Piatra de temelie a noii energii: Citiți dezvoltarea și principiul bateriilor cu litiu

Bateriile cu litiu sunt un tip comun de baterie reîncărcabilă a cărei reacție electrochimică se bazează pe migrarea ionilor de litiu între electrozii pozitivi și negativi. Bateriile cu litiu au avantajele unei densități mari de energie, durată lungă de viață și rate scăzute de auto-descărcare, astfel încât sunt utilizate pe scară largă în diferite dispozitive electronice și vehicule electrice.

Principiul de funcționare al bateriilor cu litiu se bazează pe migrarea ionilor de litiu între electrozii pozitivi și negativi. În timpul procesului de încărcare, ionii de litiu sunt eliberați din materialul pozitiv (de obicei un oxid, cum ar fi cobaltatul de litiu), trec prin electrolit și apoi sunt introduși în materialul negativ (de obicei un material carbonic). În timpul procesului de descărcare, ionii de litiu sunt separați de materialul negativ și se deplasează prin electrolit către materialul pozitiv, generând curent și energie electrică, care determină echipamentul extern să funcționeze.

Principiul de funcționare al bateriilor cu litiu poate fi simplificat în următorii pași:

1. În timpul procesului de încărcare, electrodul negativ al bateriei cu litiu va absorbi electronii externi. Pentru a rămâne neutru din punct de vedere electric, electrodul pozitiv va fi forțat să elibereze electroni în exterior, iar ionii de litiu care au pierdut electroni vor fi atrași de electrodul negativ și se vor deplasa prin electrolit către electrodul negativ. În acest fel, electrodul negativ reface electronii și stochează ioni de litiu.

2. La descărcare, electronii se întorc la electrodul pozitiv prin circuitul extern, iar ionii de litiu sunt, de asemenea, îndepărtați din materialul electrodului negativ, eliberând energia electrică stocată în proces și trecând înapoi la electrodul pozitiv prin electrolit, iar electronii sunt combinați pentru a participa la reacția de reducere pentru a restabili structura compusului de litiu.

3. În procesul de încărcare și descărcare, de fapt, este procesul de ioni de litiu care urmăresc electronii, în timpul căruia se realizează stocarea și eliberarea energiei electrice.

Dezvoltarea bateriilor cu litiu a trecut prin mai multe etape. La începutul anilor 1970, bateriile cu litiu metalic au fost introduse pentru prima dată, dar din cauza activității mari și a problemelor de siguranță ale litiuului metalic, domeniul lor de aplicare a fost limitat. Ulterior, bateriile litiu-ion au devenit tehnologia principală, care utilizează compuși nemetalici de litiu ca materiale cu electrozi pozitivi pentru a rezolva problema de siguranță a bateriilor cu litiu metalic. În anii 1990 au apărut bateriile cu polimer de litiu, folosind geluri polimerice ca electroliți, îmbunătățind siguranța și densitatea energetică a bateriilor. În ultimii ani, s-au dezvoltat și noi tehnologii de baterii cu litiu, cum ar fi bateriile cu litiu-sulf și bateriile cu litiu cu stare solidă.

În prezent, bateriile litiu-ion sunt încă cea mai des utilizată și cea mai matură tehnologie de baterie. Are o densitate mare de energie, un ciclu de viață lung și o rată scăzută de auto-descărcare și este utilizat pe scară largă în telefoane mobile, computere notebook, vehicule electrice și alte domenii. În plus, bateriile cu polimer de litiu sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în domenii precum dispozitivele subțiri și ușoare și căștile fără fir, datorită densității lor mari de energie și caracteristicilor de design subțire.

China a făcut progrese remarcabile în domeniul bateriilor cu litiu. China este unul dintre cei mai mari producători și consumatori de baterii cu litiu din lume. Lanțul industriei bateriilor cu litiu din China este complet, de la achiziționarea de materii prime până la fabricarea bateriilor are o anumită scară și putere tehnică. Companiile de baterii cu litiu din China au făcut progrese importante în cercetarea și dezvoltarea tehnologiei, capacitatea de producție și cota de piață. În plus, guvernul chinez a introdus și o serie de politici de sprijin pentru a încuraja dezvoltarea și inovarea industriei bateriilor cu litiu. Bateriile cu litiu au devenit o soluție energetică majoră în domenii precum dispozitivele electronice și vehiculele electrice.