Эзоҳи муҳаррир: Технологияи барқӣ ояндаи сайёраи сабз аст ва технологияи батарея асоси технологияи барқӣ ва калиди маҳдуд кардани рушди васеъмиқёси технологияи барқӣ мебошад. Технологияи асосии кунунии батарея батареяҳои литий-ион мебошанд, ки зичии хуби энергия ва самаранокии баланд доранд. Аммо, литий як унсури нодир бо арзиши баланд ва захираҳои маҳдуд аст. Дар айни замон, бо афзоиши истифодаи манбаъҳои барқароршавандаи энергия, зичии энергияи батареяҳои литий-ион дигар кофӣ нест. Чӣ гуна бояд посух дод? Майанк Ҷейн баъзе технологияҳои батареяро, ки метавонанд дар оянда истифода шаванд, баррасӣ кардааст. Мақолаи аслӣ дар медиум бо унвони: Ояндаи технологияи батарея нашр шудааст.
Замин пур аз энергия аст ва мо ҳама кори аз дастамон меомадаро мекунем, то ин энергияро ба даст орем ва онро самаранок истифода барем. Гарчанде ки мо дар гузариш ба энергияи барқароршаванда кори беҳтаре анҷом додаем, аммо дар нигоҳдории энергия пешрафти зиёд ба даст наовардаем.
Дар айни замон, баландтарин стандарти технологияи батарея батареяҳои литий-ион мебошанд. Чунин ба назар мерасад, ки ин батарея дорои зичии беҳтарини энергия, самаранокии баланд (тақрибан 99%) ва мӯҳлати хизмати дароз мебошад.
Пас чӣ мушкиле вуҷуд дорад? Бо афзоиши энергияи барқароршавандаи мо, зичии энергияи батареяҳои литий-ион дигар кофӣ нест.
Азбаски мо метавонем ба истеҳсоли батареяҳо дар маҷмӯъ идома диҳем, ба назар чунин мерасад, ки ин мушкили калон нест, аммо мушкил дар он аст, ки литий як металли нисбатан нодир аст, аз ин рӯ арзиши он паст нест. Гарчанде ки хароҷоти истеҳсоли батарея коҳиш меёбад, ниёз ба нигоҳдории энергия низ босуръат меафзояд.
Мо ба нуқтае расидем, ки пас аз истеҳсоли батареяи литий-ион, он ба саноати энергетика таъсири бузурге хоҳад гузошт.
Зичии баланди энергияи сӯзишвории истихроҷшаванда як далел аст ва ин омили бузурги таъсиррасон аст, ки гузариш ба вобастагии пурра ба энергияи барқароршавандаро бозмедорад. Мо ба батареяҳое ниёз дорем, ки аз вазни мо энергияи бештар хориҷ мекунанд.
Чӣ тавр батареяҳои литий-ион кор мекунанд
Механизми кори батареяҳои литий ба батареяҳои химиявии оддии AA ё AAA монанд аст. Онҳо терминалҳои анод ва катод ва электролит дар байни онҳо доранд. Бар хилофи батареяҳои оддӣ, реаксияи разряд дар батареяи литий-ион баръакс аст, аз ин рӯ батареяро метавон борҳо пур кард.
Катод (+ терминал) аз фосфати оҳани литий, анод (-терминал) аз графит ва графит аз карбон сохта шудааст. Нерӯи барқ танҳо ҷараёни электронҳост. Ин батареяҳо тавассути ҳаракат додани ионҳои литий байни анод ва катод нерӯи барқ тавлид мекунанд.
Ҳангоми заряднок шудан, ионҳо ба анод ҳаракат мекунанд ва ҳангоми холӣ шудан, ионҳо ба катод ҳаракат мекунанд.
Ин ҳаракати ионҳо боиси ҳаракати электронҳо дар занҷир мегардад, аз ин рӯ, ҳаракати ионҳои литий ва ҳаракати электрон бо ҳам алоқаманданд.
Батареяи анодии силикон
Бисёр ширкатҳои бузурги автомобилӣ ба монанди BMW барои таҳияи батареяҳои анодҳои силикон сармоягузорӣ кардаанд. Мисли батареяҳои оддии литий-ион, ин батареяҳо аз анодҳои литий истифода мебаранд, аммо ба ҷои анодҳои карбон, онҳо аз силикон истифода мебаранд.
Ҳамчун анод, кремний аз графит беҳтар аст, зеро барои нигоҳ доштани литий ба 4 атоми карбон ниёз дорад ва 1 атоми кремний метавонад 4 иони литийро нигоҳ дорад. Ин як навсозии бузург аст... ки кремнийро 3 маротиба аз графит қавитар мекунад.
Бо вуҷуди ин, истифодаи литий то ҳол шамшери дудама аст. Ин мавод то ҳол гарон аст, аммо интиқоли иншооти истеҳсолӣ ба ҳуҷайраҳои кремний низ осонтар аст. Агар батареяҳо комилан фарқ кунанд, корхона бояд пурра аз нав тарҳрезӣ шавад, ки боиси каме коҳиш ёфтани ҷолибияти гузариш мегардад.
Анодҳои кремний бо роҳи коркарди рег барои истеҳсоли кремнийи холис истеҳсол карда мешаванд, аммо мушкили бузургтарине, ки муҳаққиқон айни замон бо он рӯбарӯ ҳастанд, ин аст, ки анодҳои кремний ҳангоми истифода варам мекунанд. Ин метавонад боиси зуд вайрон шудани батарея гардад. Истеҳсоли оммавии анодҳо низ душвор аст.
Батареяи графен
Графен як навъи пораҳои карбон аст, ки аз ҳамон маводе, ки қалам истифода мебарад, истифода мебарад, аммо пайваст кардани графит ба пораҳо вақти зиёдро талаб мекунад. Графен барои кори аълои худ дар бисёр мавридҳои истифода ситоиш карда мешавад ва батареяҳо яке аз онҳо мебошанд.
Баъзе ширкатҳо дар бораи батареяҳои графенӣ кор карда истодаанд, ки метавонанд дар тӯли чанд дақиқа пурра пур карда шаванд ва нисбат ба батареяҳои литий-ион 33 маротиба тезтар холӣ шаванд. Ин барои мошинҳои барқӣ арзиши хеле калон дорад.
Батареяи кафкӣ
Айни замон, батареяҳои анъанавӣ дученакаанд. Онҳо ё мисли батареяи литий қабат-қабат ҷойгир карда мешаванд, ё мисли батареяи маъмулии AA ё литий-ион печонида мешаванд.
Батареяи кафкӣ як консепсияи нав аст, ки ҳаракати заряди электрикиро дар фазои сеченака дар бар мегирад.
Ин сохтори сеченака метавонад вақти пуркунии барқро суръат бахшад ва зичии энергияро зиёд кунад, инҳо хусусиятҳои бениҳоят муҳими батарея мебошанд. Дар муқоиса бо аксари батареяҳои дигар, батареяҳои кафкӣ электролитҳои моеъи зараровар надоранд.
Батареяҳои кафкӣ ба ҷои электролитҳои моеъ аз электролитҳои сахт истифода мебаранд. Ин электролит на танҳо ионҳои литийро мегузаронад, балки дигар дастгоҳҳои электрониро низ изолятсия мекунад.
Анод, ки заряди манфии батареяро нигоҳ медорад, аз миси кафкдор сохта шудааст ва бо маводи фаъоли зарурӣ пӯшонида шудааст.
Сипас дар атрофи анод электролити сахт истифода мешавад.
Дар ниҳоят, барои пур кардани холигоҳҳои дохили батарея, аз "хамираи мусбат" истифода мешавад.
Батареяи оксиди алюминий
Ин батареяҳо яке аз бузургтарин зичии энергияро дар байни ҳама гуна батареяҳо доранд. Энергияи он нисбат ба батареяҳои литий-ионии кунунӣ пурқувваттар ва сабуктар аст. Баъзе одамон иддао доранд, ки ин батареяҳо метавонанд 2000 километр мошинҳои барқиро таъмин кунанд. Ин консепсия чист? Барои маълумот, масофаи максималии круизии Tesla тақрибан 600 километр аст.
Мушкили ин батареяҳо дар он аст, ки онҳоро пур кардан мумкин нест. Онҳо гидроксиди алюминийро истеҳсол мекунанд ва тавассути реаксияи алюминий ва оксиген дар электролити обӣ энергия ҷудо мекунанд. Истифодаи батареяҳо алюминийро ҳамчун анод истеъмол мекунад.
Батареяи натрий
Айни замон олимони ҷопонӣ дар самти сохтани батареяҳое кор карда истодаанд, ки ба ҷои литий аз натрий истифода мебаранд.
Ин метавонад халалдоркунанда бошад, зеро батареяҳои натрий аз ҷиҳати назариявӣ 7 маротиба нисбат ба батареяҳои литий самараноктаранд. Бартарии дигари бузург ин аст, ки натрий дар муқоиса бо литий, ки унсури нодир аст, шашумин унсури сарватмандтарин дар захираҳои Замин аст.
Вақти нашр: Дек-02-2019