Li-ionska baterija
sadržaj
Litij-ionska baterija ili litij-ionska baterija je vrsta litij baterije
Nove tehnologije za e-mobilnost
Pametni telefoni, ugrađene kamere, dronovi, električni alati, električni motocikli, skuteri... litijeve baterije danas su sveprisutne u našem svakodnevnom životu i promijenile su mnoge namjene. Ali što oni zapravo donose i mogu li se još razvijati?
Priča
Sedamdesetih godina prošlog stoljeća litij-ionsku bateriju predstavio je Stanley Whittingham. Djelo potonjeg nastavit će John B. Goodenough i Akiro Yoshino 1970. godine. Tek 1986. Sony je lansirao prvu bateriju te vrste na tržište i započeo tehnološku revoluciju. U 1991. godini tri su izumitelja dobila su Nobelovu nagradu za kemiju.
Kako se to radi?
Litij-ionska baterija je zapravo paket od nekoliko litij-ionskih ćelija koje pohranjuju i vraćaju električnu energiju. Baterija se temelji na tri glavne komponente: pozitivna elektroda, zvana katoda, negativna elektroda, zvana anoda, i elektrolit, vodljiva otopina.
Kada se baterija isprazni, anoda emitira elektrone kroz elektrolit do katode, koja zauzvrat izmjenjuje pozitivne ione. Kretanje se mijenja tijekom 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. Isto tako, sumporna kiselina ili vodena kupelj ustupaju mjesto elektrolitu litijevih soli.
Elektrolit koji se danas koristi je u tekućem obliku, ali istraživanja idu prema čvrstom, sigurnijem i izdržljivijem elektrolitu.
Prednosti
Zašto je litij-ionska baterija zamijenila sve ostale u posljednjih 20 godina?
Odgovor je jednostavan. Ova baterija pruža izvrsnu gustoću energije i stoga pruža iste performanse za uštedu težine u usporedbi s olovom, niklom...
Ove baterije također imaju relativno nisko samopražnjenje (maksimalno 10% mjesečno), ne zahtijevaju održavanje i nemaju efekt memorije.
Konačno, ako su skuplje od starijih tehnologija baterija, jeftinije su od litij polimera (Li-Po) i ostaju učinkovitije od litijevog fosfata (LiFePO4).
Ograničenja
Međutim, litij-ionske baterije nisu idealne, a posebno imaju više oštećenja ćelija ako su potpuno ispražnjene. Stoga, kako ne bi prebrzo izgubili svojstva, bolje ih je opteretiti bez čekanja da postanu plosnati.
Prije svega, baterija može predstavljati ozbiljne sigurnosne rizike. Kada je baterija preopterećena ili padne ispod -5 °C, litij se skrutne kroz dendrite sa svake elektrode. Kada su anoda i katoda spojene svojim dendritima, baterija se može zapaliti i eksplodirati. Zabilježeno je mnogo slučajeva kod Nokie, Fujitsu-Siemensa ili Samsunga, eksplozije su se događale i u avionima, pa je danas zabranjeno nositi litij-ionsku bateriju u prtljažniku, a ukrcaj u kabinu često je ograničen u smislu snage (gore zabranjeno 160 Wh i uz dopuštenje od 100 do 160 Wh).
Stoga, za borbu protiv ovog fenomena, proizvođači su implementirali elektroničke upravljačke sustave (BMS) sposobne mjeriti temperaturu baterije, regulirati napon i djelovati kao prekidači u slučaju anomalije. Čvrsti elektrolit ili polimerni gel također su perspektive koje se istražuju kako bi se zaobišao problem.
Također, kako bi se izbjeglo pregrijavanje, punjenje baterije je usporeno tijekom zadnjih 20 posto, pa se vremena punjenja često oglašavaju samo na 80% ...
Međutim, vrlo praktična litij-ionska baterija za svakodnevnu upotrebu ima dubok utjecaj na okoliš, prvo izdvajanjem litija, za koji je potrebna astronomska količina svježe vode, a zatim ga recikliranjem na kraju svog životnog vijeka. Međutim, recikliranje ili ponovna uporaba raste iz godine u godinu.
Kakva je budućnost litij iona?
Kako se istraživanja sve više kreću prema alternativnim tehnologijama koje su manje zagađujuće, izdržljivije, jeftinije za proizvodnju ili sigurnije, je li litij-ionska baterija dosegla svoj potencijal?
Litij-ionska baterija, koja je komercijalno radila tri desetljeća, nije imala posljednju riječ, a razvoj nastavlja poboljšavati gustoću energije, brzinu punjenja ili sigurnost. To smo vidjeli tijekom godina, posebno na području motornih vozila na dva kotača, gdje je skuter postojao samo pedesetak kilometara prije 5 godina, neki motocikli sada prelaze 200 terminala dometa.
Obećanja revolucije su i legije poput Nawa ugljične elektrode, Jenax sklopive baterije, 105°C radne temperature u NGK...
Nažalost, istraživanja su često suočena sa surovom stvarnošću profitabilnosti i industrijskih imperativa. U očekivanju razvoja alternativne tehnologije, posebice očekivane litij-zračne, litij-ionske još uvijek čeka svijetla budućnost, posebno u svijetu električnih dvokotača, gdje su smanjenje težine i otiska važni kriteriji.
