Notranja struktura baterije: velika zmogljivost

Veselimo se nove dobe široke uporabe čiste energije. Na ikonični sceni tega obdobja bi lahko videli nove avtomobile, kot so Teslini električni avtomobili, ki vozijo po ulicah, ki jih ne poganja bencin, ampak popolnoma napolnjene litijeve baterije. Bencinske črpalke na poti bodo zamenjale polnilnice. Zadnja novica je, da je mesto Šanghaj zdaj objavilo politiko brez licence za Tesline električne avtomobile in podpira njihovo hitrejšo proizvodnjo kompresorjev na Kitajskem.

Toda svetlo prihodnost lahko zamegli dejstvo, da se baterije električnih avtomobilov ne razlikujejo tako od baterij za mobilne telefone. Uporabniki mobilnih telefonov pogosto skrbijo za življenjsko dobo baterije. Marsikomu so telefoni zjutraj polni in ko se bliža popoldne, jih je treba polniti enkrat na dan. Prenosni računalniki imajo enak problem in lahko zmanjka soka v nekaj urah. Uporabnost električnih avtomobilov je bila pod vprašajem, ker ne potujejo dovolj daleč, da bi strmoglavili in jih je treba pogosto polniti. Teslin model je trenutno edini električni avtomobil na trgu, kar je podvig. Model je najbolj privlačen za oči, z dosegom 480 kilometrov z enim polnjenjem.

Zakaj baterije ne zdržijo? Količina energije, ki jo lahko snov shrani v določenem prostoru, se imenuje energijska gostota. Energijska gostota baterije je nizka. Glede na proizvedeno energijo na kilogram lahko porabimo do 50 megadžulov bencina na dan, litijeve baterije pa v povprečju manj kot 1 megadžul. Druge vrste baterij prav tako delujejo na izjemno nizkih nivojih. Očitno je, da baterije ne moremo narediti neskončne; Da bi povečali kapaciteto baterije, se lahko osredotočimo le na izboljšanje energijske gostote baterije, vendar je pri tem veliko težav. Kakšne so težave s to tehnologijo? Novinar je intervjuval Liuja Runa, izrednega profesorja kemije na univerzi Zhejiang, in analiziral skrivnost notranje strukture pogosto uporabljene litijeve baterije (na kratko litijeva baterija).

Elektroliti so zelo pomembni

Zaradi prenosa elektronov lahko baterija zagotavlja energijo. Ko je baterija priključena na vezje, je stikalo izklopljeno in tok je vklopljen. Na tej točki elektroni pobegnejo iz negativnega terminala in tečejo skozi vezje do pozitivnega terminala. Pri tem bo elektronika poskrbela, da bo vaš telefon deloval, tako kot pri vožnji električnega avtomobila Tesla.

Elektrone v litijevih baterijah napaja litij. Ali se energijska gostota ne poveča, če baterijo napolnite z litijem? Na žalost je treba za polnjenje litijeve baterije njeno notranjo strukturo oceniti glede na njeno specifično energijsko gostoto. Liu je poudaril, da notranja struktura litijevih baterij vsebuje elektrolite, negativne podatke, pozitivne podatke in vrzeli, od katerih ima vsaka svoj poseben proces, ima edinstveno vlogo in je nepogrešljiva. Ta struktura omejuje gostoto energije litij-ionskih baterij.

Prvi so elektroliti, ki so bistveni vodi v baterijah. Ko se baterija izprazni, litijevi atomi izgubijo svoje elektrone in postanejo litijevi ioni, pri ponovnem polnjenju pa morajo teči z enega konca baterije na drugega in nazaj. je rekel Liu. Elektrolit ohranja litijeve ione na severnem in južnem polu baterije, kar je ključ do neprekinjenega cikliranja baterije. Elektroliti so kot reke, litijevi ioni so kot ribe. Če je reka suha in ribe ne morejo priti na drugo stran, litijeve baterije ne bodo delovale pravilno.

Lepota elektrolita je v tem, da prenaša samo litijeve ione, ne pa elektronov, kar zagotavlja, da se baterija izprazni le, ko je vezje priključeno. Hkrati se litijevi ioni, glede na elektrolit, premikajo urejeno in natančno določeno, zato se elektroni vedno premikajo v eno smer in ustvarjajo tok.

Stabilni pozitivni in negativni pol

Elektroliti ne zagotavljajo energije, so pa težki in bistveni za litij-ionske baterije. Zakaj torej ni več negativnih podatkov na podlagi grafita? Grafit, material, ki se uporablja za izdelavo svinčnikov, ni odgovoren za zagotavljanje elektronov. “To je zato, da se prepričate, da je čas polnjenja pravi,” je rekel gospod Liu.