So’nggi paytlarda yangi energetika sohasi jadal rivojlanmoqda. Bugun biz batareyalar va mobil telefon batareyalarining rivojlanishi va ishlash tamoyillari haqida gapiramiz.

1. Batareyaning ishlash printsipi

Kimyoviy energiya, yorug’lik energiyasi, issiqlik energiyasi va boshqalarni bevosita elektr energiyasiga aylantira oladigan qurilma batareya deb ataladi. U kimyoviy batareyalar, yadro batareyalari va boshqalarni o’z ichiga oladi va biz odatda batareyalar deb ataydigan narsa odatda kimyoviy batareyalarga tegishli.

Amaliy kimyoviy batareyalar birlamchi batareyalar va akkumulyatorlarga bo’linadi. Kundalik hayotimizda biz bilan aloqa qiladigan batareyalar asosan akkumulyatorlardir. Ishlatishdan oldin batareyani zaryad qilish kerak, keyin uni zaryadsizlantirish mumkin. Zaryad olayotganda elektr energiyasi kimyoviy energiyaga aylanadi; zaryadsizlanganda kimyoviy energiya elektr energiyasiga aylanadi.

Batareya zaryadsizlanganda, oqim tashqi elektron orqali musbat elektroddan salbiy elektrodga o’tkaziladi. Elektrolitda musbat ionlar va manfiy ionlar mos ravishda elektrodlarga, oqim esa manfiy elektroddan musbat elektrodga o’tadi. Batareya zaryadsizlanganda, ikkita elektrod kimyoviy reaksiyaga kirishadi va kontaktlarning zanglashiga olib keladi yoki kimyoviy reaksiya sodir bo’ladi. Materiallar tugagach, tushirish to’xtaydi.

Batareya ichida ishlatiladigan materiallarga qarab, batareya qayta zaryadlanuvchi yoki qayta zaryadlanmaydigan bo’lishi mumkin. Ba’zi kimyoviy reaktsiyalar qaytar, ba’zilari esa qaytarilmas.

Batareyaning quvvati va tezligi uning materialiga bog’liq.

2 Uyali telefon batareyalari tarixi

Mobil telefon batareyalarini asosan uch bosqichga bo’lish mumkin: Ni-Cd batareyasi → Ni-MH batareyasi →

Ushbu uch bosqichning nomlaridan biz batareyalarda ishlatiladigan asosiy kimyoviy elementlarning o’zgarib borayotganini va batareyalarda ko’proq texnologik yangiliklar mavjudligini ko’rishimiz mumkin. Hatto aytishimiz mumkinki, lityum batareyalarsiz bugungi kunda mobil aqlli hayot bo’lmaydi.

Mobil telefonlar 1980-yillarda paydo bo’lganida, ularni “mobil telefonlar” deb ham atashgan. Nomidan biz bu juda katta ekanligini ko’rishimiz mumkin. Uning katta bo’lishining asosiy sababi katta batareyadir.

1990-yillarda Ni-MH batareyalari paydo bo’ldi, ular kichikroq va ekologik jihatdan qulayroqdir. Motorola kompaniyasining yulduzli mahsuloti StarTAC nikel metall gidridli akkumulyatorlardan foydalanadi, ular odamlarning idrokini buzish uchun yetarlicha kichikdir. 328 yilda chiqarilgan StarTAC1996 dunyodagi birinchi flip telefon bo’lib, og’irligi atigi 87 gramm edi.

1990-yillarning boshlarida lityum batareyalar ham paydo bo’ldi. 1992 yilda Sony o’zining lityum batareyasini o’z mahsulotlariga kiritdi, ammo yuqori narx va mukammal quvvatning yo’qligi tufayli uni faqat o’z mahsulotlarida ishlatish mumkin edi. Keyinchalik, lityum batareya materiallarining texnologik innovatsiyasi va ishlab chiqarish texnologiyasining rivojlanishi bilan uning quvvati va narxi yaxshilandi va asta-sekin ko’proq ishlab chiqaruvchilarning foydasiga sazovor bo’ldi. Lityum batareyalar davri rasman keldi.

Lityum batareya va Nobel mukofoti

Mobil telefonlarni almashtirish jadal rivojlanayotgan bo’lsa-da, mobil telefon batareyalarining rivojlanishi nisbatan sekin. So’rov ma’lumotlariga ko’ra, batareyalarning quvvati har 10 yilda faqat 10% ga oshadi. Qisqa vaqt ichida mobil telefon batareyalarining quvvatini sezilarli darajada oshirish deyarli mumkin emas, shuning uchun mobil telefon batareyalari sohasi ham cheksiz imkoniyatlar va imkoniyatlarga ega.

Kimyo bo‘yicha 2019-yilgi Nobel mukofoti lityum batareyalar sohasidagi faoliyati uchun professor Jon Gudenof, Stenli Uittingem va doktor Akira Yoshinoga berildi. Darhaqiqat, har yili g’alaba qozonishdan oldin, ba’zi odamlar lityum batareyalar g’alaba qozonishini taxmin qilishadi. Lityum batareyalarning rivojlanishi jamiyatga katta ta’sir va hissa qo’shadi va ularning mukofotlari munosibdir.

1970-yillardagi Yaqin Sharq urushining birinchi neft inqirozi odamlarni neftga qaramlikdan xalos bo’lish muhimligini anglab etdi. Yangi energiya manbalariga kirish neftni almashtirishi mumkin. Shuningdek, g’ayratli mamlakatlar batareyalarni tadqiq qilish va ishlab chiqishda yangi cho’qqilarni yaratdilar. Neft inqirozining ta’siri bilan u muqobil energiya sohasida hissa qo’shishga umid qilmoqda.

Katta portlashning dastlabki daqiqalarida ishlab chiqarilgan qadimiy element sifatida litiy birinchi marta 19-asrning boshlarida shved kimyogarlari tomonidan lityum ionlari shaklida kashf etilgan. Bu juda reaktiv. Uning zaifligi reaktivlikda, lekin u ham uning kuchli tomonlarida.

Batareyani zaryad qilish uchun anod sifatida sof lityum ishlatilsa, lityum dendritlar hosil bo’ladi, bu batareyada qisqa tutashuvga olib kelishi, yong’in yoki hatto portlashga olib kelishi mumkin, ammo tadqiqotchilar lityum batareyalardan hech qachon voz kechishmagan.

Three Nobel Prize winners: Stanley Whittingham was the first fully functional lithium battery that worked at room temperature in the early 1970s, using the powerful drive of lithium to release external electrons;

Whittingham batareyasi ikki voltdan bir oz ko’proq ishlab chiqarishi mumkin. 1980 yilda Gudenough katodda kobalt lityumdan foydalanish kuchlanishni ikki baravar oshirishi mumkinligini aniqladi. U akkumulyatorning potentsialini ikki baravar oshirdi va yuqori energiyali zichlikdagi katod materiali juda engil, ammo u kuchli batareyani yaratishi mumkin. U foydaliroq batareyalarni ishlab chiqish uchun yaxshi sharoit yaratdi;

1985 yilda Akase Yoshino birinchi tijorat robotini yaratdi. U katod sifatida Goodeneuf tomonidan ishlatiladigan lityum kobalt kislotasini tanladi va batareyaning salbiy elektrodi sifatida lityum qotishmasini uglerod bilan muvaffaqiyatli almashtirdi. U barqaror ishlaydigan, engil vaznli, katta sig’imli, xavfsiz almashtirish va o’z-o’zidan yonish xavfini sezilarli darajada kamaytiradigan lityum batareyani ishlab chiqdi.

Aynan ularning tadqiqotlari lityum batareyalarni son-sanoqsiz elektron mahsulotlarga aylantirdi, bu bizga zamonaviy mobil hayotdan zavqlanish imkonini berdi. Lityum batareyalar simsiz, fotoalbom yoqilg’isiz yangi jamiyat uchun qulay sharoitlarni yaratdi va insoniyatga katta foyda keltirdi.

Texnologiya hech qachon to’xtamaydi

O’sha paytlarda zaryadlash uchun 10 soat, gaplashish uchun 35 daqiqa kerak bo’lgan bo’lsa, hozir mobil telefonlarimiz doimiy ravishda takrorlanadi. Biz o’tmishda bo’lgani kabi uzoq vaqt davomida zaryadlash muammosiga duch kelmaymiz, lekin texnologiya hech qachon to’xtamagan. Biz hali ham katta sig’imli, kichik o’lchamli va uzoq batareyaning ishlash muddatini o’rganmoqdamiz.

So far, the dendrite problem of lithium batteries still haunts researchers like a ghost. Faced with this major security risk, scientists all over the world are still working hard. Goodenough, the 90-year-old Nobel Prize winner, has resolutely devoted himself to the research and development of solid-state batteries.

Do’stim, yangi energiya haqida nima deb o’ylaysiz? Batareya sohasining kelajagi haqida qanday fikrdasiz? Kelajakdagi mobil telefonlardan qanday umidlarsiz?

Muhokama qilish uchun xabar qoldirishga xush kelibsiz, iltimos, qora tuynuk ilmiga e’tibor bering va sizga yanada qiziqarli fanlarni keltiring.