Vad är litiumbatterier och hur fungerar de?

Vad är litiumjonbatterier, vad är de gjorda av och vilka är fördelarna jämfört med andra batterilagringstekniker?

Först föreslogs på 1970-talet och tillverkades kommersiellt av Sony 1991, litiumbatterier används nu i mobiltelefoner, flygplan och bilar.Trots flera fördelar som har lett dem till ökad framgång inom energiindustrin, har litiumjonbatterier vissa nackdelar och är ett ämne som väcker mycket diskussion.

Men vad är egentligen litiumbatterier och hur fungerar de?

Vad är litiumbatterier gjorda av?

Ett litiumbatteri består av fyra nyckelkomponenter.Den har katoden, som bestämmer batteriets kapacitet och spänning och är källan till litiumjonerna.Anoden gör att den elektriska strömmen kan flyta genom en extern krets och när batteriet är laddat lagras litiumjoner i anoden.

Elektrolyten är bildad av salter, lösningsmedel och tillsatser och fungerar som ledningen för litiumjoner mellan katoden och anoden.Slutligen finns det separatorn, den fysiska barriären som håller isär katoden och anoden.

För- och nackdelar med litiumbatterier

Litiumbatterier har en mycket högre energitäthet än andra batterier.De kan ha upp till 150 wattimmar (WH) energi per kilogram (kg), jämfört med nickelmetallhydridbatterier vid 60-70WH/kg och blysyrabatterier vid 25WH/kg.

De har också en lägre urladdningshastighet än andra och förlorar cirka 5 % av sin laddning på en månad jämfört med nickel-kadmium (NiMH) batterier som tappar 20 % på en månad.

Men litiumbatterier innehåller också en brandfarlig elektrolyt som kan orsaka småskaliga batteribränder.Det var detta som orsakade de ökända Samsung Note 7-smarttelefonförbränningarna, vilket tvingade Samsung tillskrotproduktionoch förlora 26 miljarder dollar i marknadsvärde.Det bör noteras att detta inte har hänt med storskaliga litiumbatterier.

Litiumjonbatterier är också dyrare att tillverka, eftersom de kankostar nästan40 % mer att producera än nickel-kadmium-batterier.

Konkurrenter

Litium-jon möter konkurrens frånett antal alternativa batteriteknologier,varav de flesta befinner sig i ett utvecklingsskede.Ett sådant alternativ är saltvattendrivna batterier.

Under utveckling av Aquion Energy, de är gjorda av saltvatten, manganoxid och bomull för att skapa något som är tillverkat med "rikliga, giftfria material och moderna, billiga tillverkningstekniker."På grund av detta är de de enda batterierna i världen som är vagga-till-vagga-certifierade.

I likhet med Aquions teknologi,AquaBatterys "Blue Battery" använder en blandning av salt och sötvattenflödar genom membran för att lagra energi.Andra potentiella batterityper inkluderar Bristol Robotics Laboratorys urindrivna batterier ochUniversity of California Riverside'slitiumjonbatteri som använder sand snarare än grafit för anoden, vilket leder till ett batteri som är tre gånger kraftfullare än industristandarden.