Li-jonu akumulators
saturs
Litija jonu akumulators vai litija jonu akumulators ir litija akumulatora veids
Jaunās tehnoloģijas e-mobilitātei
Viedtālruņi, iebūvētās kameras, droni, elektroinstrumenti, elektriskie motocikli, skrejriteņi... litija baterijas mūsdienās ir visuresošas mūsu ikdienas dzīvē un ir mainījušas daudzus lietojumus. Bet ko tie patiesībā sniedz un vai tie joprojām var attīstīties?
Stāsts
Tas bija pagājušā gadsimta 1970. gados, kad litija jonu akumulatoru ieviesa Stenlijs Vitingems. Pēdējā darbu 1986. gadā turpinās Džons B. Gudeno un Akiro Jošino. Tikai 1991. gadā Sony laida tirgū pirmo šāda veida akumulatoru un uzsāka tehnoloģisku revolūciju. 2019. gadā Nobela prēmiju ķīmijā saņēma trīs līdzizgudrotāji.
Kā tas strādā?
Litija jonu akumulators faktiski ir vairāku litija jonu elementu komplekts, kas uzglabā un atdod elektroenerģiju. Akumulatora pamatā ir trīs galvenās sastāvdaļas: pozitīvs elektrods, ko sauc par katodu, negatīvs elektrods, ko sauc par anodu, un elektrolīts, vadošs šķīdums.
Kad akumulators ir izlādējies, anods caur elektrolītu izstaro elektronus uz katodu, kas savukārt apmainās ar pozitīviem joniem. Uzlādes laikā kustība mainās.
Tāpēc darbības princips paliek tāds pats kā "svina" akumulatoram, izņemot to, ka šeit elektrodu svins un svina oksīds tiek aizstāti ar kobalta oksīda katodu, kas ietver nedaudz lilijas un grafīta anodu. Tāpat sērskābe vai ūdens vanna padodas litija sāļu elektrolītam.
Mūsdienās izmantotais elektrolīts ir šķidrā veidā, taču pētījumi virzās uz cietu, drošāku un izturīgāku elektrolītu.
Priekšrocības
Kāpēc litija jonu akumulators pēdējo 20 gadu laikā ir aizstājis visus pārējos?
Atbilde ir vienkārša. Šis akumulators nodrošina izcilu enerģijas blīvumu un tādējādi nodrošina tādu pašu veiktspēju svara ietaupīšanai salīdzinājumā ar svina, niķeļa ...
Šiem akumulatoriem ir arī salīdzinoši zema pašizlāde (maksimums 10% mēnesī), tiem nav nepieciešama apkope un nav atmiņas efekta.
Visbeidzot, ja tie ir dārgāki par vecākām akumulatoru tehnoloģijām, tie ir lētāki par litija polimēru (Li-Po) un joprojām ir efektīvāki nekā litija fosfāts (LiFePO4).
Ierobežojumi
Tomēr litija jonu akumulatori nav ideāli, un jo īpaši tiem ir vairāk šūnu bojājumu, ja tie ir pilnībā izlādēti. Tāpēc, lai tie pārāk ātri nezaudētu savas īpašības, labāk tos ielādēt, negaidot, kamēr tie kļūs plakani.
Pirmkārt, akumulators var radīt nopietnus drošības riskus. Kad akumulators ir pārslogots vai nokrītas zem -5 ° C, litijs sacietē caur dendritiem no katra elektroda. Kad anodu un katodu savieno dendriti, akumulators var aizdegties un eksplodēt. Par daudziem gadījumiem ziņots ar Nokia, Fujitsu-Siemens vai Samsung, sprādzieni notikuši arī lidmašīnās, tāpēc mūsdienās ir aizliegts pārvadāt tilpnē litija jonu akumulatoru, kā arī iekāpšana salonā bieži vien ir ierobežota jaudas ziņā (aizliegts augstāk 160 Wh un ar atļauju no 100 līdz 160 Wh).
Tādējādi, lai cīnītos pret šo parādību, ražotāji ir ieviesuši elektroniskās vadības sistēmas (BMS), kas spēj izmērīt akumulatora temperatūru, regulēt spriegumu un darboties kā automātiskie slēdži anomālijas gadījumā. Ciets elektrolīts vai polimēru gēls ir arī izpētītas perspektīvas, lai apietu problēmu.
Turklāt, lai izvairītos no pārkaršanas, akumulatora uzlāde tiek palēnināta par pēdējiem 20 procentiem, tāpēc uzlādes laiki bieži tiek reklamēti tikai par 80% ...
Tomēr ļoti praktiskam litija jonu akumulatoram, kas paredzēts ikdienas lietošanai, ir liela ietekme uz vidi, vispirms iegūstot litiju, kam nepieciešams astronomisks daudzums saldūdens, un pēc tam to pārstrādājot tā kalpošanas laika beigās. Tomēr otrreizēja pārstrāde vai atkārtota izmantošana gadu no gada pieaug.
Kāda ir litija jonu nākotne?
Tā kā pētniecība arvien vairāk virzās uz alternatīvām tehnoloģijām, kas ir mazāk piesārņojošas, izturīgākas, lētākas ražošanā vai drošākas, vai litija jonu akumulators ir sasniedzis savu potenciālu?
Litija jonu akumulators, kas rūpnieciskā mērogā darbojas trīs gadu desmitus, nav teicis savu pēdējo vārdu, un attīstība turpina uzlabot enerģijas blīvumu, uzlādes ātrumu vai drošību. Mēs to esam redzējuši gadu gaitā, jo īpaši motorizēto divriteņu transportlīdzekļu jomā, kur motorollers pastāvēja tikai aptuveni piecdesmit kilometrus pirms 5 gadiem, un daži motocikli tagad pārsniedz 200 diapazona termināļus.
Revolūcijas solījumi ir arī tādi leģioni kā Nawa oglekļa elektrods, Jenax salokāms akumulators, 105 ° C darba temperatūra NGK ...
Diemžēl pētniecība bieži saskaras ar skarbo realitāti, kas saistīta ar rentabilitāti un rūpnieciskām prasībām. Kamēr nav izstrādātas alternatīvas tehnoloģijas, īpaši paredzamā litija-gaisa, litija jonu nākotne joprojām ir priekšā, jo īpaši elektrisko divriteņu pasaulē, kur svara un nospieduma samazināšana ir svarīgi kritēriji.
