Hjørnesteinen i ny energi: Les utviklingen og prinsippet for litiumbatterier

Litiumbatterier er en vanlig type oppladbare batterier hvis elektrokjemiske reaksjon er basert på migrering av litiumioner mellom de positive og negative elektrodene. Litiumbatterier har fordelene med høy energitetthet, lang levetid og lav selvutladningshastighet, så de er mye brukt i forskjellige elektroniske enheter og elektriske kjøretøy.

Arbeidsprinsippet til litiumbatterier er basert på migrering av litiumioner mellom de positive og negative elektrodene. Under ladeprosessen frigjøres litiumioner fra det positive materialet (vanligvis et oksid som litiumkoboltat), passerer gjennom elektrolytten og blir deretter satt inn i det negative materialet (vanligvis et karbonmateriale). Under utladningsprosessen separeres litiumioner fra det negative materialet og beveger seg gjennom elektrolytten til det positive materialet, og genererer strøm og elektrisk energi, som driver det eksterne utstyret til å fungere.

Arbeidsprinsippet til litiumbatterier kan forenkles i følgende trinn:

1. Under ladeprosessen vil den negative elektroden til litiumbatteriet absorbere eksterne elektroner. For å forbli elektrisk nøytral vil den positive elektroden bli tvunget til å frigjøre elektroner til utsiden, og litiumionene som har mistet elektroner vil bli tiltrukket av den negative elektroden og bevege seg gjennom elektrolytten til den negative elektroden. På denne måten fyller den negative elektroden på elektroner og lagrer litiumioner.

2. Ved utlading går elektronene tilbake til den positive elektroden gjennom den eksterne kretsen, og litiumionene fjernes også fra det negative elektrodematerialet, og frigjør den lagrede elektriske energien i prosessen, og beveger seg tilbake til den positive elektroden gjennom elektrolytten, og elektronene kombineres for å delta i reduksjonsreaksjonen for å gjenopprette strukturen til litiumforbindelsen.

3. I prosessen med ladning og utladning er det faktisk prosessen med litiumioner som jager elektroner, hvor lagring og frigjøring av elektrisk energi oppnås.

Utviklingen av litiumbatterier har gått gjennom flere stadier. På begynnelsen av 1970-tallet ble litiummetallbatterier først introdusert, men på grunn av den høye aktiviteten og sikkerhetsproblemene til litiummetall var deres bruksområde begrenset. Deretter har litium-ion-batterier blitt mainstream-teknologien, som bruker ikke-metalliske litiumforbindelser som positive elektrodematerialer for å løse sikkerhetsproblemet til litiummetallbatterier. På 1990-tallet dukket det opp litiumpolymerbatterier som brukte polymergeler som elektrolytter, noe som forbedret sikkerheten og energitettheten til batterier. De siste årene har det også utviklet seg nye litiumbatteriteknologier som litium-svovelbatterier og solid-state litiumbatterier.

For tiden er litium-ion-batterier fortsatt den mest brukte og mest modne batteriteknologien. Den har høy energitetthet, lang levetid og lav selvutladningshastighet, og er mye brukt i mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, elektriske kjøretøy og andre felt. I tillegg er litiumpolymerbatterier også mye brukt i felt som tynne og lette enheter og trådløse hodetelefoner, på grunn av deres høye energitetthet og tynne designegenskaper.

Kina har gjort bemerkelsesverdige fremskritt innen litiumbatterier. Kina er en av verdens største produsenter og forbrukere av litiumbatterier. Kinas industrikjede for litiumbatterier er komplett, fra innkjøp av råvarer til batteriproduksjon har en viss skala og teknisk styrke. Kinas litiumbatteriselskaper har gjort viktige fremskritt innen teknologisk forskning og utvikling, produksjonskapasitet og markedsandel. I tillegg har den kinesiske regjeringen også innført en rekke støttepolitikker for å oppmuntre til utvikling og innovasjon av litiumbatteriindustrien. Litiumbatterier har blitt en viktig energiløsning innen områder som elektroniske enheter og elektriske kjøretøy.