litiumjonkemi

Litiumjonkemi är studiet av kemiska och elektrokemiska processer som ligger till grund för litiumjonbatterier. I sådana batterier leds litiumjoner mellan en anod och en katod genom en elektrolyt under laddning och urladdning. Huvudprincipen är interkalation av litium i elektrodmaterial, vilket möjliggör höga energitätheter jämfört med många andra batterityper.

Vanliga anodmaterial är grafit; katodmaterial inkluderar LiCoO2, LiNiMnCoO2 (NMC) och LiFePO4. Elektrolyten består ofta av ett litiumsalt som LiPF6 löst i en blandning organiska karbonater, och en separator av polypropen eller polyetylen hindrar kortslutning. Spänningsfönstret för kommersiella celler ligger cirka 3 till 4,5 volt vs Li/Li+. Nya material och elektrolytändringar påverkar kapacitet, livslängd och säkerhet.

Litiumjonbatterier erbjuder hög energitäthet och låg självurladdning, vilket gjort dem centrala i bärbara enheter, elfordon och energilagring. Utmaningar inkluderar råvarukostnader och beroende av koboltinnehåll i vissa katodmaterial, samt risk för brand och termisk rus vid missbruk eller överhettning. Säkerhet beror på balanserad termisk och kemisk kontroll samt utveckling av bättre elektrolyter och säkrare celldesign.

Forskning inom litiumjonkemi strävar efter högre energitäthet, längre livslängd och säkrare, mer hållbara lösningar, inklusive fast elektrolyt och bättre återvinning av litium och metaller.