Estructura interna de la batería: gran capacidad

Esperamos una nueva era de uso generalizado de energía limpia. En una escena icónica de la época, uno podría ver autos nuevos como los autos eléctricos de Tesla conduciendo por las calles, que no funcionan con gasolina sino con baterías de litio completamente cargadas. Las estaciones de servicio en el camino serán reemplazadas por estaciones de carga. La última noticia es que la ciudad de Shanghai ha anunciado una política sin licencia para los coches eléctricos de Tesla y está apoyando su fabricación más rápida de supercargadores en China.

Pero el futuro brillante puede verse empañado por el hecho de que las baterías de los automóviles eléctricos no son tan diferentes de las baterías de los teléfonos celulares. Los usuarios de teléfonos móviles a menudo se preocupan por la duración de la batería. Los teléfonos de muchas personas están llenos por la mañana y, a medida que se acerca la tarde, es necesario cargarlos una vez al día. Las computadoras portátiles tienen el mismo problema y pueden quedarse sin energía en cuestión de horas. Se ha cuestionado la utilidad de los autos eléctricos porque no viajan lo suficientemente lejos como para chocar y necesitan recargarse con frecuencia. El modelo de Tesla es actualmente el único automóvil eléctrico en el mercado, lo cual es una hazaña. El modelo es el más llamativo, con un alcance de 480 kilómetros con una sola carga.

¿Por qué no duran las pilas? La cantidad de energía que una sustancia puede almacenar en un espacio dado se llama densidad de energía. La densidad de energía de la batería es baja. En términos de energía producida por kilogramo, podemos usar hasta 50 megajulios de gasolina por día, mientras que las baterías de litio promedian menos de 1 megajulio. Otros tipos de baterías también se mueven a niveles extremadamente bajos. Obviamente, no podemos hacer que la batería sea infinita; Para aumentar la capacidad de la batería, solo podemos enfocarnos en mejorar la densidad de energía de la batería, pero existen muchas dificultades. ¿Cuáles son las dificultades con esta tecnología? El periodista entrevistó a Liu Run, profesor asociado de química en la Universidad de Zhejiang, y analizó el misterio de la estructura interna de la batería de litio de uso común (batería de litio para abreviar).

Los electrolitos son muy importantes

Debido a la transferencia de electrones, la batería puede proporcionar energía. Cuando la batería está conectada al circuito, el interruptor está apagado y la corriente está encendida. En este punto, los electrones escapan del terminal negativo y fluyen a través del circuito hacia el terminal positivo. En el proceso, la electrónica mantendrá su teléfono funcionando, al igual que conducir un automóvil eléctrico Tesla.

Los electrones de las baterías de litio son suministrados por litio. Si llena una batería con litio, ¿no aumenta la densidad de energía? Desafortunadamente, para que una batería de litio sea recargable, su estructura interna debe evaluarse en términos de su densidad de energía específica. Liu señaló que la estructura interna de las baterías de litio contiene electrolitos, datos negativos, datos positivos y lagunas, cada uno de los cuales tiene su propio proceso especial, juega un papel único y es indispensable. Esta estructura limita la densidad de energía de las baterías de iones de litio.

El primero son los electrolitos, que son conductos esenciales en las baterías. Cuando una batería se descarga, los átomos de litio pierden sus electrones y se convierten en iones de litio, y cuando se recargan, tienen que ir de un extremo a otro de la batería y viceversa. Dijo Liu. El electrolito mantiene los iones de litio, en los polos norte y sur de la batería, la clave para el ciclo continuo de la batería. Los electrolitos son como ríos, los iones de litio son como peces. Si el río está seco y los peces no pueden llegar al otro lado, las baterías de litio no funcionarán correctamente.

La belleza del electrolito es que transporta solo iones de litio, no electrones, lo que garantiza que la batería solo se descargue cuando el circuito está conectado. Al mismo tiempo, los iones de litio, según el electrolito, se mueven de forma ordenada y bien definida, por lo que los electrones siempre se mueven en una dirección, creando una corriente.

Polos positivos y negativos estables

Los electrolitos no proporcionan energía, pero son pesados ​​y esenciales para las baterías de iones de litio. Entonces, ¿por qué no hay más datos negativos basados ​​en el grafito? El grafito, el material utilizado para hacer minas de lápiz, no es responsable de proporcionar electrones. “Esto es para asegurarse de que el tiempo de carga sea el adecuado”, dijo Liu.