Litiumioniakku on nykyään yleisimmin käytetty ladattava akkukemikaale , joka käyttää virtana jokapäiväisiä laitteita, kuten matkapuhelimia ja sähköajoneuvoja. Se koostuu yhdestä tai useammasta litiumioni-kennosta, joista jokainen on varustettu suojapiirilevyllä. Näistä kennoista tulee akkuja, kun ne asennetaan laitteeseen, jossa on suojapiirilevy.
Mitkä ovat litiumioniakun komponentit?
Litiumionikenno koostuu useista olennaisista komponenteista:
- Elektrodit: Nämä ovat kennon varautuneet päät, yksi positiivinen (katodi) ja yksi negatiivinen (anodi), molemmat liitettynä virrankeräjiin.
- elektrolyyttitasapainon: Tämä on joko nestettä tai geeliä, joka helpottaa sähkön johtamista solussa.
- Nykyiset keräilijät: Jokaisessa elektrodissa on johtavat kalvot, jotka liittyvät kennon liittimiin. Nämä liittimet välittävät sähkövirtaa akun, sen käyttämän laitteen ja akkua syöttävän energialähteen välillä.
- erotin: Huokoinen polymeerikalvo, joka erottaa elektrodit ja mahdollistaa litiumionien vaihdon niiden välillä.
Lue myös: Uusiutuvan energian vallankumous: Sokeriakut asettavat uudet standardit energian varastoinnille
Kuinka litiumionikenno toimii?
Litiumioniakun sisällä litiumionit (Li+) liikkuvat katodin ja anodin välillä. Samanaikaisesti elektronit liikkuvat vastakkaiseen suuntaan ulkoisen piirin läpi. Tämä siirtymisprosessi on perusmekanismi, jolla akku syöttää sähkövirtaa laitteeseen, johon se on kytketty.
Akun purkausvaiheen aikana anodi vapauttaa litiumioneja katodille, mikä johtaa elektronivirran syntymiseen, joka edistää kytketyn laitteen virtaa.
Kääntäen, kun akku on lataustilassa, päinvastainen prosessi avautuu, katodi vapauttaa litiumioneja, jotka anodi sitten hyväksyy.
Katso myös: Mikä on litiumrautafosfaatti (LiFePO4)?
Mitkä ovat litiumioniakkujen sovellukset?
Litium-ioni-akkuja on saatavana eri kokoisina ja kokoonpanoina, mikä tekee niistä monipuolisia erikokoisten ja -tyyppisten järjestelmien virtalähteenä. Tässä on joitain merkittäviä Lithium-ion-akkujen käyttötapoja:
1. Varavirta ja hätäratkaisut: Litiumioniakut tarjoavat nopeaa varavirtaa hätätilanteissa, mikä mahdollistaa elintärkeiden laitteiden turvallisen sammutuksen tai jatkuvan toiminnan kriittisissä tilanteissa. Niitä käytetään laajalti tietokoneissa, viestintäjärjestelmissä ja lääketieteellisessä teknologiassa.
2. Aurinkoenergian varastointi: Nämä akut ovat erinomainen valinta aurinkoenergian varastointiin nopean latausominaisuuden ansiosta. Tämä maksimoi aurinkoenergian varastointipotentiaalin ja mahdollistaa auringonvalosta saatavan energian maksimaalisen hyödyntämisen.
3. Kannettavat virtalähteet: Nykypäivän kulutuselektroniikassa ladattavat litiumioniakut käyttävät virtaa monenlaisissa laitteissa, kuten matkapuhelimissa, Bluetooth-kaiuttimissa, kannettavissa tietokoneissa, digitaalikameroissa ja taskulampuissa. Tämä monipuolisuus mahdollistaa näiden laitteiden kätevän käytön missä ja milloin tahansa.
4. Sähköajoneuvot ja liikkuvuus: Litiumioniakkukäyttöisillä ajoneuvoilla on ratkaiseva rooli fossiilisten polttoaineiden päästöjen aiheuttaman ympäristön pilaantumisen vähentämisessä . Näillä akuilla sähköajoneuvot edistävät merkittävästi saasteiden vähentämistä ja auttavat minimoimaan hiilijalanjälkeämme.
Katso myös: Mikä on suljettu (SMF) akku?
Mitkä ovat litiumioniakkujen edut ja haitat?
Litiumioniakut (LIB) ovat saamassa nopeasti suosiota ja korvaavat perinteiset akkutyypit. Näiden akkujen suorituskyvyn maksimoimiseksi on tärkeää ymmärtää sekä niiden edut että haitat.
Litiumioniakun edut
1. Suuri energiatiheys: LIB-piirit ylpeilevät huomattavalla energiatiheydellä, mikä mahdollistaa pidemmät virransyöttöajat latausten välillä ja sopii erilaisiin kokoluokkiin.
2. Alhainen itsepurkautumisnopeus: LIB-akuilla on huomattavan alhainen itsepurkautumisnopeus verrattuna muihin akkutyyppeihin. Ensimmäisten neljän tunnin aikana itsepurkautuminen on noin 4.5 % ja laskee sen jälkeen vain 1–2 prosenttiin kuukaudessa.
3. Vähäinen huoltotarve: LIB-akut vaativat vain vähän huoltoa, mikä eliminoi säännöllisten lisäysten (yleistä lyijyakuissa) tai purkausjaksojen (kuten nikkelikadmiumakuissa ) tarpeen.
4. Monipuoliset koot: LIB-piirejä on saatavilla laajassa kokovalikoimassa, joten ne sopivat monenlaisiin sovelluksiin pienistä älykelloista ja matkapuhelimista sähköajoneuvoihin, sähkötyökaluihin ja ilmailu- ja avaruustekniikkaan.
5. Korkea jännite: LIB-akut ylläpitävät tasaista 3.6 voltin jännitettä koko purkausjakson ajan, mikä tuottaa korkeamman jännitteen kennoa kohden ja voi tyydyttää esimerkiksi älypuhelinten energiantarpeen.
Lue myös: 8 parasta ladattavaa akkua aurinkovaloille
Litiumioniakun huonot puolet
1. Akun hallintajärjestelmän vaatimus: LIB-akut vaativat integroidun suojauspiirin turvallisen toiminnan varmistamiseksi, suojaten ylilataukselta ja syväpurkaukselta.
2. Ikääntyminen: LIB-akut vanhenevat, mikä riippuu paitsi ajasta myös lataus- ja purkausjaksojen määrästä. Ikääntymistä tapahtuu riippumatta siitä, käytetäänkö akkuja aktiivisesti.
3. Kustannukset: LIB-akkujen valmistus on tyypillisesti 40 % kalliimpaa kuin nikkeli-kadmiumakkujen tuotanto. Tämä lisääntynyt kustannus voi nostaa massatuotettujen kuluttajatuotteiden, mukaan lukien sähköajoneuvojen, kokonaishintaa.
4. Ympäristövaikutukset: Litiumin louhinnalla ja litiumin valmistusprosessilla on kielteisiä ympäristövaikutuksia. Lisäksi litiumit sisältävät myrkyllisiä metalleja, kuten nikkeliä, kobolttia ja magnesiumia, mikä lisää ympäristöongelmia.
Pakko lukea: Lyijyakut vs. litiumioniakut – kumpi on parempi?
