Литиево-йонна батерия
Съдържание
Литиево-йонна батерия или литиево-йонна батерия е вид литиева батерия
Нововъзникващи технологии за електронна мобилност
Смартфони, бордови камери, дронове, електрически инструменти, електрически мотоциклети, скутери... литиевите батерии са повсеместни в нашето ежедневие днес и са направили революция в много приложения. Но какво всъщност носят те и могат ли те все още да се развиват?
История
През 1970-те години на миналия век литиево-йонната батерия е представена от Стенли Уитингам. Работата на последния ще бъде продължена от Джон Б. Гуденаф и Акиро Йошино през 1986 г. Едва през 1991 г. Sony пуска на пазара първата по рода си батерия и започва технологична революция. През 2019 г. трима съ-изобретатели получиха Нобелова награда по химия.
Как действа тя?
Литиево-йонната батерия всъщност е пакет от няколко литиево-йонни клетки, които съхраняват и връщат електрическа енергия. Батерията се основава на три основни компонента: положителен електрод, наречен катод, отрицателен електрод, наречен анод, и електролит, проводим разтвор.
Когато батерията се разреди, анодът излъчва електрони през електролита към катода, който от своя страна обменя положителни йони. Движението се променя по време на зареждане.
Следователно принципът на работа остава същият като при "оловната" батерия, с изключение на това, че тук оловото и оловният оксид на електродите се заменят с катод от кобалтов оксид, който включва малко лилия и графитен анод. По същия начин сярната киселина или водната баня отстъпват място на електролит от литиеви соли.
Използваният днес електролит е в течна форма, но изследванията се движат към твърд, по-безопасен и по-издръжлив електролит.
предимства
Защо литиево-йонната батерия измести всички останали през последните 20 години?
Отговорът е прост. Тази батерия осигурява отлична енергийна плътност и следователно осигурява същата производителност за спестяване на тегло в сравнение с олово, никел ...
Тези батерии също имат относително нисък саморазряд (максимум 10% на месец), не изискват поддръжка и нямат ефект на памет.
И накрая, ако са по-скъпи от по-старите батерии, те са по-евтини от литиево-полимерните (Li-Po) и остават по-ефективни от литиевия фосфат (LiFePO4).
Ограничения
Въпреки това, литиево-йонните батерии не са идеални и по-специално имат повече щети на клетките, ако са напълно разредени. Ето защо, за да не загубят твърде бързо свойствата си, е по-добре да ги заредите, без да чакате да станат плоски.
На първо място, батерията може да представлява сериозни рискове за безопасността. Когато батерията е претоварена или падне под -5 ° C, литият се втвърдява през дендрити от всеки електрод. Когато анодът и катодът са свързани чрез техните дендрити, батерията може да се запали и да експлодира. Съобщени са много случаи с Nokia, Fujitsu-Siemens или Samsung, експлозии се случиха и на самолети, така че днес е забранено носенето на литиево-йонна батерия в багажника, а качването в кабината често е ограничено по отношение на мощността (забранено по-горе 160 Wh и подлежи на разрешение от 100 до 160 Wh).
По този начин, за да се борят с това явление, производителите са внедрили електронни системи за управление (BMS), способни да измерват температурата на батерията, да регулират напрежението и да действат като прекъсвачи в случай на аномалия. Твърдият електролит или полимерният гел също са проучени перспективи за заобикаляне на проблема.
Освен това, за да се избегне прегряване, зареждането на батерията се забавя през последните 20 процента, така че времето за зареждане често се рекламира само при 80% ...
Въпреки това една изключително практична литиево-йонна батерия за ежедневна употреба оказва дълбоко въздействие върху околната среда, първо чрез извличане на литий, което изисква астрономично количество прясна вода, и след това чрез рециклирането му в края на живота си. Въпреки това, рециклирането или повторната употреба се увеличава от година на година.
Какво е бъдещето на литиево-йонния?
Тъй като изследванията се движат все повече към алтернативни технологии, които са по-малко замърсяващи, по-издръжливи, по-евтини за производство или по-безопасни, литиево-йонната батерия достигнала ли е своя потенциал?
Литиево-йонната батерия, която работи в търговската мрежа от три десетилетия, не е казала последната си дума и разработките продължават да подобряват енергийната плътност, скоростта на зареждане или безопасността. Виждахме това през годините, особено в областта на моторизираните двуколесни превозни средства, където скутерът съществуваше само около петдесет километра преди 5 години, някои мотоциклети сега надхвърлят 200 терминала за обхват.
Обещанията за революция също са легиони като въглеродния електрод Nawa, сгъваема батерия Jenax, работна температура 105 ° C в NGK ...
За съжаление изследванията често са изправени пред суровата реалност на рентабилността и индустриалните императиви. В очакване на развитието на алтернативната технология, особено на очакваната литиево-въздушна, литиево-йонната все още има светло бъдеще, особено в света на електрическите двуколесни, където намаляването на теглото и отпечатъка са важни критерии.
