Seniau švino rūgšties baterijos buvo visur naudojamos kaip energijos kaupikliai, tačiau šiuo metu jos turi daug trūkumų. Pirma, jos yra pernelyg sunkios ir masyvios, kad būtų naudojamos nešiojamuose įrenginiuose, todėl jų nebėra norima naudoti ten, kur reikia portatyvumo. Taip pat svarbus trūkumas yra jų gyvavimo laikas. Šios senamadiškos baterijos išlaiko tik apie 500–800 įkrovimo ciklų, kol reikės keisti, tuo tarpu litio tipo baterijos lengvai išlaiko daugiau nei 3000 ciklų. Kalbant apie energijos kiekį kilogramui, švino rūgšties baterijos gali pasižymėti tik apie 30 Wh/kg, lyginant su litio baterijų nuostabiais 200 Wh/kg. Tai daro didelį skirtumą kalbant apie našumą realiomis sąlygomis. Ir nepamirškime aplinkos taip pat. Švinas yra nuodingas elementas, o šių baterijų perdirbimas kelia didelę naštą visiems, kurie dalyvauja šiame procese. Tokio tipo baterijų ekologinis pėdsakas tiesiog pernelyg didelis, kad būtų ignoruojamas.
Litiumas aiškiai tapo energijos kaupimo karaliumi dėl puikios energijos tankio savybės. Tai matome visur – nuo kišeninių telefonų, kurie veikia dienas iš eilės vieną kartą įkrauti, iki didelių elektrinių automobilių, kurie važiuoja nuo gamyklų. Litiumo jonų technologijos taip pat nuolat tobulėja. Įkrovimo laikas smarkiai sumažėjo, o baterijos gali išlaikyti šimtus daugiau ciklų, kol nusidėvi. Tai reiškia, kad prietaisai tarnauja ilgiau ir ilgainiui kainuoja mažiau. Kodėl litiumas toks puikus? Na, jis yra labai lengvas, o tai ypač svarbu kuriant daiktus, tokius kaip nešiojamieji saulės generatoriai, kuriais mėgsta naudotis keliautojai. Tačiau šios istorijos yra ir kita pusė. Aplinkos apsaugos grupės kelia raudonus signalus dėl viso šio litiumo kilmės vietų. Tačiau kai kurios naujausios studijos rodo švaresnius būdus gauti litiumą, todėl kyla diskusijos apie tai, kiek iš tikrųjų mūsų energijos kaupimo būdai yra žali. Pramonei žinoma, kad ji turi išspręsti šią problemą, jei nori, kad vartotojai toliau pirktų jos produktus.
1970-aisiais buvo pasiekta nemažai svarbių pažangų litio baterijų technologijose, daugeliu atvejų dėl tokių žmonių kaip John B. Goodenough ir Rachid Yazami, kurie pradėjo tirti, kaip litis galėtų būti naudojamas elektroduose. Tyrimų, atliktų tais laikais, rezultatai sudarė pagrindą daugeliui šių dienų baterijų konstrukcijų. Stanley Whittingham pasiūlė idėją apie litio interkalacijos junginius, kuri tuo metu sukėlė didelį susidomėjimą EV (elektrinių automobilių) bendruomenėje. Žinoma, tais metais pagamintos baterijos nebuvo tokios efektyvios kaip šių dienų, tačiau jos visgi žymėjo tikrą pergalės tašką. Šių dienų baterijos be jokios abejonės remiasi tų laikų mokslininkų pasiekimais. Seniai sukurtos idėjos per ilgą laiką gerokai išsivystė, ką galima aiškiai matyti šių dienų baterijose, kurių energijos tankis ir bendras tarnavimo laikas yra gerokai geresnis nei jų pirminių prototipų.
1980 m. tapo posūkio tašku litio baterijų technologijoms, kai Džonas B. Gudenas (John B. Goodenough) atrado, kad kobalto oksidas puikiai tinka naudoti kaip katodo medžiagą. Jo atradimas gerokai padidino šių baterijų energijos talpą, todėl jos tapo praktiškai pritaikomos telefonams ir nešiojamiesiems kompiuteriams. Iki šio atradimo daugelis žmonių net nežinojo, kas yra litio jonų baterija. Gudeno pasiekimai nustatė naujus baterijų našumo standartus, leidę gamintojams kurti mažesnius įrenginius, neprarandant energijos galios. Net šiandieną kobalto derinys su litio technologijomis lieka svarbus siekiant geresnių baterijų. Tai matome nuo mūsų išmaniuosiuose telefonuose iki stambių nešiojamųjų energijos bankų, kurie maitina įrenginius lauke arba esant elektros tiekimo pertraukimui.
Kai Sony 1991 metais į rinką išvedė litio jonų baterijas, tai tikrai pakeitė vartotojų požiūrį į perkeliama galią. Iš pradžių šios baterijos buvo sukurtos mažiems prietaisams, dėl ko įvyko reikšmingų pokyčių visose asmeninių technologijų srityse – įsijungiant mobiliuosius telefonus, nešiojamuosius kompiuterius, paprasciausiai viską, kas reikalavo ilgesnio baterijos veikimo be didelio dydžio. Tai, kas daro šį vystymąsi įdomų, yra tai, kad jis vienu metu transformavo tiek mūsų kasdienes gyvenimo sąlygas, tiek visus pramonės sektorius. Šis žingsnis padėjo užpildyti tarpą tarp mokslinių eksperimentų ir tikrų produktų, kuriuos žmonės galėjo nusipirkti parduotuvėse. Pažvelgus į dabartį, matome milžiniškas rinkas, sukurtas aplink šias technologijas, kai įmonės investuoja milijardus siekdamos kurti geresnes jų versijas. Ir ne tik techninės priemonės, ši inovacija sukūrė pagrindą naujoms sritims, tokioms kaip saulės energijos efektyvus kaupimas, kas ir toliau įgyja svarbos, kai žvelgiame į žalesnes alternatyvas.
Kopimuojant, kelias nuo pradinio lietinio sąvokos iki komercinio panaudojimo buvo užkirstas dinamiškas maršrutą ateities energijos saugojimo technologijoms. Mokantis iš šių svarbių etapų, mes vis dar stebime rimtus pažangos žingsnius kuriems siekiama sukurti saugesnius, efektyvesnius ir tvariąsias baterijas.
Naujausios litio baterijų technologijos dabar apima nanostruktūruotus elektrodus, kurie iš esmės keičia žaidimą, kalbant apie baterijų talpą. Šios mažos struktūros sukuria daugiau paviršiaus ploto, kuriame vyksta cheminės reakcijos, todėl baterijos gali kaupi daugiau energijos. Dėl to pasirodė naujos kartos baterijos, kurios turi apie 30 % daugiau energijos nei anksčiau, be to, jos įkraunamos kur kas greičiau – tai ypač svarbu naudojant perkeltasias elektros stotis lauke arba avarinėse situacijose. Kitas svarbus privalumas yra tas, kad nanotechnologijos iš tikrųjų padaro baterijas ilgaamžiškesnes. Anksčiau gamintojai jaudinosi dėl baterijų prastaigės po daugelio įkrovimo ciklų, tačiau ši problema atrodo išspręsta dėka mikroskopinių elektrodų konstrukcijos patobulinimų.
Valdant šilumą, svarbu užtikrinti saugų litio baterijų veikimą be problemų. Naujausios šilumos valdymo technologijos daugiausiai siekia sumažinti pernelyg įkaitimo ir gaisrų, kurie gali kilti dėl per didelio įkaitimo, pavojus. Naujos aušinimo technologijos veiksmingai veikia tiek elektriniuose automobiliais, tiek stambiose energijos kaupimo sistemose, neleidžiant šilumos nestabilumui, kuris esmėje reiškia, kad baterijos pradeda įkaitinėti be jokio valdymo. Kai įmonės diegia šias šilumos valdymo sistemas, vartotojai linkę jausti daugiau pasitikėjimo baterijomis, o tai skatina jų naudojimą įvairiose sektoriuose. Dėl to litio baterijos vis daugiau naudojamos tiek elektros tinklų kaupikliuose, tiek saulės energijos atsarginėse sistemose, parodant jų svarbą ateities technologijų kelyje.
Litio baterijos tapo labai svarbiu komponentu šiandienos saulės energijos kaupimo sistemose, padedančiomis geriau panaudoti atsinaujinančius energijos šaltinius. Saulės energijos kaupimo sistemos veikia pagal principą, kad saulės šviesos energija kaupiama taip, kad namų savininkai galėtų gauti elektros net tada, kai saulė šviečia ne taip ryškiai. Kuo išsiskiria litio baterijos? Jos išlaiko daug įkrovimo ciklų ir veikia efektyviai, todėl jos vis dažniau naudojamos tiek privačių namų saulės elektrinėse, tiek pramoninėse sistemose. Atsižvelgiant į naujausius pokyčius, vis daugiau žmonių perjungia į litio technologijas pagrįstas saugojimo sistemas. Prognozuojama, kad šios rinkos dalis per artimiausius dešimt metų pasieks milžiniškas pajamas, siekiančias milijardus. Visi šie skaičiai rodo viena – litio technologijos, atrodo, taps pagrindine energijos kaupimo priemone ateityje.
Litio baterijų mažas dydis keičia tai, ką žmonės gali daryti be elektros tinklo, ypač kai vyksta į stovyklavimą ar reikia atsarginės galios avarinėmis situacijomis. Šiuo metu prieinamos nešiojamosios energijos stotys apima protingas sistemas, kurios užtikrina baterijų ilgesnį veikimą ir gerą našumą. Vis daugiau žmonių nori lengvų ir efektyviai veikiančių variantų, todėl nešiojamųjų energijos stočių verslas sparčiai auga. Rinkos tyrimai rodo, kad tai nėra praeinanti mada. Šie įrenginiai atrodo esą pasirengę užimti didelę dalį autonominės elektros rinkos. Jie tikrai tapo būtiniais įrankiais, ar tai būtų reikalinga galia savaitgalio išvykoms, ar netikėtoms situacijoms namuose.
Baterijos su kietu elektrolitu gali radikaliai pakeisti litio technologijas, nes jos turi nemažai privalumų, tokių kaip geresnis saugumas ir daug didesnis energijos tankis. Pagrindin skirtumas nuo įprastų baterijų yra jų elektrolito medžiagoje. Vietoje degiųjų skysčių šios naujos baterijos naudoja kietą elektrolitą, kuris daug labiau sumažina gaisrų riziką – kažkas, ko visi, kas dirba su baterijomis, laukė jau seniai. Daugelis ekspertų mano, kad šios baterijos pasirodys parduotuvėse maždaug 2030 metais – galbūt net anksčiau, jei viskas klostysis gerai. Stambios įmonės jau dabar investuoja didelius pinigus į šios technologijos plėtrą, o laboratorijos visame pasaulyje varžosi, kad išspręstų masinės gamybos technikos uždavinį.
Litio baterijų technologijos ateitis labai priklauso nuo geresnių perdirbimo metodų, kurie veiktų pagal apskritiminės ekonomikos modelį. Kai kalbame apie atliekų mažinimą ir kartu grąžinimą į naudojimą brangius metatus iš senų baterijų, tokia inovacija yra svarbi siekiant išlaikyti žaliąją raidą. Šiuo metu kai kurie nauji metodai leidžia perdirbėjams išgauti apie 95 proc. tokių medžiagų kaip litis ir kobaltas iš naudotų elementų. Toks atgavimo rodiklis yra gana įspūdingas lyginant su tuo, kas buvo įmanoma vos prieš keletą metų. Kadangi vyriausybės griežtina taisykles dėl anglies pėdsako ir elektroninės atliekos, daugybė gamintojų skiria lėšų į šios kartos perdirbimo sistemas. Tokios investicijos padeda įmonėms atitikti reglamentavimo reikalavimus ir priimti protingesnius sprendimus dėl žaliavų valdymo ilguoju laikotartpiu.