Sektori i ri i energjisë ka lulëzuar kohët e fundit. Sot do të flasim për zhvillimin dhe parimet e funksionimit të baterive dhe baterive të celularëve.

1. Parimi i punës së baterisë

Pajisja që mund të shndërrojë drejtpërdrejt energjinë kimike, energjinë e dritës, energjinë termike etj. në energji elektrike quhet bateri. Ai përfshin bateri kimike, bateri bërthamore, etj., dhe ajo që ne zakonisht quajmë bateri në përgjithësi i referohet baterive kimike.

Bateritë kimike praktike ndahen në bateri primare dhe akumulatorë. Bateritë me të cilat biem në kontakt në jetën tonë të përditshme janë kryesisht akumulatorë. Bateria duhet të karikohet përpara përdorimit dhe më pas mund të shkarkohet. Gjatë karikimit, energjia elektrike shndërrohet në energji kimike; gjatë shkarkimit, energjia kimike shndërrohet në energji elektrike.

Kur bateria shkarkohet, rryma transferohet nga elektroda pozitive në elektrodën negative përmes një qarku të jashtëm. Në elektrolit, jonet pozitive dhe ato negative transmetohen përkatësisht në elektroda, dhe rryma transmetohet nga elektroda negative në elektrodën pozitive. Kur bateria shkarkohet, të dy elektrodat i nënshtrohen një reaksioni kimik dhe qarku shkëputet ose ndodh një reaksion kimik. Kur materiali është shteruar, shkarkimi do të ndalet.

Në varësi të materialeve të përdorura brenda baterisë, bateria mund të jetë e ringarkueshme ose jo e rikarikueshme. Disa reaksione kimike janë të kthyeshme, dhe disa janë të pakthyeshme.

Kapaciteti dhe shpejtësia e baterisë varen nga materiali i saj.

2 Historia e baterive të telefonave celularë

Bateritë e telefonit celular në thelb mund të ndahen në tre faza: Bateria Ni-Cd → Bateria Ni-MH →

Nga emrat e këtyre tre fazave, mund të shohim se elementët kryesorë kimikë të përdorur në bateri po ndryshojnë, dhe ka më shumë risi teknologjike në bateri. Madje mund të themi se pa bateri litium, sot nuk do të kishte jetë inteligjente celulare.

Kur telefonat celularë u shfaqën për herë të parë në vitet 1980, u quajtën gjithashtu “telefonat celularë”. Nga emri, mund të shohim se është i madh. Arsyeja kryesore pse është e madhe është për shkak të baterisë së saj të madhe.

Në vitet 1990, u shfaqën bateritë Ni-MH, të cilat janë më të vogla dhe më miqësore me mjedisin. Produkti yll i Motorola-s, StarTAC, përdor bateritë hidride të metalit të nikelit, të cilat janë mjaft të vogla për të përmbysur perceptimin e njerëzve. StarTAC328, i lëshuar në vitin 1996, ishte telefoni i parë rrotullues në botë, me peshë vetëm 87 gram.

Në fillim të viteve 1990, u shfaqën edhe bateritë e litiumit. Në vitin 1992, Sony prezantoi baterinë e saj të litiumit në produktet e saj, por për shkak të çmimit të lartë dhe mungesës së fuqisë së shkëlqyer, ajo mund të përdorej vetëm në produktet e veta. Më pas, me inovacionin teknologjik të materialeve të baterive litium dhe përparimin e teknologjisë së prodhimit, kapaciteti dhe kostoja e tij janë përmirësuar dhe gradualisht fituan favorin e më shumë prodhuesve. Epoka e baterive litium ka ardhur zyrtarisht.

Bateria e litiumit dhe çmimi Nobel

Megjithëse zëvendësimi i telefonave celularë po zhvillohet me shpejtësi, zhvillimi i baterive të celularëve është relativisht i ngadaltë. Sipas të dhënave të sondazhit, kapaciteti i baterive rritet vetëm me 10% çdo 10 vjet. Është pothuajse e pamundur të rritet ndjeshëm kapaciteti i baterive të celularëve në një periudhë të shkurtër kohore, ndaj edhe fusha e baterive të celularëve ka mundësi dhe potenciale të pakufizuara.

Çmimi Nobel për Kimi 2019 iu dha profesorit John Goodenough, Stanley Whittingham dhe Dr. Akira Yoshino për punën e tyre në fushën e baterive të litiumit. Në fakt, çdo vit para se të fitojnë, disa njerëz parashikojnë nëse bateritë e litiumit do të fitojnë. Progresi i baterive të litiumit ka një ndikim dhe kontribut të madh në shoqëri dhe çmimet e tyre janë të merituara.

Kriza e parë e naftës në luftën e Lindjes së Mesme në vitet 1970 i bëri njerëzit të kuptojnë rëndësinë e heqjes qafe të varësisë nga nafta. Hyrja në burime të reja të energjisë mund të zëvendësojë naftën. Gjithashtu vendet entuziaste kanë krijuar lartësi të reja në kërkimin dhe zhvillimin e baterive. Me ndikimin e krizës së naftës, ai shpreson të japë kontribute në fushën e energjisë alternative.

Si një element i lashtë i prodhuar në minutat e para të Big Bengut, litiumi u zbulua për herë të parë nga kimistët suedezë në formën e joneve të litiumit në fillim të shekullit të 19-të. Është jashtëzakonisht reaktiv. Dobësia e tij qëndron në reaktivitetin, por është edhe pika e tij e fortë.

Kur litiumi i pastër përdoret si anodë për të ngarkuar një bateri, formohen dendritet litium, të cilët mund të shkaktojnë një qark të shkurtër në bateri, të shkaktojnë zjarr apo edhe shpërthim, por studiuesit nuk kanë hequr dorë kurrë nga bateritë e litiumit.

Tre fitues të çmimit Nobel: Stanley Whittingham ishte bateria e parë plotësisht funksionale e litiumit që funksionoi në temperaturën e dhomës në fillim të viteve 1970, duke përdorur makinën e fuqishme të litiumit për të lëshuar elektrone të jashtme;

Bateria e Whittingham mund të gjenerojë pak më shumë se dy volt. Në vitin 1980, Goodenough zbuloi se përdorimi i litiumit të kobaltit në katodë mund të dyfishojë tensionin. Ai dyfishoi potencialin e baterisë dhe materiali katodë me densitet të lartë të energjisë është shumë i lehtë, por mund të bëjë një bateri më të fortë. Ai krijoi kushte më të mira për zhvillimin e baterive më të dobishme;

Në 1985, Akase Yoshino zhvilloi robotin e parë komercial. Ai zgjodhi acidin litium kobalt të përdorur nga Goodeneuf si katodë dhe zëvendësoi me sukses lidhjen e litiumit me karbonin si elektrodë negative të baterisë. Ai zhvilloi një bateri litiumi me funksionim të qëndrueshëm, peshë të lehtë, kapacitet të madh, zëvendësim të sigurt dhe reduktuar ndjeshëm rrezikun e djegies spontane.

Është kërkimi i tyre ai që ka shtyrë bateritë e litiumit në produkte të panumërta elektronike, duke na lejuar të shijojmë jetën moderne celulare. Bateritë e litiumit kanë krijuar kushte të përshtatshme për një shoqëri të re pa tel, pa lëndë djegëse fosile dhe kanë sjellë shumë përfitime për njerëzimin.

Teknologjia nuk ndalet kurrë

Në ato ditë nevojiteshin 10 orë për t’u karikuar dhe 35 minuta për të folur, por tani, celularët tanë po përsëriten vazhdimisht. Nuk do të jemi subjekt i problemit të karikimit për një kohë të gjatë siç kemi bërë në të kaluarën, por teknologjia nuk është ndalur kurrë. Ne jemi ende duke eksploruar rrugën me kapacitet të madh, madhësi të vogël dhe jetëgjatësi të gjatë të baterisë.

Deri më tani, problemi i dendritit të baterive të litiumit ende i ndjek studiuesit si një fantazmë. Përballë këtij rreziku të madh të sigurisë, shkencëtarët në mbarë botën janë ende duke punuar shumë. Goodenough, 90-vjeçari fitues i çmimit Nobel, i është përkushtuar me vendosmëri kërkimit dhe zhvillimit të baterive në gjendje të ngurtë.

Mik, çfarë mendoni për energjinë e re? Cila është perspektiva juaj për të ardhmen e fushës së baterive? Cilat janë pritshmëritë tuaja për telefonat celularë të ardhshëm?

Mirë se vini të lini një mesazh për të diskutuar, ju lutemi kushtojini vëmendje shkencës së vrimave të zeza dhe ju sjellim shkencë më interesante.