Structure interne de la batterie : grande capacité

Nous attendons avec impatience une nouvelle ère d’utilisation généralisée de l’énergie propre. Dans une scène emblématique de l’époque, on pourrait voir de nouvelles voitures comme les voitures électriques de Tesla rouler dans les rues, alimentées non par de l’essence mais par des batteries au lithium complètement chargées. Les stations-service en cours de route seront remplacées par des bornes de recharge. Aux dernières nouvelles, la ville de Shanghai a maintenant annoncé une politique sans licence pour les voitures électriques de Tesla et soutient leur fabrication plus rapide de compresseurs en Chine.

Mais le brillant avenir peut être assombri par le fait que les batteries de voitures électriques ne sont pas si différentes des batteries de téléphones portables. Les utilisateurs de téléphones portables s’inquiètent souvent de la durée de vie de la batterie. Les téléphones de nombreuses personnes sont pleins le matin et à l’approche de l’après-midi, il devient nécessaire de les recharger une fois par jour. Les ordinateurs portables ont le même problème et peuvent manquer de jus en quelques heures. L’utilité des voitures électriques a été remise en question car elles ne parcourent pas assez loin pour s’écraser et doivent être rechargées fréquemment. Le modèle de Tesla est actuellement la seule voiture électrique sur le marché, ce qui est un exploit. Le modèle est le plus accrocheur, avec une autonomie de 480 kilomètres sur une seule charge.

Pourquoi les piles ne durent-elles pas ? La quantité d’énergie qu’une substance peut stocker dans un espace donné est appelée densité d’énergie. La densité énergétique de la batterie est faible. En termes d’énergie produite par kilogramme, nous pouvons utiliser jusqu’à 50 mégajoules d’essence par jour, tandis que les batteries au lithium sont en moyenne inférieures à 1 mégajoule. D’autres types de batteries se déplacent également à des niveaux extrêmement faibles. Évidemment, on ne peut pas rendre la batterie infinie ; Afin d’augmenter la capacité de la batterie, on ne peut se concentrer que sur l’amélioration de la densité énergétique de la batterie, mais les difficultés sont nombreuses. Quelles sont les difficultés de cette technologie ? Le journaliste a interviewé Liu Run, professeur agrégé de chimie à l’Université du Zhejiang, et a analysé le mystère de la structure interne de la batterie au lithium couramment utilisée (batterie au lithium en abrégé).

Les électrolytes sont très importants

Grâce au transfert d’électrons, la batterie peut fournir de l’énergie. Lorsque la batterie est connectée au circuit, l’interrupteur est éteint et le courant est allumé. À ce stade, les électrons s’échappent de la borne négative et traversent le circuit jusqu’à la borne positive. Dans le processus, l’électronique fera fonctionner votre téléphone, tout comme conduire une voiture électrique Tesla.

Les électrons des batteries au lithium sont fournis par le lithium. Si vous remplissez une batterie de lithium, la densité d’énergie n’augmente-t-elle pas ? Malheureusement, pour qu’une batterie au lithium soit rechargeable, sa structure interne doit être évaluée en fonction de sa densité énergétique spécifique. Liu a souligné que la structure interne des batteries au lithium contient des électrolytes, des données négatives, des données positives et des lacunes, dont chacune a son propre processus spécial, joue un rôle unique et est indispensable. Cette structure limite la densité énergétique des batteries lithium-ion.

Le premier est celui des électrolytes, qui sont des conduits essentiels dans les batteries. Lorsqu’une batterie se décharge, les atomes de lithium perdent leurs électrons et deviennent des ions lithium, et lors de la recharge, ils doivent aller d’un bout à l’autre de la batterie et vice-versa. dit Liu. L’électrolyte garde les ions lithium, aux pôles nord et sud de la batterie, la clé du cyclage continu de la batterie. Les électrolytes sont comme les rivières, les ions lithium sont comme les poissons. Si la rivière est à sec et que les poissons ne peuvent pas passer de l’autre côté, les batteries au lithium ne fonctionneront pas correctement.

La beauté de l’électrolyte est qu’il ne transporte que des ions lithium, pas des électrons, garantissant que la batterie ne se décharge que lorsque le circuit est connecté. Dans le même temps, les ions lithium, en fonction de l’électrolyte, se déplacent de manière ordonnée et bien définie, de sorte que les électrons se déplacent toujours dans une direction, créant un courant.

Pôles positifs et négatifs stables

Les électrolytes ne fournissent pas d’énergie, mais ils sont lourds et essentiels pour les batteries lithium-ion. Alors pourquoi n’y a-t-il pas plus de données négatives basées sur le graphite ? Le graphite, le matériau utilisé pour fabriquer les mines de crayon, n’est pas responsable de la fourniture d’électrons. “C’est pour s’assurer que le temps de charge est correct”, a déclaré M. Liu.