Πλεονεκτήματα της μπαταρίας Li-ion

Σε σύγκριση με άλλες δευτερεύουσες μπαταρίες υψηλής ενέργειας, όπως μπαταρίες Ni-Cd, μπαταρίες Ni-MH, μπαταρίες μολύβδου-οξέος κ.λπ.,Li-ionΟι μπαταρίες έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα στην απόδοση, τα οποία αντικατοπτρίζονται κυρίως στις ακόλουθες πτυχές.

(1) Υψηλή τάση λειτουργίας

Η χρήση ανθρακούχων ενώσεων παρεμβολής λιθίου όπως ο γραφίτης ή ο οπτάνθρακας πετρελαίου αντί για μεταλλικό λίθιο ως αρνητικό ηλεκτρόδιο θα μειώσει την τάση της μπαταρίας. Ωστόσο, λόγω του χαμηλού δυναμικού παρεμβολής λιθίου, η απώλεια τάσης μπορεί να ελαχιστοποιηθεί. Ταυτόχρονα, η επιλογή μιας κατάλληλης ένωσης παρεμβολής λιθίου ως θετικού ηλεκτροδίου της μπαταρίας και η επιλογή ενός κατάλληλου συστήματος ηλεκτρολυτών (καθορισμός του ηλεκτροχημικού παραθύρου της μπαταρίας ιόντων λιθίου) μπορεί να κάνει τη μπαταρία ιόντων λιθίου να έχει υψηλότερη τάση λειτουργίας (- 4V), το οποίο είναι πολύ υψηλότερο από ό,τι στις μπαταρίες υδατικού συστήματος.

(2) Μεγάλη ειδική χωρητικότητα

Αν και η αντικατάσταση του μεταλλικού λιθίου με ανθρακούχα υλικά θα μειώσει την ειδική χωρητικότητα της μάζας του υλικού, στην πραγματικότητα, προκειμένου να διασφαλιστεί μια ορισμένη διάρκεια ζωής της δευτερεύουσας μπαταρίας λιθίου μετάλλου, το αρνητικό μεταλλικό λίθιο είναι συνήθως περισσότερο από τρεις φορές υπερβολικό. Η πραγματική μείωση της χωρητικότητας ειδικής μάζας δεν είναι μεγάλη και υπάρχει μικρή μείωση στην ειδική χωρητικότητα όγκου.

(3) Υψηλή ενεργειακή πυκνότητα

Η υψηλότερη τάση λειτουργίας και η ογκομετρική ειδική χωρητικότητα καθορίζουν την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα των δευτερογενών μπαταριών ιόντων λιθίου. Σε σύγκριση με τις μπαταρίες Ni-Cd και τις μπαταρίες Ni-MH, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως επί του παρόντος, οι δευτερεύουσες μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και εξακολουθούν να έχουν μεγάλες δυνατότητες ανάπτυξης.

(4) Καλή απόδοση ασφάλειας και μεγάλη διάρκεια ζωής

Ο λόγος για τον οποίο η μπαταρία που χρησιμοποιεί μεταλλικό λίθιο ως άνοδο δεν είναι ασφαλής είναι ότι η δομή του θετικού ηλεκτροδίου της μπαταρίας ιόντων λιθίου αλλάζει και σχηματίζεται ο πορώδης δενδρίτης. Μπορεί να τρυπήσει τον διαχωριστή και να προκαλέσει εσωτερικό βραχυκύκλωμα και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν έχουν αυτό το πρόβλημα και είναι πολύ ασφαλείς. Για να αποφευχθεί η παρουσία μεταλλικού λιθίου στην μπαταρία, η τάση θα πρέπει να ελέγχεται κατά τη φόρτιση. Για λόγους ασφάλισης, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι εξοπλισμένες με πολλαπλές συσκευές ασφαλείας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν έχουν καμία δομική αλλαγή στην παρεμβολή και την αποσυμπίεση των ιόντων λιθίου στην κάθοδο και την άνοδο κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης (θα υπάρξει κάποια διαστολή και συστολή του πλέγματος κατά τη διαδικασία παρεμβολής και αποσυμπίεσης) και επειδή η ένωση παρεμβολής είναι ισχυρότερη από το μέταλλο λίθιο Είναι πιο σταθερό και δεν σχηματίζει δενδρίτες λιθίου κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης, βελτιώνοντας έτσι σημαντικά την απόδοση ασφάλειας της μπαταρίας και η διάρκεια ζωής του κύκλου βελτιώνεται επίσης σημαντικά. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποκλείστηκαν ως επικίνδυνα εμπορεύματα από το Τμήμα Μεταφοράς Επικίνδυνων Εμπορευμάτων του Υπουργείου Μεταφορών των ΗΠΑ και το IAIT (Διεθνής Ένωση Αεροπορίας και Μεταφορών) το 1989 και το 1990, αντίστοιχα.

(5) Μικρό ποσοστό αυτοεκφόρτισης

Η μπαταρία ιόντων λιθίου υιοθετεί ένα μη υδατικό σύστημα ηλεκτρολυτών και το υλικό άνθρακα παρεμβολής λιθίου είναι θερμοδυναμικά ασταθές στο μη υδατικό σύστημα ηλεκτρολυτών. Κατά τη διάρκεια της πρώτης διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης, ένα φιλμ ενδιάμεσης φάσης στερεού ηλεκτρολύτη (SEI) θα σχηματιστεί στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου άνθρακα λόγω της μείωσης του ηλεκτρολύτη, επιτρέποντας στα ιόντα λιθίου να περάσουν αλλά όχι στα ηλεκτρόνια και επιτρέποντας στο ηλεκτρόδιο ενεργό υλικά διαφορετικών καταστάσεων φορτίου για να περάσουν. Σε σχετικά σταθερή κατάσταση, έχει χαμηλό ποσοστό αυτοεκφόρτισης.

(6) Καθαρό και χωρίς ρύπανση

Τα πακέτα μπαταριών ιόντων λιθίου δεν περιέχουν τοξικές ουσίες όπως μόλυβδο, περιουσία, υδράργυρο κ.λπ. Ταυτόχρονα, επειδή η μπαταρία πρέπει να είναι καλά σφραγισμένη, απελευθερώνεται πολύ λίγο αέριο κατά τη χρήση, χωρίς να προκαλεί ρύπανση στο περιβάλλον. Ο διαλύτης που χρησιμοποιείται για τη διάλυση του συνδετικού στη διαδικασία κατασκευής μπορεί επίσης να ανακτηθεί πλήρως. Η Sony και άλλες μεγάλες εταιρείες παραγωγής μπαταριών ιόντων λιθίου έχουν ξεκινήσει την ανακύκλωση μπαταριών ιόντων λιθίου και την ανακύκλωση υλικών (όπως τρυπάνια μετάλλου κ.λπ.) από το 1997. Επιπλέον, το 1996, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου της Sony είχαν πιστοποιηθεί ότι συμμορφώνονται με το διεθνές περιβαλλοντικό πρότυπο IS014001 [71O

(7) Υψηλή απόδοση ρεύματος

Σε αντίθεση με οποιεσδήποτε προηγούμενες δευτερεύουσες μπαταρίες με υδατικά συστήματα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν παράγουν αέριο κατά τις κανονικές διαδικασίες φόρτισης και εκφόρτισης και η τρέχουσα απόδοση είναι κοντά στο 100%. Αυτή η ιδιότητα είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για χρήση ως μπαταρίες για αποθήκευση και μετατροπή ενέργειας.