Temelj nove energije: Preberite razvoj in načelo litijevih baterij
Litijeve baterije so pogosta vrsta polnilnih baterij, katerih elektrokemična reakcija temelji na migraciji litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo. Litijeve baterije imajo prednosti visoke energijske gostote, dolge življenjske dobe in nizke stopnje samopraznjenja, zato se pogosto uporabljajo v različnih elektronskih napravah in električnih vozilih.
Načelo delovanja litijevih baterij temelji na migraciji litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo. Med polnjenjem se litijevi ioni sprostijo iz pozitivnega materiala (običajno oksida, kot je litijev kobaltat), preidejo skozi elektrolit in se nato vstavijo v negativni material (običajno ogljikov material). Med praznjenjem se litijevi ioni ločijo od negativnega materiala in se premikajo skozi elektrolit do pozitivnega materiala, pri čemer ustvarjajo tok in električno energijo, ki poganja zunanjo opremo.
Načelo delovanja litijevih baterij lahko poenostavimo v naslednje korake:
1. Med polnjenjem negativna elektroda litijeve baterije absorbira zunanje elektrone. Da bi ostala električno nevtralna, je pozitivna elektroda prisiljena sproščati elektrone navzven, litijevi ioni, ki so izgubili elektrone, pa se bodo pritegnili k negativni elektrodi in se bodo skozi elektrolit premaknili do negativne elektrode. Na ta način negativna elektroda obnavlja elektrone in shranjuje litijeve ione.
2. Pri praznjenju se elektroni prek zunanjega vezja vrnejo na pozitivno elektrodo, litijevi ioni pa se odstranijo tudi iz materiala negativne elektrode, pri čemer se shranjena električna energija sprosti in se skozi elektrolit vrne na pozitivno elektrodo, elektroni pa se združijo in sodelujejo v redukcijski reakciji za obnovitev strukture litijeve spojine.
3. V procesu polnjenja in praznjenja gre pravzaprav za proces, pri katerem litijevi ioni lovijo elektrone, pri čemer se doseže shranjevanje in sproščanje električne energije.
Razvoj litijevih baterij je šel skozi več faz. V zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so bile prvič predstavljene litijeve kovinske baterije, vendar je bil zaradi visoke aktivnosti in varnostnih težav litijeve kovine njihov obseg uporabe omejen. Posledično so litijevo-ionske baterije postale glavna tehnologija, ki uporablja nekovinske litijeve spojine kot materiale za pozitivne elektrode za rešitev varnostnega problema litijevih kovinskih baterij. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so se pojavile litijevo-polimerne baterije, ki uporabljajo polimerne gele kot elektrolite, kar izboljšuje varnost in energijsko gostoto baterij. V zadnjih letih se razvijajo tudi nove tehnologije litijevih baterij, kot so litijevo-žveplove baterije in trdne litijeve baterije.
Trenutno so litij-ionske baterije še vedno najpogosteje uporabljena in najbolj zrela tehnologija baterij. Imajo visoko energijsko gostoto, dolgo življenjsko dobo in nizko stopnjo samopraznjenja ter se pogosto uporabljajo v mobilnih telefonih, prenosnih računalnikih, električnih vozilih in drugih področjih. Poleg tega se litij-polimerne baterije zaradi visoke energijske gostote in tanke zasnove pogosto uporabljajo tudi na področjih, kot so tanke in lahke naprave ter brezžične slušalke.
Kitajska je dosegla izjemen napredek na področju litijevih baterij. Kitajska je eden največjih svetovnih proizvajalcev in potrošnikov litijevih baterij. Kitajska industrijska veriga litijevih baterij je zaključena, od nabave surovin do proizvodnje baterij ima določen obseg in tehnično moč. Kitajska podjetja za litijeve baterije so dosegla pomemben napredek na področju tehnoloških raziskav in razvoja, proizvodnih zmogljivosti in tržnega deleža. Poleg tega je kitajska vlada uvedla tudi vrsto podpornih politik za spodbujanje razvoja in inovacij v industriji litijevih baterij. Litijeve baterije so postale pomembna energetska rešitev na področjih, kot so elektronske naprave in električna vozila.