Prednosti Li-ionske baterije

V primerjavi z drugimi visokoenergijskimi sekundarnimi baterijami, kot so Ni-Cd baterije, Ni-MH baterije, svinčeno-kislinske baterije itd.Li-ionbaterije imajo pomembne prednosti pri delovanju, ki se odražajo predvsem v naslednjih vidikih.

(1) Visoka delovna napetost

Uporaba ogljikovih litijevih interkalacijskih spojin, kot sta grafit ali petrolkoks, namesto kovinskega litija kot negativne elektrode bo zmanjšala napetost baterije. Vendar pa je zaradi njihovega nizkega interkalacijskega potenciala litija možno zmanjšati izgubo napetosti. Hkrati lahko izbira ustrezne litijeve interkalacijske spojine kot pozitivne elektrode akumulatorja in izbira ustreznega elektrolitskega sistema (določanje elektrokemičnega okna paketa litij-ionskih baterij) povzroči, da ima paket litij-ionskih baterij višjo delovno napetost (- 4V), kar je veliko višje kot pri baterijah vodnega sistema.

(2) Velika specifična zmogljivost

Čeprav bo zamenjava kovinskega litija z materiali, ki vsebujejo ogljik, zmanjšala masno specifično zmogljivost materiala, je negativni kovinski litij običajno več kot trikrat večji, da bi zagotovili določeno življenjsko dobo sekundarne baterije iz kovinskega litija. Dejansko zmanjšanje specifične zmogljivosti mase ni veliko, zmanjšanje specifične zmogljivosti prostornine pa je malo.

(3) Visoka energijska gostota

Višja delovna napetost in volumetrična specifična zmogljivost določata večjo energijsko gostoto sekundarnih litij-ionskih baterij. V primerjavi z Ni-Cd baterijami in Ni-MH baterijami, ki se trenutno pogosto uporabljajo, imajo sekundarne litij-ionske baterije največjo energijsko gostoto in še vedno velik razvojni potencial.

(4) Dobra varnost in dolga življenjska doba

Razlog, zakaj baterija, ki uporablja kovinski litij kot anodo, ni varna, je, da se struktura pozitivne elektrode litij-ionske baterije spremeni in nastane porozen dendrit. Lahko prebije separator in povzroči notranji kratek stik, litij-ionske baterije pa te težave nimajo in so zelo varne. Da bi preprečili prisotnost kovinskega litija v bateriji, je treba med polnjenjem nadzorovati napetost. Za zavarovanje so litij-ionske baterije opremljene z več varnostnimi napravami. Litij-ionske baterije nimajo nobenih strukturnih sprememb pri interkalaciji in deinterkalaciji litijevih ionov na katodi in anodi med postopkom polnjenja in praznjenja (med postopkom interkalacije in deinterkalacije bo prišlo do nekega širjenja in krčenja mreže) in ker interkalacijska spojina je močnejša od kovinskega litija. Je bolj stabilna in ne tvori litijevih dendritov med postopkom polnjenja in praznjenja, s čimer se bistveno izboljša varnostna učinkovitost baterije, prav tako se močno izboljša življenjska doba baterije. Oddelek za prevoz nevarnega blaga Ministrstva za promet ZDA in IAIT (Mednarodno združenje za zračni promet) sta leta 1989 in 1990 izključila litij-ionske baterije kot nevarno blago.

(5) Majhna stopnja samopraznjenja

Litij-ionski baterijski sklop uporablja nevodni elektrolitski sistem, ogljikov material z interkalacijo litija pa je termodinamično nestabilen v nevodnem elektrolitskem sistemu. Med postopkom prvega polnjenja in praznjenja bo na površini ogljikove negativne elektrode zaradi redukcije elektrolita nastal medfazni film trdnega elektrolita (SEI), ki omogoča prehod litijevih ionov, ne pa tudi elektronov, in omogoča aktivno elektrodo skozi katere lahko prehajajo materiali z različnimi stanji naboja. V razmeroma stabilnem stanju ima nizko stopnjo samopraznjenja.

(6) Čisto in brez onesnaževanja

Litij-ionski akumulatorski paketi ne vsebujejo strupenih snovi, kot so svinec, srebro, živo srebro itd. Ker mora biti baterija dobro zaprta, se med uporabo sprosti zelo malo plina, ki ne onesnažuje okolja. Topilo, uporabljeno za raztapljanje veziva v proizvodnem procesu, je prav tako mogoče popolnoma pridobiti. Sony in druga velika podjetja za proizvodnjo litij-ionskih baterij so začela reciklirati litij-ionske baterije in reciklirati materiale (kot so kovinski svedri itd.) od leta 1997. Poleg tega so leta 1996 Sonyjeve litij-ionske baterije so bili certificirani za skladnost z mednarodnim okoljskim standardom IS014001 [71O

(7) Visok tokovni izkoristek

Za razliko od vseh prejšnjih sekundarnih baterij z vodnimi sistemi, litij-ionske baterije med normalnimi procesi polnjenja in praznjenja ne proizvajajo plina, trenutna učinkovitost pa je blizu 100 %. Ta lastnost je še posebej primerna za uporabo kot baterije za shranjevanje in pretvorbo energije.