Litiumionien

Litiumioniakut ovat sähköenergian varastointiin tarkoitettuja akkukennoja, joissa litiumionit liikkuvat katodilta anodille ja takaisin elektrolyyttiä pitkin ulkoisen virtapiirin kautta. Niiden korkea energiatiheys mahdollistaa kevyet ja kompaktit akut sekä suuria varastointikapasiteetteja useisiin sovelluksiin.

Kenno koostuu anodista, katodista, elektrolyytistä sekä erottimesta ja virransyötöstä vastaavista levyistä. Anodi on tavallisesti grafittia; katodissa käytetään litium-materiaaleja kuten LiCoO2, LiFePO4, LiNiMnCoO2 (NMC) tai LiNiCoAlO2 (NCA). Elektrolyytti on litiumsuolattu orgaaninen liuos ja erottimen tehtävä on estää sähköinen kontakti kennon sisällä. Useampi kenno yhdistetään sarjaan tai rinnakkain suuremman jännitteen tai kapasiteetin saavuttamiseksi.

Toimintaperiaate perustuu litiumionien liikkumiseen: purkautuessaan ionit siirtyvät anodilta katodille elektrolyytin kautta, ja elektronit kulkevat ulkoisessa virtapiirissä. Latauksen aikana prosessi etenee päinvastoin. Jännite per kenno on tyypillisesti noin 3,6–3,7 volttia; kokonaisteho riippuu kennojen määrästä ja kytkennästä. Edut ovat korkea energiatiheys, pieni itsetyhjentyminen ja hyvä tehokerroin; haittoja ovat terminen herkkyys, ikääntyminen sekä turvallisuusriskit, kuten tulipalo.

Käyttökohteet ja turvallisuus: laitteet kuten älypuhelimet, kannettavat tietokoneet, sähköajoneuvot sekä suurimpien energianvarastointijärjestelmien ratkaisut. Turvallisuus-, lämpötilan hallinta- ja suojajärjestelmät (BMS) ovat keskeisiä estämään ylikuumeneminen ja oikosulut.

Kierrätys: käytetyt litiumionit kierrätetään litiumin ja muiden metallien talteen ottamiseksi. Prosesseja ovat hydrometallurgia, pyrometallurgia sekä mahdolliset suorakierrätysmenetelmät, joilla voidaan lisätä resurssien tehokasta hyödyntämistä.