Nóta an Eagarthóra: Is é an teicneolaíocht leictreachais todhchaí an domhain glas, agus is é teicneolaíocht ceallraí bunús na teicneolaíochta leictreacha agus an eochair chun srian a chur ar fhorbairt teicneolaíochta leictreach ar scála mór. Is é an teicneolaíocht ceallraí príomhshrutha atá ann faoi láthair ná cadhnraí litiam-ian, a bhfuil dlús fuinnimh maith agus ard-éifeachtúlacht acu. Mar sin féin, is gné annamh é litiam a bhfuil ardchostas agus acmhainní teoranta aige. Ag an am céanna, de réir mar a fhásann úsáid foinsí fuinnimh in-athnuaite, níl dlús fuinnimh cadhnraí litiam-ian leordhóthanach a thuilleadh. conas freagairt? Ghlac Mayank Jain roinnt teicneolaíochtaí ceallraí a d'fhéadfaí a úsáid sa todhchaí. Foilsíodh an t-alt bunaidh ar mheán leis an teideal: The Future of Battery Technology
Tá an domhan lán le fuinneamh, agus táimid ag déanamh gach is féidir linn chun an fuinneamh sin a ghabháil agus úsáid mhaith a bhaint as. Cé go bhfuil jab níos fearr déanta againn san aistriú go fuinneamh in-athnuaite, níl mórán dul chun cinn déanta againn maidir le fuinneamh a stóráil.
Faoi láthair, is é an caighdeán is airde teicneolaíochta ceallraí cadhnraí litiam-ian. Is cosúil go bhfuil an dlús fuinnimh is fearr ag an gceallraí seo, ardéifeachtúlacht (thart ar 99%), agus saol fada.
Mar sin, cad atá mícheart? De réir mar a leanann an fuinneamh in-athnuaite a ghabhaimid ag fás, níl dlús fuinnimh cadhnraí litiam-ian leordhóthanach a thuilleadh.
Ós rud é gur féidir linn leanúint ar aghaidh ag táirgeadh cadhnraí i mbaisceanna, ní cosúil go bhfuil sé seo go mór, ach is í an fhadhb atá ann gur miotail réasúnta annamh é litiam, agus mar sin níl a chostas íseal. Cé go bhfuil costais táirgthe ceallraí ag titim, tá an gá atá le stóráil fuinnimh ag méadú go tapa freisin.
Táimid tar éis pointe a bhaint amach nuair a dhéantar an ceallraí ian litiam a mhonarú, beidh tionchar mór aige ar an tionscal fuinnimh.
Is fíric é dlús fuinnimh níos airde breoslaí iontaise, agus is fachtóir tionchair ollmhór é seo a chuireann bac ar an aistriú chuig spleáchas iomlán ar fhuinneamh in-athnuaite. Teastaíonn cadhnraí uainn a scaoileann níos mó fuinnimh ná ár meáchan.
Conas a oibríonn cadhnraí litiam-ian
Tá meicníocht oibre cadhnraí litiam cosúil le gnáth-chadhnraí ceimiceacha AA nó AAA. Tá críochfoirt anóid agus catóide acu, agus leictrilít eatarthu. Murab ionann agus gnáth-chadhnraí, tá an t-imoibriú urscaoilte i gceallraí litiam-ian inchúlaithe, agus mar sin is féidir an ceallraí a athluchtú arís agus arís eile.
Tá an catóide (+ críochfort) déanta as fosfáit iarainn litiam, tá an anóid (-terminal) déanta as graifít, agus tá graifít déanta as carbóin. Níl sa leictreachas ach sreabhadh na leictreon. Gineann na cadhnraí seo leictreachas trí hiain litiam a bhogadh idir an anóid agus an chatóid.
Nuair a ghearrtar iad, aistríonn na hiain go dtí an anóid, agus nuair a scaoiltear iad, ritheann na hiain chuig an gcatóid.
Is cúis le gluaiseacht na n-ian seo gluaiseacht leictreon sa chiorcad, agus mar sin tá baint ag gluaiseacht ian litiam agus gluaiseacht leictreon.
Ceallraí anóid sileacain
Tá go leor cuideachtaí gluaisteán móra cosúil le BMW ag infheistiú i bhforbairt cadhnraí anóid sileacain. Cosúil le cadhnraí litiam-ian gnáth, úsáideann na cadhnraí seo anóidí litiam, ach in ionad anóidí carbóin-bhunaithe, úsáideann siad sileacain.
Mar anóid, tá sileacain níos fearr ná graifít toisc go n-éilíonn sé 4 adamh carbóin chun litiam a shealbhú, agus is féidir le 1 adamh sileacain 4 ian litiam a shealbhú. Is uasghrádú mór é seo ... sileacain a dhéanamh 3 huaire níos láidre ná graifít.
Mar sin féin, tá úsáid litiam fós ina chlaíomh dúbailte. Tá an t-ábhar seo fós costasach, ach tá sé níos éasca freisin áiseanna táirgthe a aistriú chuig cealla sileacain. Má tá na cadhnraí go hiomlán difriúil, beidh gá an mhonarcha a athdhearadh go hiomlán, rud a fhágann go laghdófar beagán tarraingteacht an lasc.
Déantar anóidí sileacain trí ghaineamh a chóireáil chun sileacain íon a tháirgeadh, ach is í an fhadhb is mó atá le sárú ag taighdeoirí faoi láthair ná go n-ataíonn anóidí sileacain nuair a úsáidtear iad. Is féidir leis seo a chur faoi deara go ndíghrádóidh an ceallraí ró-thapa. Tá sé deacair freisin anóidí mais a tháirgeadh.
Ceallraí graphene
Is cineál flake carbóin é graphene a úsáideann an t-ábhar céanna le peann luaidhe, ach cosnaíonn sé go leor ama graifít a cheangal leis na calóga. Moltar Graphene as a fheidhmíocht den scoth i go leor cásanna úsáide, agus tá cadhnraí ar cheann acu.
Tá roinnt cuideachtaí ag obair ar chadhnraí graphene is féidir a mhuirearú go hiomlán i nóiméid agus a urscaoileadh ag 33 huaire níos tapúla ná cadhnraí litiam-ian. Is mór an luach é seo do fheithiclí leictreacha.
Ceallraí cúr
Faoi láthair, tá cadhnraí traidisiúnta déthoiseach. Déantar iad a chruachadh mar cheallraí litiam nó a rolladh suas mar cheallraí AA nó litiam-ian tipiciúil.
Is coincheap nua é an ceallraí cúr a bhaineann le gluaiseacht lucht leictreach i spás 3D.
Is féidir leis an struchtúr 3-tríthoiseach seo an t-am muirir a luasú agus an dlús fuinnimh a mhéadú, is cáilíochtaí thar a bheith tábhachtach iad seo na ceallraí. I gcomparáid leis an gcuid is mó de na cadhnraí eile, níl aon leictrilítí leachtacha díobhálacha ag cadhnraí cúr.
Úsáideann cadhnraí cúr leictrilítí soladacha in ionad leictrilítí leachtacha. Ní hamháin go stiúrann an leictrilít seo iain litiam, ach insíonn sé gléasanna leictreonacha eile freisin.
Tá an anóid a shealbhaíonn lucht diúltach na ceallraí déanta as copar cúr agus brataithe leis an ábhar gníomhach riachtanach.
Cuirtear leictrilít soladach i bhfeidhm ansin timpeall an anóid.
Ar deireadh, úsáidtear “gream dearfach” mar a thugtar air chun na bearnaí taobh istigh den cheallraí a líonadh.
Battery Ocsaíd Alúmanam
Tá ceann de na dlúis fuinnimh is mó d'aon cheallraí ag na cadhnraí seo. Tá a fhuinneamh níos cumhachtaí agus níos éadroime ná cadhnraí litiam-ian atá ann faoi láthair. Éilíonn roinnt daoine gur féidir leis na cadhnraí seo 2,000 ciliméadar de fheithiclí leictreacha a sholáthar. Cad é an coincheap seo? Le haghaidh tagartha, tá an raon cúrsála uasta de Tesla thart ar 600 ciliméadar.
Is í an fhadhb atá leis na cadhnraí seo ná nach féidir iad a mhuirearú. Táirgeann siad hiodrocsaíd alúmanaim agus scaoileann siad fuinneamh trí imoibriú alúmanaim agus ocsaigine i leictrilít uisce-bhunaithe. ídíonn úsáid cadhnraí alúmanam mar anóid.
Ceallraí sóidiam
Faoi láthair, tá eolaithe na Seapáine ag obair ar chadhnraí a dhéanamh a úsáideann sóidiam in ionad litiam.
Bheadh sé seo suaiteach, toisc go bhfuil cadhnraí sóidiam 7 n-uaire níos éifeachtaí go teoiriciúil ná cadhnraí litiam. Buntáiste ollmhór eile ná gurb é sóidiam an séú eilimint is saibhre i gcúlchistí an domhain, i gcomparáid le litiam, is eilimint annamh é.
Am postála: Dec-02-2019