A pedra angular da nova enerxía: lea o desenvolvemento e o principio das baterías de litio

As baterías de litio son un tipo común de batería recargable cuxa reacción electroquímica se basea na migración de ións de litio entre os eléctrodos positivo e negativo. As baterías de litio teñen as vantaxes dunha alta densidade de enerxía, unha longa vida útil e unha baixa taxa de autodescarga, polo que se usan amplamente en diversos dispositivos electrónicos e vehículos eléctricos.

O principio de funcionamento das baterías de litio baséase na migración de ións de litio entre os eléctrodos positivo e negativo. Durante o proceso de carga, os ións de litio libéranse do material positivo (xeralmente un óxido como o cobaltato de litio), pasan a través do electrolito e logo insírense no material negativo (xeralmente un material de carbono). Durante o proceso de descarga, os ións de litio sepáranse do material negativo e móvense a través do electrolito ata o material positivo, xerando corrente e enerxía eléctrica, o que impulsa o funcionamento do equipo externo.

O principio de funcionamento das baterías de litio pódese simplificar nos seguintes pasos:

1. Durante o proceso de carga, o eléctrodo negativo da batería de litio absorberá electróns externos. Para manterse electricamente neutro, o eléctrodo positivo verase obrigado a liberar electróns ao exterior, e os ións de litio que perderon electróns serán atraídos polo eléctrodo negativo e moveranse a través do electrolito ata o eléctrodo negativo. Deste xeito, o eléctrodo negativo repón electróns e almacena ións de litio.

2. Ao descargar, os electróns regresan ao eléctrodo positivo a través do circuíto externo e os ións de litio tamén se eliminan do material do eléctrodo negativo, liberando a enerxía eléctrica almacenada no proceso e volvendo ao eléctrodo positivo a través do electrolito, e os electróns combínanse para participar na reacción de redución para restaurar a estrutura do composto de litio.

3. No proceso de carga e descarga, de feito, é o proceso de ións de litio que perseguen electróns, durante o cal se consegue o almacenamento e a liberación de enerxía eléctrica.

O desenvolvemento das baterías de litio pasou por múltiples etapas. A principios da década de 1970, introducíronse por primeira vez as baterías de litio metálico, pero debido á alta actividade e aos problemas de seguridade do litio metálico, o seu ámbito de aplicación foi limitado. Posteriormente, as baterías de ións de litio convertéronse na tecnoloxía dominante, que utiliza compostos de litio non metálicos como materiais de eléctrodos positivos para resolver o problema de seguridade das baterías de litio metálico. Na década de 1990, apareceron as baterías de polímero de litio, que utilizan xeles de polímero como electrólitos, mellorando a seguridade e a densidade de enerxía das baterías. Nos últimos anos, tamén se desenvolveron novas tecnoloxías de baterías de litio, como as baterías de litio-xofre e as baterías de litio de estado sólido.

Na actualidade, as baterías de ións de litio seguen sendo a tecnoloxía de baterías máis empregada e madura. Ten unha alta densidade de enerxía, unha longa vida útil e unha baixa taxa de autodescarga, e úsase amplamente en teléfonos móbiles, ordenadores portátiles, vehículos eléctricos e outros campos. Ademais, as baterías de polímero de litio tamén se empregan amplamente en campos como dispositivos finos e lixeiros e auriculares sen fíos, debido á súa alta densidade de enerxía e ás súas características de deseño delgado.

China fixo progresos notables no campo das baterías de litio. China é un dos maiores produtores e consumidores mundiais de baterías de litio. A cadea da industria de baterías de litio de China é completa, dende a adquisición de materias primas ata a fabricación de baterías ten unha certa escala e fortaleza técnica. As empresas de baterías de litio de China fixeron importantes progresos na investigación e desenvolvemento tecnolóxico, na capacidade de produción e na cota de mercado. Ademais, o goberno chinés tamén introduciu unha serie de políticas de apoio para fomentar o desenvolvemento e a innovación da industria das baterías de litio. As baterías de litio convertéronse nunha importante solución enerxética en áreas como os dispositivos electrónicos e os vehículos eléctricos.