Asas tenaga baharu: Baca perkembangan dan prinsip bateri litium

Bateri litium ialah sejenis bateri boleh dicas semula yang biasa yang tindak balas elektrokimianya berdasarkan penghijrahan ion litium antara elektrod positif dan negatif. Bateri litium mempunyai kelebihan ketumpatan tenaga yang tinggi, jangka hayat yang panjang dan kadar nyahcas sendiri yang rendah, jadi ia digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik dan kenderaan elektrik.

Prinsip kerja bateri litium adalah berdasarkan penghijrahan ion litium antara elektrod positif dan negatif. Semasa proses pengecasan, ion litium dilepaskan daripada bahan positif (biasanya oksida seperti litium kobalt), melalui elektrolit, dan kemudian dimasukkan ke dalam bahan negatif (biasanya bahan karbon). Semasa proses nyahcas, ion litium dipisahkan daripada bahan negatif dan bergerak melalui elektrolit ke bahan positif, menjana arus dan tenaga elektrik, yang memacu peralatan luaran untuk berfungsi.

Prinsip kerja bateri litium boleh dipermudahkan kepada langkah-langkah berikut:

1. Semasa proses pengecasan, elektrod negatif bateri litium akan menyerap elektron luaran. Untuk kekal neutral secara elektrik, elektrod positif akan dipaksa untuk melepaskan elektron ke luar, dan ion litium yang telah kehilangan elektron akan tertarik kepada elektrod negatif dan bergerak melalui elektrolit ke elektrod negatif. Dengan cara ini, elektrod negatif mengisi semula elektron dan menyimpan ion litium.

2. Apabila dinyahcas, elektron kembali ke elektrod positif melalui litar luaran, dan ion litium juga dikeluarkan daripada bahan elektrod negatif, melepaskan tenaga elektrik yang tersimpan dalam proses tersebut, dan bergerak kembali ke elektrod positif melalui elektrolit, dan elektron digabungkan untuk mengambil bahagian dalam tindak balas penurunan bagi memulihkan struktur sebatian litium.

3. Dalam proses cas dan nyahcas, sebenarnya, ia adalah proses ion litium mengejar elektron, di mana penyimpanan dan pembebasan tenaga elektrik dicapai.

Perkembangan bateri litium telah melalui pelbagai peringkat. Pada awal 1970-an, bateri logam litium mula diperkenalkan, tetapi disebabkan oleh aktiviti dan isu keselamatan logam litium yang tinggi, skop aplikasinya adalah terhad. Seterusnya, bateri litium-ion telah menjadi teknologi arus perdana, yang menggunakan sebatian litium bukan logam sebagai bahan elektrod positif untuk menyelesaikan masalah keselamatan bateri logam litium. Pada tahun 1990-an, bateri polimer litium muncul, menggunakan gel polimer sebagai elektrolit, meningkatkan keselamatan dan ketumpatan tenaga bateri. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, teknologi bateri litium baharu seperti bateri litium-sulfur dan bateri litium keadaan pepejal juga telah berkembang.

Pada masa ini, bateri litium-ion masih merupakan teknologi bateri yang paling biasa digunakan dan paling matang. Ia mempunyai ketumpatan tenaga yang tinggi, jangka hayat kitaran yang panjang dan kadar nyahcas sendiri yang rendah, dan digunakan secara meluas dalam telefon bimbit, komputer riba, kenderaan elektrik dan bidang lain. Di samping itu, bateri polimer litium juga digunakan secara meluas dalam bidang seperti peranti nipis dan ringan serta fon kepala tanpa wayar, kerana ketumpatan tenaga yang tinggi dan ciri reka bentuk nipisnya.

China telah mencapai kemajuan yang luar biasa dalam bidang bateri litium. China merupakan salah satu pengeluar dan pengguna bateri litium terbesar di dunia. Rantaian industri bateri litium China telah lengkap, daripada perolehan bahan mentah hinggalah pembuatan bateri mempunyai skala dan kekuatan teknikal tertentu. Syarikat bateri litium China telah mencapai kemajuan penting dalam penyelidikan dan pembangunan teknologi, kapasiti pengeluaran dan bahagian pasaran. Di samping itu, kerajaan China juga telah memperkenalkan beberapa dasar sokongan untuk menggalakkan pembangunan dan inovasi industri bateri litium. Bateri litium telah menjadi penyelesaian tenaga utama dalam bidang seperti peranti elektronik dan kenderaan elektrik.