Redakteur se nota: Elektriese tegnologie is die toekoms van die groen aarde, en batterytegnologie is die grondslag van elektriese tegnologie en die sleutel om die grootskaalse ontwikkeling van elektriese tegnologie te beperk. Die huidige hoofstroombatterytegnologie is litium-ioonbatterye, wat goeie energiedigtheid en hoë doeltreffendheid het. Litium is egter 'n seldsame element met hoë koste en beperkte hulpbronne. Terselfdertyd, namate die gebruik van hernubare energiebronne toeneem, is die energiedigtheid van litiumioonbatterye nie meer voldoende nie. hoe om te reageer? Mayank Jain het voorraad geneem van sommige batterytegnologieë wat in die toekoms gebruik kan word. Die oorspronklike artikel is op medium gepubliseer met die titel: The Future of Battery Technology
Die aarde is vol energie, en ons doen alles wat ons kan om daardie energie vas te vang en goed te benut. Alhoewel ons beter werk gedoen het in die oorgang na hernubare energie, het ons nie veel vordering gemaak met die berging van energie nie.
Tans is die hoogste standaard van batterytegnologie litium-ioonbatterye. Hierdie battery het blykbaar die beste energiedigtheid, hoë doeltreffendheid (ongeveer 99%) en lang lewe.
So wat is fout? Aangesien die hernubare energie wat ons vang aanhou groei, is die energiedigtheid van litiumioonbatterye nie meer voldoende nie.
Aangesien ons kan voortgaan om batterye in groepe te vervaardig, blyk dit nie 'n groot probleem te wees nie, maar die probleem is dat litium 'n relatief skaars metaal is, so die koste daarvan is nie laag nie. Alhoewel batteryproduksiekoste daal, neem die behoefte aan energieberging ook vinnig toe.
Ons het 'n punt bereik waar wanneer die litiumioonbattery eers vervaardig is, dit 'n groot impak op die energiebedryf sal hê.
Die hoër energiedigtheid van fossielbrandstowwe is 'n feit, en dit is 'n groot invloedsfaktor wat die oorgang na 'n totale afhanklikheid van hernubare energie verhinder. Ons het batterye nodig wat meer energie uitstraal as ons gewig.
Hoe litium-ioon batterye werk
Die werkmeganisme van litiumbatterye is soortgelyk aan gewone AA- of AAA-chemiese batterye. Hulle het anode- en katode-terminale, en 'n elektroliet tussenin. Anders as gewone batterye is die ontladingsreaksie in 'n litiumioonbattery omkeerbaar, dus kan die battery herhaaldelik herlaai word.
Die katode (+ terminaal) is gemaak van litium-ysterfosfaat, die anode (-terminaal) is gemaak van grafiet, en grafiet is gemaak van koolstof. Elektrisiteit is net die vloei van elektrone. Hierdie batterye genereer elektrisiteit deur litiumione tussen die anode en katode te beweeg.
Wanneer dit gelaai word, beweeg die ione na die anode, en wanneer dit ontslaan word, loop die ione na die katode.
Hierdie beweging van ione veroorsaak die beweging van elektrone in die stroombaan, dus hou litiumioonbeweging en elektronbeweging verband.
Silikon anode battery
Baie groot motormaatskappye soos BMW het in die ontwikkeling van silikonanodebatterye belê. Soos gewone litium-ioon-batterye, gebruik hierdie batterye litium-anodes, maar in plaas van koolstofgebaseerde anodes, gebruik hulle silikon.
As 'n anode is silikon beter as grafiet omdat dit 4 koolstofatome benodig om litium te hou, en 1 silikonatoom kan 4 litiumione hou. Dit is 'n groot opgradering ... maak silikon 3 keer sterker as grafiet.
Nietemin is die gebruik van litium steeds 'n tweesnydende swaard. Hierdie materiaal is steeds duur, maar dit is ook makliker om produksiefasiliteite na silikonselle oor te dra. As die batterye heeltemal anders is, sal die fabriek heeltemal herontwerp moet word, wat sal veroorsaak dat die aantreklikheid van oorskakeling effens verminder word.
Silikonanodes word gemaak deur sand te behandel om suiwer silikon te produseer, maar die grootste probleem wat navorsers tans ondervind, is dat silikonanodes swel wanneer dit gebruik word. Dit kan veroorsaak dat die battery te vinnig afbreek. Dit is ook moeilik om anodes in massa te vervaardig.
Grafeen battery
Grafeen is 'n tipe koolstofvlokkie wat dieselfde materiaal as 'n potlood gebruik, maar dit kos baie tyd om grafiet aan die vlokkies te heg. Grafeen word geprys vir sy uitstekende werkverrigting in baie gebruiksgevalle, en batterye is een daarvan.
Sommige maatskappye werk aan grafeenbatterye wat binne minute ten volle gelaai kan word en 33 keer vinniger ontlaai as litiumioonbatterye. Dit is van groot waarde vir elektriese voertuie.
Skuim battery
Tans is tradisionele batterye tweedimensioneel. Hulle is óf gestapel soos 'n litiumbattery óf opgerol soos 'n tipiese AA- of litiumioonbattery.
Die skuimbattery is 'n nuwe konsep wat die beweging van elektriese lading in 3D-ruimte behels.
Hierdie 3-dimensionele struktuur kan die laaityd versnel en die energiedigtheid verhoog, dit is uiters belangrike eienskappe van die battery. In vergelyking met die meeste ander batterye het skuimbatterye geen skadelike vloeibare elektroliete nie.
Skuimbatterye gebruik vaste elektroliete in plaas van vloeibare elektroliete. Hierdie elektroliet gelei nie net litiumione nie, maar isoleer ook ander elektroniese toestelle.
Die anode wat die battery se negatiewe lading hou, is gemaak van geskuimde koper en bedek met die vereiste aktiewe materiaal.
'n Soliede elektroliet word dan om die anode aangebring.
Laastens word 'n sogenaamde "positiewe pasta" gebruik om die gapings binne die battery te vul.
Aluminiumoksiedbattery
Hierdie batterye het een van die grootste energiedigthede van enige battery. Sy energie is kragtiger en ligter as huidige litiumioonbatterye. Sommige mense beweer dat hierdie batterye 2 000 kilometer se elektriese voertuie kan voorsien. Wat is hierdie konsep? Ter verwysing, die maksimum vaarafstand van Tesla is ongeveer 600 kilometer.
Die probleem met hierdie batterye is dat hulle nie gelaai kan word nie. Hulle produseer aluminiumhidroksied en stel energie vry deur die reaksie van aluminium en suurstof in 'n water-gebaseerde elektroliet. Die gebruik van batterye verbruik aluminium as 'n anode.
Natrium battery
Tans werk Japannese wetenskaplikes daaraan om batterye te maak wat natrium in plaas van litium gebruik.
Dit sal ontwrigtend wees, aangesien natriumbatterye teoreties 7 keer doeltreffender is as litiumbatterye. Nog 'n groot voordeel is dat natrium die sesde rykste element in die aarde se reserwes is, vergeleke met litium, wat 'n seldsame element is.
Postyd: Des-02-2019