Краеугольный камень новой энергетики: прочтите о разработке и принципе литиевых батарей

Литиевые батареи — это распространенный тип аккумуляторной батареи, электрохимическая реакция которой основана на миграции ионов лития между положительным и отрицательным электродами. Литиевые батареи обладают преимуществами высокой плотности энергии, длительного срока службы и низкой скорости саморазряда, поэтому они широко используются в различных электронных устройствах и электромобилях.

Принцип работы литиевых батарей основан на миграции ионов лития между положительным и отрицательным электродами. В процессе зарядки ионы лития высвобождаются из положительного материала (обычно оксида, такого как кобальтат лития), проходят через электролит и затем вводятся в отрицательный материал (обычно углеродный материал). В процессе разряда ионы лития отделяются от отрицательного материала и перемещаются через электролит к положительному материалу, генерируя ток и электрическую энергию, которая приводит в действие внешнее оборудование.

Принцип работы литиевых батарей можно упростить до следующих этапов:

1. В процессе зарядки отрицательный электрод литиевой батареи поглощает внешние электроны. Чтобы оставаться электрически нейтральным, положительный электрод будет вынужден отдавать электроны наружу, а потерявшие электроны ионы лития будут притягиваться к отрицательному электроду и перемещаться через электролит к отрицательному электроду. Таким образом, отрицательный электрод восполняет электроны и сохраняет ионы лития.

2. При разряде электроны возвращаются к положительному электроду через внешнюю цепь, а ионы лития также удаляются из материала отрицательного электрода, высвобождая при этом накопленную электрическую энергию и возвращаясь к положительному электроду через электролит, и электроны объединяются для участия в реакции восстановления для восстановления структуры соединения лития.

3. Процесс заряда и разряда, по сути, представляет собой процесс преследования ионов лития электронов, в ходе которого достигается накопление и выделение электрической энергии.

Разработка литиевых батарей прошла несколько этапов. В начале 1970-х годов впервые были представлены литий-металлические батареи, но из-за высокой активности и безопасности металлического лития сфера их применения была ограничена. Впоследствии литий-ионные батареи стали основной технологией, в которой в качестве материалов положительных электродов используются неметаллические соединения лития для решения проблемы безопасности литий-металлических батарей. В 1990-х годах появились литий-полимерные батареи, в которых в качестве электролитов использовались полимерные гели, что повысило безопасность и плотность энергии батарей. В последние годы также разрабатываются новые технологии литиевых батарей, такие как литий-серные батареи и твердотельные литиевые батареи.

В настоящее время литий-ионные аккумуляторы по-прежнему являются наиболее широко используемой и наиболее развитой аккумуляторной технологией. Он имеет высокую плотность энергии, длительный срок службы и низкую скорость саморазряда и широко используется в мобильных телефонах, ноутбуках, электромобилях и других областях. Кроме того, литий-полимерные батареи также широко используются в таких областях, как тонкие и легкие устройства и беспроводные наушники, благодаря их высокой плотности энергии и тонким конструктивным особенностям.

Китай добился замечательного прогресса в области литиевых батарей. Китай является одним из крупнейших в мире производителей и потребителей литиевых батарей. Цепочка производства литиевых батарей в Китае завершена: от закупок сырья до производства батарей, имеет определенный масштаб и техническую мощь. Китайские компании, производящие литиевые батареи, добились важного прогресса в технологических исследованиях и разработках, производственных мощностях и доле рынка. Кроме того, китайское правительство также ввело ряд мер поддержки, направленных на поощрение развития и инноваций в отрасли литиевых батарей. Литиевые батареи стали основным энергетическим решением в таких областях, как электронные устройства и электромобили.