Baterie i akumulatory Li-Ion

Współczesny świat jest zdominowany przez nowoczesne technologie, z którymi mamy do czynienia już praktycznie w każdej dziedzinie życia. Ciężko wyobrazić sobie codzienność bez takich sprzętów jak telefon, laptop czy inne powszechnie używane urządzenia elektroniczne.  Do ich funkcjonowania niezbędna jest jednak energia, której źródłem są między innymi baterie lub też akumulatory Li-Ion.

Ich popularność cały czas rośnie dzięki różnorodnym zastosowaniom. Dowiedzmy się zatem, jakie właściwości takich baterii i akumulatorów sprawiają, że są one coraz częściej wykorzystywane przez producentów różnego typu urządzeń elektronicznych.

Opublikowano: 15-06-2023
Baterie i akumulatory Li-Ion

Budowa akumulatorów i baterii Li-Ion

Baterie Li-Ion składają się z katody, anody, separatora oraz elektrolitu. Katoda może być wykonana z różnych tlenków metali, np. tlenku kobaltu (III) litu (LiCoO2) lub tlenek manganu litu (LiMn2O4). Anoda natomiast, najczęściej wytwarzana jest z grafitu. Jednak kluczową rolę pełni tu lit, którego jony przemieszczają się między elektrodami w czasie rozładowywania i ładowania. Elektrolitem najczęściej jest ciecz, która zwiera sole litowe rozpuszczone w mieszaninie rozpuszczalników organicznych bądź ciało stałe. Do produkcji elektrolitu często stosowany jest węglan winylenu. Akumulatory litowo – jonowe  składają się z kilku takich małych ogniw, które są połączone w paczki. Można je dowolnie konfigurować, dzięki czemu uzyskujemy oczekiwane napięcie.

Zalety i wady technologii litowo – jonowej

Na początek przedstawmy zalety jakie posiadają baterie oraz akumulatory Li-Ion.

  • Wysoka gęstość energii: Technologię Li-Ion charakteryzuje jedna z najwyższych gęstości energii, co pozwala na przechowywanie dużej energii w małej wielkości bateriach czy akumulatorach.
  • Niewielkie samorozładowanie: W porównaniu do innych typów baterii, mają bardzo niski stopień samorozładowania, dzięki czemu mogą przechowywać energię przez długi czas bez znacznego spadku pojemności.
  • Długa żywotność: Baterie i akumulatory litowo – jonowe charakteryzuje długi okres eksploatacji. Standardowe ogniwa najczęściej mają żywotność w granicach od 300 do 1000 cykli ładowania, ale zdarzają się też takie o wyższej żywotności.
  • Brak „efektu pamięci”: W przeciwieństwie do niektórych, innych technologii, w akumulatorach Li-Ion praktycznie nie występuje efekt pamięci. Dzięki temu, nie muszą być one całkowicie rozładowane przed ponownym podłączeniem do ładowania.
  • Szybkość ładowania: W porównaniu do innych popularnych akumulatorów, te litowo – jonowe charakteryzuje szybszy proces ładowania, co jest szczególną zaletą dla urządzeń, które zużywają dużo energii.
  • Niski wpływ na środowisko: Technologia Li-Ion jest znacznie mniej szkodliwa dla środowiska względem innych rozwiązań, takich jak akumulatory ołowiowe czy niklowo – kadmowe. Przede wszystkim nie zawierają one metali ciężkich, które są niebezpieczne dla środowiska. Większa wydajność procesu ładowania i jego krótki czas sprawiają, że mniej energii jest marnowane.

Dzięki powyższym cechom, baterie oraz akumulatory Li-Ion są chętnie wykorzystywane i coraz częściej  spotykane w wielu urządzeniach codziennego użytku. Niestety technologia litowo – jonowa ma również wady, które nakładają pewne ograniczenia na ich stosowanie. Poniżej niektóre z nich.

  • Wysoka cena: Koszt produkcji baterii Li-Ion jest wyższy w porównaniu do innych rozwiązań, co przekłada się na wysoką cenę sprzedaży.
  • Problem z głębokim rozładowaniem: Rozładowywanie akumulatorów litowo – jonowych poniżej, zalecanego poziomu może wiązać się z trwałymi uszkodzeniami.
  • Degradacja pojemności: Z czasem baterie typu Li-Ion tracą swoją pojemność, nawet mimo braku intensywnej eksploatacji. Proces ten wpływa na skrócenie czasu działania urządzeń wykorzystujących tego typu baterie.
  • Bezpieczeństwo użytkowania: Uszkodzone akumulatory i baterie litowo – jonowe mogą stanowić ryzyko wybuchu bądź pożaru. Ekstremalnie wysokie temperatury lub nadmierne naładowanie również mogą prowadzić do wystąpienia takich zdarzeń.

Pomimo wad, którymi charakteryzują się baterie i akumulatory litowo-jonowe, znajdują one bardzo wiele różnych zastosowań.

Gdzie wykorzystuje się baterie i akumulatory Li-Ion?

Technologia Li-Ion jest obecnie jedną z najpopularniejszych metod produkcji baterii oraz akumulatorów. Szereg przedstawionych zalet i możliwość dostosowania ich do potrzeb konsumentów, sprawia że są chętnie wykorzystywane w różnego rodzaju urządzeniach.

Gdzie zatem możemy spotkać tego typu baterie i akumulatory?

Elektronika konsumencka

Baterie  litowo- jonowe znajdują przede wszystkim zastosowanie w elektronice konsumenckiej. Znajdziemy je w smartfonach, komputerach, telewizorach, laptopach, słuchawkach bezprzewodowych, zegarkach, w aparatach i  wielu innych urządzeniach elektronicznych. Bardzo często wykorzystuje się je w urządzeniach przenośnych codziennego żytku, min. przez wzgląd na wysoką gęstość energii, mały rozmiar oraz długą żywotność.

Samochody elektryczne

Popularną grupą urządzeń, gdzie wykorzystuje się akumulatory litowo – jonowe są samochody elektryczne i hybrydowe. Znajdują tu zastosowanie, ponieważ są lżejsze względem tradycyjnych baterii ołowiowych, ale też pozwalają przejechać dość długie dystanse pomiędzy ładowaniami. Wykorzystanie akumulatorów w nowoczesnych samochodach, pozwala ograniczyć emisję CO2 pochodzącą ze spalin.

Magazynowanie energii

Coraz większą popularnością cieszą się systemy do magazynowania energii, zarówno w skali przemysłowej jak i domowej, które przechowują zapasy energii ze źródeł odnawialnych, np. energii wiatrowej czy słonecznej. Właśnie w takich systemach również wykorzystuje się akumulatory Li-Ion.

Narzędzia elektryczne

Wysoka wydajność i zdolność do szybkiego ładowania akumulatorów litowo – jonowych sprawia, że są chętnie stosowane w większości i bezprzewodowych narzędzi elektrycznych. Znajdziemy je między innymi w takich sprzętach jak: szlifierki, wiertarki, pilarki i wiele innych.

Urządzenia medyczne

Małe rozmiary akumulatorów Li-Ion dają możliwość zastosowania ich w specjalistycznych urządzeniach medycznych. Wykorzystuje się je między innymi w rozrusznikach serca, EKG, monitorach ciśnienia, wózkach medycznych i innych sprzętach, które ratują ludzkie życie.

To tylko niektóre z głównych zastosowań baterii oraz akumulatorów litowo – jonowych. Możemy je też często spotkać w systemach odpowiedzialnych za dostawy energii w przypadku różnych awarii, ale także w dronach oraz pojazdach zdalnie sterowanych. Trwają także eksperymenty nad wykorzystaniem ich w lotnictwie.


Komentarze
Dołącz do dyskusji
Brak komentarzy
Oceń przydatność informacji
- (brak)
Twoja ocena