Tahrirlovchining eslatmasi: Elektr texnologiyasi yashil yerning kelajagi, batareya texnologiyasi esa elektr texnologiyasining asosi va elektr texnologiyasining keng ko'lamli rivojlanishini cheklashning kalitidir. Hozirgi asosiy akkumulyator texnologiyasi lityum-ion batareyalar bo'lib, ular yaxshi energiya zichligi va yuqori samaradorlikka ega. Biroq, lityum qimmat va cheklangan resurslarga ega bo'lgan noyob elementdir. Shu bilan birga, qayta tiklanadigan energiya manbalaridan foydalanish ortib borayotganligi sababli, lityum-ion batareyalarning energiya zichligi endi etarli emas. qanday javob berish kerak? Mayank Jain kelajakda ishlatilishi mumkin bo'lgan ba'zi batareya texnologiyalarini hisobga oldi. Asl maqola “Batareya texnologiyasining kelajagi” sarlavhasi bilan ommaviy axborot vositalarida chop etilgan
Yer energiyaga to'la va biz bu energiyani qo'lga kiritish va undan unumli foydalanish uchun qo'limizdan kelganini qilamiz. Qayta tiklanadigan energetikaga o‘tishda yaxshi ish qilgan bo‘lsak-da, energiyani saqlash borasida katta muvaffaqiyatlarga erishmadik.
Hozirgi vaqtda akkumulyator texnologiyasining eng yuqori standarti lityum-ion batareyalardir. Bu batareya eng yaxshi energiya zichligi, yuqori samaradorlik (taxminan 99%) va uzoq umrga ega ko'rinadi.
Xo'sh, nima bo'ldi? Biz qayta tiklanadigan energiya o'sishda davom etar ekan, lityum-ion batareyalarning energiya zichligi endi etarli emas.
Batareyalarni partiyalarda ishlab chiqarishni davom ettirishimiz mumkinligi sababli, bu unchalik katta ish emasdek tuyuladi, ammo muammo shundaki, lityum nisbatan kam uchraydigan metalldir, shuning uchun uning narxi past emas. Batareyani ishlab chiqarish xarajatlari pasayib borayotganiga qaramasdan, energiyani saqlashga bo'lgan ehtiyoj ham tez o'sib bormoqda.
Biz lityum ion batareyasi ishlab chiqarilgandan so'ng, energiya sanoatiga katta ta'sir ko'rsatadigan nuqtaga yetdik.
Fotoalbom yoqilg'ilarning yuqori energiya zichligi haqiqatdir va bu qayta tiklanadigan energiyaga to'liq qaramlikka o'tishga to'sqinlik qiluvchi katta ta'sir etuvchi omil. Bizga vaznimizdan ko'ra ko'proq energiya chiqaradigan batareyalar kerak.
Lityum-ion batareyalar qanday ishlaydi
Lityum batareyalarning ishlash mexanizmi oddiy AA yoki AAA kimyoviy batareyalariga o'xshaydi. Ularda anod va katod terminallari va ular orasida elektrolit mavjud. Oddiy batareyalardan farqli o'laroq, lityum-ion batareyada zaryadsizlanish reaktsiyasi teskari bo'ladi, shuning uchun batareyani qayta-qayta zaryadlash mumkin.
Katod (+ terminal) litiy temir fosfatdan, anod (-terminal) grafitdan, grafit esa ugleroddan qilingan. Elektr faqat elektronlar oqimidir. Ushbu batareyalar litiy ionlarini anod va katod o'rtasida harakatlantirish orqali elektr energiyasini ishlab chiqaradi.
Zaryadlanganda ionlar anodga o'tadi va zaryadsizlanganda ionlar katodga o'tadi.
Ionlarning bu harakati kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektronlar harakatiga sabab bo'ladi, shuning uchun litiy ionining harakati va elektron harakati o'zaro bog'liq.
Silikon anodli batareya
BMW kabi ko'plab yirik avtomobil kompaniyalari silikon anodli batareyalarni ishlab chiqishga sarmoya kiritmoqda. Oddiy lityum-ion batareyalar kabi, bu batareyalar lityum anodlardan foydalanadi, ammo uglerod asosidagi anodlar o'rniga ular kremniydan foydalanadilar.
Anod sifatida kremniy grafitdan yaxshiroqdir, chunki u litiyni ushlab turish uchun 4 ta uglerod atomini talab qiladi va 1 kremniy atomi 4 ta litiy ionini ushlab turishi mumkin. Bu katta yangilanishdir ... kremniyni grafitdan 3 baravar kuchliroq qiladi.
Shunga qaramay, lityumdan foydalanish hali ham ikki qirrali qilichdir. Ushbu material hali ham qimmat, ammo ishlab chiqarish ob'ektlarini silikon hujayralarga o'tkazish ham osonroq. Batareyalar butunlay boshqacha bo'lsa, zavodni butunlay qayta qurish kerak bo'ladi, bu esa o'tishning jozibadorligini biroz kamaytirishga olib keladi.
Kremniy anodlari qumni tozalash orqali toza kremniy hosil qiladi, ammo tadqiqotchilar hozirda duch keladigan eng katta muammo shundaki, kremniy anodlari ishlatilganda shishiradi. Bu batareyaning juda tez yomonlashishiga olib kelishi mumkin. Anodlarni ommaviy ishlab chiqarish ham qiyin.
Grafen batareyasi
Grafen - qalam bilan bir xil materialdan foydalanadigan uglerod parchalarining bir turi, ammo grafitni yoriqlarga yopishtirish uchun ko'p vaqt talab etiladi. Grafen ko'p foydalanish holatlarida ajoyib ishlashi uchun maqtovga sazovor va batareyalar ulardan biri.
Ba'zi kompaniyalar bir necha daqiqada to'liq quvvatlanadigan va litiy-ionli batareyalarga qaraganda 33 baravar tezroq zaryadsizlanadigan grafenli batareyalar ustida ishlamoqda. Bu elektr transport vositalari uchun katta ahamiyatga ega.
Ko'pikli batareya
Hozirgi vaqtda an'anaviy batareyalar ikki o'lchovli. Ular lityum batareya kabi yig'ilgan yoki odatiy AA yoki lityum-ion batareya kabi o'ralgan.
Ko'pikli batareya 3D kosmosda elektr zaryadining harakatini o'z ichiga olgan yangi kontseptsiyadir.
Ushbu 3 o'lchovli struktura zaryadlash vaqtini tezlashtirishi va energiya zichligini oshirishi mumkin, bu batareyaning juda muhim fazilatlari. Ko'pgina boshqa batareyalar bilan solishtirganda, ko'pikli batareyalarda zararli suyuqlik elektrolitlari yo'q.
Ko'pikli batareyalar suyuq elektrolitlar o'rniga qattiq elektrolitlardan foydalanadi. Ushbu elektrolit nafaqat litiy ionlarini o'tkazadi, balki boshqa elektron qurilmalarni ham izolyatsiya qiladi.
Batareyaning salbiy zaryadini ushlab turadigan anod ko'pikli misdan yasalgan va kerakli faol material bilan qoplangan.
Keyin anod atrofida qattiq elektrolit qo'llaniladi.
Nihoyat, batareya ichidagi bo'shliqlarni to'ldirish uchun "ijobiy pasta" deb ataladigan narsa ishlatiladi.
Alyuminiy oksidli batareya
Ushbu batareyalar har qanday batareyaning eng katta energiya zichligidan biriga ega. Uning energiyasi hozirgi litiy-ion batareyalarga qaraganda kuchliroq va engilroq. Ba'zilarning ta'kidlashicha, bu batareyalar 2000 kilometr elektr transport vositalarini ta'minlay oladi. Bu tushuncha nima? Ma’lumot uchun, Tesla’ning maksimal kruiz masofasi taxminan 600 kilometrni tashkil qiladi.
Ushbu batareyalar bilan bog'liq muammo shundaki, ularni zaryad qilish mumkin emas. Ular alyuminiy gidroksidi ishlab chiqaradi va alyuminiy va kislorodning suvga asoslangan elektrolitdagi reaktsiyasi orqali energiya chiqaradi. Batareyalardan foydalanish alyuminiyni anod sifatida iste'mol qiladi.
Natriy batareyasi
Hozirda yapon olimlari litiy o‘rniga natriy ishlatadigan batareyalar yaratish ustida ishlamoqda.
Natriy batareyalar nazariy jihatdan lityum batareyalarga qaraganda 7 baravar samaraliroq bo'lgani uchun bu buzuvchi bo'lar edi. Yana bir katta afzallik shundaki, natriy noyob element bo'lgan litiy bilan taqqoslaganda, yer zahiralari bo'yicha oltinchi eng boy element hisoblanadi.
Yuborilgan vaqti: 2019-yil 2-dekabr