Baterie litowe są wszechobecne w naszym codziennym życiu, ale czy wiesz, jak działają?
Są w telefonach, komputerach i tabletach. Umożliwiają nam chodzenie po ulicy, wysyłanie memów i emotikonów do naszych przyjaciół, bez konieczności podłączania do gniazdka elektrycznego.
Te akumulatory, zwane również litowo-jonowymi lub litowo-jonowymi, dostarczają energii potrzebnej do zasilania większości urządzeń elektronicznych, z których korzystamy na co dzień.
Historia akumulatorów litowo-jonowych
Ich pierwsze prototypy powstały na początku lat 70., ale dopiero w 1991 roku japońska firma Sony zaprezentowała wersję komercyjną, która generalnie nadal jest bardzo podobna do tych, z których korzystamy obecnie.
Ich rozwój jest tak ważny, że w 2019 roku Szwedzka Akademia Nauk przyznała ich oryginalnym twórcom Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
John Goodenough, Stanley Whittingham i Akira Yoshino otrzymali tę nagrodę za swój wkład w rozwój baterii litowych.
Zalety akumulatorów litowo-jonowych
Jedną z głównych zalet baterii litowych jest to, że zapewniają autonomię urządzeniom, które je posiadają: innymi słowy, mogą być używane przez długi czas bez konieczności ładowania.
Wynika to z faktu, że zawarte w nich związki mogą magazynować dużą ilość energii, dzięki elektrochemicznym właściwościom litu.
Pierwiastek ten zajmuje dopiero trzecie miejsce w układzie okresowym, co oznacza, że ma małe atomy, dlatego jest materiałem lekkim.
Ta cecha sprawia, że baterie litowe mają mniejszą wagę w porównaniu z innymi akumulatorami, takimi jak te zawierające ołów, które są stosowane w samochodach.
Mała, lekka bateria litowa może pomieścić ładunek, który może trwać od godzin do dni.
Wynika to również z faktu, że oprócz litu stosowane są również inne materiały, które pozwalają na jak najściślejsze ułożenie ogniw tworzących baterię.
Dlatego baterie litowe mogą być kompaktowe i cienkie.
Bezpieczeństwo baterii litowych
Jednym z problemów z tego typu akumulatorami jest to, że podczas procesu ładowania zachodzą reakcje egzotermiczne, tj. wydzielają ciepło.
To, w połączeniu z faktem, że niektóre elementy baterii litowych są łatwopalne, przyczynia się do tego, że w pewnych okolicznościach mogą się zapalić, a nawet eksplodować.
Z pewnością nikt nie może chodzić ze spokojem myśląc, że nosi w torbie małą bombę w postaci telefonu komórkowego.
Chociaż powyższe ryzyko jest realne, baterie litowe nie zapalają się samoistnie ani w żadnych okolicznościach.
Po pierwsze muszą istnieć warunki sprzyjające przegrzaniu, np. podczas ładowania sprzętu: dlatego generalnie nie zaleca się używania urządzeń elektronicznych podłączonych do prądu elektrycznego.
Może się to również zdarzyć, gdy telefony litowe baterii są zbyt blisko siebie i mogą ulec zwarciu.
Jest to problem, gdy chcesz zminiaturyzować sprzęt: próbując zrobić bardziej kompaktowe akumulatory, może się zdarzyć, że ich elementy będą zbyt blisko siebie.
Można tego jednak najpierw uniknąć, stosując odpowiednią konstrukcję baterii litowych, a także dodając materiały, które mogą pełnić funkcję izolatorów.
Na przykład wypróbowano zastosowanie bardzo cienkich folii polietylenowych zmieszanych z nanocząstkami.
Jeśli nastąpi gwałtowne nagrzewanie, przestrzenie między nanocząsteczkami rozszerzają się, przerywając przepływ prądu. Gdy bateria całkowicie ostygnie, nanocząsteczki wracają na swoje miejsce, a działanie urządzenia wraca do normy.
Tego typu ulepszenia poprawiają ich wydajność i otwierają nam drzwi do wykorzystania ich do produkcji energii zastępującej paliwa kopalne. Coś, czego pilnie potrzebujemy.
