Nòt editè a: Teknoloji elektrik la se avni tè vèt la, epi teknoloji batri a se fondasyon teknoloji elektrik la epi li se kle pou limite devlopman teknoloji elektrik sou gwo echèl la. Teknoloji batri prensipal aktyèl la se pil ityòm-ion, ki gen bon dansite enèji ak gwo efikasite. Sepandan, ityòm se yon eleman ki ra, pri a wo epi resous limite. An menm tan, pandan itilizasyon sous enèji renouvlab yo ap ogmante, dansite enèji pil ityòm-ion yo pa sifi ankò. Kijan pou reponn? Mayank Jain te fè yon bilan sou kèk teknoloji batri ki ka itilize nan lavni. Atik orijinal la te pibliye sou medium ak tit: Lavni Teknoloji Batri.
Latè a plen enèji, epi n ap fè tout sa nou kapab pou nou kaptire epi byen itilize enèji sa a. Malgre nou te fè yon pi bon travay nan tranzisyon anvè enèji renouvlab, nou pa fè anpil pwogrè nan estoke enèji.
Kounye a, pi wo estanda teknoloji batri a se pil ityòm-ion. Batri sa a sanble gen pi bon dansite enèji, efikasite segondè (anviwon 99%), ak yon lavi ki long.
Alò, ki pwoblèm ki genyen? Pandan enèji renouvlab nou kapte a ap kontinye ogmante, dansite enèji pil ityòm-ion yo pa sifi ankò.
Piske nou ka kontinye pwodui pil an gwo kantite, sa pa sanble yon gwo pwoblèm, men pwoblèm nan se ke ityòm se yon metal ki relativman ra, kidonk pri li pa ba. Malgre ke pri pwodiksyon pil yo ap bese, bezwen pou depo enèji ap ogmante rapidman tou.
Nou rive nan yon pwen kote yon fwa batri ityòm-ion an fabrike, li pral gen yon gwo enpak sou endistri enèji a.
Dansite enèji ki pi wo nan konbistib fosil yo se yon reyalite, e sa a se yon gwo faktè enfliyans ki anpeche tranzisyon an nan yon depandans total sou enèji renouvlab. Nou bezwen pil ki emèt plis enèji pase pwa nou.
Kijan pil ityòm-ion yo fonksyone
Mekanis fonksyònman pil ityòm yo sanble ak pil chimik òdinè AA oswa AAA yo. Yo gen tèminal anod ak katod, epi yon elektwolit nan mitan yo. Kontrèman ak pil òdinè yo, reyaksyon egzeyat la nan yon pil ityòm-ion se revèsib, kidonk pil la ka rechaje plizyè fwa.
Katod la (+ tèminal) fèt ak lityòm fè fosfat, anod la (-tèminal) fèt ak grafit, epi grafit la fèt ak kabòn. Elektrisite se jis koule elektwon. Pil sa yo pwodui elektrisite lè yo deplase iyon ityòm ant anod la ak katod la.
Lè yo chaje, iyon yo deplase al nan anod la, epi lè yo dechaje, iyon yo kouri al nan katod la.
Mouvman iyon sa yo lakòz mouvman elektwon nan sikwi a, kidonk mouvman iyon ityòm ak mouvman elektwon yo gen rapò.
Batri anod silikon
Anpil gwo konpayi machin tankou BMW ap envesti nan devlopman pil anod silikon. Menm jan ak pil ityòm-ion òdinè yo, pil sa yo itilize anod ityòm, men olye de anod ki baze sou kabòn, yo itilize silikon.
Kòm yon anod, Silisyòm pi bon pase grafit paske li bezwen 4 atòm kabòn pou kenbe ityòm, epi 1 atòm Silisyòm ka kenbe 4 iyon ityòm. Sa a se yon gwo amelyorasyon... sa fè Silisyòm 3 fwa pi solid pase grafit.
Malgre sa, itilizasyon ityòm toujou yon kouto de bò. Materyèl sa a toujou chè, men li pi fasil tou pou transfere enstalasyon pwodiksyon yo an selil silikon. Si pil yo konplètman diferan, faktori a ap gen pou reamenaje nèt, sa ki pral lakòz yon ti jan mwens atiran pou chanje.
Yo fè anod silikon yo lè yo trete sab pou pwodui silikon pi, men pi gwo pwoblèm chèchè yo ap fè fas kounye a se ke anod silikon yo anfle lè yo itilize yo. Sa ka lakòz batri a degrade twò vit. Li difisil tou pou pwodui anod an mas.
Batri grafèn
Grafèn se yon kalite flokon kabòn ki itilize menm materyèl ak yon kreyon, men li pran anpil tan pou tache grafit sou flokon yo. Yo fè lwanj pou grafèn pou pèfòmans ekselan li nan plizyè ka itilizasyon, e pil se youn nan yo.
Gen kèk konpayi k ap travay sou pil grafèn ki ka chaje nèt an kèk minit epi ki ka dechaje 33 fwa pi vit pase pil ityòm-ion yo. Sa gen anpil valè pou machin elektrik yo.
Batri kim
Kounye a, pil tradisyonèl yo gen de dimansyon. Yo swa anpile tankou yon pil ityòm oswa yo woule tankou yon pil AA oswa ityòm-ion tipik.
Batri kim lan se yon nouvo konsèp ki enplike mouvman chaj elektrik nan espas 3D.
Estrikti 3 dimansyon sa a ka akselere tan chaj la epi ogmante dansite enèji a, sa yo se kalite trè enpòtan nan batri a. Konpare ak pifò lòt batri yo, batri kim pa gen okenn elektwolit likid danjere.
Pil kim yo itilize elektwolit solid olye de elektwolit likid. Elektwolit sa a pa sèlman kondui iyon ityòm, men li izole lòt aparèy elektwonik tou.
Anod ki kenbe chaj negatif batri a fèt ak kwiv kim epi li kouvri ak materyèl aktif ki nesesè a.
Apre sa, yo aplike yon elektwolit solid alantou anod la.
Finalman, yo itilize yon sa yo rele "pat pozitif" pou ranpli espas vid ki anndan batri a.
Batri oksid aliminyòm
Pil sa yo gen youn nan pi gwo dansite enèji pami tout pil yo. Enèji li pi puisan e pi lejè pase pil ityòm-ion aktyèl yo. Gen moun ki pretann ke pil sa yo ka bay 2,000 kilomèt machin elektrik. Ki konsèp sa a ye? Pou referans, distans maksimòm Tesla a se anviwon 600 kilomèt.
Pwoblèm ak pil sa yo se yo pa ka chaje. Yo pwodui idroksid aliminyòm epi yo libere enèji atravè reyaksyon aliminyòm ak oksijèn nan yon elektwolit ki baze sou dlo. Itilizasyon pil yo konsome aliminyòm kòm anod.
Batri sodyòm
Kounye a, syantis Japonè yo ap travay sou fabrikasyon pil ki sèvi ak sodyòm olye de ityòm.
Sa t ap yon gwo pwoblèm, paske pil sodyòm yo teyorikman 7 fwa pi efikas pase pil ityòm. Yon lòt gwo avantaj se ke sodyòm se sizyèm eleman ki pi rich nan rezèv latè yo, konpare ak ityòm, ki se yon eleman ki ra.
Dat piblikasyon: 2 Desanm 2019