Baterie litowo-jonowe są niemal wszędzie. Są wykorzystywane w aplikacjach, od telefonów komórkowych i laptopów po pojazdy hybrydowe i elektryczne. Baterie litowo-jonowe są również coraz bardziej popularne w zastosowaniach na dużą skalę, takich jak zasilacze bezprzerwowe (UPS) i stacjonarne systemy magazynowania energii z baterii (BESS).
Bateria to urządzenie składające się z jednego lub większej liczby ogniw elektrochemicznych z zewnętrznymi przyłączami służącymi do zasilania urządzeń elektrycznych. Gdy akumulator dostarcza energię elektryczną, jego biegun dodatni to katoda, a biegun ujemny to anoda. Zacisk oznaczony jako ujemny jest źródłem elektronów, które będą przepływać przez zewnętrzny obwód elektryczny do zacisku dodatniego.
Kiedy akumulator jest podłączony do zewnętrznego obciążenia elektrycznego, reakcja redoks (redukcji-utleniania) przekształca reagenty o wysokiej energii w produkty o niższej energii, a różnica darmowej energii jest dostarczana do obwodu zewnętrznego w postaci energii elektrycznej. Historycznie rzecz biorąc, termin „bateria” odnosił się konkretnie do urządzenia składającego się z wielu ogniw; jednakże zastosowanie ewoluowało i obejmuje urządzenia składające się z pojedynczego ogniwa.
Jak działa bateria litowo-jonowa?
Większość akumulatorów litowo-jonowych ma podobną konstrukcję, składającą się z elektrody dodatniej (katody) z tlenku metalu nałożonej na aluminiowy kolektor prądu, elektrody ujemnej (anody) wykonanej z węgla/grafitu pokrytej miedzianym kolektorem prądu, separatora i elektrolitu wykonanego z sól litowa w rozpuszczalniku organicznym.
Podczas gdy akumulator się rozładowuje i dostarcza prąd elektryczny, elektrolit przenosi dodatnio naładowane jony litu z anody do katody i odwrotnie przez separator. Ruch jonów litu powoduje powstawanie wolnych elektronów na anodzie, co powoduje powstawanie ładunku na dodatnim kolektorze prądu. Prąd elektryczny przepływa następnie od kolektora prądu przez zasilane urządzenie (telefon komórkowy, komputer itp.) do kolektora prądu ujemnego. Separator blokuje przepływ elektronów wewnątrz akumulatora.
Podczas ładowania zewnętrzne źródło energii elektrycznej (obwód ładowania) przykłada przepięcie (wyższe napięcie niż wytwarzane przez akumulator, o tej samej polaryzacji), wymuszając przepływ prądu ładowania w akumulatorze od elektrody dodatniej do ujemnej, tj. w odwrotnym kierunku niż prąd wyładowczy w normalnych warunkach. Jony litu migrują następnie z elektrody dodatniej do ujemnej, gdzie zostają osadzone w porowatym materiale elektrody w procesie zwanym interkalacją.
Czas publikacji: 26 czerwca 2022 r