Litij-ionske baterije vrsta su punjivih baterija koje su postale sve popularnije zbog svoje visoke gustoće energije, niske stope samopražnjenja i dugog vijeka trajanja. Rade na principu elektrokemijskih reakcija između anodnih i katodnih materijala i litijevih iona koji se kreću naprijed-natrag između njih.
U litij-ionskoj bateriji anoda je obično izrađena od grafita, dok je katoda izrađena od spoja litija kao što je litij kobalt oksid, litij mangan oksid iliLiFePO4. Ovi materijali se nanose na metalne folije i potapaju u otopinu elektrolita koja se sastoji od litijevih iona otopljenih u organskom otapalu.
Kada je baterija napunjena, vanjski izvor napajanja primjenjuje napon preko elektroda, uzrokujući pomicanje litijevih iona od katode do anode, gdje se apsorbiraju u strukturu grafita. Ovaj proces je poznat kao interkalacija.
Tijekom pražnjenja, pohranjeni litijevi ioni vraćaju se natrag na katodu, gdje reagiraju s litijevim spojem kako bi stvorili protok elektrona koji se mogu iskoristiti za napajanje uređaja. Ovaj protok elektrona provodi se kroz vanjski krug, kao što je pametni telefon ili prijenosno računalo, sve dok se preostali litijevi ioni ne vrate na anodu, dovršavajući ciklus.
Učinkovitost litij-ionske baterije ovisi o kvaliteti i sastavu materijala anode i katode, kao i o dizajnu otopine elektrolita. Napredak u znanosti o materijalima i inženjerstvu omogućio je razvoj novijih i učinkovitijih litij-ionskih baterija, s većom gustoćom energije i bržim mogućnostima punjenja.
Općenito, osnovni principi elektrokemije i znanosti o materijalima ključni su za razumijevanje rada litij-ionskih baterija i poticanje inovacija u ovom području. Kako zelena energija postaje sve važnija, razvoj učinkovitih i održivih rješenja za pohranu energije ostat će ključni izazov za istraživače i inženjere.