Шархи мухаррир: Технологияи электрики ояндаи замини сабз ва технологияи аккумулятор асоси технологияи электрики ва калиди махдуд кардани рушди микёси васеи технологияи электр мебошад. Технологияи ҳозираи асосии батарея батареяҳои литий-ион мебошанд, ки зичии хуби энергия ва самаранокии баланд доранд. Аммо, литий як унсури нодир бо арзиши баланд ва захираҳои маҳдуд аст. Дар баробари ин, бо афзоиши истифодаи манбаъҳои барқароршавандаи энергия, зичии энергияи батареяҳои литий-ионӣ дигар кофӣ нест. чӣ гуна ҷавоб додан? Mayank Jain баъзе технологияҳои батареяро, ки метавонанд дар оянда истифода шаванд, ҷамъбаст кард. Мақолаи аслӣ дар миёнарав бо унвони: Ояндаи технологияи батарея нашр шудааст
Замин пур аз энергия аст ва мо тамоми кори аз дастамон меомадагиро мекунем, то ин энергияро ба даст оварем ва онро дуруст истифода барем. Ҳарчанд мо дар гузаштан ба энергияи барқароршаванда кори беҳтареро анҷом додаем, аммо дар захира кардани энергия ба пешравиҳои зиёд ноил нагардидаем.
Дар айни замон, стандарти баландтарини технологияи батарея батареяҳои литий-ион мебошанд. Чунин ба назар мерасад, ки ин батарея зичии беҳтарини энергия, самаранокии баланд (тақрибан 99%) ва умри дароз дорад.
Пас, чӣ шуд? Азбаски энергияи барқароршавандаи мо афзоиш меёбад, зичии энергияи батареяҳои литий-ионӣ дигар кофӣ нест.
Азбаски мо метавонем истеҳсоли батареяҳоро ба қисмҳо идома диҳем, ин як чизи бузурге ба назар намерасад, аммо мушкилот дар он аст, ки литий металли нисбатан нодир аст, бинобар ин арзиши он паст нест. Гарчанде ки хароҷоти истеҳсоли батарея кам шуда истодааст, талабот ба захираи энергия низ босуръат меафзояд.
Мо ба дарачае расидем, ки пас аз истедсоли батареяи литий-ионй он ба саноати энергетикй таъсири калон мерасонад.
Зичии баландтари энергияи сӯзишвории истихроҷшаванда як далел аст ва ин як омили бузурги таъсиркунандаест, ки ба вобастагии куллӣ аз энергияи барқароршаванда монеъ мешавад. Мо ба батареяҳое ниёз дорем, ки нисбат ба вазни мо бештар нерӯи барқ бароранд.
Чӣ тавр батареяҳои литий-ион кор мекунанд
Механизми кори батареяҳои литий ба батареяҳои оддии кимиёвии АА ё ААА монанд аст. Онҳо терминалҳои анодӣ ва катодӣ ва дар байни электролит доранд. Баръакси батареяҳои оддӣ, аксуламали холӣ дар батареяи литий-ион баръакс аст, бинобар ин батареяро такроран пур кардан мумкин аст.
Катод (+ терминал) аз фосфати оҳани литий, анод (-терминал) аз графит ва графит аз карбон сохта шудааст. Қувваи барқ танҳо ҷараёни электронҳост. Ин батареяҳо тавассути интиқоли ионҳои литий дар байни анод ва катод қувваи барқ тавлид мекунанд.
Ҳангоми заряднокӣ ионҳо ба анод ҳаракат мекунанд ва ҳангоми холӣ ионҳо ба катод мераванд.
Ин ҳаракати ионҳо боиси ҳаракати электронҳо дар занҷир мегардад, аз ин рӯ ҳаракати ионҳои литий ва ҳаракати электронҳо алоқаманданд.
Батареяи аноди кремний
Бисёре аз ширкатҳои бузурги мошинсозӣ ба монанди BMW барои таҳияи батареяҳои анодҳои кремний сармоягузорӣ мекунанд. Мисли батареяҳои оддии литий-ион, ин батареяҳо анодҳои литийро истифода мебаранд, аммо ба ҷои анодҳои карбон, кремнийро истифода мебаранд.
Ҳамчун анод, кремний аз графит беҳтар аст, зеро барои нигоҳ доштани литий 4 атоми карбон лозим аст ва 1 атоми кремний метавонад 4 ионҳои литийро нигоҳ дорад. Ин як навсозии бузург аст ... кремнийро аз графит 3 маротиба мустаҳкамтар мекунад.
Бо вуҷуди ин, истифодаи литий ҳанӯз як шамшери дудама аст. Ин масолех хануз кимат аст, аммо ба ячейкахои кремний гузарондани иктидорхои истехсолй хам осонтар аст. Агар аккумуляторхо тамоман дигар бошанд, заводро ба куллй аз нав сохтан лозим меояд, ки ин боиси як кадар паст шудани чолиби дик-кат мегардад.
Анодҳои кремний тавассути коркарди қум барои тавлиди кремнийи холис сохта мешаванд, аммо бузургтарин мушкили муҳаққиқон дар айни замон ин аст, ки анодҳои кремний ҳангоми истифода варам мекунанд. Ин метавонад боиси хеле зуд хароб шудани батарея гардад. Истехсоли оммавии анодхо низ душвор аст.
Батареяи графен
Графен як навъи пораи карбон аст, ки ҳамон маводро ҳамчун қалам истифода мебарад, аммо барои часпонидани графит ба пораҳо вақти зиёд лозим аст. Графен барои иҷрои аълои он дар бисёр ҳолатҳо ситоиш карда мешавад ва батареяҳо яке аз онҳост.
Баъзе ширкатҳо дар болои батареяҳои графен кор мекунанд, ки метавонанд дар тӯли дақиқаҳо пурра пур карда шаванд ва нисбат ба батареяҳои литий-ион 33 маротиба тезтар холӣ шаванд. Ин барои мошинҳои электрикӣ арзиши бузург дорад.
Батареяи кафк
Дар айни замон, батареяҳои анъанавӣ ду андоза доранд. Онҳо ё ба монанди батареяи литий ҷойгир шудаанд ё ба монанди батареяи маъмулии AA ё литий-ион печонида шудаанд.
Батареяи кафк консепсияи навест, ки ҳаракати заряди барқро дар фазои 3D дар бар мегирад.
Ин сохтори 3-ченака метавонад вақти пуркунии барқро суръат бахшад ва зичии энергияро зиёд кунад, ин сифатҳои ниҳоят муҳими батарея мебошанд. Дар муқоиса бо аксари батареяҳои дигар, батареяҳои кафк электролитҳои моеъи зараровар надоранд.
Батареяҳои кафк ба ҷои электролитҳои моеъ электролитҳои сахтро истифода мебаранд. Ин электролит на танхо ионхои литийро мегузаронад, балки дигар асбобхои электрониро хам изоляция мекунад.
Аноде, ки заряди манфии аккумуляторро нигох медорад, аз миси кафк сохта шуда, бо маводи зарурии фаъол пушонда шудааст.
Пас аз он дар атрофи анод электролити сахт гузошта мешавад.
Ниҳоят, барои пур кардани холигии дохили батарея, ба ном "хамираи мусбат" истифода мешавад.
Батареяи оксиди алюминий
Ин батареяҳо яке аз бузургтарин зичии энергияи ҳама гуна батареяро доранд. Энергияи он назар ба батареяҳои ҳозираи литий-ион тавонотар ва сабуктар аст. Баъзе одамон даъво доранд, ки ин аккумуляторхо 2000 километр мошинхои электрикиро таъмин карда метавонанд. Ин консепсия чист? Барои маълумот, масофаи максималии крейсерии Tesla тақрибан 600 километрро ташкил медиҳад.
Мушкилоти ин батареяҳо дар он аст, ки онҳоро барқ кардан мумкин нест. Онҳо гидроксиди алюминий истеҳсол мекунанд ва энергияро тавассути реаксияи алюминий ва оксиген дар электролитҳои об асоснок мекунанд. Истифодаи батареяҳо алюминийро ҳамчун анод истеъмол мекунад.
Батареяи натрий
Дар айни замон олимони Ҷопон ба сохтани батареяҳое машғуланд, ки ба ҷои литий натрий истифода мебаранд.
Ин халалдор хоҳад буд, зеро батареяҳои натрий назар ба батареяҳои литий 7 маротиба самараноктаранд. Бартарии дигари бузург дар он аст, ки натрий дар муқоиса бо литий, ки унсури нодир аст, шашумин унсури бойтарин дар захираҳои замин аст.
Вақти фиристодан: 02 декабри 2019