Pil iç yapısı: büyük kapasite

Temiz enerjinin yaygın olarak kullanıldığı yeni bir çağı sabırsızlıkla bekliyoruz. Çağın ikonik bir sahnesinde, benzinle değil, tam şarjlı lityum pillerle çalışan Tesla’nın elektrikli arabaları gibi yeni arabalar görülebilir. Yol boyunca benzin istasyonları şarj istasyonları ile değiştirilecektir. En son haberler, Şanghay şehrinin şimdi Tesla’nın elektrikli arabaları için lisanssız bir politika ilan etmesi ve Çin’de daha hızlı süper şarj cihazları üretimini desteklemesidir.

Ancak elektrikli araba pillerinin cep telefonu pillerinden o kadar da farklı olmadığı gerçeği, parlak geleceği gölgede bırakabilir. Cep telefonu kullanıcıları genellikle pil ömrü konusunda endişelenirler. Pek çok kişinin telefonu sabahları doludur ve öğleden sonra yaklaştıkça günde bir kez şarj etmek gerekli hale gelir. Dizüstü bilgisayarlarda da aynı sorun var ve birkaç saat içinde suyu bitebilir. Elektrikli arabaların faydası, kaza yapacak kadar uzağa gitmedikleri ve sık sık şarj edilmeleri gerektiği için sorgulanıyor. Tesla’nın Modeli şu anda piyasadaki tek elektrikli otomobil ve bu bir başarı. Model, tek şarjla 480 kilometre menzili ile en göz alıcı olanıdır.

Piller neden dayanmaz? Bir maddenin belirli bir uzayda depolayabileceği enerji miktarına enerji yoğunluğu denir. Pilin enerji yoğunluğu düşüktür. Kilogram başına üretilen enerji açısından, günde 50 megajoule kadar benzin kullanabiliriz, lityum piller ise ortalama 1 megajoule’den daha az. Diğer pil türleri de son derece düşük seviyelerde dolaşmaktadır. Açıkçası, pili sonsuz yapamayız; Pilin kapasitesini artırmak için sadece pilin enerji yoğunluğunu iyileştirmeye odaklanabiliriz, ancak birçok zorluk var. Bu teknolojinin zorlukları nelerdir? Muhabir, Zhejiang Üniversitesi’nde kimya profesörü olan Liu Run ile röportaj yaptı ve yaygın olarak kullanılan lityum pilin (kısaca lityum pil) iç yapısının gizemini analiz etti.

Elektrolitler çok önemlidir

Elektron aktarımı nedeniyle pil enerji sağlayabilir. Pil devreye bağlandığında şalter kapalı ve akım açıktır. Bu noktada elektronlar negatif terminalden kaçar ve devreden pozitif terminale akar. Bu süreçte, elektronikler, tıpkı bir Tesla elektrikli araba kullanmak gibi, telefonunuzu çalışır durumda tutacaktır.

Lityum pillerdeki elektronlar lityum tarafından sağlanır. Pili lityumla doldurursanız enerji yoğunluğu artmaz mı? Ne yazık ki bir lityum pilin yeniden şarj edilebilmesi için iç yapısının kendine özgü enerji yoğunluğu açısından değerlendirilmesi gerekir. Liu, lityum pillerin iç yapısının elektrolitler, negatif veriler, pozitif veriler ve boşluklar içerdiğine ve bunların her birinin kendine özel prosesi olduğuna işaret ederek, benzersiz bir rol oynadığına ve vazgeçilmez olduğuna dikkat çekti. Bu yapı, lityum iyon pillerin enerji yoğunluğunu sınırlar.

İlki, pillerdeki temel kanallar olan elektrolitlerdir. Bir pil boşaldığında, lityum atomları elektronlarını kaybederek lityum iyonları haline gelir ve yeniden şarj olurken pilin bir ucundan diğerine geçip tekrar geri gitmeleri gerekir. dedi Liu. Elektrolit, sürekli pil döngüsünün anahtarı olan lityum iyonlarını pilin kuzey ve güney kutuplarında tutar. Elektrolitler nehirler gibidir, lityum iyonları balık gibidir. Nehir kuruysa ve balıklar diğer tarafa geçemiyorsa, lityum piller düzgün çalışmayacaktır.

Elektrolitin güzelliği, elektronları değil, yalnızca lityum iyonlarını taşıması ve pilin yalnızca devre bağlandığında boşalmasını sağlamasıdır. Aynı zamanda, elektrolite göre lityum iyonları düzenli ve iyi tanımlanmış bir şekilde hareket eder, böylece elektronlar her zaman bir yönde hareket ederek bir akım oluşturur.

Kararlı pozitif ve negatif kutuplar

Elektrolitler güç sağlamazlar, ancak ağırdırlar ve lityum iyon piller için gereklidirler. Öyleyse neden grafite dayalı daha fazla olumsuz veri yok? Kurşun kalem yapmak için kullanılan malzeme olan grafit, elektron sağlamaktan sorumlu değildir. Bay Liu, “Bu, şarj süresinin doğru olduğundan emin olmak için,” dedi.