Noat fan de redaksje: Elektryske technology is de takomst fan 'e griene ierde, en batterijtechnology is de basis fan elektryske technology en de kaai ta it beheinen fan 'e grutskalige ûntwikkeling fan elektryske technology. De hjoeddeiske mainstream batterijtechnology is lithium-ion-batterijen, dy't in goede enerzjytichtens en hege effisjinsje hawwe. Lithium is lykwols in seldsum elemint mei hege kosten en beheinde boarnen. Tagelyk, as it gebrûk fan duorsume enerzjyboarnen groeit, is de enerzjytichtens fan lithium-ion-batterijen net mear genôch. Hoe te reagearjen? Mayank Jain hat in ynventarisaasje makke fan guon batterijtechnologyen dy't yn 'e takomst brûkt wurde kinne. It orizjinele artikel waard publisearre op medium mei de titel: De Takomst fan Batterijtechnology
De ierde sit fol enerzjy, en wy dogge alles wat wy kinne om dy enerzjy op te fangen en goed te brûken. Hoewol wy better wurk dien hawwe yn 'e oergong nei duorsume enerzjy, hawwe wy net folle foarútgong boekt mei it opslaan fan enerzjy.
Op it stuit binne lithium-ion-batterijen de heechste standert fan batterijtechnology. Dizze batterij liket de bêste enerzjytichtens, hege effisjinsje (sawat 99%) en lange libbensdoer te hawwen.
Dus wat is der mis? Wylst de duorsume enerzjy dy't wy opsmite bliuwt te groeien, is de enerzjytichtens fan lithium-ion-batterijen net mear genôch.
Omdat wy batterijen yn batches produsearje kinne, liket dit gjin grut probleem te wêzen, mar it probleem is dat lithium in relatyf seldsum metaal is, dus de kosten binne net leech. Hoewol de produksjekosten fan batterijen sakje, nimt de needsaak foar enerzjyopslach ek rap ta.
Wy binne op in punt kommen dêr't, as de lithium-ion-batterij ienris produsearre is, it in enoarme ynfloed sil hawwe op 'e enerzjysektor.
De hegere enerzjytichtens fan fossile brânstoffen is in feit, en dit is in enoarme ynfloedrike faktor dy't de oergong nei in totale ôfhinklikens fan duorsume enerzjy tsjinhâldt. Wy hawwe batterijen nedich dy't mear enerzjy útstjitte as ús gewicht.
Hoe lithium-ion-batterijen wurkje
It wurkmeganisme fan lithiumbatterijen is fergelykber mei gewoane AA- of AAA-gemyske batterijen. Se hawwe anode- en katodeterminals, en in elektrolyt dertusken. Oars as gewoane batterijen is de ûntladingsreaksje yn in lithium-ionbatterij omkearber, sadat de batterij ferskate kearen opladen wurde kin.
De katode (+ terminal) is makke fan lithium-izerfosfaat, de anode (-terminal) is makke fan grafyt, en grafyt is makke fan koalstof. Elektrisiteit is gewoan de stream fan elektroanen. Dizze batterijen generearje elektrisiteit troch lithium-ionen te ferpleatsen tusken de anode en katode.
As se opladen binne, geane de ioanen nei de anode, en as se ûntladen binne, rinne se nei de katode.
Dizze beweging fan ioanen feroarsaket de beweging fan elektroanen yn it sirkwy, dus binne lithium-ionbeweging en elektronbeweging relatearre.
Silisium anode batterij
In protte grutte autobedriuwen lykas BMW hawwe ynvestearre yn 'e ûntwikkeling fan silikonanodebatterijen. Lykas gewoane lithium-ionbatterijen brûke dizze batterijen lithiumanodes, mar ynstee fan anodes op basis fan koalstof brûke se silikon.
As anode is silisium better as grafyt, om't it 4 koalstofatomen nedich hat om lithium te hâlden, en 1 silisiumatoom kin 4 lithium-ionen hâlde. Dit is in wichtige upgrade ... wêrtroch silisium 3 kear sterker wurdt as grafyt.
Dochs is it gebrûk fan lithium noch altyd in dûbelsnijdich swurd. Dit materiaal is noch altyd djoer, mar it is ek makliker om produksjefasiliteiten oer te setten nei silisiumsellen. As de batterijen folslein oars binne, sil de fabryk folslein opnij ûntwurpen wurde moatte, wêrtroch't de oantreklikens fan oerskeakeljen wat fermindere wurdt.
Silisiumanodes wurde makke troch sân te behanneljen om suver silisium te produsearjen, mar it grutste probleem dêr't ûndersikers op it stuit mei te krijen hawwe is dat silisiumanodes útswelle as se brûkt wurde. Dit kin derfoar soargje dat de batterij te fluch degradearret. It is ek lestich om anodes massaal te produsearjen.
Grafeenbatterij
Grafeen is in soarte koalstofflakes dy't itselde materiaal brûkt as in potlead, mar it kostet in soad tiid om grafyt oan 'e flakes te befestigjen. Grafeen wurdt priizge foar syn poerbêste prestaasjes yn in protte gebrûksgefallen, en batterijen binne ien fan har.
Guon bedriuwen wurkje oan grafeenbatterijen dy't yn minuten folslein opladen wurde kinne en 33 kear rapper ûntladen wurde kinne as lithium-ionbatterijen. Dit is fan grutte wearde foar elektryske auto's.
Skuimbatterij
Op it stuit binne tradisjonele batterijen twadiminsjonaal. Se binne of steapele lykas in lithiumbatterij of oprôle lykas in typyske AA- of lithium-ionbatterij.
De skombatterij is in nij konsept dat de beweging fan elektryske lading yn 3D-romte omfettet.
Dizze 3-diminsjonale struktuer kin de oplaadtiid fersnelle en de enerzjytichtens ferheegje, dit binne ekstreem wichtige kwaliteiten fan 'e batterij. Yn ferliking mei de measte oare batterijen hawwe skombatterijen gjin skealike floeibere elektrolyten.
Skuimbatterijen brûke fêste elektrolyten ynstee fan floeibere elektrolyten. Dizze elektrolyt liedt net allinich lithium-ionen, mar isolearret ek oare elektroanyske apparaten.
De anode dy't de negative lading fan 'e batterij hâldt, is makke fan skomkoper en bedekt mei it fereaske aktive materiaal.
In fêste elektrolyt wurdt dan om 'e anode hinne oanbrocht.
Uteinlik wurdt in saneamde "positive pasta" brûkt om de gatten yn 'e batterij te foljen.
Aluminiumokside Batterij
Dizze batterijen hawwe ien fan 'e grutste enerzjydichtheden fan alle batterijen. De enerzjy is krêftiger en lichter as hjoeddeistige lithium-ion-batterijen. Guon minsken beweare dat dizze batterijen 2.000 kilometer oan elektryske auto's kinne leverje. Wat is dit konsept? Ter referinsje, it maksimale krúsberik fan Tesla is sawat 600 kilometer.
It probleem mei dizze batterijen is dat se net opladen wurde kinne. Se produsearje aluminiumhydrokside en frijkomme enerzjy troch de reaksje fan aluminium en soerstof yn in wetterbasearre elektrolyt. It gebrûk fan batterijen brûkt aluminium as anode.
Natriumbatterij
Op it stuit wurkje Japanske wittenskippers oan it meitsjen fan batterijen dy't natrium brûke ynstee fan lithium.
Dit soe fersteurend wêze, om't natriumbatterijen teoretysk 7 kear effisjinter binne as lithiumbatterijen. In oar grut foardiel is dat natrium it sechsde rykste elemint is yn 'e reserves fan' e ierde, yn ferliking mei lithium, dat in seldsum elemint is.
Pleatsingstiid: 2 desimber 2019