Вътрешна структура на батерията: голям капацитет

Очакваме с нетърпение нова ера на широко използване на чиста енергия. В емблематична сцена от епохата може да се види нови коли като електрическите автомобили на Tesla, които карат по улиците, захранвани не от бензин, а от напълно заредени литиеви батерии. Бензиностанциите по пътя ще бъдат заменени от станции за зареждане. Последната новина е, че град Шанхай вече обяви политика без лицензи за електрическите автомобили на Tesla и подкрепя тяхното по-бързо производство на компресори в Китай.

Но светлото бъдеще може да бъде помрачено от факта, че батериите на електрически автомобили не са толкова различни от батериите за мобилни телефони. Потребителите на мобилни телефони често се притесняват за живота на батерията. Телефоните на много хора сутрин са пълни и с наближаването на следобеда се налага да ги зареждате веднъж на ден. Лаптопите имат същия проблем и могат да останат без сока за няколко часа. Полезността на електрическите автомобили е поставена под въпрос, защото те не пътуват достатъчно далеч, за да катастрофират и трябва да се презареждат често. Моделът на Tesla в момента е единствената електрическа кола на пазара, което е подвиг. Моделът е най-привличащия вниманието, с пробег от 480 километра с едно зареждане.

Защо батериите не издържат? Количеството енергия, което веществото може да съхранява в дадено пространство, се нарича енергийна плътност. Енергийната плътност на батерията е ниска. По отношение на енергията, произведена на килограм, можем да използваме до 50 мегаджаула бензин на ден, докато литиевите батерии имат средно по-малко от 1 мегаджаул. Други видове батерии също работят на изключително ниски нива. Очевидно не можем да направим батерията безкрайна; За да увеличим капацитета на батерията, можем да се съсредоточим само върху подобряване на енергийната плътност на батерията, но има много трудности. Какви са трудностите с тази технология? Репортерът интервюира Liu Run, доцент по химия в университета Zhejiang, и анализира мистерията на вътрешната структура на често използваната литиева батерия (накратко литиева батерия).

Електролитите са много важни

Благодарение на преноса на електрони, батерията може да осигури енергия. Когато батерията е свързана към веригата, превключвателят е изключен и токът е включен. В този момент електроните излизат от отрицателния извод и преминават през веригата към положителния извод. В този процес електрониката ще поддържа телефона ви да работи, точно като шофиране на електрическа кола на Tesla.

Електроните в литиевите батерии се доставят от литий. Ако напълните батерия с литий, не се ли увеличава енергийната плътност? За съжаление, за да може една литиева батерия да бъде презареждаема, нейната вътрешна структура трябва да бъде оценена от гледна точка на нейната специфична енергийна плътност. Лиу посочи, че вътрешната структура на литиевите батерии съдържа електролити, отрицателни данни, положителни данни и пропуски, всеки от които има свой специален процес, играе уникална роля и е незаменим. Тази структура ограничава енергийната плътност на литиево-йонните батерии.

Първият е електролитите, които са основни проводници в батериите. Когато батерията се разреди, литиевите атоми губят своите електрони и се превръщат в литиеви йони, а при презареждане те трябва да преминават от единия край на батерията до другия и обратно. – каза Лиу. Електролитът поддържа литиевите йони на северния и южния полюс на батерията, ключът към непрекъснатото циклиране на батерията. Електролитите са като реки, литиевите йони са като рибите. Ако реката е суха и рибата не може да стигне до другата страна, литиевите батерии няма да работят правилно.

Красотата на електролита е, че носи само литиеви йони, а не електрони, което гарантира, че батерията се разрежда само когато веригата е свързана. В същото време литиевите йони, според електролита, се движат по подреден и добре дефиниран начин, така че електроните винаги се движат в една посока, създавайки ток.

Стабилни положителни и отрицателни полюси

Електролитите не осигуряват енергия, но са тежки и от съществено значение за литиево-йонните батерии. Така че защо няма повече отрицателни данни, базирани на графит? Графитът, материалът, използван за направата на моливи, не е отговорен за осигуряването на електрони. „Това е, за да се уверите, че времето за зареждане е точно“, каза г-н Лиу.