Унутраная структура батарэі: вялікая ёмістасць

Мы з нецярпеннем чакаем новай эры шырокага выкарыстання чыстай энергіі. На знакавай сцэне той эпохі можна было ўбачыць новыя аўтамабілі, такія як электрамабілі Tesla, якія едуць па вуліцах, якія працуюць не на бензіне, а на цалкам зараджаных літыевых батарэях. Заправачныя станцыі па шляху заменяць на зарадныя. Апошняя навіна заключаецца ў тым, што горад Шанхай абвясціў аб бязліцэнзійнай палітыцы для электрамабіляў Tesla і падтрымлівае іх больш хуткае вытворчасць нагнетальнікаў у Кітаі.

Але светлую будучыню можа азмрочыць той факт, што акумулятары электрамабіляў не так моцна адрозніваюцца ад акумулятараў мабільных тэлефонаў. Карыстальнікі мабільных тэлефонаў часта турбуюцца аб часе службы батарэі. Раніцай у многіх тэлефоны перапоўненыя, а з набліжэннем дня ўзнікае неабходнасць зараджаць іх раз на дзень. Ноўтбукі маюць такую ​​ж праблему, і яны могуць скончыцца на працягу некалькіх гадзін. Карыснасць электрамабіляў была пастаўлена пад сумнеў, таму што яны не едуць дастаткова далёка, каб разбіцца, і іх трэба часта падзараджаць. У цяперашні час мадэль Tesla з’яўляецца адзіным электрамабілем на рынку, што з’яўляецца подзвігам. Мадэль з’яўляецца самай прывабнай, з запасам ходу 480 кіламетраў на адной зарадцы.

Чаму батарэі не працуюць? Колькасць энергіі, якую рэчыва можа захоўваць у дадзенай прасторы, называецца шчыльнасцю энергіі. Шчыльнасць энергіі батарэі нізкая. З пункту гледжання выпрацоўваемай энергіі на кілаграм, мы можам выкарыстоўваць да 50 мегаджоуляў бензіну ў дзень, у той час як літыевыя батарэі ў сярэднім менш за 1 мегаджоуль. Іншыя тыпы батарэй таксама працуюць на надзвычай нізкіх узроўнях. Відавочна, што мы не можам зрабіць батарэю бясконцай; Для таго, каб павялічыць ёмістасць батарэі, мы можам засяродзіцца толькі на паляпшэнні шчыльнасці энергіі батарэі, але ёсць шмат цяжкасцяў. Якія складанасці ў гэтай тэхналогіі? Журналіст узяў інтэрв’ю ў Лю Руна, дацэнта хіміі Чжэцзянскага ўніверсітэта, і прааналізаваў таямніцу ўнутранай структуры звычайна выкарыстоўванай літыевай батарэі (для скарачэння літыевай батарэі).

Вельмі важныя электраліты

Дзякуючы пераносу электронаў батарэя можа даваць энергію. Калі батарэя падключана да ланцуга, выключальнік выключаны, а ток уключаны. У гэты момант электроны вырываюцца з адмоўнай клемы і цякуць праз ланцуг да станоўчай клемы. У гэтым працэсе электроніка будзе падтрымліваць ваш тэлефон у працы, як і кіраванне электрамабілем Tesla.

Электроны ў літыевых батарэях забяспечваюцца літыевым. Калі вы запаўняеце батарэю літыевым, ці не павялічваецца шчыльнасць энергіі? На жаль, для таго, каб літыевая батарэя была зараджанай, яе ўнутраную структуру трэба ацэньваць з пункту гледжання яе ўдзельнай шчыльнасці энергіі. Лю адзначыў, што ўнутраная структура літыевых батарэй змяшчае электраліты, адмоўныя дадзеныя, станоўчыя звесткі і прабелы, кожны з якіх мае свой асаблівы працэс, адыгрывае унікальную ролю і з’яўляецца незаменным. Такая структура абмяжоўвае шчыльнасць энергіі літый-іённых акумулятараў.

Першы – гэта электраліты, якія з’яўляюцца неабходнымі каналамі ў батарэях. Калі акумулятар разраджаецца, атамы літыя губляюць свае электроны і становяцца іёнамі літыя, а пры перазарадцы яны павінны бегчы ад аднаго канца батарэі да іншага і назад. – сказаў Лю. Электраліт захоўвае іёны літыя на паўночным і паўднёвым полюсах батарэі, што з’яўляецца ключом да бесперапыннага цыклу батарэі. Электраліты як рэкі, іёны літыя як рыбы. Калі рака сухая і рыба не можа перабрацца на другі бок, літыевыя батарэі не будуць працаваць належным чынам.

Хараство электраліта ў тым, што ён нясе толькі іёны літыя, а не электроны, што гарантуе, што батарэя разраджаецца толькі пры падключэнні ланцуга. У той жа час іёны літыя, паводле электраліта, рухаюцца ўпарадкаваным і дакладна вызначаным чынам, таму электроны заўсёды рухаюцца ў адным кірунку, ствараючы ток.

Устойлівы станоўчы і адмоўны полюсы

Электраліты не забяспечваюць энергію, але яны цяжкія і неабходныя для літый-іённых акумулятараў. Дык чаму ж няма больш негатыўных дадзеных на аснове графіту? Графіт, матэрыял, які выкарыстоўваецца для вырабу грыфеляў, не адказвае за забеспячэнне электронамі. «Гэта трэба для таго, каб пераканацца, што час зарадкі правільны», — сказаў г-н Лю.