Hornsteinn nýrrar orku: Lestu þróun og meginreglu litíum rafhlöður

Litíum rafhlöður eru algeng tegund af endurhlaðanlegum rafhlöðum þar sem rafefnafræðileg viðbrögð byggjast á flutningi litíumjóna milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna. Lithium rafhlöður hafa kosti mikillar orkuþéttleika, langt líf og lágt sjálfsafhleðsluhraða, svo þær eru mikið notaðar í ýmsum rafeindatækjum og rafknúnum ökutækjum.

Vinnureglan um litíum rafhlöður er byggð á flutningi litíumjóna milli jákvæðu og neikvæðu rafskautanna. Í hleðsluferlinu losna litíumjónir úr jákvæða efninu (venjulega oxíð eins og litíumkóbaltat), fara í gegnum raflausnina og eru síðan settar í neikvæða efnið (venjulega kolefnisefni). Meðan á losunarferlinu stendur eru litíumjónir aðskildar frá neikvæða efninu og fara í gegnum raflausnina yfir í jákvæða efnið og mynda straum og raforku sem knýr ytri búnaðinn til starfa.

Vinnureglu litíum rafhlöður er hægt að einfalda í eftirfarandi skrefum:

1. Meðan á hleðsluferlinu stendur mun neikvæða rafskaut litíum rafhlöðunnar gleypa ytri rafeindir. Til þess að vera rafmagnshlutlaust neyðist jákvæða rafskautið til að losa rafeindir að utan og litíumjónirnar sem hafa misst rafeindir dragast að neikvæðu rafskautinu og fara í gegnum raflausnina til neikvæða rafskautsins. Þannig endurnýjar neikvæða rafskautið rafeindir og geymir litíumjónir.

2. Við losun fara rafeindirnar aftur í jákvæða rafskautið í gegnum ytri hringrásina og litíumjónirnar eru einnig fjarlægðar úr neikvæða rafskautsefninu, losa geymda raforkuna í ferlinu og fara aftur í jákvæða rafskautið í gegnum raflausnina, og rafeindirnar eru sameinaðar til að taka þátt í afoxunarviðbrögðum til að endurheimta uppbyggingu litíumefnasambandsins.

3. Í hleðslu- og útskriftarferlinu er það í raun ferli litíumjóna sem elta rafeindir, þar sem geymsla og losun raforku er náð.

Þróun litíum rafhlöður hefur farið í gegnum mörg stig. Snemma á áttunda áratugnum voru litíum málm rafhlöður fyrst kynntar, en vegna mikillar virkni og öryggisvanda litíum málms var notkunarsvið þeirra takmarkað. Í kjölfarið hafa litíumjónarafhlöður orðið almenna tæknin, sem notar litíumsambönd sem ekki eru úr málmi sem jákvæð rafskautsefni til að leysa öryggisvandamál litíummálmrafhlöðna. Á tíunda áratugnum komu fram litíum fjölliða rafhlöður sem notuðu fjölliða gel sem raflausn og bættu öryggi og orkuþéttleika rafhlöðna. Á undanförnum árum hefur ný litíum rafhlaða tækni eins og litíum-brennisteinsrafhlöður og solid-state litíum rafhlöður einnig verið að þróast.

Sem stendur eru litíumjónarafhlöður enn algengasta og þroskaðasta rafhlöðutæknin. Það hefur mikla orkuþéttleika, langan líftíma og lágan sjálfsafhleðsluhraða og er mikið notaður í farsímum, fartölvum, rafknúnum ökutækjum og öðrum sviðum. Að auki eru litíum fjölliða rafhlöður einnig mikið notaðar á sviðum eins og þunn og létt tæki og þráðlaus heyrnartól, vegna mikillar orkuþéttleika og þunnrar hönnunareiginleika.

Kína hefur náð ótrúlegum framförum á sviði litíum rafhlöður. Kína er einn stærsti framleiðandi og neytandi litíum rafhlöður í heiminum. Kínverska litíum rafhlöðuiðnaðarkeðjan er lokið, frá hráefnisöflun til rafhlöðuframleiðslu hefur ákveðinn mælikvarða og tæknilegan styrk. Lithium rafhlöðufyrirtæki Kína hafa náð mikilvægum framförum í tæknirannsóknum og þróun, framleiðslugetu og markaðshlutdeild. Að auki hafa kínversk stjórnvöld einnig kynnt röð stuðningsstefnu til að hvetja til þróunar og nýsköpunar litíum rafhlöðuiðnaðarins. Lithium rafhlöður hafa orðið mikil orkulausn á sviðum eins og rafeindatækjum og rafknúnum farartækjum.