Редакторын тэмдэглэл: Цахилгаан технологи нь ногоон дэлхийн ирээдүй бөгөөд батерейны технологи нь цахилгаан технологийн үндэс суурь бөгөөд цахилгаан технологийн томоохон хөгжлийг хязгаарлах түлхүүр юм. Батерейны өнөөгийн гол технологи бол эрчим хүчний нягтрал сайтай, өндөр үр ашигтай литийн ион батерей юм. Гэсэн хэдий ч литий нь өндөр өртөгтэй, хязгаарлагдмал нөөцтэй ховор элемент юм. Үүний зэрэгцээ сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийн хэрэглээ нэмэгдэхийн хэрээр лити-ион батерейны эрчим хүчний нягтрал хангалтгүй болж байна. яаж хариулах вэ? Маянк Жэйн ирээдүйд ашиглагдаж болох батерейны зарим технологийн талаар дүгнэлт хийсэн. Анхны нийтлэлийг "Батарейны технологийн ирээдүй" гарчигтайгаар хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр нийтлэв
Дэлхий эрчим хүчээр дүүрэн бөгөөд бид энэ энергийг олж авах, ашиглахын тулд чадах бүхнээ хийж байна. Хэдийгээр бид сэргээгдэх эрчим хүч рүү шилжих ажлыг илүү сайн хийсэн ч эрчим хүч хуримтлуулах тал дээр төдийлөн ахиц дэвшил гараагүй.
Одоогийн байдлаар батерейны технологийн хамгийн өндөр стандарт нь лити-ион батерей юм. Энэ батерей нь хамгийн сайн эрчим хүчний нягтрал, өндөр үр ашигтай (ойролцоогоор 99%), удаан эдэлгээтэй юм шиг санагддаг.
Тэгэхээр юу нь болохгүй байна вэ? Бидний олж авсан сэргээгдэх эрчим хүч өссөөр байгаа тул лити-ион батерейны эрчим хүчний нягтрал хангалтгүй болсон.
Нэгэнт бид батерейг багцаар нь үргэлжлүүлэн үйлдвэрлэх боломжтой тул энэ нь тийм ч том асуудал биш юм шиг санагддаг, гэхдээ асуудал нь лити нь харьцангуй ховор металл учраас түүний өртөг бага биш юм. Хэдийгээр батерейны үйлдвэрлэлийн зардал буурч байгаа ч эрчим хүч хадгалах хэрэгцээ мөн хурдацтай нэмэгдэж байна.
Лити-ион батерейг үйлдвэрлэчихвэл эрчим хүчний салбарт асар их нөлөө үзүүлэх хэмжээнд хүрсэн.
Чулуужсан түлшний эрчим хүчний нягтрал өндөр байгаа нь бодит баримт бөгөөд энэ нь сэргээгдэх эрчим хүчний бүрэн хараат байдалд шилжихэд саад болж буй асар том нөлөөллийн хүчин зүйл юм. Бид жингээс илүү их энерги ялгаруулдаг батерей хэрэгтэй.
Лити-ион батерей хэрхэн ажилладаг
Лити батерейны ажиллах механизм нь энгийн АА эсвэл ААА химийн батерейтай төстэй. Тэдгээр нь анод ба катодын терминалууд, тэдгээрийн хооронд электролит байдаг. Энгийн батерейгаас ялгаатай нь лити-ион батерей дахь цэнэггүй болох урвал нь буцах боломжтой тул зайг дахин дахин цэнэглэх боломжтой.
Катод (+ терминал) нь литийн төмрийн фосфат, анод (-терминал) нь бал чулуугаар, бал чулуу нь нүүрстөрөгчөөр хийгдсэн байдаг. Цахилгаан бол зөвхөн электронуудын урсгал юм. Эдгээр батерейнууд нь анод ба катодын хооронд литийн ионуудыг хөдөлгөж цахилгаан үүсгэдэг.
Цэнэглэх үед ионууд анод руу шилжиж, цэнэггүй болсон үед ионууд катод руу урсдаг.
Ионуудын энэ хөдөлгөөн нь хэлхээн дэх электронуудын хөдөлгөөнийг үүсгэдэг тул литийн ионы хөдөлгөөн ба электронуудын хөдөлгөөн хоорондоо холбоотой байдаг.
Цахиурын анодын зай
BMW зэрэг олон томоохон автомашины компаниуд цахиурын анод батерейг хөгжүүлэхэд хөрөнгө оруулалт хийж байна. Энгийн лити-ион батерейны нэгэн адил эдгээр батерейнууд нь литийн анод ашигладаг боловч нүүрстөрөгчийн анодын оронд цахиур ашигладаг.
Анодын хувьд цахиур нь бал чулуунаас илүү сайн байдаг, учир нь литийг барихын тулд 4 нүүрстөрөгчийн атом шаардлагатай бөгөөд 1 цахиурын атом нь 4 литийн ионыг агуулж чаддаг. Энэ бол цахиурыг бал чулуунаас 3 дахин хүчтэй болгох томоохон шинэчлэл юм.
Гэсэн хэдий ч литийн хэрэглээ нь хоёр талдаа иртэй сэлэм хэвээр байна. Энэ материал нь үнэтэй хэвээр байгаа ч үйлдвэрлэлийн байгууламжийг цахиур эс рүү шилжүүлэхэд хялбар байдаг. Хэрэв батерейнууд нь огт өөр бол үйлдвэрийг бүрэн шинэчлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь шилжих сонирхолыг бага зэрэг бууруулна.
Цахиурын анодыг элсийг цэвэршүүлэн цэвэр цахиур гаргаж авдаг боловч судлаачдын хамгийн том асуудал бол цахиурын анод хэрэглэх үед хавдаж байгаа явдал юм. Энэ нь батерейг хэт хурдан муудахад хүргэдэг. Мөн анодыг бөөнөөр нь үйлдвэрлэхэд хэцүү байдаг.
Графен зай
Графен нь харандаатай ижил материал ашигладаг нүүрстөрөгчийн ширхэгийн төрөл боловч графитыг ширхэгт бэхлэхэд маш их цаг зарцуулдаг. Графен нь олон төрлийн хэрэглээнд маш сайн гүйцэтгэлтэй гэдгээрээ магтагддаг бөгөөд батерей нь тэдгээрийн нэг юм.
Зарим компаниуд хэдэн минутын дотор бүрэн цэнэглэгддэг, лити-ион батерейгаас 33 дахин хурдан цэнэглэдэг графен батерей дээр ажиллаж байна. Энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хувьд маш чухал ач холбогдолтой юм.
Хөөс зай
Одоогийн байдлаар уламжлалт батерейнууд нь хоёр хэмжээст юм. Тэдгээр нь лити батерей шиг овоолсон эсвэл ердийн АА эсвэл лити-ион батерей шиг өнхрүүлсэн байна.
Хөөс зай нь 3 хэмжээст орон зайд цахилгаан цэнэгийн хөдөлгөөнийг багтаасан шинэ ойлголт юм.
Энэхүү 3 хэмжээст бүтэц нь цэнэглэх хугацааг хурдасгаж, эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд эдгээр нь батерейны маш чухал чанар юм. Бусад ихэнх батерейтай харьцуулахад хөөс батерейнд хортой шингэн электролит байдаггүй.
Хөөс батерей нь шингэн электролитийн оронд хатуу электролитийг ашигладаг. Энэхүү электролит нь зөвхөн литийн ионуудыг дамжуулаад зогсохгүй бусад электрон төхөөрөмжийг тусгаарладаг.
Зайны сөрөг цэнэгийг хадгалдаг анод нь хөөсөрсөн зэсээр хийгдсэн бөгөөд шаардлагатай идэвхтэй материалаар бүрсэн байна.
Дараа нь хатуу электролитийг анодын эргэн тойронд хэрэглэнэ.
Эцэст нь "эерэг зуурмаг" гэж нэрлэгддэг батерейны хоосон зайг дүүргэхэд ашигладаг.
Хөнгөн цагаан оксидын батерей
Эдгээр батерейнууд нь бусад батерейнуудын хамгийн том эрчим хүчний нягтралтай байдаг. Түүний эрчим хүч нь одоогийн лити-ион батерейг бодвол илүү хүчтэй, хөнгөн юм. Зарим хүмүүс эдгээр батерейнууд нь 2000 км цахилгаан машиныг хангаж чадна гэж мэдэгддэг. Энэ ойлголт юу вэ? Лавлагааны хувьд, Теслагийн хамгийн дээд аялалын зай нь 600 километр юм.
Эдгээр батерейны асуудал нь цэнэглэх боломжгүй юм. Тэд хөнгөн цагааны гидроксид үйлдвэрлэж, усанд суурилсан электролит дэх хөнгөн цагаан ба хүчилтөрөгчийн урвалаар энерги ялгаруулдаг. Батерейг ашиглах нь хөнгөн цагааныг анод болгон ашигладаг.
Натрийн батерей
Одоогоор Японы эрдэмтэд литийн оронд натри ашигладаг батерей бүтээхээр ажиллаж байна.
Натрийн батерей нь онолын хувьд лити батерейгаас 7 дахин илүү үр ашигтай байдаг тул энэ нь эвдэрч болзошгүй юм. Өөр нэг том давуу тал нь ховор элемент болох лититэй харьцуулахад натри нь дэлхийн нөөцийн зургаа дахь баялаг элемент юм.
Шуудангийн цаг: 2019 оны 12-р сарын 02