Напомена уредника: Електрична технологија је будућност зелене земље, а технологија батерија је темељ електричне технологије и кључ за ограничавање великог развоја електричне технологије.Тренутна главна технологија батерија су литијум-јонске батерије, које имају добру густину енергије и високу ефикасност.Међутим, литијум је редак елемент са високим трошковима и ограниченим ресурсима.Истовремено, како расте употреба обновљивих извора енергије, густина енергије литијум-јонских батерија више није довољна.како одговорити?Маианк Јаин је прегледао неке технологије батерија које би се могле користити у будућности.Оригинални чланак је објављен на медију под насловом: Будућност технологије батерија
Земља је пуна енергије, а ми чинимо све што можемо да ухватимо и добро искористимо ту енергију.Иако смо боље обавили посао у преласку на обновљиве изворе енергије, нисмо много напредовали у складиштењу енергије.
Тренутно, највиши стандард технологије батерија су литијум-јонске батерије.Чини се да ова батерија има најбољу густину енергије, високу ефикасност (око 99%) и дуг животни век.
Па шта није у реду?Како обновљива енергија коју добијамо наставља да расте, густина енергије литијум-јонских батерија више није довољна.
Пошто можемо да наставимо да производимо батерије у серијама, то не изгледа велика ствар, али проблем је што је литијум релативно редак метал, тако да његова цена није ниска.Иако трошкови производње батерија падају, потреба за складиштењем енергије такође брзо расте.
Дошли смо до тачке у којој ће једном када се литијум-јонска батерија произведе, она имати огроман утицај на енергетску индустрију.
Већа енергетска густина фосилних горива је чињеница, а то је велики утицајни фактор који отежава прелазак на потпуну зависност од обновљиве енергије.Потребне су нам батерије које емитују више енергије од наше тежине.
Како функционишу литијум-јонске батерије
Механизам рада литијумских батерија је сличан обичним АА или ААА хемијским батеријама.Имају анодне и катодне терминале, а између њих и електролит.За разлику од обичних батерија, реакција пражњења у литијум-јонској батерији је реверзибилна, тако да се батерија може више пута пунити.
Катода (+ терминал) је направљена од литијум гвожђе фосфата, анода (-терминал) је направљена од графита, а графит је направљен од угљеника.Електрицитет је само ток електрона.Ове батерије генеришу електричну енергију померањем литијум јона између аноде и катоде.
Када се напуне, јони се крећу ка аноди, а када се испразне, јони иду ка катоди.
Ово кретање јона изазива кретање електрона у колу, тако да су кретање литијум јона и кретање електрона повезани.
Силиконска анодна батерија
Многе велике аутомобилске компаније попут БМВ-а улажу у развој силицијумских анодних батерија.Као и обичне литијум-јонске батерије, ове батерије користе литијумске аноде, али уместо анода на бази угљеника користе силицијум.
Као анода, силицијум је бољи од графита јер захтева 4 атома угљеника да задржи литијум, а 1 атом силицијума може да задржи 4 литијумова јона.Ово је велика надоградња… чинећи силицијум 3 пута јачим од графита.
Ипак, употреба литијума је и даље мач са две оштрице.Овај материјал је и даље скуп, али је такође лакше пренети производне капацитете на силицијумске ћелије.Ако су батерије потпуно другачије, фабрика ће морати да буде потпуно редизајнирана, што ће проузроковати да се мало смањи атрактивност пребацивања.
Силицијумске аноде се праве третирањем песка како би се добио чист силицијум, али највећи проблем са којим се тренутно суочавају истраживачи је тај што силицијумске аноде бубре када се користе.Ово може довести до пребрзе деградације батерије.Такође је тешко масовно производити аноде.
Графенска батерија
Графен је врста угљеничне пахуљице која користи исти материјал као оловка, али кошта много времена за причвршћивање графита на љуспице.Графен је хваљен због својих одличних перформанси у многим случајевима употребе, а батерије су једна од њих.
Неке компаније раде на графенским батеријама које се могу потпуно напунити за неколико минута и испразнити 33 пута брже од литијум-јонских батерија.Ово је од велике вредности за електрична возила.
Пена батерија
Тренутно су традиционалне батерије дводимензионалне.Они су или наслагани као литијумска батерија или смотани као типична АА или литијум-јонска батерија.
Пена батерија је нови концепт који укључује кретање електричног набоја у 3Д простору.
Ова 3-димензионална структура може убрзати време пуњења и повећати густину енергије, то су изузетно важни квалитети батерије.У поређењу са већином других батерија, пенасте батерије немају штетне течне електролите.
Батерије од пене користе чврсте електролите уместо течних електролита.Овај електролит не само да проводи литијум јоне, већ и изолује друге електронске уређаје.
Анода која држи негативни набој батерије је направљена од пенастог бакра и обложена потребним активним материјалом.
Чврсти електролит се затим наноси око аноде.
Коначно, такозвана „позитивна паста“ се користи за попуњавање празнина унутар батерије.
Алуминијум-оксидна батерија
Ове батерије имају једну од највећих густина енергије од свих батерија.Његова енергија је снажнија и лакша од тренутних литијум-јонских батерија.Неки људи тврде да ове батерије могу да обезбеде 2.000 километара електричних возила.Шта је ово концепт?За референцу, максимални домет крстарења Тесле је око 600 километара.
Проблем са овим батеријама је што се не могу пунити.Они производе алуминијум хидроксид и ослобађају енергију реакцијом алуминијума и кисеоника у електролиту на бази воде.Употреба батерија троши алуминијум као аноду.
Натријум батерија
Тренутно јапански научници раде на прављењу батерија које користе натријум уместо литијума.
Ово би било ометајуће, јер су натријумске батерије теоретски 7 пута ефикасније од литијумских батерија.Још једна огромна предност је што је натријум шести најбогатији елемент у земаљским резервама, у поређењу са литијумом, који је редак елемент.
Време објаве: 02.12.2019