Ogniwo litowo-jonowe — jak działa akumulator

Co się właśnie stało?

Jony litu $\text{Li}^+$ wędrują przez elektrolit między dwiema elektrodami, a elektrony płyną przez obwód zewnętrzny. Przy rozładowaniu $\text{Li}^+$ idą do katody i prąd zasila urządzenie; przy ładowaniu — odwrotnie, a energia jest magazynowana. Ten sam ruch można powtarzać wielokrotnie.

Reakcje na elektrodach (rozładowanie):

Anoda grafitowa oddaje $\text{Li}^+$ i elektrony (utlenianie), katoda z tlenku metalu je przyjmuje (redukcja). U — utlenianie na anodzie, R — redukcja na katodzie.

Dlaczego to akumulator, a nie bateria?

Reakcja sumaryczna biegnie w obie strony — jest odwracalna:

Strzałka w prawo to rozładowanie (oddawanie energii), w lewo — ładowanie (magazynowanie). Zwykła bateria działa tylko w jedną stronę i po zużyciu trzeba ją wyrzucić.

Po co Ci to na maturze:

Ogniwo litowo-jonowe to klasyczny przykład odwracalnego ogniwa galwanicznego: rozpoznaj anodę (utlenianie, biegun −) i katodę (redukcja, biegun +), kierunek wędrówki $\text{Li}^+$ oraz przepływu elektronów. Chwyt: przy rozładowaniu elektrony i prąd „pracują" na zewnątrz, przy ładowaniu wymuszamy proces odwrotny.

Zapamiętaj: jony $\text{Li}^+$ krążą tam i z powrotem między elektrodami — proces jest odwracalny, dlatego ogniwo litowo-jonowe to akumulator, który ładuje się i rozładowuje wiele razy.