รากฐานสำคัญของพลังงานใหม่: อ่านการพัฒนาและหลักการของแบตเตอรี่ลิเธียม
แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ทั่วไปซึ่งมีปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการโยกย้ายของลิเธียมไอออนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ แบตเตอรี่ลิเธียมมีข้อดีคือมีความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และอัตราการคายประจุเองต่ำ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยานพาหนะไฟฟ้าต่างๆ
หลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมขึ้นอยู่กับการเคลื่อนย้ายของลิเธียมไอออนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ ในระหว่างกระบวนการชาร์จ ลิเธียมไอออนจะถูกปล่อยออกมาจากวัสดุที่เป็นบวก (โดยปกติจะเป็นออกไซด์ เช่น ลิเธียมโคบอลเตต) ผ่านอิเล็กโทรไลต์ จากนั้นจะถูกแทรกเข้าไปในวัสดุที่เป็นลบ (โดยปกติจะเป็นวัสดุคาร์บอน) ในระหว่างกระบวนการคายประจุ ไอออนลิเธียมจะถูกแยกออกจากวัสดุที่เป็นลบและเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังวัสดุที่เป็นบวก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและพลังงานไฟฟ้า ซึ่งขับเคลื่อนอุปกรณ์ภายนอกให้ทำงาน
หลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมสามารถทำให้ง่ายขึ้นเป็นขั้นตอนต่อไปนี้:
1. ในระหว่างกระบวนการชาร์จ อิเล็กโทรดลบของแบตเตอรี่ลิเธียมจะดูดซับอิเล็กตรอนภายนอก เพื่อให้เป็นกลางทางไฟฟ้า อิเล็กโทรดบวกจะถูกบังคับให้ปล่อยอิเล็กตรอนออกไปด้านนอก และลิเธียมไอออนที่สูญเสียอิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดไปที่อิเล็กโทรดลบ และเคลื่อนที่ผ่านอิเล็กโทรไลต์ไปยังอิเล็กโทรดลบ ด้วยวิธีนี้ อิเล็กโทรดลบจะเติมอิเล็กตรอนและกักเก็บไอออนลิเธียม
2. เมื่อทำการคายประจุ อิเล็กตรอนจะกลับสู่อิเล็กโทรดบวกผ่านวงจรภายนอก และลิเธียมไอออนจะถูกลบออกจากวัสดุอิเล็กโทรดลบ ปล่อยพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ในกระบวนการ และเคลื่อนกลับไปยังอิเล็กโทรดบวกผ่านอิเล็กโทรไลต์ และอิเล็กตรอนจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อมีส่วนร่วมในปฏิกิริยารีดักชันเพื่อฟื้นฟูโครงสร้างของสารประกอบลิเธียม
3. ในกระบวนการชาร์จและคายประจุ อันที่จริงมันเป็นกระบวนการของลิเธียมไอออนที่ไล่อิเล็กตรอน ซึ่งในระหว่างนั้นจะมีการเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้า
การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมได้ผ่านหลายขั้นตอน ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 มีการนำแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลมาใช้เป็นครั้งแรก แต่เนื่องจากโลหะลิเธียมมีกิจกรรมและความปลอดภัยของแบตเตอรี่สูง ขอบเขตการใช้งานจึงมีจำกัด ต่อมาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้กลายเป็นเทคโนโลยีกระแสหลักซึ่งใช้สารประกอบลิเธียมที่ไม่ใช่โลหะเป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวกเพื่อแก้ปัญหาด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมโลหะ ในทศวรรษ 1990 แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ปรากฏขึ้น โดยใช้เจลโพลีเมอร์เป็นอิเล็กโทรไลต์ ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมใหม่ๆ เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ และแบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตต ก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน
ปัจจุบันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังคงเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ใช้กันมากที่สุดและเติบโตเต็มที่ที่สุด มีความหนาแน่นของพลังงานสูง อายุการใช้งานยาวนาน และอัตราการคายประจุเองต่ำ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก ยานพาหนะไฟฟ้า และสาขาอื่นๆ นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น อุปกรณ์ที่บางและเบาและหูฟังไร้สาย เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและมีลักษณะการออกแบบที่บาง
จีนมีความก้าวหน้าอย่างน่าทึ่งในด้านแบตเตอรี่ลิเธียม จีนเป็นหนึ่งในผู้ผลิตและผู้บริโภคแบตเตอรี่ลิเธียมรายใหญ่ที่สุดของโลก ห่วงโซ่อุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมของจีนเสร็จสมบูรณ์แล้ว ตั้งแต่การจัดหาวัตถุดิบไปจนถึงการผลิตแบตเตอรี่มีขนาดและความแข็งแกร่งทางเทคนิคที่แน่นอน บริษัทแบตเตอรี่ลิเธียมของจีนมีความก้าวหน้าที่สำคัญในด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี กำลังการผลิต และส่วนแบ่งการตลาด นอกจากนี้ รัฐบาลจีนยังได้นำเสนอนโยบายสนับสนุนหลายชุดเพื่อส่งเสริมการพัฒนาและนวัตกรรมของอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่ลิเธียมได้กลายเป็นทางออกด้านพลังงานที่สำคัญในด้านต่างๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยานพาหนะไฟฟ้า