Наріжний камінь нової енергетики: Читайте про розробку та принцип дії літієвих батарей

Літієві батареї – це поширений тип акумуляторних батарей, електрохімічна реакція яких базується на міграції іонів літію між позитивним і негативним електродами. Літієві батареї мають такі переваги, як висока щільність енергії, тривалий термін служби та низький рівень саморозряду, тому вони широко використовуються в різних електронних пристроях та електромобілях.

Принцип роботи літієвих акумуляторів базується на міграції іонів літію між позитивним і негативним електродами. Під час процесу заряджання іони літію вивільняються з позитивного матеріалу (зазвичай оксиду, такого як кобальтат літію), проходять через електроліт, а потім вбудовуються в негативний матеріал (зазвичай вуглецевий матеріал). Під час процесу розрядки іони літію відокремлюються від негативного матеріалу та рухаються через електроліт до позитивного матеріалу, генеруючи струм та електричну енергію, що приводить в дію зовнішнє обладнання.

Принцип роботи літієвих акумуляторів можна спростити, представивши його в наступних кроках:

1. Під час процесу заряджання негативний електрод літієвої батареї поглинатиме зовнішні електрони. Щоб залишатися електрично нейтральним, позитивний електрод буде змушений вивільняти електрони назовні, а іони літію, які втратили електрони, будуть притягуватися до негативного електрода та рухатися через електроліт до негативного електрода. Таким чином, негативний електрод поповнює електрони та зберігає іони літію.

2. Під час розряду електрони повертаються до позитивного електрода через зовнішнє коло, а іони літію також видаляються з матеріалу негативного електрода, вивільняючи накопичену електричну енергію в процесі, і рухаються назад до позитивного електрода через електроліт, а електрони об'єднуються для участі в реакції відновлення для відновлення структури літієвої сполуки.

3. У процесі заряду та розряду, фактично, відбувається процес переслідування електронів іонами літію, під час якого досягається накопичення та вивільнення електричної енергії.

Розвиток літієвих акумуляторів пройшов кілька етапів. На початку 1970-х років були вперше представлені літій-металеві акумулятори, але через високу активність та проблеми безпеки літієвих акумуляторів сфера їх застосування була обмежена. Згодом літій-іонні акумулятори стали основною технологією, яка використовує неметалеві літієві сполуки як матеріали позитивних електродів для вирішення проблеми безпеки літій-металевих акумуляторів. У 1990-х роках з'явилися літій-полімерні акумулятори, що використовують полімерні гелі як електроліти, що покращило безпеку та щільність енергії акумуляторів. В останні роки також розвиваються нові технології літієвих акумуляторів, такі як літій-сірчані акумулятори та твердотільні літієві акумулятори.

Наразі літій-іонні акумулятори залишаються найпоширенішою та найзрілішою технологією акумуляторів. Вони мають високу щільність енергії, тривалий термін служби та низький рівень саморозряду, і широко використовуються в мобільних телефонах, ноутбуках, електромобілях та інших галузях. Крім того, літій-полімерні акумулятори також широко використовуються в таких галузях, як тонкі та легкі пристрої та бездротові навушники, завдяки своїй високій щільності енергії та тонким конструкційним характеристикам.

Китай досяг значного прогресу в галузі літієвих акумуляторів. Китай є одним з найбільших у світі виробників і споживачів літієвих акумуляторів. Ланцюг виробництва літієвих акумуляторів у Китаї є повним, від закупівлі сировини до виробництва акумуляторів, має певний масштаб і технічну потужність. Китайські компанії, що виробляють літієві акумулятори, досягли значного прогресу в технологічних дослідженнях і розробках, виробничих потужностях і частці ринку. Крім того, уряд Китаю також запровадив низку заходів підтримки для стимулювання розвитку та інновацій у галузі літієвих акумуляторів. Літієві акумулятори стали основним енергетичним рішенням у таких сферах, як електронні пристрої та електромобілі.