Mubo nga sulat sa editor: Ang teknolohiya sa elektrisidad mao ang kaugmaon sa berdeng yuta, ug ang teknolohiya sa baterya mao ang pundasyon sa teknolohiya sa elektrisidad ug ang yawe sa pagpugong sa dako nga pag-uswag sa teknolohiya sa elektrisidad. Ang karon nga mainstream nga teknolohiya sa baterya mao ang mga baterya sa lithium-ion, nga adunay maayo nga density sa enerhiya ug taas nga kahusayan. Bisan pa, ang lithium usa ka talagsaon nga elemento nga adunay taas nga gasto ug limitado nga mga kapanguhaan. Sa samang higayon, samtang ang paggamit sa nabag-o nga mga tinubdan sa enerhiya motubo, ang densidad sa enerhiya sa lithium-ion nga mga baterya dili na igo. unsaon pagtubag? Gikuha ni Mayank Jain ang pipila ka mga teknolohiya sa baterya nga mahimong magamit sa umaabot. Ang orihinal nga artikulo gipatik sa medium nga adunay titulo: Ang Umaabot sa Teknolohiya sa Baterya
Ang yuta puno sa kusog, ug among gibuhat ang tanan nga among mahimo aron makuha ug magamit pag-ayo ang kana nga kusog. Bisan kung nakahimo kami usa ka labi ka maayo nga trabaho sa pagbalhin sa nabag-o nga enerhiya, wala kami nakahimog daghang pag-uswag sa pagtipig sa enerhiya.
Sa pagkakaron, ang pinakataas nga sukdanan sa teknolohiya sa baterya mao ang mga baterya sa lithium-ion. Kini nga baterya ingon og adunay labing kaayo nga density sa enerhiya, taas nga kahusayan (mga 99%), ug taas nga kinabuhi.
Busa unsa ang sayop? Samtang ang nabag-o nga enerhiya nga atong nakuha nagpadayon sa pagtubo, ang densidad sa enerhiya sa lithium-ion nga mga baterya dili na igo.
Tungod kay kita makapadayon sa paghimo og mga baterya sa mga batch, kini dili ingon nga usa ka dako nga deal, apan ang problema mao nga ang lithium usa ka medyo talagsaon nga metal, mao nga ang gasto niini dili ubos. Bisan kung ang mga gasto sa produksiyon sa baterya nahulog, ang panginahanglan alang sa pagtipig sa enerhiya kusog usab nga nagdugang.
Nakaabot kami sa usa ka punto diin sa higayon nga ang lithium ion nga baterya gihimo, kini adunay dako nga epekto sa industriya sa enerhiya.
Ang mas taas nga densidad sa enerhiya sa mga fossil fuel usa ka kamatuoran, ug kini usa ka dako nga impluwensya nga hinungdan nga nagpugong sa pagbalhin ngadto sa usa ka kinatibuk-ang pagsalig sa renewable energy. Nagkinahanglan kita og mga baterya nga nagpagawas ug mas daghang enerhiya kay sa atong gibug-aton.
Giunsa pagtrabaho ang mga baterya sa lithium-ion
Ang mekanismo sa pagtrabaho sa mga baterya sa lithium susama sa ordinaryong AA o AAA nga kemikal nga mga baterya. Adunay sila mga terminal sa anode ug cathode, ug usa ka electrolyte sa taliwala. Dili sama sa ordinaryo nga mga baterya, ang discharge reaction sa usa ka lithium-ion nga baterya mabalik, aron ang baterya mahimong ma-recharge nga balik-balik.
Ang cathode (+ terminal) ginama sa lithium iron phosphate, ang anode (-terminal) ginama sa graphite, ug ang graphite ginama sa carbon. Ang elektrisidad kay ang dagan sa mga electron. Kini nga mga baterya makamugna og elektrisidad pinaagi sa paglihok sa mga lithium ions tali sa anode ug cathode.
Kung gi-charge, ang mga ion mobalhin sa anode, ug kung ma-discharge, ang mga ion modagan sa cathode.
Kini nga paglihok sa mga ion hinungdan sa paglihok sa mga electron sa sirkito, busa ang paglihok sa lithium ion ug paglihok sa elektron adunay kalabutan.
Silicon anode nga baterya
Daghang mga dagkong kompanya sa awto sama sa BMW ang namuhunan sa pagpauswag sa mga baterya sa anode nga silicon. Sama sa ordinaryo nga lithium-ion nga mga baterya, kini nga mga baterya naggamit sa lithium anodes, apan imbes nga carbon-based anodes, naggamit sila og silicon.
Ingon nga anode, ang silicon mas maayo kay sa graphite tungod kay nagkinahanglan kini og 4 ka carbon atoms nga magkupot sa lithium, ug ang 1 ka silicon atom makakupot ug 4 ka lithium ions. Kini usa ka dako nga pag-upgrade ... paghimo sa silicon nga 3 ka beses nga mas kusog kaysa graphite.
Bisan pa, ang paggamit sa lithium usa gihapon ka duha ka sulab nga espada. Kini nga materyal mahal gihapon, apan mas sayon usab ang pagbalhin sa mga pasilidad sa produksyon ngadto sa mga selula sa silicon. Kung ang mga baterya hingpit nga magkalainlain, ang pabrika kinahanglan nga hingpit nga idisenyo pag-usab, nga hinungdan nga ang pagkadani sa pagbalhin gamay nga pagkunhod.
Ang mga anod sa silikon gihimo pinaagi sa pagtratar sa balas aron makahimo og puro nga silikon, apan ang pinakadako nga problema nga giatubang karon sa mga tigdukiduki mao nga ang mga anod sa silicon mohubag kung gamiton. Mahimo kini nga hinungdan nga ang baterya dali nga madaot. Lisud usab ang paghimo og mga anode sa masa.
Baterya sa graphene
Ang Graphene usa ka klase sa carbon flake nga naggamit sa parehas nga materyal sama sa lapis, apan naggasto kini og daghang oras sa pag-attach sa graphite sa mga flakes. Gidayeg ang Graphene tungod sa maayo kaayo nga pasundayag niini sa daghang mga kaso sa paggamit, ug usa niini ang mga baterya.
Ang ubang mga kompanya nagtrabaho sa mga baterya nga graphene nga mahimong bug-os nga ma-charge sa mga minuto ug ma-discharge sa 33 ka beses nga mas paspas kaysa sa mga baterya sa lithium-ion. Dako kaayo kini og bili alang sa mga de-koryenteng sakyanan.
Baterya sa foam
Sa pagkakaron, ang tradisyonal nga mga baterya duha ka dimensyon. Mahimo kini nga gi-stack sama sa usa ka lithium nga baterya o gilukot sama sa kasagaran nga AA o lithium-ion nga baterya.
Ang foam battery usa ka bag-ong konsepto nga naglakip sa paglihok sa electric charge sa 3D space.
Kini nga 3-dimensional nga istruktura mahimo’g mapadali ang oras sa pag-charge ug madugangan ang density sa enerhiya, kini hinungdanon kaayo nga mga kalidad sa baterya. Kung itandi sa kadaghanan sa ubang mga baterya, ang foam batteries walay makadaot nga liquid electrolytes.
Ang foam batteries naggamit ug solid electrolytes imbes nga liquid electrolytes. Kini nga electrolyte dili lamang nagpahigayon sa mga lithium ion, apan nag-insulate usab sa ubang mga elektronik nga aparato.
Ang anode nga nagkupot sa negatibo nga bayad sa baterya gihimo sa foamed copper ug giputos sa gikinahanglan nga aktibo nga materyal.
Ang usa ka solid nga electrolyte unya gipadapat sa palibot sa anode.
Sa katapusan, usa ka gitawag nga "positibo nga paste" gigamit aron pun-on ang mga kal-ang sa sulod sa baterya.
Aluminum Oxide Baterya
Kini nga mga baterya adunay usa sa pinakadako nga densidad sa enerhiya sa bisan unsang baterya. Ang enerhiya niini mas gamhanan ug mas gaan kay sa kasamtangang lithium-ion nga mga baterya. Ang ubang mga tawo nangangkon nga kini nga mga baterya makahatag ug 2,000 kilometros nga de-kuryenteng mga sakyanan. Unsa kini nga konsepto? Alang sa pakisayran, ang labing taas nga cruising range sa Tesla mga 600 kilometros.
Ang problema sa kini nga mga baterya mao nga dili kini ma-charge. Naghimo sila og aluminum hydroxide ug nagpagawas sa enerhiya pinaagi sa reaksyon sa aluminum ug oxygen sa usa ka water-based electrolyte. Ang paggamit sa mga baterya naggamit sa aluminum isip anode.
Baterya sa sodium
Sa pagkakaron, ang mga siyentipiko sa Japan nagtrabaho sa paghimo og mga baterya nga naggamit sa sodium imbes sa lithium.
Makasamok kini, tungod kay ang mga baterya sa sodium sa teorya 7 ka beses nga labi ka episyente kaysa sa mga baterya sa lithium. Ang laing dako nga bentaha mao nga ang sodium mao ang ikaunom nga pinakadato nga elemento sa mga reserba sa yuta, kon itandi sa lithium, nga usa ka talagsaon nga elemento.
Oras sa pag-post: Dis-02-2019