Крайъгълният камък на новата енергия: Прочетете разработването и принципа на литиевите батерии

Литиевите батерии са често срещан вид акумулаторни батерии, чиято електрохимична реакция се основава на миграцията на литиеви йони между положителните и отрицателните електроди. Литиевите батерии имат предимствата на висока енергийна плътност, дълъг живот и ниска скорост на саморазреждане, така че се използват широко в различни електронни устройства и електрически превозни средства.

Принципът на работа на литиевите батерии се основава на миграцията на литиеви йони между положителния и отрицателния електрод. По време на процеса на зареждане, литиевите йони се освобождават от положителния материал (обикновено оксид, като литиев кобалтат), преминават през електролита и след това се вмъкват в отрицателния материал (обикновено въглероден материал). По време на процеса на разреждане, литиевите йони се отделят от отрицателния материал и се движат през електролита към положителния материал, генерирайки ток и електрическа енергия, които задвижват външното оборудване.

Принципът на работа на литиевите батерии може да се опрости до следните стъпки:

1. По време на процеса на зареждане, отрицателният електрод на литиевата батерия ще абсорбира външни електрони. За да остане електрически неутрален, положителният електрод ще бъде принуден да освободи електрони навън, а литиевите йони, които са загубили електрони, ще бъдат привлечени от отрицателния електрод и ще се придвижат през електролита към отрицателния електрод. По този начин отрицателният електрод попълва електроните и съхранява литиеви йони.

2. При разреждане електроните се връщат към положителния електрод през външната верига, а литиевите йони също се отстраняват от материала на отрицателния електрод, освобождавайки съхранената електрическа енергия в процеса и се връщайки към положителния електрод през електролита, а електроните се комбинират, за да участват в редукционната реакция за възстановяване на структурата на литиевото съединение.

3. В процеса на зареждане и разреждане всъщност се осъществява процесът на преследване на електрони от литиеви йони, по време на който се постига съхранение и освобождаване на електрическа енергия.

Развитието на литиевите батерии премина през няколко етапа. В началото на 70-те години на миналия век за първи път бяха представени литиево-металните батерии, но поради високата активност и проблемите с безопасността на литиево-металните батерии, обхватът им на приложение беше ограничен. Впоследствие литиево-йонните батерии се превърнаха в основна технология, която използва неметални литиеви съединения като материали за положителни електроди, за да реши проблема с безопасността на литиево-металните батерии. През 90-те години на миналия век се появиха литиево-полимерни батерии, използващи полимерни гелове като електролити, подобрявайки безопасността и енергийната плътност на батериите. През последните години се разработиха и нови технологии за литиеви батерии, като литиево-серни батерии и твърдотелни литиеви батерии.

В момента литиево-йонните батерии все още са най-често използваната и най-зрялата технология за батерии. Те имат висока енергийна плътност, дълъг живот на батерията и ниска степен на саморазреждане и се използват широко в мобилни телефони, преносими компютри, електрически превозни средства и други области. Освен това, литиево-полимерните батерии се използват широко и в области като тънки и леки устройства и безжични слушалки, поради високата си енергийна плътност и тънки конструктивни характеристики.

Китай постигна забележителен напредък в областта на литиевите батерии. Китай е един от най-големите производители и потребители на литиеви батерии в света. Веригата на китайската индустрия за литиеви батерии е завършена, от снабдяването със суровини до производството на батерии, има определен мащаб и техническа мощ. Китайските компании за литиеви батерии постигнаха важен напредък в технологичните изследвания и разработки, производствения капацитет и пазарния дял. Освен това китайското правителство въведе и серия от политики за подкрепа, за да насърчи развитието и иновациите в индустрията за литиеви батерии. Литиевите батерии се превърнаха в основно енергийно решение в области като електронни устройства и електрически превозни средства.