Prijenosni elektronski proizvodi koriste baterije kao izvor napajanja. S brzim razvojem prijenosnih proizvoda, potrošnja raznih baterija se značajno povećala, a razvijene su i mnoge nove vrste baterija. Pored poznatih alkalnih baterija visokih performansi, punjivih nikl-kadmijumskih baterija i nikl-hidrogen baterija, postoje i litijumske baterije razvijene poslednjih godina. Ovdje uglavnom uvodimo osnovna znanja o litijumskim baterijama. Ovo uključuje njegove karakteristike, glavne parametre, značenje modela, opseg primjene i mjere opreza za upotrebu i druge litijumske baterije velikog kapaciteta.
Gustoća energije različitih tipova baterija
Litijum je metalni element, njegov hemijski simbol je Li (njegov engleski naziv je litijum), srebrno-beli je, veoma mekan, hemijski aktivan metal i najlakši je među metalima. Osim primjene u industriji nuklearne energije, može proizvoditi i specijalne legure, specijalno staklo (fluorescentno staklo koje se koristi u TV prijemnicima) i litijumske baterije. U litijumskim baterijama koristi se kao anoda baterije.
Litijumske baterije se također dijele u dvije kategorije: nepunjive i punjive. Baterije koje se ne mogu puniti nazivaju se baterije za jednokratnu upotrebu, koje mogu samo odjednom pretvoriti hemijsku energiju u električnu energiju i ne mogu vratiti električnu energiju natrag u hemijsku (ili imaju izuzetno slab učinak). Punjiva baterija se naziva sekundarna baterija (također se naziva i baterija za skladištenje). Može pretvarati električnu energiju u hemijsku i skladištiti je. Kada se koristi, pretvara hemijsku energiju u električnu energiju. Reverzibilan je, kao što je glavna karakteristika električne energije hemijske energije litijumske baterije.
Materijal pozitivne elektrode litijum-jonskih baterija obično se sastoji od litijum aktivnih jedinjenja, dok je negativna elektroda ugljenik sa posebnom molekularnom strukturom. Glavna komponenta uobičajenog materijala pozitivne elektrode je LiCoO2. Prilikom punjenja, električni potencijal primijenjen na dva pola baterije tjera spoj pozitivne elektrode da oslobodi litijeve ione, koji su ugrađeni u ugljik u kojem su molekuli negativne elektrode raspoređeni u strukturu lima. Tokom pražnjenja, litijum joni se odvajaju od ugljenika lamelarne strukture i rekombinuju sa spojem pozitivne elektrode. Kretanje litijum jona proizvodi trenutnu litijumsku bateriju velikog kapaciteta.
Iako je princip kemijske reakcije vrlo jednostavan, u stvarnoj industrijskoj proizvodnji postoje mnoga praktična pitanja koja treba uzeti u obzir: materijal pozitivne elektrode treba aditive za održavanje aktivnosti višestrukog punjenja i pražnjenja, a materijal negativne elektrode treba dizajnirati na nivou molekularne strukture. Za smještaj više litijum jona; elektrolit napunjen između pozitivne i negativne elektrode, osim što održava stabilnost, mora imati i dobru provodljivost kako bi se smanjio unutrašnji otpor baterije.
Iako litijum-jonske baterije retko imaju memorijski efekat nikl-kadmijumskih baterija, princip memorijskog efekta je kristalizacija, a ova reakcija se kod litijumskih baterija jedva dešava. Međutim, kapacitet litijum-jonskih baterija će se i dalje smanjiti nakon ponovljenih punjenja i pražnjenja, a razlozi su složeni i raznoliki. To su uglavnom promjene u samim pozitivnim i negativnim materijalima. Na molekularnom nivou, struktura rupa pozitivnih i negativnih elektroda će se postepeno urušiti i blokirati; sa hemijske tačke gledišta, to je aktivna pasivizacija pozitivnih i negativnih materijala, a čini se da su nuspojave stabilne. Ostala jedinjenja. Fizički, materijal pozitivne elektrode će se postepeno ljuštiti. Ukratko, broj litijum jona koji se mogu slobodno kretati tokom punjenja i pražnjenja u bateriji je na kraju smanjen.
