Batteri intern struktur: stor kapacitet

Vi ser frem til en ny æra med udbredt brug af ren energi. I en ikonisk scene fra æraen kan man måske se nye biler som Teslas elbiler køre ned ad gaderne, ikke drevet af benzin, men af ​​fuldt opladede lithiumbatterier. Tankstationer undervejs bliver erstattet af ladestandere. Den seneste nyhed er, at byen Shanghai nu har annonceret en licensfri politik for Teslas elbiler og støtter deres hurtigere fremstilling af superchargere i Kina.

Men den lyse fremtid kan være sløret af det faktum, at elbilbatterier ikke er så forskellige fra mobiltelefonbatterier. Mobiltelefonbrugere bekymrer sig ofte om batterilevetid. Manges telefoner er fyldt op om morgenen, og når eftermiddagen nærmer sig, bliver det nødvendigt at lade dem op en gang om dagen. Bærbare computere har det samme problem og kan løbe tør for juice i løbet af få timer. Der er sat spørgsmålstegn ved nytten af ​​elbiler, fordi de ikke kører langt nok til at styrte og skal genoplades ofte. Teslas Model er i øjeblikket den eneste elbil på markedet, hvilket er en bedrift. Modellen er den mest iøjnefaldende med en rækkevidde på 480 kilometer på en enkelt opladning.

Hvorfor holder batterierne ikke? Den mængde energi et stof kan lagre i et givet rum kaldes energitæthed. Batteritætheden er lav. Med hensyn til produceret energi pr. kilogram kan vi bruge op til 50 megajoule benzin om dagen, mens lithiumbatterier i gennemsnit er under 1 megajoule. Andre typer batterier roamer også på ekstremt lave niveauer. Vi kan naturligvis ikke gøre batteriet uendeligt; For at øge batteriets kapacitet kan vi kun fokusere på at forbedre batteriets energitæthed, men der er mange vanskeligheder. Hvad er vanskelighederne med denne teknologi? Reporteren interviewede Liu Run, lektor i kemi ved Zhejiang University, og analyserede mysteriet om den interne struktur af det almindeligt anvendte lithiumbatteri (lithiumbatteri forkortet).

Elektrolytter er meget vigtige

På grund af overførsel af elektroner kan batteriet levere energi. Når batteriet er tilsluttet kredsløbet, er kontakten slukket, og strømmen er tændt. På dette tidspunkt undslipper elektroner fra den negative terminal og strømmer gennem kredsløbet til den positive terminal. I processen vil elektronikken holde din telefon i gang, ligesom at køre i en Tesla elbil.

Elektronerne i lithiumbatterier forsynes af lithium. Hvis du fylder et batteri med lithium, stiger energitætheden så ikke? Desværre, for at et lithiumbatteri kan genoplades, skal dets interne struktur evalueres i forhold til dets specifikke energitæthed. Liu påpegede, at den interne struktur af lithiumbatterier indeholder elektrolytter, negative data, positive data og huller, som hver har sin egen specielle proces, spiller en unik rolle og er uundværlig. Denne struktur begrænser energitætheden af ​​lithium-ion-batterier.

Den første er elektrolytter, som er væsentlige ledninger i batterier. Når et batteri aflades, mister lithium-atomerne deres elektroner og bliver til lithium-ioner, og ved genopladning skal de løbe fra den ene ende af batteriet til den anden og tilbage igen. sagde Liu. Elektrolytten holder lithium-ionerne på batteriets nord- og sydpoler nøglen til kontinuerlig battericykling. Elektrolytter er som floder, lithiumioner er som fisk. Hvis floden er tør, og fiskene ikke kan komme til den anden side, vil lithiumbatterierne ikke fungere ordentligt.

Det smukke ved elektrolytten er, at den kun bærer lithiumioner, ikke elektroner, hvilket sikrer, at batteriet kun aflades, når kredsløbet er tilsluttet. Samtidig bevæger lithium-ionerne sig ifølge elektrolytten på en ordnet og veldefineret måde, så elektronerne altid bevæger sig i én retning og skaber en strøm.

Stabile positive og negative poler

Elektrolytter giver ikke strøm, men de er tunge og essentielle for lithium-ion-batterier. Så hvorfor er der ikke flere negative data baseret på grafit? Grafit, materialet, der bruges til at fremstille blyantafledninger, er ikke ansvarlig for at levere elektroner. “Dette er for at sikre, at opladningstiden er rigtig,” sagde Mr. Liu.