Batteriets indre struktur: stor kapasitet

Vi ser frem til en ny æra med utbredt bruk av ren energi. I en ikonisk scene av tiden kan man se nye biler som Teslas elbiler kjøre nedover gatene, ikke drevet av bensin, men av fulladede litiumbatterier. Bensinstasjoner underveis vil bli erstattet av ladestasjoner. Den siste nyheten er at byen Shanghai nå har annonsert en lisensfri policy for Teslas elbiler og støtter deres raskere produksjon av superladere i Kina.

Men den lyse fremtiden kan være tåkete av det faktum at elbilbatterier ikke er så forskjellige fra mobiltelefonbatterier. Mobiltelefonbrukere bekymrer seg ofte for batterilevetiden. Manges telefoner er fulle om morgenen, og når det nærmer seg ettermiddag, blir det nødvendig å lade dem en gang om dagen. Bærbare datamaskiner har det samme problemet og kan gå tom for juice i løpet av få timer. Nytten til elbiler har blitt stilt spørsmål ved fordi de ikke reiser langt nok til å krasje og må lades ofte. Teslas modell er foreløpig den eneste elbilen på markedet, noe som er en bragd. Modellen er den mest iøynefallende, med en rekkevidde på 480 kilometer på en enkelt lading.

Hvorfor varer ikke batteriene? Mengden energi et stoff kan lagre i et gitt rom kalles energitetthet. Batteriets energitetthet er lav. Når det gjelder energi produsert per kilo, kan vi bruke opptil 50 megajoule bensin per dag, mens litiumbatterier i gjennomsnitt er mindre enn 1 megajoule. Andre typer batterier streifer også rundt på ekstremt lave nivåer. Selvfølgelig kan vi ikke gjøre batteriet uendelig; For å øke kapasiteten til batteriet kan vi bare fokusere på å forbedre energitettheten til batteriet, men det er mange vanskeligheter. Hva er vanskelighetene med denne teknologien? Reporteren intervjuet Liu Run, førsteamanuensis i kjemi ved Zhejiang University, og analyserte mysteriet rundt den interne strukturen til det ofte brukte litiumbatteriet (litiumbatteri for kort).

Elektrolytter er veldig viktige

På grunn av overføring av elektroner kan batteriet gi energi. Når batteriet er koblet til kretsen, er bryteren av og strømmen er på. På dette tidspunktet slipper elektroner fra den negative terminalen og strømmer gjennom kretsen til den positive terminalen. I prosessen vil elektronikken holde telefonen i gang, akkurat som å kjøre en Tesla-elbil.

Elektronene i litiumbatterier forsynes av litium. Hvis du fyller et batteri med litium, øker ikke energitettheten? Dessverre, for at et litiumbatteri skal være oppladbart, må dets interne struktur vurderes i forhold til dets spesifikke energitetthet. Liu Påpekte at den interne strukturen til litiumbatterier inneholder elektrolytter, negative data, positive data og hull, som hver har sin egen spesielle prosess, spiller en unik rolle og er uunnværlig. Denne strukturen begrenser energitettheten til litium-ion-batterier.

Den første er elektrolytter, som er essensielle rør i batterier. Når et batteri lades ut, mister litiumatomene elektronene sine og blir til litiumioner, og ved opplading må de løpe fra den ene enden av batteriet til den andre og tilbake igjen. sa Liu. Elektrolytten holder litiumionene, på nord- og sørpolene til batteriet, nøkkelen til kontinuerlig batterisyklus. Elektrolytter er som elver, litiumioner er som fisk. Hvis elva er tørr og fisken ikke kommer seg til den andre siden, vil ikke litiumbatteriene fungere som de skal.

Det fine med elektrolytten er at den bare bærer litiumioner, ikke elektroner, noe som sikrer at batteriet bare utlades når kretsen er tilkoblet. Samtidig beveger litiumionene, ifølge elektrolytten, seg på en ordnet og veldefinert måte, slik at elektronene alltid beveger seg i én retning, og skaper en strøm.

Stabile positive og negative poler

Elektrolytter gir ikke strøm, men de er tunge og essensielle for litium-ion-batterier. Så hvorfor er det ikke flere negative data basert på grafitt? Grafitt, materialet som brukes til å lage blyantavledninger, er ikke ansvarlig for å gi elektroner. “Dette er for å sikre at ladetiden er riktig,” sa Liu.