Ли-иондық батарея
Мазмұны
Литий-ионды батарея немесе литий-ионды батарея литий батареясының бір түрі болып табылады
Электрондық ұтқырлыққа арналған жаңа технологиялар
Смартфондар, борттық камералар, дрондар, электр құралдары, электр мотоциклдері, скутерлер ... литий батареялары біздің күнделікті өмірімізде кең таралған және көптеген қолдануда төңкеріс жасады. Бірақ олар шын мәнінде не әкеледі және олар әлі де дами алады ма?
История
1970 жылдары литий-ионды аккумуляторды Стэнли Уиттингем ұсынды. Соңғысының жұмысын 1986 жылы Джон Б.Гуденоф пен Акиро Йошино жалғастырады. 1991 жылы ғана Sony нарыққа осындай аккумуляторды шығарды және технологиялық төңкерісті бастады. 2019 жылы үш өнертапқыш химия бойынша Нобель сыйлығына ие болды.
Бұл қалай жұмыс істейді?
Литий-ионды аккумулятор шын мәнінде электр энергиясын сақтайтын және қайтаратын бірнеше литий-ионды ұяшықтардың жиынтығы болып табылады. Аккумулятор үш негізгі компонентке негізделген: катод деп аталатын оң электрод, анод деп аталатын теріс электрод және электролит, өткізгіш ерітінді.
Батарея зарядсызданған кезде анод электролит арқылы катодқа электрондарды шығарады, бұл өз кезегінде оң иондармен алмасады. Зарядтау кезінде қозғалыс өзгереді.
Сондықтан, жұмыс принципі «қорғасын» аккумуляторы сияқты қалады, тек мұнда электродтардың қорғасын және қорғасын оксиді аздап лилия мен графит анодын қамтитын кобальт оксиді катодымен ауыстырылады. Сол сияқты күкірт қышқылы немесе су моншасы литий тұздарының электролитіне жол береді.
Бүгінгі таңда қолданылатын электролит сұйық күйде, бірақ зерттеулер қатты, қауіпсіз және берік электролитке қарай жылжуда.
артықшылықтары
Неліктен литий-ионды аккумулятор соңғы 20 жылда басқаларды басып озды?
Жауап қарапайым. Бұл батарея керемет қуат тығыздығын қамтамасыз етеді, сондықтан қорғасын, никельмен салыстырғанда салмақты үнемдеу үшін бірдей өнімділікті қамтамасыз етеді ...
Бұл батареялар салыстырмалы түрде төмен өздігінен разрядқа ие (айына ең көбі 10%), техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді және жад әсері жоқ.
Ақырында, олар ескі батарея технологияларынан қымбатырақ болса, олар литий полимерінен (Li-Po) арзанырақ және литий фосфатынан (LiFePO4) тиімдірек болып қалады.
кемшіліктер
Дегенмен, литий-ионды батареялар идеалды емес және, атап айтқанда, толық зарядсызданған жағдайда, ұяшықтардың зақымдалуы көбірек болады. Сондықтан, олар тез арада қасиеттерін жоғалтпауы үшін, олардың тегіс болуын күтпей-ақ жүктеген дұрыс.
Біріншіден, батарея қауіпсіздікке елеулі қауіп төндіруі мүмкін. Батарея шамадан тыс жүктелгенде немесе -5 ° C-тан төмен түссе, литий әрбір электродтың дендриттері арқылы қатып қалады. Анод пен катодты дендриттері арқылы қосқанда аккумулятор өртеніп, жарылуы мүмкін. Nokia, Fujitsu-Siemens немесе Samsung компанияларында көптеген жағдайлар тіркелді, жарылыстар ұшақта да болды, сондықтан бүгінгі күні трюмде литий-ионды аккумуляторды алып жүруге тыйым салынады, ал кабинаға отырғызу көбінесе қуат тұрғысынан шектеулі (жоғарыда тыйым салынған) 160 Вт сағ және рұқсат етілген жағдайда 100-ден 160 Вт сағ).
Осылайша, бұл құбылыспен күресу үшін өндірушілер аккумулятордың температурасын өлшеуге, кернеуді реттеуге және аномалия жағдайында автоматты ажыратқыш ретінде әрекет етуге қабілетті электрондық басқару жүйелерін (BMS) енгізді. Қатты электролит немесе полимерлі гель де мәселені айналып өту үшін зерттелген перспективалар болып табылады.
Сондай-ақ, қызып кетуді болдырмау үшін батареяны зарядтау соңғы 20 пайызға баяулайды, сондықтан зарядтау уақыттары көбінесе тек 80% деп жарияланады ...
Дегенмен, күнделікті қолдануға арналған өте практикалық литий-ионды аккумулятор қоршаған ортаға қатты әсер етеді, алдымен астрономиялық мөлшерде тұщы суды қажет ететін литийді шығарып, содан кейін оны пайдалану мерзімінің соңында қайта өңдейді. Дегенмен, қайта өңдеу немесе қайта пайдалану жылдан жылға артып келеді.
Литий ионының болашағы қандай?
Зерттеулер қоршаған ортаны аз ластайтын, ұзаққа созылатын, өндіруге арзанырақ немесе қауіпсіз баламалы технологияларға қарай жылжыған сайын, литий-ионды батарея өзінің әлеуетіне жетті ме?
Өнеркәсіптік ауқымда отыз жыл бойы жұмыс істеп келе жатқан литий-ионды аккумулятор соңғы сөзін айтқан жоқ және әзірлемелер энергия тығыздығын, зарядтау жылдамдығын немесе қауіпсіздікті жақсартуды жалғастыруда. Біз мұны көптеген жылдар бойы көрдік, әсіресе моторлы екі доңғалақты көліктер саласында, скутер шамамен 5 жыл бұрын бар болғаны, кейбір мотоциклдер қазір 200-ден асады.
Революцияның уәделері - сонымен қатар Nawa көміртекті электроды, Jenax жиналмалы батареясы, NGK-дағы 105 ° C жұмыс температурасы сияқты легиондар ...
Өкінішке орай, зерттеулер көбінесе рентабельділік пен өндірістік императивтердің қатал шындығына тап болады. Баламалы технологияның, әсіресе күтілетін литий-ауаның, литий-ионның дамуын күтуде, әсіресе салмағы мен ізін азайту маңызды критерий болып табылатын электрлік екі дөңгелекті көліктер әлемінде әлі де жарқын болашақ бар.
