Камен темељац нове енергије: Прочитајте развој и принцип литијумских батерија

Литијумске батерије су уобичајен тип пуњивих батерија чија се електрохемијска реакција заснива на миграцији литијум јона између позитивне и негативне електроде. Литијумске батерије имају предности високе густине енергије, дугог века трајања и ниске стопе самопражњења, тако да се широко користе у разним електронским уређајима и електричним возилима.

Принцип рада литијумских батерија заснива се на миграцији литијум јона између позитивне и негативне електроде. Током процеса пуњења, литијум јони се ослобађају из позитивног материјала (обично оксида као што је литијум кобалтат), пролазе кроз електролит, а затим се убацују у негативни материјал (обично угљенични материјал). Током процеса пражњења, литијум јони се одвајају од негативног материјала и крећу се кроз електролит до позитивног материјала, стварајући струју и електричну енергију, што покреће спољну опрему да ради.

Принцип рада литијумских батерија може се поједноставити на следеће кораке:

1. Током процеса пуњења, негативна електрода литијумске батерије ће апсорбовати спољне електроне. Да би остала електрични неутрална, позитивна електрода ће бити принуђена да отпусти електроне напоље, а литијум јони који су изгубили електроне биће привучени негативном електродом и кретаће се кроз електролит до негативне електроде. На овај начин негативна електрода допуњава електроне и складишти литијумове јоне.

2. Приликом пражњења, електрони се враћају на позитивну електроду кроз спољашње коло, а литијум јони се такође уклањају из материјала негативне електроде, ослобађајући ускладиштену електричну енергију у процесу и враћајући се назад до позитивне електроде кроз електролит, а електрони се комбинују да учествују у реакцији редукције како би се обновила структура литијумовог једињења.

3. У процесу пуњења и пражњења, у ствари, то је процес литијум јона који јуре електроне, при чему се постиже складиштење и ослобађање електричне енергије.

Развој литијумских батерија прошао је кроз више фаза. Почетком 1970-их, литијум металне батерије су први пут представљене, али због високе активности и безбедносних проблема литијум метала, опсег њихове примене је био ограничен. Након тога, литијум-јонске батерије су постале главна технологија, која користи неметална литијумска једињења као материјале позитивне електроде за решавање безбедносног проблема литијум металних батерија. Деведесетих година 20. века појавиле су се литијум-полимерне батерије које су користиле полимерне гелове као електролите, побољшавајући безбедност и густину енергије батерија. Последњих година развијају се и нове технологије литијумских батерија као што су литијум-сумпорне батерије и чврсте литијумске батерије.

Тренутно су литијум-јонске батерије и даље најчешће коришћена и најзрелија технологија батерија. Има високу густину енергије, дуг животни век и ниску стопу самопражњења, а широко се користи у мобилним телефонима, нотебоок рачунарима, електричним возилима и другим пољима. Поред тога, литијум-полимерске батерије се такође широко користе у областима као што су танки и лагани уређаји и бежичне слушалице, због њихове велике густине енергије и карактеристика танког дизајна.

Кина је направила изузетан напредак у области литијумских батерија. Кина је један од највећих светских произвођача и потрошача литијумских батерија. Кинески ланац индустрије литијумских батерија је завршен, од набавке сировина до производње батерија има одређени обим и техничку снагу. Кинеске компаније за литијумске батерије оствариле су значајан напредак у технолошком истраживању и развоју, производном капацитету и тржишном уделу. Поред тога, кинеска влада је такође увела низ политика подршке за подстицање развоја и иновација индустрије литијумских батерија. Литијумске батерије постале су главно енергетско решење у областима као што су електронски уређаји и електрична возила.