Litija joni anod\u0101 caur elektrol\u012btu non\u0101k katod\u0101, kur tie apvienojas ar elektroniem, radot elektrisko l\u0101di\u0146u, kas \u013cauj nodro\u0161in\u0101t ener\u0123iju, kad tas nepiecie\u0161ams. T\u0101d\u0113j\u0101di tiek izveidota unik\u0101la akumulatora baro\u0161anas sist\u0113ma.<\/p>\n
Jaun\u0101kie sasniegumi sil\u012bcija anoda materi\u0101lu izv\u0113l\u0113 ir v\u0113rsti uz to, lai nov\u0113rstu li-jonu iespr\u016b\u0161anu elektrol\u012bta sieni\u0146\u0101s un uzlabotu to atgriezeniskumu [155].<\/p>\n
Litija baterijas ik dienu nodro\u0161ina miljoniem cilv\u0113ku - s\u0101kot no kl\u0113pjdatoriem un mobilajiem t\u0101lru\u0146iem l\u012bdz pat hibr\u012bda un elektriskajiem automobi\u013ciem. To priek\u0161roc\u012bbas ir liels ener\u0123ijas bl\u012bvums, neliels svars, \u0101tra uzl\u0101de un ilg\u0101ks kalpo\u0161anas laiks nek\u0101 svina sk\u0101bes akumulatoriem. Lai pagarin\u0101tu litija akumulatoru kalpo\u0161anas laiku, galvenais ir izprast, k\u0101 litija akumulators laika gait\u0101 degrad\u0113jas, un veikt akt\u012bvus pas\u0101kumus, lai to pagarin\u0101tu - tas ietver izpratni par to, kura tipa litija akumulatoriem nepiecie\u0161ama \u012bpa\u0161\u0101ka apr\u016bpe attiec\u012bb\u0101 uz uzl\u0101des \u0101trumu, izl\u0101des dzi\u013cumu, slodzi utt., k\u0101 ar\u012b izvair\u012b\u0161anos no t\u0101d\u0101m izplat\u012bt\u0101m k\u013c\u016bd\u0101m k\u0101 p\u0101rl\u0101d\u0113\u0161ana un dz\u012bvo\u0161ana paaugstin\u0101t\u0101 temperat\u016br\u0101.<\/p>\n
Lija jonu akumulatoru jauda laika gait\u0101 pak\u0101peniski samazin\u0101s \u0137\u012bmisko reakciju d\u0113\u013c, kas degrad\u0113 elektrodus un elektrol\u012btu, palielinot iek\u0161\u0113jo pretest\u012bbu un sa\u012bsinot to darb\u012bbas laiku. \u0160is process notiek neatkar\u012bgi no t\u0101, vai akumulators tiek regul\u0101ri darbin\u0101ts ar cikliem, vai ar\u012b atrodas neizmantots, tom\u0113r periodiska ciklu veik\u0161ana un glab\u0101\u0161ana v\u0113s\u0101 temperat\u016br\u0101 var iev\u0113rojami pal\u0113nin\u0101t \u0161o degrad\u0101cijas procesu.<\/p>\n
Litija akumulatoru ciklu skaits ir atkar\u012bgs no uzl\u0101des un izl\u0101des apst\u0101k\u013ciem, k\u0101 ar\u012b darba temperat\u016bras. Pat\u0113ri\u0146a ier\u012bc\u0113s baterijas parasti uzl\u0101d\u0113 l\u012bdz 4,20 V katram elementam, lai palielin\u0101tu ietilp\u012bbu un darb\u012bbas laiku; savuk\u0101rt r\u016bpnieciskajos lietojumos bie\u017ei izmanto zem\u0101kas sprieguma robe\u017ev\u0113rt\u012bbas, piem\u0113ram, satel\u012btos vai elektriskajos transportl\u012bdzek\u013cos, lai palielin\u0101tu ilgm\u016b\u017e\u012bbu.<\/p>\n
Lai nodro\u0161in\u0101tu optim\u0101lu akumulatora ilgm\u016b\u017e\u012bbu, izvairieties no \u0101tr\u0101s uzl\u0101des l\u0101d\u0113t\u0101jiem, jo tie \u0101tri sakarst un boj\u0101 akumulatorus. Turkl\u0101t ierobe\u017eojiet akumulatora izl\u0101d\u0113\u0161anas bie\u017eumu, jo tas palielina t\u0101 iek\u0161\u0113jo pretest\u012bbu un sa\u012bsina darb\u012bbas laiku un ciklu ilgumu.<\/p>\n
Ionic litija dzi\u013c\u0101 cikla akumulatori var lepoties ar vid\u0113ji 3000 l\u012bdz 5000 pilnu ciklu ilgumu ar atliku\u0161o 80% ietilp\u012bbu, kas sasniegts, izmantojot tikai augst\u0101k\u0101s kvalit\u0101tes litija dzelzs fosf\u0101ta (LiFePO4) materi\u0101lus, kas paredz\u0113ti sader\u012bbai ar da\u017e\u0101d\u0101m slodz\u0113m un l\u0101d\u0113t\u0101jiem, un Bluetooth monitoringu, kas sniedz inform\u0101ciju par uzl\u0101des st\u0101vokli re\u0101laj\u0101 laik\u0101 un apr\u0113\u0137ina atliku\u0161o darb\u012bbas laiku - tas nodro\u0161ina m\u016bsu j\u016bras klientiem mieru, pl\u0101nojot uz priek\u0161u un pl\u0101nojot akumulatoru, kad tas ir visvair\u0101k nepiecie\u0161ams.<\/p>\n
Litija baterijas ir \u013coti energoietilp\u012bgas, kas noz\u012bm\u0113, ka taj\u0101s neliel\u0101 telp\u0101 var uzkr\u0101t iev\u0113rojamu ener\u0123ijas daudzumu (cit\u0113jot profesoru Paulu Kristensenu). Lai \u0137\u012bmisko ener\u0123iju p\u0101rv\u0113rstu elektriskaj\u0101 str\u0101v\u0101, litija joniem j\u0101p\u0101rvietojas starp anodu un katodu caur anoda-katoda porainu separatoru un elektrol\u012bta sl\u0101ni; atk\u0101rtota uzl\u0101de un izl\u0101de laika gait\u0101 iev\u0113rojami uzlabo veiktsp\u0113ju.<\/p>\n
Tirg\u016b ir pieejami da\u017e\u0101di uzl\u0101d\u0113jamo litija akumulatoru veidi, un katram no tiem ir savs iek\u0161\u0113jais \u0137\u012bmiskais sast\u0101vs. Lai gan da\u017ei var maks\u0101t d\u0101rg\u0101k par citiem, visiem tiem ir augst\u0101ks ener\u0123ijas bl\u012bvums nek\u0101 svina sk\u0101bes akumulatoriem, kas noz\u012bm\u0113, ka tie uzkr\u0101j vair\u0101k elektrisk\u0101 l\u0101di\u0146a uz vienu kilogramu vai tilpumu un t\u0101d\u0113j\u0101di nodro\u0161ina gar\u0101ku brauk\u0161anas diapazonu vai ilg\u0101ku elektroinstrumentu lieto\u0161anas laiku, b\u016btiski nepalielinot izm\u0113rus vai svaru.<\/p>\n
Akumulatoru tehnolo\u0123ija nep\u0101rtraukti att\u012bst\u0101s, un p\u0113tnieki nep\u0101rtraukti mekl\u0113 veidus, k\u0101 uzlabot eso\u0161\u0101s sast\u0101vda\u013cas. ME profesore Corie Cobb un vi\u0146as Integr\u0113t\u0101s izgatavo\u0161anas laboratorijas p\u0113t\u012bjumi koncentr\u0113jas uz 3D elektrodu arhitekt\u016bru izstr\u0101di, kas racionaliz\u0113 akumulatoru izgatavo\u0161anu; J Devin MacKenzie no ME un Materi\u0101lzin\u0101tnes un in\u017eenierzin\u0101t\u0146u (MSE) fakult\u0101tes ar\u012b p\u0113ta struktur\u0101li in\u017eenierijas ce\u013c\u0101 izstr\u0101d\u0101tos antimona sakaus\u0113jumus k\u0101 akumulatoru materi\u0101lus.<\/p>\n
Ener\u0123ijas bl\u012bvums ir viens no galvenajiem akumulatora r\u0101d\u012bt\u0101jiem. Ar to m\u0113ra, cik daudz ener\u0123ijas var uzkr\u0101t \u0161\u016bn\u0101 vai akumulator\u0101 uz masas vai tilpuma vien\u012bbu, t\u0101p\u0113c tas ir \u012bpa\u0161i svar\u012bgs t\u0101dos lietojumos k\u0101, piem\u0113ram, elektriskie transportl\u012bdzek\u013ci, kuriem nepiecie\u0161ams liels brauk\u0161anas r\u0101diuss, iev\u0113rojot ierobe\u017eotas masas un izm\u0113ra pras\u012bbas.<\/p>\n
Liel\u0101ka ener\u0123ijas bl\u012bvuma akumulatori nodro\u0161ina ilg\u0101ku darb\u012bbas laiku pirms uzl\u0101des, pal\u012bdzot samazin\u0101t degvielas pat\u0113ri\u0146u un uztur\u0113\u0161anas izmaksas, turkl\u0101t maz\u0101ki akumulatori kompakt\u0101k iek\u013caujas transportl\u012bdzek\u013ca konstrukcij\u0101, nodro\u0161inot liel\u0101ku jaudu pa\u0101trin\u0101juma vai lielas slodzes uzdevumiem.<\/p>\n
Liel\u0101ka ener\u0123ijas bl\u012bvuma baterijas var iev\u0113rojami samazin\u0101t to kop\u0113jo izm\u0113ru un svaru, t\u0101p\u0113c t\u0101s ir \u012bpa\u0161i noder\u012bgas p\u0101rn\u0113s\u0101jam\u0101 elektronik\u0101 un elektriskajos transportl\u012bdzek\u013cos, kur katrs kilograms ir svar\u012bgs. Diem\u017e\u0113l augsta bl\u012bvuma baterij\u0101m var b\u016bt maz\u0101k nek\u0101 ide\u0101li sprieguma profili noteiktiem lietojumiem, un t\u0101s var nenodro\u0161in\u0101t \u0101tru ener\u0123ijas piepl\u016bdumu, kad tas ir nepiecie\u0161ams.<\/p>\n
T\u0101 k\u0101 arvien vair\u0101k cilv\u0113ku piev\u0113r\u0161as elektriskajiem transportl\u012bdzek\u013ciem, strauji pieaug piepras\u012bjums p\u0113c litija akumulatoriem, kas \u0101tri uzl\u0101d\u0113jas. Tradicion\u0101lo svina-sk\u0101bes akumulatoru izl\u0101des dzi\u013cums ir tikai 50%, bet litija jonu akumulatoru izl\u0101des dzi\u013cums ir 99%, t\u0101p\u0113c tie ir ide\u0101li piem\u0113roti t\u0101diem energoietilp\u012bgiem lietojumiem k\u0101 elektriskie transportl\u012bdzek\u013ci. Liel\u0101ks uzl\u0101des \u0101trums \u013cauj ar\u012b sa\u012bsin\u0101t uzl\u0101des laiku.<\/p>\n
Litija jonu baterij\u0101s ener\u0123ijas uzkr\u0101\u0161anai tiek izmantoti divi elektrodi, kas sast\u0101v no met\u0101la oks\u012bda un poraina oglek\u013ca. Uzl\u0101des laik\u0101 joni br\u012bvi p\u0101rvietojas starp \u0161iem elektrodiem caur elektrol\u012btu un separatoru; izl\u0101d\u0113joties anods oksid\u0113jas un zaud\u0113 elektronus, bet p\u0113c uzl\u0101des tie atgrie\u017eas atpaka\u013c katod\u0101, un \u0161is cikls turpin\u0101s bezgal\u012bgi.<\/p>\n
In\u017eenieri ir izstr\u0101d\u0101ju\u0161i t\u0101dus materi\u0101lus k\u0101 sil\u012bcija, \u0123erm\u0101nija un antimona le\u0123\u0113jo\u0161ie materi\u0101li, kas var lab\u0101k uzglab\u0101t litija jonus nek\u0101 graf\u012bta anodi, interkal\u0113jot \u0161os jonus starp graf\u0113na sl\u0101\u0146iem. Diem\u017e\u0113l \u0161ie le\u0123\u0113jo\u0161ie materi\u0101li uzl\u0101des\/izl\u0101des ciklu laik\u0101 fiziski main\u0101s, kas var izrais\u012bt veiktsp\u0113jas zudumus vai k\u013c\u016bmes.<\/p>\n
Kornela universit\u0101tes p\u0113tnieki ir atkl\u0101ju\u0161i metodi, k\u0101 samazin\u0101t fizik\u0101l\u0101 tilpuma izmai\u0146as, padarot iesp\u0113jamas augstas veiktsp\u0113jas litija baterijas ar liel\u0101ku uzl\u0101des \u0101trumu. Pievienojot indiju (ko parasti izmanto sk\u0101rienj\u016bt\u012bgo ekr\u0101nu p\u0101rkl\u0101jumos), vi\u0146u komanda samazin\u0101ja ener\u0123ijas barjeras starp elektrodiem, t\u0101d\u0113j\u0101di atvieglojot jonu p\u0101rvieto\u0161anos starp elektrodiem.<\/p>\n
P\u0113tnieki br\u012bdina, ka ir svar\u012bgi apzin\u0101ties ar \u0101tro uzl\u0101di saist\u012btos kompromisus. \u0100tr\u0101kai uzl\u0101dei nepiecie\u0161ama iev\u0113rojami liel\u0101ka str\u0101va un jauda, kas var iev\u0113rojami samazin\u0101t akumulatora kalpo\u0161anas laiku - tas \u012bpa\u0161i rakstur\u012bgs litija jonu akumulatoriem.<\/p>\n
Eksperti iesaka iev\u0113rot akumulatoru ra\u017eot\u0101ju ieteiktos uzl\u0101des \u0101trumus, lai maksim\u0101li pagarin\u0101tu akumulatora ilgm\u016b\u017e\u012bbu, piem\u0113ram, Power Cells akumulatorus ieteicams uzl\u0101d\u0113t ar 1C, lai to anodu un katodu nepak\u013cautu p\u0101rm\u0113r\u012bgam spriegumam; tom\u0113r elektrisko transportl\u012bdzek\u013cu (EV) vad\u012bt\u0101jiem tas ne vienm\u0113r ir lietder\u012bgi, jo litija jonu akumulatori var nobraukt ierobe\u017eotu brauk\u0161anas att\u0101lumu.<\/p>\n
Litija akumulatoriem ir daudz priek\u0161roc\u012bbu sal\u012bdzin\u0101jum\u0101 ar svina sk\u0101bes akumulatoriem, tostarp izmaksas. T\u0101 k\u0101 litija baterijas kalpo ilg\u0101k, sver maz\u0101k un darbojas efekt\u012bv\u0101k, to rentabilit\u0101te laika gait\u0101 padara t\u0101s par vislab\u0101ko ieguld\u012bjumu - ietaupot naudu, ko varat sa\u0146emt par katru pirkumu vai nomai\u0146u, k\u0101 ar\u012b par degvielu dzin\u0113jiem vai \u0123eneratoriem.<\/p>\n
Litija jonu akumulatori ir k\u013cuvu\u0161i par neticami popul\u0101ru ener\u0123ijas avotu pla\u0161a pat\u0113ri\u0146a elektronik\u0101, hibr\u012bdautomobi\u013cos un elektromobi\u013cos, pateicoties to nelielajam svaram un augstajam ener\u0123ijas bl\u012bvumam. To konstrukcija \u013cauj palielin\u0101t jaudu, vienlaikus iev\u0113rojami samazinot izmaksas. \u0160\u012b konstrukcija ir \u013c\u0101vusi palielin\u0101t milz\u012bgu jaudu, vienlaikus iev\u0113rojami samazinot izmaksas.<\/p>\n
Att\u012bstoties tehnolo\u0123ij\u0101m, ra\u017eot\u0101ji ir sp\u0113ju\u0161i v\u0113l vair\u0101k samazin\u0101t izmaksas, izmantojot lab\u0101kus materi\u0101lus un optimiz\u0113jot ra\u017eo\u0161anas procesus. \u012apa\u0161i daudzsolo\u0161as metodes ar akumulatoru ra\u017eo\u0161anu saist\u012bto izmaksu samazin\u0101\u0161anai ir taup\u012bgas ra\u017eo\u0161anas metodes, kas koncentr\u0113jas uz atkritumu samazin\u0101\u0161anu l\u012bdz minimumam, vienlaikus optimiz\u0113jot produktivit\u0101ti.<\/p>\n
Viens no galvenajiem \u0161\u0137\u0113r\u0161\u013ciem litija jonu akumulatoru pla\u0161\u0101kai ievie\u0161anai joproj\u0101m ir dro\u0161\u012bbas jaut\u0101jumi, no kuriem viens no galvenajiem ir termisks izs\u012bk\u0161ana (virkne \u0137\u012bmisko reakciju, kas var izrais\u012bt ugunsgr\u0113ku). Litija jonu baterijas var b\u016bt jut\u012bgas pret \u0161o probl\u0113mu, ja to katodos vai anodos rodas plaisas vai \u012bssavienojumi; tom\u0113r \u0161\u016bnu \u0137\u012bmijas un iepakojuma tehnolo\u0123iju uzlabojumi ir padar\u012bju\u0161i \u0161\u012bs baterijas dro\u0161\u0101kas nek\u0101 jebkad agr\u0101k.<\/p>\n
Litija jonu akumulatori ir k\u013cuvu\u0161i par visizplat\u012bt\u0101ko izv\u0113li UPS lietojumiem, jo tiem ir zem\u0101kas kop\u0113j\u0101s \u012bpa\u0161umties\u012bbu izmaksas, jo \u012bpa\u0161i tr\u012bsf\u0101zu UPS iek\u0101rt\u0101m, kas parasti ir liel\u0101kas un d\u0101rg\u0101kas nek\u0101 vienf\u0101zu iek\u0101rtas.<\/p>\n
Att\u012bstoties litija nozarei, t\u0101das inov\u0101cijas k\u0101 sausais litija polim\u0113rs paver aizraujo\u0161as jaunas iesp\u0113jas akumulatoru \u0137\u012bmijas un konstrukcijas jom\u0101. \u0160ie sasniegumi sola ilg\u0101ku ciklu ilgumu un dzi\u013c\u0101ku izl\u0101di bez termisk\u0101 izs\u012bkuma riska vai cit\u0101m dro\u0161\u012bbas probl\u0113m\u0101m - tas noz\u012bm\u0113, ka litija jonu akumulatori var k\u013c\u016bt v\u0113l izplat\u012bt\u0101ki lietojumos nek\u0101 iepriek\u0161.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Lithium ions at the anode travel through an electrolyte to reach the cathode, where they combine with electrons to generate an electrical charge that allows it to provide power when required. This creates the battery’s unique power supply system. Recent advances in silicon anode material selection aim to prevent Li-ions from being trapped within electrolyte …<\/p>\n