Մարտկոցի ներքին կառուցվածքը՝ մեծ հզորություն

Մենք անհամբեր սպասում ենք մաքուր էներգիայի համատարած օգտագործման նոր դարաշրջանին: Դարաշրջանի խորհրդանշական տեսարանում կարելի է տեսնել նոր մեքենաներ, ինչպիսիք են Tesla-ի էլեկտրական մեքենաները, որոնք քշում են փողոցներով, որոնք սնվում են ոչ թե բենզինով, այլ լիովին լիցքավորված լիթիումային մարտկոցներով: Ճանապարհին գազալցակայանները կփոխարինվեն լիցքավորման կայաններով։ Վերջին նորությունն այն է, որ Շանհայ քաղաքն այժմ հայտարարել է Tesla-ի էլեկտրական մեքենաների համար առանց լիցենզիայի քաղաքականություն և աջակցում է Չինաստանում գերլիցքավորիչների ավելի արագ արտադրությանը:

Սակայն պայծառ ապագան կարող է մթագնել այն փաստով, որ էլեկտրական մեքենաների մարտկոցները այնքան էլ չեն տարբերվում բջջային հեռախոսների մարտկոցներից: Բջջային հեռախոսներից օգտվողները հաճախ անհանգստանում են մարտկոցի աշխատանքի համար: Առավոտյան շատերի հեռախոսները լեփ-լեցուն են, և երբ մոտենում է կեսօր, անհրաժեշտություն է առաջանում լիցքավորել օրը մեկ անգամ։ Նույն խնդիրն ունեն նոութբուքերը, որոնք կարող են մի քանի ժամվա ընթացքում սպառվել: Էլեկտրական մեքենաների օգտակարությունը կասկածի տակ է դրվել, քանի որ դրանք այնքան հեռու չեն ճանապարհորդում վթարի համար և հաճախակի լիցքավորման կարիք ունեն: Tesla’s Model-ը ներկայումս միակ էլեկտրական մեքենան է շուկայում, ինչը սխրանք է: Մոդելն ամենաուշագրավն է՝ մեկ լիցքավորմամբ 480 կիլոմետր հեռահարությամբ:

Ինչու՞ մարտկոցները չեն տևում: Այն էներգիայի քանակը, որը նյութը կարող է կուտակել տվյալ տարածքում, կոչվում է էներգիայի խտություն: Մարտկոցի էներգիայի խտությունը ցածր է: Մեկ կիլոգրամի դիմաց արտադրվող էներգիայի առումով մենք կարող ենք օրական օգտագործել մինչև 50 մեգաջոլ բենզին, մինչդեռ լիթիումային մարտկոցները միջինում 1 մեգաջուլից պակաս են: Մարտկոցների այլ տեսակներ նույնպես թափառում են չափազանց ցածր մակարդակներում: Ակնհայտ է, որ մենք չենք կարող մարտկոցը դարձնել անսահման; Մարտկոցի հզորությունը մեծացնելու համար մենք կարող ենք կենտրոնանալ միայն մարտկոցի էներգիայի խտության բարելավման վրա, սակայն դժվարությունները շատ են։ Ի՞նչ դժվարություններ կան այս տեխնոլոգիայի հետ կապված: Լրագրողը հարցազրույց է վերցրել Չժեցզյան համալսարանի քիմիայի դոցենտ Լիու Ռունից և վերլուծել սովորաբար օգտագործվող լիթիումային մարտկոցի ներքին կառուցվածքի առեղծվածը (կարճ ասած՝ լիթիումի մարտկոց):

Էլեկտրոլիտները շատ կարևոր են

Էլեկտրոնների փոխանցման շնորհիվ մարտկոցը կարող է էներգիա ապահովել։ Երբ մարտկոցը միացված է միացմանը, անջատիչը անջատված է, իսկ հոսանքը միացված է: Այս պահին էլեկտրոնները դուրս են գալիս բացասական տերմինալից և շղթայով հոսում դեպի դրական տերմինալ: Ընթացքում էլեկտրոնիկան կպահի ձեր հեռախոսի աշխատանքը, ինչպես Tesla էլեկտրական մեքենա վարելը:

Լիթիումի մարտկոցների էլեկտրոնները մատակարարվում են լիթիումով: Եթե ​​մարտկոցը լցնում եք լիթիումով, էներգիայի խտությունը չի՞ ավելանում: Ցավոք սրտի, որպեսզի լիթիումի մարտկոցը վերալիցքավորվի, դրա ներքին կառուցվածքը պետք է գնահատվի էներգիայի հատուկ խտության տեսանկյունից: Լյուն ընդգծել է, որ լիթիումային մարտկոցների ներքին կառուցվածքը պարունակում է էլեկտրոլիտներ, բացասական տվյալներ, դրական տվյալներ և բացեր, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր հատուկ ընթացքը, խաղում է յուրահատուկ դեր և անփոխարինելի։ Այս կառուցվածքը սահմանափակում է լիթիում-իոնային մարտկոցների էներգիայի խտությունը:

Առաջինը էլեկտրոլիտներն են, որոնք հիմնական խողովակներն են մարտկոցներում: Երբ մարտկոցը լիցքաթափվում է, լիթիումի ատոմները կորցնում են իրենց էլեկտրոնները և դառնում լիթիումի իոններ, իսկ վերալիցքավորման ժամանակ նրանք պետք է վազեն մարտկոցի մի ծայրից մյուսը և նորից վերադառնան։ Լյուն ասաց. Էլեկտրոլիտը մարտկոցի հյուսիսային և հարավային բևեռներում պահում է լիթիումի իոնները՝ մարտկոցի շարունակական շրջապտույտի բանալին: Էլեկտրոլիտները նման են գետերի, լիթիումի իոնները՝ ձկների։ Եթե ​​գետը չոր է, և ձուկը չի կարողանում մյուս ափ հասնել, լիթիումի մարտկոցները ճիշտ չեն աշխատի:

Էլեկտրոլիտի գեղեցկությունն այն է, որ այն կրում է միայն լիթիումի իոններ, այլ ոչ էլեկտրոններ՝ ապահովելով, որ մարտկոցը լիցքաթափվի միայն միացման ժամանակ: Միաժամանակ, լիթիումի իոնները, ըստ էլեկտրոլիտի, շարժվում են կարգավորված և հստակ ձևով, ուստի էլեկտրոնները միշտ շարժվում են մեկ ուղղությամբ՝ առաջացնելով հոսանք։

Կայուն դրական և բացասական բևեռներ

Էլեկտրոլիտները էներգիա չեն ապահովում, բայց դրանք ծանր են և անհրաժեշտ լիթիում-իոնային մարտկոցների համար: Ուրեմն ինչու՞ գրաֆիտի վրա հիմնված ավելի շատ բացասական տվյալներ չկան: Գրաֆիտը՝ նյութը, որն օգտագործվում է մատիտի կապարներ պատրաստելու համար, պատասխանատու չէ էլեկտրոնների տրամադրման համար: «Սա պետք է համոզվի, որ լիցքավորման ժամանակը ճիշտ է», – ասաց պարոն Լյուն: