De Grondstee vun der neier Energie: Liest d'Entwécklung an de Prinzip vu Lithiumbatterien

Lithiumbatterien sinn eng üblech Aart vun nofëllbarer Batterie, där hir elektrochemesch Reaktioun op der Migratioun vu Lithiumionen tëscht der positiver an negativer Elektrode baséiert. Lithiumbatterien hunn d'Virdeeler vun enger héijer Energiedicht, enger laanger Liewensdauer an enger gerénger Selbstentladungsquote, dofir gi se wäit verbreet a verschiddenen elektroneschen Apparater an Elektroautoen agesat.

De Funktionsprinzip vu Lithiumbatterien baséiert op der Migratioun vu Lithiumionen tëscht der positiver an der negativer Elektrode. Wärend dem Ladeprozess ginn Lithiumionen aus dem positive Material (normalerweis en Oxid wéi Lithiumkobaltat) fräigesat, ginn duerch den Elektrolyt a ginn dann an dat negativt Material (normalerweis e Kuelestoffmaterial) agebaut. Wärend dem Entladungsprozess ginn d'Lithiumionen vum negativen Material getrennt a beweege sech duerch den Elektrolyt an dat positivt Material, wouduerch Stroum an elektresch Energie generéiert ginn, déi déi extern Ausrüstung zum Betrib drécken.

De Funktionsprinzip vu Lithiumbatterien kann an déi folgend Schrëtt vereinfacht ginn:

1. Wärend dem Opluedprozess absorbéiert déi negativ Elektrod vun der Lithiumbatterie extern Elektronen. Fir elektresch neutral ze bleiwen, gëtt déi positiv Elektrod gezwongen, Elektronen no baussen ofzeginn, an d'Lithiumionen, déi Elektronen verluer hunn, ginn vun der negativer Elektrod ugezunn a beweegen sech duerch den Elektrolyt op déi negativ Elektrod. Op dës Manéier fëllt déi negativ Elektrod d'Elektronen op a späichert Lithiumionen.

2. Beim Entladen ginn d'Elektronen iwwer den externen Circuit zréck op déi positiv Elektrod, an d'Lithiumionen ginn och aus dem negativen Elektrodenmaterial ewechgeholl, wouduerch déi gespäichert elektresch Energie fräigesat gëtt a sech iwwer den Elektrolyt zréck op déi positiv Elektrod beweegt, an d'Elektronen ginn zesummegefaasst fir un der Reduktiounsreaktioun deelzehuelen, fir d'Struktur vun der Lithiumverbindung erëm hierzestellen.

3. Am Prozess vum Oplueden an Entlueden ass et tatsächlech de Prozess vun de Lithiumionen, déi Elektronen nojagen, bei deem d'Späicherung an d'Verëffentlechung vun elektrescher Energie erreecht gëtt.

D'Entwécklung vu Lithiumbatterien huet verschidde Phasen duerchlaf. Ufanks vun den 1970er Joren goufen fir d'éischt Lithiummetallbatterien agefouert, awer wéinst der héijer Aktivitéit a Sécherheetsproblemer vum Lithiummetall war hiren Uwendungsberäich limitéiert. Duerno sinn Lithium-Ionen-Batterien zur Mainstream-Technologie ginn, déi net-metallesch Lithiumverbindungen als positiv Elektrodenmaterialien benotzt fir d'Sécherheetsproblem vu Lithiummetallbatterien ze léisen. An den 1990er Joren sinn Lithiumpolymerbatterien opgetrueden, déi Polymergelen als Elektrolyte benotzen, wat d'Sécherheet an d'Energiedicht vu Batterien verbessert huet. An de leschte Joren hunn sech och nei Lithiumbatterietechnologien wéi Lithium-Schwefelbatterien a Festkierper-Lithiumbatterien entwéckelt.

Aktuell sinn Lithium-Ionen-Batterien nach ëmmer déi am meeschte verbreet a reifst Batterietechnologie. Si hunn eng héich Energiedicht, eng laang Liewensdauer an eng niddreg Selbstentladungsquote a gi wäit verbreet a Mobiltelefonen, Notebooks, Elektroautoen an anere Beräicher benotzt. Zousätzlech gi Lithium-Polymer-Batterien och wäit verbreet a Beräicher wéi dënn a liicht Apparater a drahtlos Kopfhörer benotzt, wéinst hirer héijer Energiedicht an hirem dënnen Design.

China huet bemierkenswäert Fortschrëtter am Beräich vun de Lithiumbatterien gemaach. China ass ee vun de weltgréisste Produzenten a Konsumenten vu Lithiumbatterien. Déi chinesesch Lithiumbatterieindustrie ass komplett, vun der Beschaffung vu Réistoffer bis zur Batterieproduktioun huet eng gewëssen Ausmooss an technesch Stäerkt. Déi chinesesch Lithiumbatteriefirmen hunn wichteg Fortschrëtter an der technologescher Fuerschung an Entwécklung, der Produktiounskapazitéit an dem Maartundeel gemaach. Zousätzlech huet déi chinesesch Regierung och eng Rei vun Ënnerstëtzungspolitiken agefouert fir d'Entwécklung an d'Innovatioun vun der Lithiumbatterieindustrie ze fërderen. Lithiumbatterien sinn zu enger wichteger Energieléisung a Beräicher wéi elektroneschen Apparater an Elektroautoen ginn.