Wszystko o akumulatorach litowo-jonowych
Akumulatory litowo- jonowe powszechnie są wykorzystywane zarówno w przemyśle, jak i w domu. Baterie litowo- jonowe to sprzęt elektroniczny, elektronarzędzie, drony, odkurzacze oraz samochody. Obecnie nie wyobrażamy sobie wyjścia z domu bez naszego telefonu komórkowego, którego zasilanie jest podtrzymywane właśnie przez baterię litowo-jonową.
Współczesne urządzenia pracujące bez podłączenia do gniazdka elektrycznego, są zasilane akumulatorami litowo-jonowymi. Zatem ten rodzaj baterii znalazł zastosowanie praktycznie w każdej sferze naszego życia, gdzie mamy do czynienia z szeroko rozumianą techniką.
Historia baterii Litowo-jonowej
Właściwości elektryczne litu zostały zauważone już na początku XX wieku. Lit jest metalem najmniej gęstym, o wysokim stosunku energii do masy i dużym potencjale elektrochemicznym.
Pionierskie eksperymenty z tym materiałem przeprowadzano już na początku ubiegłego wieku. Jednak pierwsze akumulatory litowo-jonowe trafiły na rynek dopiero w latach siedemdziesiątych XX wieku. W roku 1979 na Uniwersytecie Oksfordzkim stworzono rodzaj baterii, w której lit wędruje z jednej elektrody na drugą w postaci jonów. W trakcie ładowania jony litu poruszają się od anody z węgla do katody z tlenku litu oraz innego metalu i są tam przechowywane. Podczas rozładowywania proces ten jest odwrócony. To rozwiązanie jest bazą dla współczesnych baterii Li-ion.
W 1991 roku firma Sony jako pierwsza wprowadziła ten rodzaj baterii do swoich kamer video, a w ślad za nią poszły inne firmy. Akumulatory li-ion charakteryzują się wysoką gęstością, co pozwala na zgromadzenie dwukrotnie więcej ładunków w baterii o tym samym rozmiarze, niż w bateriach niklowo-kadmowych. Ponadto wysokie napięcie ogniwa, bo aż 3,6 V, kiedy to ogniwo niklowo-kadmowe uzyskiwało napięcie 1,2 V, przekonało ich twórców do powszechnego zastosowania baterii Li-ion w technice. Niska szkodliwość dla środowiska tego rodzaju akumulatorów, wolniejsze samo rozładowywanie oraz brak efektu pamięci były atutami przemawiającymi do zastosowania technologii litowo-jonowej we wszelkiego rodzaju akumulatorach i bateriach.
Jak zbudowana jest bateria litowo-jonowa
Ogniwo jest podstawowym elementem akumulatora litowo-jonowego. Składa się ono z elektrod, separatora oraz elektrolitu i służy do magazynowania energii. Samo ogniwo może już działać jako bateria, ale w przypadku ogniw li-ion jest to dość niebezpieczne, ze względu na ryzyko przegrzania. Ogniwa Li-ion przybierają różne kształty, ale na ogół jest to forma cylindryczna 18650, gdzie pierwsze dwie cyfry oznaczają średnicę ogniwa, a kolejne trzy jego długość. Takie ogniwo ma pojemność ok. 3500 mAh. Prąd, jaki mogą oddawać, różni się w zależności od struktury chemicznej, która ma wpływ na ich parametry. Do ich budowy mogą być stosowane różne materiały o różnych właściwościach fizyko- chemicznych, takie jak aluminium, nikiel, mangan itp., ale najpopularniejsze ogniwa to litowo-kobaltowe.
Akumulator jest urządzeniem do magazynowania energii i przystosowanym do jej bezpiecznego oddawania. Składa się on z dowolnej ilości ogniw, które są łączone szeregowo w wyższe napięcia, a także równolegle. Te same ogniwa mogą być baterią do laptopa o 10,8 V, składającej się z 6 ogniw w tym 3 łączone szeregowo i 2 równolegle, a także do akumulatora samochodu osobowego. Gdzie oba te akumulatory różnią się tylko ilością zastosowanych ogniw i podłączeń, które mają dać odpowiednie napięcie i wielkość pojemności do magazynowania energii elektrycznej, wyrażonej w mAh.
Technologia litowo-jonowa oraz litowo-polimerowa cały czas się rozwijają. Na horyzoncie pojawia się już wiele nowych usprawnień m.in. Tesli oraz ogniwa z zastosowaniem grafenu, co może w dużej mierze pchnąć do przodu technologię mobilną.
