Предимства на литиево-йонната батерия

В сравнение с други високоенергийни вторични батерии като Ni-Cd батерии, Ni-MH батерии, оловно-киселинни батерии и др.,Li-ionбатериите имат значителни предимства в производителността, които се отразяват главно в следните аспекти.

(1) Високо работно напрежение

Използването на въглеродни литиеви интеркалационни съединения като графит или петролен кокс вместо метален литий като отрицателен електрод ще намали напрежението на батерията. Въпреки това, поради техния нисък литиев интеркалационен потенциал, загубата на напрежение може да бъде сведена до минимум. В същото време, избирането на подходящо литиево интеркалиращо съединение като положителен електрод на батерията и избирането на подходяща електролитна система (определяне на електрохимичния прозорец на литиево-йонната батерия) може да накара литиево-йонната батерия да има по-високо работно напрежение (- 4V), което е много по-високо, отколкото при батериите с водна система.

(2) Голям специфичен капацитет

Въпреки че замяната на метален литий с въглеродни материали ще намали специфичния капацитет на масата на материала, всъщност, за да се осигури определен цикъл на живот на металната литиева вторична батерия, отрицателният метален литий обикновено е повече от три пъти прекомерен. Действителното намаление на специфичния капацитет на масата не е голямо и има малко намаление на специфичния капацитет на обема.

(3) Висока енергийна плътност

По-високото работно напрежение и обемният специфичен капацитет определят по-високата енергийна плътност на вторичните литиево-йонни батерии. В сравнение с Ni-Cd батерии и Ni-MH батерии, които са широко използвани в момента, вторичните литиево-йонни батерии имат най-висока енергийна плътност и все още имат голям потенциал за развитие.

(4) Добри показатели за безопасност и дълъг живот на цикъла

Причината, поради която батерията, използваща метален литий като анод, не е безопасна, е, че структурата на положителния електрод на литиево-йонната батерия се променя и се образува порест дендрит. Може да пробие сепаратора и да причини вътрешно късо съединение, а литиево-йонните батерии нямат този проблем и са много безопасни. За да се предотврати наличието на метален литий в батерията, напрежението трябва да се контролира по време на зареждане. За по-голяма застраховка литиево-йонните батерии са оборудвани с множество предпазни устройства. Литиево-йонните батерии нямат никакви структурни промени в интеркалирането и деинтеркалирането на литиеви йони върху катода и анода по време на процеса на зареждане и разреждане (ще има известно разширяване и свиване на решетката по време на процеса на интеркалиране и деинтеркалиране) и тъй като интеркалационното съединение е по-здраво от металния литий. То е по-стабилно и не образува литиеви дендрити по време на процеса на зареждане и разреждане, като по този начин значително подобрява ефективността на безопасността на батерията и животът на цикъла също е значително подобрен. Литиево-йонните батерии бяха изключени като опасни стоки от отдела за превоз на опасни товари на Министерството на транспорта на САЩ и IAIT (Международна асоциация за въздушен и транспортен транспорт) съответно през 1989 г. и 1990 г.

(5) Ниска скорост на саморазреждане

Пакетът литиево-йонни батерии използва неводна електролитна система, а литиево-интеркалираният въглероден материал е термодинамично нестабилен в неводната електролитна система. По време на първия процес на зареждане и разреждане на повърхността на въглеродния отрицателен електрод ще се образува твърд електролитен интерфазен филм (SEI) поради редукция на електролита, което позволява на литиевите йони да преминават, но не и на електроните, и позволява на активния електрод материали с различни състояния на заряд, през които да преминат. В относително стабилно състояние той има ниска скорост на саморазреждане.

(6) Чисто и без замърсяване

Пакетите литиево-йонни батерии не съдържат токсични вещества като олово, съдба, живак и др. В същото време, тъй като батерията трябва да бъде добре запечатана, по време на употреба се отделя много малко газ, което не причинява замърсяване на околната среда. Разтворителят, използван за разтваряне на свързващото вещество в производствения процес, също може да бъде напълно възстановен. Sony и други големи компании за производство на литиево-йонни батерии са започнали рециклирането на литиево-йонни батерии и рециклирането на материали (като метални свредла и др.) от 1997 г. В допълнение, през 1996 г. литиево-йонните батерии на Sony са сертифицирани да отговарят на международния екологичен стандарт IS014001 [71O

(7) Висока токова ефективност

За разлика от всички предишни вторични батерии с водни системи, литиево-йонните батерии не произвеждат газ по време на нормални процеси на зареждане и разреждане, а ефективността на тока е близо до 100%. Това свойство е особено подходящо за използване като батерии за съхранение и преобразуване на енергия.