බැටරි තාක්ෂණයේ අනාගතය: සිලිකන් ඇනෝඩ, ග්‍රැෆීන්, ඇලුමිනියම්-ඔක්සිජන් බැටරි ආදිය.

කර්තෘ සටහන: විදුලි තාක්‍ෂණය හරිත පෘථිවියේ අනාගතය වන අතර, බැටරි තාක්‍ෂණය විදුලි තාක්‍ෂණයේ අත්තිවාරම වන අතර විදුලි තාක්‍ෂණයේ මහා පරිමාණ සංවර්ධනය සීමා කිරීමේ යතුරයි. වත්මන් ප්‍රධාන ධාරාවේ බැටරි තාක්‍ෂණය වන්නේ හොඳ ශක්ති ඝනත්වයක් සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති ලිතියම්-අයන බැටරි ය. කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් යනු අධික පිරිවැයක් සහ සීමිත සම්පත් සහිත දුර්ලභ මූලද්‍රව්‍යයකි. ඒ සමඟම, පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවයන් භාවිතය වර්ධනය වන විට, ලිතියම්-අයන බැටරිවල ශක්ති ඝනත්වය තවදුරටත් ප්‍රමාණවත් නොවේ. ප්‍රතිචාර දක්වන්නේ කෙසේද? මායන්ක් ජේන් අනාගතයේදී භාවිතා කළ හැකි සමහර බැටරි තාක්‍ෂණයන් පිළිබඳ තොගයක් ගෙන ඇත. මුල් ලිපිය මාධ්‍යයේ ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද්දේ: බැටරි තාක්‍ෂණයේ අනාගතය

පෘථිවිය ශක්තියෙන් පිරී ඇති අතර, එම ශක්තිය අල්ලා ගැනීමට සහ හොඳින් භාවිතා කිරීමට අපට හැකි සෑම දෙයක්ම අපි කරමින් සිටිමු. පුනර්ජනනීය බලශක්තියට මාරුවීමේදී අපි වඩා හොඳ කාර්යයක් කර ඇතත්, බලශක්තිය ගබඩා කිරීමේදී අපි එතරම් ප්‍රගතියක් ලබා නැත.
වර්තමානයේ බැටරි තාක්ෂණයේ ඉහළම ප්‍රමිතිය ලිතියම්-අයන බැටරි වේ. මෙම බැටරියට හොඳම ශක්ති ඝනත්වය, ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව (99% පමණ) සහ දිගු ආයු කාලයක් ඇති බව පෙනේ.
ඉතින් මොකක්ද වැරැද්ද? අපි අල්ලා ගන්නා පුනර්ජනනීය ශක්තිය දිගටම වර්ධනය වන විට, ලිතියම්-අයන බැටරිවල ශක්ති ඝනත්වය තවදුරටත් ප්‍රමාණවත් නොවේ.
අපට කණ්ඩායම් වශයෙන් බැටරි නිෂ්පාදනය දිගටම කරගෙන යා හැකි බැවින්, මෙය විශාල දෙයක් ලෙස නොපෙනේ, නමුත් ගැටලුව වන්නේ ලිතියම් සාපේක්ෂව දුර්ලභ ලෝහයක් වීමයි, එබැවින් එහි පිරිවැය අඩු නොවේ. බැටරි නිෂ්පාදන පිරිවැය පහත වැටෙමින් පැවතුනද, බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ අවශ්‍යතාවය ද වේගයෙන් වැඩි වෙමින් පවතී.
ලිතියම් අයන බැටරිය නිෂ්පාදනය කළ පසු එය බලශක්ති කර්මාන්තයට විශාල බලපෑමක් ඇති කරන තැනකට අපි පැමිණ තිබෙනවා.
පොසිල ඉන්ධනවල ශක්ති ඝනත්වය ඉහළ බව සත්‍යයක් වන අතර, මෙය පුනර්ජනනීය බලශක්තිය මත සම්පූර්ණයෙන්ම යැපීමට මාරුවීමට බාධා කරන විශාල බලපෑම් සාධකයකි. අපගේ බරට වඩා වැඩි ශක්තියක් විමෝචනය කරන බැටරි අපට අවශ්‍ය වේ.
ලිතියම්-අයන බැටරි ක්‍රියා කරන ආකාරය
ලිතියම් බැටරිවල ක්‍රියාකාරී යාන්ත්‍රණය සාමාන්‍ය AA හෝ AAA රසායනික බැටරි වලට සමාන වේ. ඒවාට ඇනෝඩ සහ කැතෝඩ පර්යන්ත සහ ඒ අතර ඉලෙක්ට්‍රෝලය ඇත. සාමාන්‍ය බැටරි මෙන් නොව, ලිතියම්-අයන බැටරියක විසර්ජන ප්‍රතික්‍රියාව ආපසු හැරවිය හැකි බැවින් බැටරිය නැවත නැවත ආරෝපණය කළ හැකිය.

කැතෝඩය (+ පර්යන්තය) ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් වලින් ද, ඇනෝඩය (-පර්යන්තය) ග්‍රැෆයිට් වලින් ද, ග්‍රැෆයිට් කාබන් වලින් ද සාදා ඇත. විදුලිය යනු ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහයක් පමණි. මෙම බැටරි ඇනෝඩය සහ කැතෝඩය අතර ලිතියම් අයන චලනය කිරීමෙන් විදුලිය ජනනය කරයි.
ආරෝපණය වූ විට, අයන ඇනෝඩය වෙත ගමන් කරන අතර, විසර්ජනය වූ විට, අයන කැතෝඩය වෙත දිව යයි.
මෙම අයන චලනය පරිපථයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය වීමට හේතු වන බැවින් ලිතියම් අයන චලනය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන චලනය සම්බන්ධ වේ.
සිලිකන් ඇනෝඩ බැටරි
BMW වැනි බොහෝ විශාල මෝටර් රථ සමාගම් සිලිකන් ඇනෝඩ බැටරි සංවර්ධනය සඳහා ආයෝජනය කර ඇත. සාමාන්‍ය ලිතියම්-අයන බැටරි මෙන්, මෙම බැටරි ලිතියම් ඇනෝඩ භාවිතා කරයි, නමුත් කාබන් මත පදනම් වූ ඇනෝඩ වෙනුවට සිලිකන් භාවිතා කරයි.
ඇනෝඩයක් ලෙස, සිලිකන් ග්‍රැෆයිට් වලට වඩා හොඳයි, මන්ද එයට ලිතියම් රඳවා ගැනීමට කාබන් පරමාණු 4ක් අවශ්‍ය වන අතර, සිලිකන් පරමාණුවකට ලිතියම් අයන 4ක් රඳවා ගත හැකිය. මෙය ප්‍රධාන වැඩිදියුණු කිරීමකි ... සිලිකන් ග්‍රැෆයිට් වලට වඩා 3 ගුණයකින් ශක්තිමත් කරයි.

කෙසේ වෙතත්, ලිතියම් භාවිතය තවමත් දෙපැත්ත කැපෙන කඩුවකි. මෙම ද්‍රව්‍යය තවමත් මිල අධිකයි, නමුත් නිෂ්පාදන පහසුකම් සිලිකන් සෛල වෙත මාරු කිරීම ද පහසුය. බැටරි සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් නම්, කර්මාන්ත ශාලාව සම්පූර්ණයෙන්ම ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමට සිදුවනු ඇත, එමඟින් මාරු වීමේ ආකර්ශනීය බව තරමක් අඩු වනු ඇත.
පිරිසිදු සිලිකන් නිපදවීම සඳහා වැලි පිරියම් කිරීමෙන් සිලිකන් ඇනෝඩ සාදනු ලැබේ, නමුත් පර්යේෂකයන් දැනට මුහුණ දෙන ලොකුම ගැටලුව වන්නේ භාවිතා කරන විට සිලිකන් ඇනෝඩ ඉදිමීමයි. මෙය බැටරිය ඉතා ඉක්මනින් ක්ෂය වීමට හේතු විය හැක. ඇනෝඩ මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීම ද දුෂ්කර ය.

ග්‍රැෆීන් බැටරි
ග්‍රැෆීන් යනු පැන්සලකට සමාන ද්‍රව්‍යයක් භාවිතා කරන කාබන් පෙති වර්ගයකි, නමුත් පෙති වලට ග්‍රැෆයිට් සවි කිරීමට බොහෝ කාලයක් වැය වේ. බොහෝ භාවිත අවස්ථා වලදී ග්‍රැෆීන් එහි විශිෂ්ට ක්‍රියාකාරිත්වය සඳහා ප්‍රශංසා කරනු ලබන අතර බැටරි ඉන් එකකි.

සමහර සමාගම් මිනිත්තු කිහිපයකින් සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය කළ හැකි සහ ලිතියම්-අයන බැටරි වලට වඩා 33 ගුණයකින් වේගයෙන් විසර්ජනය කළ හැකි ග්‍රැෆීන් බැටරි සඳහා කටයුතු කරමින් සිටී. මෙය විදුලි වාහන සඳහා ඉතා වටිනා ය.
ෆෝම් බැටරිය
වර්තමානයේ සාම්ප්‍රදායික බැටරි ද්විමාන වේ. ඒවා ලිතියම් බැටරියක් මෙන් ගොඩ ගසා ඇත, නැතහොත් සාමාන්‍ය AA හෝ ලිතියම්-අයන බැටරියක් මෙන් රෝල් කර ඇත.
ෆෝම් බැටරිය යනු ත්‍රිමාණ අවකාශයක විද්‍යුත් ආරෝපණ චලනය සම්බන්ධ නව සංකල්පයකි.
මෙම ත්‍රිමාණ ව්‍යුහයට ආරෝපණ කාලය වේගවත් කළ හැකි අතර ශක්ති ඝනත්වය වැඩි කළ හැකිය, මේවා බැටරියේ අතිශයින්ම වැදගත් ගුණාංග වේ. අනෙකුත් බොහෝ බැටරි හා සසඳන විට, ෆෝම් බැටරිවල හානිකර ද්‍රව ඉලෙක්ට්‍රෝටයිට් නොමැත.
ෆෝම් බැටරි වල ද්‍රව ඉලෙක්ට්‍රෝටයිට් වෙනුවට ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝටයිට් භාවිතා කරයි. මෙම ඉලෙක්ට්‍රෝටයිට් ලිතියම් අයන සන්නයනය කරනවා පමණක් නොව, අනෙකුත් ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග පරිවරණය කරයි.

බැටරියේ සෘණ ආරෝපණය රඳවා තබා ගන්නා ඇනෝඩය පෙණ දැමූ තඹ වලින් සාදා ඇති අතර අවශ්‍ය ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍යයෙන් ආලේප කර ඇත.
ඉන්පසු ඇනෝඩය වටා ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය යොදනු ලැබේ.
අවසාන වශයෙන්, බැටරිය තුළ ඇති හිඩැස් පිරවීම සඳහා ඊනියා "ධනාත්මක පේස්ට්" භාවිතා කරයි.
ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් බැටරි

මෙම බැටරි ඕනෑම බැටරියක විශාලතම ශක්ති ඝනත්වයන්ගෙන් එකකි. එහි ශක්තිය වත්මන් ලිතියම්-අයන බැටරි වලට වඩා බලවත් හා සැහැල්ලු ය. සමහර අය කියා සිටින්නේ මෙම බැටරි වලට කිලෝමීටර 2,000 ක විදුලි වාහන සැපයිය හැකි බවයි. මෙම සංකල්පය කුමක්ද? යොමුව සඳහා, ටෙස්ලා හි උපරිම කෲසිං පරාසය කිලෝමීටර 600 ක් පමණ වේ.
මෙම බැටරි වල ඇති ගැටළුව නම් ඒවා ආරෝපණය කළ නොහැකි වීමයි. ඒවා ඇලුමිනියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් නිපදවන අතර ජලය මත පදනම් වූ ඉලෙක්ට්‍රෝලයක ඇලුමිනියම් සහ ඔක්සිජන් ප්‍රතික්‍රියා කිරීම හරහා ශක්තිය මුදා හරියි. බැටරි භාවිතය ඇලුමිනියම් ඇනෝඩයක් ලෙස පරිභෝජනය කරයි.
සෝඩියම් බැටරි
දැනට ජපන් විද්‍යාඥයින් ලිතියම් වෙනුවට සෝඩියම් භාවිතා කරන බැටරි නිපදවීමට කටයුතු කරමින් සිටී.
සෝඩියම් බැටරි න්‍යායාත්මකව ලිතියම් බැටරි වලට වඩා 7 ගුණයකින් කාර්යක්ෂම බැවින් මෙය බාධාවක් වනු ඇත. තවත් විශාල වාසියක් වන්නේ දුර්ලභ මූලද්‍රව්‍යයක් වන ලිතියම් හා සසඳන විට සෝඩියම් පෘථිවියේ සංචිතවල හයවන පොහොසත්ම මූලද්‍රව්‍යය වීමයි.