Lithium-Ion, nebo Li-Ion baterie typ dobíjecí baterie, která je použita v mnoha aplikacích, ale nejčastěji v elektronickém průmyslu. Li-Ion baterie poskytují přenosnou elektřinu, napájení elektronických přístrojů, jako jsou mobilní telefony, notebooky a tablety. Li-Ion baterie se také používají k dodávce energie do zdravotnického zařízení, elektrických vozidel a elektrického nářadí.

Lithium je primární zdroj pro Li-Ion baterie, protože je více stabilní a bezpečnější nabíjení a vybíjení energie ve srovnání s jinými minerály.

Kromě elektroniku, lithium je základní minerální v oblasti těžby, výroby, skladování energie a mnoho dalších. Vzhledem k mnoha průmyslovým účelům nelze význam Lithium-iontových baterií přeceňovat: je to docela možné, jeden z nejdůležitějších vývojů v moderním světě, bez něhož by 21.století nebylo možné.

Lithium-Ion: Stručná Historie

Lithium-Iontové baterie má své počátky v roce 1970, kdy Britský chemik M. Stanley Whittingham navrhla vytvoření energie-zařízení úložiště pomocí lithiové články. První lithiové baterie používané lithia a titanu(IV) sulfide kovy, které, zatímco v provozu, bylo nepraktické, protože titanu(IV) suflide to drahé výrobní náklady (titan sulfid kovů stojí kolem 1000 dolarů v 70. letech), nemluvě o jeho toxické vedlejší produkty při působení na sirovodík, sloučeniny.

Po většinu 70. a 80. letech, různé vědci a inženýři propagoval a zdokonalil lithiové baterie. V roce 1979, vědci John Goodenough, Ned A. Godshall et.al., a Koichi Mizushima, v samostatných pokusech, vytvořil a zdokonalil Lithium Oxidu Kobaltu, nebo LiCoO2. Tato baterie vydláždil cestu pro novou dobíjecí baterií, který se stal základem pro vývoj Lithium-Iontových baterií v roce 1985, když Akira Yoshino sestaven prototyp baterie, která používá oba ionty lithia a kobaltu lithium uhličitého jako baterie, elektrody.

v roce 1991, Japonské společnosti Asahi Kasei a Sony začala masově vyrábět lithium-iontové baterie a aplikovat ji na mnoha jejich elektronické výrobky, s více vědců a inženýrů, zdokonalování techniky v průběhu 90. let a až do dnes. V roce 2019, vědci Stanley Whittingham, Akira Yoshino, a John Goodenough spolupráce byla udělena Nobelova Cena za chemii, konkrétně za jejich práci ve vývoji Li-Ion baterie.

Li-Ion Baterie Složení

Li-Ion baterie přicházejí v různých typů, ale obecně se skládá z následujících komponentů:

• Katodou nebo kladná elektroda: Zdroj lithiových iontů, které určuje, baterie, kapacita a napětí
• Anoda nebo záporná elektroda: Sekce, která ukládá a uvolňuje ionty přes externí jednotka
• Elektrolyt: Střední, která transportuje ionty mezi katodou a anodou
• Oddělovač: Bariéra, která zabraňuje vzájemnému kontaktu katody a anody

tyto hlavní komponenty musí být přítomny v Li-Ion baterii, aby správně fungovaly.

Přenosné Balení

Jak bylo uvedeno výše, dobíjecí li-ion baterie poskytují přenosné elektrické energie, který napájí elektroniku přístroje. Li-ion baterie jsou lehké a mohou být menší než jiné typy baterií, což z nich dělá pohodlné přenášení.

nepřerušované napájení (UPS)

Li-ion baterie poskytují nouzové záložní napájení v případě ztráty nebo kolísání energie. Kancelářské vybavení, jako jsou počítače, stejně jako IT servery, musí v případě přerušení napájení pokračovat v provozu, aby nedošlo ke ztrátě dat. Záložní napájení je také zapotřebí v lékařském nebo zdravotnickém průmyslu, aby bylo zaručeno konzistentní napájení zdravotnického zařízení zachraňujícího život.

elektromobily

automobilový průmysl vyžaduje, aby li-ion akumulátory poskytovaly zdroj energie pro elektrická, hybridní nebo plug-in hybridní elektrická vozidla. Jako li-ion baterie lze uložit velké množství energie a lze nabíjet mnohokrát, nabízejí lepší nabíjecí kapacitu a delší životnost.

Mořských Vozidel

Li-ion baterie i nadále objevovat jako alternativa k benzínu a olovo-kyselinových baterií v napájení práce nebo remorkér čluny a rekreační lodě, jako je rychlost lodě a jachty. Li-ion baterie poskytují tichý a výkonný zdroj energie a mohou být také použity k poskytování elektřiny pro spotřebiče uvnitř lodi nebo jachtě, když je na lavici obžalovaných.

Osobní Mobility

Lithium-iontové baterie se používají v invalidních vozíků, skútrů a jiných kompenzačních pomůcek pro osoby se zdravotním postižením nebo omezení pohybu. Na rozdíl od kadmia a olověných baterií neobsahují lithium-iontové baterie žádné chemikálie, které by mohly způsobit další poškození zdraví člověka.

skladování solární energie

Li-ion baterie se také používají pro skladování sluneční energie v solárních panelech, protože je lze rychle nabíjet. Jsou lehčí, kompaktnější a mohou pojmout vyšší množství energie ve srovnání s olověnými kyselinovými bateriemi.

výše uvedené aplikace jsou jen některé z mnoha použití lithium-iontových baterií. Jako lithium-iontové baterie jsou kompaktní, přenosný a je vybaven rychlé nabíjení a velké skladovací kapacity, poptávka po lithium-iontových baterií zůstává, nebo může dokonce zvýšit v budoucnu.

Bezpečnost a životní Prostředí z Li-Ion Baterie

Přes jeho široké použití a energeticky úsporné skladování, Li-Ion baterie není ideální; to může být bezpečnostní riziko, pokud jsou vyráběny, používány a uloženy nesprávně. Protože baterie obsahuje hořlavé elektrolyty, Li-Ion baterie mají tendenci stát se pod tlakem až k bodu prasknutí by měly podporovat strukturální poškození. Při příliš rychlém nabíjení mohou Li-Ion baterie také riskovat zkrat a způsobit výbuch.

z tohoto důvodu a díky širokému použití ve většině komerčních produktů jsou bezpečnostní normy a bezpečnostní zkoušky Li-Ion baterií mnohem přísnější než jiné typy baterií. Hořlavé elektrolyty přítomné v Li-Ion bateriích znamenají, že nesprávná výroba může vést k často katastrofálním výsledkům.

Li-Ion baterie jsou také náchylné k poškození, pokud jsou nabíjeny nad rámec svých limitů napětí. Za normálních okolností, Li-Ion baterie má napětí v rozmezí mezi 2,5 a 3.65 voltů (nebo, a to až na 4,35 V, v závislosti na buněčném složení). Překročení tohoto napětí v důsledku nesprávného nabíjení může vést k předčasnému stárnutí baterie buněk, které, v nejlepším případě znamená, že baterie ukládá energii méně efektivně, nebo v nejhorším případě, způsobuje reaktivní komponenty v buňkách explodovat.

při příliš dlouhém skladování mohou Li-Ion baterie také předčasně degradovat, což znamená, že při konečném použití nebudou schopny dosáhnout normálního rozsahu napětí. To představuje riziko, protože riskuje, že bude přeplněn, přestože uživatel dodržuje pokyny pro nabíjení.

i když se Li-Ion baterie používat méně toxické‘ kovy jako železo, nikl, měď a kobalt (a jsou rozděleny do kategorií jako takové), jejich výroby a způsob likvidace stále může představovat značné riziko pro životní prostředí.

Zatímco kovové komponenty Li-Ion baterie jsou recyklovatelné, a jsou dokonce bezpečné pro spalování odpadu a na skládkách, zpřístupněn je pro opětovné použití a reprodukci v jiných produktech, je zdlouhavý a nákladný proces, který, podle pořadí, vede výrobci vzdát recyklace a místo toho jen moje nové komponenty.

Až do obrovské zlepšení jsou průkopníkem ve výrobě Li-Ion baterií, budou vždy představovat hrozbu pro životní prostředí: to trvá 67 megajoule energie, vytvořit jeden kilogram Li-Ion.

Budoucí Li-Ion Baterie

i když nyní více než 50 let, Li-Ion baterie je stále neustále zlepšuje: vědci jsou neustále posouvat hranice a hranice současných Li-Ion technologie tím, že experimentuje s novými způsoby, jak kombinovat elektrolyty, anody, a katody vytvořit baterii, která je více energie-efektivní, nákladově efektivní, a mnohem bezpečnější, než jeho současná podoba.

Před použitím relativně levnější (ještě bezpečnější) materiálů, jako Křemíku a Vanadu-oxidy k vytváření nanostruktur‘ v buňkách vytvořit větší plochu povrchu, vědci jsou přemýšlet o nové způsoby, jak zlepšit stávající Li-Ion baterie, energie, kapacitu a bezpečnostní opatření.