Piatra de temelie a noii energii: Citiți despre dezvoltarea și principiul bateriilor cu litiu

Bateriile cu litiu sunt un tip comun de baterie reîncărcabilă a cărei reacție electrochimică se bazează pe migrarea ionilor de litiu între electrozii pozitivi și negativi. Bateriile cu litiu au avantajele unei densități energetice ridicate, duratei lungi de viață și ratei scăzute de autodescărcare, așa că sunt utilizate pe scară largă în diverse dispozitive electronice și vehicule electrice.

Principiul de funcționare al bateriilor cu litiu se bazează pe migrarea ionilor de litiu între electrozii pozitivi și negativi. În timpul procesului de încărcare, ionii de litiu sunt eliberați din materialul pozitiv (de obicei un oxid, cum ar fi cobaltatul de litiu), trec prin electrolit și apoi sunt inserați în materialul negativ (de obicei un material carbonizat). În timpul procesului de descărcare, ionii de litiu sunt separați de materialul negativ și se deplasează prin electrolit către materialul pozitiv, generând curent și energie electrică, care acționează echipamentul extern.

Principiul de funcționare al bateriilor cu litiu poate fi simplificat în următorii pași:

1. În timpul procesului de încărcare, electrodul negativ al bateriei de litiu va absorbi electroni externi. Pentru a rămâne neutru din punct de vedere electric, electrodul pozitiv va fi forțat să elibereze electroni în exterior, iar ionii de litiu care au pierdut electroni vor fi atrași de electrodul negativ și se vor deplasa prin electrolit către electrodul negativ. În acest fel, electrodul negativ reface electronii și stochează ioni de litiu.

2. La descărcare, electronii se întorc la electrodul pozitiv prin circuitul extern, iar ionii de litiu sunt, de asemenea, eliminați din materialul electrodului negativ, eliberând energia electrică stocată în acest proces și deplasându-se înapoi la electrodul pozitiv prin electrolit, iar electronii sunt combinați pentru a participa la reacția de reducere pentru a restabili structura compusului de litiu.

3. În procesul de încărcare și descărcare, de fapt, este procesul prin care ionii de litiu urmăresc electronii, în timpul căruia se realizează stocarea și eliberarea energiei electrice.

Dezvoltarea bateriilor cu litiu a trecut prin mai multe etape. La începutul anilor 1970, au fost introduse pentru prima dată bateriile litiu-metal, dar din cauza activității ridicate și a problemelor de siguranță ale litiului metalic, domeniul lor de aplicare a fost limitat. Ulterior, bateriile litiu-ion au devenit tehnologia principală, care utilizează compuși nemetalici de litiu ca materiale pentru electrozi pozitivi pentru a rezolva problema de siguranță a bateriilor litiu-metal. În anii 1990, au apărut bateriile litiu-polimer, folosind geluri polimerice ca electroliți, îmbunătățind siguranța și densitatea energetică a bateriilor. În ultimii ani, s-au dezvoltat și noi tehnologii pentru bateriile cu litiu, cum ar fi bateriile litiu-sulf și bateriile litiu în stare solidă.

În prezent, bateriile litiu-ion sunt încă cea mai utilizată și mai matură tehnologie de baterii. Au o densitate energetică ridicată, o durată lungă de viață a ciclului și o rată de autodescărcare redusă și sunt utilizate pe scară largă în telefoane mobile, laptopuri, vehicule electrice și alte domenii. În plus, bateriile litiu-polimer sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în domenii precum dispozitivele subțiri și ușoare și căștile wireless, datorită densității lor energetice ridicate și caracteristicilor de design subțire.

China a înregistrat progrese remarcabile în domeniul bateriilor cu litiu. China este unul dintre cei mai mari producători și consumatori de baterii cu litiu din lume. Lanțul industriei bateriilor cu litiu din China este complet, de la achiziționarea materiilor prime până la fabricarea bateriilor, având o anumită amploare și forță tehnică. Companiile chineze de baterii cu litiu au înregistrat progrese importante în cercetarea și dezvoltarea tehnologică, capacitatea de producție și cota de piață. În plus, guvernul chinez a introdus, de asemenea, o serie de politici de sprijin pentru a încuraja dezvoltarea și inovarea industriei bateriilor cu litiu. Bateriile cu litiu au devenit o soluție energetică majoră în domenii precum dispozitivele electronice și vehiculele electrice.