Vidinė akumuliatoriaus struktūra: didelė talpa

Mes laukiame naujos plataus švarios energijos naudojimo eros. Ikoniškoje eros scenoje galima išvysti gatvėmis važinėjančius naujus automobilius, tokius kaip Tesla elektromobiliai, varomi ne benzinu, o visiškai įkrautomis ličio baterijomis. Degalines pakeliui pakeis įkrovimo stotelės. Paskutinės naujienos yra tai, kad Šanchajaus miestas paskelbė apie „Tesla“ elektromobiliams be licencijų politiką ir remia greitesnę jų kompresorių gamybą Kinijoje.

Tačiau šviesią ateitį gali aptemdyti tai, kad elektromobilių akumuliatoriai nesiskiria nuo mobiliųjų telefonų baterijų. Mobiliųjų telefonų vartotojai dažnai nerimauja dėl baterijos veikimo laiko. Daugelio žmonių telefonai būna pilni ryte, o artėjant popietei juos reikia įkrauti kartą per dieną. Nešiojamieji kompiuteriai turi tą pačią problemą ir gali baigtis per kelias valandas. Kilo abejonių dėl elektromobilių naudingumo, nes jie nenuvažiuoja pakankamai toli, kad sudužtų ir juos reikia dažnai įkrauti. „Tesla“ modelis šiuo metu yra vienintelis elektromobilis rinkoje, o tai yra žygdarbis. Modelis labiausiai traukia akį – vienu įkrovimu nuvažiuojamas 480 kilometrų.

Kodėl baterijos neatlaiko? Energijos kiekis, kurį medžiaga gali sukaupti tam tikroje erdvėje, vadinamas energijos tankiu. Akumuliatoriaus energijos tankis yra mažas. Kalbant apie pagamintą energiją kilogramui, per dieną galime sunaudoti iki 50 megadžaulių benzino, o ličio baterijos vidutiniškai mažiau nei 1 megadžaulis. Kitų tipų baterijos taip pat veikia labai žemu lygiu. Akivaizdu, kad mes negalime padaryti baterijos begalinės; Siekdami padidinti akumuliatoriaus talpą, galime sutelkti dėmesį tik į akumuliatoriaus energijos tankio gerinimą, tačiau kyla daug sunkumų. Kokie yra šios technologijos sunkumai? Žurnalistas kalbino Džedziango universiteto chemijos docentą Liu Runą ir išanalizavo dažniausiai naudojamos ličio baterijos (sutrumpintai ličio akumuliatoriaus) vidinės sandaros paslaptį.

Elektrolitai yra labai svarbūs

Dėl elektronų perdavimo baterija gali suteikti energijos. Kai akumuliatorius yra prijungtas prie grandinės, jungiklis yra išjungtas ir srovė yra įjungta. Šiuo metu elektronai išeina iš neigiamo gnybto ir teka per grandinę į teigiamą gnybtą. Elektronika užtikrins jūsų telefono veikimą, kaip ir vairuojant Tesla elektromobilį.

Ličio baterijų elektronai tiekiami iš ličio. Jei pripildai bateriją ličio, energijos tankis nepadidėja? Deja, norint, kad ličio baterija būtų įkraunama, jos vidinė struktūra turi būti įvertinta pagal specifinį energijos tankį. Liu pažymėjo, kad ličio baterijų vidinėje struktūroje yra elektrolitų, neigiamų duomenų, teigiamų duomenų ir spragų, kurių kiekvienas turi savo specialų procesą, atlieka unikalų vaidmenį ir yra nepakeičiamas. Ši struktūra riboja ličio jonų baterijų energijos tankį.

Pirmasis yra elektrolitai, kurie yra būtini akumuliatorių kanalai. Išsikraunant akumuliatoriui ličio atomai praranda elektronus ir tampa ličio jonais, o kraunant turi bėgti iš vieno akumuliatoriaus galo į kitą ir vėl atgal. Liu pasakė. Elektrolitas išlaiko ličio jonus šiauriniame ir pietiniame akumuliatoriaus poliuose, tai yra raktas į nuolatinį akumuliatoriaus ciklą. Elektrolitai – kaip upės, ličio jonai – kaip žuvys. Jei upė sausa ir žuvys negali patekti į kitą krantą, ličio baterijos tinkamai neveiks.

Elektrolito grožis yra tas, kad jis neša tik ličio jonus, o ne elektronus, todėl akumuliatorius išsikrauna tik prijungus grandinę. Tuo pačiu metu ličio jonai, pagal elektrolitą, juda tvarkingai ir aiškiai apibrėžtai, todėl elektronai visada juda viena kryptimi, sukurdami srovę.

Stabilūs teigiami ir neigiami poliai

Elektrolitai neteikia energijos, tačiau jie yra sunkūs ir būtini ličio jonų akumuliatoriams. Taigi kodėl nėra daugiau neigiamų duomenų, pagrįstų grafitu? Grafitas, medžiaga, naudojama pieštukų laidams gaminti, nėra atsakinga už elektronų tiekimą. „Taip siekiama užtikrinti, kad įkrovimo laikas būtų tinkamas“, – sakė ponas Liu.