Batri Li-ion
Cynnwys
Math o batri lithiwm yw batri ïon lithiwm neu batri ïon lithiwm
Technolegau sy'n dod i'r amlwg ar gyfer e-symudedd
Ffonau clyfar, camerâu ar fwrdd, dronau, offer pŵer, beiciau modur trydan, sgwteri ... mae batris lithiwm yn hollbresennol yn ein bywydau beunyddiol heddiw ac wedi chwyldroi sawl defnydd. Ond beth maen nhw'n dod ag ef mewn gwirionedd ac a allan nhw esblygu o hyd?
Stori
Yn y 1970au y cyflwynwyd y batri lithiwm-ion gan Stanley Whittingham. Bydd gwaith yr olaf yn parhau gan John B. Goodenough ac Akiro Yoshino ym 1986. Nid tan 1991 y lansiodd Sony y batri cyntaf o'i fath ar y farchnad a dechrau chwyldro technolegol. Yn 2019, dyfarnwyd y Wobr Nobel mewn Cemeg i dri chyd-ddyfeisiwr.
Sut mae'n gweithio?
Pecyn o sawl cell lithiwm-ion sy'n storio ac yn dychwelyd egni trydanol yw batri lithiwm-ion mewn gwirionedd. Mae batri wedi'i seilio ar dair prif gydran: electrod positif, o'r enw catod, electrod negyddol, o'r enw anod, ac electrolyt, hydoddiant dargludol.
Pan fydd y batri yn cael ei ollwng, mae'r anod yn allyrru electronau trwy'r electrolyt i'r catod, sydd yn ei dro yn cyfnewid ïonau positif. Mae symudiad yn newid wrth godi tâl.
Felly, mae'r egwyddor o weithredu yn aros yr un fath ag ar gyfer y batri "plwm", ac eithrio yma mae catod ocsid cobalt yn disodli plwm ac ocsid plwm, sy'n cynnwys ychydig o lili ac anod graffit. Yn yr un modd, mae asid sylffwrig neu faddon dŵr yn ildio i electrolyt o halwynau lithiwm.
Mae'r electrolyt a ddefnyddir heddiw ar ffurf hylif, ond mae ymchwil yn symud tuag at electrolyt solet, mwy diogel a mwy gwydn.
Manteision
Pam mae'r batri lithiwm-ion wedi disodli pawb arall yn yr 20 mlynedd diwethaf?
Mae'r ateb yn syml. Mae'r batri hwn yn darparu dwysedd ynni rhagorol ac felly'n darparu'r un perfformiad ar gyfer arbedion pwysau o'i gymharu â phlwm, nicel ...
Mae gan y batris hyn hunan-ollyngiad cymharol isel (uchafswm o 10% y mis), heb gynhaliaeth ac nid ydynt yn cael unrhyw effaith cof.
Yn olaf, os ydynt yn ddrytach na thechnolegau batri hŷn, maent yn rhatach na pholymer lithiwm (Li-Po) ac yn parhau i fod yn fwy effeithlon na lithiwm ffosffad (LiFePO4).
Cyfyngiadau
Fodd bynnag, nid yw batris lithiwm-ion yn ddelfrydol ac, yn benodol, mae ganddynt fwy o ddifrod celloedd os cânt eu gollwng yn llawn. Felly, fel nad ydyn nhw'n colli eu heiddo yn rhy gyflym, mae'n well eu llwytho heb aros iddyn nhw ddod yn fflat.
Yn gyntaf oll, gall y batri beri risgiau diogelwch difrifol. Pan fydd y batri wedi'i orlwytho neu'n disgyn o dan -5 ° C, mae lithiwm yn solidoli trwy dendrites o bob electrod. Pan gysylltir yr anod a'r catod gan eu dendrites, gall y batri fynd ar dân a ffrwydro. Adroddwyd am lawer o achosion gyda Nokia, Fujitsu-Siemens neu Samsung, digwyddodd ffrwydradau ar awyrennau hefyd, felly heddiw mae'n cael ei wahardd i gario batri lithiwm-ion yn y dal, ac yn aml mae byrddio yn y caban yn gyfyngedig o ran pŵer (wedi'i wahardd uchod 160 Wh ac yn amodol ar ganiatâd rhwng 100 a 160 Wh).
Felly, i frwydro yn erbyn y ffenomen hon, mae gweithgynhyrchwyr wedi gweithredu systemau rheoli electronig (BMS) sy'n gallu mesur tymheredd y batri, rheoleiddio foltedd, a gweithredu fel torwyr cylchedau os bydd anghysondeb. Mae electrolyt solid neu gel polymer hefyd yn safbwyntiau a archwilir i oresgyn y broblem.
Hefyd, er mwyn osgoi gorboethi, mae codi tâl batri yn cael ei arafu yn ystod yr 20 y cant diwethaf, felly dim ond ar 80% y mae amseroedd codi tâl yn cael eu hysbysebu ...
Fodd bynnag, mae batri lithiwm-ion hynod ymarferol i'w ddefnyddio o ddydd i ddydd yn cael effaith ddwys ar yr amgylchedd, yn gyntaf trwy echdynnu lithiwm, sy'n gofyn am swm seryddol o ddŵr croyw, ac yna ei ailgylchu ar ddiwedd ei oes. Fodd bynnag, mae ailgylchu neu ailddefnyddio yn cynyddu o flwyddyn i flwyddyn.
Beth yw dyfodol yr ïon lithiwm?
Wrth i ymchwil symud yn gynyddol tuag at dechnolegau amgen sy'n llai llygrol, yn fwy gwydn, yn rhatach i'w cynhyrchu, neu'n fwy diogel, a yw'r batri lithiwm-ion wedi cyrraedd ei botensial?
Nid yw'r batri lithiwm-ion, sydd wedi bod yn gweithredu'n fasnachol ers tri degawd, wedi cael ei air olaf, ac mae datblygiadau'n parhau i wella dwysedd ynni, cyflymder gwefru, neu ddiogelwch. Rydym wedi gweld hyn dros y blynyddoedd, yn enwedig ym maes cerbydau dwy olwyn modur, lle nad oedd y sgwter ond yn bodoli tua hanner can cilomedr 5 mlynedd yn ôl, mae rhai beiciau modur bellach yn fwy na 200 o derfynellau amrediad.
Mae addewidion chwyldro hefyd yn llengoedd fel electrod carbon Nawa, batri plygadwy Jenax, tymheredd gweithredu 105 ° C yn NGK ...
Yn anffodus, mae ymchwil yn aml yn wynebu realiti llym proffidioldeb a gofynion diwydiannol. Wrth aros am ddatblygiad technoleg amgen, yn enwedig yr aer lithiwm y mae pawb yn ei ddisgwyl, mae dyfodol disglair o hyd i lithiwm-ion, yn enwedig ym myd dwy-olwyn trydan, lle mae lleihau pwysau ac ôl troed yn feini prawf pwysig.
