Жаңа энергияның негізі: литий батареяларының дамуы мен принципін оқыңыз

Литий батареялары - электрохимиялық реакциясы оң және теріс электродтар арасындағы литий иондарының миграциясына негізделген қайта зарядталатын батареяның кең таралған түрі. Литий батареялары жоғары энергия тығыздығының, ұзақ қызмет ету мерзімінің және өздігінен разрядтың төмен жылдамдығының артықшылықтарына ие, сондықтан олар әртүрлі электронды құрылғылар мен электр көліктерінде кеңінен қолданылады.

Литий батареяларының жұмыс принципі литий иондарының оң және теріс электродтар арасындағы миграциясына негізделген. Зарядтау процесінде литий иондары оң материалдан шығарылады (әдетте литий кобальтаты сияқты оксид), электролит арқылы өтеді, содан кейін теріс материалға (әдетте көміртекті материал) енгізіледі. Разряд процесі кезінде литий иондары теріс материалдан бөлініп, электролит арқылы оң материалға ауысады, ток пен электр энергиясын тудырады, бұл сыртқы жабдықты жұмысқа шығарады.

Литий батареяларының жұмыс принципін келесі қадамдарға жеңілдетуге болады:

1. Зарядтау процесі кезінде литий батареясының теріс электроды сыртқы электрондарды сіңіреді. Электрлік бейтарап болу үшін оң электрод электрондарды сыртқа шығаруға мәжбүр болады, ал электрондарын жоғалтқан литий иондары теріс электродқа тартылып, электролит арқылы теріс электродқа жылжиды. Осылайша, теріс электрод электрондарды толтырады және литий иондарын сақтайды.

2. Зарядтау кезінде электрондар сыртқы контур арқылы оң электродқа оралады, ал литий иондары теріс электрод материалынан да жойылып, процесте сақталған электр энергиясын босатады және электролит арқылы оң электродқа қайта жылжиды, және электрондар литий қосылысының құрылымын қалпына келтіру үшін қалпына келтіру реакциясына қатысу үшін біріктіріледі.

3. Зарядтау және разрядтау процесінде, шын мәнінде, бұл литий иондарының электрондарды қуу процесі, оның барысында электр энергиясын сақтауға және босатуға қол жеткізіледі.

Литий батареяларының дамуы бірнеше кезеңнен өтті. 1970 жылдардың басында литий металл батареялары алғаш рет енгізілді, бірақ литий металының жоғары белсенділігі мен қауіпсіздік мәселелеріне байланысты олардың қолдану аясы шектеулі болды. Кейіннен литий-ионды батареялар литий металл батареяларының қауіпсіздік мәселесін шешу үшін оң электродтық материалдар ретінде металл емес литий қосылыстарын қолданатын негізгі технологияға айналды. 1990 жылдары электролит ретінде полимерлі гельдерді қолданып, батареялардың қауіпсіздігі мен энергия тығыздығын арттыратын литий-полимерлі батареялар пайда болды. Соңғы жылдары литий-күкіртті аккумуляторлар және қатты күйдегі литий батареялары сияқты литий батареяларының жаңа технологиялары да дамып келеді.

Қазіргі уақытта литий-ионды батареялар әлі де ең жиі қолданылатын және ең жетілген батарея технологиясы болып табылады. Ол жоғары энергия тығыздығы, ұзақ цикл мерзімі және төмен өзін-өзі разряд жылдамдығы бар және ұялы телефондарда, ноутбуктерде, электр көліктерінде және басқа салаларда кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, литий полимерлі батареялар жоғары энергия тығыздығы мен жұқа дизайн сипаттамаларына байланысты жұқа және жеңіл құрылғылар мен сымсыз құлаққаптар сияқты салаларда кеңінен қолданылады.

Қытай литий батареялары саласында керемет жетістіктерге жетті. Қытай литий аккумуляторларының әлемдегі ең ірі өндірушілері мен тұтынушыларының бірі болып табылады. Қытайдың литий батареялары өнеркәсібі тізбегі аяқталды, шикізатты сатып алудан бастап аккумуляторды өндіруге дейін белгілі бір масштаб пен техникалық күшке ие. Қытайдың литий аккумуляторлық компаниялары технологиялық зерттеулер мен әзірлемелерде, өндірістік қуаттарда және нарықтағы үлесте маңызды жетістіктерге жетті. Сонымен қатар, Қытай үкіметі литий батареялары өнеркәсібінің дамуы мен инновациясын ынталандыру үшін бірқатар қолдау саясатын енгізді. Литий батареялары электронды құрылғылар мен электр көліктері сияқты салаларда негізгі энергетикалық шешім болды.