cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Μπαταρία ιόντων λιθίου
Διεργασία
Οι διεργασίες φόρτισης για τα απλά στοιχεία ιόντων λιθίου και τις πλήρεις μπαταρίες ιόντων λιθίου, είναι ελαφρώς διαφορετικές.
Κατά τη διάρκεια της φάσης του σταθερού ρεύματος, ο φορτιστής εφαρμόζει σταθερό ρεύμα στη μπαταρία σε σταθερά αυξανόμενη τάση, μέχρι να φτάσει το όριο τάσης ανά στοιχείο.
Κατά της φάσης εξισορρόπησης, ο φορτιστής μειώνει το ρεύμα φόρτισης (ή ανοιγοκλείνει για να μειώσει το μέσο ρεύμα), ενώ η κατάσταση φόρτισης των μεμονωμένων στοιχείων φέρνεται στο ίδιο επίπεδο από κύκλωμα εξισορρόπησης, μέχρι την εξισορρόπηση της μπαταρίας. Μερικοί γρήγοροι φορτιστές παραλείπουν αυτό το στάδιο. Μερικοί φορτιστές ολοκληρώνουν την εξισορρόπηση φορτίζοντας κάθε στοιχείο ανεξάρτητα.
Κατά τη διάρκεια της φάσης σταθερής τάσης, ο φορτιστής εφαρμόζει τάση ίση με το μέγιστο της τάσης στοιχείου επί τον αριθμό των στοιχείων σε σειρά προς τη μπαταρία, καθώς το ρεύμα μειώνεται σταδιακά προς το 0, μέχρι το ρεύμα να είναι κάτω από το ορισμένο κατώφλι του αρχικού σταθερού ρεύματος φόρτισης κατά περίπου 3%.
Περιοδική φόρτιση κορυφής περίπου μια φορά ανά 500 ώρες. Η φόρτιση κορυφής συνιστάται να αρχικοποιείται όταν η τάση πηγαίνει κάτω από 4,05 V/cell.
Αποτυχία παρακολούθησης των περιορισμών ρεύματος και τάσης μπορεί να καταλήξει σε έκρηξη.
Ακραίες θερμοκρασίες
Τα όρια θερμοκρασίας φόρτισης για τα ιόντα λιθίου είναι πιο αυστηρά από τα όρια λειτουργίας. Η χημεία των ιόντων λιθίου λειτουργεί καλά σε αυξημένες θερμοκρασίες, αλλά παρατεταμένη έκθεση στη θερμότητα μειώνει τη ζωή της μπαταρίας.
Οι μπαταρίες των ιόντων λιθίου προσφέρουν καλή απόδοση φόρτισης σε πιο δροσερές θερμοκρασίες και ίσως ακόμα να επιτρέπουν 'γρήγορη φόρτιση' στο θερμοκρασιακό εύρος των 5 μέχρι 45 °C. Η φόρτιση πρέπει να εκτελείται μέσα σε αυτή τη θερμοκρασιακή περιοχή. Σε θερμοκρασίες από 0 μέχρι 5 °C η φόρτιση είναι δυνατή, αλλά θα πρέπει να μειωθεί το ρεύμα φόρτισης. Κατά τη διάρκεια φόρτισης χαμηλής θερμοκρασίας η μικρή αύξηση της θερμοκρασίας πάνω από το περιβάλλον λόγω της εσωτερικής αντίστασης του στοιχείου είναι ωφέλιμη. Υψηλές θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια φόρτισης μπορεί να οδηγήσουν σε υποβάθμιση της μπαταρίας και φόρτιση σε θερμοκρασίες πάνω από 45 °C θα υποβαθμίσουν την απόδοση της μπαταρίας, ενώ σε χαμηλότερες θερμοκρασίες η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μπορεί να αυξηθεί, με αποτέλεσμα πιο αργή φόρτιση και συνεπώς μεγαλύτερους χρόνους φόρτισης.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου για καταναλωτές δεν πρέπει να φορτίζονται σε θερμοκρασίες κάτω από 0 °C. Αν και μια συστοιχία μπαταριών μπορεί να φαίνεται ότι φορτίζεται κανονικά, μπορεί να συμβεί ηλεκτρολυτική επικάλυψη του μεταλλικού λιθίου στο αρνητικό ηλεκτρόδιο κατά τη διάρκεια φόρτισης κάτω από το σημείο πήξης και μπορεί να μην αφαιρείται ακόμα και με επαναλαμβανόμενους κύκλους. Οι περισσότερες συσκευές που είναι εφοδιασμένες με μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν επιτρέπουν τη φόρτιση εκτός της περιοχής 0–45 °C για λόγους ασφαλείας, εκτός από τα κινητά τηλέφωνα που μπορεί να επιτρέψουν κάποιο βαθμό φόρτισης όταν ανιχνεύσουν επείγουσα κλήση σε εξέλιξη.
Απόδοση
Επειδή οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να έχουν ποικιλία υλικών θετικού και αρνητικού ηλεκτροδίου, η ενεργειακή πυκνότητα και η τάση ποικίλλουν αντίστοιχα.
Η τάση ανοικτού κυκλώματος είναι υψηλότερη από τις υδατικές μπαταρίες (όπως μπαταρίες μολύβδου-οξέος, νικελίου-μετάλλου υδριδίου και νικελίου-καδμίου). Η εσωτερική αντίσταση αυξάνεται με την επανάληψη της φόρτισης και την ηλικία. Η αύξηση της εσωτερικής αντίστασης προκαλεί την πτώση υπό φορτίο της τάσης στους ακροδέκτες, που μειώνει το μέγιστο ρεύμα υπερέντασης. Ενδεχομένως, η αύξηση της αντίστασης σημαίνει ότι η μπαταρία δεν μπορεί να λειτουργήσει πια για αρκετό χρόνο.
Υλικά
Η αυξανόμενη ζήτηση για μπαταρίες έχει οδηγήσει τους πωλητές και ακαδημαϊκούς να εστιάσουν στη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας, της θερμοκρασίας λειτουργίας, της ασφάλειας, της αντοχής, του χρόνου φόρτισης, της ισχύος εξόδου και του κόστους της τεχνολογίας των μπαταριών ιόντων λιθίου. Τα παρακάτω υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί σε εμπορικά διαθέσιμα στοιχεία, ενώ παράλληλα συνεχίζεται η έρευνα για άλλα υλικά.
Τα υλικά της καθόδου κατασκευάζονται γενικά από δύο γενικά υλικά: και. Τα υλικά με βάση το κοβάλτιο αναπτύσσουν μια ψευδοτετραεδρική δομή που επιτρέπει τη δισδιάστατη διάχυση των ιόντων του λιθίου. Οι κάθοδοι με βάση το κοβάλτιο είναι ιδανικές λόγω της υψηλής θεωρητικής ειδικής θερμοχωρητικότητας, της υψηλής ογκομετρικής χωρητικότητας, της χαμηλής αυτοεκφόρτισης, της υψηλής τάσης εκφόρτισης και της καλής απόδοσης των κύκλων. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν το υψηλό κόστος του υλικού και τη χαμηλή θερμική σταθερότητα. Τα υλικά με βάση το μαγνήσιο υιοθετούν το σύστημα του κυβικού κρυσταλλικού πλέγματος, που επιτρέπει την τρισδιάστατη διάχυση των ιόντων του λιθίου. Οι κάθοδοι μαγνησίου είναι ελκυστικοί, επειδή το μαγνήσιο είναι πιο φτηνό και επειδή μπορεί θεωρητικά να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή πιο αποτελεσματικών και μεγαλύτερης διάρκειας μπαταριών, εάν μπορέσουν να ξεπεραστούν οι περιορισμοί τους. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν την τάση του μαγνησίου για διάλυση στον ηλεκτρολύτη κατά τη διάρκεια του κύκλου που οδηγεί σε φτωχή σταθερότητα κύκλων για την κάθοδο. Οι κάθοδοι με βάση το κοβάλτιο είναι οι πιο συνηθισμένοι, όμως ερευνώνται άλλα υλικά με σκοπό τη μείωση του κόστους και τη βελτίωση της ζωής της μπαταρίας. Από το 2017 είναι υποψήφιο για μεγάλης κλίμακας παραγωγή μπαταριών όπως εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων είναι το λόγω χαμηλού κόστους και εξαιρετικής απόδοσης, αν και απαιτείται αγώγιμο μέσο άνθρακα για να ξεπεράσει τη χαμηλή του ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Εναλλακτικοί ηλεκτρολύτες παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο, π.χ. η μπαταρία πολυμερούς λιθίου.
Αρνητικό ηλεκτρόδιο
Τα υλικά ανόδου κατασκευάζονται γενικά από γραφίτη και άλλα υλικά άνθρακα. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται επειδή είναι άφθονα και ηλεκτρικά αγώγιμα και μπορούν να παρεμβάλλουν ιόντα λιθίου για να αποθηκεύσουν ηλεκτρικό φορτίο με μέτρια επέκταση όγκου (περίπου 10%). Το πυρίτιο έχει αρχίσει να εξετάζεται ως υλικό ανόδου, επειδή μπορεί να χωρέσει σημαντικά περισσότερα ιόντα λιθίου, αποθηκεύοντας με 10 φορές το ηλεκτρικό φορτίο, όμως αυτή η κραματοποίηση μεταξύ λιθίου και πυριτίου καταλήγει σε σημαντική επέκταση του όγκου (περίπου 400%), που προκαλεί καταστροφική αποτυχία για τη μπαταρία.
Έρευνα για τις ανόδους
Το πυρίτιο έχει χρησιμοποιηθεί ως υλικό ανόδου, αλλά η εισαγωγή και η εξαγωγή Li+ μπορεί να δημιουργήσει ρωγμές στο υλικό. Αυτές οι ρωγμές εκθέτουν την επιφάνεια του πυριτίου (Si) στον ηλεκτρολύτη, προκαλώντας αποσύνθεση και σχηματισμό μιας διάφασης στερεού ηλεκτρολύτη (SEI) στη νέα επιφάνεια του πυριτίου (crumpled graphene encapsulated Si nanoparticles). Αυτή η SEI θα συνεχίσει να παχαίνει, να μειώνει τα διαθέσιμα Li+ και να υποβαθμίζει τη χωρητικότητα και τη σταθερότητα κύκλου της ανόδου.
Έχουν γίνει προσπάθειες χρησιμοποιώντας διάφορες νανοδομές Si που περιλαμβάνουν νανοσύρματα, νανοσωλήνες, κοίλες σφαίρες, νανοσωματίδια και νανοπορώδη με σκοπό την αντοχή στην εισαγωγή/αφαίρεση (Li+) χωρίς σημαντική ρωγμάτωση. Παρόλα αυτά ο σχηματισμός της SEI σε Si εξακολουθεί να συμβαίνει. Έτσι μια επικάλυψη είναι λογική, για να εξηγήσει οποιαδήποτε αύξηση στον όγκο του Si, αλλά μια σφικτή επικάλυψη της επιφάνειας δεν είναι εφικτή. Το 2012 ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Northwestern δημιούργησαν μια προσέγγιση στην ενθυλάκωση νανοσωματιδίων Si χρησιμοποιώντας συρρικνωμένο r-GO, οξείδιο του γραφενίου. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει την προστασία των νανοσωματιδίων Si από τον ηλεκτρολύτη και επιτρέπει επίσης τη διαστολή του Si χωρίς να επεκτείνεται η άνοδος λόγω των ρυτίδων και των πτυχών στα σφαιρίδια του γραφενίου.
Αυτές οι κάψουλες ξεκίνησαν ως υδατική διασπορά GO και σωματιδίων Si και στη συνέχεια ψεκάζονται σε σύννεφο σταγονιδίων που περνά μέσα από σωληνοειδή φούρνο. Καθώς περνούν μέσα από το υγρό εξατμίζονται, τα φύλλα GO τραβιούνται σε συρρικνωμένη σφαίρα με τριχοειδείς δυνάμεις και ενθυλακώνουν σωματίδια Si με αυτά. Υπάρχει γαλβανοστατική κατατομή φόρτισης/εκφόρτισης από 0,05 mA/cm^2 μέχρι 1 mA/cm^2 για τρέχουσες πυκνότητες από 0,2 μέχρι 4 A/g, που δίνουν 1200 mAh/g στα 0,2 A/g.
Διάχυση
Τα ιόντα στον ηλεκτρολύτη διαχέονται επειδή υπάρχουν μικρές αλλαγές στη συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη. Εδώ, θεωρείται μόνο γραμμική διάχυση. Η αλλαγή στη συγκέντρωση, c, ως συνάρτηση του χρόνου t και της απόστασης x, είναι
Το αρνητικό πρόσημο δείχνει ότι τα ιόντα ρέουν από υψηλή προς χαμηλή συγκέντρωση. Σε αυτήν την εξίσωση, D είναι ο συντελεστής διάχυσης για το ιόν του λιθίου. Έχει τιμή 7,5 × 10−10 m/s στον ηλεκτρολύτη. Η τιμή για το ε, το πορώδες του ηλεκτρολύτη, είναι 0,724.
Χρήσεις
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου παρέχουν ελαφριές πηγές ισχύος υψηλής ενεργειακής πυκνότητας για διάφορες συσκευές. Για να τροφοδοτήσουν μεγαλύτερες συσκευές, όπως ηλεκτρικά οχήματα, η σύνδεση πολλών μικρών μπαταριών σε παράλληλο κύκλωμα είναι πιο αποτελεσματική από τη σύνδεση μιας μοναδικής μεγάλης μπαταρίας. Τέτοιες συσκευές περιλαμβάνουν:
Οι μπαταρίες λιθίου χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές τηλεπικοινωνιών. Δευτερογενείς μη υδατικές μπαταρίες λιθίου παρέχουν αξιόπιστη ισχύ αντιγράφων για να τη φόρτιση εξοπλισμού που βρίσκεται σε περιβάλλον διαδικτύου ενός τυπικού παρόχου παροχής υπηρεσιών τηλεπικοινωνιών. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που είναι συμβατές με ειδικά τεχνικά κριτήρια συνιστώνται για χρήση σε εξωτερικές εγκαταστάσεις σε τοποθεσίες όπως ελεγχόμενους περιβαλλοντικούς θόλους (Controlled Environmental Vaults ή CEVs), περιβλήματα ηλεκτρονικού εξοπλισμού (Electronic Equipment Enclosures ή EEEs) και παραπηγμάτων και σε μη ελεγχόμενες δομές όπως σε ερμάρια. Σε τέτοιες εφαρμογές οι χρήστες μπαταριών ιόντων λιθίου απαιτούν λεπτομέρειες για επικίνδυνα υλικά για τη συγκεκριμένη μπαταρία συν κατάλληλες διαδικασίες πυρόσβεσης, για να καλύπτονται οι νομοθετικές απαιτήσεις και να προστατεύονται οι εργαζόμενοι και ο περιβάλλον εξοπλισμός.
Αυτοεκφόρτιση
Οι μπαταρίες σταδιακά, αυτοεκφορτίζονται ακόμα κι όταν δεν είναι συνδεμένες και δεν παρέχουν ρεύμα. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες Li+ έχουν ρυθμό αυτοεκφόρτισης που συνήθως δηλώνεται από τους κατασκευαστές ως 1,5-2% τον μήνα. Ο ρυθμός αυξάνεται με τη θερμοκρασία και την κατάσταση φόρτισης. Σε μια μελέτη του 2004 βρέθηκε ότι οι περισσότερες συνθήκες κυκλικής αυτοεκφόρτισης εξαρτώνται κυρίως από τον χρόνο· όμως, μετά από αρκετούς μήνες of παραμονής σε ανοικτό κύκλωμα ή συντηρητικής φόρτισης (float charge), οι απώλειες που εξαρτώνται από την κατάσταση φόρτισης γίνονται σημαντικές. Ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης δεν αυξάνεται μονοτονικά με την κατάσταση φόρτισης, αλλά πέφτει κάπως στις ενδιάμεσες καταστάσεις φόρτισης. Οι ρυθμοί αυτοεκφόρτισης μπορεί να αυξάνονται με την ηλικία των μπαταριών.
Συγκριτικά, ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης είναι πάνω από 30% τον μήνα στις συνηθισμένες μπαταρίες νικελίου μεταλλικού υδριδίου (NiMH), και πέφτει σε περίπου 1,25% τον μήνα για τις μπαταρίες NiMH χαμηλής αυτοεκφόρτισης και σε 10% τον μήνα για τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου.
Ζωή των μπαταριών
Η ζωή των επαναφορτιζόμενων μπαταριών ορίζεται συνήθως ως ο αριθμός των πλήρων κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης πριν την σημαντική απώλεια χωρητικότητας. Η μη ενεργή αποθήκευση μπορεί επίσης να μειώσει τη χωρητικότητα.
Οι πληροφορίες των κατασκευαστών καθορίζουν συνήθως τη διάρκεια ζωής με όρους αριθμών κύκλων (π.χ., γραμμική πτώση της χωρητικότητας στο 80% στους 500 κύκλους), χωρίς αναφορά σε χρονολογική ηλικία. Κατά μέσο όρο, οι διάρκειες ζωής είναι 1000 κύκλοι, αν και η απόδοση της μπαταρίας ορίζεται σπάνια σε περισσότερους από 500 κύκλους. Αυτό σημαίνει ότι οι μπαταρίες κινητών τηλεφώνων, ή άλλων συσκευών χειρός, δεν αναμένεται να διαρκέσουν για περισσότερα από τρία χρόνια. Κάποιες μπαταρίες με βάση ανόδους άνθρακα προσφέρουν πάνω από 10.000 κύκλους.
Καθώς η μπαταρία εκφορτίζεται, η τάση της σταδιακά μειώνεται. Όταν μειωθεί κάτω από το κατώφλι χαμηλής τάσης του κυκλώματος προστασίας (2,4 έως 2,9 V/στοιχείο, ανάλογα με τη χημεία) το κύκλωμα αποσυνδέεται και σταματά την αποφόρτιση μέχρι να επαναφορτιστεί. Καθώς προχωρά η αποφόρτιση, ο δίσκος των περιεχομένων του μεταλλικού στοιχείου στην εσωτερική του δομή, δημιουργεί μια ανεπιθύμητη διαδρομή εκφόρτισης.
Ο καθορισμός της ζωής της μπαταρίας μέσω πλήρων κύκλων αποφόρτισης, είναι το βιομηχανικό πρότυπο, αλλά μπορεί να επηρεαστεί, επειδή το πλήρες βάθος αποφόρτισης/επαναφόρτισης (DoD) μπορεί το ίδιο να ελαχιστοποιήσει τη ζωή της μπαταρίας, συγκρινόμενο με την αθροιστική απόδοση μερικής αποφόρτισης/φόρτισης σε Ah. Η προβολή από την πρότυπη χρήση στα υποδείγματα της συγκεκριμένης χρήσης μπορεί να απαιτεί πρόσθετους παράγοντες, π.χ. DoD, ρυθμό αποφόρτισης, θερμοκρασία, κλπ.
Ο πολλαπλασιασμός της ζωής της μπαταρίας (στο βάθος του κύκλου) επί την χωρητικότητα δίνει τη συνολική ενέργεια που παράχθηκε κατά τη ζωή της μπαταρίας. Από αυτήν μπορεί κανείς να υπολογίσει το κόστος ανά kWh της ισχύος (συμπεριλαμβανομένου του κόστους φόρτισης). Αυτή η τιμή αποκαλύπτει ότι η ισχύς της μπαταρίας είναι τώρα δαπανηρή συγκριτικά με άλλες πηγές ισχύος.
Μεταβλητότητα
Μια μελέτη του 2015 από τον Andreas Gutsch του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καρλσρούη βρήκε ότι η διάρκεια ζωής της μπαταρίας ιόντων λιθίου μπορεί να ποικίλει κατά έναν συντελεστή πέντε, με κάποια στοιχεία ιόντων λιθίου να χάνουν το 30% της χωρητικότητας μετά από 1.000 κύκλους και άλλα να έχουν καλύτερη χωρητικότητα μετά από 5.000 κύκλους. Η μελέτη βρήκε επίσης ότι τα πρότυπα ασφαλείας για κάποιες μπαταρίες δεν ικανοποιούνταν. Για αποθήκευση στατικής ενέργειας εκτιμήθηκε ότι απαιτούνται μπαταρίες με διάρκεια ζωής τουλάχιστον 3.000 κύκλων για επωφελή λειτουργία.
Υποβάθμιση
Στη διάρκεια ζωής τους, οι μπαταρίες υποβαθμίζονται σταδιακά με μειωμένη χωρητικότητα, ζωή κύκλου και ασφάλεια λόγω χημικών μεταβολών στα ηλεκτρόδια. Η απώλεια/εξασθένιση της χωρητικότητας εκφράζεται ως ποσοστό της αρχικής φόρτισης μετά από έναν αριθμό κύκλο (π.χ., 30% απώλεια μετά 1.000 κύκλους). Η εξασθένιση μπορεί να διαχωριστεί σε ημερολογιακή απώλεια και απώλεια κύκλου. Η απώλεια κύκλου έρχεται ως αποτέλεσμα του χρόνου και μετράται από τη μέγιστη κατάσταση φόρτισης. Η Cycling loss οφείλεται στη χρήση και εξαρτάται και από τη μέγιστη κατάσταση φόρτισης και το βάθος αποφόρτισης.
Η υποβάθμιση εξαρτάται πολύ από την εξάρτηση από τη θερμοκρασία· αυξάνεται εάν αποθηκεύεται ή χρησιμοποιείται σε πιο υψηλές θερμοκρασίες. Επίπεδα υψηλής φόρτισης και αυξημένων θερμοκρασιών (είτε από τη φόρτιση είτε από τον αέρα περιβάλλοντος) επισπεύδουν την απώλεια χωρητικότητας. Οι άνοδοι άνθρακα δημιουργούν θερμότητα όταν χρησιμοποιούνται. Οι μπαταρίες μπορούν να καταψυχθούν για να μειώσουν τις επιπτώσεις της θερμοκρασίας.
Οι θερμοκρασίες κυλινδρικών στοιχείων καθώς και στοιχείων μαρσίπου εξαρτώνται γραμμικά από το ρεύμα εκφόρτισης. Φτωχός εσωτερικός αερισμός μπορεί να αυξήσει τις θερμοκρασίες. Οι ρυθμοί απωλειών ποικίλουν με τη θερμοκρασία: 6% απώλεια στους 0 C, 20% στους 25 C και 35% στους 40 C. Αντίθετα, η ημερολογιακή ζωή των στοιχείων δεν επηρεάζεται από καταστάσεις υψηλής φόρτισης.
Η έλευση της στρώσης SEI βελτίωσε την απόδοση, αλλά αύξησε την ευπάθεια σε θερμική υποβάθμιση. Η στρώση αποτελείται από προϊόντα αναγωγής ανθρακικού ηλεκτρολύτη που χρησιμεύουν ως ιονικοί αγωγοί και ηλεκτρονικοί μονωτές. Σχηματίζεται και στην άνοδο και στην κάθοδο και καθορίζει πολλές παραμέτρους απόδοσης. Σε τυπικές συνθήκες, όπως θερμοκρασία δωματίου και απουσία συνεπειών φόρτισης και επιμολυντών, η στρώση φτάνει σε σταθερό πάχος μετά την πρώτη φόρτιση, επιτρέποντας στη συσκευή να λειτουργεί για χρόνια· όμως, η λειτουργία εκτός τέτοιων παραμέτρων μπορεί να υποβαθμίσει τη συσκευή μέσω πολλών αντιδράσεων.
Αντιδράσεις
Πέντε συνηθισμένες εξώθερμες υποβάθμισης μπορούν να συμβούν:
Άνοδος
Η στρώση SEI που σχηματίζεται στην άνοδο είναι μείγμα οξειδίου του λιθίου, φθοριούχου λιθίου και ημιανθρακικών (π.χ., αλκυλοανθρακικό λίθιο (lithium alkyl carbonates)).
Σε αυξημένες θερμοκρασίες, τα αλκυλοκαρβονικά στον ηλεκτρολύτη αποσυντίθενται σε αδιάλυτο που αυξάνει το πάχος του υμενίου, περιορίζοντας την αποτελεσματικότητα της ανόδου. Αυτό αυξάνει την εμπέδηση του στοιχείου και μειώνει τη χωρητικότητα. Τα αέρια που σχηματίζονται από την αποσύνθεση του ηλεκτρολύτη μπορεί να αυξήσουν την εσωτερική πίεση του στοιχείου και δημιουργούν δυνητικό θέμα ασφαλείας σε απαιτητικά περιβάλλοντα όπως στις συσκευές κινητών.
Η παρατεταμένη αποθήκευση μπορεί να προκαλέσει σταδιακή αύξηση του πάχους του υμενίου και απώλεια χωρητικότητας.
Η εκφόρτιση κάτω από τα 2 V μπορεί επίσης να οδηγήσει σε απώλεια χωρητικότητας. Ο χάλκινος αγωγός ρεύματος ανόδου μπορεί να διαλυθεί στον ηλεκτρολύτη. Κατά τη φόρτιση, τα ιόντα χαλκού μπορεί να αναχθούν στην άνοδο σε μεταλλικό χαλκό. Με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να σχηματιστούν δενδρίτες χαλκού και να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα, κατά τον ίδιο τρόπο όπως στο λίθιο.
Το 2016 αποκαλύφθηκε μέσω των Wikileaks και άλλων πηγών ότι στοιχείο 4900mAh LiCoO2 ήταν σε χρήση σε στρατιωτικό εξοπλισμό, που παρακάμπτει το πρόβλημα δενδρίτη Cu με αντικατάσταση με χρυσό (Au) στην άνοδο και απόρρητο μείγμα για τον αγωγό ρεύματος καθόδου αργιλίου. Άλλες βελτιώσεις περιλαμβάνουν τη χρήση εσωτερικών ανιχνευτών πίεσης με βάση τα MEMS (μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα), διήθηση ηλεκτρολύτη και υγρή ψύξη των διατάξεων χρησιμοποιώντας SF6.
Υψηλοί ρυθμοί κύκλων και κατάστασης φόρτισης επάγουν μηχανική τάση στο πλέγμα γραφίτη της ανόδου. Η μηχανική τάση που προκαλείται από παρεμβολή και αποπαρεμβολή δημιουργεί ρωγμές και σπασίματα των σωματιδίων του γραφίτη, αλλάζοντας τον προσανατολισμό τους. Αυτή η αλλαγή προσανατολισμού καταλήγει σε απώλεια χωρητικότητας.
Ηλεκτρολύτες
Οι μηχανισμοί υποβάθμισης του ηλεκτρολύτη περιλαμβάνουν υδρόλυση και θερμική αποσύνθεση.
Σε συγκεντρώσεις περίπου στα 10 ppm, το νερό αρχίζει την κατάλυση πολλών προϊόντων υποβάθμισης που μπορούν να επηρεάσουν τον ηλεκτρολύτη, την άνοδο και την κάθοδο. Το συμμετέχει σε αντίδραση ισορροπίας με LiF και. Κάτω από τυπικές συνθήκες, η ισορροπία βρίσκεται μακριά προς τα αριστερά. Όμως η παρουσία του νερού δημιουργεί σημαντικό LiF, ένα αδιάλυτο, ηλεκτρονικά μονωτικό προϊόν. Το LiF συνδέεται με την επιφάνεια της ανόδου, αυξάνοντας το πάχος του υμενίου.
Η υδρόλυση του δίνει, ένα ισχυρό οξύ κατά Lewis που αντιδρά με ουσίες πλούσιες σε ηλεκτρόνια, όπως το νερό. Το αντιδρά με το νερό για να σχηματίσει υδροφθορικό οξύ (HF) και οξυφθοριούχο φώσφορο (phosphorus oxyfluoride). Ο οξυφθοριούχος φώσφορος με τη σειρά του σχηματίζει πρόσθετο HF και διφθοροϋδροξυ φωσφορικό οξύ. Το HF μετατρέπει το συμπαγές υμένιο SEI σε εύθραυστο. Στην κάθοδο, ο ανθρακικός διαλύτης μπορεί κατόπιν να διαχυθεί στο οξείδιο της καθόδου με το πέρασμα του χρόνου, απελευθερώνοντας θερμότητα και θερμική διαφυγή.
Η αποσύνθεση των αλάτων του ηλεκτρολύτη και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αλάτων και του διαλύτη ξεκινούν από τους 70° C. Σημαντική αποσύνθεση συμβαίνει σε πιο υψηλές θερμοκρασίες. Στους 85° C σχηματίζονται προϊόντα μετεστεροποίησης, όπως διμεθυλ-2,5-καρβοξυλικό διοξαεξάνιο (dimethyl-2,5-dioxahexane carboxylate ή DMDOHC) από EC που αντιδρούν με DMC.
Κάθοδος
Το πιο πλατιά χρησιμοποιούμενο υλικό της καθόδου είναι το οξείδιο κοβαλτίου-λιθίου (Lithium cobalt oxide). Το οξείδιο μαγνησίου-λιθίου (Lithium manganese oxide) είναι μια δυνητική εναλλακτική ουσία, λόγω του χαμηλού κόστους του και της ευκολίας της παρασκευής της, αλλά ο σχετικά χαμηλός κύκλος του και οι χαμηλές δυνατότητες αποθήκευσης έχουν αποτρέψει την εμπορική αποδοχή του.
Οι μηχανισμοί υποβάθμισης της καθόδου περιλαμβάνουν τη διάλυση του μαγνησίου, την οξείδωση του ηλεκτρολύτη και τη δομική αταξία.
Στο το υδροφθορικό οξύ καταλύει την απώλεια του μεταλλικού μαγνησίου μέσω της αυτοοξειδοαναγωγής του τρισθενούς μαγνησίου:
Η απώλεια υλικού του σπινελίου καταλήγει σε εξασθένηση ισχύος. Θερμοκρασίες από 50° C ξεκινούν απόθεση Mn2+ στην άνοδο ως μεταλλικού μαγνησίου με τα ίδια φαινόμενα όπως στην επιμετάλλωση λιθίου και χαλκού. Οι κύκλοι φόρτισης στις θεωρητικά μέγιστες και ελάχιστες σταθερές τάσεις καταστρέφουν το κρυσταλλικό πλέγμα μέσω της παραμόρφωσης Jahn-Teller, που συμβαίνει όταν το Mn4+ ανάγεται σε Mn3+ κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης.
Η αποθήκευση φορτισμένης μπαταρίας σε μεγαλύτερη τάση από 3,6 V ξεκινά την οξείδωση του ηλεκτρολύτη από την κάθοδο και επάγει τον σχηματισμό στρώσης SEI στην κάθοδο. Όπως με την άνοδο, υπερβολικός σχηματισμός SEI σχηματίζει μονωτή με αποτέλεσμα την εξασθένηση της χωρητικότητας, και άνιση κατανομή ρεύματος.
Η αποθήκευση σε λιγότερο από 2 V καταλήγει σε αργή υποβάθμιση των καθόδων και, την απελευθέρωση οξυγόνου και τη μη αντιστρεπτή απώλεια χωρητικότητας.
Προσαρμογή
Η ανάγκη για "προσαρμογή" των μπαταριών ιόντων λιθίου είναι αβάσιμη. Η σύσταση για τις παλιότερες τεχνολογίες είναι να αφήσουμε τη συσκευή συνδεμένη για επτά ή οχτώ ώρες, ακόμα κι αν είναι πλήρως φορτισμένη. Αυτό μπορεί να προκαλέσει σύγχυση στις οδηγίες βαθμονόμησης λογισμικού μπαταρίας με τις οδηγίες "κλιματισμού" για μπαταρίες NiCd και NiMH.
Συσκευές πολλαπλών στοιχείων
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου απαιτούν σύστημα διαχείρισης μπαταριών (battery management system ή BMS) για να αποτρέψουν τη λειτουργία εκτός της ασφαλούς περιοχής λειτουργίας κάθε στοιχείου (μέγιστη φόρτιση, ελάχιστη φόρτιση, ασφαλής περιοχή θερμοκρασίας) και να εξισορροπεί τα στοιχεία για να εξαλείψει τις παράταιρες καταστάσεις φόρτισης. Αυτό βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της μπαταρίας και αυξάνει την χωρητικότητα. Καθώς αυξάνεται ο αριθμός των στοιχείων και των ρευμάτων φόρτισης, αυξάνεται η πιθανότητα για ασυμφωνία. Τα δύο είδη ασυμφωνίας είναι η κατάσταση φόρτισης (state-of-charge ή SOC) και η χωρητικότητα/ενέργεια ("C/E"). Αν και η SOC είναι πιο συνηθισμένη, κάθε πρόβλημα περιορίζει τη χωρητικότητα φόρτισης της συστοιχίας (mA·h) στη χωρητικότητα του πιο ασθενούς στοιχείου.
Ασφάλεια
Εάν υπερθερμανθούν ή υπερφορτιστούν, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, μπορεί να υποστούν θερμική διαφυγή και διάρρηξη του στοιχείου. Σε ακραίες καταστάσεις αυτό μπορεί να οδηγήσει σε διαρροή, έκρηξη ή πυρκαγιά. Για να μειωθούν αυτοί οι κίνδυνοι, πολλά στοιχεία ιόντων λιθίου (και συστοιχίες μπαταριών) περιέχουν κύκλωμα ασφάλειας από σφάλμα που αποσυνδέει την μπαταρία όταν η τάση του είναι εκτός της περιοχής ασφαλείας των 3–4,2 V ανά στοιχείο. ή όταν υπερφορτιστεί ή εκφορτιστεί. Οι συστοιχίες μπαταριών λιθίου, είτε κατασκευάζονται από πωλητή ή τελικό χρήστη, χωρίς αποτελεσματική διαχείριση κυκλωμάτων μπαταρίας είναι ευπαθείς σε αυτά τα θέματα. Άσχημα σχεδιασμένα ή υλοποιημένα κυκλώματα διαχείρισης μπορεί επίσης να προκαλέσουν προβλήματα· είναι δύσκολο να είναι κανείς βέβαιος ότι οποιαδήποτε μεμονωμένο κύκλωμα διαχείρισης μπαταρίας είναι κατάλληλα κατασκευασμένο. Τα στοιχεία ιόντων λιθίου είναι πολύ ευπαθή σε ζημιές εκτός της επιτρεπόμενης περιοχής τάσης που είναι συνήθως (2,5 έως 3,65) V για τα περισσότερα στοιχεία LFP. Η υπέρβαση αυτής της περιοχής τάσης, ακόμα και κατά μικρές τάσης (χιλιοστά του βολτ) καταλήγει σε πρόωρη γήρανση των στοιχείων και, συνεπώς, καταλήγει σε κινδύνους ασφαλείας λόγω των ενεργών συστατικών στα στοιχεία. Όταν αποθηκεύονται για παρατεταμένες περιόδους το μικρό λαμβανόμενο ρεύμα του κυκλώματος προστασίας μπορεί να αδειάσει τη μπαταρία κάτω από την τάση αποκοπής· οι κανονικοί φορτιστές μπορεί τότε να είναι άχρηστοι επειδή η BMS μπορεί να κρατά μια εγγραφή αυτής της 'αποτυχίας' αυτής της μπαταρίας (ή του φορτιστή). Πολλοί τύποι στοιχείων ιόντων λιθίου δεν μπορούν να φορτιστούν με ασφάλεια κάτω από τους 0 °C.
Άλλα χαρακτηριστικά ασφάλειας που απαιτούνται σε κάθε στοιχείο:
Αυτά τα χαρακτηριστικά απαιτούνται, επειδή το αρνητικό ηλεκτρόδιο παράγει θερμότητα κατά τη διάρκεια της χρήσης, ενώ το θετικό ηλεκτρόδιο μπορεί να παραγάγει οξυγόνο. Όμως, αυτές οι πρόσθετες διατάξεις καταλαμβάνουν χώρο μέσα στα στοιχεία, προσθέτουν σημεία αποτυχίας και μπορεί να απενεργοποιήσουν μη αντιστρεπτά το στοιχείο όταν ενεργοποιηθεί. Επιπλέον, αυτά τα χαρακτηριστικά αυξάνουν τα κόστη συγκρινόμενα με τις μπαταρίες υδριδίου νικελίου-μετάλλου, που απαιτούν μόνο μια διάταξη ανασυνδυασμού υδρογόνου/οξυγόνου και μια εφεδρική βαλβίδα πίεσης. Επιμολυντές μέσα στα στοιχεία μπορεί να ανατρέψουν αυτές τις διατάξεις ασφαλείας. Επίσης, αυτά τα χαρακτηριστικά δεν μπορούν να εφαρμοστούν σε όλα τα είδη στοιχείων, π.χ. τα πρισματικά στοιχεία υψηλού ρεύματος δεν μπορούν να εφοδιαστούν με απαερισμό ή θερμική διακοπή. Στοιχεία υψηλού ρεύματος δεν πρέπει να παράγουν υπερβολική θερμότητα ή οξυγόνο, για να μην υπάρξει αστοχία, ενδεχομένως βίαιη. Αντίθετα, πρέπει να είναι εξοπλισμένα με εσωτερικές θερμικές ασφάλειες που δρουν πριν να φτάσουν η άνοδος και η κάθοδος τα θερμικά τους όρια.
Βραχυκύκλωμα μιας μπαταρίας θα προκαλέσει την υπερθέρμανση του στοιχείου και ενδεχομένως να πιάσει φωτιά. Γειτονικά στοιχεία μπορεί τότε να υπερθερμανθούν και να αστοχήσουν, προκαλώντας ενδεχομένως την ανάφλεξη ή ρήξη της συνολικής μπαταρίας. Σε περίπτωση πυρκαγιάς, η συσκευή μπορεί να εκπέμψει πυκνό ερεθιστικό καπνό. Το ενεργειακό περιεχόμενο πυρκαγιάς (ηλεκτρικό + χημικό) των στοιχείων οξειδίου κοβαλτίου είναι περίπου 100 έως 150 kJ/(A·h), που το μεγαλύτερο μέρος είναι χημικό.
Η αντικατάσταση του θετικού ηλεκτροδίου οξειδίου κοβαλτίου-λιθίου στις μπαταρίες ιόντων λιθίου με φωσφορικό μέταλλο-λίθιο όπως ο φωσφορικός σίδηρος-λίθιο βελτιώνει τους αριθμούς των κύκλων, τη διάρκεια ζωής και την ασφάλεια, αλλά μειώνει τη χωρητικότητα. Από το 2006 αυτές οι 'πιο ασφαλείς' μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται κυρίως σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα και σε άλλες εφαρμογές μπαταριών υψηλής χωρητικότητας, όπου η ασφάλεια είναι κρίσιμη.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου, αντίθετα με τις άλλες επαναφορτίσιμες μπαταρίες, έχουν έναν δυνητικά επικίνδυνο, υπό πίεση, εύφλεκτο, υγρό διαλύτη, και απαιτούν αυστηρό ποιοτικό έλεγχο κατά την κατασκευή. Οι ελαττωματικές μπαταρίες μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή πυρκαγιά. Ελαττωματικοί φορτιστές μπορούν να επηρεάσουν την ασφάλεια των μπαταριών, επειδή μπορούν να καταστρέψουν το κύκλωμα προστασίας της μπαταρίας. Κατά τη φόρτιση σε θερμοκρασίες κάτω του 0 °C, το αρνητικό ηλεκτρόδιο των στοιχείων επιμεταλλώνεται με καθαρό λίθιο, που μπορεί να διακινδυνεύσει την ασφάλεια όλης της συστοιχίας.
Επιπλέον, αρκετές πτώσεις αεροπλάνων αποδόθηκαν σε φλεγόμενες μπαταρίες ιόντων λιθίου. Το UPS Airlines Flight 6 κατέπεσε στο Ντουμπάι αφού το ωφέλιμο φορτίο των μπαταριών του αναφλέχτηκε στιγμιαία, καταστρέφοντας σταδιακά κρίσιμα συστήματα του αεροπλάνου που ενδεχομένως το κατέστησαν ανεξέλεγκτο.
Περιβαλλοντικές ανησυχίες και ανακύκλωση
Επειδή οι μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν λιγότερα τοξικά μέταλλα από τους άλλους τύπους μπαταριών που μπορεί να περιέχουν μόλυβδο ή κάδμιο κατηγοριοποιούνται γενικά στα μη επιβλαβή απόβλητα. Τα στοιχεία μπαταριών ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν σίδηρο, χαλκό και κοβάλτιο και θεωρούνται ασφαλή για αποτεφρωτές και ΧΥΤΑ. Αυτά τα μέταλλα μπορούν να ανακυκλωθούν, αλλά η εξόρυξη παραμένει γενικά πιο φτηνή από την ανακύκλωση. Προς το παρόν, δεν έχουν επενδυθεί πολλά στην ανακύκλωση μπαταριών ιόντων λιθίου λόγω του κόστους, της περιπλοκότητας και της χαμηλής απόδοσης. Το πιο ακριβό μέταλλο που εμπλέκεται στην κατασκευή των στοιχείων είναι το κοβάλτιο. Ο φωσφορικός σίδηρος-λίθιο είναι πιο φτηνός, αλλά έχει άλλα μειονεκτήματα. Το λίθιο είναι λιγότερο ακριβό από τα άλλα χρησιμοποιούμενα μέταλλα, αλλά η ανακύκλωση μπορεί να αποτρέψει μια μελλοντική έλλειψη. Οι διαδικασίες παρασκευής του νικελίου και του κοβαλτίου και ο διαλύτης εμφανίζουν δυνητικούς κινδύνους για το περιβάλλον και την υγεία. Η παρασκευή ενός χιλιογράμμου μπαταρίας ιόντων λιθίου καταναλώνει ενέργεια ισοδύναμη με 1,6 kg πετρελαίου.
Περιορισμοί μεταφοράς
Η IATA εκτιμά ότι πάνω από ένα δισεκατομμύριο στοιχεία λιθίου διαρρέουν κάθε χρόνο.
Το μέγιστο μέγεθος των μπαταριών στις ΗΠΑ (είτε εγκατεστημένων σε συσκευή ή ως ανταλλακτικές μπαταρίες) που μπορεί να μεταφερθεί είναι αυτής που έχει ισοδύναμο περιεχόμενο λιθίου (ELC) που δεν ξεπερνά τα 8 γραμμάρια ανά μπαταρία. Εκτός από τη μεταφορά μιας ή δύο μπαταριών, καθεμιά μπορεί να έχει ELC όχι περισσότερο από 25 γραμμάρια η καθεμιά. Η ELC για κάθε μπαταρία βρίσκεται πολλαπλασιάζοντας την χωρητικότητα σε αμπερώρια κάθε στοιχείου επί 0,3 και πολλαπλασιάζοντας έπειτα το αποτέλεσμα με τον αριθμό των στοιχείων στην μπαταρία. Το τελικό υπολογιζόμενο περιεχόμενο σε λίθιο δεν είναι το πραγματικό περιεχόμενο σε λίθιο, αλλά ένας θεωρητικός αριθμός μόνο για μεταφορικούς σκοπούς. Όταν στέλνονται μπαταρίες ιόντων λιθίου, όμως, εάν το συνολικό περιεχόμενο του λιθίου στο στοιχείο υπερβαίνει τα 1,5 g, το πακέτο πρέπει να σημειωθεί ως "Κλάση 9 διάφορα επικίνδυνα υλικά".
Αν και οι συσκευές που περιέχουν μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να μεταφερθούν σε ελεγμένες συσκευασίες, οι εφεδρικές μπαταρίες μπορούν να μεταφερθούν μόνο σε χειροαποσκευή. Πρέπει να προστατεύονται από βραχυκύκλωμα και να παρέχονται συμβουλές παραδειγμάτων στους κανονισμούς μεταφορών για ασφαλή συσκευασία και μεταφορά· π.χ. αυτές οι μπαταρίες πρέπει να είναι στην αρχική προστατευτική συσκευασία τους ή, "καλύπτοντας τους εκτιθέμενους ακροδέκτες ή τοποθετώντας κάθε μπαταρία σε ξεχωριστή πλαστική συσκευασία ή προστατευτική σακούλα". Αυτοί οι περιορισμοί δεν εφαρμόζονται σε μπαταρία ιόντων λιθίου που είναι τμήμα αμαξιδίου ή βοήθημα κινητικότητας (συμπεριλαμβανόμενων των εφεδρικών μπαταριών) στις οποίες εφαρμόζονται διαφορετικό σύνολο κανόνων και κανονισμών.
Μερικές ταχυδρομικές υπηρεσίες περιορίζουν την αεροπορική αποστολή (συμπεριλαμβανομένης της Express Mail Service (EMS)) μπαταριών λιθίου ή ιόντων λιθίου, είτε ως ξεχωριστές ή ως εγκατεστημένες σε εξοπλισμό. Τέτοιοι περιορισμοί εφαρμόζονται στο Χονγκ Κονγκ, την Αυστραλία και την Ιαπωνία. Άλλες ταχυδρομικές υπηρεσίες, όπως η Royal Mail του Ηνωμένου Βασιλείου μπορεί να επιτρέπουν περιορισμένη μεταφορά μπαταριών ή στοιχείων που είναι λειτουργικά, αλλά να απαγορεύουν πλήρως τις γνωστές ελαττωματικές μπαταρίες, που είναι πιθανό να είναι σημαντικό για αυτούς που ανακαλύπτουν ελαττωματικές μπαταρίες που αγοράστηκαν μέσω ταχυδρομικών εντολών. Η IATA παρέχει λεπτομέρειες στο έγγραφο Lithium Battery Guidance που διαθέτει η Royal Mail.
Το Boeing 787 Dreamliner που εμφάνισε πρόβλημα στις μπαταρίες του χρησιμοποιεί μεγάλες μπαταρίες οξειδίου κοβαλτίου-λιθίου, που είναι πιο δραστικές από τους νεότερους τύπους μπαταριών όπως.
Έρευνα
Οι ερευνητές εργάζονται στη βελτίωση της πυκνότητας ισχύος, της ασφάλειας, της διάρκειας του κύκλου (της ζωής της μπαταρίας), του χρόνου επαναφόρτισης, του κόστους, της ευελιξίας και άλλων χαρακτηριστικών, καθώς και των μεθόδων έρευνας και χρήσεων αυτών των μπαταριών.
Εξωτερικοί σύνδεσμοι
Κατηγορία:Ηλεκτροχημεία Κατηγορία:Αποθήκευση ενέργειας Κατηγορία:Ηλεκτρισμός Κατηγορία:Συσσωρευτές
Κιθ Ρόουλι
Ο Κιθ Ρόουλι (Dr. Keith Christopher Rowley, γενν. 24 Οκτωβρίου 1949) είναι ηφαιστειολόγος και Πρωθυπουργός του Τρινιντάντ και Τομπάγκο από το 2015. Είναι αρχηγός του Εθνικού Κινήματος του Λαού (PNM) από τον Μάιο του 2010. Την περίοδο 2010-15 ήταν αρχηγός της αξιωματικής αντιπολίτευσης. Εκλέγεται βουλευτής στο Ντιέγκο Μάρτιν Γουέστ από το 1991.
Πρώτα χρόνια και εκπαίδευση
Σπούδασε στο Πανεπιστήμιο των Δυτικών Ινδιών και κατέχει διδακτορικό στη γεωλογία, με ειδικότητα στη γεωχημεία.
Σταδιοδρομία
Μετά το 1990 υπηρέτησε ως υπουργός Γεωργίας, Υπαίθρου και Θαλάσσιων Πόρων, υπουργός Σχεδιασμού και Ανάπτυξης και υπουργός Οικισμού και υπουργός Εμπορίου και Βιομηχανίας μέχρι την απόλυσή του από τον πρωθυπουργό Πάτρικ Μάνινγκ. Ο Ρόουλι διορίστηκε αρχηγός της αντιπολίτευσης το 2010. Υπηρέτησε σε αρκετές κοινοβουλευτικές επιτροπές. Ο Ρόουλι στήριξε την υποψηφιότητα του Άντονι Καρμόνα για το αξίωμα του Προέδρου της χώρας.
Πρωθυπουργός
Στις εκλογές του 2015 έπειτα από τη νίκη του κόμματός του o Ρόουλι έγινε πρωθυπουργός. Το κόμμα του εξασφάλισε τις 23 από τις συνολικά 41 έδρες στη Βουλή των Αντιπροσώπων. Στις 9 Σεπτεμβρίου 2015 ορκίστηκε πρωθυπουργός ενώπιον του προέδρου Άντονι Καρμόνα.
Στις εκλογές του 2020 ο Ρόουλι επανεξελέγη για μια νέα θητεία και ορκίστηκε ξανά πρωθυπουργός στις 19 Αυγούστου 2020, ενώπιον της προέδρου, Πόλα-Μέι Γουίκς.
Παραπομπές
Κατηγορία:Πρωθυπουργοί του Τρινιντάντ και Τομπάγκο Κατηγορία:Ηγέτες εν ενεργεία
Περιφέρεια ειδικού καθεστώτος (Ιταλία)
thumb|right|290px|Οι πέντε Ιταλικές περιφέρειες ειδικού καθεστώτος. Ως Περιφέρεια ειδικού καθεστώτος (ιταλικά: Regione a statuto speciale) ορίζεται στην Ιταλία, μια περιφέρεια, η οποία απολαμβάνει κάποιες συγκεκριμένες συνθήκες αυτονομίας.
Οι ειδικές συνθήκες αυτονομίας καθορίζονται από το Περιφερειακό καταστατικό. Τα συγκεκριμένο καταστατικό ονομάζεται "Ειδικό καταστατικό" και έχει ως σκοπό τη ρύθμιση των αποκλειστικών αρμοδιοτήτων που χορηγούνται σε κάθε περιφέρεια ειδικού καθεστώτος.
Η κύρια διαφορά ανάμεσα στο "ειδικό καταστατικό" και το καταστατικό μιας περιφέρειας, η οποία δεν συγκαταλέγεται ανάμεσα στις περιφέρειες ειδικού καθεστώτος, είναι ότι το ειδικό καταστατικό καθώς και οποιαδήποτε αλλαγή πάνω σε αυτό, πρέπει να επικυρωθεί με συνταγματικό νόμο ενώ στις υπόλοιπες περιφέρειες, η επικύρωση γίνεται με περιφερειακό νόμο.
Η Συνταγματική μεταρρύθμιση του 2001 αύξησε τις εξουσίες των περιφερειών που δε συγκαταλέγονται σε αυτές που απολαμβάνουν το ειδικό καθεστώς, με αποτέλεσμα οι περιφέρειες ειδικού καθεστώτος να αντιδράσουν έντονα διότι όπως υποστήριξαν, η μεταρρυθμιση οδήγησε σε ένα σχετικό περιορισμό της δικής τους αυτονομίας.
Εξουσίες
Οι συγκεκριμένες περιφέρειες έχουν τη δυνατότητα να ασκήσουν τρία είδη νομοθετικής εξουσίας:
Χρονικό της αυτονομίας
Η περίοδος αμέσως μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο υπήρξε ιδιαίτερα δύσκολη για τη Σικελία, όχι μόνο σε οικονομικό επίπεδο αλλα και σε κοινωνικό με την κατακόρυφη αύξηση της εγκληματικότητας. Αποσχιστικά κινήματα, όπως το Κίνημα για την Ανεξαρτησία της Σικελίας, το οποίο είχε τη στήριξη του εθελοντικού στρατιωτικού σώματος για την ανεξαρτησία της Σικελίας, ζητούσε επανειλημμένα την αυτονομία του νησιού από την Ιταλία. Στις 15 Μαίου του 1946 με το Βασιλικό διάταγμα υπ' αριθ. 455 το οποίο υπεγράφη από τον πρίγκιπα Ουμπέρτο B´ της Σαβοΐας για λογαριασμό του πατέρα του Βίκτωρ Εμμανουήλ Γ´, η Σικελία έγινε η πρώτη περιφέρεια ειδικού καθεστώτος. Τον Απρίλιο του 1947, εξελέγη το πρώτο περιφερειακό κοινοβούλιο και το 1950 η κυβέρνηση του Αλτσίντε ντε Γκάσπερι ίδρυσε το ταμείο του Νότου (ιταλ. Cassa del Mezzogiorno), με σκοπό τη χρηματοδότηση βιομηχανικών σχεδίων που αποσκοπούσαν στην οικονομική ανάπτυξη της Νότιας Ιταλίας, προκειμένου να μειωθεί το χάσμα με τη Βόρεια Ιταλία.
Αυτόνομη Περιφέρεια της Σαρδηνίας
Η Αυτόνομη Περιφέρεια της Σαρδηνίας (ιταλ. Regione Autonoma della Sardegna) είναι η 11η πολυπληθέστερη περιφέρεια της Ιταλίας με 1.674.996 κατοίκους και πρωτεύουσα της είναι το Κάλιαρι. Το ακαθάριστο εγχώριο προϊόν(ΑΕΠ) της περιφέρειας, με βάση τα στοιχεία του 2009, αντιστοιχεί σε 29.422.000 € και το κατά κεφαλήν εισόδημα σε 15.895 €. Πρόεδρος της περιφέρειας είναι ο Φραντσέσκο Πιλιάρου (από την 12 Μαρτίου 2014).
Χρονικό της αυτονομίας
thumb|border|200px|Η σημαία της Αυτόνομης Περιφέρειας της Σαρδηνίας.
Με το ξέσπασμα του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, η Σαρδηνία αποτέλεσε τη βάση των αεροπορικών επιχειρήσεων στη Μεσόγειο, με αποτέλεσμα να υποστεί συνεχείς και σφοδρούς βομβαρδισμούς, οι οποίοι είχαν ως αποτέλεσμα εκτεταμένες καταστροφές. Παρά τις δύσκολες πολιτικές και κοινωνικές συνθήκες και τη συνέχιση του πολέμου, η πολιτική ζωή του νησιού δε διακόπηκε. Δημιουργήθηκαν οι Εθνικές Επιτροπές Απελευθέρωσης και οι Επιτροπές Ανασυγκρότησης και τον Σεπτέμβριο του 1944 η επιτροπή συνέστησε το Διοικητικό Συμβούλιο της Σαρδηνίας με εκπροσώπους από όλες τις αντι-φασιστικές πολιτικές δυνάμεις, με επίκεντρο συζήτησης το θέμα της αυτονομίας, η οποία θεωρήθηκε από όλες τις πολιτικές και κοινωνικές δυνάμεις ως απαραίτητη προυπόθεση για την αποκατάσταση των ζημιών του πολέμου και την αντιμετώπιση των προβλημάτων. Με το Συνταγματικό νόμο υπ' αριθ. 3 της 26/02/1948, η Σαρδηνία αναγνωρίστηκε ως περιφέρεια ειδικού καθεστώτος.
Καταστατικό
Χάρη στo καταστατικό της αυτονομίας, η περιφέρεια της Σαρδηνίας είναι σε θέση να προσαρμόσει την κρατική νομοθεσία με βάση τις δικές της ανάγκες, σχετικά με ένα ευρύ φάσμα θεμάτων όπως εκπαίδευση, απασχόληση, κοινωνική ασφάλεια και κοινωνική αρωγή, πολιτιστική κληρονομιά κτλ. Η Σαρδηνία είναι η μοναδική από τις πέντε αυτόνομες περιφέρειες ειδικού καθεστώτος στην Ιταλία και μια από τις δύο περιοχές, μαζί με το Βένετο, όπου το περιφερειακό καταστατικό ορίζει τους κατοίκους, από το 1971, ως "Λαός της Σαρδηνίας". Σε οικονομικό επίπεδο, μόνο το 30% των εσόδων της περιφέρειας από τη φορολογία καταλήγει στην κεντρική διοίκηση του Ιταλικού κράτους ενώ το 70% παραμένει στην περιφέρεια.
Αυτόνομη Περιφέρεια της Κοιλάδας της Αόστα
Η Αυτόνομη Περιφέρεια της Κοιλάδας της Αόστα (ιταλ. Regione Autonoma Valle d'Aosta, γαλ. Région Autonome Vallée d'Aoste) είναι η περιφέρεια με τον μικρότερο πληθυσμό σε όλη την Ιταλία με μόλις 128.810 κατοίκους και πρωτεύουσα της είναι η Αόστα. Το ακαθάριστο εγχώριο προϊόν(ΑΕΠ) της περιφέρειας, με βάση τα στοιχεία του 2009, αντιστοιχεί σε 3.716.000 € και το κατά κεφαλήν εισόδημα σε 26.756 €. Πρόεδρος της περιφέρειας είναι ο Πιερλουίτζι Μαρκουίς (από την 10η Μαρτίου 2017).
Χρονικό της αυτονομίας
thumb|border|200px|Η σημαία της Αυτόνομης Περιφέρειας της Κοιλάδας της Αόστα.
Στην Κοιλάδα της Αόστα, ο αγώνας ενάντια στο φασισμό οργανώθηκε από την Επιτροπή Απελευθέρωσης της Κοιλάδας της Αόστα (γαλ. Comité de Libération Valdotain), η οποία είχε διαμορφωθεί από το 1941. Κατά την περίοδο αμέσως μετά την ανακωχή της Ιταλίας, την 8η Σεπτεμβρίου 1943 τα γερμανικά στρατεύματα υπό τις διαταγές του συνταγματάρχη Schmidt άρχισαν να καταλαμβάνουν την Κοιλαδα της Αόστα. Σύντομα άρχισε η οργάνωση των πρώτων ανταρτών. Οι αντάρτες πραγματοποιούσαν ενέργειες για την υποστήριξη των αιχμαλώτων, έκαναν σαμποτάζ κατά των υδροηλεκτρικών εγκαταστάσεων και των οδικών αξόνων προκειμένου να εμποδίσουν τη μετακίνηση των γερμανικών στρατευμάτων. Εκείνο που χαρακτήριζε την πάλη για την απελευθέρωση δεν ήταν μόνο η ανατροπή του φασισμού αλλά και μια προσπάθεια εγκαθίδρυσης ενός μοντέλου αυτοδιοίκησης. Σε αυτό το πλαίσιο τέθηκαν οι βάσεις για την αυτονομία της Κοιλάδας της Αόστα. Εν τω μεταξύ, στους κόλπους των αντιστασιακών υπήρχαν φωνές που υποστήριζαν την προσάρτηση της περιοχής στη Γαλλία και ο τότε Γάλλος υπουργός Εξωτερικών, Rene Massigli, είχε ταχθεί δημόσια υπέρ της προσάρτησης. Η συγκεκριμένη πρόταση έβρισκε πολλούς υποστηρικτές ανάμεσα στους κατοίκους της περιοχής εξαιτίας των αδικιών και της καταπιεστικής πολιτικής που είχαν βιώσει τα χρόνια του φασισμού. Από την άλλη πλευρά υπήρχαν και ορισμένοι οι οποίοι ήταν αντίθετοι σε αυτή την προοπτική προσάρτησης στη Γαλλία και υποστήριζαν θερμά την προοπτική της αυτονομίας εντός των Ιταλικών συνόρων και όχι την απόσχιση και πίστευαν ότι μια τέτοια λύση ήταν αναγκαία για να καθησυχάσει τους κατοίκους της περιοχής, οι οποίοι δεν έδειχναν εμπιστοσύνη στο Ιταλικό κράτος. Στις 28 Απριλίου 1945, οι αντάρτες εισήλθαν στην ελεύθερη πλέον Κοιλάδα της Αόστα. Η Απελευθέρωση της Κοιλάδας της Αόστα οδήγησε σε νέα ένταση και σύγκρουση μεταξύ των αυτονομιστών και εκείνων που υπόστηριζαν την προσάρτηση στη Γαλλία. Η ένταση με τη Γαλλία εντάθηκε σε επικίνδυνο σημείο όταν την 6η Απριλίου, ο Γαλλικός στρατός πήρε έγκριση από τους Συμμάχους να εισέλθει, με μέγιστο όριο τα 20 χιλιόμετρα, στην Κοιλαδα της Αόστα αλλά οι Γάλλοι προχώρησαν και πέρα από αυτό το όριο. Οι Ιταλοί ζήτησαν την απόσυρση του Γαλλικού στρατού αλλά έλαβαν την κατηγορηματική άρνηση του Γάλλου στρατηγού Doyen. Η ένταση με τη Γαλλία έληξε την 7η Ιουνίου με το μήνυμα του Προέδρου Τρούμαν προς τον Σαρλ ντε Γκολ, τον οποίο απείλησε με διακοπή των στρατιωτικών προμηθειών προς τη Γαλλία. Στις 24 Ιουνίου, τα Γαλλικά στρατεύματα αποσύρθηκαν. Με το Συνταγματικό νόμο υπ' αριθ. 4 της 26/02/1948, η Κοιλάδα της Αόστα αναγνωρίστηκε ως περιφέρεια ειδικού καθεστώτος.
Καταστατικό
Με βάση τα οικονομικά στοιχεία του 2009, η Αυτόνομη Περιφέρεια της Κοιλάδας της Αόστα παρουσιάζει το δεύτερο υψηλότερο Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν κατά κεφαλήν σε όλη την Ιταλία, πίσω από την Αυτόνομη επαρχία του Μπολτσάνο, με 26.765 €. Σύμφωνα με το καταστατικό της περιφέρειας, το 90% των εσόδων από τους φόρους που επιβάλλονται παραμένει στην περιφέρεια.
Αυτόνομη Περιφέρεια του Τρεντίνο-Άνω Αδίγης/Νότιο Τιρόλο
Η Αυτόνομη Περιφέρεια του Τρεντίνο-Άνω Αδίγης/Νότιο Τιρόλο (ιταλ. Regione Autonoma Trentino-Alto Adige, γερμ. Autonome Region Trentino-Südtirol) είναι η 16η πολυπληθέστερη περιφέρεια της Ιταλίας με 1.039.534 κατοίκους και πρωτεύουσα της είναι το Τρέντο. Με τη μεταρρύθμιση του 2001, του Ιταλικού συντάγματος, έγιναν ορισμένες αλλαγές στο καθεστώς της αυτονομίας. Κατοχυρώθηκε η προτεραιότητα των επαρχιών του Τρέντο και του Μπολτσάνο σε σχέση με την περιφέρεια: πρίν τη μεταρρύθμιση, ήταν η περιφέρεια που «συμπεριελάμβανε» τις δύο επαρχίες, ενω μετά τη μεταρρύθμιση, είναι οι επαρχίες που «αποτελούν» την περιφέρεια. Το ακαθάριστο εγχώριο προϊόν(ΑΕΠ) της περιφέρειας, με βάση τα στοιχεία του 2009, αντιστοιχεί σε 30.601.000 € και το κατά κεφαλήν εισόδημα στην επαρχία του Τρέντο αντιστοιχεί σε 24.294 € ενώ σε εκείνη του Μπολτσάνο αντιστοιχεί σε 27.169 €. Πρόεδρος της περιφέρειας είναι ο Ούγκο Ρόσι (από την 27 Φεβρουαρίου 2014), ο οποίος είναι και πρόεδρος της επαρχίας του Τρέντο. Η προεδρία ασκείται εκ περιτροπής από τους προέδρους των δύο επαρχιών.
Χρονικό της αυτονομίας
thumb|border|200px|Η σημαία της Αυτόνομης Περιφέρειας του Τρεντίνο-Άνω Αδίγης/Νότιο Τυρόλο.
Τα εθνικιστικά μέτρα της φασιστικής κυβέρνησης του Μπενίτο Μουσολίνι είχαν σοβαρές επιπτώσεις, ιδιαίτερα στο γερμανόφωνο πληθυσμό της περιοχής του Νοτίου Τιρόλου. Η φασιστική κυβέρνηση οργάνωσε μια σημαντική εκστρατεία για την κοινωνικο-πολιτιστική εδραίωση της ιταλικής κουλτούρας στη περιοχή, απαγόρευσε την ομιλία άλλων γλώσσων πλην της ιταλικής, άλλαξε τα γερμανικά επίθετα των κατοίκων με ιταλικά και ακολούθησε μια πολιτική υπονόμευσης της δημογραφικής ισορροπίας με τη μεταφορά Ιταλών πολιτών απο άλλες περιοχές της χώρας. Με την υπογραφή του συμφώνου «Ντε Γκάσπερι-Γκρούμπερ», τέθηκαν οι βάσεις για την προστασία των δικαιωμάτων της γερμανόφωνης μειονότητας του Τρεντίνο-Άλτο Άντιτζε και έθεσε τις βάσεις για την αυτόνομη άσκηση της νομοθετικής και εκτελεστικής εξουσίας στις επαρχίες του Μπολτσάνο και του Τρέντο. Με το Συνταγματικό νόμο υπ' αριθ. 5 της 26/02/1948, το Τρεντίνο-Άλτο Άντιτζε/Νότιο Τυρόλο αναγνωρίστηκε ως περιφέρεια ειδικού καθεστώτος. Το ειδικό καθεστώς που δόθηκε στην περιφέρεια προσδοκούσε να αποτελέσει μια επιπλέον εγγύηση για την ειρηνική συνύπαρξη μεταξύ των δύο εθνοτικών ομάδων. Οι δύο επαρχίες της περιφέρειας, η Αυτόνομη επαρχία του Τρέντο και η Αυτόνομη επαρχία του Μπολτσάνο είναι οι μόνες αυτόνομες ιταλικές επαρχίες και ο θεσμικός τους ρόλος είναι πιο σημαντικός από εκείνον της περιφέρειας.
Καταστατικό
Το ειδικό καθεστώς αυτονομίας είναι ιδιαίτερα σημαντικό από φορολογικής πλευράς. Πάνω από το 90% των εσόδων από τους φόρους που επιβάλλονται στις δύο αυτόνομες επαρχίες, παραμένουν στο εσωτερικό τους για την εξυπηρέτηση των αναγκών τους. Χάρη σε αυτή την ισχυρή δημοσιονομική αυτονομία, η περιφέρεια του Τρεντίνο-Άλτο Άντιτζε/Νότιο Τυρόλο, με περίπου ένα εκατομμύριο κατοίκους έχει προϋπολογισμό μεγαλύτερο από εκείνον της περιφέρειας του Βένετο, με 4,8 εκατομμύρια κατοίκους. Με βάση τα οικονομικά στοιχεία του 2009, η Αυτόνομη επαρχία του Μπολτσάνο παρουσιάζει το υψηλότερο Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν κατά κεφαλήν σε όλη την Ιταλία με 27.169 € ενω η Αυτόνομη επαρχία του Τρέντο, το πέμπτο υψηλότερο με 24.294 € και συνολικά μπορεί να θεωρηθεί ως το πιό επιτυχημένο μοντέλο αυτονομίας στην Ιταλία.
Αυτόνομη Περιφέρεια του Φρίουλι Βενέτσια Τζούλια
Η Αυτόνομη Περιφέρεια του Φρίουλι Βενέτσια Τζούλια (ιταλ. Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia) είναι η 15η πολυπληθέστερη περιφέρεια της Ιταλίας με 1.235.623 κατοίκους και πρωτεύουσα της είναι η Τεργέστη. Το ακαθάριστο εγχώριο προϊόν(ΑΕΠ) της περιφέρειας, με βάση τα στοιχεία του 2009, αντιστοιχεί σε 31.371.000 € και το κατά κεφαλήν εισόδημα σε 22.169 €. Πρόεδρος της περιφέρειας είναι η Ντέμπορα Σερρακκιάνι (από την 22 Απριλίου 2013).
Χρονικό της αυτονομίας
thumb|border|200px|Η σημαία της Αυτόνομης Περιφέρειας του Φρίουλι Βενέτσια Τζούλια.
Σε αντίθεση με τη Σικελία, το ειδικό καθεστώς του Φρίουλι-Βενέτσια Τζούλια δεν είχε ως σκοπό τη «νομιμοποίηση» της προηγούμενης κατάστασης αλλά την ενίσχυση και τη στήριξη του Ιταλικού κράτους προς τη συγκεκριμένη περιφέρεια. Υπήρξαν διάφοροι παράγοντες που δικαιολογούσαν την υιοθέτηση του ειδικού καθεστώτος και κατά κύριο λόγο το «Πρωτόκολλο του Λονδίνου» το 1954, με το οποίο η ελεύθερη ζώνη της Τεργέστης χωρίστηκε σε Ζώνη Α, υπό τον έλεγχο της Ιταλίας και Ζώνη Β, υπό τον έλεγχο της Γιουγκοσλαβίας. Το 1975, με το Σύμφωνο του Όζιμο, ορίστηκαν τα επίσημα σύνορα μεταξύ Ιταλίας και Γιουγκοσλαβίας. Με το Συνταγματικό νόμο υπ' αριθ. 1 της 31/01/1963, το Φρίουλι-Βενέτσια Τζούλια αναγνωρίστηκε ως περιφέρεια ειδικού καθεστώτος.
Καταστατικό
Χάρη στo καταστατικό της αυτονομίας, η περιφέρεια έχει θεσπίσει κανονισμούς για την προστασία και την προώθηση της γλώσσας και του πολιτισμού της περιοχής του Φρίουλι και θεσμοθέτησε υπηρεσίες που αφορούν τις υπόλοιπες περιφερειακές και μειονοτικές γλώσσες και διαλέκτους διατηρώντας σε κάθε περίπτωση τον επίσημο χαρακτήρα της Ιταλικής γλώσσας. Η περιφερειακή διοίκηση, οι τοπικές αρχές και οι δήμοι μπορούν να χρησιμοποιούν τη Φριουλάνικη γλώσσα στα επίσημα έγγραφα και στα τοπονύμια. Περίπου το 60% των εσόδων από τους φόρους που επιβάλλονται στην περιφέρεια, παραμένει στο εσωτερικό της και μόνο το 40% κατευθύνεται προς την κεντρική διοίκηση του Ιταλικού κράτους.
Δείτε επίσης
Regions of Italy
Daily Inqilab
Η Inqilab (βεγγαλικά: দৈনিক ইনকিলাব) είναι μια μεγάλη καθημερινή εφημερίδα στο Μπαγκλαντές, που δημοσιεύεται από τη Ντάκα στη Βεγγαλική γλώσσα.