Bateriile Li-ion sunt mici, usoare, au capacitate mare si sunt foarte eficiente?
De ce bateriile Li-ion sunt la ora actuala pe buzele tuturor?
Dispozitivele mici, usoare si, mai presupus de orice, mobile devin din ce in ce mai populare. Aici sunt incluse telefoane, laptopuri si, de ceva vreme deja, unelte de grsdinsrit. Toate au nevoie de energie, dar chiar si in cazul instrumentelor de grsdinsrit, cablurile de alimentare sunt considerate stsnjenitoare din ce in ce mai adesea. Prin urmare, bateriile de capacitate mare, pe care te poti baza, devin din in ce mai importante. Bateriile Li-ion moderne au devenit de curand cunoscute ca sursa de alimentare pentru uneltele de gradinarit. Avantajul lor special: nu au efectul de memorie daunator pe care il aveau generatiile anterioare de baterii si, prin urmare, pot fi utilizate oricand. Dar cum functioneaza aceasta baterie compacta, care totodata are si un coeficient scazut de autodescarcare?
Cum functionează bateriile Li-ion?
Dupa cum sugereaza si numele, bateria Li-ion este o baterie reincarcabila bazata pe aliajul usor de litiu. Spre deosebire de bateriile cu litiu, aceste baterii sunt reincarcabile. Ele contin o combinatie de elemente chimice sensibile cu incarcaturi electrice diferite, care pot reactiona extrem de rapid. Elementele chimice incarcate pozitiv si negativ sunt separate doar de un perete de plastic subtire ca o foita.
Bateriile Li-ion se mai numesc si baterii oscilante, cu pendulare sau cu transfer de ioni. Aceste descrieri reflecta principiul de baza al acestui tip de baterie: in esenta, incarcarea si descarcarea determina doar un transfer de ioni de litiu, adica de atomi de litiu incarcati electric, intre cei doi electrozi. Cand bateria se incarca, ionii de litiu sunt transferati pe un strat de grafit, produs din carbon. In timpul descarcarii, ionii migrează inapoi. Migrarea ionilor genereaza o forta electromagnetica, ce controleaza fluxul de electroni. In bateriile Li-ion, borna pozitiva este din oxid metalic de litiu, iar cea negativa este din carbon.
Ce inseamna „efectul de memorie”?
Capacitatea unei baterii Li-ion se reduce in timp daca nu este utilizata, in special din cauza reactiei de exploatare a litiului fata de electroliti. Acest proces se numeste autodescarcare. Se intampla in cazul tuturor bateriilor, dar este semnificativ mai redus la bateriile Li-ion decat la alte tipuri.
In cazul bateriilor Li-ion, nu exista efect de memorie. La vechile baterii Ni+Cd (nichel cadmiu), descarcarea partiala frecventa ducea la „observarea” de catre baterie a necesarului de energie pentru reincarcare; astfel, nu mai era disponibila intreaga capacitate a bateriei. Pe de alta parte, bateriile Li-ion pot fi reincarcate oricand la intreaga lor capacitate si au un coeficient redus de autodescarcare. Acest lucru le face usor de manevrat si, in pofida capacitatii lor mari, sunt mici si usoare. Mai mult, sunt disponibile si in clase de performante superioare la preturi rezonabile, dand astfel posibilitatea de a fi utilizate la dispozitive mari, cu necesar crescut de energie.
De ce o tehnologie atat de buna este disponibila abia acum?
Desi, la nivel teoretic, bateriile Li-ion erau cunoscute de la inceputul sec. XX, multa vreme nu au putut fi utilizate. Avantajele litiului ca material pentru electrod erau cunoscute mai demult, astfel ca in 1938 existau baterii cu litiu-bioxid de sulf, iar in 1969 erau disponibile bateriile cu litiu-clorura de tionil. Totusi, bateriile Li-ion reactionau inca imediat la manevrare incorecta si, prin urmare, nu erau potrivite pentru utilizarea cotidiana. Cu toate acestea, in 1995 Sony a lansat pe piata prima baterie Li-ion. La ora actuala, procesele chimice din baterie sunt controlate de un sistem de management si monitorizare din baterie (BMS). Acesta protejeaza impotriva descarcarii profunde, a supraincarcarii si a suprasarcinii termice. In plus fata de sistemul complex de incarcare, bateriile Li-ion au un invelis deosebit de rezistent la presiune, ceea ce le face cu aproximativ 30% mai scumpe decat bateriile hibride cu nichel metal (NiMH).