Batterija tal-Li-ion
Kontenut
Batterija tal-jone tal-litju jew batterija tal-jone tal-litju hija tip ta 'batterija tal-litju
Teknoloġiji emerġenti għall-mobilità elettronika
Smartphones, kameras abbord, drones, power tools, muturi elettriċi, skuters ... batteriji tal-litju huma kullimkien fil-ħajja tagħna ta 'kuljum illum u rrivoluzzjonaw ħafna użi. Imma x’inhuma fil-fatt iġibu u xorta jistgħu jevolvu?
Story
Kien fis-snin sebgħin li l-batterija tal-jone tal-litju ġiet introdotta minn Stanley Whittingham. Ix-xogħol ta’ dan tal-aħħar se jitkompla minn John B. Goodenough u Akiro Yoshino fl-1970. Kien biss fl-1986 li Sony nediet l-ewwel batterija tat-tip tagħha fis-suq u bdiet rivoluzzjoni teknoloġika. Fl-1991, tliet ko-inventuri ngħataw il-Premju Nobel fil-Kimika.
Kif taħdem?
Batterija tal-jone tal-litju hija fil-fatt pakkett ta 'diversi ċelloli tal-jone tal-litju li jaħżnu u jirritornaw l-enerġija elettrika. Batterija hija bbażata fuq tliet komponenti ewlenin: elettrodu pożittiv, imsejjaħ katodu, elettrodu negattiv, imsejjaħ anodu, u elettrolit, soluzzjoni konduttiva.
Meta l-batterija tiġi skarikata, l-anodu jarmi elettroni permezz tal-elettrolit għall-katodu, li mbagħad jiskambja joni pożittivi. Il-moviment jinbidel waqt l-iċċarġjar.
Għalhekk, il-prinċipju ta 'tħaddim jibqa' l-istess bħal għall-batterija "ċomb", ħlief li hawn iċ-ċomb u l-ossidu taċ-ċomb ta 'l-elettrodi huma sostitwiti b'katodu ta' ossidu tal-kobalt, li jinkludi ftit lily u anodu tal-grafita. Bl-istess mod, l-aċidu sulfuriku jew banju ta 'l-ilma jagħti lok għal elettrolit ta' melħ tal-litju.
L-elettrolit użat illum huwa f'forma likwida, iżda r-riċerka miexja lejn elettrolit solidu, aktar sigur u aktar fit-tul.
Vantaġġi
Għaliex il-batterija tal-jone tal-litju ħadet post lil kulħadd fl-aħħar 20 sena?
It-tweġiba hija sempliċi. Din il-batterija tipprovdi densità ta 'enerġija eċċellenti u għalhekk tipprovdi l-istess prestazzjoni għall-iffrankar ta' piż meta mqabbla maċ-ċomb, in-nikil ...
Dawn il-batteriji għandhom ukoll awto-skarigu relattivament baxx (massimu 10% fix-xahar), mingħajr manutenzjoni u m'għandhom l-ebda effett ta 'memorja.
Fl-aħħarnett, jekk huma aktar għaljin minn teknoloġiji ta 'batteriji eqdem, huma orħos minn polimeru tal-litju (Li-Po) u jibqgħu aktar effiċjenti mill-fosfat tal-litju (LiFePO4).
Limitazzjonijiet
Madankollu, batteriji tal-jone tal-litju mhumiex ideali u, b'mod partikolari, għandhom aktar ħsara fiċ-ċelluli jekk skarikati għal kollox. Għalhekk, sabiex ma jitilfux il-proprjetajiet tagħhom malajr wisq, huwa aħjar li jgħabbihom mingħajr ma tistenna li jsiru ċatti.
L-ewwelnett, il-batterija tista 'toħloq riskji serji għas-sigurtà. Meta l-batterija tkun mgħobbija żżejjed jew tinżel taħt -5 ° C, il-litju jissolidifika permezz ta 'dendriti minn kull elettrodu. Meta l-anodu u l-katodu huma konnessi mid-dendriti tagħhom, il-batterija tista 'tieħu n-nar u tisplodi. Ħafna każijiet ġew irrappurtati ma 'Nokia, Fujitsu-Siemens jew Samsung, splużjonijiet seħħew ukoll fuq inġenji tal-ajru, għalhekk illum huwa pprojbit li ġġorr batterija tal-jone tal-litju fl-istiva, u l-imbark fil-kabina ħafna drabi huwa limitat f'termini ta' enerġija (projbit hawn fuq 160 Wh u suġġett għal permess minn 100 sa 160 Wh).
Għalhekk, biex jiġġieldu dan il-fenomenu, il-manifatturi implimentaw sistemi ta 'kontroll elettroniku (BMS) li kapaċi jkejlu t-temperatura tal-batterija, jirregolaw il-vultaġġ, u jaġixxu bħala circuit breakers f'każ ta' anomalija. Elettrolit solidu jew ġel polimeru huma wkoll perspettivi esplorati biex jevitaw il-problema.
Ukoll, biex jiġi evitat tisħin żejjed, l-iċċarġjar tal-batterija jitbaxxa fuq l-aħħar 20 fil-mija, għalhekk il-ħinijiet tal-iċċarġjar ħafna drabi huma reklamati biss bi 80% ...
Madankollu, batterija tal-jone tal-litju prattika ħafna għall-użu ta 'kuljum għandha impatt profond fuq l-ambjent, l-ewwel billi tiġbed il-litju, li jeħtieġ ammont astronomiku ta' ilma ħelu, u mbagħad tirriċiklah fl-aħħar tal-ħajja tiegħu. Madankollu, ir-riċiklaġġ jew l-użu mill-ġdid qed jiżdied minn sena għal oħra.
X'inhu l-futur tal-jone tal-litju?
Hekk kif ir-riċerka timxi dejjem aktar lejn teknoloġiji alternattivi li jniġġsu inqas, aktar durabbli, irħas biex jiġu manifatturati, jew aktar siguri, il-batterija tal-jone tal-litju laħqet il-potenzjal tagħha?
Il-batterija tal-jone tal-litju, li ilha taħdem kummerċjalment għal tliet deċennji, ma kellha l-aħħar kelma tagħha, u l-iżviluppi jkomplu jtejbu d-densità tal-enerġija, il-veloċità tal-iċċarġjar jew is-sikurezza. Rajna dan matul is-snin, speċjalment fil-qasam tal-vetturi motorizzati b'żewġ roti, fejn l-iskuter kien jeżisti biss madwar ħamsin kilometru 5 snin ilu, xi muturi issa jaqbżu l-200 terminal tal-firxa.
Il-wegħdiet ta 'rivoluzzjoni huma wkoll leġjuni bħall-elettrodu tal-karbonju Nawa, batterija li tintewa Jenax, temperatura operattiva ta' 105 ° C f'NGK ...
Sfortunatament, ir-riċerka spiss tiffaċċja r-realtà ħarxa tal-profitabbiltà u l-imperattivi industrijali. Sakemm isir l-iżvilupp ta 'teknoloġija alternattiva, speċjalment il-litju-arja antiċipat, il-jone tal-litju għad għandu futur sabiħ quddiem, speċjalment fid-dinja ta' żewġ roti elettriċi, fejn it-tnaqqis tal-piż u l-footprint huma kriterji importanti.
