Redaktoryň belligi: Elektrik tehnologiýasy ýaşyl ýeriň geljegidir we batareýa tehnologiýasy elektrik tehnologiýasynyň esasydyr we elektrik tehnologiýasynyň giň möçberli ösüşini çäklendirmek üçin açardyr. Häzirki esasy batareýa tehnologiýasy gowy energiýa dykyzlygyna we ýokary netijeliligine eýe bolan litium-ion batareýalarydyr. Şeýle-de bolsa, litium ýokary bahaly we çäkli serişdelere eýe bolan seýrek elementdir. Şol bir wagtyň özünde, gaýtadan dikeldilýän energiýa çeşmeleriniň ulanylyşy artdygyça, litium-ion batareýalarynyň energiýa dykyzlygy indi ýeterlik däl. Nähili jogap bermeli? Maýank Jain geljekde ulanylyp bilinjek käbir batareýa tehnologiýalarynyň sanawyny düzdi. Asyl makala mediada "Batareýa tehnologiýasynyň geljegi" atly at bilen çap edildi.
Ýer energiýa bilen doludur we biz şol energiýany tutmak we ony gowy ulanmak üçin elimizden geleniniň hemmesini edýäris. Gaýtadan dikeldilýän energiýa geçişinde has gowy iş alyp barsak-da, energiýany saklamakda köp öňegidişlik gazanmadyk.
Häzirki wagtda batareýa tehnologiýasynyň iň ýokary standarty litium-ion batareýalarydyr. Bu batareýa iň gowy energiýa dykyzlygyna, ýokary netijeliligine (takmynan 99%) we uzak ömürli bolup görünýär.
Eýsem, näme boldy? Tutýan gaýtadan dikeldilýän energiýamyz artmagyny dowam etdirýän mahaly, litium-ion batareýalarynyň energiýa dykyzlygy ýeterlik däl.
Batareýalary tapgyrlaýyn öndürmegi dowam etdirip bilýändigimiz üçin, bu uly mesele däl ýaly görünýär, ýöne mesele litiýiň seýrek metal bolmagynda, şonuň üçin onuň bahasynyň pes däldiginde. Batareýanyň öndürilişiniň çykdajylary pese gaçsa-da, energiýany saklamak zerurlygy hem çalt artýar.
Biz litium-ion batareýasy öndürilenden soň, onuň energiýa senagatyna uly täsir ýetirjek derejesine ýetdik.
Gazylyp alynýan ýangyçlaryň energiýa dykyzlygynyň ýokarydygy hakykatdyr we bu gaýtadan dikeldilýän energiýadan doly garaşlylyga geçmegiň öňüni alýan uly täsir ediji faktordyr. Bize agramymyzdan has köp energiýa çykarýan batareýalar gerek.
Litiý-ion batareýalary nähili işleýär
Litiý batareýalarynyň iş mehanizmi adaty AA ýa-da AAA himiki batareýalaryna meňzeýär. Olaryň anod we katod terminallary, şeýle hem olaryň arasynda elektrolit bar. Adaty batareýalardan tapawutlylykda, litium-ion batareýasyndaky boşalma reaksiýasy gaýtdylýar, şonuň üçin batareýany gaýta-gaýta zarýadlap bolýar.
Katod (+ terminal) litium demir fosfatyndan, anod (-terminal) grafitden, grafit bolsa ugleroddan ýasalýar. Elektrik energiýasy diňe elektronlaryň akymydyr. Bu batareýalar litium ionlaryny anod bilen katodyň arasynda hereketlendirmek arkaly elektrik energiýasyny öndürýär.
Zarýad berlende, ionlar anoda geçýär, boşalanda bolsa katoda geçýär.
Ionlaryň bu hereketi zynjyrda elektronlaryň hereketine sebäp bolýar, şonuň üçin litium ionlarynyň hereketi we elektronlaryň hereketi baglanyşyklydyr.
Silikon anod batareýasy
BMW ýaly köp sanly uly awtoulag kompaniýalary kremniý anod batareýalarynyň işlenip düzülmegine maýa goýýarlar. Adaty litium-ion batareýalary ýaly, bu batareýalar litium anodlaryny ulanýarlar, ýöne uglerod esasly anodlaryň ýerine kremniý ulanýarlar.
Anod hökmünde kremniý grafitden has gowy, sebäbi litiýi saklamak üçin 4 uglerod atomy gerek, 1 kremniý atomy bolsa 4 litium ionyny saklap bilýär. Bu uly täzelenme ... kremniýi grafitden 3 esse berk edýär.
Şeýle-de bolsa, litiýiň ulanylmagy iki ýüzli gylyçdyr. Bu material henizem gymmat, ýöne önümçilik desgalaryny kremniý batareýalaryna geçirmek hem has aňsat. Batareýalar düýbünden başgaça bolsa, zawodyň täzeden işlenip düzülmegi zerur bolar, bu bolsa geçişiň özüne çekijiligini birneme peselder.
Kremniý anodlary arassa kremniý öndürmek üçin çägäni gaýtadan işlemek arkaly ýasalýar, ýöne häzirki wagtda barlagçylaryň ýüzbe-ýüz bolýan iň uly meselesi, kremniý anodlarynyň ulanylanda şişmegidir. Bu bolsa batareýanyň gaty çalt zaýalanmagyna sebäp bolup biler. Anodlary köpçülikleýin öndürmek hem kyn.
Grafen batareýasy
Grafen galam bilen birmeňzeş materialy ulanýan uglerod zarýadynyň bir görnüşidir, ýöne grafiti zarýadalara berkitmek üçin köp wagt gerek bolýar. Grafen köp ulanyş ýagdaýlarynda ajaýyp işlemegi üçin öwgüli hasaplanýar we batareýalar hem şolaryň biridir.
Käbir kompaniýalar litium-ion batareýalaryndan 33 esse çalt zarýadlanyp, birnäçe minutda doly zarýadlanyp bilýän grafen batareýalarynyň üstünde işleýärler. Bu elektrik awtoulaglary üçin örän peýdalydyr.
Köpük batareýasy
Häzirki wagtda däp bolan batareýalar iki ölçegli. Olar ýa litium batareýasy ýaly üst-üste goýulýar, ýa-da adaty AA ýa-da litium-ion batareýasy ýaly düýrlenýär.
Köpük batareýasy elektrik zarýadynyň 3D giňişlikde hereketini öz içine alýan täze konsepsiýadyr.
Bu 3 ölçegli gurluş zarýad beriş wagtyny çaltlaşdyryp we energiýa dykyzlygyny artdyryp biler, bular batareýanyň örän möhüm häsiýetleridir. Beýleki batareýalaryň köpüsi bilen deňeşdirilende, köpük batareýalarda zyýanly suwuk elektrolitler ýok.
Köpük batareýalary suwuk elektrolitleriň ýerine gaty elektrolitleri ulanýar. Bu elektrolit diňe bir litium ionlaryny geçirmek bilen çäklenmän, eýsem beýleki elektron enjamlary hem izolýasiýa edýär.
Batareýanyň negatiw zarýadyny saklaýan anod köpürjikli misden ýasalýar we zerur işjeň material bilen örtülýär.
Soňra anodyň daşyna berk elektrolit goýulýar.
Ahyrsoňy, batareýanyň içindäki boşluklary doldurmak üçin "oňyn pasta" diýlip atlandyrylýan zat ulanylýar.
Alýumin oksidi batareýasy
Bu batareýalar islendik batareýanyň iň uly energiýa dykyzlygyna eýedir. Onuň energiýasy häzirki litium-ion batareýalaryndan has güýçli we ýeňil. Käbir adamlar bu batareýalaryň 2000 kilometr elektrik awtoulagyny üpjün edip biljekdigini öňe sürýärler. Bu düşünje näme? Salgylanma üçin, Teslanyň iň ýokary kruiz aralygy takmynan 600 kilometrdir.
Bu batareýalaryň meselesi, olary zarýadlap bolmaýandygynda. Olar alýumin gidroksidini öndürýärler we suw esasly elektrolitde alýumin bilen kislorodyň reaksiýasy arkaly energiýany bölüp çykarýarlar. Batareýalary ulanmak alýumini anod hökmünde sarp edýär.
Natriý batareýasy
Häzirki wagtda ýapon alymlary litiýiň ýerine natriý ulanýan batareýalary öndürmegiň üstünde işleýärler.
Bu bolsa uly zyýan ýetirerdi, sebäbi natriý batareýalary nazaryýet taýdan litium batareýalaryndan 7 esse has netijeli. Başga bir uly artykmaçlyk, seýrek duş gelýän element bolan litium bilen deňeşdirilende, natriýiň ýer ýüzündäki gorlaryň arasynda altynjy orunda durmagydyr.
Ýerleşdirilen wagty: 2019-njy ýylyň 2-nji dekabry