Κυψέλη ιόντων λιθίου

Μια κυψέλη ιόντων λιθίου, γνωστή και ως μπαταρία ιόντων λιθίου, είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία στην οποία τα ιόντα λιθίου ταξιδεύουν πρώτα από τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόδια στο θετικό τερματικό κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης και στη συνέχεια ξανά κατά τη φόρτιση. Στα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, η χρήση μπαταριών ιόντων λιθίου είναι ευρέως διαδεδομένη.

Έχουν μία από τις καλύτερες αναλογίες ενέργειας προς βάρος, έχουν υψηλή τάση ανοιχτού κυκλώματος, σημαντικά χαμηλό ρυθμό αυτοεκφόρτισης, μηδενικό φαινόμενο μνήμης και πιο αργή απώλεια φόρτισης ενώ δεν χρησιμοποιούνται, καθιστώντας τα ένα από τα πιο δημοφιλείς τύποι επαναφορτιζόμενων μπαταριών για φορητές συσκευές. Σε αυτό το άρθρο, θα κατανοήσουμε την ιστορία και την προέλευση των κυττάρων ιόντων λιθίου και θα δούμε μερικές από τις εφαρμογές και τα πλεονεκτήματά τους για να κατανοήσουμε τη σημασία των κυττάρων ιόντων λιθίου.

Ιστορικό και προέλευση των κυττάρων ιόντων λιθίου

Κατά τη διάρκεια της πετρελαϊκής κρίσης της δεκαετίας του 1970, ο Stanley Whittingham, ένας Άγγλος επιστήμονας που εργαζόταν για την Exxon Mobile, άρχισε να ερευνά την ιδέα μιας νέας μπαταρίας — μιας που θα μπορούσε να φορτιστεί μόνη της σε σύντομο χρονικό διάστημα και μπορεί τελικά να οδηγήσει σε ενέργεια χωρίς ορυκτά .

Ωστόσο, ο John B. Goodenough, καθηγητής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν, είχε διαφορετική αντίληψη. Πειραματίστηκε με τη χρήση οξειδίου του κοβαλτίου λιθίου ως ομοιόμορφη κάθοδο αντί για δισουλφίδιο τιτανίου ως κάθοδο στη δεκαετία του 1980, κάτι που απέδωσε:το ενεργειακό δυναμικό της μπαταρίας διπλασιάστηκε.

Ο Akira Yoshino του Πανεπιστημίου Meijo στη Ναγκόγια της Ιαπωνίας πραγματοποίησε μια άλλη ανταλλαγή πέντε χρόνια αργότερα. Αντί να χρησιμοποιήσει αντιδραστικό μέταλλο λιθίου ως άνοδο, πειραματίστηκε με ένα ανθρακούχο, πετρελαϊκό κοκ, το οποίο κατέληξε σε μια επαναστατική ανακάλυψη. Όχι μόνο η νέα μπαταρία ήταν σημαντικά πιο ασφαλής χωρίς μέταλλο λιθίου, αλλά η απόδοση της μπαταρίας ήταν πιο σταθερή, με αποτέλεσμα τον πρώτο προτεινόμενο σχεδιασμό της μπαταρίας ιόντων λιθίου.

Εφαρμογές κυψελών ιόντων λιθίου

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου διατίθενται σε διάφορες μορφές και μεγέθη. Ως αποτέλεσμα, αποτελούν την ιδανική επιλογή για απαιτήσεις ισχύος ανεξάρτητα από το μέγεθος του συστήματος. Επιπλέον, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου παρέχουν επιλογές τροφοδοσίας σε όλα τα επίπεδα, από την αποθήκευση ενέργειας έως τη φορητή ενέργεια. Οι παρακάτω είναι μερικές από τις πιο διαδεδομένες εφαρμογές για μπαταρίες ιόντων λιθίου:

• UPS (Αδιάλειπτο Τροφοδοτικό)
• Κινητές συσκευές, φορητοί υπολογιστές, υπολογιστές και άλλα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης που χρησιμοποιούνται τακτικά
• Συστήματα αποθήκευσης ενέργειας για ηλεκτρική κινητικότητα

Οι χρήσεις των κυψελών ιόντων λιθίου υπερβαίνουν την απλή εκτέλεση εφαρμογών στο τηλέφωνό σας. Οι μπαταρίες λιθίου μπορούν να τροφοδοτήσουν οτιδήποτε, από ιατρικό εξοπλισμό που σώζει ζωές έως πολυτελή σκάφη, διασφαλίζοντας ασφάλεια και αξιοπιστία στις σύγχρονες ανάγκες και πολυτέλειες της ζωής.

Πλεονεκτήματα κυψελών ιόντων λιθίου

Οι κυψέλες ιόντων λιθίου (Li-ion) είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες σε καταναλωτικές συσκευές. Χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα ειδών, από κινητά τηλέφωνα έως αυτοκίνητα, και τα χαρακτηριστικά τους υπερτερούν εκείνων άλλων επαναφορτιζόμενων μπαταριών. Τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα των κυττάρων ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν:

• Φιλικές προς το περιβάλλον:Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν συγκριτικά χαμηλές ποσότητες επικίνδυνων βαρέων μετάλλων σε σύγκριση με άλλες μπαταρίες, γεγονός που τις καθιστά φιλικές προς το περιβάλλον.

• Η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα ισοδυναμεί με περισσότερη διάτρηση:Το λίθιο είναι ένα εξαιρετικά αντιδραστικό στοιχείο που μπορεί να απελευθερώσει και να αποθηκεύσει σημαντικές ποσότητες ενέργειας. Αυτό επιτρέπει στις μπαταρίες Li-ion να συσκευάζουν σημαντική ποσότητα ενέργειας σε μια μικροσκοπική συσκευασία.

• Χαμηλός ρυθμός αυτοεκφόρτισης:Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν χαμηλό ρυθμό αυτοεκφόρτισης. Η αυτοεκφόρτιση είναι ένα φυσικό φαινόμενο στις μπαταρίες, όταν χημικές αντιδράσεις υποβαθμίζουν τη χωρητικότητά τους, παρόλο που η μπαταρία δεν χρησιμοποιείται.

• Πολυχρηστικότητα:Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι μια εξαιρετική ανανεώσιμη πηγή ενέργειας για διάφορες εφαρμογές. Η τεχνική τους μπορεί να παρέχει ή να αποθηκεύει ενέργεια για φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, ηλεκτρονικά αυτοκίνητα, αεροσκάφη και άλλες εφαρμογές υψηλής ισχύος.

• Αποτελεσματική από πλευράς κόστους:Επειδή οι μπαταρίες ιόντων λιθίου υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό, το κόστος δημιουργίας τους έχει μειωθεί δραματικά. Επιπλέον, είναι πολύ πιο οικονομικό να χρησιμοποιείτε μια μπαταρία ιόντων λιθίου για μια φορητή συσκευή, επειδή είναι άμεσα διαθέσιμες και λιγότερο ακριβές.

Συμπέρασμα 

Σε αυτό το άρθρο, μελετήσαμε το ιστορικό, τις εφαρμογές και τα πλεονεκτήματα της χρήσης κυψελών ιόντων λιθίου. Αφού εξεταστούν όλα τα πλεονεκτήματα που αναφέρονται παραπάνω, είναι σαφές ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι η πιο δημοφιλής επιλογή μπαταριών σήμερα και πολλοί σημαντικοί παίκτες κατασκευάζουν αυτές τις μπαταρίες ιόντων λιθίου για ποικίλες εφαρμογές. Η τεχνολογία λιθίου έχει δοκιμαστεί καλά και κατανοηθεί για την τροφοδοσία συσκευών τόσο μικροσκοπικών όσο κινητές συσκευές σε μεγαλύτερα ασύρματα εργαλεία. Έχει γίνει ολοένα και πιο διαδεδομένο σε αυτές τις εφαρμογές — προωθώντας τη χημεία της επαναφορτιζόμενης μπαταρίας Νικελίου-Καδμίου λόγω των πολυάριθμων πλεονεκτημάτων του λιθίου.