பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலம்: சிலிக்கான் அனோடுகள், கிராபெனின், அலுமினியம்-ஆக்ஸிஜன் பேட்டரிகள் போன்றவை.

ஆசிரியர் குறிப்பு: மின்சார தொழில்நுட்பம் பசுமை பூமியின் எதிர்காலம், மற்றும் பேட்டரி தொழில்நுட்பம் மின்சார தொழில்நுட்பத்தின் அடித்தளம் மற்றும் மின்சார தொழில்நுட்பத்தின் பெரிய அளவிலான வளர்ச்சியை கட்டுப்படுத்துவதற்கான திறவுகோலாகும். தற்போதைய முக்கிய பேட்டரி தொழில்நுட்பம் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் ஆகும், அவை நல்ல ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் அதிக திறன் கொண்டவை. இருப்பினும், லித்தியம் அதிக விலை மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட வளங்களைக் கொண்ட ஒரு அரிய உறுப்பு ஆகும். அதே நேரத்தில், புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களின் பயன்பாடு வளரும்போது, ​​லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் ஆற்றல் அடர்த்தி போதுமானதாக இல்லை. எப்படி பதிலளிப்பது? மயங்க் ஜெயின் எதிர்காலத்தில் பயன்படுத்தக்கூடிய சில பேட்டரி தொழில்நுட்பங்களை எடுத்துக்கொண்டார். பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தின் எதிர்காலம் என்ற தலைப்பில் அசல் கட்டுரை ஊடகத்தில் வெளியிடப்பட்டது

பூமி ஆற்றல் நிறைந்தது, மேலும் அந்த ஆற்றலைப் பிடிக்கவும் அதை நன்றாகப் பயன்படுத்தவும் எங்களால் முடிந்த அனைத்தையும் செய்கிறோம். புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்திக்கான மாற்றத்தில் நாம் சிறப்பாகப் பணியாற்றியிருந்தாலும், ஆற்றலைச் சேமிப்பதில் அதிக முன்னேற்றம் அடையவில்லை.
தற்போது, ​​பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தின் மிக உயர்ந்த தரம் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் ஆகும். இந்த பேட்டரி சிறந்த ஆற்றல் அடர்த்தி, அதிக செயல்திறன் (சுமார் 99%) மற்றும் நீண்ட ஆயுள் கொண்டதாக தெரிகிறது.
அதனால் என்ன தவறு? நாம் கைப்பற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் தொடர்ந்து வளர்ந்து வருவதால், லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் ஆற்றல் அடர்த்தி போதுமானதாக இல்லை.
நாம் தொடர்ந்து பேட்டரிகளை தொகுதிகளாக தயாரிக்க முடியும் என்பதால், இது பெரிய விஷயமாகத் தெரியவில்லை, ஆனால் பிரச்சனை என்னவென்றால், லித்தியம் ஒப்பீட்டளவில் அரிதான உலோகம், எனவே அதன் விலை குறைவாக இல்லை. பேட்டரி உற்பத்தி செலவு குறைந்தாலும், ஆற்றல் சேமிப்பு தேவையும் வேகமாக அதிகரித்து வருகிறது.
லித்தியம் அயன் பேட்டரி தயாரிக்கப்பட்டுவிட்டால், அது ஆற்றல் துறையில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் என்ற நிலையை நாம் அடைந்துள்ளோம்.
புதைபடிவ எரிபொருட்களின் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி ஒரு உண்மையாகும், மேலும் இது ஒரு பெரிய செல்வாக்கு செலுத்தும் காரணியாகும், இது புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலை முழுவதுமாக சார்ந்திருப்பதைத் தடுக்கிறது. நமது எடையை விட அதிக ஆற்றலை வெளியிடும் பேட்டரிகள் தேவை.
லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் எப்படி வேலை செய்கின்றன
சாதாரண AA அல்லது AAA இரசாயன மின்கலங்களைப் போலவே லித்தியம் பேட்டரிகளின் இயங்குமுறையும் உள்ளது. அவை அனோட் மற்றும் கேத்தோடு டெர்மினல்கள் மற்றும் இடையில் ஒரு எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன. சாதாரண பேட்டரிகளைப் போலல்லாமல், லித்தியம்-அயன் பேட்டரியில் டிஸ்சார்ஜ் ரியாக்ஷன் மீளக்கூடியது, எனவே பேட்டரியை மீண்டும் மீண்டும் சார்ஜ் செய்ய முடியும்.

கேத்தோடு (+ முனையம்) லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட்டாலும், அனோட் (-டெர்மினல்) கிராஃபைட்டாலும், கிராஃபைட் கார்பனாலும் ஆனது. மின்சாரம் என்பது எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டம் மட்டுமே. இந்த பேட்டரிகள் அனோட் மற்றும் கேத்தோடிற்கு இடையே லித்தியம் அயனிகளை நகர்த்துவதன் மூலம் மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன.
சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​அயனிகள் அனோடை நோக்கி நகர்கின்றன, மற்றும் வெளியேற்றப்படும் போது, ​​அயனிகள் கேத்தோடிற்கு இயங்கும்.
அயனிகளின் இந்த இயக்கம் சுற்றுவட்டத்தில் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது, எனவே லித்தியம் அயன் இயக்கமும் எலக்ட்ரான் இயக்கமும் தொடர்புடையவை.
சிலிக்கான் அனோட் பேட்டரி
BMW போன்ற பல பெரிய கார் நிறுவனங்கள் சிலிக்கான் அனோட் பேட்டரிகளை உருவாக்குவதில் முதலீடு செய்து வருகின்றன. சாதாரண லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளைப் போலவே, இந்த பேட்டரிகளும் லித்தியம் அனோட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஆனால் கார்பன் அடிப்படையிலான அனோட்களுக்குப் பதிலாக, அவை சிலிக்கானைப் பயன்படுத்துகின்றன.
ஒரு அனோடாக, சிலிக்கான் கிராஃபைட்டை விட சிறந்தது, ஏனெனில் லித்தியத்தை வைத்திருக்க 4 கார்பன் அணுக்கள் தேவைப்படுகின்றன, மேலும் 1 சிலிக்கான் அணு 4 லித்தியம் அயனிகளை வைத்திருக்கும். இது ஒரு பெரிய மேம்படுத்தல் … சிலிக்கானை கிராஃபைட்டை விட 3 மடங்கு வலிமையாக்குகிறது.

ஆயினும்கூட, லித்தியத்தின் பயன்பாடு இன்னும் இரட்டை முனைகள் கொண்ட வாள். இந்த பொருள் இன்னும் விலை உயர்ந்தது, ஆனால் உற்பத்தி வசதிகளை சிலிக்கான் செல்களுக்கு மாற்றுவதும் எளிதானது. பேட்டரிகள் முற்றிலும் வேறுபட்டால், தொழிற்சாலை முற்றிலும் மறுவடிவமைப்பு செய்யப்பட வேண்டும், இது மாறுதலின் கவர்ச்சியை சிறிது குறைக்கும்.
சிலிக்கான் அனோட்கள் தூய சிலிக்கானை உற்பத்தி செய்ய மணலைச் சுத்திகரிப்பதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன, ஆனால் தற்போது ஆராய்ச்சியாளர்கள் எதிர்கொள்ளும் மிகப்பெரிய பிரச்சனை என்னவென்றால், சிலிக்கான் அனோட்கள் பயன்படுத்தப்படும்போது வீங்கிவிடும். இதனால் பேட்டரி மிக விரைவாக சிதைந்துவிடும். அனோட்களை வெகுஜன உற்பத்தி செய்வதும் கடினம்.

கிராபெனின் பேட்டரி
கிராபீன் என்பது ஒரு வகை கார்பன் ஃப்ளேக் ஆகும், இது பென்சிலின் அதே பொருளைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் கிராஃபைட்டை செதில்களுடன் இணைக்க நிறைய நேரம் செலவாகும். கிராபெனின் பல பயன்பாட்டு நிகழ்வுகளில் அதன் சிறந்த செயல்திறனுக்காக பாராட்டப்படுகிறது, மேலும் பேட்டரிகள் அவற்றில் ஒன்றாகும்.

சில நிறுவனங்கள் நிமிடங்களில் முழுமையாக சார்ஜ் செய்து லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளை விட 33 மடங்கு வேகமாக டிஸ்சார்ஜ் செய்யக்கூடிய கிராபெனின் பேட்டரிகளில் வேலை செய்கின்றன. மின்சார வாகனங்களுக்கு இது மிகவும் மதிப்பு வாய்ந்தது.
நுரை பேட்டரி
தற்போது, ​​பாரம்பரிய பேட்டரிகள் இரு பரிமாணங்களாக உள்ளன. அவை லித்தியம் பேட்டரி போல அடுக்கப்பட்டிருக்கும் அல்லது வழக்கமான ஏஏ அல்லது லித்தியம்-அயன் பேட்டரி போல சுருட்டப்பட்டிருக்கும்.
நுரை பேட்டரி என்பது 3D இடத்தில் மின்சார கட்டணத்தின் இயக்கத்தை உள்ளடக்கிய ஒரு புதிய கருத்தாகும்.
இந்த 3 பரிமாண அமைப்பு சார்ஜிங் நேரத்தை விரைவுபடுத்தும் மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தியை அதிகரிக்கும், இவை பேட்டரியின் மிக முக்கியமான குணங்கள். மற்ற பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​நுரை பேட்டரிகளில் தீங்கு விளைவிக்கும் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகள் இல்லை.
நுரை பேட்டரிகள் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு பதிலாக திட எலக்ட்ரோலைட்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த எலக்ட்ரோலைட் லித்தியம் அயனிகளை நடத்துவது மட்டுமல்லாமல், மற்ற மின்னணு சாதனங்களையும் தனிமைப்படுத்துகிறது.

பேட்டரியின் எதிர்மறை மின்னூட்டத்தை வைத்திருக்கும் நேர்மின்முனையானது நுரைத்த தாமிரத்தால் ஆனது மற்றும் தேவையான செயலில் உள்ள பொருட்களால் பூசப்பட்டது.
ஒரு திட எலக்ட்ரோலைட் பின்னர் நேர்மின்முனையைச் சுற்றி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
இறுதியாக, பேட்டரியின் உள்ளே உள்ள இடைவெளிகளை நிரப்ப "பாசிட்டிவ் பேஸ்ட்" என்று அழைக்கப்படும்.
அலுமினியம் ஆக்சைடு பேட்டரி

இந்த பேட்டரிகள் எந்த பேட்டரியின் மிகப்பெரிய ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்டவை. அதன் ஆற்றல் தற்போதைய லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளை விட அதிக சக்தி வாய்ந்தது மற்றும் இலகுவானது. இந்த பேட்டரிகள் 2,000 கிலோமீட்டர் மின்சார வாகனங்களை வழங்க முடியும் என்று சிலர் கூறுகின்றனர். இந்த கருத்து என்ன? குறிப்புக்கு, டெஸ்லாவின் அதிகபட்ச பயண வரம்பு சுமார் 600 கிலோமீட்டர் ஆகும்.
இந்த பேட்டரிகளின் பிரச்சனை என்னவென்றால், அவற்றை சார்ஜ் செய்ய முடியாது. அவை அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடை உருவாக்குகின்றன மற்றும் நீர் சார்ந்த எலக்ட்ரோலைட்டில் அலுமினியம் மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் எதிர்வினை மூலம் ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. பேட்டரிகளின் பயன்பாடு அலுமினியத்தை அனோடாகப் பயன்படுத்துகிறது.
சோடியம் பேட்டரி
தற்போது ஜப்பானிய விஞ்ஞானிகள் லித்தியத்திற்கு பதிலாக சோடியத்தைப் பயன்படுத்தும் பேட்டரிகளை உருவாக்கும் பணியில் ஈடுபட்டுள்ளனர்.
சோடியம் பேட்டரிகள் கோட்பாட்டளவில் லித்தியம் பேட்டரிகளை விட 7 மடங்கு அதிக திறன் கொண்டவையாக இருப்பதால் இது சீர்குலைக்கும். மற்றொரு பெரிய நன்மை என்னவென்றால், சோடியம் பூமியின் இருப்புகளில் ஆறாவது பணக்கார உறுப்பு ஆகும், இது லித்தியத்துடன் ஒப்பிடுகையில், இது அரிதான தனிமமாகும்.