Камен темељац нове енергије: Прочитајте развој и принцип литијумских батерија

Литијумске батерије су уобичајена врста пуњивих батерија чија се електрохемијска реакција заснива на миграцији литијумских јона између позитивне и негативне електроде. Литијумске батерије имају предности високе густине енергије, дугог века трајања и ниске стопе самопражњења, па се широко користе у разним електронским уређајима и електричним возилима.

Принцип рада литијумских батерија заснива се на миграцији литијумових јона између позитивних и негативних електрода. Током процеса пуњења, литијумови јони се ослобађају из позитивног материјала (обично оксида као што је литијум кобалтат), пролазе кроз електролит, а затим се убацују у негативни материјал (обично угљенични материјал). Током процеса пражњења, литијумови јони се одвајају од негативног материјала и крећу се кроз електролит до позитивног материјала, генеришући струју и електричну енергију, што покреће спољну опрему на рад.

Принцип рада литијумских батерија може се поједноставити у следеће кораке:

1. Током процеса пуњења, негативна електрода литијумске батерије ће апсорбовати спољашње електроне. Да би остала електрично неутрална, позитивна електрода ће бити приморана да ослободи електроне напоље, а литијумски јони који су изгубили електроне биће привучени негативној електроди и кретати се кроз електролит до негативне електроде. На овај начин, негативна електрода надокнађује електроне и складишти литијумске јоне.

2. Приликом пражњења, електрони се враћају на позитивну електроду кроз спољашње коло, а литијумови јони се такође уклањају из материјала негативне електроде, ослобађајући ускладиштену електричну енергију у процесу и враћајући се на позитивну електроду кроз електролит, а електрони се комбинују да би учествовали у реакцији редукције ради обнављања структуре литијумовог једињења.

3. У процесу пуњења и пражњења, заправо, то је процес литијумових јона који јуре електроне, током којег се постиже складиштење и ослобађање електричне енергије.

Развој литијумских батерија прошао је кроз више фаза. Почетком 1970-их, први пут су представљене литијум-металне батерије, али због високе активности и безбедносних проблема литијум-металног, њихов обим примене је био ограничен. Након тога, литијум-јонске батерије су постале главна технологија, која користи неметална литијумска једињења као материјале за позитивне електроде како би решила проблем безбедности литијум-металних батерија. Деведесетих година појавиле су се литијум-полимерске батерије, које користе полимерне гелове као електролите, побољшавајући безбедност и густину енергије батерија. Последњих година развијају се и нове технологије литијумских батерија, као што су литијум-сумпорне батерије и чврсте литијумске батерије.

Тренутно су литијум-јонске батерије и даље најчешће коришћена и најзрелија технологија батерија. Имају високу густину енергије, дуг век трајања и ниску стопу самопражњења, и широко се користе у мобилним телефонима, лаптоповима, електричним возилима и другим областима. Поред тога, литијум-полимерске батерије се такође широко користе у областима као што су танки и лагани уређаји и бежичне слушалице, због своје високе густине енергије и карактеристика танког дизајна.

Кина је постигла изузетан напредак у области литијумских батерија. Кина је један од највећих светских произвођача и потрошача литијумских батерија. Кинески ланац индустрије литијумских батерија је комплетан, од набавке сировина до производње батерија, има одређени обим и техничку снагу. Кинеске компаније за литијумске батерије постигле су значајан напредак у истраживању и развоју технологије, производним капацитетима и тржишном уделу. Поред тога, кинеска влада је такође увела низ политика подршке како би подстакла развој и иновације у индустрији литијумских батерија. Литијумске батерије су постале главно енергетско решење у областима као што су електронски уређаји и електрична возила.