Jak działają baterie litowo-jonowe: krótki przewodnik

Baterie litowo-jonowe zyskują na popularności jako wydajna, lekka i przyjazna dla środowiska alternatywa.

Czwartek, 15 kwietnia 2021 r.

Akumulatory litowo-jonowe są wykorzystywane komercyjnie od lat 90. ubiegłego wieku. Pierwotnie opracowane do użytku w elektronice użytkowej, zyskują coraz większą popularność jako wydajna, lekka i przyjazna dla środowiska alternatywa dla akumulatorów kwasowo-ołowiowych i innych akumulatorów trakcyjnych.

Jak działają akumulatory litowo-jonowe?

Wszystkie akumulatory składają się z dwóch elektrod (anody i katody), separatora zapobiegającego stykaniu się elektrod i zwarciom oraz elektrolitu wypełniającego pozostałą przestrzeń w akumulatorze. W tradycyjnych akumulatorach kwasowo-ołowiowych elektrody są wykonane z ołowiu, a elektrolit jest mieszaniną wody i kwasu siarkowego. W wyniku reakcji chemicznej między ołowiem a kwasem siarkowym powstają wolne elektrony, które wypływają z akumulatora w postaci energii elektrycznej.

W akumulatorach litowo-jonowych elektrody są wykonane przy użyciu związków litu: tlenków litowo-metalowych dla katody i związków litowo-węglowych dla anody. Elektrolit jest medium przewodzącym, zazwyczaj jest to polimer żelowy lub ciecz zawierająca sól litu lub rozpuszczalnik organiczny. Podczas generowania energii elektrolit umożliwia jonom litu przemieszczanie się z anody do katody w procesie znanym jako interkalacja. Powoduje to powstawanie wolnych elektronów, które opuszczają baterię z anody, przemieszczają się przez obwód jako energia elektryczna i wracają do katody. Podczas ładowania zachodzi proces odwrotny. Separator wspomaga interkalację, ponieważ przepuszcza tylko jony litu. Zapobiega on przedostawaniu się elektronów i cząstek elektrod do wnętrza akumulatora.

Korzyści i zagrożenia związane z korzystaniem z akumulatorów litowo-jonowych

Ogólnie rzecz biorąc, akumulatory litowo-jonowe są lżejsze i mogą być ładowane szybciej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe. Ponieważ mają one wyższą gęstość energii niż tradycyjne akumulatory, możliwe jest wytwarzanie mniejszych akumulatorów przy zachowaniu tej samej pojemności. Kluczową zaletą akumulatorów litowo-jonowych jest to, że zachodząca w nich reakcja chemiczna jest odwracalna, dzięki czemu z czasem nie dochodzi do degradacji elektrod. Akumulatory te można zatem ładować wielokrotnie więcej razy niż ich odpowiedniki kwasowo-ołowiowe. Są one również bardziej przyjazne dla środowiska, ponieważ nie zawierają żadnych substancji (takich jak ołów lub kwas siarkowy) o dużym obciążeniu dla środowiska.

Z drugiej strony, lit jest substancją wysoce reaktywną, elektrolity organiczne są wysoce lotne, a anoda często wykazuje wysoką niestabilność termiczną. W rezultacie akumulatory litowo-jonowe stwarzają ryzyko pożaru w przypadku przebicia lub nieprawidłowego ładowania. W szczególności mogą one podlegać niebezpiecznemu procesowi znanemu jako ucieczka termiczna. Zapewnienie bezpieczeństwa akumulatorów litowo-jonowych jest kluczową kwestią, a producenci stosują wiele metod zapobiegania i ograniczania niekontrolowanego wzrostu temperatury.

OE Lion

Marka OE Lion™ firmy OsecoElfab oferuje szereg specjalistycznych tarcz rozrywających do akumulatorów litowo-jonowych. Zaawansowane technologicznie rozwiązania są w pełni konfigurowalne, aby poradzić sobie z unikalnymi i często wymagającymi środowiskami, w których akumulatory litowo-jonowe działają w pojazdach elektrycznych i hybrydowych. Dyski bezpieczeństwa oferują szybkie, niezawodne i dokładne awaryjne obniżenie ciśnienia. Istnieje możliwość dodania membrany odpowietrzającej do każdego dysku w celu ciągłego wyrównywania ciśnienia. Połączenie tych dwóch funkcji bezpieczeństwa ciśnieniowego w jednym urządzeniu umożliwia producentom i integratorom akumulatorów projektowanie bezpieczniejszych, prostszych i bardziej opłacalnych akumulatorów litowo-jonowych.

Nigdy więcej kompromisów w zakresie bezpieczeństwa, konstrukcji i wydajności akumulatorów litowo-jonowych - skontaktuj się z naszym zespołem ekspertów już dziś.

Kontakt