Li-jonska baterija
Sadržaj
Litijum-jonska baterija ili litijum-jonska baterija je vrsta litijumske baterije
Nove tehnologije za e-mobilnost
Pametni telefoni, ugrađene kamere, dronovi, električni alati, električni motocikli, skuteri... litijumske baterije danas su sveprisutne u našem svakodnevnom životu i revolucionirale su mnoge namjene. Ali šta oni zapravo donose i mogu li i dalje evoluirati?
История
Stenli Vitingem je 1970-ih predstavio litijum-jonsku bateriju. Rad potonjeg nastaviće John B. Goodenough i Akiro Yoshino 1986. godine. Tek 1991. Sony je lansirao prvu bateriju te vrste na tržište i započeo tehnološku revoluciju. U 2019. godini, tri ko-pronalazača dobila su Nobelovu nagradu za hemiju.
Как это работает?
Litijum-jonska baterija je zapravo paket od nekoliko litijum-jonskih ćelija koje pohranjuju i vraćaju električnu energiju. Baterija se zasniva na tri glavne komponente: pozitivne elektrode, koja se zove katoda, negativne elektrode, koja se zove anoda, i elektrolita, provodljivog rastvora.
Kada se baterija isprazni, anoda emituje elektrone kroz elektrolit do katode, koja zauzvrat izmjenjuje pozitivne ione. Kretanje se mijenja tokom punjenja.
Dakle, princip rada ostaje isti kao i kod "olovne" baterije, samo što su ovdje olovo i olovni oksid elektroda zamijenjeni katodom od kobalt oksida, koja uključuje mali ljiljan i grafitnu anodu. Slično, sumporna kiselina ili vodeno kupatilo ustupaju mjesto elektrolitu litijumskih soli.
Elektrolit koji se danas koristi je u tečnom obliku, ali istraživanja idu ka čvrstom, sigurnijem i izdržljivijem elektrolitu.
Prednosti
Zašto je litijum-jonska baterija zamenila sve ostale u poslednjih 20 godina?
Odgovor je jednostavan. Ova baterija pruža odličnu gustinu energije i stoga pruža iste performanse za uštedu težine u poređenju sa olovom, niklom...
Ove baterije takođe imaju relativno nisko samopražnjenje (maksimalno 10% mesečno), ne zahtevaju održavanje i nemaju memorijski efekat.
Konačno, ako su skuplje od starijih tehnologija baterija, jeftinije su od litijum polimera (Li-Po) i ostaju efikasnije od litijum fosfata (LiFePO4).
mane
Međutim, litijum-jonske baterije nisu idealne i, posebno, imaju više oštećenja ćelija ako su potpuno ispražnjene. Stoga, kako ne bi prebrzo izgubili svojstva, bolje ih je opteretiti bez čekanja da postanu ravni.
Prije svega, baterija može predstavljati ozbiljne sigurnosne rizike. Kada je baterija preopterećena ili padne ispod -5°C, litijum se skrućuje kroz dendrite sa svake elektrode. Kada su anoda i katoda spojene svojim dendritima, baterija se može zapaliti i eksplodirati. Prijavljeni su brojni slučajevi kod Nokije, Fujitsu-Siemensa ili Samsunga, eksplozije su se dešavale i na avionima, pa je danas zabranjeno nositi litijum-jonsku bateriju u prtljažniku, a ukrcavanje u kabinu često je ograničeno u smislu snage (zabranjeno gore 160 Wh i uz dozvolu od 100 do 160 Wh).
Stoga, za borbu protiv ovog fenomena, proizvođači su implementirali elektronske upravljačke sisteme (BMS) koji su sposobni da mjere temperaturu baterije, regulišu napon i djeluju kao prekidači u slučaju anomalije. Čvrsti elektrolit ili polimerni gel su također perspektive koje se istražuju kako bi se zaobišao problem.
Također, kako bi se izbjeglo pregrijavanje, punjenje baterije je usporeno u posljednjih 20 posto, tako da se vrijeme punjenja često reklamira samo na 80% ...
Međutim, vrlo praktična litijum-jonska baterija za svakodnevnu upotrebu ima dubok uticaj na životnu sredinu, prvo izdvajanjem litijuma, za šta je potrebna astronomska količina sveže vode, a zatim ga recikliranjem na kraju svog životnog veka. Međutim, recikliranje ili ponovna upotreba se povećava iz godine u godinu.
Kakva je budućnost litijum jona?
Kako se istraživanja sve više kreću ka alternativnim tehnologijama koje su manje zagađujuće, izdržljivije, jeftinije za proizvodnju ili sigurnije, da li je litijum-jonska baterija dostigla svoj potencijal?
Litijum-jonska baterija, koja je radila u industrijskim razmerama tri decenije, nije rekla svoju poslednju reč, a razvoj nastavlja da poboljšava gustinu energije, brzinu punjenja ili bezbednost. To smo vidjeli tokom godina, posebno u oblasti motornih vozila na dva točka, gdje je skuter postojao samo pedesetak kilometara prije 5 godina, neki motocikli sada prelaze 200 terminala dometa.
Obećanja revolucije su i legije poput Nawa karbonske elektrode, Jenax sklopive baterije, 105°C radne temperature u NGK...
Nažalost, istraživanja se često suočavaju sa surovom realnošću profitabilnosti i industrijskih imperativa. U očekivanju razvoja alternativne tehnologije, posebno očekivane litijum-vazdušne, litijum-jonska još uvek ima svetlu budućnost, posebno u svetu električnih dvotočkaša, gde su smanjenje težine i otiska važni kriterijumi.
