- 23
- Nov
Przeanalizuj tajniki wewnętrznej struktury akumulatorów
Wewnętrzna struktura baterii: duża pojemność
Z niecierpliwością czekamy na nową erę powszechnego wykorzystania czystej energii. W kultowej scenie epoki można było zobaczyć nowe samochody, takie jak elektryczne samochody Tesli, jeżdżące po ulicach, zasilane nie benzyną, ale w pełni naładowanymi bateriami litowymi. Stacje benzynowe po drodze zostaną zastąpione stacjami ładowania. Z najnowszych wiadomości wynika, że miasto Szanghaj ogłosiło politykę bezlicencyjną dla samochodów elektrycznych Tesli i wspiera ich szybszą produkcję superładowarek w Chinach.
Ale świetlaną przyszłość może przyćmić fakt, że akumulatory do samochodów elektrycznych nie różnią się tak bardzo od akumulatorów do telefonów komórkowych. Użytkownicy telefonów komórkowych często martwią się o żywotność baterii. Telefony wielu osób rano są pełne, a gdy zbliża się popołudnie, konieczne staje się ładowanie ich raz dziennie. Laptopy mają ten sam problem i mogą się wyczerpać w ciągu kilku godzin. Przydatność samochodów elektrycznych została zakwestionowana, ponieważ nie podróżują one wystarczająco daleko, aby się rozbić i muszą być często ładowane. Model Tesli to obecnie jedyny samochód elektryczny na rynku, co jest wyczynem. Model jest najbardziej przykuwający uwagę, z zasięgiem 480 kilometrów na jednym ładowaniu.
Dlaczego baterie nie wytrzymują? Ilość energii, jaką substancja może przechowywać w danej przestrzeni, nazywa się gęstością energii. Gęstość energii akumulatora jest niska. Pod względem energii produkowanej na kilogram, możemy zużywać do 50 megadżuli benzyny dziennie, podczas gdy baterie litowe średnio poniżej 1 megadżula. Inne typy akumulatorów również poruszają się na bardzo niskich poziomach. Oczywiście nie możemy sprawić, by bateria była nieskończona; W celu zwiększenia pojemności baterii możemy skupić się jedynie na poprawie gęstości energii baterii, ale jest wiele trudności. Jakie są trudności z tą technologią? Reporter przeprowadził wywiad z Liu Run, profesorem nadzwyczajnym chemii na Uniwersytecie Zhejiang i przeanalizował tajemnicę wewnętrznej struktury powszechnie używanej baterii litowej (w skrócie bateria litowa).
Elektrolity są bardzo ważne
Dzięki przenoszeniu elektronów bateria może dostarczać energię. Gdy akumulator jest podłączony do obwodu, przełącznik jest wyłączony, a prąd jest włączony. W tym momencie elektrony uciekają z ujemnego zacisku i przepływają przez obwód do dodatniego zacisku. W trakcie tego elektronika sprawi, że Twój telefon będzie działał, podobnie jak prowadzenie samochodu elektrycznego Tesla.
Elektrony w bateriach litowych są dostarczane przez lit. Czy po napełnieniu baterii litem gęstość energii nie wzrasta? Niestety, aby bateria litowa mogła być ładowana, jej strukturę wewnętrzną należy ocenić pod kątem gęstości energii. Liu zwrócił uwagę, że wewnętrzna struktura baterii litowych zawiera elektrolity, dane ujemne, dane dodatnie i luki, z których każdy ma swój specjalny proces, odgrywa wyjątkową rolę i jest niezbędny. Taka struktura ogranicza gęstość energii akumulatorów litowo-jonowych.
Pierwszym z nich są elektrolity, które są niezbędnymi przewodami w akumulatorach. Kiedy bateria się rozładowuje, atomy litu tracą swoje elektrony i stają się jonami litu, a podczas ładowania muszą biec od jednego końca baterii do drugiego iz powrotem. powiedział Liu. Elektrolit utrzymuje jony litu na biegunach północnym i południowym akumulatora, kluczem do ciągłej pracy na akumulatorze. Elektrolity są jak rzeki, jony litu są jak ryby. Jeśli rzeka jest sucha i ryby nie mogą przedostać się na drugą stronę, baterie litowe nie będą działać prawidłowo.
Piękno elektrolitu polega na tym, że przenosi tylko jony litu, a nie elektrony, dzięki czemu akumulator rozładowuje się tylko wtedy, gdy obwód jest podłączony. Jednocześnie jony litu, zgodnie z elektrolitem, poruszają się w uporządkowany i ściśle określony sposób, więc elektrony poruszają się zawsze w jednym kierunku, tworząc prąd.
Stabilne bieguny dodatnie i ujemne
Elektrolity nie zapewniają zasilania, ale są ciężkie i niezbędne w przypadku akumulatorów litowo-jonowych. Dlaczego więc nie ma więcej negatywnych danych opartych na graficie? Grafit, materiał używany do produkcji ołówków, nie odpowiada za dostarczanie elektronów. „Ma to na celu upewnienie się, że czas ładowania jest odpowiedni” – powiedział Liu.