Struktur dalaman bateri: kapasiti besar

Kami menantikan era baharu penggunaan tenaga bersih yang meluas. Dalam adegan ikonik era itu, seseorang mungkin melihat kereta baharu seperti kereta elektrik Tesla memandu di jalanan, dikuasakan bukan oleh petrol tetapi oleh bateri litium yang dicas sepenuhnya. Stesen minyak di sepanjang jalan akan digantikan dengan stesen pengecas. Berita terkini ialah bandar Shanghai kini telah mengumumkan dasar bebas lesen untuk kereta elektrik Tesla dan menyokong pengeluaran pengecas super mereka yang lebih pantas di China.

Tetapi masa depan yang cerah mungkin kabur oleh fakta bahawa bateri kereta elektrik tidak begitu berbeza dengan bateri telefon bimbit. Pengguna telefon bimbit sering bimbang tentang hayat bateri. Banyak telefon orang penuh pada waktu pagi, dan apabila menjelang petang, ia menjadi perlu untuk mengecasnya sekali sehari. Komputer riba mempunyai masalah yang sama dan boleh kehabisan jus dalam masa beberapa jam. Utiliti kereta elektrik telah dipersoalkan kerana mereka tidak melakukan perjalanan cukup jauh untuk merempuh dan perlu dicas semula dengan kerap. Model Tesla kini merupakan satu-satunya kereta elektrik di pasaran, yang merupakan satu kejayaan. Model ini adalah yang paling menarik perhatian, dengan jarak 480 kilometer pada satu cas.

Kenapa bateri tidak tahan lama? Jumlah tenaga yang boleh disimpan oleh bahan dalam ruang tertentu dipanggil ketumpatan tenaga. Ketumpatan tenaga bateri adalah rendah. Dari segi tenaga yang dihasilkan setiap kilogram, kita boleh menggunakan sehingga 50 megajoule petrol setiap hari, manakala bateri litium purata kurang daripada 1 megajoule. Jenis bateri lain juga berkeliaran pada tahap yang sangat rendah. Jelas sekali, kita tidak boleh menjadikan bateri tidak terhingga; Untuk meningkatkan kapasiti bateri, kami hanya boleh menumpukan pada meningkatkan ketumpatan tenaga bateri, tetapi terdapat banyak kesukaran. Apakah kesukaran dengan teknologi ini? Wartawan itu menemu bual Liu Run, profesor kimia bersekutu di Universiti Zhejiang, dan menganalisis misteri struktur dalaman bateri litium yang biasa digunakan (pendek kata bateri litium).

Elektrolit sangat penting

Oleh kerana pemindahan elektron, bateri boleh memberikan tenaga. Apabila bateri disambungkan ke litar, suis dimatikan dan arus dihidupkan. Pada ketika ini, elektron melepaskan diri dari terminal negatif dan mengalir melalui litar ke terminal positif. Dalam proses itu, elektronik akan memastikan telefon anda berfungsi, sama seperti memandu kereta elektrik Tesla.

Elektron dalam bateri litium dibekalkan oleh litium. Jika anda mengisi bateri dengan litium, bukankah ketumpatan tenaga meningkat? Malangnya, agar bateri litium boleh dicas semula, struktur dalamannya mesti dinilai dari segi ketumpatan tenaga khususnya. Liu Menunjukkan bahawa struktur dalaman bateri litium mengandungi elektrolit, data negatif, data positif dan jurang, setiap satunya mempunyai proses khasnya sendiri, memainkan peranan yang unik dan sangat diperlukan. Struktur ini mengehadkan ketumpatan tenaga bateri litium-ion.

Yang pertama ialah elektrolit, yang merupakan saluran penting dalam bateri. Apabila bateri dinyahcas, atom litium kehilangan elektronnya dan menjadi ion litium, dan apabila mengecas semula, mereka perlu berjalan dari satu hujung bateri ke hujung yang lain dan kembali semula. Liu berkata. Elektrolit mengekalkan ion litium, di kutub utara dan selatan bateri, kunci kepada kitaran bateri yang berterusan. Elektrolit seperti sungai, ion litium seperti ikan. Jika sungai kering dan ikan tidak dapat pergi ke seberang, bateri litium tidak akan berfungsi dengan baik.

Keindahan elektrolit ialah ia hanya membawa ion litium, bukan elektron, memastikan bateri hanya dinyahcas apabila litar disambungkan. Pada masa yang sama, ion litium, mengikut elektrolit, bergerak dengan cara yang teratur dan jelas, jadi elektron sentiasa bergerak dalam satu arah, mencipta arus.

Kutub positif dan negatif yang stabil

Elektrolit tidak memberikan kuasa, tetapi ia adalah berat dan penting untuk bateri litium-ion. Jadi mengapa tidak terdapat lebih banyak data negatif berdasarkan grafit? Grafit, bahan yang digunakan untuk membuat petunjuk pensel, tidak bertanggungjawab untuk menyediakan elektron. ‘Ini untuk memastikan masa pengecasan adalah tepat,’ kata Encik Liu.