סוללות ליתיום-יון הן עיקריות בהפעלת מכשירים מודרניים, תוך שימוש ביוני ליתיום הנעים על פני אלקטרודות כדי לאחסן אנרגיה ביעילות. הם מועדפים בשל טעינתם לאורך זמן ותחזוקה מינימלית, אם כי יש לנהל אותם בקפידה בשל אתגרי בטיחות וסביבתיים פוטנציאליים.
סוללות ליתיום-יון מניעות את חייהם של מיליוני אנשים מדי יום. ממחשבים ניידים וטלפונים סלולריים וכלה בהיברידיות ומכוניות חשמליות, טכנולוגיה זו גוברת בפופולריות שלה בשל משקלה הקל, צפיפות האנרגיה הגבוהה ויכולת הטעינה.
אז איך זה עובד?
אנימציה זו מנחה אותך בתהליך.
הבסיס
סוללה מורכבת מאנודה, קתודה, מפריד, אלקטרוליט ושני קולטי זרם (חיובי ושלילי). האנודה והקתודה מאחסנות את הליתיום. האלקטרוליט נושא יוני ליתיום טעונים חיובית מהאנודה לקתודה ולהיפך דרך המפריד. תנועת יוני הליתיום יוצרת אלקטרונים חופשיים באנודה מה שיוצר מטען בקולט הזרם החיובי. לאחר מכן, הזרם החשמלי זורם מקולט הזרם דרך מכשיר המופעל (טלפון סלולרי, מחשב וכו') אל קולט הזרם השלילי. המפריד חוסם את זרימת האלקטרונים בתוך הסוללה.
טעינה/פריקה
בזמן שהסוללה מתרוקנת ומספקת זרם חשמלי, האנודה משחררת יוני ליתיום לקתודה, ויוצרת זרימה של אלקטרונים מצד אחד לצד השני. כאשר מחברים את המכשיר, קורה ההיפך: יוני ליתיום משתחררים על ידי הקתודה ונקלטים על ידי האנודה.
צפיפות אנרגיה לעומת צפיפות הספק
שני המושגים הנפוצים ביותר הקשורים לסוללות הם צפיפות אנרגיה וצפיפות הספק. צפיפות האנרגיה נמדדת בוואט-שעה לקילוגרם (Wh/kg) והיא כמות האנרגיה שהסוללה יכולה לאגור ביחס למסה שלה. צפיפות ההספק נמדדת בוואטים לקילוגרם (W/kg) והיא כמות ההספק שיכולה להיווצר מהסוללה ביחס למסה שלה. כדי לצייר תמונה ברורה יותר, חשבו על ניקוז בריכה. צפיפות האנרגיה דומה לגודל הבריכה, בעוד שצפיפות ההספק דומה לניקוז הבריכה במהירות האפשרית.
משרד טכנולוגיות הרכב (VTO) של משרד האנרגיה פועל על הגדלת צפיפות האנרגיה של סוללות, תוך הפחתת העלות ושמירה על צפיפות הספק מקובלת. למידע נוסף על פרויקטים הקשורים לסוללה של VTO, אנא בקר באתר האינטרנט של משרד טכנולוגיות הרכב.
