Základný kameň novej energie: Prečítajte si vývoj a princíp lítiových batérií
Lítiové batérie sú bežným typom nabíjateľných batérií, ktorých elektrochemická reakcia je založená na migrácii lítiových iónov medzi kladnými a zápornými elektródami. Lítiové batérie majú výhody vysokej hustoty energie, dlhej životnosti a nízkej rýchlosti samovybíjania, preto sú široko používané v rôznych elektronických zariadeniach a elektrických vozidlách.
Princíp činnosti lítiových batérií je založený na migrácii lítiových iónov medzi kladnými a zápornými elektródami. Počas procesu nabíjania sa lítiové ióny uvoľňujú z pozitívneho materiálu (zvyčajne z oxidu, ako je kobaltát lítny), prechádzajú cez elektrolyt a potom sa vkladajú do negatívneho materiálu (zvyčajne uhlíkového materiálu). Počas procesu vybíjania sa lítiové ióny oddeľujú od negatívneho materiálu a pohybujú sa cez elektrolyt do pozitívneho materiálu, pričom generujú prúd a elektrickú energiu, ktorá poháňa externé zariadenie do práce.
Princíp činnosti lítiových batérií je možné zjednodušiť do nasledujúcich krokov:
1. Počas procesu nabíjania bude záporná elektróda lítiovej batérie absorbovať vonkajšie elektróny. Aby zostala elektricky neutrálna, kladná elektróda bude nútená uvoľniť elektróny smerom von a lítiové ióny, ktoré stratili elektróny, budú priťahované k zápornej elektróde a pohybujú sa cez elektrolyt k zápornej elektróde. Týmto spôsobom záporná elektróda dopĺňa elektróny a ukladá ióny lítia.
2. Pri vybíjaní sa elektróny vracajú ku kladnej elektróde cez vonkajší obvod a lítiové ióny sú tiež odstránené z materiálu zápornej elektródy, čím sa uvoľňuje uložená elektrická energia v procese a cez elektrolyt sa presúvajú späť na kladnú elektródu, a elektróny sa spoja, aby sa zúčastnili redukčnej reakcie na obnovenie štruktúry zlúčeniny lítia.
3. V procese nabíjania a vybíjania ide v skutočnosti o proces lítiových iónov naháňajúcich elektróny, pri ktorom sa dosahuje ukladanie a uvoľňovanie elektrickej energie.
Vývoj lítiových batérií prešiel niekoľkými fázami. Začiatkom sedemdesiatych rokov boli prvýkrát predstavené lítiové kovové batérie, ale kvôli vysokej aktivite a bezpečnostným problémom lítiového kovu bol rozsah ich použitia obmedzený. Následne sa lítium-iónové batérie stali hlavnou technológiou, ktorá využíva nekovové lítiové zlúčeniny ako kladné elektródové materiály na vyriešenie bezpečnostného problému lítiových kovových batérií. V deväťdesiatych rokoch sa objavili lítium-polymérové batérie využívajúce polymérové gély ako elektrolyty, čím sa zlepšila bezpečnosť a energetická hustota batérií. V posledných rokoch sa tiež vyvíjajú nové technológie lítiových batérií, ako sú lítium-sírové batérie a polovodičové lítiové batérie.
V súčasnosti sú lítium-iónové batérie stále najpoužívanejšou a najvyspelejšou technológiou batérií. Má vysokú hustotu energie, dlhú životnosť a nízku mieru samovybíjania a je široko používaný v mobilných telefónoch, notebookoch, elektrických vozidlách a iných oblastiach. Lítium-polymérové batérie sú navyše široko používané v oblastiach, ako sú tenké a ľahké zariadenia a bezdrôtové slúchadlá, a to vďaka ich vysokej hustote energie a tenkým konštrukčným charakteristikám.
Čína urobila pozoruhodný pokrok v oblasti lítiových batérií. Čína je jedným z najväčších svetových výrobcov a spotrebiteľov lítiových batérií. Čínsky reťazec lítiových batérií je dokončený, od obstarávania surovín až po výrobu batérií má určitý rozsah a technickú silu. Čínske spoločnosti vyrábajúce lítiové batérie dosiahli významný pokrok v oblasti technologického výskumu a vývoja, výrobnej kapacity a podielu na trhu. Okrem toho čínska vláda zaviedla aj sériu podporných politík na podporu rozvoja a inovácií priemyslu lítiových batérií. Lítiové batérie sa stali hlavným energetickým riešením v oblastiach, ako sú elektronické zariadenia a elektrické vozidlá.