Hjørnestenen i ny energi: Læs udviklingen og princippet om lithiumbatterier

Lithium-batterier er en almindelig type genopladelige batterier, hvis elektrokemiske reaktion er baseret på migration af lithium-ioner mellem de positive og negative elektroder. Lithium-batterier har fordelene ved høj energitæthed, lang levetid og lav selvafladningshastighed, så de er meget udbredt i forskellige elektroniske enheder og elektriske køretøjer.

Funktionsprincippet for lithium-batterier er baseret på migration af lithium-ioner mellem de positive og negative elektroder. Under opladningsprocessen frigives lithiumioner fra det positive materiale (normalt et oxid såsom lithiumcobaltat), passerer gennem elektrolytten og indsættes derefter i det negative materiale (normalt et kulstofmateriale). Under afladningsprocessen adskilles lithiumioner fra det negative materiale og bevæger sig gennem elektrolytten til det positive materiale, hvilket genererer strøm og elektrisk energi, som driver det eksterne udstyr til at fungere.

Funktionsprincippet for lithiumbatterier kan forenkles i følgende trin:

1. Under opladningsprocessen vil den negative elektrode på lithiumbatteriet absorbere eksterne elektroner. For at forblive elektrisk neutral, vil den positive elektrode blive tvunget til at frigive elektroner til ydersiden, og de lithium-ioner, der har mistet elektroner, vil blive tiltrukket af den negative elektrode og bevæge sig gennem elektrolytten til den negative elektrode. På denne måde genopfylder den negative elektrode elektroner og lagrer lithiumioner.

2. Ved afladning vender elektronerne tilbage til den positive elektrode gennem det eksterne kredsløb, og lithium-ionerne fjernes også fra det negative elektrodemateriale, hvorved den lagrede elektriske energi frigives i processen, og de bevæger sig tilbage til den positive elektrode gennem elektrolytten, og elektronerne kombineres for at deltage i reduktionsreaktionen for at genoprette strukturen af ​​lithiumforbindelsen.

3. I processen med opladning og afladning er det faktisk processen med lithiumioner, der jager elektroner, hvorunder lagring og frigivelse af elektrisk energi opnås.

Udviklingen af ​​lithium-batterier har gennemgået flere faser. I begyndelsen af ​​1970'erne blev lithiummetalbatterier først introduceret, men på grund af lithiummetals høje aktivitet og sikkerhedsproblemer var deres anvendelsesområde begrænset. Efterfølgende er lithium-ion-batterier blevet mainstream-teknologien, som bruger ikke-metalliske lithiumforbindelser som positive elektrodematerialer til at løse sikkerhedsproblemet med lithiummetalbatterier. I 1990'erne dukkede lithiumpolymerbatterier op, der brugte polymergeler som elektrolytter, hvilket forbedrede batteriernes sikkerhed og energitæthed. I de senere år er der også udviklet nye lithiumbatteriteknologier såsom lithium-svovl-batterier og solid-state lithium-batterier.

På nuværende tidspunkt er lithium-ion-batterier stadig den mest brugte og mest modne batteriteknologi. Den har høj energitæthed, lang cykluslevetid og lav selvafladningshastighed og er meget udbredt i mobiltelefoner, notebook-computere, elektriske køretøjer og andre områder. Derudover er lithiumpolymerbatterier også meget udbredt inden for områder som tynde og lette enheder og trådløse hovedtelefoner på grund af deres høje energitæthed og tynde designegenskaber.

Kina har gjort bemærkelsesværdige fremskridt inden for lithium-batterier. Kina er en af ​​verdens største producenter og forbrugere af lithiumbatterier. Kinas lithiumbatteriindustrikæde er komplet, fra indkøb af råvarer til batterifremstilling har en vis skala og teknisk styrke. Kinas lithiumbatterivirksomheder har gjort vigtige fremskridt inden for teknologisk forskning og udvikling, produktionskapacitet og markedsandel. Derudover har den kinesiske regering også indført en række støttepolitikker for at fremme udviklingen og innovationen af ​​lithiumbatteriindustrien. Lithium-batterier er blevet en vigtig energiløsning inden for områder som elektroniske enheder og elektriske køretøjer.