W świecie magazynowania energii, Baterie na bazie litu są niezbędne do zasilania wszystkiego, od gadżetów po samochody elektryczne. Istnieją dwa główne typy: akumulatory litowe i litowo-jonowe. Chociaż oba używają litu, różnią się znacznie pod względem budowy, wydajności, zastosowań i bezpieczeństwa. Przejrzyjmy, co je wyróżnia!
Co to jest bateria litowa?
Akumulator litowo-metalowy wykorzystuje lit metaliczny do anody, co pozwala mu spakować dużo energii w małą przestrzeń. Po naładowaniu jony litowe przechodzą do anoda i tworzyć metaliczne lit. Gdy akumulator jest używany, jony te wracają do katody, uwalniając energię w tym procesie.
Zalety baterii litowo-metalu
Akumulatory litowo-metalowe zapewniają kluczowe zalety, jak poniżej:
- Wyższa gęstość energii: akumulatory litowo-metali mogą przechowywać więcej energii w mniejszej przestrzeni, potencjalnie powodując dłuższe urządzenia i większy zakres pojazdów elektrycznych.
- Lżejsza waga: ich lekka konstrukcja sprawia, że
idealnie nadają się do przenośnych aplikacji, takich jak smartfony, laptopy i pojazdy elektryczne, zmniejszając ogólną masę urządzenia. - Szybsze ładowanie: baterie litowo-metalowe pozwalają na szybsze ładowanie, uzupełniając zasilanie baterii w krótszym czasie.
Litowo-metalowe ograniczenia baterii
Akumulatory litowo-metalowe mają również znaczące ograniczenia, które należy rozwiązać ：
- Obawy dotyczące bezpieczeństwa: dendryty mogą tworzyć się z anody litowej metalowej, przebijając separator i powodując zwarcia, przegrzanie lub pożary.
- Ograniczona żywotność: baterie litowe mają krótsze Życie rowerowe niż akumulatory litowo-jonowe z powodu powstawania dendrytu, które z czasem uszkadza pojemność.
- Wyzwania produkcyjne: Produkcja baterii litowo-metalowych jest bardziej złożona i kosztowna niż produkcja litowo-jonowa ze względu na reaktywność litu wymagającą wyspecjalizowanej obsługi.
- Czułość środowiskowa: Akumulatory te są wrażliwe na zmiany temperatury i wymagają precyzyjnej kontroli warunków pracy dla optymalnej wydajności i bezpieczeństwa.
Co to jest bateria litowo-jonowa?
Baterie litowo-jonowe Użyj materiałów węglowych, takich jak grafit do ich anody. Głównymi elementami tych baterii są katoda, anoda, separator i elektrolit. Po naładowaniu jony litowe przemieszczają się z katody do anody przez elektrolit i pozostają tam. Następnie, gdy używasz urządzenia, wracają do katody, tworząc energię elektryczną, aby ją zasilać.
Zalety baterii litowo-jonowej
Akumulatory litowo-jonowe są popularne ze względu na ich imponujące zalety:
- Wysoka gęstość energii: akumulatory litowo-jonowe zapewniają znaczną moc w małej przestrzeni, umożliwiając mniejsze i lżejsze urządzenia przy jednoczesnym utrzymaniu długiej żywotności baterii.
- Naładowane: w przeciwieństwie do akumulatorów jednorazowych, akumulatory litowo-jonowe mogą być wielokrotnie ładowane, oszczędzając pieniądze i zmniejszając odpady.
- Brak efektu pamięci: w przeciwieństwie do starszych akumulatorów, które wymagały całkowitych zrzutów przed ładowaniem lub ryzykiem utraty pojemności, akumulatory litowo-jonowe mogą być naładowane w dowolnym momencie bez wpływu na długość życia.
- Niskie samozadowolenie: Akumulatory te tracą mniejsze ładowanie w czasie, gdy nie są używane, utrzymując ładunek dłużej.
- Różnorodność aplikacji: Akumulatory litowo-jonowe są wszechstronne i używane w wielu urządzeniach, od smartfonów po smartfony pojazdy elektryczne.
Ograniczenia baterii litowo-jonowej
Baterie litowo-jonowe są szeroko stosowane, ale mają ograniczenia:
- Koszt: Baterie litowo-jonowe są droższe w produkcji niż starsze typy baterii. Ten wyższy koszt może wpłynąć na przystępność cenową urządzeń, które na nich polegają.
- Ograniczona żywotność: chociaż możliwość doładowania, ich zdolność do utrzymywania ładunku maleje z czasem, wymagając wymiany z powodu wewnętrznych zmian chemicznych.
- Obawy dotyczące bezpieczeństwa: uszkodzone lub przegrzane akumulatory litowo-jonowe mogą stanowić ryzyko pożarowe i prowadzić do “ucieczka termiczna,” potencjalnie powodując pożary lub eksplozje. Kluczowe są następujące instrukcje producenta do ładowania i przechowywania.
- Wpływ na środowisko: Lit wydobywczy i inne materiały mają negatywny wpływ na środowisko i konieczne jest odpowiednie usuwanie, aby zapobiec zanieczyszczeniu.
- Wrażliwość na temperaturę: ekstremalne temperatury mogą wpływać na wydajność i długość życia; Działają najlepiej w określonym zakresie temperatur.
Kluczowe różnice między baterią litowo-jonową a baterią litowo-metalu
Oto podsumowanie kluczowych różnic między akumulatorami litowo-metalu i litowo-jonowymi:
Materiał anodowy
- Litowo-jon: wykorzystuje grafit jako anodę, interkalując jony litowe w swojej strukturze.
- Lit-metal: wykorzystuje czysty metalowy lit, umożliwiając wyższą pojemność jonów.
Gęstość energii
- Litowo-jon: Dobrze gęstość energii ale ograniczone pojemnością anody opartej na węglowym.
- Lit-metal: znacznie wyższa gęstość energii umożliwia dłuższe urządzenia i większy zakres pojazdów elektrycznych.
Ładowalność
- Jon litowy: możliwe do ładowania, umożliwiające powtarzające się użycie.
- Lit-metal: Większość nie jest rerechargingowa, ale badania trwają, aby były one ładowane.
Bezpieczeństwo
- Litowo-jon: ogólnie bezpieczne, ale może stanowić ryzyko pożarowe, jeśli zostanie uszkodzone lub niewłaściwie wykorzystywane.
- Lit-metal: Wyższe zagrożenia bezpieczeństwa spowodowane tworzeniem dendrytu, które mogą powodować zwarcia i pożary.
Życie cykliczne
- Litowo-jon: Dobre życie cyklu, trwające setki lub tysiące ładunków przed degradacją.
- Lit-metal: krótszy czas cyklu z powodu nieodwracalnych uszkodzeń dendrytów podczas ładowania/rozładowania.
Dostępność komercyjna
- Litowo-jon: Dojrzała technologia szeroko dostępna na wszystkich urządzeniach.
- Lit-metal: głównie w etapach badań; Wyzwania związane z bezpieczeństwem i rowerami utrudniają komercjalizację.
Koszt:
- Lithion-jon: niższe koszty produkcji z powodu dojrzałej technologii.
- MeTal Lition: droższy z powodu złożoności produkcji i niższych woluminów.
Wniosek
Akumulatory litowo-metalowe zawierają więcej energii, ale stoją przed problemami bezpieczeństwa i życia z powodu tworzenia dendrytu. Zanim będą mogli wymienić akumulatory litowo-jonowe, wyzwania te należy rozwiązać. Na szczęście badacze pilnie pracują nad rozwiązaniem tych problemów.
