Nota an deasaiche: ’S e teicneòlas dealain àm ri teachd na talmhainn uaine, agus ’s e teicneòlas bataraidh bunait teicneòlais dealain agus an iuchair airson leasachadh mòr-sgèile teicneòlais dealain a chuingealachadh. ’S e bataraidhean lithium-ion an teicneòlas bataraidh prìomh-shruthach a th’ ann an-dràsta, aig a bheil dùmhlachd lùtha math agus èifeachdas àrd. Ach, ’s e eileamaid tearc a th’ ann an lithium le cosgais àrd agus goireasan cuibhrichte. Aig an aon àm, mar a bhios cleachdadh stòran lùtha ath-nuadhachail a’ fàs, chan eil dùmhlachd lùtha bataraidhean lithium-ion gu leòr tuilleadh. Ciamar a fhreagras tu? Tha Mayank Jain air sùil a thoirt air cuid de theicneòlasan bataraidh a dh’ fhaodadh a bhith air an cleachdadh san àm ri teachd. Chaidh an artaigil thùsail fhoillseachadh air medium leis an tiotal: Àm ri Teachd Teicneòlas Bataraidh
Tha an talamh làn lùtha, agus tha sinn a’ dèanamh a h-uile rud as urrainn dhuinn gus an lùth sin a ghlacadh agus a chleachdadh gu math. Ged a tha sinn air obair nas fheàrr a dhèanamh san atharrachadh gu lùth ath-nuadhachail, chan eil sinn air mòran adhartais a dhèanamh ann a bhith a’ stòradh lùtha.
An-dràsta, is e bataraidhean lithium-ion an ìre as àirde de theicneòlas bataraidh. Tha e coltach gur e am bataraidh seo a tha leis an dùmhlachd lùtha as fheàrr, èifeachdas àrd (mu 99%), agus beatha fhada.
Mar sin dè tha ceàrr? Mar a bhios an lùth ath-nuadhachail a bhios sinn a’ glacadh a’ sìor fhàs, chan eil dùmhlachd lùtha bataraidhean lithium-ion gu leòr tuilleadh.
Leis gun urrainn dhuinn cumail oirnn a’ dèanamh bataraidhean ann an baidsean, chan eil coltas gu bheil seo na chùis mhòr, ach is e an duilgheadas gu bheil lithium na mheatailt caran tearc, agus mar sin chan eil a chosgais ìosal. Ged a tha cosgaisean cinneasachaidh bataraidhean a’ tuiteam, tha an fheum air stòradh lùtha cuideachd a’ dol am meud gu luath.
Tha sinn air ruighinn puing far am bi buaidh mhòr aig bataraidh lithium-ion air gnìomhachas an lùtha aon uair ‘s gu bheil e air a dhèanamh.
Tha dùmhlachd lùtha nas àirde connadh fosail na fhìrinn, agus tha seo na fheart buaidh mhòr a chuireas bacadh air an atharrachadh gu bhith gu tur an eisimeil air lùth ath-nuadhachail. Feumaidh sinn bataraidhean a bhios a’ leigeil a-mach barrachd lùth na ar cuideam.
Mar a bhios bataraidhean lithium-ion ag obair
Tha dòigh-obrach bataraidhean lithium coltach ri bataraidhean ceimigeach àbhaisteach AA no AAA. Tha cinn-uidhe anode is catod aca, agus electrolyte eatarra. Eu-coltach ri bataraidhean àbhaisteach, tha an ath-bhualadh sgaoilidh ann am bataraidh lithium-ion in-atharrachail, agus mar sin faodar am bataraidh ath-lìonadh a-rithist is a-rithist.
Tha an catod (crìoch +) air a dhèanamh de phosphate iarainn lithium, tha an anod (crìoch-) air a dhèanamh de ghrafait, agus tha grafait air a dhèanamh de charbon. Chan eil dealan ach sruthadh dealanan. Bidh na bataraidhean seo a’ gineadh dealain le bhith a’ gluasad ianan lithium eadar an anod agus an catod.
Nuair a bhios iad air an cosgais, gluaisidh na h-ianan chun an anod, agus nuair a bhios iad air an leigeil ma sgaoil, ruithidh na h-ianan chun chatod.
Tha an gluasad seo de ianan ag adhbhrachadh gluasad dealanan anns a’ chuairt, agus mar sin tha gluasad ian lithium agus gluasad dealan co-cheangailte.
Bataraidh anod silicon
Tha mòran chompanaidhean chàraichean mòra mar BMW air a bhith a’ tasgadh ann an leasachadh bataraidhean anod silicon. Coltach ri bataraidhean lithium-ion àbhaisteach, bidh na bataraidhean sin a’ cleachdadh anodan lithium, ach an àite anodan stèidhichte air carbon, bidh iad a’ cleachdadh silicon.
Mar anod, tha silicon nas fheàrr na grafait oir feumaidh e 4 dadaman gualain gus lithium a chumail, agus faodaidh 1 dadam silicon 4 ianan lithium a chumail. Is e seo ùrachadh mòr… a’ dèanamh silicon 3 tursan nas làidire na grafait.
A dh’aindeoin sin, tha cleachdadh lithium fhathast na chlaidheamh dà-fhaobharach. Tha an stuth seo fhathast daor, ach tha e cuideachd nas fhasa goireasan cinneasachaidh a ghluasad gu ceallan silicon. Ma tha na bataraidhean gu tur eadar-dhealaichte, feumaidh an fhactaraidh ath-dhealbhadh gu tur, agus mar sin lughdaichidh sin beagan cho tarraingeach ‘s a tha e an atharrachadh.
Bithear a’ dèanamh anodan silicon le bhith a’ làimhseachadh gainmhich gus silicon fìor-ghlan a thoirt gu buil, ach is e an duilgheadas as motha a tha mu choinneamh luchd-rannsachaidh an-dràsta gu bheil anodan silicon a’ sèideadh nuair a thèid an cleachdadh. Faodaidh seo adhbhrachadh gum bi am bataraidh a’ crìonadh ro luath. Tha e cuideachd duilich anodan a dhèanamh ann an àireamhan mòra.
Bataraidh graphene
'S e seòrsa de shlige charboin a th' ann an grafait a bhios a' cleachdadh an aon stuth ri peansail, ach tha e a' cosg tòrr ùine grafait a cheangal ris na sgligean. Tha grafait air a mholadh airson a choileanadh sàr-mhath ann an iomadh cùis cleachdaidh, agus tha bataraidhean mar aon dhiubh.
Tha cuid de chompanaidhean ag obair air bataraidhean graphene a ghabhas làn-chosgais ann am mionaidean agus a leigeas às 33 uair nas luaithe na bataraidhean lithium-ion. Tha seo air leth luachmhor do charbadan dealain.
Bataraidh foam
An-dràsta, tha bataraidhean traidiseanta dà-thaobhach. Tha iad an dàrna cuid air an cruachadh mar bataraidh lithium no air an roiligeadh suas mar bataraidh AA no lithium-ion àbhaisteach.
'S e bun-bheachd ùr a th' ann am bataraidh foam a tha a' toirt a-steach gluasad cosgais dealain ann an àite 3D.
Faodaidh an structar trì-thaobhach seo an ùine cosgais a luathachadh agus dùmhlachd lùtha a mheudachadh, agus tha iad sin nan feartan air leth cudromach aig a’ bhataraidh. An coimeas ris a’ mhòr-chuid de bhataraidhean eile, chan eil electrolytes leaghaidh cronail ann am bataraidhean foam.
Bidh bataraidhean foam a’ cleachdadh electrolytes cruaidh an àite electrolytes leaghaidh. Chan e a-mhàin gu bheil an electrolyte seo a’ giùlan ianan lithium, ach bidh e cuideachd a’ dìon innealan dealanach eile.
Tha an anod a chumas cosgais àicheil a’ bhataraidh air a dhèanamh de chopar foamaichte agus còmhdaichte leis an stuth gnìomhach a tha a dhìth.
Tha electrolyte cruaidh an uair sin air a chur timcheall an anod.
Mu dheireadh, thathas a’ cleachdadh “pasgan dearbhach” mar a chanar ris gus na beàrnan taobh a-staigh a’ bhataraidh a lìonadh.
Bataraidh Alùmanum Ocsaid
Tha aon de na dùmhlachdan lùtha as motha aig na bataraidhean seo am measg bataraidhean sam bith eile. Tha an lùth aca nas cumhachdaiche agus nas aotroime na bataraidhean lithium-ion gnàthach. Tha cuid ag ràdh gum faod na bataraidhean seo 2,000 cilemeatair de charbadan dealain a thoirt seachad. Dè a th’ anns a’ bhun-bheachd seo? Mar fhiosrachadh, tha an raon siubhail as motha aig Tesla mu 600 cilemeatair.
Is e an duilgheadas leis na bataraidhean seo nach gabh an cur fo chasaid. Bidh iad a’ dèanamh alùmanum haidreocsaid agus a’ leigeil ma sgaoil lùth tro ath-bhualadh alùmanum agus ocsaidean ann an electrolyte stèidhichte air uisge. Bidh cleachdadh bataraidhean ag ithe alùmanum mar anod.
Bataraidh sodium
An-dràsta, tha luchd-saidheans Iapanach ag obair air bataraidhean a dhèanamh a bhios a’ cleachdadh sodium an àite lithium.
Bhiodh seo a’ cur dragh air an t-saoghal, leis gu bheil bataraidhean sodium, gu teòiridheach, seachd tursan nas èifeachdaiche na bataraidhean lithium. Buannachd mhòr eile a th’ ann gur e sodium an siathamh eileamaid as beairtiche ann an stòrasan na talmhainn, an taca ri lithium, a tha na eileamaid tearc.
Àm postaidh: Dùbhlachd-02-2019