Редакциянын эскертүүсү: Электр технологиясы жашыл жердин келечеги, ал эми аккумулятордук технология электр технологиясынын негизи жана электр технологиясын масштабдуу өнүктүрүүнү чектөөнүн ачкычы болуп саналат. Учурдагы негизги батарея технологиясы жакшы энергия тыгыздыгы жана жогорку натыйжалуулугу бар литий-иондук батарейкалар болуп саналат. Бирок, литий кымбат баалуу жана чектелген ресурстар менен сейрек элемент болуп саналат. Ошол эле учурда, энергиянын кайра жаралуучу булактарын пайдалануу өскөн сайын, литий-иондук батарейкалардын энергия тыгыздыгы жетишсиз болуп калды. кантип жооп берүү керек? Mayank Jain келечекте колдонулушу мүмкүн болгон кээ бир батарейка технологияларын эсепке алды. Түпнуска макала: Батарея технологиясынын келечеги деген аталыш менен медиада жарыяланган
Жер энергияга толгон, биз ал энергияны кармап, туура пайдалануу үчүн колдон келгендин баарын жасап жатабыз. Биз энергиянын кайра жаралуучу булактарына өтүү боюнча жакшы иштерди жасаганыбыз менен, энергияны сактоодо көп жылыш болгон жок.
Азыркы учурда, аккумулятордук технологиянын эң жогорку стандарты литий-иондук батарейкалар болуп саналат. Бул батарея эң жакшы энергия тыгыздыгына, жогорку эффективдүүлүккө (болжол менен 99%) жана узак мөөнөткө ээ окшойт.
Анда эмне болду? Биз басып алган кайра жаралуучу энергия өсүп жаткандыктан, литий-иондук батарейкалардын энергия тыгыздыгы мындан ары жетишсиз.
Биз батарейкаларды партия менен чыгарууну уланта алгандыктан, бул чоң маселе эмес окшойт, бирок маселе литий салыштырмалуу сейрек кездешүүчү металл болгондуктан, анын баасы төмөн эмес. Батареяны өндүрүү баасы төмөндөп жатканы менен, энергияны сактоого болгон муктаждык да тездик менен өсүп жатат.
Литий-иондук батарейка чыгарылгандан кийин ал энергетика тармагына чоң таасирин тийгизе турган абалга жеттик.
Фоссилдик отундардын энергиянын жогорку тыгыздыгы чындык жана бул кайра жаралуучу энергияга толук көз карандылыкка өтүүгө тоскоол болгон чоң таасир этүүчү фактор. Бизге салмагыбыздан көбүрөөк энергия бөлүп чыгарган батареялар керек.
Литий-иондук батарейкалар кантип иштейт
Литий батареяларынын иштөө механизми кадимки AA же AAA химиялык батареяларына окшош. Алардын аноддук жана катоддук терминалдары жана ортосунда электролит бар. Жөнөкөй батарейкалардан айырмаланып, литий-иондук батарейканын разряд реакциясы тескери болот, ошондуктан батареяны кайра-кайра заряддоого болот.
Катод (+ терминал) литий темир фосфатынан, анод (-терминал) графиттен, графит көмүртектен жасалган. Электр - бул электрондордун агымы. Бул батареялар анод менен катоддун ортосунда литий иондорун жылдыруу аркылуу электр энергиясын иштеп чыгат.
Заряддалганда иондор анодго, ал эми разрядданганда иондор катодго өтөт.
Иондордун мындай кыймылы чынжырдагы электрондордун кыймылын шарттайт, ошондуктан литий ионунун кыймылы менен электрондун кыймылы байланышкан.
Кремний анод батареясы
BMW сыяктуу көптөгөн ири унаа компаниялары кремний анод батареяларын өнүктүрүүгө каражат жумшап келишет. Кадимки литий-иондук батарейкалар сыяктуу эле, бул батареялар литий аноддорун колдонушат, бирок көмүртектүү аноддордун ордуна кремнийди колдонушат.
Анод катары кремний графитке караганда жакшыраак, анткени литийди кармоо үчүн 4 көмүртек атому керек, ал эми 1 кремний атому 4 литий ионун кармай алат. Бул чоң жаңылоо… кремнийди графиттен 3 эсе күчтүү кылуу.
Ошого карабастан, литийди колдонуу дагы эле эки миздүү кылыч болуп саналат. Бул материал дагы эле кымбат, бирок өндүрүштүк жайларды кремний клеткаларына которуу да оңой. Батареялар такыр башкача болсо, заводду толугу менен кайра конструкциялоого туура келет, бул которуунун жагымдуулугун бир аз төмөндөтөт.
Кремний аноддору таза кремнийди алуу үчүн кумду тазалоо жолу менен жасалат, бирок изилдөөчүлөр учурда туш болгон эң чоң көйгөй кремний аноддору колдонулганда шишип кетет. Бул батареянын өтө тез бузулушуна алып келиши мүмкүн. Аноддорду массалык түрдө чыгаруу да кыйын.
Графен батареясы
Графен карандаш сыяктуу эле материалды колдонгон көмүртектин бир түрү, бирок графитти үлүшкө чаптоо үчүн көп убакыт кетет. Графен көптөгөн колдонуу учурларында өзүнүн эң сонун иштеши үчүн макталат жана батарейкалар алардын бири.
Кээ бир компаниялар бир нече мүнөттүн ичинде толук кубатталып, литий-иондук батарейкаларга караганда 33 эсе тез кубатталган графендик батарейкалардын үстүндө иштеп жатышат. Бул электр унаалар үчүн абдан баалуу болуп саналат.
Пено батарея
Азыркы учурда, салттуу батареялар эки өлчөмдүү болуп саналат. Алар же литий батарейка сыяктуу тизилген же кадимки АА же литий-иондук батарейка сыяктуу тизилген.
көбүк батареясы 3D мейкиндигинде электр зарядынын кыймылын камтыган жаңы түшүнүк.
Бул 3 өлчөмдүү түзүлүш кубаттоо убактысын тездетип, энергиянын тыгыздыгын жогорулата алат, бул батареянын өтө маанилүү сапаттары. Көпчүлүк башка батарейкаларга салыштырмалуу көбүк батарейкаларында зыяндуу суюк электролиттер жок.
Пенобатареяларда суюк электролиттердин ордуна катуу электролиттер колдонулат. Бул электролит литий иондорун гана өткөрбөстөн, башка электрондук түзүлүштөрдү да изоляциялайт.
Батареянын терс зарядын кармап турган анод көбүктүү жезден жасалып, керектүү активдүү материал менен капталган.
Андан кийин аноддун айланасына катуу электролит колдонулат.
Акыр-аягы, батареянын ичиндеги боштуктарды толтуруу үчүн "позитивдүү паста" деп аталган нерсе колдонулат.
Алюминий оксидинин батареясы
Бул батарейкалар бардык батарейканын эң чоң энергия тыгыздыгынын бирине ээ. Анын энергиясы азыркы литий-иондук батарейкалардан алда канча күчтүү жана жеңил. Кээ бир адамдар бул аккумуляторлор 2000 километр электр унааларын камсыз кыла алат деп ырасташат. Бул эмне деген түшүнүк? Маалымат үчүн, Тесланын максималдуу крейсердик диапазону 600 километрге жакын.
Бул батарейкалардын көйгөйү аларды заряддоого болбойт. Алар алюминий гидроксиди өндүрүү жана суу негизиндеги электролит алюминий менен кычкылтек реакциясы аркылуу энергияны бөлүп чыгарат. Батареяларды колдонуу анод катары алюминийди керектейт.
Натрий батареясы
Учурда жапон окумуштуулары литийдин ордуна натрийди колдонгон батареяларды жасоонун үстүндө иштеп жатышат.
Натрий батарейкалары литий батарейкаларына караганда теориялык жактан 7 эсе натыйжалуу болгондуктан, бул үзгүлтүккө учурамак. Дагы бир чоң артыкчылыгы - натрий сейрек кездешүүчү литийге салыштырмалуу жердин запастары боюнча алтынчы эң бай элемент.
Билдирүү убактысы: 2019-жылдын 2-декабрына чейин