Temelj nove energije: preberite razvoj in princip litijevih baterij
Litijeve baterije so običajna vrsta akumulatorskih baterij, katerih elektrokemijska reakcija temelji na migraciji litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo. Litijeve baterije imajo prednosti visoke energijske gostote, dolge življenjske dobe in nizke stopnje samopraznjenja, zato se pogosto uporabljajo v različnih elektronskih napravah in električnih vozilih.
Načelo delovanja litijevih baterij temelji na migraciji litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo. Med postopkom polnjenja se litijevi ioni sprostijo iz pozitivnega materiala (običajno oksida, kot je litijev kobaltat), preidejo skozi elektrolit in se nato vstavijo v negativni material (običajno ogljikov material). Med postopkom praznjenja se litijevi ioni ločijo od negativnega materiala in se premikajo skozi elektrolit do pozitivnega materiala, pri čemer ustvarjajo tok in električno energijo, ki poganja zunanjo opremo, da deluje.
Načelo delovanja litijevih baterij je mogoče poenostaviti v naslednje korake:
1. Med postopkom polnjenja bo negativna elektroda litijeve baterije absorbirala zunanje elektrone. Da bi ostala električno nevtralna, bo pozitivna elektroda prisiljena sprostiti elektrone navzven, litijeve ione, ki so izgubili elektrone, pa bo pritegnila negativna elektroda in se premaknila skozi elektrolit do negativne elektrode. Na ta način negativna elektroda napolni elektrone in shrani litijeve ione.
2. Pri praznjenju se elektroni vrnejo na pozitivno elektrodo skozi zunanje vezje, litijevi ioni pa se prav tako odstranijo iz materiala negativne elektrode, pri tem pa se sprosti shranjena električna energija in se skozi elektrolit vrnejo na pozitivno elektrodo, in elektroni se združijo, da sodelujejo v reakciji redukcije, da obnovijo strukturo litijeve spojine.
3. Pri procesu polnjenja in praznjenja gre pravzaprav za proces lovljenja litijevih ionov za elektroni, pri katerem se doseže shranjevanje in sproščanje električne energije.
Razvoj litijevih baterij je šel skozi več stopenj. V zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so bile prvič uvedene litijeve kovinske baterije, vendar je bil zaradi visoke aktivnosti in varnostnih težav litijeve kovine njihov obseg uporabe omejen. Kasneje so litij-ionske baterije postale glavna tehnologija, ki uporablja nekovinske litijeve spojine kot materiale za pozitivne elektrode za rešitev varnostnega problema litijevih kovinskih baterij. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so se pojavile litijeve polimerne baterije, ki so kot elektrolite uporabljale polimerne gele, kar je izboljšalo varnost in energijsko gostoto baterij. V zadnjih letih se razvijajo tudi nove tehnologije litijevih baterij, kot so litij-žveplove baterije in polprevodniške litijeve baterije.
Trenutno so litij-ionske baterije še vedno najpogosteje uporabljena in najbolj zrela baterijska tehnologija. Ima visoko energijsko gostoto, dolgo življenjsko dobo in nizko stopnjo samopraznjenja ter se pogosto uporablja v mobilnih telefonih, prenosnih računalnikih, električnih vozilih in na drugih področjih. Poleg tega se litij-polimerne baterije pogosto uporabljajo na področjih, kot so tanke in lahke naprave ter brezžične slušalke, zaradi svoje visoke energijske gostote in značilnosti tanke zasnove.
Kitajska je dosegla izjemen napredek na področju litijevih baterij. Kitajska je ena največjih svetovnih proizvajalk in porabnic litijevih baterij. Kitajska veriga industrije litijevih baterij je popolna, od nabave surovin do proizvodnje baterij ima določen obseg in tehnično moč. Kitajska podjetja za litijeve baterije so dosegla pomemben napredek pri tehnoloških raziskavah in razvoju, proizvodnih zmogljivostih in tržnem deležu. Poleg tega je kitajska vlada uvedla vrsto politik podpore za spodbujanje razvoja in inovacij v industriji litijevih baterij. Litijeve baterije so postale glavna energetska rešitev na področjih, kot so elektronske naprave in električna vozila.