Vnitřní struktura baterie: velká kapacita

Těšíme se na novou éru rozšířeného využívání čisté energie. Na ikonické scéně té doby lze vidět nová auta, jako jsou elektromobily Tesla, jezdící po ulicích, poháněná nikoli benzinem, ale plně nabitými lithiovými bateriemi. Čerpací stanice podél cesty budou nahrazeny dobíjecími stanicemi. Poslední zprávou je, že město Šanghaj nyní oznámilo bezlicenční politiku pro elektromobily Tesla a podporuje jejich rychlejší výrobu supernabíječek v Číně.

Světlou budoucnost ale může zatemnit fakt, že baterie elektromobilů se od baterií mobilních telefonů až tak neliší. Uživatelé mobilních telefonů se často obávají o výdrž baterie. Mnoho lidí má ráno plné telefony a jak se blíží odpoledne, je nutné je nabíjet jednou denně. Notebooky mají stejný problém a šťáva jim může dojít během několika hodin. Užitečnost elektromobilů byla zpochybňována, protože nejezdí dostatečně daleko, aby havarovaly a je třeba je často dobíjet. Model Tesla je v současnosti jediným elektromobilem na trhu, což je počin. Nejpoutavější je Model s dojezdem 480 kilometrů na jedno nabití.

Proč baterie nevydrží? Množství energie, kterou může látka uložit v daném prostoru, se nazývá hustota energie. Hustota energie baterie je nízká. Pokud jde o energii vyrobenou na kilogram, můžeme spotřebovat až 50 megajoulů benzínu za den, zatímco lithiové baterie mají průměrně méně než 1 megajoul. Jiné typy baterií se také pohybují na extrémně nízké úrovni. Je zřejmé, že nemůžeme udělat baterii nekonečnou; Abychom zvýšili kapacitu baterie, můžeme se zaměřit pouze na zlepšení energetické hustoty baterie, ale existuje mnoho potíží. Jaké jsou potíže s touto technologií? Reportér vyzpovídal Liu Run, docenta chemie na Zhejiang University, a analyzoval záhadu vnitřní struktury běžně používané lithiové baterie (zkráceně lithiová baterie).

Elektrolyty jsou velmi důležité

Díky přenosu elektronů může baterie poskytovat energii. Když je baterie připojena k obvodu, spínač je vypnutý a proud je zapnutý. V tomto okamžiku elektrony uniknou ze záporného pólu a proudí obvodem ke kladnému pólu. V tomto procesu bude elektronika udržovat váš telefon v provozu, stejně jako řízení elektromobilu Tesla.

Elektrony v lithiových bateriích dodává lithium. Pokud naplníte baterii lithiem, nezvýší se hustota energie? Bohužel, aby byla lithiová baterie dobíjecí, musí být její vnitřní struktura hodnocena z hlediska její specifické energetické hustoty. Liu poukázal na to, že vnitřní struktura lithiových baterií obsahuje elektrolyty, negativní data, pozitivní data a mezery, z nichž každá má svůj vlastní speciální proces, hraje jedinečnou roli a je nepostradatelná. Tato struktura omezuje energetickou hustotu lithium-iontových baterií.

Prvním jsou elektrolyty, které jsou nezbytnými kanály v bateriích. Když se baterie vybije, atomy lithia ztratí své elektrony a stanou se ionty lithia a při dobíjení musí běžet z jednoho konce baterie na druhý a zase zpět. řekl Liu. Elektrolyt udržuje ionty lithia na severním a jižním pólu baterie, klíčem k nepřetržitému cyklování baterie. Elektrolyty jsou jako řeky, ionty lithia jsou jako ryby. Pokud je řeka suchá a ryby se nemohou dostat na druhou stranu, lithiové baterie nebudou správně fungovat.

Krása elektrolytu spočívá v tom, že nese pouze ionty lithia, nikoli elektrony, což zajišťuje, že se baterie vybíjí pouze při připojení obvodu. Lithné ionty se přitom podle elektrolytu pohybují uspořádaným a přesně definovaným způsobem, takže se elektrony pohybují vždy jedním směrem a vytvářejí proud.

Stabilní kladné a záporné póly

Elektrolyty nedodávají energii, ale jsou těžké a nezbytné pro lithium-iontové baterie. Proč tedy není více negativních údajů na základě grafitu? Grafit, materiál používaný k výrobě tužek, není zodpovědný za poskytování elektronů. “Chceme se ujistit, že doba nabíjení je správná,” řekl pan Liu.