ionska litijeva baterija

ionska litijeva baterija je postala nepogrešljiv sestavni del najrazličnejših naprav in vozil, od prenosnih računalnikov in mobilnih telefonov do hibridnih in električnih avtomobilov. Njihove prednosti so visoka gostota energije, možnost ponovnega polnjenja in majhna teža (do 70% lažji od svinčevih akumulatorjev); večja varnost brez nastajanja strupenih stranskih produktov, kot pri svinčevih akumulatorjih; poleg tega ne proizvajajo strupenih stranskih produktov kot svinčevi akumulatorji; zato si njihovi proizvajalci neutrudno prizadevajo za razvoj boljših katodnih/anodnih materialov, trdnih elektrolitov, ki zagotavljajo visoko zmogljivost akumulatorjev za varno uporabo znotraj baterij - samo da bi te prednosti ohranili!

Nedavne inovacije vključujejo ionsko litijevo baterijo, ki kot elektrolit uporablja poli(ionsko tekočino) namesto hlapnih organskih topil, kot je kobalt v sedanjih baterijah LIB. Ta revolucionarni razvoj obljublja večjo gostoto energije pri nižjih stroških in manjšo odvisnost od dragih in problematičnih kovin, kot je kobalt, ki ga najdemo v današnjih elektrodah LIB.

ionske litijeve baterije so sestavljene iz anode, katode, separatorja in elektrolita; anoda shranjuje litijeve ione, katoda pa deluje kot prostor za shranjevanje elektronov, medtem ko separator blokira pretok elektronov v bateriji. Elektrolit prenaša pozitivno nabite litijeve ione med anodo in katodo med praznjenjem in nazaj k anodi med polnjenjem s procesi interkalacije/deinterkalacije, ki potekajo hkrati - ta proces je v tehničnem smislu znan kot interkalacija/deinterkalacija.

Anoda, ki je običajno sestavljena iz grafitnega materiala, je kombinirana s katodo iz nevnetljivih kovinskih sulfidov ali nitridov za shranjevanje litijevih ionov z interkalacijo, pri kateri so ti fizično vgrajeni med 2D plasti ogljika, ki sestavljajo grafit, za namene shranjevanja. Pri praznjenju celice je anoda podvržena oksidacijski polovični reakciji, pri kateri se sproščajo pozitivni litijevi ioni, hkrati pa se prek zunanjega vezja ustvarjajo negativno nabiti elektroni; med praznjenjem je anoda podvržena oksidacijski polovični reakciji, pri kateri nastajajo pozitivni litijevi ioni, negativno nabiti elektroni pa se prek zunanjega vezja prenašajo do katode, kjer poteka redukcijska polovična reakcija in električni tok teče prek zunanjega vezja.

Obstaja veliko vrst, kot so 72-voltna litij-ionska baterija, 12-voltna 20ah litijeva baterija, 20ah litijeva baterija. Oksidacijsko-redukcijske reakcije morajo potekati pri optimalni temperaturi in pogojih, sicer lahko znatne strukturne spremembe znatno zmanjšajo zmogljivost baterije in zmanjšajo njeno cikličnost (merilo, koliko polnjenj in praznjenj lahko baterija prenese, preden se njena zmogljivost začne zmanjševati), kar lahko poveča notranji tlak v celici in ogrozi varnost mobilnih naprav, kot so tablice in pametni telefoni.