ionisk litiumbatteri

Ioniske litiumbatterier har blitt en uunnværlig komponent i en lang rekke enheter og kjøretøy, alt fra bærbare datamaskiner og mobiltelefoner til hybrid- og elbiler. Fordelene er blant annet høy energitetthet, oppladbarhet og lav vekt (opptil 70% lettere enn blysyrebatterier), økt sikkerhet uten å produsere giftige biprodukter slik blysyrebatterier gjør, og produsentene jobber utrettelig med å utvikle bedre katode-/anodematerialer og faste elektrolytter som sikrer høy kapasitet og trygg bruk i batterier - bare for å opprettholde disse fordelene!

Blant de siste nyvinningene er et ionisk litiumbatteri som bruker poly(ionisk væske) som elektrolytt i stedet for å bruke flyktige organiske løsemidler som kobolt i dagens LIB-batterier som elektrolyttmateriale. Denne revolusjonerende utviklingen lover høyere energitetthet til lavere kostnader, med redusert avhengighet av dyre og problematiske metaller som kobolt i dagens LIB-batterier.

Ioniske litiumbatterier består av en anode, en katode, en separator og en elektrolytt. Anoden lagrer litiumioner, mens katoden fungerer som et elektronlagringsrom, og en separator blokkerer elektronstrømmen i batteriet. Til slutt transporterer en elektrolytt positivt ladede litiumioner mellom anoden og katoden under utladning og tilbake til anoden under lading gjennom interkalering/deinterkaleringsprosesser som foregår samtidig - denne prosessen kalles interkalering/deinterkalering på fagspråket.

En anode som vanligvis består av grafittmateriale, kombineres med en katode laget av ikke-brennbare metallsulfider eller -nitrider for å lagre litiumioner gjennom interkalering, der de er fysisk innebygd mellom 2D-lag av karbon som utgjør bulkgrafitt, for lagringsformål. Ved utladning av cellen gjennomgår anoden en oksidasjonshalvreaksjon som frigjør positive litiumioner, samtidig som det skapes negativt ladede elektroner gjennom den eksterne kretsen. Under utladningen gjennomgår anoden en oksidasjonshalvreaksjon som produserer positive litiumioner, mens negativt ladede elektroner transporteres gjennom den eksterne kretsen til katoden, der reduksjonshalvreaksjonen finner sted og elektrisk strøm flyter gjennom den eksterne kretsen.

Det finnes mange typer, for eksempel 72v litiumionbatteri, 12 volt 20ah litiumbatteri, 20ah litiumbatteri. Oksidasjonsreduksjonsreaksjoner må finne sted ved optimal temperatur og under optimale forhold, ellers kan betydelige strukturelle endringer redusere batterikapasiteten betydelig og senke syklisiteten (målet på hvor mange ladninger og utladninger et batteri kan håndtere før kapasiteten begynner å avta), noe som potensielt kan øke det indre trykket i cellen og utgjøre en sikkerhetstrussel for mobile enheter som nettbrett og smarttelefoner.