Сүүлийн үед эрчим хүчний шинэ салбар эрчимтэй хөгжиж байна. Өнөөдөр бид батерей, гар утасны батерейны хөгжил, ажиллах зарчмуудын талаар ярих болно.

1. Зайны ажиллах зарчим

Химийн энерги, гэрлийн энерги, дулааны энерги гэх мэтийг шууд цахилгаан энерги болгон хувиргах төхөөрөмжийг батерей гэнэ. Үүнд химийн батерей, цөмийн батерей гэх мэт зүйлс багтдаг бөгөөд бидний ихэвчлэн батарей гэж нэрлэдэг зүйл нь ерөнхийдөө химийн батерейг хэлдэг.

Практик химийн батерейг анхдагч батерей болон аккумлятор гэж хуваадаг. Бидний өдөр тутмын амьдралд тохиолддог батерейнууд нь ихэвчлэн аккумляторууд байдаг. Ашиглахын өмнө зайг цэнэглэх шаардлагатай бөгөөд дараа нь цэнэггүй болно. Цэнэглэх үед цахилгаан энерги нь химийн энерги болж хувирдаг; цэнэглэх үед химийн энерги нь цахилгаан энерги болж хувирдаг.

Зайг цэнэггүй болгох үед гүйдэл нь эерэг электродоос сөрөг электрод руу гадны хэлхээгээр дамждаг. Электролит дэх эерэг ионууд болон сөрөг ионууд нь электродууд руу тус тус дамждаг бөгөөд гүйдэл нь сөрөг электродоос эерэг электрод руу дамждаг. Зайг цэнэггүй болгох үед хоёр электрод химийн урвалд орж, хэлхээ салгагдах эсвэл химийн урвал явагдана. Материал дууссаны дараа гадагшлах нь зогсох болно.

Зайны дотор ашигласан материалаас хамааран батерейг цэнэглэдэг эсвэл цэнэглэдэггүй. Зарим химийн урвалууд буцах боломжтой, зарим нь эргэлт буцалтгүй байдаг.

Батерейны хүчин чадал, хурд нь түүний материалаас хамаарна.

2 Гар утасны батерейны түүх

Гар утасны батерейг үндсэндээ гурван үе шатанд хувааж болно: Ni-Cd зай → Ni-MH зай →

Эдгээр гурван үе шатын нэрнээс харахад батерейнд хэрэглэгддэг гол химийн элементүүд өөрчлөгдөж, батерейнд илүү технологийн шинэчлэлүүд гарч байгааг харж болно. Лити батерейгүй бол өнөөдөр гар утасны ухаалаг амьдрал байхгүй гэж бид хэлж чадна.

1980-аад онд гар утас анх гарч ирэхэд тэдгээрийг мөн “гар утас” гэж нэрлэдэг байв. Нэрнээс нь харахад энэ нь асар том юм. Том болсон гол шалтгаан нь том батарейтай холбоотой.

1990-ээд онд Ni-MH батерейнууд гарч ирсэн бөгөөд тэдгээр нь жижиг хэмжээтэй, байгаль орчинд ээлтэй. Motorola-гийн од бүтээгдэхүүн StarTAC нь никель металл гидридын батерейг ашигладаг бөгөөд энэ нь хүмүүсийн ойлголтыг өөрчлөхөд хангалттай жижиг хэмжээтэй юм. 328 онд гарсан StarTAC1996 нь ердөө 87 грамм жинтэй дэлхийн анхны флип утас байв.

1990-ээд оны эхээр лити батерейнууд бас гарч ирэв. 1992 онд Sony өөрийн литийн батерейг бүтээгдэхүүндээ нэвтрүүлсэн боловч өндөр үнэ, маш сайн хүч чадалгүйн улмаас зөвхөн өөрийн бүтээгдэхүүндээ ашиглах боломжтой байв. Улмаар литийн батерейны материалын технологийн шинэчлэл, үйлдвэрлэлийн технологийн дэвшлийн ачаар түүний хүчин чадал, өртөг сайжирч, аажмаар илүү олон үйлдвэрлэгчдийн тааллыг хүртэв. Лити батерейны эрин үе албан ёсоор ирлээ.

Литиум батерей ба Нобелийн шагнал

Хэдийгээр гар утас солих ажил эрчимтэй хөгжиж байгаа ч гар утасны батарейны хөгжил харьцангуй удаашралтай байна. Судалгааны мэдээллээс харахад батерейны хүчин чадал 10 жил тутамд ердөө 10%-иар нэмэгддэг. Гар утасны батерейны хүчин чадлыг богино хугацаанд мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх нь бараг боломжгүй тул гар утасны батерейны салбарт бас хязгааргүй боломж, боломж бий.

2019 оны химийн салбарын Нобелийн шагналыг лити батерейны салбарт хийсэн бүтээлээрээ профессор Жон Гуденоф, Стэнли Уиттингем, доктор Акира Ёшино нар хүртлээ. Үнэндээ жил бүр ялахаас өмнө зарим хүмүүс лити батерей ялах эсэхийг урьдчилан таамаглаж байна. Лити батерейны хөгжил нь нийгэмд асар их нөлөө, хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд тэдний шагналыг хүртэх ёстой.

1970-аад оны Ойрхи Дорнодын дайны үеийн газрын тосны анхны хямрал нь хүмүүсийг газрын тосны хараат байдлаас ангижрахын чухлыг ухаарахад хүргэсэн. Эрчим хүчний шинэ эх үүсвэрүүд орж ирэх нь газрын тосыг орлож чадна. Мөн урам зоригтой улс орнууд батерейны судалгаа, хөгжилд шинэ өндөрлөгүүдийг бий болгосон. Газрын тосны хямралын нөлөөгөөр тэрээр өөр эрчим хүчний салбарт хувь нэмрээ оруулна гэж найдаж байна.

Их тэсрэлтийн эхний хэдэн минутад үүссэн эртний элементийн хувьд литийг 19-р зууны эхээр Шведийн химич литийн ион хэлбэрээр анх нээжээ. Энэ нь маш идэвхтэй байдаг. Түүний сул тал нь урвалд оршдог, гэхдээ энэ нь бас Түүний давуу тал юм.

Цэвэр литийг батерейг цэнэглэхэд анод болгон ашиглахад литийн дендрит үүсдэг бөгөөд энэ нь зайнд богино холболт үүсгэж, гал түймэр, тэр ч байтугай дэлбэрэлт үүсгэдэг ч судлаачид литийн батерейгаас хэзээ ч татгалзаж байгаагүй.

Нобелийн гурван шагналтан: Стэнли Уиттингхэм бол 1970-аад оны эхээр тасалгааны температурт ажилладаг анхны бүрэн ажиллагаатай литийн батерей бөгөөд литийн хүчирхэг хөтчийг ашиглан гадаад электронуудыг ялгаруулдаг;

Whittingham-ийн зай нь хоёр вольтоос бага зэрэг цахилгаан үүсгэж чаддаг. 1980 онд Гуденоу катод дахь кобальт литийг ашиглах нь хүчдэлийг хоёр дахин нэмэгдүүлж болохыг олж мэдсэн. Тэрээр батерейны хүчин чадлыг хоёр дахин нэмэгдүүлж, өндөр эрчим хүчний нягтралтай катодын материал нь маш хөнгөн боловч илүү бат бөх зай гаргаж чаддаг. Тэрээр илүү ашигтай батерейг хөгжүүлэхэд илүү сайн нөхцлийг бүрдүүлсэн;

1985 онд Акасэ Ёшино анхны арилжааны роботыг бүтээжээ. Тэрээр Гүүденеуфийн ашигласан литийн кобальтын хүчлийг катодоор сонгож, литийн хайлшийг нүүрстөрөгчөөр амжилттай сольж, зайны сөрөг электрод болгожээ. Тэрээр тогтвортой ажиллагаатай, хөнгөн жинтэй, том хүчин чадалтай, аюулгүй солих чадвартай, аяндаа шатах эрсдэлийг эрс багасгасан лити батерейг бүтээжээ.

Лити батерейг тоо томшгүй олон электрон бүтээгдэхүүн рүү түлхэж, орчин үеийн гар утасны амьдралаас таашаал авах боломжийг бидэнд олгосон нь тэдний судалгаа юм. Лити батерей нь утасгүй, чулуужсан түлшгүй шинэ нийгэм байгуулахад тохиромжтой нөхцлийг бүрдүүлж, хүн төрөлхтөнд ихээхэн ашиг тусаа өгсөн.

Технологи хэзээ ч зогсдоггүй

Тухайн үед цэнэглэхэд 10 цаг, ярихад 35 минут зарцуулдаг байсан бол одоо гар утас маань байнга давтагдах болсон. Бид өмнөх шигээ цэнэглэх асуудалд удаан хугацаанд өртөхгүй ч технологи хэзээ ч зогссонгүй. Бид том хүчин чадалтай, жижиг хэмжээтэй, батерейны урт удаан ажиллах замыг судалж байна.

Лити батерейны дендритын асуудал өнөөг хүртэл судлаачдыг сүнс мэт зовоосон хэвээр байна. Аюулгүй байдлын энэхүү томоохон эрсдэлтэй тулгарсан ч дэлхийн бүх эрдэмтэд шаргуу ажиллаж байна. 90 настай Нобелийн шагналт Гуденоф хатуу төлөвт батерейны судалгаа, хөгжилд бүх хүчээ зориулжээ.

Найз минь, та шинэ энергийн талаар юу гэж бодож байна вэ? Батерейны салбарын ирээдүйн талаар та ямар төсөөлөлтэй байна вэ? Ирээдүйн гар утасны талаар та ямар хүлээлттэй байна вэ?

Хэлэлцэх мессеж үлдээхэд тавтай морилно уу, хар нүхний шинжлэх ухаанд анхаарлаа хандуулж, танд илүү сонирхолтой шинжлэх ухааныг авчирна уу.