йонна литиева батерия

Йонната литиева батерия се превърна в незаменим компонент в най-различни устройства и превозни средства - от лаптопи и мобилни телефони до хибридни и електрически автомобили. Предимствата им варират от високата им енергийна плътност, възможност за презареждане и ниско тегло (до 70% по-леки от оловните батерии); повишена безопасност, без да произвеждат токсични странични продукти, както правят оловните батерии; освен това не произвеждат токсични странични продукти, както правят оловно-киселите батерии; затова производителите им работят неуморно за разработване на по-добри катодни/анодни материали, твърди електролити, които осигуряват висок капацитет на батериите за безопасна употреба в батериите - само за да поддържат тези предимства!

Последните нововъведения включват йонна литиева батерия, която използва като електролит поли(йонна течност), вместо да използва като електролитен материал летливи органични разтворители като кобалта в сегашните LIB. Тази революционна разработка обещава по-висока енергийна плътност при по-ниски разходи с намалена зависимост от скъпи и проблемни метали като кобалта, които се срещат в днешните LIB.

Йонните литиеви батерии се състоят от анод, катод, сепаратор и електролит; анодът съхранява литиеви йони, а катодът действа като място за съхранение на електрони; сепараторът блокира потока от електрони в батерията. И накрая, електролитът транспортира положително заредени литиеви йони между анода и катода по време на разреждане и обратно към анода по време на зареждане чрез процеси на интеркалация/деинтеркалация, които се извършват едновременно - този процес е известен като интеркалация/деинтеркалация на технически език.

Анодът, който обикновено е съставен от графитен материал, се комбинира с катод, изработен от незапалими метални сулфиди или нитриди, за да се съхраняват литиеви йони чрез интеркалация, при която те се вграждат физически между двуизмерните въглеродни слоеве, съставляващи графита в насипно състояние, с цел съхранение. Разрядът на клетката включва анод, който претърпява окислителна полуреакция, при която се освобождават положителни литиеви йони, като същевременно се създават отрицателно заредени електрони чрез външна верига; по време на разряда анодът претърпява окислителна полуреакция, при която се образуват положителни литиеви йони, докато отрицателно заредените електрони се пренасят чрез външна верига към катода, където се извършва редукционна полуреакция и през външната верига протича електрически ток.

Съществуват много видове, като например 72V литиево-йонна батерия, 12-волтова литиева батерия 20ah, литиева батерия 20ah. Оксидационно-редукционните реакции трябва да протичат при оптимална температура и условия; в противен случай значителните структурни промени могат да намалят значително капацитета на батерията и да понижат нейната цикличност (мярката за това колко зареждания и разреждания може да понесе батерията, преди капацитетът ѝ да започне да намалява), което потенциално може да увеличи вътрешното налягане в клетката, представляващо заплаха за безопасността на мобилни устройства като таблети и смартфони.