Zasada działania akumulatora opartego na licie

Akumulatory litowo-jonowe są wszędzie: znajdują się w każdym smartfonie, tablecie i notebooku, a także dostarczają prąd do samochodów elektrycznych i rowerów elektrycznych.

W akumulatorze litowo-jonowym znajduje się wiele małych ogniw. Każde ogniwo początkowo składa się z dwóch przewodzących warstw aluminium lub miedzi. Pomiędzy katodą i anodą znajdują się dwie elektrody akumulatora. Katoda jest dodatnim biegunem akumulatora i składa się z tlenku litu i metalu. Anoda, biegun ujemny akumulatora, jest wykonana z grafitu. Nośnikami ładunku w akumulatorze są jony litu, które poruszają się do przodu i do tyłu między katodą i anodą. Aby było to możliwe, pomiędzy dwoma biegunami znajduje się elektrolit. Składa się z rozpuszczalnika organicznego i przewodzącej soli. Ten elektrolit musi być bardzo czysty i bezwodny, aby załadunek i rozładunek mogły przebiegać bez zakłóceń. Aby w akumulatorze nie było zwarcia, separator oddziela dwie elektrody od siebie. To cienka membrana, która przepuszcza tylko jony. Podczas ładowania do akumulatora przykładane jest napięcie z zewnątrz, co powoduje nadmiar ujemnie naładowanych elektronów w anodzie. Z kolei katoda pozbawiona jest elektronów, a zatem dodatnio naładowane jony litu migrują z katody do anody. Tam ponownie łączą się z nadmiarem elektronów i osadzają się – ponownie jako obojętna cząstka – w warstwowej strukturze grafitu.

Podczas rozładowywania, na przykład podczas jazdy samochodem elektrycznym lub korzystania ze smartfona, proces ten jest odwrócony: jony litu migrują następnie przez elektrolit z powrotem do katody, a zgromadzona energia jest ponownie uwalniana. Proces ten nie może być powtarzany w nieskończoność, a zatem baterie z czasem się zestarzeją. Po wielu cyklach ładowania zmienia się struktura krystaliczna warstwy litu, co oznacza, że można aktywować coraz mniej jonów litu. Dlatego akumulatory tracą z czasem swoją wydajność. Ich żywotność i wydajność zależą od tego, jak jednorodny i czysty jest skład chemiczny elektrod i elektrody. Najczęściej żywotność baterii określana jest na 5 lat, wówczas bateria nieco wytraca swoje właściwości. Nowoczesne akumulatory panasonic mają długą żywotność dzięki zastosowanym wysokiej jakości materiałom.