Kaasaskantavad elektroonikatooted kasutavad toiteallikana patareisid. Kaasaskantavate toodete kiire arenguga on erinevate akude tarbimine kõvasti kasvanud ning välja on arendatud palju uut tüüpi akusid. Lisaks tuttavatele suure jõudlusega leelispatareidele, laetavatele nikkel-kaadmiumakudele ja nikkel-vesinikpatareidele on viimastel aastatel välja töötatud ka liitiumakusid. Siin tutvustame peamiselt põhiteadmisi liitiumakude kohta. See hõlmab selle omadusi, peamisi parameetreid, mudeli tähendust, rakendusala ja ettevaatusabinõusid kasutamisel ja muudel suure mahutavusega liitiumakudel.
Erinevat tüüpi akude energiatihedus
Liitium on metallielement, selle keemiline sümbol on Li (selle ingliskeelne nimi on liitium), see on hõbevalge, väga pehme, keemiliselt aktiivne metall ja see on metallide seas kõige kergem. Lisaks tuumaenergiatööstuses kasutamisele saab see valmistada ka spetsiaalseid sulameid, spetsiaalset klaasi (telerites kasutatav fluorestsentsklaas) ja liitiumakusid. Liitiumpatareides kasutatakse seda aku anoodina.
Liitiumakud jagunevad ka kahte kategooriasse: mittelaetavad ja taaslaetavad. Mittelaetavaid akusid nimetatakse ühekordseteks akudeks, mis suudavad keemilist energiat elektrienergiaks muuta ainult korraga ja ei suuda elektrienergiat keemiliseks energiaks taastada (või on neil väga halb redutseerimisvõime). Laetavat akut nimetatakse sekundaarakuks (nimetatakse ka akuks). See võib muuta elektrienergia keemiliseks energiaks ja salvestada. Kasutamisel muundab see keemilise energia elektrienergiaks. See on pöörduv, näiteks elektrienergia keemilise energia põhiomadus liitiumaku.
Liitiumioonakude positiivse elektroodi materjal koosneb tavaliselt liitiumi aktiivühenditest, negatiivseks elektroodiks aga erilise molekulaarstruktuuriga süsinik. Tavalise positiivse elektroodi materjali põhikomponent on LiCoO2. Laadimisel sunnib aku kahele poolusele rakenduv elektripotentsiaal positiivse elektroodi ühendit vabastama liitiumioone, mis on põimitud süsiniku sisse, milles negatiivse elektroodi molekulid on lehtstruktuurina paigutatud. Tühjenemise ajal eraldatakse liitiumioonid lamellstruktuuri süsinikust ja rekombineeritakse positiivse elektroodi ühendiga. Liitiumioonide liikumine tekitab praeguse suure võimsusega liitiumaku.
Kuigi keemilise reaktsiooni põhimõte on väga lihtne, tuleb tegelikus tööstuslikus tootmises arvestada paljude praktiliste küsimustega: positiivse elektroodi materjal vajab lisandeid, et säilitada mitmekordse laadimise ja tühjenemise aktiivsus, ning negatiivse elektroodi materjal tuleb kujundada. molekulaarstruktuuri tasemel. Et mahutada rohkem liitiumiioone; positiivse ja negatiivse elektroodi vahele täidetud elektrolüüt peab lisaks stabiilsuse säilitamisele omama ka head juhtivust, et vähendada aku sisemist takistust.
Kuigi liitium-ioonakudel on harva nikkel-kaadmiumaku mäluefekt, on mäluefekti põhimõte kristalliseerumine ja liitiumpatareides seda reaktsiooni peaaegu ei esine. Liitium-ioonakude mahutavus aga pärast korduvat laadimist ja tühjendamist ikkagi väheneb ning põhjused on keerulised ja mitmekesised. See on peamiselt muutused positiivsetes ja negatiivsetes materjalides endis. Molekulaarselt tasandilt kukub positiivsete ja negatiivsete elektroodide aukude struktuur järk-järgult kokku ja blokeerub; keemilisest vaatenurgast on see positiivsete ja negatiivsete materjalide aktiivne passiveerimine ning kõrvalreaktsioonid näivad olevat stabiilsed. Muud ühendid. Füüsiliselt koorub positiivse elektroodi materjal järk-järgult maha. Lühidalt, liitiumioonide arv, mis võivad akus laadimise ja tühjenemise ajal vabalt liikuda, väheneb lõpuks.
