Что такое литиевые батареи и как они работают?

Что такое ионно-литиевые аккумуляторы, из чего они сделаны и в чем их преимущества по сравнению с другими технологиями хранения аккумуляторов?

Впервые предложенные в 1970-х годах и произведенные Sony в 1991 году, литиевые батареи теперь используются в мобильных телефонах, самолетах и ​​автомобилях.Несмотря на ряд преимуществ, которые привели их к все большему успеху в энергетике, ионно-литиевые батареи имеют некоторые недостатки и являются темой, вызывающей много дискуссий.

Но что такое литиевые батареи и как они работают?

Из чего сделаны литиевые батареи?

Литиевая батарея состоит из четырех основных компонентов.Он имеет катод, который определяет емкость и напряжение батареи и является источником ионов лития.Анод позволяет электрическому току течь через внешнюю цепь, и когда батарея заряжена, ионы лития накапливаются в аноде.

Электролит состоит из солей, растворителей и добавок и служит проводником ионов лития между катодом и анодом.Наконец, есть сепаратор, физический барьер, разделяющий катод и анод.

Плюсы и минусы литиевых аккумуляторов

Литиевые батареи имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем другие батареи.Они могут иметь до 150 ватт-часов (Втч) энергии на килограмм (кг), по сравнению с никель-металлгидридными батареями на 60-70Втч/кг и свинцово-кислотными на 25Втч/кг.

Они также имеют более низкую скорость разрядки, чем другие, теряя около 5% своего заряда в месяц по сравнению с никель-кадмиевыми (NiMH) батареями, которые теряют 20% заряда в месяц.

Однако литиевые батареи также содержат легковоспламеняющийся электролит, который может вызвать небольшие возгорания батареи.Именно это стало причиной печально известных возгораний смартфонов Samsung Note 7, которые вынудили Samsungпроизводство металлоломаи потерять 26 миллиардов долларов рыночной стоимости.Следует отметить, что с крупными литиевыми батареями этого не произошло.

Литий-ионные батареи также дороже в производстве, так как они могутстоимость почтиПроизводить на 40% больше, чем никель-кадмиевые аккумуляторы.

Конкуренты

Литий-ионный сталкивается с конкуренцией со стороныряд альтернативных аккумуляторных технологий,большинство из которых находятся в стадии разработки.Одной из таких альтернатив являются аккумуляторы, работающие от морской воды.

В разработке Aquion Energy, они состоят из соленой воды, оксида марганца и хлопка, чтобы создать что-то, что сделано с использованием «многочисленных нетоксичных материалов и современных недорогих производственных технологий».По этой причине они являются единственными аккумуляторами в мире, сертифицированными для непрерывной эксплуатации.

Подобно технологии Aquion,В Blue Battery от AquaBattery используется смесь соли и пресной воды.проходят через мембраны для накопления энергии.Другие потенциальные типы батарей включают батареи Бристольской робототехнической лаборатории, работающие от мочи, иКалифорнийский университет Риверсайдионно-литиевая батарея, в которой в качестве анода используется песок, а не графит, в результате чего батарея в три раза мощнее отраслевого стандарта.