Litij-ionska baterija
Li-Ion baterija tudi Li-ionska baterija in litijionska baterija je vrsta polnilne baterije, pri kateri se ioni premikajo od negativne elektrode k pozitivni med praznjenjem in obratno pri polnjenju. Polnilne litijeve baterije uporabljajo interkalirani (ang. interkalacija) litij v elektrodah, v nasprotju z nepolnilnimi litijevimi baterijami, ki uporabljajo kovinski (metalni) litij.
Li-ionske baterije se veliko uporabljajo v elektroniki, so med najbolj priljubljenimi polnilnimi baterijami.
Specifikacije
uredi- energetska gostota: 250–730 W·h/L (0.90–2.23 MJ/L)
- specifična energija: 100–265 W·h/kg (0.36–0.95 MJ/kg)
- specifična moč: ~250-~340 W/kg
- izkoristek cikla (polnjenje/praznjenje): 80-90%
- okvirna cena: 2.5 W·h/US$
- število ciklov: 400-1200
- napetost celice: NMC 3.6 / 3.7 V; LiFePO4 3.2 V
- samoizpraznjenje (na mesec): 8% pri 21 °C; 15% pri 40 °C; 31% pri 60 °C
Li-Ion baterije nimajo spominskega efekta (ang. memory effect) – primer, ko se baterija ne napolni do konca, če je pred polnjenjem ne izpraznimo popolnoma. Zadnje študije kažejo, da je možen tudi pri teh baterijah majhen spominski efekt. [1]).
Poleg elektronike se širi področje uporabe na vojaško tehniko, vesoljske satelite, letala Boeing 787, Električni avtomobil in električno kolo. V nekaterih primerih zamenjujejo svinčene in NiCd akumulatorje zaradi majhne teže. [2]: Li-Ion baterije imajo lažje elektrode kot svinčevi akumulatorji. Prav tako lahko dobavijo isto izhodno napetost zato ni potrebna modifikacija vozila[3]
Litijeve baterije je prvič predlagal M Stanley Whittingham, ko je delal za Exxon v 1970ih. Za elektrode je uporabil titanijev (IV) sulfat in kovinski litij. Interkalacijo je predlagal J. O. Besenhard s TU Münchna. Primarne (za enkratno uporabo) so imele varnostne probleme. Zato so naredili Li-Ion v katerih so obe elektrodi vsebovale litijeve ione.
Na Univerzi v Oxfordu sta leta 1979 John Goodenough in Koichi Mizushima predstavila polnilno baterijo z 4 volti napetosti LIB (litij kobalt oksid) za pozitivno elektrodo in kovinski litij za negativno elektrodo.[4] Nova baterija LIB s stabilno pozitivno elektrodo, ki deluje kot darovalec litijevih ionov, je omogočila uporabo stabilnih materialov za negativno elektrodo. S tem se je zelo povečala možnost uporabe nove polnilne baterije.
Leta 1977 je Samar Basu demonstriral interkalacijo litija in grafita. To je vodilo v razvoj nove elektrode, alternativo kovinski litijevi elektrodi. Leta 1980 je Rachid Yazami demonstriral reverzibilno interkalacijo litija in grafita.[5][6]. Organski elektroliti takrat na voljo so se razstavili med polnjenjem z negativno grafitno elektrodo, kar je upočasnilo razvoj litij/grafitne baterije. Yazami je uporabil trdni elektrolit in dokazal reverzibilno interkalacijo grafita/litija. Ta dizajn se največkrat uporablja za elektrode v komercialnih Li-Ion baterijah.
Leta 1983 je Michael M. Thackeray s sodelavci odkril nov material za pozitivno elektrodo – manganov spinel. Koncept je pokazal nove možnosti, bil je poceni, dober prevodnik ionov s tridimenzionalno strukturo, kar mu omogoča dobro strukturno stabilnost. Sicer se spinel obrablja, a to se da nadomestiti s kemično modifikacijo materiala.
Sklici
uredi- ↑ Tsuyoshi Sasaki, Yoshio Ukyo & Petr Novák (14. april 2013). »Memory effect in a lithium-ion battery«. nature.com.
- ↑ Ballon, Massie Santos (14. oktober 2008). »Electrovaya, Tata Motors to make electric Indica«. cleantech.com. Cleantech Group. Arhivirano iz spletišča dne 9. maja 2011. Pridobljeno 11. junija 2010.
- ↑ »Explain how lithium batteries work in electric golf carts«. LithiumBoost. Pridobljeno 9. maja 2013.
- ↑ »USPTO search for inventions by "Goodenough, John"«. Patft.uspto.gov. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 25. februarja 2021. Pridobljeno 8. oktobra 2011.
- ↑ International Meeting on Lithium Batteries, Rome, 27–29 April 1982, C.L.U.P. Ed. Milan, Abstract #23
- ↑ DOI: 10.1016/0378-7753(83)87040-2
This citation will be automatically completed in the next few minutes. You can jump the queue or ročna razširitev