Was ist eine Lithium-Ionen-Batterie?

A Lithium-Ionen oder Lithium-Ionen-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie, die die reversible Reduktion von Lithiumionen zum Speichern von Energie verwendet. Die Anode (negative Elektrode) einer herkömmlichen Li-Ionen-Batterie ist normalerweise Graphit aus Kohlenstoff. Die Kathode (positive Elektrode) ist normalerweise a Metalloxid. Der Elektrolyt ist normalerweise ein Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel.Es ist die Hauptbatteriestyp, die in tragbaren Unterhaltungselektronik und Elektrofahrzeugen verwendet wird. Es spielt auch eine wichtige Rolle bei der Energiespeicherung im Gittermaßstab sowie bei militärischen und lerospace applications.com mit anderen wiederaufladbaren Batterie-Technologien, Lithium-Ionen-Batterien haben Hohe Energiedichte, niedrige Selbstentladung und kein Gedächtniseffekt (obwohl kleine Gedächtniseffekte in LFP-Batterien auf schlecht hergestellte Zellen zurückgeführt wurden).Chemie, Leistung, Kosten- und Sicherheitsmerkmale variieren je nach Li-Ionen-Batterie-Typ. Die meisten kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien verwenden Interkalationsverbindungen als aktive Material Batterien (mit Polymergel als Elektrolyt), Lithium -Kobaltat (Licoo

1) .Cathodenmaterial und Graphitanode, die zusammen eine hohe Energiedichte liefern. Lithium -Eisenphosphat (LifePo

2) .llithium manganat (limn2o)

3) .spinel oder lithium.

4). Manganes Oxid.

3 basierende Lithium-reiche Schichtmaterialien, LMR-NMC) und Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (Linimncoo2 oder NMC) kann eine längere Lebensdauer bieten und eine bessere Ratenleistung haben. NMC und seine Derivate werden in der Transportelektrifizierung häufig eingesetzt. Dies ist eine der Haupttechnologien zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen von Fahrzeugen (in Kombination mit erneuerbaren Energiequellen).M.Stanley Whittingham entdeckte in den 1970er Jahren das Konzept der interkalierten Elektroden und erstellte die erste wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie auf der Grundlage einer Titan-Disulfidanode und einer Lithium-Aluminium-Kathode, obwohl es Sicherheitsbedenken hatte und nie kommerzialisiert wurde. John Goodenough verlängerte diese Arbeit 1980, indem er Lithium-Kobaltat als Kathode verwendete. Der erste Prototyp einer modernen Lithium-Ionen Asahi Kasei Team geleitet von Yoshio Nishi.Lithium-Ionen-Batterien können ein Sicherheitsrisiko darstellen, wenn sie nicht ordnungsgemäß gestaltet und hergestellt werden, da sie einen brennbaren Elektrolyten haben, der Explosionen und Brände verursachen kann, wenn sie beschädigt oder nicht ordnungsgemäß aufgeladen sind. Signifikante Fortschritte bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien.Es werden Li-Ionen-All-Solid-State-Batterien entwickelt, um brennbare Elektrolyte zu beseitigen. Darüber hinaus gibt es große Probleme bei der Extraktion von Lithium und anderen wichtigen strategischen Mineralien, die in Batterien verwendet werden. Lithium benötigt in oft trockenen Regionen große Mengen Wasser, und andere Mineralien sind häufig Konfliktmineralien wie Kobalt. Both Environmental Bedenken haben einige Forscher dazu ermutigt, sich zu verbessern Die Effizienz von Mineralien und Alternativen wie Eisen-Luft-Batterien.

Zu den Forschungsgebieten von Lithium-Ionen-Batterien gehören die Verlängerung der Lebensdauer, die Erhöhung der Energiedichte, die Verbesserung der Sicherheit, die Verringerung der Kosten und die Erhöhung der Ladegeschwindigkeit usw. basierend auf die Entflammbarkeit und Volatilität organischer Lösungsmittel, die in typischen Elektrolyten verwendet werden, Forschungen auf dem Gebiet der nicht flammbaren Elektrolyte haben Es wurde dauerhaft, um die Sicherheit zu verbessern. Zu den Strategien gehören wässrige Lithium-Ionen-Batterien, keramische feste Elektrolyte, Polymerelektrolyte, ionische Flüssigkeiten und schwere Fluorsysteme.