Naujosios energijos kertinis akmuo: skaitykite apie ličio baterijų kūrimą ir veikimo principą

Ličio baterijos yra įprastas įkraunamų baterijų tipas, kurio elektrocheminė reakcija pagrįsta ličio jonų migracija tarp teigiamo ir neigiamo elektrodų. Ličio baterijos pasižymi dideliu energijos tankiu, ilgu tarnavimo laiku ir mažu savaiminio išsikrovimo greičiu, todėl jos plačiai naudojamos įvairiuose elektroniniuose prietaisuose ir elektrinėse transporto priemonėse.

Ličio baterijų veikimo principas pagrįstas ličio jonų migracija tarp teigiamo ir neigiamo elektrodų. Įkrovimo metu ličio jonai išsiskiria iš teigiamos medžiagos (dažniausiai oksido, pvz., ličio kobaltato), praeina pro elektrolitą ir po to įterpiami į neigiamą medžiagą (dažniausiai anglies medžiagą). Iškrovimo metu ličio jonai yra atskiriami nuo neigiamos medžiagos ir juda per elektrolitą į teigiamą medžiagą, generuodami srovę ir elektros energiją, kurios varo išorinę įrangą.

Ličio baterijų veikimo principą galima supaprastinti šiais žingsniais:

1. Įkrovimo metu ličio baterijos neigiamas elektrodas sugeria išorinius elektronus. Kad išliktų elektriniu neutralumu, teigiamas elektrodas yra priverstas išskirti elektronus į išorę, o elektronus praradę ličio jonai bus pritraukti prie neigiamo elektrodo ir per elektrolitą pereis į neigiamą elektrodą. Tokiu būdu neigiamas elektrodas papildo elektronus ir kaupia ličio jonus.

2. Iškrovimo metu elektronai per išorinę grandinę grįžta į teigiamą elektrodą, o ličio jonai taip pat pašalinami iš neigiamo elektrodo medžiagos, atlaisvindami proceso metu sukauptą elektros energiją ir per elektrolitą grįždami į teigiamą elektrodą, o elektronai sujungiami, kad dalyvautų redukcijos reakcijoje ir atkurtų ličio junginio struktūrą.

3. Įkrovimo ir iškrovimo procese iš tikrųjų tai yra ličio jonų vejasi elektronus procesas, kurio metu pasiekiamas elektros energijos kaupimas ir išleidimas.

Ličio baterijų kūrimas vyko keliais etapais. Aštuntojo dešimtmečio pradžioje pirmą kartą buvo pristatytos ličio metalo baterijos, tačiau dėl didelio ličio metalo aktyvumo ir saugos problemų jų taikymo sritis buvo ribota. Vėliau ličio jonų baterijos tapo pagrindine technologija, kurioje nemetaliniai ličio junginiai naudojami kaip teigiamo elektrodo medžiagos, siekiant išspręsti ličio metalo baterijų saugos problemą. Dešimtajame dešimtmetyje atsirado ličio polimerų baterijos, kuriose kaip elektrolitai naudojami polimeriniai geliai, taip pagerinant baterijų saugumą ir energijos tankį. Pastaraisiais metais taip pat kuriamos naujos ličio baterijų technologijos, tokios kaip ličio-sieros baterijos ir kietojo kūno ličio baterijos.

Šiuo metu ličio jonų baterijos vis dar yra dažniausiai naudojama ir labiausiai išsivysčiusi baterijų technologija. Jos pasižymi dideliu energijos tankiu, ilgu ciklo tarnavimo laiku ir mažu savaiminio išsikrovimo greičiu, todėl plačiai naudojamos mobiliuosiuose telefonuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose, elektrinėse transporto priemonėse ir kitose srityse. Be to, ličio polimerų baterijos dėl didelio energijos tankio ir plono dizaino savybių taip pat plačiai naudojamos tokiose srityse kaip ploni ir lengvi įrenginiai bei belaidės ausinės.

Kinija padarė didelę pažangą ličio baterijų srityje. Kinija yra viena didžiausių ličio baterijų gamintojų ir vartotojų pasaulyje. Kinijos ličio baterijų pramonės grandinė yra pilna – nuo ​​žaliavų pirkimo iki baterijų gamybos, turinti tam tikrą mastą ir techninį pajėgumą. Kinijos ličio baterijų įmonės padarė didelę pažangą technologijų tyrimų ir plėtros, gamybos pajėgumų ir rinkos dalies srityse. Be to, Kinijos vyriausybė taip pat įdiegė keletą paramos politikos krypčių, skirtų skatinti ličio baterijų pramonės plėtrą ir inovacijas. Ličio baterijos tapo pagrindiniu energijos sprendimu tokiose srityse kaip elektroniniai prietaisai ir elektrinės transporto priemonės.