Koje su tajne litijumskih baterija?

Trenutno su poznate dvije vrste električnih akumulatora, koje se prema razlici materijala od pozitivne elektrode dijele na ternarne litijumske baterije i litijum-željezo-fosfatne baterije. Upravo je aktivnost litijum-željezne fosfatne baterije loša, što rezultira niskom gustoćom energije i ne može pružiti duži vijek trajanja baterije, pa ona postupno bledi iz vida.

Trenutna glavna ternarna litijumska baterija ima prednosti visoke aktivnosti akumulatora i veće gustoće energije, tako da novi energetski modeli u osnovi koriste troglasne litijumske baterije kao mehanizme za skladištenje energije.

Bez obzira na vrstu litijumske baterije, osnovna mu je struktura ista. Sastoji se od pozitivne elektrode, negativne elektrode, separatora i elektrolita. Punjenje litijeve baterije sastoji se u stvaranju naelektrisanih litijum jona (ekvivalentu) iz pozitivne elektrode i odvajanju od pozitivne elektrode, "plivanju" elektrolita i separatora do negativne elektrode i ugrađuje ga u materijal negativne elektrode. Proces pražnjenja je upravo suprotan, s tim da litijumski ioni „prelaze“ iz negativne elektrode u pozitivnu elektrodu. Jednostavno rečeno, postupak punjenja i pražnjenja litijonske baterije postiže se litijevim ionima "plivanjem" između pozitivnih i negativnih elektroda.

To je električna struja koja gura litijum-jone da „plivaju“ naprijed-nazad. Tako brzo razumijevanje možemo brzo shvatiti kao propeler velike snage iza litijum-jona, koji brzo i prisilno gura litijeve ione da "plivaju" od pozitivne elektrode do negativne elektrode, dok je sporo punjenje propelera male snage, sa litijum-jonom polako "plivajte" od pozitivnog do negativnog.

Pa zašto brzo punjenje utječe na bateriju? Jednostavno, mnogi litijum-joni s potisnicima velike snage „ludo plivaju“ od pozitivne elektrode do negativne elektrode. Prije nego što je negativna elektroda slijetala (ugrađena u negativnu elektrodu), drugi litijum-ion naletio se na njega i dva litijumska jona koji su zajedno pogodili "ubijene do smrti" inaktivirani. Kao rezultat toga, baterija gubi jedan litijum-jon. Vremenom će se „mrtvi“ litijumski ioni nakupljati i formirati litijum-dendrite. Dolazi do mnogih deflagracija akumulatora, a većina ih je uzrokovana litijumskim dendritima koji probijaju separator i uzrokuju kratke spojeve unutar baterije.

Pored toga, produljimo ga ponovo. Zašto se vijek trajanja baterije električnih vozila drastično smanjuje pri niskim temperaturama zimi? Kao što smo već spomenuli, postupak pražnjenja akumulatora je da se litijumski ioni dekaliraju iz negativne elektrode, a zatim se „elektrolizom“ vraćaju u pozitivnu elektrodu. Na niskim temperaturama elektrolit može postati "ljepljiv" ili čak "smrznuti". To znači da proces litijumskih iona "plivanja" s negativne elektrode postaje teži, a za potiskivanje litijumskih jona potrebni su snažniji potisnici, što znači da se povećava unutarnji otpor baterije.

Zbog toga sama baterija treba trošiti više energije pri niskim temperaturama, što dovodi do smanjenja snage potrebne za pogon vozila. Zbog toga se zimi životna snaga baterije električnih vozila naglo smanjila.