Redaktorun qeydi: Elektrik texnologiyası yaşıl yerin gələcəyidir, akkumulyator texnologiyası isə elektrik texnologiyasının əsasını təşkil edir və elektrik texnologiyasının genişmiqyaslı inkişafını məhdudlaşdıran açardır. Mövcud əsas akkumulyator texnologiyası yaxşı enerji sıxlığına və yüksək səmərəliliyə malik litium-ion batareyalardır. Bununla belə, litium yüksək qiymətə və məhdud resurslara malik nadir elementdir. Eyni zamanda, bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadə artdıqca, litium-ion batareyalarının enerji sıxlığı artıq kifayət etmir. necə cavab vermək olar? Mayank Jain gələcəkdə istifadə oluna biləcək bəzi akkumulyator texnologiyalarını nəzərdən keçirdi. Orijinal məqalə mediada başlığı ilə dərc edilmişdir: Batareya Texnologiyasının Gələcəyi
Yer kürəsi enerji ilə doludur və biz bu enerjini tutmaq və ondan səmərəli istifadə etmək üçün əlimizdən gələni edirik. Bərpa olunan enerjiyə keçiddə daha yaxşı iş görsək də, enerjinin saxlanmasında böyük irəliləyiş əldə etməmişik.
Hazırda akkumulyator texnologiyasının ən yüksək standartı litium-ion batareyalardır. Bu batareyanın ən yaxşı enerji sıxlığı, yüksək səmərəliliyi (təxminən 99%) və uzun ömür kimi görünür.
Nə olub? Əldə etdiyimiz bərpa olunan enerji artmağa davam etdikcə, litium-ion batareyalarının enerji sıxlığı artıq kifayət etmir.
Batareyaları partiyalar şəklində istehsal etməyə davam edə bildiyimiz üçün bu, böyük bir şey kimi görünmür, lakin problem litiumun nisbətən nadir metal olmasıdır, ona görə də onun dəyəri aşağı deyil. Batareyanın istehsal xərcləri azalsa da, enerjinin saxlanmasına ehtiyac da sürətlə artır.
Biz elə bir nöqtəyə gəldik ki, litium-ion batareya istehsal edildikdən sonra onun enerji sənayesinə böyük təsiri olacaq.
Qalıq yanacaqların daha yüksək enerji sıxlığı faktdır və bu, bərpa olunan enerjidən tam asılılığa keçidə mane olan böyük təsiredici amildir. Ağırlığımızdan daha çox enerji yayan batareyalara ehtiyacımız var.
Litium-ion batareyaları necə işləyir
Litium batareyalarının iş mexanizmi adi AA və ya AAA kimyəvi batareyalara bənzəyir. Onların anod və katod terminalları və aralarında bir elektrolit var. Adi akkumulyatorlardan fərqli olaraq, litium-ion akkumulyatorda boşalma reaksiyası geri çevrilə bilər, buna görə də batareya dəfələrlə doldurula bilər.
Katod (+ terminal) litium dəmir fosfatdan, anod (-terminal) qrafitdən, qrafit isə karbondan hazırlanır. Elektrik sadəcə elektronların axınıdır. Bu batareyalar litium ionlarını anod və katod arasında hərəkət etdirərək elektrik enerjisi istehsal edir.
Yükləndikdə ionlar anoda, boşaldıqda isə ionlar katoda keçir.
İonların bu hərəkəti dövrədə elektronların hərəkətinə səbəb olur, buna görə də litium ionlarının hərəkəti və elektronların hərəkəti əlaqəlidir.
Silikon anod batareyası
BMW kimi bir çox böyük avtomobil şirkətləri silikon anod batareyalarının inkişafına sərmayə qoyurlar. Adi litium-ion batareyalar kimi, bu batareyalar da litium anodlardan istifadə edir, lakin karbon əsaslı anodların əvəzinə silikondan istifadə edirlər.
Bir anod olaraq, silikon qrafitdən daha yaxşıdır, çünki litium tutmaq üçün 4 karbon atomu tələb olunur və 1 silisium atomu 4 litium ionunu saxlaya bilər. Bu, silisiumu qrafitdən 3 dəfə güclü etmək üçün böyük bir təkmilləşdirmədir.
Buna baxmayaraq, litiumun istifadəsi hələ də iki tərəfli qılıncdır. Bu material hələ də bahalıdır, lakin istehsal müəssisələrini silikon hüceyrələrə köçürmək də asandır. Batareyalar tamamilə fərqlidirsə, fabrik tamamilə yenidən dizayn edilməli olacaq, bu da keçidin cəlbediciliyinin bir qədər azalmasına səbəb olacaqdır.
Silikon anodlar təmiz silikon əldə etmək üçün qumun işlənməsi ilə hazırlanır, lakin tədqiqatçıların hazırda qarşılaşdıqları ən böyük problem silikon anodların istifadə edildikdə şişməsidir. Bu, batareyanın çox tez xarab olmasına səbəb ola bilər. Anodların kütləvi istehsalı da çətindir.
Qrafen batareyası
Qrafen, karandaşla eyni materialdan istifadə edən bir növ karbon lopasıdır, lakin qrafiti lopalara yapışdırmaq çox vaxt tələb edir. Qrafen bir çox istifadə vəziyyətlərində əla performansına görə təriflənir və batareyalar onlardan biridir.
Bəzi şirkətlər dəqiqələr ərzində tam doldurulan və litium-ion batareyalardan 33 dəfə daha sürətli boşalda bilən qrafen batareyaları üzərində işləyirlər. Bu, elektrikli avtomobillər üçün böyük dəyərdir.
Köpük batareyası
Hazırda ənənəvi batareyalar ikiölçülüdür. Onlar ya litium batareya kimi yığılıb, ya da tipik AA və ya litium-ion batareya kimi yuvarlanıb.
Köpük batareyası 3D məkanında elektrik yükünün hərəkətini nəzərdə tutan yeni konseptdir.
Bu 3 ölçülü quruluş şarj müddətini sürətləndirə və enerji sıxlığını artıra bilər, bunlar batareyanın son dərəcə vacib keyfiyyətləridir. Əksər digər batareyalarla müqayisədə köpük batareyalarında zərərli maye elektrolitlər yoxdur.
Köpük batareyaları maye elektrolitlər əvəzinə bərk elektrolitlərdən istifadə edir. Bu elektrolit təkcə litium ionlarını keçirmir, həm də digər elektron cihazları izolyasiya edir.
Akkumulyatorun mənfi yükünü saxlayan anod köpüklənmiş misdən hazırlanır və lazımi aktiv materialla örtülür.
Daha sonra anod ətrafında bərk elektrolit tətbiq olunur.
Nəhayət, batareyanın içərisindəki boşluqları doldurmaq üçün sözdə "müsbət pasta" istifadə olunur.
Alüminium oksid batareyası
Bu batareyalar istənilən batareyanın ən böyük enerji sıxlığından birinə malikdir. Onun enerjisi indiki litium-ion batareyalardan daha güclü və yüngüldür. Bəziləri iddia edir ki, bu akkumulyatorlar 2000 kilometr elektriklə işləyən avtomobilləri təmin edə bilir. Bu konsepsiya nədir? Arayış üçün qeyd edək ki, Tesla-nın maksimum kruiz məsafəsi təxminən 600 kilometrdir.
Bu batareyaların problemi onların doldurula bilməməsidir. Onlar alüminium hidroksid istehsal edir və su əsaslı elektrolitdə alüminium və oksigenin reaksiyası ilə enerji buraxırlar. Batareyaların istifadəsi anod kimi alüminium istehlak edir.
Natrium batareya
Hazırda yapon alimləri litium əvəzinə natrium istifadə edən batareyaların hazırlanması üzərində işləyirlər.
Bu, pozucu olardı, çünki natrium batareyaları nəzəri olaraq litium batareyalardan 7 dəfə daha səmərəlidir. Digər böyük üstünlük, nadir element olan litiumla müqayisədə natriumun yerin ehtiyatları arasında altıncı ən zəngin element olmasıdır.
Göndərmə vaxtı: 02 dekabr 2019-cu il