Zalety akumulatora litowo-jonowego

W porównaniu z innymi wysokoenergetycznymi akumulatorami wtórnymi, takimi jak akumulatory Ni-Cd, akumulatory Ni-MH, akumulatory kwasowo-ołowiowe itp.,litowo-jonowyakumulatory mają znaczące zalety w zakresie wydajności, które znajdują odzwierciedlenie głównie w następujących aspektach.

(1) Wysokie napięcie robocze

Stosowanie związków interkalacyjnych litu zawierającego węgiel, takich jak grafit lub koks naftowy, zamiast metalicznego litu jako elektrody ujemnej spowoduje zmniejszenie napięcia akumulatora. Jednakże, ze względu na niski potencjał interkalacji litu, straty napięcia można zminimalizować. Jednocześnie wybór odpowiedniego związku interkalacyjnego litu jako elektrody dodatniej akumulatora i dobór odpowiedniego układu elektrolitów (określenie okna elektrochemicznego pakietu akumulatora litowo-jonowego) może sprawić, że pakiet akumulatora litowo-jonowego będzie miał wyższe napięcie robocze (- 4V), czyli znacznie więcej niż w przypadku akumulatorów układu wodnego.

(2) Duża pojemność właściwa

Chociaż zastąpienie metalicznego litu materiałami zawierającymi węgiel zmniejszy pojemność właściwą materiału, w rzeczywistości, aby zapewnić określoną żywotność dodatkowego akumulatora metalowo-litowego, ujemna wartość metalicznego litu jest zwykle ponad trzykrotnie większa. Rzeczywiste zmniejszenie pojemności właściwej względem masy nie jest duże, a zmniejszenie pojemności właściwej objętości jest niewielkie.

(3) Wysoka gęstość energii

Wyższe napięcie robocze i pojemność właściwa decydują o większej gęstości energii wtórnych akumulatorów litowo-jonowych. W porównaniu z powszechnie stosowanymi obecnie akumulatorami Ni-Cd i Ni-MH, wtórne akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się największą gęstością energii i nadal mają duży potencjał rozwojowy.

(4) Dobre parametry bezpieczeństwa i długi cykl życia

Powodem, dla którego akumulator wykorzystujący metaliczny lit jako anodę jest niebezpieczny, jest to, że zmienia się struktura elektrody dodatniej akumulatora litowo-jonowego i tworzy się porowaty dendryt. Może przebić separator i spowodować wewnętrzne zwarcie, a akumulatory litowo-jonowe nie mają tego problemu i są bardzo bezpieczne. Aby zapobiec obecności metalicznego litu w akumulatorze, należy kontrolować napięcie podczas ładowania. Ze względów bezpieczeństwa akumulatory litowo-jonowe są wyposażone w wiele urządzeń zabezpieczających. W akumulatorach litowo-jonowych nie występują żadne zmiany strukturalne w procesie interkalacji i deinterkalacji jonów litu na katodzie i anodzie podczas procesu ładowania i rozładowywania (podczas procesu interkalacji i deinterkalacji nastąpi pewne rozszerzanie i kurczenie się siatki), a także dlatego, że związek interkalacyjny jest silniejszy niż metaliczny lit. Jest bardziej stabilny i nie tworzy dendrytów litu podczas procesu ładowania i rozładowywania, co znacznie poprawia bezpieczeństwo akumulatora, a także znacznie poprawia żywotność cyklu. Baterie litowo-jonowe zostały wykluczone jako towary niebezpieczne przez Wydział Transportu Towarów Niebezpiecznych Departamentu Transportu Stanów Zjednoczonych i IAIT (Międzynarodowe Stowarzyszenie Transportu Lotniczego i Transportu) odpowiednio w 1989 i 1990 roku.

(5) Mały współczynnik samorozładowania

W zestawie akumulatorów litowo-jonowych zastosowano niewodny układ elektrolitu, a materiał węglowy interkalowany litem jest termodynamicznie niestabilny w niewodnym układzie elektrolitu. Podczas pierwszego procesu ładowania i rozładowywania na powierzchni węglowej elektrody ujemnej utworzy się warstwa interfazy stałego elektrolitu (SEI) w wyniku redukcji elektrolitu, umożliwiając przejście jonów litu, ale nie elektronów, i umożliwiając aktywację elektrody materiały o różnych stanach naładowania, przez które muszą przejść. W stosunkowo stabilnym stanie ma niski współczynnik samorozładowania.

(6) Czysty i wolny od zanieczyszczeń

Pakiety akumulatorów litowo-jonowych nie zawierają toksycznych substancji, takich jak ołów, fortuna, rtęć itp. Jednocześnie, ponieważ akumulator musi być dobrze uszczelniony, podczas użytkowania wydziela się bardzo mało gazów, nie powodując zanieczyszczenia środowiska. Można także całkowicie odzyskać rozpuszczalnik zastosowany do rozpuszczenia spoiwa w procesie produkcyjnym. Firma Sony i inne duże firmy produkujące akumulatory litowo-jonowe rozpoczęły recykling akumulatorów litowo-jonowych i recykling materiałów (takich jak wiertła do metalu itp.) od 1997 r. Ponadto w 1996 r. akumulatory litowo-jonowe firmy Sony uzyskały certyfikat zgodności z międzynarodową normą środowiskową IS014001 [71O

(7) Wysoka wydajność prądowa

W przeciwieństwie do poprzednich akumulatorów wtórnych z układami wodnymi, akumulatory litowo-jonowe nie wytwarzają gazu podczas normalnych procesów ładowania i rozładowywania, a wydajność prądowa jest bliska 100%. Ta właściwość jest szczególnie odpowiednia do stosowania jako akumulatory do magazynowania i konwersji energii.