Editorearen oharra: Teknologia elektrikoa lur berdearen etorkizuna da, eta bateriaren teknologia teknologia elektrikoaren oinarria eta teknologia elektrikoaren eskala handiko garapena mugatzeko gakoa. Gaur egungo bateriaren teknologia nagusia litio-ioizko bateriak dira, energia-dentsitate ona eta eraginkortasun handia dutenak. Hala ere, litioa elementu arraroa da kostu handiko eta baliabide mugatuak dituena. Aldi berean, energia-iturri berriztagarrien erabilera hazten doan heinean, litio-ioizko baterien energia-dentsitatea ez da nahikoa. nola erantzun? Mayank Jainek etorkizunean erabil daitezkeen bateria-teknologia batzuen balantzea egin du. Jatorrizko artikulua euskarri batean argitaratu zen izenburuarekin: The Future of Battery Technology
Lurra energiaz beteta dago, eta ahal dugun guztia egiten ari gara energia hori harrapatzeko eta ondo erabiltzeko. Energia berriztagarrietarako trantsizioan lan hobea egin badugu ere, ez dugu aurrerapen handirik eman energia biltegiratzean.
Gaur egun, bateria-teknologiaren estandarrik altuena litio-ioizko bateriak dira. Bateria honek energia-dentsitate onena, eraginkortasun handia (% 99 inguru) eta bizitza luzea duela dirudi.
Beraz, zer dago gaizki? Harrapatzen dugun energia berriztagarriak hazten jarraitzen duen heinean, litio-ioizko baterien energia-dentsitatea ez da nahikoa.
Bateriak loteka ekoizten jarraitu dezakegunez, hori ez dirudi gauza handirik denik, baina arazoa da litioa nahiko arraroa den metal bat dela, eta, beraz, bere kostua ez da baxua. Baterien ekoizpen-kostuak jaisten ari diren arren, energia biltegiratzeko beharra ere azkar hazten ari da.
Iritsi gara litio-ioizko bateria fabrikatuta, energia-industrian eragin handia izango duen puntu batera.
Erregai fosilen energia-dentsitate handiagoa egia da, eta hori energia berriztagarriekiko erabateko mendekotasunerako trantsizioa oztopatzen duen eragin handiko faktorea da. Gure pisua baino energia gehiago igortzen duten bateriak behar ditugu.
Nola funtzionatzen duten litio-ioizko bateriak
Litiozko baterien funtzionamendu-mekanismoa AA edo AAA bateria kimiko arrunten antzekoa da. Anodo eta katodo terminalak dituzte, eta elektrolito bat tartean. Baterien ohikoak ez bezala, litio-ioizko bateriaren deskarga-erreakzioa itzulgarria da, beraz, bateria behin eta berriz kargatu daiteke.
Katodoa (+ terminala) litio-burdina fosfatoz egina dago, anodoa (-terminala) grafitozkoa eta grafitoa karbonozkoa. Elektrizitatea elektroien fluxua besterik ez da. Bateria hauek elektrizitatea sortzen dute litio ioiak anodoaren eta katodoaren artean mugituz.
Kargatzean, ioiak anodora mugitzen dira, eta deskargatzean, ioiak katodorantz doaz.
Ioien mugimendu honek elektroien mugimendua eragiten du zirkuituan, beraz, litio ioiaren mugimendua eta elektroien mugimendua erlazionatuta daude.
Siliziozko anodoko bateria
BMW bezalako auto-enpresa handi askok silizio anodoen baterien garapenean inbertitzen dute. Litio-ioizko bateria arruntek bezala, bateria hauek litiozko anodoak erabiltzen dituzte, baina karbonoan oinarritutako anodoen ordez, silizioa erabiltzen dute.
Anodo gisa, silizioa grafitoa baino hobea da, 4 karbono atomo behar dituelako litioa edukitzeko, eta silizio atomo batek 4 litio ioi eduki ditzakeelako. Hau berritze garrantzitsua da... silizioa grafitoa baino 3 aldiz indartsuagoa da.
Hala ere, litioaren erabilera bi ahoko ezpata da oraindik. Material hau garestia da oraindik, baina errazagoa da ekoizpen-instalazioak silizio-zeluletara transferitzea. Bateriak guztiz desberdinak badira, fabrika guztiz birmoldatu beharko da, eta horrek aldaketaren erakargarritasuna apur bat murriztuko du.
Silizio anodoak harea tratatuz egiten dira silizio purua ekoizteko, baina gaur egun ikertzaileek duten arazo handiena da silizio anodoak puzten direla erabiltzen denean. Horrek bateria azkarregi degradatzea eragin dezake. Era berean, zaila da anodoak masa ekoiztea.
Grafenozko bateria
Grafenoa arkatz baten material bera erabiltzen duen karbono-maluta mota bat da, baina denbora asko kostatzen da grafitoa malutetan eranstea. Grafenoa erabilera-kasu askotan duen errendimendu bikainagatik goraipatzen da, eta bateriak dira horietako bat.
Zenbait konpainiak minututan guztiz kargatu eta litio-ioizko bateriak baino 33 aldiz azkarrago deskargatu daitezkeen grafenozko bateriak lantzen ari dira. Horrek balio handia du ibilgailu elektrikoentzat.
Apar-bateria
Gaur egun, bateria tradizionalak bi dimentsiokoak dira. Litiozko bateria bat bezala pilatuta daude edo AA edo litio-ioizko bateria tipiko baten moduan bilduta daude.
Aparrezko bateria kontzeptu berri bat da, 3D espazioan karga elektrikoaren mugimendua dakarrena.
3 dimentsioko egitura honek kargatzeko denbora bizkortu eta energia-dentsitatea handitu dezake, bateriaren ezaugarri oso garrantzitsuak dira. Beste bateria gehienekin alderatuta, aparrezko pilek ez dute elektrolito likido kaltegarririk.
Apar-pilek elektrolito solidoak erabiltzen dituzte elektrolito likidoen ordez. Elektrolito honek litio ioiak eroaten ditu, beste gailu elektroniko batzuk ere isolatzen ditu.
Bateriaren karga negatiboari eusten dion anodoa kobre aparrez egina dago eta behar den material aktiboarekin estalita dago.
Gero, elektrolito solido bat aplikatzen da anodoaren inguruan.
Azkenik, "pasta positiboa" deritzon bat erabiltzen da bateriaren barruko hutsuneak betetzeko.
Aluminio oxidozko bateria
Bateria hauek edozein bateriaren energia-dentsitate handienetakoa dute. Bere energia egungo litio-ioizko bateriak baino indartsuagoa eta arinagoa da. Batzuek diote bateria horiek 2.000 kilometroko ibilgailu elektrikoa eman dezaketela. Zein da kontzeptu hori? Erreferentzia gisa, Teslaren gurutzaldi-ibilbide maximoa 600 kilometro ingurukoa da.
Bateria hauen arazoa ezin direla kargatu da. Aluminio hidroxidoa sortzen dute eta uretan oinarritutako elektrolito batean aluminioaren eta oxigenoaren erreakzioaren bidez energia askatzen dute. Baterien erabilerak aluminioa kontsumitzen du anodo gisa.
Sodio bateria
Gaur egun, zientzialari japoniarrak litioaren ordez sodioa erabiltzen duten bateriak egiten ari dira.
Hau kaltegarria izango litzateke, sodiozko bateriak teorikoki litiozko bateriak baino 7 aldiz eraginkorragoak baitira. Beste abantaila handi bat da sodioa lurreko erreserbetako seigarren elementurik aberatsena dela, litioarekin alderatuta, elementu arraroa baita.
Argitalpenaren ordua: 2019-02-02