Що таке літієві батареї і як вони працюють?

Що таке літій-іонні акумулятори, з чого вони виготовлені та які переваги порівняно з іншими технологіями зберігання акумуляторів?

Вперше запропоновані в 1970-х роках і комерційно вироблені компанією Sony в 1991 році, літієві батареї зараз використовуються в мобільних телефонах, літаках і автомобілях.Незважаючи на ряд переваг, які привели до зростання успіху в енергетичній промисловості, літій-іонні батареї мають деякі недоліки і є темою, яка викликає багато дискусій.

Але що таке літієві батареї і як вони працюють?

З чого виготовляють літієві батареї?

Літієва батарея складається з чотирьох ключових компонентів.Він має катод, який визначає ємність і напругу акумулятора і є джерелом іонів літію.Анод дозволяє електричному струму протікати через зовнішнє коло, і коли акумулятор заряджається, іони літію зберігаються в аноді.

Електроліт складається з солей, розчинників і добавок і служить провідником іонів літію між катодом і анодом.Нарешті, є сепаратор, фізичний бар’єр, який утримує катод і анод окремо.

Плюси і мінуси літієвих акумуляторів

Літієві батареї мають набагато більшу щільність енергії, ніж інші батареї.Вони можуть мати до 150 ват-годин (Вт·год) енергії на кілограм (кг), порівняно з нікель-метал-гідридними батареями при 60-70 Вт·год/кг і свинцево-кислотними при 25 Вт·год/кг.

Вони також мають нижчий рівень розряду, ніж інші, втрачаючи приблизно 5% заряду за місяць порівняно з нікель-кадмієвими (NiMH) батареями, які втрачають 20% за місяць.

Однак літієві батареї також містять легкозаймистий електроліт, який може спричинити невеликі пожежі.Саме це стало причиною сумнозвісного спалювання смартфона Samsung Note 7, що змусило Samsungвиробництво брухтуі втратити 26 мільярдів доларів ринкової вартості.Слід зазначити, що цього не сталося з великомасштабними літієвими батареями.

Літій-іонні батареї також дорожчі у виробництві, оскільки вони можутьвартість майжеНа 40% більше, ніж нікель-кадмієві батареї.

Конкуренти

Літій-іонний стикається з конкуренцієюряд альтернативних батарейних технологій,більшість з яких знаходяться на стадії розробки.Однією з таких альтернатив є батареї, що живляться від солоної води.

Розробляється Aquion Energy, вони утворюються з солоної води, оксиду марганцю та бавовни, щоб створити щось, що виготовлено з використанням «великої кількості нетоксичних матеріалів і сучасних недорогих технологій виробництва».Через це це єдині батареї в світі, які сертифіковані від колиски до колиски.

Подібно до технології Aquion,«Блакитна батарея» AquaBattery використовує суміш солі та прісної водипротікаючи через мембрани для зберігання енергії.Інші потенційні типи батарей включають батареї Bristol Robotics Laboratory, що працюють від сечіКаліфорнійський університет РіверсайдЛітій-іонна батарея, у якій для анода використовується пісок, а не графіт, завдяки чому батарея втричі потужніша за галузевий стандарт.