Baterya panloob na istraktura: malaking kapasidad

Inaasahan namin ang isang bagong panahon ng malawakang paggamit ng malinis na enerhiya. Sa isang iconic na eksena ng panahon, maaaring makakita ng mga bagong kotse tulad ng mga de-koryenteng sasakyan ng Tesla na nagmamaneho sa mga lansangan, hindi pinapagana ng gasolina kundi ng mga bateryang lithium na ganap na naka-charge. Ang mga istasyon ng gasolina sa daan ay papalitan ng mga istasyon ng pagsingil. Ang pinakabagong balita ay ang lungsod ng Shanghai ay nag-anunsyo na ngayon ng isang patakarang walang lisensya para sa mga de-koryenteng sasakyan ng Tesla at sinusuportahan ang kanilang mas mabilis na paggawa ng mga supercharger sa China.

Ngunit ang magandang kinabukasan ay maaaring maulap ng katotohanan na ang mga baterya ng de-kuryenteng sasakyan ay hindi gaanong naiiba sa mga baterya ng cell phone. Ang mga gumagamit ng cell phone ay madalas na nag-aalala tungkol sa buhay ng baterya. Puno ang mga telepono ng maraming tao sa umaga, at habang lumalapit ang hapon, kinakailangan na i-charge ang mga ito isang beses sa isang araw. Ang mga laptop ay may parehong problema at maaaring maubusan ng juice sa loob ng ilang oras. Ang utilidad ng mga de-kuryenteng sasakyan ay kinuwestiyon dahil hindi sapat ang kanilang paglalakbay para mag-crash at kailangang ma-recharge nang madalas. Ang Tesla’s Model ay kasalukuyang ang tanging electric car sa merkado, na isang gawa. Ang Modelo ang pinaka-kapansin-pansin, na may hanay na 480 kilometro sa isang singil.

Bakit hindi tumatagal ang mga baterya? Ang dami ng enerhiya na maiimbak ng isang sangkap sa isang partikular na espasyo ay tinatawag na density ng enerhiya. Ang density ng enerhiya ng baterya ay mababa. Sa mga tuntunin ng enerhiya na ginawa bawat kilo, maaari tayong gumamit ng hanggang 50 megajoules ng gasolina bawat araw, habang ang mga baterya ng lithium ay may average na mas mababa sa 1 megajoule. Ang iba pang mga uri ng mga baterya ay gumagala din sa napakababang antas. Malinaw, hindi namin maaaring gawin ang baterya na walang katapusan; Upang mapataas ang kapasidad ng baterya, maaari lamang tayong tumuon sa pagpapabuti ng density ng enerhiya ng baterya, ngunit maraming mga paghihirap. Ano ang mga kahirapan sa teknolohiyang ito? Kinapanayam ng reporter si Liu Run, associate professor of chemistry sa Zhejiang University, at sinuri ang misteryo ng panloob na istraktura ng karaniwang ginagamit na lithium battery (lithium battery para sa maikli).

Ang mga electrolyte ay napakahalaga

Dahil sa paglipat ng mga electron, ang baterya ay maaaring magbigay ng enerhiya. Kapag nakakonekta ang baterya sa circuit, naka-off ang switch at naka-on ang kasalukuyang. Sa puntong ito, ang mga electron ay tumakas mula sa negatibong terminal at dumadaloy sa circuit patungo sa positibong terminal. Sa proseso, pananatilihing gumagana ng electronics ang iyong telepono, tulad ng pagmamaneho ng Tesla electric car.

Ang mga electron sa mga baterya ng lithium ay ibinibigay ng lithium. Kung pupunuin mo ang baterya ng lithium, hindi ba tumataas ang density ng enerhiya? Sa kasamaang palad, upang ang isang lithium na baterya ay maaaring ma-rechargeable, ang panloob na istraktura nito ay dapat suriin sa mga tuntunin ng partikular na density ng enerhiya nito. Itinuro ni Liu na ang panloob na istraktura ng mga baterya ng lithium ay naglalaman ng mga electrolyte, negatibong data, positibong data at mga puwang, na bawat isa ay may sariling espesyal na proseso, gumaganap ng isang natatanging papel at kailangang-kailangan. Nililimitahan ng istrukturang ito ang density ng enerhiya ng mga baterya ng lithium-ion.

Ang una ay mga electrolyte, na mga mahahalagang conduit sa mga baterya. Kapag nag-discharge ang isang baterya, ang mga lithium atom ay nawawala ang kanilang mga electron at nagiging mga lithium ion, at kapag nagre-recharge, kailangan nilang tumakbo mula sa isang dulo ng baterya patungo sa isa at pabalik muli. sabi ni Liu. Pinapanatili ng electrolyte ang mga lithium ions, sa hilaga at timog na pole ng baterya, ang susi sa patuloy na pagbibisikleta ng baterya. Ang mga electrolyte ay parang mga ilog, ang mga lithium ions ay parang isda. Kung ang ilog ay tuyo at ang isda ay hindi makapunta sa kabilang panig, ang mga baterya ng lithium ay hindi gagana nang maayos.

Ang kagandahan ng electrolyte ay ang nagdadala lamang ng mga lithium ions, hindi mga electron, na tinitiyak na ang baterya ay naglalabas lamang kapag ang circuit ay konektado. Kasabay nito, ang mga lithium ions, ayon sa electrolyte, ay gumagalaw sa isang ayos at mahusay na tinukoy na paraan, kaya ang mga electron ay palaging gumagalaw sa isang direksyon, na lumilikha ng isang kasalukuyang.

Matatag na positibo at negatibong mga poste

Ang mga electrolyte ay hindi nagbibigay ng kapangyarihan, ngunit ang mga ito ay mabigat at mahalaga para sa mga baterya ng lithium-ion. Kaya bakit wala pang negatibong data batay sa grapayt? Ang graphite, ang materyal na ginamit sa paggawa ng mga lead ng lapis, ay walang pananagutan sa pagbibigay ng mga electron. ‘Ito ay upang matiyak na ang oras ng pagsingil ay tama,’ sabi ni G. Liu.