Новы энергетычны сектар апошнім часам перажывае бум. Сёння мы пагаворым аб распрацоўцы і прынцыпах працы акумулятараў і батарэй для мабільных тэлефонаў.

1. Прынцып працы акумулятара

Прылада, якая можа непасрэдна пераўтвараць хімічную энергію, энергію святла, цеплавую энергію і інш., у электрычную, называецца батарэяй. Гэта ўключае ў сябе хімічныя батарэі, ядзерныя батарэі і г.д., і тое, што мы звычайна называем батарэямі, звычайна адносіцца да хімічных батарэй.

Практычныя хімічныя батарэі дзеляцца на першасныя батарэі і акумулятары. Батарэі, з якімі мы кантактуем у паўсядзённым жыцці, у асноўным акумулятары. Перад выкарыстаннем батарэю неабходна зарадзіць, а потым яе можна разрадзіць. Пры зарадцы электрычная энергія пераўтворыцца ў хімічную; пры разрадцы хімічная энергія пераўтворыцца ў электрычную.

Калі акумулятар разраджаецца, ток перадаецца ад станоўчага электрода да адмоўнага праз знешні ланцуг. У электраліце ​​станоўчыя іёны і адмоўныя іёны адпаведна перадаюцца на электроды, а ток перадаецца ад адмоўнага электрода да станоўчага. Калі батарэя разраджаецца, два электрода падвяргаюцца хімічнай рэакцыі, і ланцуг адключаецца або адбываецца хімічная рэакцыя. Калі матэрыял вычарпаецца, разрад спыніцца.

У залежнасці ад матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ўнутры батарэі, батарэя можа быць акумулятарнай або неперазаражаемай. Некаторыя хімічныя рэакцыі зварачальныя, а некаторыя – незваротныя.

Ёмістасць і хуткасць батарэі залежаць ад яе матэрыялу.

2 Гісторыя батарэй для мабільных тэлефонаў

Батарэі мабільных тэлефонаў можна ў асноўным падзяліць на тры этапы: Ni-Cd акумулятар → Ni-MH акумулятар →

З назваў гэтых трох этапаў мы бачым, што асноўныя хімічныя элементы, якія выкарыстоўваюцца ў батарэях, змяняюцца, і ў батарэях з’яўляецца ўсё больш тэхналагічных інавацый. Можна нават сказаць, што без літыевых батарэй сёння не было б мабільнага разумнага жыцця.

Калі мабільныя тэлефоны ўпершыню з’явіліся ў 1980-х гадах, іх таксама называлі «мабільнымі тэлефонамі». З назвы мы бачым, што ён велізарны. Асноўная прычына, чаму ён вялікі, – гэта вялікая батарэя.

У 1990-я гады з’явіліся Ni-MH акумулятары меншых памераў і больш экалагічныя. Зорны прадукт Motorola StarTAC выкарыстоўвае нікель-металгідрыдныя батарэі, якія досыць малыя, каб падарваць уяўленне людзей. StarTAC328, выпушчаны ў 1996 годзе, быў першым у свеце раскладным тэлефонам, вагой усяго 87 грамаў.

У пачатку 1990-х з’явіліся і літыевыя батарэі. У 1992 годзе Sony прадставіла ўласную літыевую батарэю ў сваю прадукцыю, але з-за высокай цаны і адсутнасці выдатнай магутнасці яе можна было выкарыстоўваць толькі ў сваіх прадуктах. Пасля, з тэхналагічнымі інавацыямі матэрыялаў літыевых акумулятараў і прагрэсам тэхналогіі вытворчасці, яго магутнасць і кошт былі палепшаны, і паступова заваявалі прыхільнасць большай колькасці вытворцаў. Эра літыевых батарэй афіцыйна настала.

Літыевая батарэя і Нобелеўская прэмія

Нягледзячы на ​​тое, што замена мабільных тэлефонаў развіваецца хутка, развіццё акумулятараў мабільных тэлефонаў ідзе адносна павольна. Паводле дадзеных апытання, ёмістасць акумулятараў кожныя 10 гадоў павялічваецца толькі на 10%. Значна павялічыць ёмістасць акумулятараў мабільных тэлефонаў за кароткі прамежак часу практычна немагчыма, таму сфера батарэй для мабільных тэлефонаў таксама мае неабмежаваныя магчымасці і патэнцыял.

Нобелеўская прэмія па хіміі 2019 года была прысуджана прафесару Джону Гудэнафу, Стэнлі Уітынгему і доктару Акіры Ёшына за працу ў галіне літыевых батарэй. Насамрэч, кожны год перад перамогай некаторыя людзі прадказваюць, ці выйграюць літыевыя батарэі. Прагрэс літыевых батарэй мае вялікі ўплыў і ўклад у грамадства, і іх узнагароды заслужаныя.

Першы нафтавы крызіс вайны на Блізкім Усходзе ў 1970-я гады прымусіў людзей усвядоміць важнасць пазбаўлення ад залежнасці ад нафты. Увод новых крыніц энергіі можа замяніць нафту. Таксама краіны-энтузіясты стварылі новыя вышыні ў даследаваннях і распрацоўках акумулятараў. З наступствам нафтавага крызісу ён спадзяецца ўнесці ўклад у галіне альтэрнатыўнай энергетыкі.

Як старажытны элемент, які выпрацоўваўся ў першыя хвіліны Вялікага выбуху, літый быў упершыню адкрыты шведскімі хімікамі ў выглядзе іёнаў літыя ў пачатку 19 стагоддзя. Ён надзвычай рэактыўны. Яго слабасць заключаецца ў рэактыўнасці, але гэта таксама і яго моцныя бакі.

Калі чысты літый выкарыстоўваецца ў якасці анода для зарадкі акумулятара, утвараюцца літыевыя дендрыты, якія могуць выклікаць кароткае замыканне ў батарэі, выклікаць пажар ці нават выбух, але даследчыкі ніколі не адмаўляліся ад літыевых батарэй.

Тры лаўрэаты Нобелеўскай прэміі: Стэнлі Уітынгем быў першым цалкам функцыянальным літыевым акумулятарам, які працаваў пры пакаёвай тэмпературы ў пачатку 1970-х, выкарыстоўваючы магутны прывад літыя для вызвалення знешніх электронаў;

Батарэя Уітынгема можа генераваць крыху больш за два вольта. У 1980 годзе Гудэнаф выявіў, што выкарыстанне літыя-кобальту ў катодзе можа падвоіць напружанне. Ён падвоіў патэнцыял батарэі, і матэрыял катода з высокай шчыльнасцю энергіі вельмі лёгкі, але ён можа зрабіць батарэю больш моцнай. Ён стварыў лепшыя ўмовы для распрацоўкі больш карысных батарэй;

У 1985 годзе Акасэ Ёсіна распрацаваў першага камерцыйнага робата. У якасці катода ён абраў літый-кобальтавую кіслату, якую выкарыстоўваў Гудэнеф, і паспяхова замяніў літыевы сплаў на вуглярод у якасці адмоўнага электрода батарэі. Ён распрацаваў літыевую батарэю са стабільнай працай, малым вагой, вялікай ёмістасцю, бяспечнай заменай і значна зніжанай рызыкай самазагарання.

Менавіта іх даследаванні падштурхнулі літыевыя батарэі да незлічоных электронных прадуктаў, што дазволіла нам атрымліваць асалоду ад сучаснай мабільнай жыцця. Літыевыя батарэі стварылі прыдатныя ўмовы для бесправаднога новага грамадства без выкапнёвага паліва і прынеслі вялікую карысць чалавецтву.

Тэхналогія ніколі не спыняецца

У тыя дні зарадка займала 10 гадзін і размова 35 хвілін, а цяпер нашы мабільныя тэлефоны пастаянна працуюць. Мы не будзем падвяргацца праблемай зарадкі на працягу доўгага часу, як гэта было ў мінулым, але тэхналогія ніколі не спынялася. Мы ўсё яшчэ вывучаем дарогу вялікай ёмістасці, невялікага памеру і доўгага тэрміну службы батарэі.

Да гэтага часу праблема дендрытаў літыевых батарэй па-ранейшаму пераследуе даследчыкаў як прывід. Сутыкнуўшыся з гэтай сур’ёзнай пагрозай бяспекі, навукоўцы ва ўсім свеце ўсё яшчэ старанна працуюць. Гудэнаф, 90-гадовы лаўрэат Нобелеўскай прэміі, рашуча прысвяціў сябе даследаванні і распрацоўцы цвёрдацельных акумулятараў.

Сябар, што ты думаеш пра новую энергію? Якія вы бачыце на будучыню батарэі? Якія вашы чаканні ад будучых мабільных тэлефонаў?

Сардэчна запрашаем пакінуць паведамленне для абмеркавання, калі ласка, звярніце ўвагу на навуку аб чорных дзірках і прапануем вам больш цікавую навуку.