Az akkumulátor belső felépítése: nagy kapacitású

A tiszta energia széles körű használatának új korszaka elé nézünk. A korszak ikonikus jelenetében olyan új autókat láthatunk az utcákon, mint a Tesla elektromos autói, amelyek nem benzinnel, hanem teljesen feltöltött lítium akkumulátorokkal működnek. Az út menti benzinkutak helyét töltőállomások veszik át. A legfrissebb hírek szerint Sanghaj városa most bejelentette a Tesla elektromos autóinak licencmentességét, és támogatja a kompresszorok gyorsabb gyártását Kínában.

A fényes jövőt azonban elhomályosíthatja az a tény, hogy az elektromos autók akkumulátorai nem különböznek annyira a mobiltelefonok akkumulátoraitól. A mobiltelefon-használók gyakran aggódnak az akkumulátor élettartama miatt. Sok ember telefonja tele van reggelente, a délután közeledtével pedig szükségessé válik a napi egyszeri töltés. A laptopoknál ugyanez a probléma, és néhány óra alatt kifogyhat a lé. Az elektromos autók hasznosságát megkérdőjelezték, mert nem utaznak eleget ahhoz, hogy összeomoljanak, és gyakran kell újratölteni. A Tesla modellje jelenleg az egyetlen elektromos autó a piacon, ami bravúr. A Modell a legszembetűnőbb, hatótávolsága 480 kilométer egyetlen töltéssel.

Miért nem bírják az elemek? Azt az energiát, amelyet egy anyag egy adott térben képes tárolni, energiasűrűségnek nevezzük. Az akkumulátor energiasűrűsége alacsony. A kilogrammonként megtermelt energiát tekintve akár 50 megajoule benzint is felhasználhatunk naponta, míg a lítium akkumulátorok átlagosan kevesebb, mint 1 megajoule. Más típusú akkumulátorok is rendkívül alacsony szinten mozognak. Nyilvánvalóan nem tehetjük végtelenné az akkumulátort; Az akkumulátor kapacitásának növelése érdekében csak az akkumulátor energiasűrűségének javítására koncentrálhatunk, de számos nehézség adódik. Milyen nehézségekkel jár ez a technológia? A riporter interjút készített Liu Runnal, a Zhejiang Egyetem kémia docensével, és elemezte a gyakran használt lítium akkumulátor (röviden lítium akkumulátor) belső szerkezetének rejtélyét.

Az elektrolitok nagyon fontosak

Az elektronok átvitelének köszönhetően az akkumulátor energiát tud szolgáltatni. Amikor az akkumulátor csatlakoztatva van az áramkörhöz, a kapcsoló ki van kapcsolva, és az áram be van kapcsolva. Ezen a ponton az elektronok kiszabadulnak a negatív pólusról, és az áramkörön keresztül a pozitív kivezetésre áramlanak. A folyamat során az elektronika folyamatosan működésben tartja a telefonját, akárcsak egy Tesla elektromos autót vezet.

A lítium akkumulátorok elektronjait lítium táplálja. Ha megtöltünk egy akkumulátort lítiummal, nem nő az energiasűrűség? Sajnos ahhoz, hogy egy lítium akkumulátor újratölthető legyen, a belső szerkezetét a fajlagos energiasűrűség szempontjából kell értékelni. Liu rámutatott, hogy a lítium akkumulátorok belső szerkezete elektrolitokat, negatív adatokat, pozitív adatokat és hézagokat tartalmaz, amelyek mindegyikének megvan a maga speciális folyamata, egyedi szerepe van és nélkülözhetetlen. Ez a szerkezet korlátozza a lítium-ion akkumulátorok energiasűrűségét.

Az első az elektrolitok, amelyek az akkumulátorok nélkülözhetetlen vezetékei. Amikor egy akkumulátor lemerül, a lítium atomok elveszítik elektronjaikat és lítium-ionokká válnak, és újratöltéskor az akkumulátor egyik végétől a másikig, majd vissza kell futniuk. – mondta Liu. Az elektrolit az akkumulátor északi és déli pólusán tartja a lítium-ionokat, ami a folyamatos akkumulátorciklus kulcsa. Az elektrolitok olyanok, mint a folyók, a lítium-ionok olyanok, mint a halak. Ha a folyó száraz, és a halak nem tudnak átjutni a túlpartra, a lítium akkumulátorok nem működnek megfelelően.

Az elektrolit szépsége abban rejlik, hogy csak lítium-ionokat hordoz, elektronokat nem, így az akkumulátor csak az áramkör csatlakoztatásakor merül le. Ugyanakkor a lítium ionok az elektrolit szerint rendezetten és jól meghatározott módon mozognak, így az elektronok mindig egy irányba mozognak, áramot hozva létre.

Stabil pozitív és negatív pólusok

Az elektrolitok nem adnak áramot, de nehezek és nélkülözhetetlenek a lítium-ion akkumulátorokhoz. Akkor miért nincs több negatív adat a grafit alapján? A grafit, a ceruzahegyek előállításához használt anyag nem felelős az elektronok biztosításáért. „Ez azért van, hogy a töltési idő megfelelő legyen” – mondta Liu úr.