Litij-ionska baterija

Nokia baterija za mobitel
Baterija za prenosnik (176 kJ)

Li-Ion baterija tudi Li-ionska baterija in litij-ionska baterija je vrsta polnilne baterije, pri kateri se ioni premikajo od negativne elektrode k pozitivni med praznenjem in obratno pri polnenju. Polnilne litijeve baterije uporabljajo interkalirani (ang. interkalacija) litij v elektrodah, v nasprotju z nepolnilnimi litijevimi baterijami, ki uporabljajo kovinski (metalni) litij.

Li-ionske baterije se veliko uporablja v elektroniki, so ene izmed najbolj priljubljenih polnilnih baterij.

Specifikacije

  • energetska gostota: 250–730 W·h/L (0.90–2.23 MJ/L)
  • specifična energija: 100–265 W·h/kg (0.36–0.95 MJ/kg)
  • specifična moč: ~250-~340 W/kg
  • izkoristek cikla (polnjenje/praznjenje): 80-90%
  • okvirna cena: 2.5 W·h/US$
  • število ciklov: 400-1200
  • napetost celice: NMC 3.6 / 3.7 V; LiFePO4 3.2 V
  • samoizpraznjenje (na mesec): 8% pri 21 °C; 15% pri 40 °C; 31% pri 60 °C

Li-Ion baterije nimajo spominskega efekta (ang. memory effect) – primer, ko se baterija ne napolni do konca, če je ne poponoma izpraznimo pred polnenjem. Zadnje študije kažejo, da je možen tudi pri teh baterijah majhen spominski efekt. [1]).

Poleg elektronike se širi področje uporabe na vojaško tehniko, vesoljske satelite, letala Boeing 787, Električni avtomobil in električno kolo. V nekaterih primerih zamenjujejo svinčene in NiCd akumulatorje zaradi majhne teže. [2]: Li-Ion baterije imajo lažje elektrode kot svinčevi akumulatorji. Prav tako lahko dobavijo isto izhodno napetost zato ni potrebna modifikacija vozila[3]

Litijeve baterije je prvič predlagal M Stanley Whittingham, ko je delal za Exxon v 1970ih. Za elektrode je uporabil titanijev (IV) sulfat in kovinski litij. Interkalacijo je predlagal J. O. Besenhard z TU Muenchen-a. Primarne (za enkratno uporabo) so imele varnostne probleme. Zato so naredili Li-Ion v katerih so obe elektrodi vsebovale litijeve ione.

Na Univerzi v Oxfordu sta leta 1979 John Goodenough in Koichi Mizushima predstavila polnilno baterijo z 4 volti napetosti LIB (litij kobalt oksid) za pozitivno elektrodo in kovinski ltij za negativno elektrodo.[4] Nova baterija LIB s stabilno pozitivno elektrodo, ki deluje kot darovalec litijevih ion, je omogočila uporabo stabilnih materialov za negativno elektrodo. S tem se je zelo povečala možnost uporabe nove polnilne baterije.

Leta 1977 je Samar Basu demonstriral interkalacijo litija in grafita. To je vodilo v razvoj nove elektrode, alternativo kovinski litijevi elektrodi. Leta 1980 je Rachid Yazami demonstriral reverzibilno interkalacijo litija in grafita.[5][6]. Organski elektroliti takrat na voljo so se razstavili med polnenjem z negativno grafitno elektrodo, kar je upočasnilo razvoj litij/grafitne baterije. Yazami je uporabil trdni elektrolit in dokazal reverzibilno interkalacijo grafita/litija. Ta dizajn se največkrat uporablja za elektrode v komercialnih Li-Ion baterijah.

Leta 1983 je Michael M. Thackeray s sodelavci odkril nov material za pozitivno elektrodo - manganov spinel. Koncept je pokazal nove možnosti, bil je poceni, dober prevodnik ionov s tridimenzionalno strukturo, kar mu omogoča dobro strukturno stabilnost. Sicer se spinel obrablja, se da to nadomestiti s kemično modifikacijo materiala.

Drugi jeziki
Bahasa Indonesia: Baterai ion litium
Bahasa Melayu: Bateri litium-ion
Nederlands: Lithium-ion-accu
Simple English: Lithium-ion battery
Türkçe: Lityum iyon pil
Tiếng Việt: Pin ion Lithi