Czym jest ogniwo akumulatora litowo-jonowego?

Jak wytwarza się energia elektryczna w ogniwie litowo-jonowym?

Gdy urządzenie korzysta z akumulatora, dochodzi do zamiany energii chemicznej (gromadzonej w ogniwie) w energię elektryczną. Przy ładowaniu jest odwrotnie – pobierana z sieci energia elektryczna przyjmuje formę chemiczną. Jak dokładnie przebiega ten proces?

Wszystko opiera się na ruchu jonów litu i elektronów pomiędzy katodą a anodą. Podczas rozładowania (gdy urządzenie korzysta z energii) jony przemieszczają się między elektrodami z anody do katody, z wykorzystaniem elektrolitu. Towarzyszące im elektrony nie mogą tego zrobić, dlatego poruszają się poprzez obwód zewnętrzny – czyli przez zasilane urządzenie, dostarczając mu energię elektryczną.

Przy ładowaniu jony przemieszczają się z powrotem od katody do anody przez elektrolit, a elektrony – w tym samym kierunku za pośrednictwem ładowarki. W ten sposób energia elektryczna z ładowarki zamienia się na energię chemiczną.

Szukasz akumulatorów litowych o wysokiej pojemności i efektywności działania? Dowiedz się więcej: https://wamtechnik.pl/produkty/technologie-litowe/akumulatory-litowe-li/.

Budowa ogniwa akumulatora litowo-jonowego

Każde ogniwo akumulatora litowo-jonowego składa się z:

• katody – elektrody dodatniej, magazynującej jony litu podczas rozładowania;
• anody – elektrody ujemnej, uwalniającej lub przyjmującej jony litu, w zależności od etapu ładowania lub rozładowania;
• elektrolitu – płynu lub żelu ułatwiającego przemieszczanie się jonów litu;
• separatora – warstwy polimerowej, która oddziela (izoluje) katodę i anodę, a jednocześnie umożliwia przepływ jonów;
• obudowa – wykonana z metalu lub tworzywa sztucznego, chroniąca ogniwa przed wpływem czynników zewnętrznych.

Gdzie najlepiej sprawdzą się ogniwa litowo-jonowe?

Ogniwa litowe są lekkie, mają małą objętość, a przy tym wyróżniają się dużą pojemnością. Można je ładować także wtedy, gdy nie są całkowicie rozładowane, a przy długim przechowywaniu tracą niewielkie ilości energii. Ich zaletą jest także duża liczba cykli ładowania i rozładowania. To wszystko sprawia, że akumulatory litowo-jonowe mają szerokie zastosowanie. Sprawdzają się jako źródło energii w:

• urządzeniach mobilnych – smartfonach, laptopach, tabletach;
• innych rodzajach elektroniki użytkowej, np. dronach;
• pojazdach elektrycznych;
• magazynach energii, np. w fotowoltaice;
• sprzęcie medycznym, np. w aparatach słuchowych czy pompach insulinowych. 

Najważniejsze parametry ogniw litowo-jonowych

Wszechstronne zastosowanie ogniw litowo-jonowych nie oznacza, że każdy akumulator sprawdzi się w dowolnych warunkach. Aby zasilanie urządzenia było efektywne, warto zwrócić uwagę na parametry ogniwa. Najważniejsze to:

• pojemność, czyli ilość gromadzonej energii – im większa, tym rzadziej potrzebne jest ładowanie;
• liczba cykli ładowania i rozładowania – świadczy o żywotności akumulatora;
• napięcie nominalne (zazwyczaj 3,6-3,7 V [NMC] albo 3,2 V [LFP] na ogniwo);
• gęstość energii – im większa, tym większa będzie pojemność ogniwa określonego rozmiaru;
• zakres temperatur pracy – najczęściej od -20°C do 60°C.