Pliiaakumulatsiooni akud olid kõikjal energiasalvestuses, kuid tänapäeval on neil mitmeid puudujäägid. Esmalt on need liiga rasked ja suured, et sobiks enamikku kanduvaid seadmeid, seega ei taha keegi neid rohkem kanda. Eluiga on veel üks probleemne valdkond. Sellised traditsioonilised akud kestavad enne vahetamist vaid 500 kuni 800 laadimistsüklit, samas kui liitiumakude võib hõlpsasti ületada 3000 süklit. Võimsuse pakkumisel kilogrammi kohta suudab pliiainepata pakkuda vaid umbes 30 Wh/kg võrreldes liitiumi silmapaistva 200 Wh/kg-ga. Reaalajas jõudluse seisukohalt muudab see kõik. Ära unusta ka keskkonda. Plii on mürgine aine ning selliste akude taaskasutamine tekitab kõigile, kes on protsessi seotud, suuri probleeme. Keskkonnamõju on lihtsalt liiga suur, et seda tähelepanuta jätta.
Liitium on tänu oma imponavale energiatihedusele selgelt energiasalvestuse maailmas kuningaks saanud. Näeme seda nüüd kõikjal, meie taskutelgede telefonidest, mis kestavad päevi ühe laadimise järel kuni suurteni elektriautode, mis veerevad montaažijoonidelt välja. Liitiumioonide akutehnoloogia on ka edasi arenenud. Laadimisaeg on märgatavalt vähenenud, samuti suudavad need akud vastu pidada palju rohkematele tsüklitele enne kui need kuluvad. See tähendab, et seadmed kestavad kauem ja on ajaga odavamad. Mis teeb liitiumist nii suurepäraseks? No see on väga kerge, mis on oluline, kui disainitakse asju nagu need kanduvad päikesegeneraatorid, mida kampažöörid armastavad kasutada. Kuid selle loo teisel pool on ka teine lugu. Keskkonnakaitseühingud tõstavad punaseid sõltmeid selle liitiumi kättesaamise kohta. Mõned hiljutised uuringud viitavad aga puhtamate liitiumi kättesaamise viisidele, mis on põhjustanud arutelu selle üle, kui roheline meie energiasalvestus tegelikult on. Tööstus teab, et peab selle probleemi lahendama, kui soovib, et tarbijad jätkaksid nende toodete ostmist.
1970. aastatel toimus mõned üsna olulised arendused liitiumi aku tehnoloogias, suurel määral tänu inimestele nagu John B. Goodenough ja Rachid Yazami, kes hakkasid uurima, kuidas liitiumit võiks kasutada elektroodides. Uurijate selles perioodil tehtud avastused pani aluse paljudele tänapäevaste aku disainidele. Stanley Whittingham tuli välja ideega liitiumi interkaleerimise kooslustest, mis tõmbas tol ajal EV kogukonna tähelepanu. Kaitses, akud, mis valmistati selles perioodil, ei olnud tänapäevaste akudega võrreldes eriti tõhusad, kuid need siiski olid tegelik pöördepunkt. Tänapäevased akud seisavad kindlasti selle perioodi suurte meeste õlgadel. Tollel ajal loodud mõtted on aja jooksul märkimisväärselt muutunud ning tänapäevaste akude puhul on energiatihedus ja üldine eluiga dramatiliselt paranenud võrreldes oma eelkäijatega.
1980nd olid liitiumi aku tehnoloogiale pöördepunktiks, kui John B. Goodenough avastas, et kobaltdioksiidi saab suurepäraselt kasutada katoodmaterjalina. Tema avastus parandas märkimisväärselt nende akude energiatõhusust, mis tegi neist praktiliseks kasutamiseks sobivaks näiteks telefonides ja sülearvutites. Enne seda ei teadnud enamik inimesi isegi, mis on liitiumioonaku. Goodenoughi saavutused kehtestasid uued kõrgemad nõuded aku jõudlusele, võimaldades tootjatel valmistada väiksemaid seadmeid, jäädes samas samuti energiatõhusaks. Ka tänapäeval jääb kobalda ja liitiumi ühendamine keskseks elemendiks paremate akude valmistamisel. Näeme seda meie igapäevaste seadmete – nutikate telefonide ja suurte kanduvate aku seadmete – puhul, mis hoiavad meid toimimas nii väljutegutsemise kui ka elektrikatkestuste ajal.
Kui Sony tõi 1991. aastal turule liitiumioonaku patareid, muutus tarbijate suhtumine kanduvatesse energiasüsteemidesse oluliselt. Need aku patareid olid alguses mõeldud väikestele seadmetele, mis viis täiesti uuele tasemele isiklikus tehnoloogias – piisab mainida mobiiltelefone, arvutipaaritu, põhimõtteliselt kõike, kus oli vaja pikemat aku eluiga ilma suure suurusega. Selle arengu põnevus on selles, et see muutis nii meie igapäevaelu kui ka terveid tööstusharusid korraga. See edusamm aitas ületada kaugust teaduslike katsete ja tegelike toodete vahel, mida inimesed võisid poest osta. Tänapäeval näeme suurt turgu, mis on ehitatud just nende tehnoloogiate ümber, kus ettevõtted investeerivad miljardeid paremate versioonide loomisesse. Lisaks lihtsatele seadmetele pani see innovatsioon aluse ka uuele rakendustele, näiteks päikesenergia tõhusa hoiustamiseks, mis on tänapäeval üha olulisem rohemajanduse alternatiivide suunas liikudes.
Kokkuvõtteks võib öelda, et reis algsest liitiumi mõistetest kaubanduslikule realiseerimiseni on loonud elavat tee tulevase energia salvestamistechnoloogia jaoks. Õppudes need põhipunktid, jätkame tähelepanuväärsete edusammude tegemist ohutumate, tõhusamate ja jätkusuutlike akkumulaatorite loomisel.
Liitiumi aku tehnoloogias on viimased saavutused hõlmavad nanostruktureeritud elektroodide kasutamist, mis muudavad märkimisväärselt aku võimsust. Need miniatuurstruktuurid loovad palju suurema pindala, kus toimuvad keemilised reaktsioonid, seega võivad akud salvestada rohkem energiat. Tulemusena on ilmunud uue põlvkonna akud, mis suudavad salvestada umbes 30% rohkem energiat kui varem, lisaks laadivad nad ka palju kiiremini – see on väga oluline inimestele, kes kasutavad portabelseid elektrijaamu matkamisel või eriolukordades. Suur pluss on ka see, et nanotehnoloogia tõesti pikendab akude eluiga. Tootjad on varem muretsema, et akud lagunevad kiiresti pärast korduvaid laadimistsüklite, kuid see probleem on lahendunud tänu mikroskoopilistele täiustustele elektroodide disainis.
Lithiumi aku puhul on oluline tagada nende ohutu ja probleemivaba töö, mis nõuab soojuse korralikku haldamist. Hiljutised soojusjuhtimise tehnoloogias toimunud arendused on suunatud eelkõige ülekuumenemisega seotud ohtude ja nende tagajärjel tekkiva tuleohutuse vähendamisele. Uued jahutusmeetodid toimivad hästi nii elektriautodes kui ka suurtes energiasalvestusseadmetes, vältides nii nimetatud soojuslikku laialoomulikku reaktsiooni, mis tähendab aku kontrollimatut kuumenemist. Kui ettevõtted paigaldavad nende soojushalduse süsteemid, siis aku kasutajad usaldavad neid rohkem, mis omakorda aitab kaasa nende levikule erinevates sektortes. Seetõttu näeme, et lithiumi akud võtavad üha suurema osa energia võrgustiku salvestamisel ja päikesepaistelise toitevarvarisüsteemides, näidates selgelt, miks need on nii olulised järgmise tehnoloogilise arengusuuna saavutamisel.
Liitumpatareid on muutunud tänapäeval päikesenergia salvestamise seadmetes üheks oluliseks komponendiks, mis aitavad paremini kasutada taastuvaid energiavoolusid. Päikeseenergia salvestamise süsteemid toimivad põhimõtteliselt valgusenergia salvestamise kaudu, nii et koduomanikud saavad endiselt elektrit, kui päikes ei paista nii tugevalt. Mis eristab liitumpatareisid? Need vastavad paljudele laadimistsüklitele ja töötavad tõhusalt, mistõttu ilmuvad need kõikjalgi tagimajade päikesepaneelidest kuni suurindusriaalsete paigaldusteni. Hiljutiste trendide analüüs näitab, et üha rohkem inimesi vahetab liitumpõhiste salvestuslahenduste peale. Tööstusharude ennustused näevad ette, et selle sektori suur tulus jõuab järgmise poole sajandiks miljarditesse. Kõik need numbrid viitavad ühele selgele asjale - liitumitehnoloogia paistab olevat see, mis tulevikus energiasalvestamise valitsema hakkab.
Liitiumi aku väike suurus muudab seda, mida inimesed saavad võrguenergiata teha, eriti kui nad lähevad külma õhu puhul külma õhu puhul puhkama või vajavad hädaolukorras varuenergiat. Praegu saadaval olevad kanduvad energiasüsteemid hõlmavad nutikaid süsteeme, mis hoidavad aku pikemalt töökorras ja säilitavad samas head toimivust. Üha rohkem inimesi soovib kergeid ja tõhusalt toimivaid valikuid, mistõttu kasvab kanduvate energiasüsteemide ettevõtete arv kiiresti. Turu-uuringud näitavad, et see pole lihtne mööduv mõdusoojus. Näib, et need seadmed on valmis võtma suure osa iseseisvast energiatootmisest. Need on muutunud oluliseks tööriistaks, olenemata sellest, kas keegi vajab energiat nädalavahetuseks või ootamatute olukordadeks kodus.
Kõikvõimalikud aku võivad muuta kõike liitiumtehnoloogiaga seotud, kuna neil on märkimisväärsed eelised, nagu parem ohutus ja palju suurem energiatihedus. Põhimuud erinevus tavapärastest akudest tuleneb nende elektrolüüdi materjalist. Selle asemel, et kasutada põlevaid vedelikke, on neil uuel akuil tahked elektrolüüdid, mis muudavad tuleohutuse oluliselt paremaks – midagi, mille poole on pikalt püüdutud. Enamik eksperte usub, et neid saab müügipoodides näha umbes aastaks 2030, ehkki võib-olla varem, kui kõik läheb hästi. Suured ettevõtted investeerivad juba tõsiselt selle tehnoloogia arendusse ja laborid üle maailma on juba võistlustules, et lahendada massilise tootmise tehnilised probleemid.
Liitiumi aku tehnoloogia tulevik sõltub suurel määral parematest taaskasutuse meetoditest, mis töötavad ringmajanduse raamistikus. Kui me räägime jäätme vähendamisest ja väärtuslike metallide tagasivõtmisest vanadest akudest, siis selline innovatsioon on keskkonnasäästlikkuse tagamiseks väga oluline. Mõned uued lähenemised võimaldavad taaskasutajatel hetkel välja tuua umbes 95% liitiumist ja kobaltist kasutatud elementidest. Selline taaskasutuse määr on üsna muljetavaldav võrreldes sellega, mis oli võimalik vaid mõni aasta tagasi. Kuna valitsused kärjastavad reegleid süsinikujalajälje ja elektroonilise jäätme kohta, siis investeerivad paljud tootjad järgmise põlvkonna taaskasutuse süsteemidesse. Sellised investeeringud aitavad ettevõtetel vastata reguleerivate nõuetele ning teha targemaid otsuseid seoses toorainetega aja jooksul.
