Hvað eru litíum rafhlöður og hvernig virka þær?

Hvað eru litíumjónarafhlöður, úr hverju eru þær gerðar og hver er ávinningurinn miðað við aðra rafhlöðugeymslutækni?

Fyrst sett fram á áttunda áratugnum og framleitt af Sony árið 1991, eru litíum rafhlöður nú notaðar í farsíma, flugvélar og bíla.Þrátt fyrir nokkra kosti sem hafa leitt til aukinnar velgengni í orkuiðnaðinum, hafa litíumjónarafhlöður nokkra galla og eru efni sem vekur mikla umræðu.

En hvað eru litíum rafhlöður nákvæmlega og hvernig virka þær?

Úr hverju eru litíum rafhlöður?

Lithium rafhlaða er mynduð úr fjórum lykilhlutum.Það hefur bakskautið, sem ákvarðar getu og spennu rafhlöðunnar og er uppspretta litíumjónanna.Rafskautið gerir rafstraumnum kleift að flæða í gegnum ytri hringrás og þegar rafhlaðan er hlaðin eru litíumjónir geymdar í rafskautinu.

Raflausnin er mynduð úr söltum, leysum og aukefnum og þjónar sem leið fyrir litíumjónir á milli bakskautsins og rafskautsins.Að lokum er það skiljan, líkamlega hindrunin sem heldur bakskautinu og rafskautinu í sundur.

Kostir og gallar við litíum rafhlöður

Lithium rafhlöður hafa miklu meiri orkuþéttleika en aðrar rafhlöður.Þeir geta haft allt að 150 wattstundir (WH) af orku á hvert kíló (kg), samanborið við nikkel-málmhýdríð rafhlöður á 60-70WH/kg og blýsýrur á 25WH/kg.

Þeir hafa einnig lægri losunarhraða en aðrir, tapa um 5% af hleðslu sinni á mánuði samanborið við nikkel-kadmíum (NiMH) rafhlöður sem tapa 20% á mánuði.

Hins vegar innihalda litíum rafhlöður einnig eldfimt raflausn sem getur valdið eldsvoða í litlum mæli.Það var þetta sem olli hinni alræmdu Samsung Note 7 snjallsímabrennslu, sem neyddi Samsung til þessbrotavinnsluog tapa 26 milljörðum dala í markaðsvirði.Það skal tekið fram að þetta hefur ekki gerst með litíum rafhlöður í stórum stíl.

Lithium-ion rafhlöður eru líka dýrari í framleiðslu eins og þær getakosta næstum40% meira að framleiða en nikkel-kadmíum rafhlöður.

Keppendur

Lithium-ion stendur frammi fyrir samkeppni fráfjöldi annarra rafhlöðutækni,sem flestir eru á þróunarstigi.Einn slíkur valkostur er saltvatnsrafhlöður.

Í þróun hjá Aquion Energy, þau eru mynduð úr saltvatni, manganoxíði og bómull til að búa til eitthvað sem er búið til með því að nota „mikil, óeitruð efni og nútíma lággjalda framleiðslutækni“.Vegna þessa eru þær einu rafhlöðurnar í heiminum sem eru vöggu-til-vöggu vottaðar.

Svipað og tækni Aquion,'Blue Battery' AquaBattery notar blöndu af salti og ferskvatniflæða í gegnum himnur til að geyma orku.Aðrar hugsanlegar rafhlöðugerðir eru þvagknúnar rafhlöður Bristol Robotics Laboratory ogUniversity of California Riverside'slitíumjónarafhlaða sem notar sand frekar en grafít fyrir rafskautið, sem leiðir til rafhlöðu sem er þrisvar sinnum öflugri en iðnaðarstaðalinn.