Наріжний камінь нової енергії: прочитайте розробку та принцип роботи літієвих батарей

Літієві батареї є поширеним типом акумуляторних батарей, електрохімічна реакція яких заснована на міграції іонів літію між позитивним і негативним електродами. Літієві батареї мають такі переваги, як висока щільність енергії, тривалий термін служби та низька швидкість саморозряду, тому вони широко використовуються в різних електронних пристроях та електромобілях.

Принцип роботи літієвих батарей заснований на міграції іонів літію між позитивним і негативним електродами. Під час процесу заряджання іони літію вивільняються з позитивного матеріалу (зазвичай оксиду, такого як кобальтат літію), проходять через електроліт, а потім вставляються в негативний матеріал (зазвичай вуглецевий матеріал). Під час процесу розряду іони літію відокремлюються від негативного матеріалу та переміщуються через електроліт до позитивного матеріалу, генеруючи струм і електричну енергію, що змушує зовнішнє обладнання працювати.

Принцип роботи літієвої батареї можна спростити в наступні кроки:

1. Під час процесу заряджання негативний електрод літієвої батареї поглинає зовнішні електрони. Щоб залишатися електрично нейтральним, позитивний електрод буде змушений випускати електрони назовні, а іони літію, які втратили електрони, притягуватимуться до негативного електрода та рухатимуться через електроліт до негативного електрода. Таким чином, негативний електрод поповнює електрони та зберігає іони літію.

2. Під час розряду електрони повертаються до позитивного електрода через зовнішню ланцюг, а іони літію також видаляються з матеріалу негативного електрода, вивільняючи збережену електричну енергію в процесі, і рухаючись назад до позитивного електрода через електроліт, і електрони об'єднуються для участі в реакції відновлення для відновлення структури сполуки літію.

3. У процесі заряду та розряду, по суті, це процес гонитви іонів літію за електронами, під час якого досягається накопичення та вивільнення електричної енергії.

Розвиток літієвих батарей пройшов кілька етапів. На початку 1970-х літієво-металеві батареї були вперше представлені, але через високу активність і проблеми з безпекою металевого літію область їх застосування була обмежена. Згодом літій-іонні батареї стали основною технологією, яка використовує неметалічні сполуки літію як матеріали позитивних електродів для вирішення проблеми безпеки металевих літієвих батарей. У 1990-х роках з'явилися літій-полімерні батареї з використанням полімерних гелів як електролітів, що підвищило безпеку та щільність енергії батарей. В останні роки також розвиваються нові технології літієвих батарей, такі як літій-сірчані батареї та твердотільні літієві батареї.

На даний момент літій-іонні батареї все ще є найпоширенішою та найдосконалішою технологією акумуляторів. Він має високу щільність енергії, тривалий термін служби та низьку швидкість саморозряду, і широко використовується в мобільних телефонах, ноутбуках, електромобілях та інших галузях. Крім того, літій-полімерні батареї також широко використовуються в таких галузях, як тонкі та легкі пристрої та бездротові навушники, завдяки їх високій щільності енергії та характеристикам тонкої конструкції.

Китай досяг значного прогресу в галузі літієвих батарей. Китай є одним з найбільших у світі виробників і споживачів літієвих батарей. Ланцюг індустрії літієвих акумуляторів у Китаї завершений, від закупівлі сировини до виробництва акумуляторів, має певний масштаб і технічну силу. Китайські компанії з виробництва літієвих батарей досягли значного прогресу в технологічних дослідженнях і розробках, виробничих потужностях і частці ринку. Крім того, уряд Китаю також запровадив низку заходів підтримки для заохочення розвитку та інновацій у галузі виробництва літієвих батарей. Літієві батареї стали основним енергетичним рішенням у таких сферах, як електронні пристрої та електромобілі.