Rafmagnsblöndur voru áður alls staðar í orkugeymslu en þær eru nú á mörgum sviðum skrýti. Til að byrja með eru þær bara of þungar og stórar fyrir flest flutningshæfar tæki, svo enginn vill þær í hlutum sem fólk býtur með sér. Æviþátturinn er einnig vandamál. Þessar gamlalaga blöndur eru kannski í 500 til 800 hleðsluferlum áður en þær þurfa að skipta út, en litíumútgáfur ná auðveldlega yfir 3000 ferli. Þegar kemur að því að pakka rafmagni á hverja kíló, þá ná rafmagnsblöndur aðeins 30 Wh/kg samanborið við áttundafræðilegu 200 Wh/kg hjá litíum. Það gerir allan mun í raunverulegri afköstum. Og ekki síður um umhverfið. Rafmagn er eitruslegt efni og endurnýjun þessara blöndna veldur miklum vandræðum öllum sem taka þátt í ferlinu. Þar er umhverfisfóturinn einfaldlega of stór til að hunsa.
Lítíum hefur augljóslega orðið konungur í orkugeymslum heimi þank sönnu orkufraeði. Við sjáum þetta allsstaðar í dag, frá símum okkar í vasanum sem haldast í daga á einni hleðslu til þeirra stóru rafbilla sem rúlla af framleiðslulínunum. Rafeindabatteríatæknið sem stendur aðeins betur líka. Hleðslugerðin hefur minnkað drátt á meðan þessi batterí geta sinnt hundruðum fleiri lotum áður en þau nílast. Það þýðir að tækin eru lengri tíma og eru ódýrari á langan tíma. Hverju er lítíum svo gott? Jæja, það er mjög létt sem mælikvarði kemur mikið fyrir þegar hannað er hlutir eins og þessi flutningsleg sólarorkugeneraður sem fólk elskar að taka með í fyrirlestrum. En það er annar hólf í þessari sögu. Umhverfisverndarfélög eru að hrista rauðum fánum um hvar allt þetta lítíum kemur frá. Sumar nýlegar rannsóknir hins vegar vísa í hreinari aðferðir til að fá lítíum, sem vekur upp umræðu um hversu græn orkugeymsla okkar er í rauninni. Iðnaðurinn veit að þeir þurfa að laga þetta ef þeir vilja að neytendur halda áfram að kaupa í vörur sínar.
Á 1970-þjónum voru gerðar nokkrar mikilvægar þróunartekjur á sviði litíum-battería, að miklu leyti þanks síður en John B. Goodenough og Rachid Yazami sem byrjuðu að rannsaka hvernig litíum gæti verið notaður í rafmagnsleidum. Það sem þessir rannsakendur fundu þá varð í raun grunnur að mörgum af nútíma batteríahönnunum. Stanley Whittingham kom með hugmynd sína um litíum millumblöndunarefni, eitthvað sem vakti mikla athygli innan EV-samfélagsins þá. Viss er að batteríin sem voru gerð á þeim árum voru ekki alveg þar sem við erum í dag að gæðum, en þau merktu samt raunverulegan breytingarpunkt. Nútíma batteríin standa á örþjórum þessra tímabila án efa. Hugmyndirnar sem voru þróaðar fyrir svo löngu hafa breyst nokkuð mikið með árunum og það er hægt að sjá skýrt í dagverdum batteríum þar sem bæði orkneyti og heildarlíftími hafa batnað mikill á móti fyrrverum.
Áttunda áratugurinn var markverður fyrir litíum batterí tæknina þegar John B. Goodenough komst að því að kóbalt oxíð hannaði sig vel sem hnavnarefni. Þessi uppgötvun hætti mun á hversu mikið orka geyma mætti í þessum batteríum, sem gerði þau nothæf fyrir hluti eins og síma og fartölvur. Áður en þetta gerðist vissu fáir menn jafnvel hvað litíum jon batterí var. Það sem Goodenough náði að gera setti nýjan staðal fyrir hvernig á að gera batterí með betri afköstum, sem gerði framleiðendum kleift að framleiða smærri tæki án þess að reka á afl. Jafnvel í dag er samtæki kóbalt og litíum mikilvægt fyrir framleiðslu betri battería. Þetta má sjá í öllu frá snjallsímum okkar yfir í þessar stóru ytra orkugjöfina sem heldur okkur áfram á meðan við erum á utivistum eða í viðbrögðum við raforkuskiptum.
Þegar Sony kom á markaðinn með litíum-jón hleður árið 1991, breytti því algerlega því hvernig neytendur hugsaðu um hreyfanlegt rafmagn. Þessar hleður voru upphaflega hannaðar fyrir smá tæki, sem leiddi til mikilla breytinga í ýmsum tegundum persónulegra tækja – hugsaðu um farsíma, tölva, í grunninn hvaða tæki sem er sem þarfti lengri hlifðartíma án þess að vera mjög stór. Það sem gerir þessa þróun svo áhugaverða er hvernig hún breytti bæði daglegt líf okkar og heilli iðnaði á sama tíma. Þessi þróun hjálpaði til við að yfirbrugða bilinu á milli vísindalegra tilrauna og raunverulegra vara sem fólk gat keypt á hringverslunum. Þegar við lítum á hlutina í dag, sjáum við mikla markaði sem eru byggðir í kringum þessar tæknur, þar sem fyrirtæki leggja milljarða fjármun í að bæta útgáfur. Og ekki síst tæki, þá lögði þessi nýjung grunninn að nýjum notkunum eins og geymslu sólarorku á skilvirkann hátt, eitthvað sem heldur áfram að eiga aukna áherslu á meðan við förum í átt til grænna lausna.
Samantekt, ferlinn frá upphafi líthís-átta til verkfræðilegra markaðsgerða hefur sett lifandi leið fyrir framtíðina fyrir safn veitingu teknologi. Með því að læra af þessum mikilvægum mörkum, getum við endurþekkt mikilvægar framskridi í að búa til tryggari, hagkvæmara og sjálfbæra batteri.
Nýjustu þróunin á sviði litíum-batteríatækni felur í sér núna nanóbyggtar rafeindir og þær eru alveg að breyta leiknum þegar um ræðir aflgáfu batteríanna. Þessar minúsku byggingar búa til miklu meiri yfirborðsflatarmál þar sem efnafræðilegar aðgerðir fara fram, svo að batteríin geta geymt miklu meira orkuna í heild. Það sem hefur komið upp við þetta eru nýju kynslóðar batterí sem innihalda um 30% meira afl en áður, auk þess að hlaða miklu hraðar einnig, sem gerir mikinn mun fyrir fólk sem notar neysluorku-stöðvar á utivistartúrum eða í neyðarafstæðum. Annað stóra plús er að nanófræði gerir raunverulega batteríin öll lengri líftíma. Framleiðendur áttu fyrr aðhyggjur af því að batteríin yrðu að missa af styrk eftir endurteknar hleðslur, en sú vandamálssjá virðist nú leysast takmarkaðs vegna þessara smástærða bætinga í hönnun rafeinda.
Stjórnun hita hefur orðið að mikilvægum þætti til að halda rafmagnsbatteríum með litíum í öruggum og vandamálafríum gangi. Nýlegar þróunir á sviði hitastjórnunar snúa að miklu leyti að því að draga úr hættum sem tengjast ofhætti og eldsvoðum sem geta orðið ef hlutirnir verða of heitir. Nýjar kælifærsluaðferðir virka vel bæði í rafmagnsbílum og stórum orkugeymslueiningum, og koma í veg fyrir það sem kallast hitafrárun, sem í rauninni þýðir að batteríin byrja að hitast óstjórnlega. Þegar fyrirtæki setja slíkar hitastjórnunarkerfi á, þá verður maður sem notar batteríin að treysta þeim meira, sem hjálpar til við að koma á móti í ýmsum iðnaðarágögum. Vegna þess sjáum við hvernig litíumbatteríin eru að taka á sér stærri hlutverk í öllu frá raforkuskeri yfir í sólarorku-vefjukerfi, sem sýnir af hverju þau eru svo mikilvæg fyrir þá átt sem tæknin er að fara í framtíðinni.
Líþíumgeymdir hafa orðið mjög mikilvæg hlutur í sólorkuvistaætlunum í dag og hjálpa til við að nýta endurheimtanlega orkugjafa betur. Vistunarkerfi sólorku virka með því að geyma orku sólarljóssins svo heimilisnotendur geti enn fengið raforku þótt sólin skíni ekki jafn mjög. Það sem gerir líþíumgeymdum sérstæða er að þeir eru í mörgum hleðsluhópum og virka á skilvirkann hátt, þess vegna eru þeir alls staðar að finna, frá sólplötum í bakhöggnum til stóra iðnaðaruppsetninga. Þegar horft er á nýjustu áh trends er augljóst að fleiri og fleiri eru að yfirgefa eldri aðferðir og nota afköst á líþíum. Bransjuspár gera ráð fyrir að þessi hluti muni framkalla mikla tekjur sem ná biljónsdollara á miðju næsta áratug. Allar þessar tölur vísa í eina hugmynd - líþíumtækni virðist ætluð til að yfirhefða hvernig orka verður geymd í framtíðinni.
Lítil stærð litíumgeyma er að breyta því hvað fólk getur gert án rafmagns úr netinu, sérstaklega þegar fólk fer á reið ferðalög eða þarf varamaður í neyðarsitum. Þær flytjanlegu aflstöðvar sem eru fyrir hendi í dag innihalda snjallkerfi sem halda áfram að geyma rafmagn lengur á meðan góð afköst eru viðhaldin. Fleiri og fleiri vilja hafa þyngdarlausa valkosti sem virka á skilvirkan hátt, svo við sjum að atvinnugreinin um flytjanlegar aflstöðvar sé að vaxa hratt. Markaðsrannsóknir sýna að þetta er ekki bara skyndileg áhugamál heldur. Þessir tæki virðast vera að undirbúa sig til að taka yfir mikinn hluta af markaðinum fyrir off-grid kerfi. Þau hafa orðið raunverulega nauðsynleg tæki hvort sem einhver þarf rafmagn fyrir helgarferðir eða óvæntar aðstæður heima.
Öruggar rafhlaðar geta breytt því allt um litíumtækni, vegna þess að þær koma með nokkrar miklar kosti eins og betri öryggi og miklu hærri orkþéttleika. Mestaráðandi munurinn frá venjulegum rafhlaðum liggur í rafeðlisefni þeirra. Í stað þess að nota eldfim líkamsþétt efni, hafa þessar nýju rafhlöður örugga rafeðlisefni sem gera það mjög ólíklegt að eldur gangi upp – eitthvað sem allir sem vinna við rafhlöður hafa lengi óstast. Fagmenn mæla með því að við sjáum þessar rafhlöður á hilla í búðum einhvern tímann í kringum 2030, kannski fyrr ef vel fer. Stórfyrirtæki eru þegar að leggja alvarlega mikla fjármuni í þróun þessarar tækni og rannsóknarstofur víða um heim eru að keppast um að ná sér í framleiðslutekni fyrir massaframleiðslu.
Framtid litíumgeymingartækni er mjög háð betri endurnýjunaraðferðum sem virka innan hringrásarhagskerfi. Þegar um ræðir að draga úr rusli meðan verðmætir málmir eru sóttir aftur úr eldri geymingum, þá skiptir þessi gerð á frumkvöðum miklu máli fyrir að halda hlutunum grænum. Sumar nýjar aðferðir leyfa endurnýjendur núna að sækja um 95% af hlutum eins og litíum og kóbolt úr notaðum frumum. Slík endurnýjunarstig er mjög áhugaverð miðað við það sem var mögulegt aðeins fá ár síðar. Með því að stjórnvöld skerpi reglum um kolefnisafspurðir og raförusagnir, eru margir framleiðendur að leggja mikla fjármuni í endurnýjunarkerfi nýjustu kynslóðar. Slíkar fjárlögur hjálpa fyrirtækjum að uppfylla reglur og gera vitari ákvarðanir um hvernig á að takast á við hráefni yfir tíma.
