Cấu trúc bên trong pin: dung lượng lớn

Chúng tôi mong muốn một kỷ nguyên mới của việc sử dụng rộng rãi năng lượng sạch. Trong một khung cảnh mang tính biểu tượng của thời đại, người ta có thể thấy những chiếc ô tô mới như ô tô điện của Tesla đang chạy trên đường phố, không chạy bằng xăng mà bằng pin lithium được sạc đầy. Các trạm xăng dọc đường sẽ được thay thế bằng các trạm sạc. Tin tức mới nhất là thành phố Thượng Hải hiện đã công bố chính sách miễn giấy phép đối với ô tô điện của Tesla và đang hỗ trợ họ sản xuất bộ siêu nạp nhanh hơn ở Trung Quốc.

Tuy nhiên, tương lai tươi sáng có thể bị phủ mờ bởi thực tế là pin ô tô điện không khác pin điện thoại là mấy. Người dùng điện thoại di động thường lo lắng về thời lượng pin. Nhiều người thường đầy điện thoại vào buổi sáng, và khi buổi chiều đến gần, việc sạc chúng một lần mỗi ngày trở nên cần thiết. Máy tính xách tay cũng gặp vấn đề tương tự và có thể hết pin trong vài giờ. Tiện ích của ô tô điện đã bị nghi ngờ vì chúng không đi đủ xa để xảy ra va chạm và cần được sạc lại thường xuyên. Tesla’s Model hiện là chiếc xe điện duy nhất trên thị trường, đó là một kỳ tích. Mô hình là bắt mắt nhất, với phạm vi 480 km cho một lần sạc.

Tại sao pin không kéo dài? Lượng năng lượng mà một chất có thể lưu trữ trong một không gian nhất định được gọi là mật độ năng lượng. Mật độ năng lượng của pin thấp. Về năng lượng được tạo ra trên một kg, chúng ta có thể sử dụng tới 50 megajoule xăng mỗi ngày, trong khi pin lithium trung bình ít hơn 1 megajoule. Các loại pin khác cũng chuyển vùng ở mức cực thấp. Rõ ràng, chúng ta không thể làm cho pin trở nên vô hạn; Để tăng dung lượng của pin, chúng ta chỉ có thể tập trung vào việc cải thiện mật độ năng lượng của pin, nhưng còn rất nhiều khó khăn. Khó khăn với công nghệ này là gì? Phóng viên đã phỏng vấn Liu Run, phó giáo sư hóa học tại Đại học Chiết Giang và phân tích bí ẩn về cấu tạo bên trong của loại pin lithium thường được sử dụng (gọi tắt là pin lithium).

Chất điện giải rất quan trọng

Do sự chuyển giao của các electron, pin có thể cung cấp năng lượng. Khi pin được kết nối với mạch, công tắc sẽ tắt và dòng điện đang bật. Tại thời điểm này, các electron thoát ra khỏi cực âm và chạy qua mạch đến cực dương. Trong quá trình này, các thiết bị điện tử sẽ giữ cho điện thoại của bạn hoạt động, giống như việc lái một chiếc ô tô điện Tesla.

Các điện tử trong pin lithium được cung cấp bởi lithium. Nếu bạn đổ đầy pin lithium, mật độ năng lượng không tăng lên sao? Thật không may, để pin lithium có thể sạc lại được, cấu trúc bên trong của nó phải được đánh giá về mật độ năng lượng cụ thể của nó. Liu chỉ ra rằng cấu trúc bên trong của pin lithium chứa các chất điện phân, dữ liệu âm, dữ liệu dương và các khoảng trống, mỗi loại có quy trình đặc biệt riêng, đóng một vai trò riêng và không thể thiếu. Cấu trúc này giới hạn mật độ năng lượng của pin lithium-ion.

Đầu tiên là chất điện phân, là chất dẫn điện cần thiết trong pin. Khi pin phóng điện, các nguyên tử lithium mất điện tử của chúng và trở thành ion lithium, và khi sạc lại, chúng phải chạy từ đầu này sang đầu kia và ngược lại. Liu nói. Chất điện phân giữ các ion lithium, ở cực bắc và cực nam của pin, chìa khóa để pin hoạt động liên tục. Chất điện giải giống như sông, ion liti giống như cá. Nếu sông cạn và cá không thể sang bờ bên kia, pin lithium sẽ không hoạt động bình thường.

Vẻ đẹp của chất điện phân là nó chỉ mang các ion lithium, không mang điện tử, đảm bảo rằng pin chỉ phóng điện khi mạch được kết nối. Đồng thời, các ion liti theo êlectrôn chuyển động có trật tự và xác định rõ nên các êlectron luôn chuyển động theo một chiều, tạo ra dòng điện.

Cực âm và dương ổn định

Chất điện phân không cung cấp năng lượng, nhưng chúng rất nặng và cần thiết cho pin lithium-ion. Vậy tại sao không có nhiều dữ liệu tiêu cực hơn dựa trên than chì? Graphite, vật liệu được sử dụng để làm ruột bút chì, không có nhiệm vụ cung cấp các điện tử. Ông Liu nói: “Điều này để đảm bảo thời gian sạc là đúng.