ლი-იონური ბატარეა
ინფორმაციის
ლითიუმის იონური ბატარეა ან ლითიუმის იონური ბატარეა არის ლითიუმის ბატარეის ტიპი
განვითარებადი ტექნოლოგიები ელექტრონული მობილურობისთვის
სმარტფონები, საბორტო კამერები, დრონები, ელექტრო ხელსაწყოები, ელექტრო მოტოციკლები, სკუტერები ... ლითიუმის ბატარეები დღეს ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველგან არის გავრცელებული და რევოლუცია მოახდინა მრავალ გამოყენებაში. მაგრამ რა მოაქვს მათ რეალურად და შეუძლიათ თუ არა ისინი განვითარდნენ?
Story
1970-იან წლებში ლითიუმ-იონური ბატარეა შემოიტანა სტენლი უიტინგემმა. ამ უკანასკნელის მუშაობას გააგრძელებენ ჯონ ბ. გუდენოგი და აკირო იოშინო 1986 წელს. მხოლოდ 1991 წელს Sony-მ გამოუშვა ბაზარზე პირველი ასეთი ბატარეა და დაიწყო ტექნოლოგიური რევოლუცია. 2019 წელს სამ თანაგამომგონებელს მიენიჭა ნობელის პრემია ქიმიაში.
როგორ მუშაობს იგი?
ლითიუმ-იონური ბატარეა სინამდვილეში არის რამდენიმე ლითიუმ-იონური უჯრედის შეკვრა, რომელიც ინახავს და აბრუნებს ელექტრო ენერგიას. ბატარეა დაფუძნებულია სამ ძირითად კომპონენტზე: დადებითი ელექტროდი, რომელსაც ეწოდება კათოდი, უარყოფითი ელექტროდი, რომელსაც ეწოდება ანოდი, და ელექტროლიტი, გამტარ ხსნარი.
როდესაც ბატარეა დაცლილია, ანოდი ელექტროლიტის მეშვეობით გამოყოფს ელექტრონებს კათოდში, რაც თავის მხრივ ცვლის დადებით იონებს. მოძრაობა იცვლება დატენვისას.
მაშასადამე, მუშაობის პრინციპი იგივე რჩება, რაც "ტყვიის" აკუმულატორისთვის, გარდა იმისა, რომ აქ ელექტროდების ტყვიის და ტყვიის ოქსიდი ჩანაცვლებულია კობალტის ოქსიდის კათოდით, რომელშიც შედის პატარა შროშანა და გრაფიტის ანოდი. ანალოგიურად, გოგირდის მჟავა ან წყლის აბაზანა საშუალებას აძლევს ლითიუმის მარილების ელექტროლიტს.
ელექტროლიტი დღეს გამოიყენება თხევადი სახით, მაგრამ კვლევა მიდის მყარი, უსაფრთხო და გამძლე ელექტროლიტისკენ.
უპირატესობები
რატომ გადააჭარბა ლითიუმ-იონურმა ბატარეამ ყველა დანარჩენს ბოლო 20 წლის განმავლობაში?
პასუხი მარტივია. ეს ბატარეა უზრუნველყოფს ენერგიის შესანიშნავ სიმკვრივეს და, შესაბამისად, უზრუნველყოფს იგივე შესრულებას წონის დაზოგვისთვის ტყვიასთან, ნიკელთან შედარებით ...
ამ ბატარეებს ასევე აქვთ შედარებით დაბალი თვითგამორთვა (მაქსიმუმ 10% თვეში), ტექნიკური საჭიროების გარეშე და არ აქვთ მეხსიერების ეფექტი.
და ბოლოს, თუ ისინი უფრო ძვირია, ვიდრე ძველი ბატარეის ტექნოლოგიები, ისინი უფრო იაფია ვიდრე ლითიუმის პოლიმერი (Li-Po) და რჩება უფრო ეფექტური ვიდრე ლითიუმის ფოსფატი (LiFePO4).
შეზღუდვები
თუმცა, ლითიუმ-იონური ბატარეები არ არის იდეალური და, კერძოდ, უფრო მეტი უჯრედი დაზიანებულია სრულად დაცლის შემთხვევაში. ამიტომ, რომ ზედმეტად სწრაფად არ დაკარგონ თავიანთი თვისებები, სჯობს ჩატვირთოთ დაბინდვის მოლოდინის გარეშე.
უპირველეს ყოვლისა, ბატარეამ შეიძლება გამოიწვიოს უსაფრთხოების სერიოზული რისკი. როდესაც ბატარეა გადატვირთულია ან -5 ° C-ზე დაბლა ეცემა, ლითიუმი მყარდება თითოეული ელექტროდის დენდრიტების მეშვეობით. როდესაც ანოდი და კათოდი ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მათი დენდრიტებით, ბატარეას შეუძლია ცეცხლი წაიღოს და აფეთქდეს. ბევრი შემთხვევა დაფიქსირდა Nokia-სთან, Fujitsu-Siemens-თან ან Samsung-თან, აფეთქებები ასევე მოხდა თვითმფრინავში, ამიტომ დღეს აკრძალულია ლითიუმ-იონური ბატარეის ტარება სათავსოში, ხოლო სალონში ჩასხდომა ხშირად შეზღუდულია სიმძლავრის თვალსაზრისით (ზემოთ აკრძალულია 160 Wh და ექვემდებარება ნებართვას 100-დან 160 Wh-მდე).
ამრიგად, ამ ფენომენთან საბრძოლველად, მწარმოებლებმა დანერგეს ელექტრონული კონტროლის სისტემები (BMS), რომელსაც შეუძლია გაზომოს ბატარეის ტემპერატურა, დაარეგულიროს ძაბვა და მოქმედებდეს როგორც ამომრთველი ანომალიის შემთხვევაში. მყარი ელექტროლიტი ან პოლიმერული გელი ასევე შესწავლილი პერსპექტივებია პრობლემის გვერდის ავლით.
გარდა ამისა, გადახურების თავიდან ასაცილებლად, ბატარეის დატენვა შენელებულია ბოლო 20 პროცენტით, ამიტომ დატენვის დრო ხშირად რეკლამირებულია მხოლოდ 80% ...
თუმცა, უაღრესად პრაქტიკული ლითიუმ-იონური ბატარეა ყოველდღიური გამოყენებისთვის ღრმა გავლენას ახდენს გარემოზე, ჯერ ლითიუმის მოპოვებით, რომელიც მოითხოვს ასტრონომიული რაოდენობის მტკნარ წყალს და შემდეგ მისი გადამუშავება სიცოცხლის ბოლოს. თუმცა, გადამუშავება ან ხელახალი გამოყენება წლიდან წლამდე იზრდება.
რა არის ლითიუმის იონის მომავალი?
რამდენადაც კვლევა სულ უფრო მეტად მიიწევს ალტერნატიული ტექნოლოგიებისკენ, რომლებიც ნაკლებად დამაბინძურებელია, უფრო გამძლეა, წარმოებაში იაფია ან უფრო უსაფრთხოა, მიაღწია თუ არა ლითიუმ-იონურ ბატარეას თავის პოტენციალს?
ლითიუმ-იონური ბატარეა, რომელიც კომერციულად მუშაობს სამი ათეული წლის განმავლობაში, არ უთქვამს თავისი ბოლო სიტყვა და განვითარება გრძელდება ენერგიის სიმკვრივის, დატენვის სიჩქარის ან უსაფრთხოების გაუმჯობესებაში. ჩვენ ვნახეთ ეს წლების განმავლობაში, განსაკუთრებით მოტორიზებული ორბორბლიანი მანქანების სფეროში, სადაც სკუტერი არსებობდა მხოლოდ ორმოცდაათი კილომეტრის წინ 5 წლის წინ, ზოგიერთი მოტოციკლი ახლა აღემატება 200 დიაპაზონის ტერმინალს.
რევოლუციის დაპირებები ასევე არის ლეგიონები, როგორიცაა Nawa ნახშირბადის ელექტროდი, Jenax დასაკეცი ბატარეა, 105 ° C სამუშაო ტემპერატურა NGK-ში ...
სამწუხაროდ, კვლევა ხშირად აწყდება მომგებიანობისა და ინდუსტრიული იმპერატივების მკაცრი რეალობის წინაშე. ალტერნატიული ტექნოლოგიის, განსაკუთრებით მოსალოდნელი ლითიუმ-ჰაერის განვითარების მოლოდინში, ლითიუმ-იონს ჯერ კიდევ აქვს ნათელი მომავალი, განსაკუთრებით ელექტრო ორბორბლიანი მანქანების სამყაროში, სადაც წონის და ნაკვალევის შემცირება მნიშვნელოვანი კრიტერიუმია.
