Landasan energi baru: Baca perkembangan dan prinsip baterai litium

Baterai litium adalah jenis baterai isi ulang umum yang reaksi elektrokimianya didasarkan pada migrasi ion litium antara elektroda positif dan negatif. Baterai lithium memiliki keunggulan kepadatan energi yang tinggi, umur yang panjang dan tingkat self-discharge yang rendah, sehingga banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik dan kendaraan listrik.

Prinsip kerja baterai litium didasarkan pada migrasi ion litium antara elektroda positif dan negatif. Selama proses pengisian, ion litium dilepaskan dari bahan positif (biasanya oksida seperti litium kobaltat), melewati elektrolit, dan kemudian dimasukkan ke dalam bahan negatif (biasanya bahan karbon). Selama proses pelepasan, ion litium dipisahkan dari bahan negatif dan berpindah melalui elektrolit ke bahan positif, menghasilkan arus dan energi listrik, yang menggerakkan peralatan eksternal untuk bekerja.

Prinsip kerja baterai lithium dapat disederhanakan menjadi beberapa langkah berikut:

1. Selama proses pengisian, elektroda negatif baterai lithium akan menyerap elektron eksternal. Agar tetap netral secara listrik, elektroda positif akan dipaksa melepaskan elektron ke luar, dan ion litium yang kehilangan elektron akan tertarik ke elektroda negatif dan berpindah melalui elektrolit ke elektroda negatif. Dengan cara ini, elektroda negatif mengisi kembali elektron dan menyimpan ion litium.

2. Saat pemakaian, elektron kembali ke elektroda positif melalui sirkuit eksternal, dan ion litium juga dikeluarkan dari bahan elektroda negatif, melepaskan energi listrik yang tersimpan dalam prosesnya, dan berpindah kembali ke elektroda positif melalui elektrolit, dan elektron digabungkan untuk berpartisipasi dalam reaksi reduksi guna memulihkan struktur senyawa litium.

3. Dalam proses pengisian dan pengosongan, sebenarnya itu adalah proses pengejaran elektron oleh ion litium, di mana penyimpanan dan pelepasan energi listrik tercapai.

Perkembangan baterai lithium telah melalui beberapa tahap. Pada awal tahun 1970-an, baterai logam litium pertama kali diperkenalkan, namun karena tingginya aktivitas dan masalah keamanan logam litium, cakupan penerapannya menjadi terbatas. Selanjutnya, baterai litium-ion telah menjadi teknologi utama, yang menggunakan senyawa litium non-logam sebagai bahan elektroda positif untuk mengatasi masalah keamanan baterai logam litium. Pada tahun 1990-an, baterai lithium polimer muncul, menggunakan gel polimer sebagai elektrolit, meningkatkan keamanan dan kepadatan energi baterai. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi baterai litium baru seperti baterai litium-sulfur dan baterai litium solid-state juga telah berkembang.

Saat ini, baterai lithium-ion masih menjadi teknologi baterai yang paling umum digunakan dan paling matang. Ia memiliki kepadatan energi yang tinggi, siklus hidup yang panjang dan tingkat self-discharge yang rendah, dan banyak digunakan di ponsel, komputer notebook, kendaraan listrik dan bidang lainnya. Selain itu, baterai lithium polimer juga banyak digunakan di berbagai bidang seperti perangkat tipis dan ringan serta headphone nirkabel, karena kepadatan energinya yang tinggi dan karakteristik desainnya yang tipis.

Tiongkok telah mencapai kemajuan luar biasa di bidang baterai litium. Tiongkok adalah salah satu produsen dan konsumen baterai litium terbesar di dunia. Rantai industri baterai litium Tiongkok yang lengkap, mulai dari pengadaan bahan mentah hingga pembuatan baterai, memiliki skala dan kekuatan teknis tertentu. Perusahaan baterai lithium Tiongkok telah mencapai kemajuan penting dalam penelitian dan pengembangan teknologi, kapasitas produksi, dan pangsa pasar. Selain itu, pemerintah Tiongkok juga telah meluncurkan serangkaian kebijakan dukungan untuk mendorong pengembangan dan inovasi industri baterai litium. Baterai lithium telah menjadi solusi energi utama di berbagai bidang seperti perangkat elektronik dan kendaraan listrik.