Základný kameň novej energie: Prečítajte si vývoj a princíp lítiových batérií
Lítiové batérie sú bežným typom nabíjateľných batérií, ktorých elektrochemická reakcia je založená na migrácii lítiových iónov medzi kladnou a zápornou elektródou. Lítiové batérie majú výhody vysokej energetickej hustoty, dlhej životnosti a nízkej miery samovybíjania, takže sa široko používajú v rôznych elektronických zariadeniach a elektrických vozidlách.
Princíp fungovania lítiových batérií je založený na migrácii lítiových iónov medzi kladnou a zápornou elektródou. Počas procesu nabíjania sa lítiové ióny uvoľňujú z kladného materiálu (zvyčajne oxidu, ako je kobaltan lítny), prechádzajú elektrolytom a potom sa vkladajú do záporného materiálu (zvyčajne uhlíkového materiálu). Počas procesu vybíjania sa lítiové ióny oddeľujú od záporného materiálu a presúvajú sa cez elektrolyt do kladného materiálu, čím generujú prúd a elektrickú energiu, ktorá poháňa externé zariadenie.
Princíp fungovania lítiových batérií možno zjednodušene zhrnúť do nasledujúcich krokov:
1. Počas procesu nabíjania záporná elektróda lítiovej batérie absorbuje externé elektróny. Aby zostala elektricky neutrálna, kladná elektróda je nútená uvoľňovať elektróny smerom von a lítiové ióny, ktoré stratili elektróny, sú priťahované k zápornej elektróde a pohybujú sa cez elektrolyt k zápornej elektróde. Týmto spôsobom záporná elektróda dopĺňa elektróny a ukladá lítiové ióny.
2. Pri vybíjaní sa elektróny vracajú na kladnú elektródu cez vonkajší obvod a lítiové ióny sa tiež odstraňujú z materiálu zápornej elektródy, čím sa uvoľňuje uložená elektrická energia a cez elektrolyt sa vracajú späť na kladnú elektródu. Elektróny sa spájajú a podieľajú sa na redukčnej reakcii, čím sa obnovuje štruktúra lítiovej zlúčeniny.
3. V procese nabíjania a vybíjania ide v skutočnosti o proces, pri ktorom lítiové ióny naháňajú elektróny, počas ktorého sa dosahuje ukladanie a uvoľňovanie elektrickej energie.
Vývoj lítiových batérií prešiel niekoľkými fázami. Začiatkom 70. rokov 20. storočia boli prvýkrát predstavené lítium-kovové batérie, ale kvôli vysokej aktivite a bezpečnostným problémom s lítium-kovovým materiálom bol ich rozsah použitia obmedzený. Následne sa lítium-iónové batérie stali bežnou technológiou, ktorá využíva nekovové zlúčeniny lítia ako materiály kladných elektród na riešenie problému bezpečnosti lítium-kovových batérií. V 90. rokoch 20. storočia sa objavili lítium-polymérové batérie, ktoré používajú polymérne gély ako elektrolyty, čím sa zlepšuje bezpečnosť a energetická hustota batérií. V posledných rokoch sa vyvíjajú aj nové technológie lítium-sírových batérií a polovodičových lítium-iónových batérií.
V súčasnosti sú lítium-iónové batérie stále najbežnejšie používanou a najvyspelejšou technológiou batérií. Majú vysokú energetickú hustotu, dlhú životnosť a nízku mieru samovybíjania a sú široko používané v mobilných telefónoch, notebookoch, elektrických vozidlách a ďalších oblastiach. Okrem toho sa lítium-polymérové batérie vďaka svojej vysokej energetickej hustote a tenkému dizajnu široko používajú aj v oblastiach, ako sú tenké a ľahké zariadenia a bezdrôtové slúchadlá.
Čína dosiahla pozoruhodný pokrok v oblasti lítiových batérií. Čína je jedným z najväčších svetových výrobcov a spotrebiteľov lítiových batérií. Čínsky reťazec lítiových batérií je kompletný, od obstarávania surovín až po výrobu batérií má určitý rozsah a technickú silu. Čínske spoločnosti zaoberajúce sa lítiovými batériami dosiahli významný pokrok v oblasti technologického výskumu a vývoja, výrobnej kapacity a podielu na trhu. Okrem toho čínska vláda zaviedla aj sériu podporných politík na podporu rozvoja a inovácií v odvetví lítiových batérií. Lítiové batérie sa stali hlavným energetickým riešením v oblastiach, ako sú elektronické zariadenia a elektrické vozidlá.