Hörnstenen i ny energi: Läs utvecklingen och principen för litiumbatterier

Litiumbatterier är en vanlig typ av uppladdningsbara batterier vars elektrokemiska reaktion är baserad på migreringen av litiumjoner mellan de positiva och negativa elektroderna. Litiumbatterier har fördelarna med hög energitäthet, lång livslängd och låg självurladdningshastighet, så de används ofta i olika elektroniska enheter och elfordon.

Arbetsprincipen för litiumbatterier är baserad på migreringen av litiumjoner mellan de positiva och negativa elektroderna. Under laddningsprocessen frigörs litiumjoner från det positiva materialet (vanligtvis en oxid som litiumkoboltat), passerar genom elektrolyten och förs sedan in i det negativa materialet (vanligtvis ett kolmaterial). Under urladdningsprocessen separeras litiumjoner från det negativa materialet och rör sig genom elektrolyten till det positiva materialet och genererar ström och elektrisk energi, vilket driver den externa utrustningen att fungera.

Arbetsprincipen för litiumbatterier kan förenklas i följande steg:

1. Under laddningsprocessen kommer litiumbatteriets negativa elektrod att absorbera externa elektroner. För att förbli elektriskt neutral kommer den positiva elektroden att tvingas släppa ut elektroner till utsidan, och litiumjonerna som har förlorat elektroner kommer att attraheras till den negativa elektroden och röra sig genom elektrolyten till den negativa elektroden. På så sätt fyller den negativa elektroden på elektroner och lagrar litiumjoner.

2. Vid urladdning återgår elektronerna till den positiva elektroden genom den externa kretsen, och litiumjonerna avlägsnas också från det negativa elektrodmaterialet, vilket frigör den lagrade elektriska energin i processen, och går tillbaka till den positiva elektroden genom elektrolyten, och elektronerna kombineras för att delta i reduktionsreaktionen för att återställa strukturen hos litiumföreningen.

3. I processen för laddning och urladdning är det faktiskt processen med litiumjoner som jagar elektroner, under vilken lagring och frigöring av elektrisk energi uppnås.

Utvecklingen av litiumbatterier har gått igenom flera stadier. I början av 1970-talet introducerades litiummetallbatterier först, men på grund av litiummetallens höga aktivitet och säkerhetsfrågor var deras tillämpningsområde begränsad. Därefter har litiumjonbatterier blivit den vanliga tekniken, som använder icke-metalliska litiumföreningar som positiva elektrodmaterial för att lösa säkerhetsproblemet med litiummetallbatterier. På 1990-talet dök litiumpolymerbatterier upp, som använde polymergeler som elektrolyter, vilket förbättrade batteriernas säkerhet och energitäthet. Under de senaste åren har nya litiumbatteriteknologier som litium-svavelbatterier och solid-state litiumbatterier också utvecklats.

För närvarande är litiumjonbatterier fortfarande den vanligaste och mest mogna batteritekniken. Den har hög energitäthet, lång livslängd och låg självurladdningshastighet och används ofta i mobiltelefoner, bärbara datorer, elfordon och andra områden. Dessutom används litiumpolymerbatterier i stor utsträckning inom områden som tunna och lätta enheter och trådlösa hörlurar, på grund av deras höga energitäthet och tunna designegenskaper.

Kina har gjort anmärkningsvärda framsteg inom området litiumbatterier. Kina är en av världens största tillverkare och konsumenter av litiumbatterier. Kinas litiumbatteriindustrikedja är komplett, från råvaruanskaffning till batteritillverkning har en viss skala och teknisk styrka. Kinas litiumbatteriföretag har gjort viktiga framsteg inom teknisk forskning och utveckling, produktionskapacitet och marknadsandel. Dessutom har den kinesiska regeringen också infört en rad stödpolicyer för att uppmuntra utveckling och innovation inom litiumbatteriindustrin. Litiumbatterier har blivit en viktig energilösning inom områden som elektronisk utrustning och elfordon.