Liitiumioonaku eelised

Võrreldes teiste suure energiatarbega sekundaarakudega, nagu Ni-Cd akud, Ni-MH akud, pliiakud jne,Liitium-ioonakudel on märkimisväärsed jõudluse eelised, mis kajastuvad peamiselt järgmistes aspektides.

(1) Kõrge tööpinge

Liitiumi süsiniku sisaldavate interkalatsiooniühendite, näiteks grafiidi või naftakoksi kasutamine metalli liitiumi asemel negatiivse elektroodina vähendab aku pinget. Kuid nende madala liitiumi interkalatsioonipotentsiaali tõttu saab pingekadu minimeerida. Samal ajal võib aku positiivseks elektroodiks sobiva liitiumi interkalatsiooniühendi valimine ja sobiva elektrolüüdisüsteemi valimine (liitiumioonaku elektrokeemilise akna määramine) muuta liitiumioonaku suurema tööpinge (- 4 V), mis on palju kõrgem kui vesisüsteemi akudel.

(2) Suur erivõimsus

Kuigi metallist liitiumi asendamine süsinikku sisaldavate materjalidega vähendab materjali massispetsiifilist mahtu, on metallist liitiumaku sekundaarse aku teatud tsükli eluea tagamiseks negatiivne metallliitium tavaliselt rohkem kui kolm korda liiga suur. Massi erivõimsuse tegelik vähenemine ei ole suur ja mahu erivõimsus väheneb vähe.

(3) Kõrge energiatihedus

Kõrgem tööpinge ja mahuline erivõimsus määravad sekundaarsete liitiumioonakude suurema energiatiheduse. Võrreldes praegu laialdaselt kasutatavate Ni-Cd ja Ni-MH akudega, on sekundaarsetel liitiumioonakudel kõrgeim energiatihedus ja neil on endiselt suur arengupotentsiaal.

(4) Hea turvalisus ja pikk tsükli eluiga

Põhjus, miks anoodina metallist liitiumi kasutav aku on ohtlik, seisneb selles, et liitiumioonaku positiivse elektroodi struktuur muutub ja tekib poorne dendriit. See võib läbistada separaatori ja põhjustada sisemise lühise ning liitiumioonakudel seda probleemi pole ja need on väga turvalised. Metallilise liitiumi esinemise vältimiseks akus tuleb pinget laadimise ajal kontrollida. Kindlustuse huvides on liitiumioonakud varustatud mitme turvaseadmega. Liitiumioonakudel ei ole laadimis- ja tühjenemisprotsessi ajal katoodil ja anoodil olevate liitiumioonide interkalatsioonis ja deinterkalatsioonis struktuurseid muutusi (interkalatsiooni ja deinterkalatsiooni käigus toimub võre mõningane laienemine ja kokkutõmbumine) ning kuna interkalatsiooniühend on tugevam kui liitiummetallist See on stabiilsem ega moodusta laadimis- ja tühjendusprotsessi ajal liitiumdendriite, parandades seeläbi oluliselt aku ohutust ja tsükli eluiga on samuti oluliselt paranenud. USA transpordiministeeriumi ohtlike kaupade transpordi osakond ja IAIT (Rahvusvaheline Lennu- ja Transpordiühendus) jätsid liitiumioonakud ohtlike kaupadena välja vastavalt 1989. ja 1990. aastal.

(5) Väike isetühjenemise kiirus

Liitiumioonaku kasutab mittevesipõhist elektrolüütide süsteemi ja liitiumi interkalatsiooniga süsinikmaterjal on mittevesipõhises elektrolüütide süsteemis termodünaamiliselt ebastabiilne. Esimese laadimis- ja tühjendusprotsessi käigus moodustub süsiniknegatiivse elektroodi pinnale elektrolüüdi redutseerimise tõttu tahke elektrolüüdi faasidevaheline (SEI) kile, mis võimaldab liitiumioonidel läbida, kuid mitte elektrone, ja võimaldab elektroodil aktiivset. läbida erineva laenguolekuga materjale. Suhteliselt stabiilses olekus on sellel madal isetühjenemise kiirus.

(6) Puhas ja saastevaba

Liitium-ioonakud ei sisalda mürgiseid aineid nagu plii, varandus, elavhõbe jne. Kuna aku peab olema hästi suletud, eraldub kasutamise käigus väga vähe gaasi, mis ei põhjusta keskkonnareostust. Tootmisprotsessis sideaine lahustamiseks kasutatud lahustit saab samuti täielikult regenereerida. Sony ja teised suuremahulised liitium-ioonakude tootmisettevõtted on alustanud liitiumioonakude ringlussevõttu ja materjalide (nt metallipuurid jne) taaskasutust alates 1997. aastast. Lisaks alustasid 1996. aastal Sony liitiumioonakud. olid sertifitseeritud vastama rahvusvahelisele keskkonnastandardile IS014001 [71O

(7) Kõrge voolutõhusus

Erinevalt varasematest vesisüsteemidega sekundaarakudest ei tekita liitiumioonakud tavaliste laadimis- ja tühjendusprotsesside käigus gaasi ning voolutõhusus on 100% lähedal. See omadus sobib eriti hästi kasutamiseks patareidena energia salvestamiseks ja muundamiseks.