Mubo nga sulat sa editor: Ang teknolohiya sa kuryente mao ang kaugmaon sa berde nga kalibutan, ug ang teknolohiya sa baterya mao ang pundasyon sa teknolohiya sa kuryente ug ang yawe sa pagpugong sa dako nga pag-uswag sa teknolohiya sa kuryente. Ang kasamtangang mainstream nga teknolohiya sa baterya mao ang mga baterya sa lithium-ion, nga adunay maayo nga densidad sa enerhiya ug taas nga kahusayan. Bisan pa, ang lithium usa ka talagsaon nga elemento nga adunay taas nga gasto ug limitado nga mga kahinguhaan. Sa samang higayon, samtang nagkadako ang paggamit sa mga gigikanan sa nabag-o nga enerhiya, ang densidad sa enerhiya sa mga baterya sa lithium-ion dili na igo. unsaon pagtubag? Gisusi ni Mayank Jain ang pipila ka mga teknolohiya sa baterya nga mahimong magamit sa umaabot. Ang orihinal nga artikulo gipatik sa medium nga adunay titulo: Ang Umaabot sa Teknolohiya sa Baterya
Ang kalibutan puno sa enerhiya, ug gibuhat nato ang tanan aron makuha ug magamit kini nga enerhiya sa maayong paagi. Bisan og mas maayo na ang atong nahimo sa pagbalhin ngadto sa renewable energy, wala pa kitay daghang kalamboan sa pagtipig og enerhiya.
Sa pagkakaron, ang pinakataas nga sukdanan sa teknolohiya sa baterya mao ang mga baterya nga lithium-ion. Kini nga baterya daw adunay labing maayo nga densidad sa enerhiya, taas nga kahusayan (mga 99%), ug taas nga kinabuhi.
Unsa may problema? Samtang nagpadayon sa pagtubo ang renewable energy nga atong nakuha, ang energy density sa mga lithium-ion batteries dili na igo.
Tungod kay makapadayon kita sa paghimo og mga baterya sa daghang batch, daw dili kini dako nga problema, apan ang problema kay ang lithium usa ka medyo talagsaon nga metal, busa ang gasto niini dili ubos. Bisan kung ang gasto sa produksiyon sa baterya mikunhod, ang panginahanglan alang sa pagtipig sa enerhiya paspas usab nga nagkataas.
Niabot na kita sa punto diin kung mahuman na ang paghimo sa lithium ion battery, dako na kini og epekto sa industriya sa enerhiya.
Ang mas taas nga densidad sa enerhiya sa mga fossil fuel usa ka kamatuoran, ug kini usa ka dako nga hinungdan nga nakababag sa pagbalhin ngadto sa hingpit nga pagsalig sa renewable energy. Kinahanglan nato ang mga baterya nga mopagawas ug mas daghang enerhiya kaysa sa atong gibug-aton.
Giunsa pagtrabaho ang mga baterya sa lithium-ion
Ang mekanismo sa pagtrabaho sa mga baterya sa lithium susama sa ordinaryong mga baterya sa kemikal nga AA o AAA. Kini adunay mga terminal sa anode ug cathode, ug usa ka electrolyte sa taliwala. Dili sama sa ordinaryong mga baterya, ang reaksyon sa pag-discharge sa usa ka baterya sa lithium-ion mabaliktad, busa ang baterya mahimong ma-recharge balik-balik.
Ang cathode (+ terminal) hinimo sa lithium iron phosphate, ang anode (-terminal) hinimo sa graphite, ug ang graphite hinimo sa carbon. Ang elektrisidad mao lamang ang pag-agos sa mga electron. Kini nga mga baterya makamugna og elektrisidad pinaagi sa paglihok sa mga lithium ion tali sa anode ug cathode.
Kon ma-charge, ang mga ion mobalhin ngadto sa anode, ug kon ma-discharge, ang mga ion modagan ngadto sa cathode.
Kining paglihok sa mga ion ang hinungdan sa paglihok sa mga electron sa sirkito, busa ang paglihok sa lithium ion ug paglihok sa electron nalambigit.
Baterya sa silikon nga anoda
Daghang dagkong kompanya sa sakyanan sama sa BMW ang namuhunan sa pagpalambo sa mga silicon anode batteries. Sama sa ordinaryong lithium-ion batteries, kini nga mga baterya naggamit og lithium anodes, apan imbes nga carbon-based anodes, silicon ang ilang gigamit.
Isip usa ka anode, ang silicon mas maayo kay sa graphite tungod kay nagkinahanglan kini og 4 ka carbon atoms aron makakupot og lithium, ug ang 1 ka silicon atom makakupot og 4 ka lithium ions. Kini usa ka dakong pag-uswag … nga naghimo sa silicon nga 3 ka pilo nga mas lig-on kay sa graphite.
Bisan pa man, ang paggamit sa lithium usa gihapon ka espada nga duhay sulab. Mahal gihapon kini nga materyal, apan mas sayon usab ang pagbalhin sa mga pasilidad sa produksiyon ngadto sa mga silicon cell. Kon lahi na gyud ang mga baterya, kinahanglan nga hingpit nga idisenyo pag-usab ang pabrika, nga maoy hinungdan nga gamay ra ang pagkunhod sa kaanyag sa pagbalhin.
Ang mga silicon anode gihimo pinaagi sa pagproseso sa balas aron makahimo og puro nga silicon, apan ang pinakadako nga problema nga giatubang sa mga tigdukiduki karon mao nga ang mga silicon anode mohubag kon gamiton. Mahimo kini nga hinungdan sa dali nga pagkaguba sa baterya. Lisod usab ang paghimo og mga anode sa daghang gidaghanon.
Baterya sa graphene
Ang graphene usa ka klase sa carbon flake nga naggamit sa parehas nga materyal sama sa lapis, apan dugay kaayo ang pagpapilit sa graphite sa mga flake. Gidayeg ang graphene tungod sa maayo kaayo nga performance niini sa daghang gamit, ug ang mga baterya usa niini.
Ang ubang mga kompanya nagtrabaho sa mga baterya nga graphene nga mahimong hingpit nga ma-charge sulod sa pipila ka minuto ug ma-discharge sa 33 ka pilo nga mas paspas kaysa mga baterya nga lithium-ion. Dako kini og bili alang sa mga de-kuryenteng sakyanan.
Baterya nga bula
Sa pagkakaron, ang tradisyonal nga mga baterya kay two-dimensional. Kini gipatong-patong sama sa lithium battery o gilukot sama sa tipikal nga AA o lithium-ion battery.
Ang foam battery usa ka bag-ong konsepto nga naglambigit sa paglihok sa electric charge sa 3D space.
Kining 3-dimensional nga istruktura makapadali sa oras sa pag-charge ug makadugang sa densidad sa enerhiya, kini ang mga importanteng kalidad sa baterya. Kon itandi sa kadaghanan sa ubang mga baterya, ang mga foam nga baterya walay makadaot nga liquid electrolytes.
Ang mga baterya nga hinimo sa foam naggamit ug solidong electrolytes imbes nga liquid electrolytes. Kini nga electrolyte dili lang mo-conduct ug lithium ions, apan mo-insulate usab sa ubang electronic devices.
Ang anode nga nagkupot sa negatibong karga sa baterya hinimo sa foamed copper ug giputos sa gikinahanglan nga aktibong materyal.
Usa ka solidong electrolyte ang dayon ipadapat sa palibot sa anode.
Sa katapusan, ang gitawag nga "positive paste" gigamit aron pun-on ang mga kal-ang sulod sa baterya.
Baterya sa Aluminyo Oksida
Kini nga mga baterya adunay usa sa pinakadako nga densidad sa enerhiya sa bisan unsang baterya. Ang enerhiya niini mas kusog ug mas gaan kaysa sa kasamtangang mga baterya sa lithium-ion. Ang uban nag-ingon nga kini nga mga baterya makahatag og 2,000 kilometros nga mga de-kuryenteng sakyanan. Unsa kini nga konsepto? Alang sa pakisayran, ang labing taas nga cruising range sa Tesla mga 600 kilometros.
Ang problema niining mga baterya kay dili kini ma-charge. Mogama kini og aluminum hydroxide ug mopagawas og enerhiya pinaagi sa reaksyon sa aluminum ug oxygen sa usa ka water-based electrolyte. Ang paggamit sa mga baterya mogamit og aluminum isip anode.
Baterya sa sodium
Sa pagkakaron, ang mga siyentipiko sa Hapon nagtrabaho sa paghimo og mga baterya nga naggamit og sodium imbes nga lithium.
Makabalda kini, kay ang mga sodium batteries sa teorya 7 ka pilo nga mas episyente kay sa mga lithium batteries. Laing dakong bentaha mao nga ang sodium mao ang ikaunom nga pinakadato nga elemento sa reserba sa yuta, kon itandi sa lithium, nga usa ka talagsaon nga elemento.
Oras sa pag-post: Disyembre-02-2019