií. Lithiové baterie se staly hlavním energetickým řešením v oblastech, jako jsou elektronická zařízení a elektrická vozidla.