Редактор искәрмәсе: Электр технологиясе - яшел җирнең киләчәге, һәм батарея технологиясе - электр технологияләренең нигезе һәм электр технологияләренең масштаблы үсешен чикләү ачкычы. Хәзерге төп аккумулятор технологиясе - яхшы энергия тыгызлыгы һәм югары эффективлыгы булган литий-ион батареялары. Ләкин, литий - бик кыйммәт һәм ресурслары чикләнгән сирәк элемент. Шул ук вакытта, яңартыла торган энергия чыганакларын куллану үсә барган саен, литий-ион батарейкаларының энергия тыгызлыгы җитми. ничек җавап бирергә? Майанк Джейн киләчәктә кулланылырга мөмкин булган кайбер батарея технологияләрен туплады. Оригиналь мәкалә уртада бастырылган: Батарея технологиясенең киләчәге
Energyир энергия белән тулы, һәм без бу энергияне кулга алу һәм куллану өчен кулдан килгәннең барысын эшлибез. Яңартыла торган энергиягә күчүдә без яхшырак эш эшләсәк тә, энергия саклауда зур уңышларга ирешмәдек.
Хәзерге вакытта батарея технологиясенең иң югары стандарты - литий-ион батареялары. Бу батарея иң яхшы энергия тыгызлыгы, югары эффективлык (якынча 99%) һәм озын гомерле кебек.
Нәрсә булды? Без алган яңартыла торган энергия үсә барган саен, литий-ион батарейкаларының энергия тыгызлыгы җитми.
Без партияләрдә батареялар җитештерүне дәвам итә алабыз, бу бик зур эш түгел кебек, ләкин проблема шунда: литий чагыштырмача сирәк металл, шуңа күрә аның бәясе түбән түгел. Батарея җитештерү чыгымнары кимсә дә, энергия саклауга ихтыяҗ да тиз арта.
Без литий ион батареясы җитештерелгәч, ул энергия тармагына зур йогынты ясаячак дәрәҗәгә җиттек.
Фоссил ягулыгының энергия тыгызлыгы - бу факт, һәм бу бик зур йогынты ясаучы фактор, яңартыла торган энергиягә тулысынча бәйләнешкә күчүгә комачаулый. Безгә авырлыгыбызга караганда күбрәк энергия чыгаручы батареялар кирәк.
Литий-ион батарейкалары ничек эшли
Литий батарейкаларның эш механизмы гади AA яки AAA химик батареяларына охшаган. Аларда анод һәм катод терминаллары, һәм алар арасында электролит бар. Гади батареялардан аермалы буларак, литий-ионлы батареядагы агызу реакциясе кире кайтарыла, шуңа күрә батареяны берничә тапкыр тулыландырырга мөмкин.
Катод (+ терминал) литий тимер фосфаттан, анод (-терминал) графиттан, графит углеродтан ясалган. Электр - электроннар агымы гына. Бу батареялар анод белән катод арасында литий ионнарын күчереп электр чыгара.
Корылгач, ионнар анодка күчә, һәм чыгарылгач, ионнар катодка йөгерәләр.
Ионнарның бу хәрәкәте электроннарның схемада хәрәкәтенә китерә, шуңа күрә литий ион хәрәкәте һәм электрон хәрәкәт бәйләнешле.
Кремний анод батареясы
BMW кебек күп эре автомобиль компанияләре кремний анод батареяларын үстерүгә инвестицияләр салалар. Гади литий-ион батарейкалары кебек, бу батарейкалар литий анодларны кулланалар, ләкин углеродлы анодлар урынына алар кремний кулланалар.
Анод буларак, кремний графитка караганда яхшырак, чөнки литий тоту өчен 4 углерод атомы кирәк, һәм 1 кремний атомы 4 литий ионын тота ала. Бу зур яңарту ... кремнийны графиттан 3 тапкыр көчлерәк итү.
Шуңа да карамастан, литийны куллану әле ике яклы кылыч. Бу материал әле дә кыйммәт, ләкин җитештерү корылмаларын кремний күзәнәкләренә күчү җиңелрәк. Әгәр дә батареялар бөтенләй башка булса, завод тулысынча яңадан эшләнергә тиеш, бу күчүнең җәлеп итүчәнлеген бераз киметәчәк.
Кремний анодлары саф кремний җитештерү өчен ком белән эшкәртелә, ләкин хәзерге вакытта тикшерүчеләр алдында торган иң зур проблема - кремний анодлары кулланылганда шешү. Бу батареяның бик тиз бозылуына китерергә мөмкин. Анодлар җитештерү дә авыр.
Графен батареясы
Графен - карандаш белән бер үк материал кулланган углерод плитасының бер төре, ләкин плитка графитны бәйләү өчен күп вакыт кирәк. Графен күп куллану очракларында яхшы эшләве өчен мактала, һәм батарейкалар шуларның берсе.
Кайбер компанияләр графен батарейкалары өстендә эшлиләр, алар минутларда тулы зарядланырга һәм литий-ион батарейкаларына караганда 33 тапкырга тизрәк чыгарылырга мөмкин. Бу электр машиналары өчен бик мөһим.
Күпчелек батарея
Хәзерге вакытта традицион батареялар ике үлчәмле. Алар яисә литий батарея кебек яисә гадәти AA яки литий-ион батареясы кебек төрелгән.
Күпчелек батарея - 3D киңлектә электр корылмасы хәрәкәтен үз эченә алган яңа концепция.
Бу 3 үлчәмле структура зарядлау вакытын тизләтергә һәм энергия тыгызлыгын арттырырга мөмкин, бу батарейканың бик мөһим сыйфатлары. Күпчелек батареялар белән чагыштырганда, күбек батарейкаларында зарарлы сыек электролитлар юк.
Күпчелек батарейкалар сыек электролитлар урынына каты электролитлар кулланалар. Бу электролит литий ионнарын гына үткәрми, башка электрон җайланмаларны да изоляцияли.
Батарейканың тискәре корылмасын тоткан анод күбекләнгән бакырдан эшләнгән һәм кирәкле актив материал белән капланган.
Анод тирәсендә каты электролит кулланыла.
Ниһаять, “позитив паста” дип аталган батарея эчендәге бушлыкларны тутыру өчен кулланыла.
Алюминий оксиды батареясы
Бу батареялар теләсә нинди батареяның иң зур энергия тыгызлыгына ия. Аның энергиясе хәзерге литий-ион батареяларына караганда көчлерәк һәм җиңелрәк. Кайбер кешеләр бу батарейкалар 2000 километр электр машиналары белән тәэмин итә ала дип әйтәләр. Бу нәрсә ул? Белешмә өчен, Тесланың максималь круиз диапазоны якынча 600 километр.
Бу батареялар белән проблема шунда, алар зарядлана алмый. Алар алюминий гидроксид җитештерәләр һәм су нигезендәге электролитта алюминий һәм кислород реакциясе аша энергия җибәрәләр. Батарейканы куллану алюминийны анод итеп куллана.
Натрий батареясы
Хәзерге вакытта Япон галимнәре литий урынына натрий кулланган батарейкалар ясау өстендә эшлиләр.
Бу өзгеч булыр, чөнки натрий батарейкалары теоретик яктан литий батареяларына караганда 7 тапкыр эффективрак. Тагын бер зур өстенлек - сирәк элемент булган литий белән чагыштырганда, натрий җир запасларында алтынчы бай элемент.
Пост вакыты: 02-2019 декабрь