iooniline liitiumaku

iooniline liitiumaku on muutunud asendamatuks komponendiks paljudes erinevates seadmetes ja sõidukites alates sülearvutitest ja mobiiltelefonidest kuni hübriid- ja elektriautodeni. Nende eelised ulatuvad suurest energiatihedusest, laetavusest ja kergusest (kuni 70% kergem kui pliiakud); suurem ohutus ilma mürgiseid kõrvalsaadusi tekitamata nagu pliiakud; lisaks ei tekita nad mürgiseid kõrvalsaadusi nagu pliiakud; seega töötavad nende tootjad väsimatult paremate katood-/anoodimaterjalide ja tahkete elektrolüütide arendamise nimel, mis tagavad suure võimsuse akude ohutu kasutamise akudes - just nende eeliste säilitamiseks!

Hiljutiste uuenduste hulka kuulub iooniline liitiumaku, mis kasutab elektrolüüdina polü(ioonset vedelikku), selle asemel, et kasutada elektrolüüdi materjalina lenduvaid orgaanilisi lahusteid, näiteks koobaltit praegustes LIB-des. See revolutsiooniline areng lubab suuremat energiatihedust madalamate kuludega, vähendades sõltuvust kallitest ja tülikatest metallidest, nagu koobalt, mida tänased LIB-akud sisaldavad.

Ioonilised liitiumakud koosnevad anoodist, katoodist, separaatorist ja elektrolüüdist; anood salvestab liitiumioone, samas kui katood toimib elektronide salvestusruumina; separaator aga blokeerib elektronide voolu akus. Lõpuks transpordib elektrolüüt positiivselt laetud liitiumioone anoodi ja katoodi vahel tühjenemise ajal ning laadimise ajal tagasi anoodile samaaegselt toimuvate interkalatsiooni-/deinterkalatsiooniprotsesside kaudu - seda protsessi nimetatakse tehniliselt interkalatsiooniks/deinterkalatsiooniks.

Tavaliselt grafiidist koosnev anood on kombineeritud mittesüttivatest metallsulfiididest või nitriididest valmistatud katoodiga, et salvestada liitiumioone interkalatsiooni teel, kus need on füüsiliselt põimitud lahtise grafiidi moodustavate 2D-süsinikukihtide vahele. Raku tühjendamine hõlmab anoodi, mis läbib oksüdatsiooni poolreaktsiooni, mis vabastab positiivseid liitiumioone, tekitades samal ajal negatiivselt laetud elektrone välise vooluahela kaudu; tühjendamise ajal läbib anood oksüdatsiooni poolreaktsiooni, mis toodab positiivseid liitiumioone, samas kui negatiivselt laetud elektronid viiakse välise vooluahela kaudu katoodile, kus toimub reduktsiooni poolreaktsioon ja elektrivool voolab välise vooluahela kaudu.

On palju erinevaid, näiteks 72v liitiumioonaku, 12-voldine 20ah liitiumaku, 20ah liitiumaku. Oksüdatsiooni-reduktsioonireaktsioonid peavad toimuma optimaalsel temperatuuril ja tingimustel; vastasel juhul võivad olulised struktuurimuutused vähendada oluliselt aku mahtuvust ja vähendada selle tsüklilisust (mõõt, kui palju laadimisi ja tühjendamisi aku suudab taluda, enne kui selle mahtuvus hakkab vähenema), mis võib suurendada raku sisemist rõhku, mis kujutab endast ohtu mobiilsete seadmete, näiteks tahvelarvutite ja nutitelefonide ohutusele.