Bateria litium-jon
Një bateri litium-jon ose li-jon (Anglisht: Lithium-ion battery) është një lloj baterie e ringarkueshme që përdor ndërthurjen e kthyeshme të joneve Li+ në trupat e ngurtë që përçojnë elektronikisht për të ruajtur energjinë. Në krahasim me bateritë e tjera të rikarikueshme komerciale, bateritë Li-jon karakterizohen nga energji specifike më e lartë, densitet më i lartë energjie, efikasitet më i lartë energjetik, jetëgjatësi më e gjatë cikli dhe jetë më e gjatë kalendarike. Vlen të përmendet gjithashtu një përmirësim dramatik në vetitë e baterive litium-jon pas prezantimit të tyre në treg në 1991: gjatë 30 viteve në vijim, densiteti i tyre vëllimor i energjisë u rrit trefish ndërsa kostoja e tyre ra dhjetëfish.[1]
Shpikja dhe komercializimi i baterive Li-jon mund të ketë pasur një nga ndikimet më të mëdha të të gjitha teknologjive në historinë njerëzore,[2] siç njihet nga Çmimi Nobel për Kimi 2019. Më konkretisht, bateritë Li-ion mundësonin elektronikën portative të konsumit, kompjuterët laptop, telefonat celularë dhe makinat elektrike, ose atë që është quajtur revolucioni i lëvizshmërisë elektronike. Ai sheh gjithashtu përdorim të konsiderueshëm për ruajtjen e energjisë në shkallë rrjeti, si dhe aplikimet ushtarake dhe të hapësirës ajrore.
Qelizat litium-jon mund të prodhohen për të optimizuar energjinë ose densitetin e energjisë. Pajisjet elektronike të dorës përdorin kryesisht bateri litium polimer (me një xhel polimer si elektrolit), një material katodë me oksid litium kobalt (LiCoO2) dhe një anodë grafiti, të cilat së bashku ofrojnë densitet të lartë energjie. Fosfati i hekurit të litiumit (LiFePO4), oksidi i litium manganit (LiMn2O4 spinel, ose materialet me shtresa të pasura me litium me bazë Li2MnO3, LMR-NMC) dhe oksidi i kobaltit litium nikel mangan (LiNiMnCoO2 ose NMC) mund të ofrojnë shpejtësi më të lartë shkarkimi dhe një jetë më të gjatë. NMC dhe derivatet e tij përdoren gjerësisht në elektrifikimin e transportit, një nga teknologjitë kryesore (të kombinuara me energjinë e rinovueshme) për reduktimin e emetimeve të gazeve serrë nga automjetet.[3]
M. Stanley Whittingham konceptoi elektrodat e ndërthurjes në vitet 1970 dhe krijoi baterinë e parë të ringarkueshme litium-jon, bazuar në një katodë disulfidi titani dhe një anodë litium-alumini, megjithëse vuajti nga probleme sigurie dhe nuk u komercializua kurrë. John Goodenough zgjeroi këtë punë në 1980 duke përdorur oksid litium kobalt si katodë. Prototipi i parë i baterisë moderne Li-ion, i cili përdor një anodë karbonike në vend të metalit litium, u zhvillua nga Akira Yoshino në 1985 dhe u komercializua nga një ekip Sony dhe Asahi Kasei të udhëhequr nga Yoshio Nishi në 1991.[4] M. Stanley Whittingham, John Goodenough dhe Akira Yoshino u nderuan me Çmimin Nobel 2019 në Kimi për kontributin e tyre në zhvillimin e baterive litium-jon.
Bateritë litium-jon mund të jenë një rrezik sigurie nëse nuk projektohen dhe prodhohen siç duhet, sepse ato kanë elektrolite të ndezshme që, nëse dëmtohen ose ngarkohen gabimisht, mund të çojnë në shpërthime dhe zjarre. Është bërë shumë përparim në zhvillimin dhe prodhimin e baterive të sigurta litium-jon.[5] Bateritë litium-jon në gjendje të ngurtë po zhvillohen për të eliminuar elektrolitin e ndezshëm. Bateritë e ricikluara në mënyrë jo të duhur mund të krijojnë mbetje toksike, veçanërisht nga metalet toksike dhe janë në rrezik zjarri. Për më tepër, si litiumi ashtu edhe mineralet e tjera strategjike kryesore të përdorura në bateri kanë probleme të rëndësishme në nxjerrjen, me litium që është intensiv i ujit në rajone shpesh të thata dhe minerale të tjera të përdorura në disa kimi Li-ion potencialisht janë minerale konfliktuoze si kobalti. Të dyja çështjet mjedisore kanë inkurajuar disa studiues që të përmirësojnë efikasitetin e mineraleve dhe të gjejnë alternativa të tilla si kimitë litium-jonike të fosfatit të hekurit litium ose kimitë e baterive jo të bazuara në litium, si bateritë hekur-ajër.
Fushat e kërkimit për bateritë litium-jon përfshijnë zgjatjen e jetëgjatësisë, rritjen e densitetit të energjisë, përmirësimin e sigurisë, uljen e kostos dhe rritjen e shpejtësisë së karikimit, ndër të tjera. Hulumtimet janë duke u zhvilluar në fushën e elektroliteve jo të ndezshme si një rrugë drejt rritjes së sigurisë bazuar në ndezshmërinë dhe paqëndrueshmërinë e tretësve organikë të përdorur në elektrolitin tipik. Strategjitë përfshijnë bateri ujore litium-jon, elektrolite të ngurta qeramike, elektrolite polimer, lëngje jonike dhe shumë fluor.[6][7][8][9]
Shiko edhe
RedaktoReferime
Redakto- ^ Ionic Liquid-Based Electrolytes for Sodium-Ion Batteries: Tuning Properties to Enhance the Electrochemical Performance of Manganese-Based Layered Oxide Cathode. 2019. ACS Applied Materials and Interfaces. L.G. Chagas, S. Jeong, I. Hasa, S. Passerini. doi: 10.1021/acsami.9b03813.
- ^ The lithium-ion battery: State of the art and future perspectives. 2018. Renew Sust Energ Rev. 89/292-308. G. Zubi, R. Dufo-Lopez, M. Carvalho, G. Pasaoglu. doi: 10.1016/j.rser.2018.03.002.
- ^ Zhang, Runsen; Fujimori, Shinichiro (2020-02-19). "The role of transport electrification in global climate change mitigation scenarios". Environmental Research Letters (në anglisht). 15 (3): 034019. Bibcode:2020ERL....15c4019Z. doi:10.1088/1748-9326/ab6658. hdl:2433/245921. ISSN 1748-9326. S2CID 212866886.
- ^ "Yoshio Nishi". National Academy of Engineering. Arkivuar nga origjinali më 11 prill 2019. Marrë më 12 tetor 2019.
{{cite web}}: Mungon ose është bosh parametri|language=(Ndihmë!)Mirëmbajtja CS1: Datë e përkthyer automatikisht (lidhja) - ^ Chen, Yuqing; Kang, Yuqiong; Zhao, Yun; Wang, Li; Liu, Jilei; Li, Yanxi; Liang, Zheng; He, Xiangming; Li, Xing; Tavajohi, Naser; Li, Baohua (2021). "A review of lithium-ion battery safety concerns: The issues, strategies, and testing standards". Journal of Energy Chemistry. 59: 83–99. Bibcode:2021JEnCh..59...83C. doi:10.1016/j.jechem.2020.10.017. S2CID 228845089.
{{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri|language=(Ndihmë!) - ^ Hopkins, Gina (16 nëntor 2017). "Watch: Cuts and dunks don't stop new lithium-ion battery – Futurity". Futurity. Arkivuar nga origjinali më 10 korrik 2018. Marrë më 10 korrik 2018.
{{cite news}}: Mungon ose është bosh parametri|language=(Ndihmë!)Mirëmbajtja CS1: Datë e përkthyer automatikisht (lidhja) - ^ Chawla, N.; Bharti, N.; Singh, S. (2019). "Recent Advances in Non-Flammable Electrolytes for Safer Lithium-Ion Batteries". Batteries. 5: 19. doi:10.3390/batteries5010019.
{{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri|language=(Ndihmë!) - ^ Yao, X.L.; Xie, S.; Chen, C.; Wang, Q.S.; Sun, J.; Wang, Q.S.; Sun, J. (2004). "Comparative study of trimethyl phosphite and trimethyl phosphate as electrolyte additives in lithium ion batteries". Journal of Power Sources. 144: 170–175. doi:10.1016/j.jpowsour.2004.11.042.
{{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri|language=(Ndihmë!) - ^ Fergus, J.W. (2010). "Ceramic and polymeric solid electrolytes for lithium-ion batteries". Journal of Power Sources. 195 (15): 4554–4569. Bibcode:2010JPS...195.4554F. doi:10.1016/j.jpowsour.2010.01.076.
{{cite journal}}: Mungon ose është bosh parametri|language=(Ndihmë!)