Catetan éditor: Téknologi listrik nyaéta masa depan bumi héjo, sareng téknologi batré mangrupikeun pondasi téknologi listrik sareng konci pikeun ngawatesan kamekaran téknologi listrik skala ageung. Téknologi batré utama ayeuna nyaéta batré litium-ion, anu gaduh kapadetan énergi anu saé sareng efisiensi anu luhur. Nanging, litium mangrupikeun unsur langka anu hargana mahal sareng sumber daya terbatas. Dina waktos anu sami, nalika panggunaan sumber énergi anu tiasa dianyari ningkat, kapadetan énergi batré litium-ion henteu cekap deui. kumaha carana ngaréspon? Mayank Jain parantos nalungtik sababaraha téknologi batré anu tiasa dianggo di masa depan. Artikel aslina diterbitkeun dina média kalayan judul: Masa Depan Téknologi Batré
Bumi pinuh ku énergi, sareng urang ngalakukeun sagala rupa pikeun nangkep sareng ngamangpaatkeun énergi éta kalayan saé. Sanaos urang parantos ngalakukeun padamelan anu langkung saé dina transisi ka énergi anu tiasa dianyari, urang henteu acan ngadamel seueur kamajuan dina nyimpen énergi.
Ayeuna, standar téknologi batré anu pangluhurna nyaéta batré litium-ion. Batré ieu sigana gaduh kapadetan énergi anu pangsaéna, efisiensi anu luhur (sakitar 99%), sareng umur anu panjang.
Jadi naon anu lepat? Kusabab énergi terbarukan anu urang tangkep terus ningkat, kapadetan énergi batré litium-ion henteu cekap deui.
Kusabab urang tiasa teras-terasan ngahasilkeun batré sacara batch, ieu sigana sanés masalah ageung, tapi masalahna nyaéta litium mangrupikeun logam anu kawilang langka, janten biaya na henteu murah. Sanaos biaya produksi batré turun, kabutuhan pikeun panyimpenan énergi ogé ningkat gancang.
Urang parantos dugi ka titik dimana sakali batré litium ion diproduksi, éta bakal gaduh dampak anu ageung kana industri énergi.
Kapadetan énergi bahan bakar fosil anu langkung luhur mangrupikeun kanyataan, sareng ieu mangrupikeun faktor pangaruh anu ageung anu ngahalangan transisi kana gumantungna total kana énergi anu tiasa dianyari. Urang peryogi batré anu ngaluarkeun énergi langkung seueur tibatan beurat urang.
Kumaha batré litium-ion jalanna
Mékanisme kerja batré litium téh sarupa jeung batré kimia AA atawa AAA biasa. Batré ieu mibanda terminal anoda jeung katoda, sarta éléktrolit di antara éta. Beda jeung batré biasa, réaksi ngaleupaskeun muatan dina batré litium-ion téh bisa dibalikkeun, jadi batréna bisa dicas deui sacara bola-bali.
Katoda (+ terminal) dijieunna tina litium beusi fosfat, anoda (-terminal) dijieunna tina grafit, jeung grafit dijieunna tina karbon. Listrik ngan saukur aliran éléktron. Batré ieu ngahasilkeun listrik ku cara mindahkeun ion litium antara anoda jeung katoda.
Nalika dieusi, ion-ionna pindah ka anoda, sareng nalika dikaluarkeun, ion-ionna lumpat ka katoda.
Gerakan ion ieu nyababkeun gerakan éléktron dina sirkuit, janten gerakan ion litium sareng gerakan éléktron aya patalina.
Batré anoda silikon
Seueur perusahaan mobil ageung sapertos BMW parantos investasi dina pamekaran batré anoda silikon. Sapertos batré litium-ion biasa, batré ieu nganggo anoda litium, tapi tinimbang anoda berbasis karbon, aranjeunna nganggo silikon.
Salaku anoda, silikon leuwih hade tibatan grafit sabab merlukeun 4 atom karbon pikeun nahan litium, jeung 1 atom silikon bisa nahan 4 ion litium. Ieu mangrupa pamutahiran utama ... ngajadikeun silikon 3 kali leuwih kuat tibatan grafit.
Sanajan kitu, panggunaan litium masih siga pedang bermata dua. Bahan ieu masih mahal, tapi ogé leuwih gampang mindahkeun fasilitas produksi ka sél silikon. Upami batréna béda pisan, pabrikna kedah didesain ulang sacara lengkep, anu bakal nyababkeun daya tarik switching rada ngurangan.
Anoda silikon dijieun ku cara ngolah keusik pikeun ngahasilkeun silikon murni, tapi masalah panggedéna anu disanghareupan ku para panalungtik ayeuna nyaéta anoda silikon ngabareuhan nalika dianggo. Ieu tiasa nyababkeun batré gancang teuing ruksak. Hésé ogé pikeun ngahasilkeun anoda sacara massal.
Batré graféna
Graphene nyaéta jinis serpihan karbon anu nganggo bahan anu sami sareng pensil, tapi peryogi seueur waktos pikeun nempelkeun grafit kana serpihan éta. Graphene dipuji kusabab kinerjana anu saé pisan dina seueur kasus panggunaan, sareng batré mangrupikeun salah sahijina.
Sababaraha perusahaan nuju ngagarap batré graphene anu tiasa dicas pinuh dina sababaraha menit sareng ngosongkeun 33 kali langkung gancang tibatan batré litium-ion. Ieu penting pisan pikeun kendaraan listrik.
Batré busa
Ayeuna, batré tradisional téh dua diménsi. Éta téh ditumpuk kawas batré litium atawa digulung kawas batré AA atawa batré litium-ion has.
Batré busa mangrupikeun konsép énggal anu ngalibatkeun gerakan muatan listrik dina rohangan 3D.
Struktur 3 diménsi ieu tiasa ngagancangkeun waktos ngecas sareng ningkatkeun kapadetan énergi, ieu mangrupikeun kualitas batré anu penting pisan. Dibandingkeun sareng kalolobaan batré anu sanés, batré busa henteu ngagaduhan éléktrolit cair anu ngabahayakeun.
Batré busa nganggo éléktrolit padet tinimbang éléktrolit cair. Éléktrolit ieu henteu ngan ukur ngalirkeun ion litium, tapi ogé ngaisolasi alat éléktronik anu sanés.
Anoda anu nahan muatan négatif batré dijieun tina tambaga anu dibusa sareng dilapis ku bahan aktif anu diperyogikeun.
Elektrolit padet tuluy diterapkeun di sabudeureun anoda.
Pamungkas, anu disebut "pasta positif" dianggo pikeun ngeusian lolongkrang di jero batréna.
Batré Aluminium Oksida
Batré ieu ngagaduhan salah sahiji kapadetan énergi panggedéna tibatan batré naon waé. Énergina langkung kuat sareng langkung hampang tibatan batré litium-ion ayeuna. Aya jalma anu nyatakeun yén batré ieu tiasa nyayogikeun 2.000 kilométer kendaraan listrik. Naon konsép ieu? Pikeun rujukan, jarak jelajah maksimum Tesla nyaéta sakitar 600 kilométer.
Masalahna batré ieu nyaéta teu bisa dicas. Éta ngahasilkeun aluminium hidroksida sareng ngaleupaskeun énergi ngaliwatan réaksi aluminium sareng oksigén dina éléktrolit basis cai. Panggunaan batré ngonsumsi aluminium salaku anoda.
Batré natrium
Ayeuna, para ilmuwan Jepang nuju ngadamel batré anu nganggo natrium tinimbang litium.
Ieu bakal ngaganggu, sabab batré natrium sacara téoritis 7 kali langkung efisien tibatan batré litium. Kauntungan ageung anu sanésna nyaéta natrium mangrupikeun unsur kagenep pangbeungharna dina cadangan bumi, dibandingkeun sareng litium, anu mangrupikeun unsur anu langka.
Waktos posting: 02-Des-2019