బ్యాటరీ అంతర్గత నిర్మాణం: పెద్ద సామర్థ్యం

క్లీన్ ఎనర్జీని విస్తృతంగా వినియోగించే కొత్త శకం కోసం మేము ఎదురుచూస్తున్నాము. యుగంలోని ఒక ఐకానిక్ సన్నివేశంలో, టెస్లా యొక్క ఎలక్ట్రిక్ కార్ల వంటి కొత్త కార్లు వీధుల్లో డ్రైవింగ్ చేయడం చూడవచ్చు, గ్యాసోలిన్‌తో కాకుండా పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన లిథియం బ్యాటరీల ద్వారా శక్తిని పొందుతాయి. దారి పొడవునా ఉన్న గ్యాస్ స్టేషన్ల స్థానంలో ఛార్జింగ్ స్టేషన్లు ఏర్పాటు చేయనున్నారు. తాజా వార్త ఏమిటంటే, షాంఘై నగరం ఇప్పుడు టెస్లా యొక్క ఎలక్ట్రిక్ కార్ల కోసం లైసెన్స్ రహిత విధానాన్ని ప్రకటించింది మరియు చైనాలో వారి వేగవంతమైన సూపర్‌ఛార్జర్‌ల తయారీకి మద్దతు ఇస్తోంది.

కానీ ఎలక్ట్రిక్ కార్ బ్యాటరీలు సెల్ ఫోన్ బ్యాటరీల కంటే భిన్నమైనవి కానందున ఉజ్వల భవిష్యత్తు మబ్బుగా ఉండవచ్చు. సెల్ ఫోన్ వినియోగదారులు తరచుగా బ్యాటరీ లైఫ్ గురించి ఆందోళన చెందుతారు. చాలా మంది ఫోన్‌లు ఉదయం పూట నిండడం, మధ్యాహ్నం కావటంతో రోజుకు ఒక్కసారైనా ఛార్జింగ్‌ పెట్టుకోవాల్సి వస్తోంది. ల్యాప్‌టాప్‌లలో కూడా అదే సమస్య ఉంది మరియు కొన్ని గంటల్లో రసం అయిపోతుంది. ఎలక్ట్రిక్ కార్లు క్రాష్ అయ్యేంత దూరం ప్రయాణించనందున మరియు తరచుగా రీఛార్జ్ చేసుకోవాల్సిన అవసరం ఉన్నందున వాటి ప్రయోజనం ప్రశ్నార్థకమైంది. టెస్లా యొక్క మోడల్ ప్రస్తుతం మార్కెట్లో ఉన్న ఏకైక ఎలక్ట్రిక్ కారు, ఇది ఒక ఘనత. మోడల్ అత్యంత ఆకర్షణీయంగా ఉంది, ఒక్కసారి ఛార్జ్ చేస్తే 480 కిలోమీటర్ల పరిధిని కలిగి ఉంటుంది.

బ్యాటరీలు ఎందుకు ఉండవు? ఒక పదార్ధం ఇచ్చిన ప్రదేశంలో నిల్వ చేయగల శక్తిని శక్తి సాంద్రత అంటారు. బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది. కిలోగ్రాముకు ఉత్పత్తి చేయబడిన శక్తి పరంగా, మనం రోజుకు 50 మెగాజౌల్‌ల వరకు గ్యాసోలిన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు, అయితే లిథియం బ్యాటరీలు సగటున 1 మెగాజౌల్ కంటే తక్కువ. ఇతర రకాల బ్యాటరీలు కూడా చాలా తక్కువ స్థాయిలో తిరుగుతాయి. సహజంగానే, మేము బ్యాటరీని అనంతంగా చేయలేము; బ్యాటరీ యొక్క సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి, మేము బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రతను మెరుగుపరచడంపై మాత్రమే దృష్టి పెట్టగలము, అయితే అనేక ఇబ్బందులు ఉన్నాయి. ఈ సాంకేతికతతో ఇబ్బందులు ఏమిటి? రిపోర్టర్ జెజియాంగ్ విశ్వవిద్యాలయంలో కెమిస్ట్రీ అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ లియు రన్‌ను ఇంటర్వ్యూ చేశారు మరియు సాధారణంగా ఉపయోగించే లిథియం బ్యాటరీ (సంక్షిప్తంగా లిథియం బ్యాటరీ) యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం యొక్క రహస్యాన్ని విశ్లేషించారు.

ఎలక్ట్రోలైట్స్ చాలా ముఖ్యమైనవి

ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ కారణంగా, బ్యాటరీ శక్తిని అందించగలదు. బ్యాటరీని సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేసినప్పుడు, స్విచ్ ఆఫ్ చేయబడుతుంది మరియు కరెంట్ ఆన్‌లో ఉంటుంది. ఈ సమయంలో, ఎలక్ట్రాన్లు ప్రతికూల టెర్మినల్ నుండి తప్పించుకుంటాయి మరియు సర్క్యూట్ ద్వారా సానుకూల టెర్మినల్కు ప్రవహిస్తాయి. ఈ ప్రక్రియలో, ఎలక్ట్రానిక్స్ మీ ఫోన్‌ను టెస్లా ఎలక్ట్రిక్ కారును నడుపుతున్నట్లుగా పని చేస్తుంది.

లిథియం బ్యాటరీలలోని ఎలక్ట్రాన్లు లిథియం ద్వారా సరఫరా చేయబడతాయి. లిథియంతో బ్యాటరీని నింపితే శక్తి సాంద్రత పెరగదా? దురదృష్టవశాత్తూ, ఒక లిథియం బ్యాటరీ రీఛార్జి చేయబడాలంటే, దాని అంతర్గత నిర్మాణాన్ని దాని నిర్దిష్ట శక్తి సాంద్రత పరంగా మూల్యాంకనం చేయాలి. లిథియం బ్యాటరీల అంతర్గత నిర్మాణంలో ఎలక్ట్రోలైట్స్, నెగటివ్ డేటా, పాజిటివ్ డేటా మరియు గ్యాప్‌లు ఉంటాయి, వీటిలో ప్రతి దాని స్వంత ప్రత్యేక ప్రక్రియ ఉంది, ప్రత్యేక పాత్ర పోషిస్తుంది మరియు అనివార్యమైనది అని లియు సూచించాడు. ఈ నిర్మాణం లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల శక్తి సాంద్రతను పరిమితం చేస్తుంది.

మొదటిది ఎలక్ట్రోలైట్స్, ఇవి బ్యాటరీలలో అవసరమైన వాహకాలు. బ్యాటరీ డిశ్చార్జ్ అయినప్పుడు, లిథియం పరమాణువులు వాటి ఎలక్ట్రాన్‌లను కోల్పోయి లిథియం అయాన్‌లుగా మారతాయి మరియు రీఛార్జి చేసినప్పుడు, అవి బ్యాటరీ యొక్క ఒక చివర నుండి మరొక వైపుకు మరియు మళ్లీ వెనుకకు నడుస్తాయి. లియు అన్నారు. ఎలక్ట్రోలైట్ బ్యాటరీ యొక్క ఉత్తర మరియు దక్షిణ ధ్రువాల వద్ద లిథియం అయాన్లను ఉంచుతుంది, ఇది నిరంతర బ్యాటరీ సైక్లింగ్‌కు కీలకం. ఎలక్ట్రోలైట్లు నదుల వంటివి, లిథియం అయాన్లు చేపల వంటివి. నది ఎండిపోయి, చేపలు అవతలి వైపుకు రాలేకపోతే, లిథియం బ్యాటరీలు సరిగా పనిచేయవు.

ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క అందం ఏమిటంటే అది లిథియం అయాన్లను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది, ఎలక్ట్రాన్లు కాదు, సర్క్యూట్ కనెక్ట్ అయినప్పుడు మాత్రమే బ్యాటరీ డిశ్చార్జ్ అవుతుందని నిర్ధారిస్తుంది. అదే సమయంలో, లిథియం అయాన్లు, ఎలక్ట్రోలైట్ ప్రకారం, ఆర్డర్ మరియు బాగా నిర్వచించబడిన మార్గంలో కదులుతాయి, కాబట్టి ఎలక్ట్రాన్లు ఎల్లప్పుడూ ఒక దిశలో కదులుతాయి, ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తాయి.

స్థిరమైన సానుకూల మరియు ప్రతికూల ధ్రువాలు

ఎలక్ట్రోలైట్‌లు శక్తిని అందించవు, కానీ అవి భారీ మరియు లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలకు అవసరం. కాబట్టి గ్రాఫైట్ ఆధారంగా ఎక్కువ ప్రతికూల డేటా ఎందుకు లేదు? గ్రాఫైట్, పెన్సిల్ లీడ్స్ చేయడానికి ఉపయోగించే పదార్థం, ఎలక్ట్రాన్లను అందించడానికి బాధ్యత వహించదు. ‘చార్జింగ్ సమయం సరిగ్గా ఉందని నిర్ధారించుకోవడానికి ఇది’ అని మిస్టర్ లియు చెప్పారు.