Akọsilẹ Olootu: Imọ-ẹrọ itanna jẹ ọjọ iwaju ti ilẹ alawọ ewe, ati imọ-ẹrọ batiri jẹ ipilẹ ti imọ-ẹrọ ina ati bọtini lati ni ihamọ idagbasoke iwọn-nla ti imọ-ẹrọ ina. Imọ-ẹrọ batiri akọkọ lọwọlọwọ jẹ awọn batiri lithium-ion, eyiti o ni iwuwo agbara to dara ati ṣiṣe giga. Bibẹẹkọ, litiumu jẹ eroja to ṣọwọn pẹlu idiyele giga ati awọn orisun to lopin. Ni akoko kanna, bi lilo awọn orisun agbara isọdọtun n dagba, iwuwo agbara ti awọn batiri lithium-ion ko to mọ. bawo ni lati dahun? Mayank Jain ti gba iṣura ti diẹ ninu awọn imọ-ẹrọ batiri ti o le ṣee lo ni ọjọ iwaju. Nkan atilẹba ni a tẹjade lori alabọde pẹlu akọle: Ọjọ iwaju ti Imọ-ẹrọ Batiri
Ilẹ̀ ayé kún fún agbára, a sì ń ṣe gbogbo ohun tá a bá lè ṣe láti mú kí a sì lo agbára yẹn dáadáa. Botilẹjẹpe a ti ṣe iṣẹ ti o dara julọ ni iyipada si agbara isọdọtun, a ko ni ilọsiwaju pupọ ni titoju agbara.
Lọwọlọwọ, boṣewa ti o ga julọ ti imọ-ẹrọ batiri jẹ awọn batiri lithium-ion. Batiri yii dabi ẹni pe o ni iwuwo agbara ti o dara julọ, ṣiṣe giga (nipa 99%), ati igbesi aye gigun.
Nitorina kini aṣiṣe? Bi agbara isọdọtun ti a gba n tẹsiwaju lati dagba, iwuwo agbara ti awọn batiri lithium-ion ko to mọ.
Niwọn bi a ti le tẹsiwaju lati ṣe awọn batiri ni awọn ipele, eyi ko dabi pe o jẹ adehun nla, ṣugbọn iṣoro naa ni pe litiumu jẹ irin ti o ṣọwọn, nitorina idiyele rẹ ko kere. Botilẹjẹpe awọn idiyele iṣelọpọ batiri n ṣubu, iwulo fun ibi ipamọ agbara tun n pọ si ni iyara.
A ti de aaye kan nibiti a ti ṣelọpọ batiri lithium ion, yoo ni ipa nla lori ile-iṣẹ agbara.
Iwọn agbara ti o ga julọ ti awọn epo fosaili jẹ otitọ, ati pe eyi jẹ ifosiwewe ipa nla ti o ṣe idiwọ iyipada si igbẹkẹle lapapọ lori agbara isọdọtun. A nilo awọn batiri ti o nmu agbara diẹ sii ju iwuwo wa lọ.
Bawo ni awọn batiri litiumu-ion ṣiṣẹ
Ilana iṣẹ ti awọn batiri litiumu jẹ iru si AA lasan tabi awọn batiri kemikali AAA. Wọn ni anode ati awọn ebute cathode, ati elekitiroti laarin. Ko dabi awọn batiri lasan, ipadasẹhin itusilẹ ninu batiri lithium-ion jẹ iyipada, nitorinaa batiri naa le gba agbara leralera.
Awọn cathode (+ ebute) ti wa ni ṣe ti litiumu iron fosifeti, awọn anode (-terminal) jẹ ti lẹẹdi, ati lẹẹdi ti wa ni ṣe ti erogba. Itanna jẹ sisan ti awọn elekitironi nikan. Awọn batiri wọnyi ṣe ina ina nipasẹ gbigbe awọn ions litiumu laarin anode ati cathode.
Nigbati o ba gba agbara, awọn ions gbe lọ si anode, ati nigbati o ba ti gba agbara, awọn ions nṣiṣẹ si cathode.
Iyipo ti awọn ions nfa gbigbe ti awọn elekitironi ninu Circuit, nitorinaa gbigbe ion litiumu ati gbigbe elekitironi jẹ ibatan.
Silikoni anode batiri
Ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ nla bi BMW ti n ṣe idoko-owo ni idagbasoke awọn batiri anode silikoni. Gẹgẹbi awọn batiri lithium-ion lasan, awọn batiri wọnyi lo awọn anodes lithium, ṣugbọn dipo awọn anodes ti o da lori erogba, wọn lo silikoni.
Gẹgẹbi anode, silikoni dara ju graphite nitori pe o nilo awọn ọta carbon 4 lati mu litiumu mu, ati pe atom silicon 1 le mu awọn ions lithium 4 mu. Eyi jẹ igbesoke pataki… ṣiṣe ohun alumọni ni awọn akoko 3 ni okun sii ju lẹẹdi lọ.
Sibẹsibẹ, lilo litiumu tun jẹ ida oloju meji. Ohun elo yii tun jẹ gbowolori, ṣugbọn o tun rọrun lati gbe awọn ohun elo iṣelọpọ si awọn sẹẹli ohun alumọni. Ti awọn batiri ba yatọ patapata, ile-iṣẹ naa yoo ni lati tun ṣe atunṣe patapata, eyiti yoo fa ifamọra ti yiyi lati dinku diẹ.
Awọn anodes silikoni ni a ṣe nipasẹ ṣiṣe itọju iyanrin lati ṣe ohun alumọni mimọ, ṣugbọn iṣoro ti o tobi julọ ti awọn oniwadi koju lọwọlọwọ ni pe awọn anodes silikoni wú nigba lilo. Eyi le fa ki batiri dinku ni kiakia. O tun nira lati gbe awọn anodes lọpọlọpọ.
Batiri graphene
Graphene jẹ iru flake erogba ti o nlo ohun elo kanna bi ikọwe, ṣugbọn o jẹ akoko pupọ lati so lẹẹdi si awọn flakes. Graphene ni iyìn fun iṣẹ ti o dara julọ ni ọpọlọpọ awọn ọran lilo, ati awọn batiri jẹ ọkan ninu wọn.
Diẹ ninu awọn ile-iṣẹ n ṣiṣẹ lori awọn batiri graphene ti o le gba agbara ni kikun ni iṣẹju ati idasilẹ ni awọn akoko 33 yiyara ju awọn batiri lithium-ion lọ. Eyi jẹ iye nla fun awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina.
Batiri foomu
Lọwọlọwọ, awọn batiri ibile jẹ onisẹpo meji. Wọn ti wa ni tolera bi batiri litiumu tabi yiyi soke bi AA aṣoju tabi batiri lithium-ion.
Batiri foomu jẹ imọran tuntun ti o kan gbigbe ti idiyele ina ni aaye 3D.
Ẹya onisẹpo 3 yii le mu akoko gbigba agbara pọ si ati mu iwuwo agbara pọ si, iwọnyi jẹ awọn agbara pataki pupọ ti batiri naa. Ti a ṣe afiwe pẹlu ọpọlọpọ awọn batiri miiran, awọn batiri foomu ko ni awọn elekitiroli olomi ipalara.
Awọn batiri foomu lo awọn elekitiroli to lagbara dipo awọn elekitiroti olomi. Electrolyte yii kii ṣe awọn ions litiumu nikan, ṣugbọn tun ṣe idabobo awọn ẹrọ itanna miiran.
Anode ti o di idiyele odi batiri jẹ ti bàbà foamed ati ti a bo pẹlu ohun elo ti nṣiṣe lọwọ ti o nilo.
A ri to electrolyte ti wa ni ki o si loo ni ayika anode.
Nikẹhin, ohun ti a pe ni “lẹẹ rere” ni a lo lati kun awọn ela inu batiri naa.
Batiri Aluminiomu Oxide
Awọn batiri wọnyi ni ọkan ninu awọn iwuwo agbara ti o tobi julọ ti eyikeyi batiri. Agbara rẹ ni agbara diẹ sii ati fẹẹrẹ ju awọn batiri lithium-ion lọwọlọwọ lọ. Diẹ ninu awọn eniyan beere pe awọn batiri wọnyi le pese 2,000 kilomita ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina. Kini ero yii? Fun itọkasi, ibiti irin-ajo ti o pọju ti Tesla jẹ nipa awọn ibuso 600.
Iṣoro pẹlu awọn batiri wọnyi ni pe wọn ko le gba agbara. Wọn ṣe agbejade hydroxide aluminiomu ati tu agbara silẹ nipasẹ iṣesi ti aluminiomu ati atẹgun ninu elekitiroti orisun omi. Lilo awọn batiri jẹ aluminiomu bi anode.
Batiri iṣuu soda
Lọwọlọwọ, awọn onimo ijinlẹ sayensi Japanese n ṣiṣẹ lori ṣiṣe awọn batiri ti o lo iṣuu soda dipo litiumu.
Eyi yoo jẹ idalọwọduro, bi awọn batiri iṣuu soda ṣe ni imọ-jinlẹ awọn akoko 7 daradara diẹ sii ju awọn batiri lithium lọ. Anfaani nla miiran ni pe iṣuu soda jẹ ipin kẹfa ti o ni ọlọrọ julọ ninu awọn ifiṣura ilẹ, ni akawe si litiumu, eyiti o jẹ nkan ti o ṣọwọn.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu kejila-02-2019