Редакторын тэмдэглэл: Цахилгаан технологи бол ногоон дэлхийн ирээдүй бөгөөд батерейны технологи нь цахилгаан технологийн үндэс суурь бөгөөд цахилгаан технологийн өргөн хүрээтэй хөгжлийг хязгаарлах түлхүүр юм. Одоогийн гол батерейны технологи бол сайн эрчим хүчний нягтралтай, өндөр үр ашигтай лити-ион батерей юм. Гэсэн хэдий ч лити нь өндөр өртөгтэй, хязгаарлагдмал нөөцтэй ховор элемент юм. Үүний зэрэгцээ сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийн хэрэглээ нэмэгдэхийн хэрээр лити-ион батерейны эрчим хүчний нягтрал хангалтгүй болсон. Хэрхэн хариу арга хэмжээ авах вэ? Маянк Жайн ирээдүйд ашиглагдаж болох зарим батерейны технологийн талаар дүгнэлт хийсэн. Анхны нийтлэлийг "Батерейны технологийн ирээдүй" гэсэн гарчигтайгаар хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр нийтэлсэн.
Дэлхий эрчим хүчээр дүүрэн бөгөөд бид тэр энергийг цуглуулж, сайн ашиглахын тулд чадах бүхнээ хийж байна. Сэргээгдэх эрчим хүч рүү шилжихдээ бид илүү сайн ажилласан ч эрчим хүч хадгалах тал дээр төдийлөн ахиц дэвшил гаргаагүй байна.
Одоогийн байдлаар батерейны технологийн хамгийн өндөр стандарт нь лити-ион батерей юм. Энэхүү батерей нь хамгийн сайн эрчим хүчний нягтрал, өндөр үр ашиг (ойролцоогоор 99%), урт хугацааны ашиглалтын хугацаатай юм шиг байна.
Тэгэхээр юу нь болохгүй байна вэ? Бидний олж авч буй сэргээгдэх эрчим хүч өссөөр байгаа тул лити-ион батерейны энергийн нягтрал хангалтгүй болсон.
Бид батерейг багцаар нь үйлдвэрлэж чадах тул энэ нь тийм ч том асуудал биш юм шиг санагдаж байгаа ч асуудал нь лити нь харьцангуй ховор металл тул түүний өртөг тийм ч бага биш юм. Хэдийгээр батерей үйлдвэрлэх зардал буурч байгаа ч эрчим хүч хадгалах хэрэгцээ хурдацтай нэмэгдэж байна.
Литиум ионы батерей үйлдвэрлэгдсэний дараа эрчим хүчний салбарт асар их нөлөө үзүүлэх цэгт бид хүрлээ.
Чулуужсан түлшний эрчим хүчний нягтрал өндөр байгаа нь баримт бөгөөд энэ нь сэргээгдэх эрчим хүчнээс бүрэн хамааралтай болоход саад болж буй томоохон нөлөөллийн хүчин зүйл юм. Бидэнд жингээсээ илүү их энерги ялгаруулдаг батерей хэрэгтэй.
Лити-ион батерей хэрхэн ажилладаг вэ
Лити батерейны ажиллах механизм нь ердийн AA эсвэл AAA химийн батерейтай төстэй. Тэдгээр нь анод ба катодын терминалуудтай бөгөөд тэдгээрийн хооронд электролит байдаг. Энгийн батерейгаас ялгаатай нь лити-ион батерейны цэнэг алдалтын урвал нь эргэлт буцалтгүй тул батерейг дахин дахин цэнэглэж болно.
Катод (+ терминал) нь литийн төмрийн фосфатаар, анод (-терминал) нь бал чулуугаар, бал чулуу нь нүүрстөрөгчөөр хийгдсэн. Цахилгаан бол зүгээр л электронуудын урсгал юм. Эдгээр батерейнууд нь литийн ионуудыг анод ба катодын хооронд зөөх замаар цахилгаан үүсгэдэг.
Цэнэглэгдсэн үед ионууд анод руу шилжиж, цэнэггүй болсон үед катод руу шилждэг.
Ионы энэ хөдөлгөөн нь хэлхээнд электронуудын хөдөлгөөнийг үүсгэдэг тул литийн ионы хөдөлгөөн ба электроны хөдөлгөөн нь хоорондоо холбоотой байдаг.
Цахиурын анод батерей
BMW зэрэг олон том автомашины компаниуд цахиурын анодын батерейг хөгжүүлэхэд хөрөнгө оруулалт хийж байна. Энгийн лити-ион батерейны нэгэн адил эдгээр батерейнууд нь литийн анод ашигладаг боловч нүүрстөрөгчийн анодын оронд цахиур ашигладаг.
Анодын хувьд цахиур нь литийг барихад 4 нүүрстөрөгчийн атом шаардлагатай бөгөөд 1 цахиурын атом нь 4 литийн ионыг барьж чаддаг тул бал чулуунаас илүү сайн байдаг. Энэ бол томоохон сайжруулалт юм ... цахиурыг бал чулуунаас 3 дахин хүчтэй болгож байна.
Гэсэн хэдий ч литийн хэрэглээ нь хоёр талдаа иртэй сэлэм хэвээр байна. Энэ материал нь үнэтэй хэвээр байгаа ч үйлдвэрлэлийн байгууламжийг цахиурын эсүүд рүү шилжүүлэхэд илүү хялбар байдаг. Хэрэв батерейнууд огт өөр бол үйлдвэрийг бүрэн шинэчлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь шилжих сонирхлыг бага зэрэг бууруулна.
Цахиурын анодыг элс боловсруулж цэвэр цахиур гарган авдаг боловч судлаачдын тулгарч буй хамгийн том асуудал бол цахиурын анодыг ашиглах үед хавагнах явдал юм. Энэ нь батерейг хэт хурдан задруулж болзошгүй юм. Анодыг олноор үйлдвэрлэхэд бас хэцүү байдаг.
Графен батерей
Графен бол харандаатай ижил материалыг ашигладаг нүүрстөрөгчийн хальсны нэг төрөл боловч графитыг хальсанд бэхлэхэд маш их цаг хугацаа шаардагддаг. Графеныг олон хэрэглээний тохиолдолд маш сайн гүйцэтгэлээрээ магтдаг бөгөөд батерей нь тэдгээрийн нэг юм.
Зарим компаниуд лити-ион батерейгаас хэдхэн минутын дотор бүрэн цэнэглэгдэж, 33 дахин хурдан цэнэггүй болдог графен батерейг бүтээхээр ажиллаж байна. Энэ нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийн хувьд маш их ач холбогдолтой юм.
Хөөсний батерей
Одоогийн байдлаар уламжлалт батерейнууд нь хоёр хэмжээст хэлбэртэй байдаг. Тэдгээрийг литийн батерей шиг давхарлаж эсвэл ердийн АА эсвэл лити-ион батерей шиг хуйлж байрлуулдаг.
Хөөсний батерей нь цахилгаан цэнэгийн 3 хэмжээст орон зайд хөдөлгөөнийг хамарсан шинэ ойлголт юм.
Энэхүү 3 хэмжээст бүтэц нь цэнэглэх хугацааг хурдасгаж, эрчим хүчний нягтралыг нэмэгдүүлэх боломжтой бөгөөд эдгээр нь батерейны маш чухал шинж чанарууд юм. Бусад ихэнх батерейтай харьцуулахад хөөсөн батерей нь хортой шингэн электролит агуулдаггүй.
Хөөстэй батерей нь шингэн электролитийн оронд хатуу электролит ашигладаг. Энэхүү электролит нь зөвхөн литийн ионуудыг дамжуулаад зогсохгүй бусад электрон төхөөрөмжийг тусгаарладаг.
Батерейны сөрөг цэнэгийг хадгалдаг анод нь хөөсөн зэсээр хийгдсэн бөгөөд шаардлагатай идэвхтэй материалаар бүрсэн байдаг.
Дараа нь анодын эргэн тойронд хатуу электролит түрхэнэ.
Эцэст нь батерейны доторх зайг нөхөхийн тулд "эерэг оо" гэгддэг зүйлийг ашигладаг.
Хөнгөн цагааны исэл батерей
Эдгээр батерейнууд нь бусад батерейнуудаас хамгийн өндөр энергийн нягтралтай байдаг. Үүний энерги нь одоогийн лити-ион батерейгаас илүү хүчтэй бөгөөд хөнгөн. Зарим хүмүүс эдгээр батерейнууд нь цахилгаан тээврийн хэрэгслийг 2000 км явах боломжтой гэж үздэг. Энэ ойлголт юу вэ? Лавлагаа болгож хэлэхэд, Tesla-ийн хамгийн дээд аялалын хүрээ нь 600 орчим километр юм.
Эдгээр батерейны асуудал нь тэдгээрийг цэнэглэх боломжгүйд оршино. Тэд хөнгөн цагааны гидроксид үүсгэж, хөнгөн цагаан ба хүчилтөрөгчийн усан суурьтай электролитийн урвалд орсноор энерги ялгаруулдаг. Батерейг ашиглахад хөнгөн цагааныг анод болгон ашигладаг.
Натрийн батерей
Одоогийн байдлаар Японы эрдэмтэд литийн оронд натри ашигладаг батерей үйлдвэрлэх чиглэлээр ажиллаж байна.
Энэ нь эвдрэл учруулж болзошгүй, учир нь натрийн батерей нь онолын хувьд литийн батерейгаас 7 дахин илүү үр ашигтай байдаг. Өөр нэг том давуу тал нь ховор элемент болох литийнхтэй харьцуулахад натри нь дэлхийн нөөцийн зургаа дахь хамгийн баян элемент юм.
Нийтэлсэн цаг: 2019 оны 12-р сарын 2