Nota tal-editur: It-teknoloġija elettrika hija l-futur tad-dinja ħadra, u t-teknoloġija tal-batterija hija l-pedament tat-teknoloġija elettrika u ċ-ċavetta biex tirrestrinġi l-iżvilupp fuq skala kbira tat-teknoloġija elettrika.It-teknoloġija tal-batterija mainstream attwali hija batteriji tal-jone tal-litju, li għandhom densità ta 'enerġija tajba u effiċjenza għolja.Madankollu, il-litju huwa element rari bi spiża għolja u riżorsi limitati.Fl-istess ħin, hekk kif l-użu ta 'sorsi ta' enerġija rinnovabbli jikber, id-densità tal-enerġija tal-batteriji tal-jone tal-litju m'għadhiex biżżejjed.kif twieġeb?Mayank Jain ħa kont ta 'xi teknoloġiji tal-batteriji li jistgħu jintużaw fil-futur.L-artiklu oriġinali ġie ppubblikat fuq medju bit-titlu: The Future of Battery Technology
Id-dinja hija mimlija enerġija, u qed nagħmlu dak kollu li nistgħu biex naqbdu u nagħmlu użu tajjeb minn dik l-enerġija.Għalkemm għamilna xogħol aħjar fit-tranżizzjoni għall-enerġija rinnovabbli, ma tantx għamilna progress fil-ħażna tal-enerġija.
Fil-preżent, l-ogħla standard tat-teknoloġija tal-batterija huwa batteriji tal-jone tal-litju.Din il-batterija tidher li għandha l-aħjar densità ta 'enerġija, effiċjenza għolja (madwar 99%), u ħajja twila.
Allura x'hemm ħażin?Hekk kif l-enerġija rinnovabbli li naqbdu tkompli tikber, id-densità tal-enerġija tal-batteriji tal-jone tal-litju m'għadhiex biżżejjed.
Peress li nistgħu nkomplu nipproduċu batteriji f'lottijiet, dan ma jidhirx li huwa kbir, iżda l-problema hija li l-litju huwa metall relattivament rari, għalhekk l-ispiża tiegħu mhix baxxa.Għalkemm l-ispejjeż tal-produzzjoni tal-batteriji qed jonqsu, il-ħtieġa għall-ħażna tal-enerġija qed tiżdied ukoll malajr.
Wasalna punt fejn ladarba l-batterija tal-jone tal-litju tiġi mmanifatturata, se jkollha impatt kbir fuq l-industrija tal-enerġija.
Id-densità ogħla tal-enerġija tal-fjuwils fossili hija fatt, u dan huwa fattur li jinfluwenza enormi li jfixkel it-tranżizzjoni għal dipendenza totali fuq l-enerġija rinnovabbli.Għandna bżonn batteriji li jarmu aktar enerġija mill-piż tagħna.
Kif jaħdmu l-batteriji tal-jone tal-litju
Il-mekkaniżmu tax-xogħol tal-batteriji tal-litju huwa simili għal batteriji kimiċi AA jew AAA ordinarji.Huma għandhom terminali tal-anodu u tal-katodu, u elettrolit bejniethom.B'differenza mill-batteriji ordinarji, ir-reazzjoni tal-iskarika f'batterija tal-jone tal-litju hija riversibbli, u għalhekk il-batterija tista 'tiġi rikarikata ripetutament.
Il-katodu (+ terminal) huwa magħmul minn fosfat tal-ħadid tal-litju, l-anodu (-terminal) huwa magħmul mill-grafita, u l-grafita hija magħmula mill-karbonju.L-elettriku huwa biss il-fluss ta 'elettroni.Dawn il-batteriji jiġġeneraw l-elettriku billi jċaqalqu joni tal-litju bejn l-anodu u l-katodu.
Meta ċċarġjati, il-jonji jimxu lejn l-anodu, u meta jiġu skarikati, il-jonji jimxu lejn il-katodu.
Dan il-moviment tal-joni jikkawża l-moviment tal-elettroni fiċ-ċirkwit, għalhekk il-moviment tal-jone tal-litju u l-moviment tal-elettroni huma relatati.
Batterija tal-anodu tas-silikon
Ħafna kumpaniji kbar tal-karozzi bħal BMW ilhom jinvestu fl-iżvilupp ta 'batteriji ta' anodi tas-silikon.Bħal batteriji tal-jone tal-litju ordinarji, dawn il-batteriji jużaw anodi tal-litju, iżda minflok anodi bbażati fuq il-karbonju, jużaw silikon.
Bħala anodu, is-silikon huwa aħjar mill-grafita minħabba li jeħtieġ 4 atomi tal-karbonju biex iżżomm il-litju, u atomu 1 tas-silikon jista 'jżomm 4 joni tal-litju.Dan huwa titjib kbir ... li jagħmel is-silikon 3 darbiet aktar b'saħħtu mill-grafita.
Madankollu, l-użu tal-litju għadu xabla doppja.Dan il-materjal għadu għali, iżda huwa wkoll aktar faċli li jiġu trasferiti faċilitajiet ta 'produzzjoni għal ċelloli tas-silikon.Jekk il-batteriji huma kompletament differenti, il-fabbrika se jkollha tiġi ddisinjata kompletament mill-ġdid, li tikkawża li l-attrazzjoni tal-bidla titnaqqas kemmxejn.
L-anodi tas-silikon huma magħmula bit-trattament tar-ramel biex jipproduċi silikon pur, iżda l-akbar problema li r-riċerkaturi bħalissa qed jiffaċċjaw hija li l-anodi tas-silikon jintefħu meta jintużaw.Dan jista 'jikkawża li l-batterija tiddegrada malajr wisq.Huwa wkoll diffiċli li tipproduċi anodi bil-massa.
Batterija tal-grafene
Il-grafene huwa tip ta 'laqx tal-karbonju li juża l-istess materjal bħal lapes, iżda jiswa ħafna ħin biex iwaħħal il-grafita mal-qxur.Il-grafene huwa mfaħħar għall-prestazzjoni eċċellenti tiegħu f'ħafna każijiet ta 'użu, u l-batteriji huma waħda minnhom.
Xi kumpaniji qed jaħdmu fuq batteriji tal-graffen li jistgħu jiġu ċċarġjati kompletament f'minuti u jarmu 33 darba aktar malajr minn batteriji tal-jone tal-litju.Dan huwa ta 'valur kbir għall-vetturi elettriċi.
Batterija tal-fowm
Fil-preżent, batteriji tradizzjonali huma bidimensjonali.Huma jew f'munzelli bħal batterija tal-litju jew irrumblati bħal batterija AA tipika jew tal-jone tal-litju.
Il-batterija tal-fowm hija kunċett ġdid li jinvolvi l-moviment ta 'ċarġ elettriku fl-ispazju 3D.
Din l-istruttura tridimensjonali tista 'tħaffef il-ħin tal-iċċarġjar u żżid id-densità tal-enerġija, dawn huma kwalitajiet estremament importanti tal-batterija.Meta mqabbla mal-biċċa l-kbira tal-batteriji l-oħra, il-batteriji tal-fowm m'għandhomx elettroliti likwidi ta 'ħsara.
Il-batteriji tal-fowm jużaw elettroliti solidi minflok elettroliti likwidi.Dan l-elettrolit mhux biss iwettaq joni tal-litju, iżda jiżola wkoll apparat elettroniku ieħor.
L-anodu li jżomm iċ-ċarġ negattiv tal-batterija huwa magħmul minn ram bil-fowm u miksi bil-materjal attiv meħtieġ.
Imbagħad jiġi applikat elettrolit solidu madwar l-anodu.
Fl-aħħarnett, l-hekk imsejħa "pejst pożittiv" tintuża biex timla l-vojt ġewwa l-batterija.
Batterija tal-Ossidu tal-Aluminju
Dawn il-batteriji għandhom waħda mill-akbar densitajiet ta 'enerġija ta' kwalunkwe batterija.L-enerġija tagħha hija aktar qawwija u eħfef mill-batteriji tal-jone tal-litju attwali.Xi nies isostnu li dawn il-batteriji jistgħu jipprovdu 2,000 kilometru ta 'vetturi elettriċi.X'inhu dan il-kunċett?Bħala referenza, il-firxa massima ta 'cruising ta' Tesla hija ta 'madwar 600 kilometru.
Il-problema b'dawn il-batteriji hija li ma jistgħux jiġu ċċarġjati.Jipproduċu idrossidu tal-aluminju u jirrilaxxaw l-enerġija permezz tar-reazzjoni tal-aluminju u l-ossiġnu f'elettrolit ibbażat fuq l-ilma.L-użu tal-batteriji jikkonsma l-aluminju bħala anodu.
Batterija tas-sodju
Bħalissa, xjenzati Ġappuniżi qed jaħdmu biex jagħmlu batteriji li jużaw is-sodju minflok il-litju.
Dan ikun ta 'sfrattu, peress li l-batteriji tas-sodju huma teoretikament 7 darbiet aktar effiċjenti minn batteriji tal-litju.Vantaġġ kbir ieħor huwa li s-sodju huwa s-sitt element l-aktar għani fir-riżervi tad-dinja, meta mqabbel mal-litju, li huwa element rari.
Ħin tal-post: Diċ-02-2019