A lítium-Ion vagy a Li-Ion akkumulátorok olyan típusú újratölthető akkumulátorok, amelyeket sok alkalmazásban használnak, de leggyakrabban az elektronikai iparban. A Li-Ion akkumulátorok hordozható villamos energiát biztosítanak, elektronikus eszközöket, például mobiltelefonokat, laptopokat és táblagépeket táplálnak. A Li-Ion akkumulátorokat orvosi berendezések, elektromos járművek és elektromos szerszámok energiaellátására is használják.

a lítium az elsődleges forrása a Li-Ion akkumulátorcsomagoknak, mivel stabilabb és biztonságosabb a töltésben és az energia kisütésében, mint más ásványi anyagok.

az elektronikai ipar mellett a lítium a bányászat, a gyártás, az energiatárolás és még sokan mások alapvető ásványa. Számos iparági felhasználása miatt a lítium-Ion akkumulátorok fontosságát nem lehet túlbecsülni: ez a modern világ egyik legfontosabb fejleménye, amely nélkül a 21.század nem lett volna lehetséges.

lítium-Ion: Rövid története

a lítium-Ion akkumulátor az 1970-es években kezdődött, amikor M. Stanley Whittingham Brit kémikus javasolta egy energiatároló eszköz létrehozását lítium cellák segítségével. Az első lítium akkumulátorok használt lítium, titán(IV) – szulfid fémek, amelyek, míg az operatív, nem volt célszerű, mert a titán(IV) suflide drága termelési költségek (titán-szulfid fémek költségek körül $1,000 vissza a ’70-es évek), nem is beszélve a mérgező melléktermékek, ha ki vannak téve a hidrogén-szulfid-vegyületeket.

A 70-es és a 80-as évek nagy részében különböző tudósok és mérnökök úttörő szerepet játszottak a lítium akkumulátor kifejlesztésében és tökéletesítésében. 1979-ben John Goodenough, Ned A. Godshall tudósok et.al., és Koichi Mizushima, külön kísérletekben, létrehozta és tökéletesítette a lítium-kobalt-dioxidot, vagy LiCoO2. Ez az akkumulátor előkészítette az utat az új Újratölthető Akkumulátorok számára, amelyek 1985-ben váltak a lítium-Ion akkumulátor fejlesztésének alapjává, amikor Akira Yoshino összeszerelt egy prototípus akkumulátort, amely mind lítium-ionokat, mind lítium-kobalt-dioxidot használt az akkumulátor elektródáiként.

1991-re az Asahi Kasei és a Sony japán vállalatok tömeggyártásba kezdték a lítium-ion akkumulátort, és számos elektronikai termékükre alkalmazták, a 90-es években és a mai napig több tudós és mérnök tökéletesítette a technológiát. 2019-ben Stanley Whittingham, Akira Yoshino és John Goodenough tudósok közösen kapták meg a kémiai Nobel-díjat, kifejezetten a Li-Ion akkumulátorok fejlesztésében végzett munkájukért.

, Li-Ion Akkumulátor Összetétel

Li-Ion akkumulátorok a különböző típusú, de ezek általában az alábbi összetevők:

• Katód vagy a pozitív elektróda: Forrás lítium-ionok, amely meghatározza, hogy az akkumulátorok kapacitása, a feszültség
• Anód vagy a negatív elektróda: a Szakasz, amely tárolja, majd elengedi ionok keresztül egy külső egység
• Elektrolit: Közepes szállít ionok között a katód anód pedig
• Elválasztó: A katód és az anód egymással való érintkezését megakadályozó gátnak

ezeknek a fő komponenseknek Li-Ion akkumulátorban kell lenniük a megfelelő működés érdekében.

hordozható Tápegységek

mint már említettük, az újratölthető li-ion akkumulátorok hordozható villamos energiát biztosítanak, amely az elektronikai eszközöket táplálja. A Li-ion akkumulátorok könnyűek, kisebbek lehetnek, mint más típusú akkumulátorok, ami kényelmessé teszi őket.

megszakítás nélküli tápegység (UPS)

A Li-ion akkumulátorok vészhelyzeti biztonsági mentési teljesítményt nyújtanak áramkimaradás vagy ingadozás esetén. Az irodai berendezéseknek, mint például a számítógépeknek, valamint az informatikai szervereknek, áramkimaradás esetén tovább kell működniük az adatvesztés megelőzése érdekében. Az orvosi vagy egészségügyi ágazatban is szükség van tartalék energiára az életmentő orvosi berendezések következetes tápellátásának garantálásához.

elektromos járművek

az autóipar igényt tart a li-ion akkumulátorcsomagokra, hogy áramforrást biztosítson az elektromos, hibrid vagy plug-in hibrid elektromos járművek számára. Mivel a li-ion akkumulátor nagy mennyiségű energiát képes tárolni és sokszor újratölthető, jobb töltési kapacitást és hosszabb élettartamot kínál.

tengeri járművek

A Li-ion akkumulátorok továbbra is a benzin és az ólom-sav akkumulátorok alternatívájaként jelennek meg a munka vagy a vontatóhajók, valamint a szabadidős hajók, például a motorcsónakok és jachtok meghajtásában. A Li-ion akkumulátorok csendes és hatékony áramforrást biztosítanak, valamint a hajó vagy a jacht belsejében lévő készülékek áramellátására is használhatók dokkoláskor.

a Személyes Mobilitás

a Lítium-ion akkumulátorok használt kerekesszék, kerékpárok, robogók, valamint más mobilitási támogatások az egyének, a fogyatékosság vagy a mobilitás korlátozások. A kadmiummal és ólomakkumulátorokkal ellentétben a lítium-ion akkumulátorok nem tartalmaznak olyan vegyi anyagokat, amelyek további károkat okozhatnak az ember egészségében.

Solar Energy Storage

A Li-ion akkumulátorokat a napelemek napenergiájának tárolására is használják, mivel gyorsan feltölthetők. Könnyebbek, kompaktabbak, és nagyobb mennyiségű energiát tudnak tartani, mint az ólom – savas akkumulátorok.

a fenti alkalmazások csak néhány a lítium-ion akkumulátorok sok felhasználásából. Mint a lítium-ion akkumulátorok kompakt, hordozható felszerelt gyors töltés, nagy tárolási kapacitás, a kereslet a lítium-ion akkumulátorok továbbra is, vagy akár meg is növelheti a jövőben.

A Li-Ion akkumulátor biztonsági és környezeti veszélyei

széles körű használata és energiatakarékos tárolása ellenére a Li-Ion akkumulátor nem tökéletes; biztonsági kockázatot jelenthet, ha nem megfelelően állítják elő, használják és tárolják. Mivel az akkumulátor gyúlékony elektrolitokat tartalmaz, a Li-Ion akkumulátorok hajlamosak nyomás alá kerülni a robbanás pontjáig, ha fenntartják a szerkezeti károkat. Ha túl gyorsan töltődik, a Li-Ion akkumulátorok rövidzárlatot is okozhatnak, ami robbanást okozhat.

Emiatt, valamint a legtöbb kereskedelmi termékben való széles körű használata miatt a Li-Ion akkumulátorok biztonsági szabványai és biztonsági tesztelése sokkal szigorúbb, mint más típusú akkumulátorok. A Li-Ion akkumulátorokban jelen lévő gyúlékony elektrolitok azt jelentik, hogy a nem megfelelő termelés gyakran katasztrofális eredményekhez vezethet.

A Li-Ion akkumulátorok szintén érzékenyek a károsodásra, ha feszültséghatáraikon túl vannak töltve. Általában egy Li-Ion akkumulátor feszültségtartománya 2,5-3,65 volt (vagy a cella összetételétől függően legfeljebb 4,35 V). Ennek a feszültségnek a túllépése a nem megfelelő töltés miatt az akkumulátor celláinak idő előtti öregedéséhez vezethet, ami a legjobb esetben azt jelenti, hogy az akkumulátor kevésbé hatékonyan tárolja az energiát, vagy legrosszabb esetben a sejtek reaktív komponenseinek felrobbanását okozza.

Ha túl hosszú ideig tárolják, a Li-Ion akkumulátorok is idő előtt lebomlanak, ami azt jelenti, hogy végül nem fogja elérni a normál feszültségtartományát. Ez kockázatot jelent, mert fennáll annak az esélye, hogy túltöltődik, annak ellenére, hogy a felhasználó a töltési csomag utasításait követi.

bár a Li-Ion akkumulátorok “kevésbé mérgező” fémeket, például vasat, nikkelt, rézet és kobaltot használnak (és ezeket kategorizálják), termelésük és ártalmatlanítási módszerük továbbra is jelentős veszélyt jelenthet a környezetre.

Amíg a fém alkatrészek Li-Ion akkumulátorok újrahasznosítható, sőt, biztonságos mind az égetéssel, illetve a hulladéklerakók, átdolgozás őket újrafelhasználás reprodukció egyéb termékek egy hosszú, költséges folyamat, ami viszont ahhoz vezet, hogy a gyártók le újrahasznosítás helyett csak az új alkatrészeket.

amíg a Li-Ion akkumulátorok gyártásában hatalmas fejlesztések lépnek fel, mindig veszélyt jelentenek a környezetre: 67 megajoule energiára van szükség egy kilogramm Li-Ion létrehozásához.

a Jövőben A Li-Ion Akkumulátor

Bár most már több mint 50 éves, a Li-Ion akkumulátor továbbra is folyamatosan javul: a tudósok folyamatosan feszegeti a határokat, valamint a határokat a jelenlegi Li-Ion technológiával kísérletezik új módon össze elektrolitok, anódok, pedig cathodes, hogy hozzon létre egy akkumulátort, hogy több energia-hatékony, több költség-hatékony, de sokkal biztonságosabb, mint a jelenlegi formájában.

A használata viszonylag olcsóbb (még biztonságosabb) anyagok, mint például a Szilícium, illetve Vanádium-oxid létrehozása ‘nanoszerkezetek belül is a sejtek, hogy több terület, a tudósok a gondolkodás új, hogyan lehet javítani a jelenlegi Li-Ion akkumulátorok energia kapacitás, valamint a biztonsági intézkedéseket.