Redaktor qeydi: Elektrik texnologiyası yaşıl dünyanın gələcəyidir və batareya texnologiyası elektrik texnologiyasının təməlidir və elektrik texnologiyasının genişmiqyaslı inkişafını məhdudlaşdıran açardır. Hazırkı əsas batareya texnologiyası yaxşı enerji sıxlığına və yüksək səmərəliliyə malik litium-ion batareyalarıdır. Lakin litium yüksək qiymətə və məhdud resurslara malik nadir bir elementdir. Eyni zamanda, bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadə artdıqca, litium-ion batareyalarının enerji sıxlığı artıq kifayət deyil. Necə cavab vermək olar? Mayank Jain gələcəkdə istifadə edilə biləcək bəzi batareya texnologiyalarını nəzərdən keçirib. Orijinal məqalə media saytında "Batareya Texnologiyasının Gələcəyi" başlığı ilə dərc edilib.
Yer kürəsi enerji ilə doludur və biz bu enerjini toplamaq və ondan səmərəli istifadə etmək üçün əlimizdən gələni edirik. Bərpa olunan enerjiyə keçiddə daha yaxşı iş görsək də, enerjinin saxlanmasında çox irəliləyiş əldə etməmişik.
Hazırda batareya texnologiyasının ən yüksək standartı litium-ion batareyalarıdır. Bu batareya ən yaxşı enerji sıxlığına, yüksək səmərəliliyə (təxminən 99%) və uzun ömürlülüyə malikdir.
Bəs nə problem var? Tutduğumuz bərpa olunan enerji artmağa davam etdikcə, litium-ion batareyalarının enerji sıxlığı artıq kifayət deyil.
Batareyaları partiyalarla istehsal etməyə davam edə bildiyimiz üçün bu, böyük bir problem kimi görünmür, amma problem ondadır ki, litium nisbətən nadir bir metaldır, ona görə də onun maya dəyəri aşağı deyil. Batareya istehsal xərcləri azalsa da, enerji saxlama ehtiyacı da sürətlə artır.
Litium-ion batareyasının istehsal edildiyi bir nöqtəyə çatmışıq ki, bu, enerji sənayesinə böyük təsir göstərəcək.
Qazıntı yanacaqlarının daha yüksək enerji sıxlığı bir faktdır və bu, bərpa olunan enerjidən tam asılılığa keçidi əngəlləyən böyük təsir edici amildir. Bizə çəkimizdən daha çox enerji yayan batareyalar lazımdır.
Litium-ion batareyaları necə işləyir
Litium batareyalarının işləmə mexanizmi adi AA və ya AAA kimyəvi batareyalarına bənzəyir. Onların anod və katod terminalları, eləcə də aralarında elektrolit var. Adi batareyalardan fərqli olaraq, litium-ion batareyasında boşalma reaksiyası geri dönür, buna görə də batareya dəfələrlə doldurula bilər.
Katod (+ terminal) litium dəmir fosfatdan, anod (-terminal) qrafitdən, qrafit isə karbondan hazırlanır. Elektrik sadəcə elektronların axınıdır. Bu batareyalar litium ionlarını anod və katod arasında hərəkət etdirərək elektrik enerjisi istehsal edir.
Şarj edildikdə ionlar anoda, boşaldıqda isə katoda keçir.
İonların bu hərəkəti dövrədə elektronların hərəkətinə səbəb olur, buna görə də litium ionlarının hərəkəti və elektronların hərəkəti əlaqəlidir.
Silikon anod batareyası
BMW kimi bir çox böyük avtomobil şirkətləri silikon anod batareyalarının inkişafına investisiya qoyur. Adi litium-ion batareyaları kimi, bu batareyalar da litium anodlarından istifadə edir, lakin karbon əsaslı anodlar əvəzinə silikondan istifadə edirlər.
Anod kimi, silikon qrafitdən daha yaxşıdır, çünki litiumun saxlanması üçün 4 karbon atomu tələb olunur və 1 silikon atomu 4 litium ionunu saxlaya bilir. Bu, böyük bir yeniləmədir... silikonu qrafitdən 3 dəfə daha güclü edir.
Buna baxmayaraq, litiumun istifadəsi hələ də ikiüzlü bir qılıncdır. Bu material hələ də bahadır, lakin istehsal müəssisələrini silikon elementlərə köçürmək də daha asandır. Batareyalar tamamilə fərqlidirsə, fabrik tamamilə yenidən dizayn edilməli olacaq ki, bu da keçidin cəlbediciliyini bir qədər azaldacaq.
Silisium anodları təmiz silisium istehsal etmək üçün qum emal etməklə hazırlanır, lakin tədqiqatçıların hazırda üzləşdiyi ən böyük problem silisium anodlarının istifadə edildikdə şişməsidir. Bu, batareyanın çox tez sıradan çıxmasına səbəb ola bilər. Kütləvi şəkildə anod istehsal etmək də çətindir.
Qrafen batareyası
Qrafen, qələmlə eyni materialdan istifadə edən bir karbon lopa növüdür, lakin qrafiti lopalara yapışdırmaq çox vaxt aparır. Qrafen bir çox istifadə halında əla performansına görə təriflənir və batareyalar da onlardan biridir.
Bəzi şirkətlər litium-ion batareyalarından 33 dəfə daha sürətli boşalma sürətinə malik və bir neçə dəqiqə ərzində tam doldurula bilən qrafen batareyaları üzərində işləyirlər. Bu, elektrikli nəqliyyat vasitələri üçün çox dəyərlidir.
Köpük batareyası
Hazırda ənənəvi batareyalar ikiölçülüdür. Onlar ya litium batareyası kimi üst-üstə yığılır, ya da adi AA və ya litium-ion batareyası kimi bükülür.
Köpük batareyası, elektrik yükünün 3D məkanda hərəkətini əhatə edən yeni bir konsepsiyadır.
Bu 3 ölçülü struktur doldurma müddətini sürətləndirə və enerji sıxlığını artıra bilər, bunlar batareyanın son dərəcə vacib xüsusiyyətləridir. Əksər digər batareyalarla müqayisədə köpük batareyalarda zərərli maye elektrolitlər yoxdur.
Köpük batareyaları maye elektrolitlər əvəzinə bərk elektrolitlərdən istifadə edir. Bu elektrolit təkcə litium ionlarını keçirmir, həm də digər elektron cihazları izolyasiya edir.
Batareyanın mənfi yükünü saxlayan anod köpüklü misdən hazırlanır və lazımi aktiv materialla örtülür.
Daha sonra anod ətrafında bərk elektrolit tətbiq olunur.
Nəhayət, batareyanın içindəki boşluqları doldurmaq üçün sözdə "müsbət pasta" istifadə olunur.
Alüminium Oksid Batareyası
Bu batareyalar bütün batareyalar arasında ən böyük enerji sıxlığına malikdir. Onun enerjisi mövcud litium-ion batareyalarından daha güclü və daha yüngüldür. Bəzi insanlar iddia edirlər ki, bu batareyalar 2000 kilometr elektrikli nəqliyyat vasitəsi təmin edə bilər. Bu konsepsiya nədir? Məlumat üçün bildirək ki, Tesla-nın maksimal kruiz məsafəsi təxminən 600 kilometrdir.
Bu batareyaların problemi ondadır ki, onları doldurmaq mümkün deyil. Onlar alüminium hidroksid istehsal edir və su əsaslı elektrolitdə alüminium və oksigenin reaksiyası yolu ilə enerji buraxırlar. Batareyaların istifadəsi alüminiumu anod kimi istifadə edir.
Natrium batareyası
Hazırda yapon alimləri litium əvəzinə natrium istifadə edən batareyalar hazırlamaq üzərində işləyirlər.
Bu, dağıdıcı olardı, çünki natrium batareyaları nəzəri olaraq litium batareyalarından 7 dəfə daha səmərəlidir. Digər böyük üstünlük isə nadir element olan litiumla müqayisədə natriumun yer ehtiyatlarında altıncı ən zəngin element olmasıdır.
Yazı vaxtı: 02 Dekabr 2019