Биз айланабыздагы технологиянын көбүн кадимкидей кабыл алабыз. Мисалы, күнү бою кубатталбай иштеген телефондор үчүн микрокомпьютерлер. Бирок телефондун заряддалбай 3-4 күн иштешин каалайм. Же 1000 километр жол басып, бир нече мүнөттө заряддалып... жана бензин кыймылдаткычы бар машинадан арзаныраак турган электромобил. Жылдар бою катуу абалдагы батарейкалар жөнүндө көп сөз болгон, бирок азыр иш кандай жүрүп жатат? Анан дагы канчага чейин күтүшүбүз керек катуу абалдагы батареялар биздин аппараттардын ичинде аяктайт?
Эң акыркы мисал, Кышкы Олимпиада учурунда катуу абалдагы аккумулятордук унааны жарыялаган Toyota. Бүгүнкү күндө биз колдонуп жаткан литий-иондук батарейкалар канчалык чоң болсо да, катуу абалдагы батареялар чечүүгө аракет кылган айрым кемчиликтерге ээ.
Эки түрү тең электр энергиясын өндүрүү үчүн литийди колдонушат жана алардын жалпы түзүлүшү абдан окшош. Жөнөкөй сөз менен айтканда, аларда анод (терс электрод), катод (оң электрод) жана электролит бар.
Алардын негизги айырмасы электролиттин абалында, ал заряддоодо катоддон анодго иондорду өткөрүүгө жардам берет жана разряд учурунда тескерисинче. Башка сөз менен айтканда, электролит батареянын терс жана оң жактарынын ортосундагы электр агымынын агымын жөнгө салат. Литий-иондук батарейкалар суюк электролиттерди колдонсо, катуу абалдагы батареялар, алардын аты айтып тургандай, катуу электролиттин жука катмарларын колдонушат.
Катуу электролиттер бир катар маанилүү артыкчылыктарга ээ:
Сол жакта биз литий-иондук аккумулятордун түзүлүшүн көрөбүз, оң жакта болсо катуу абалдагы батареянын түзүлүшүн көрөбүз.
3. Салмагы жана өлчөмү жеңилирээк: Литий-иондук батарейкалардын ичиндеги суюктук аларды оорлоткону менен, катуу абалдагы батарейкалардын компакт түзүлүшү аймак бирдигине энергиянын тыгыздыгын жогорулатат, демек азыраак батарейка талап кылынат.
Теориялык жактан алганда, ооба, же жок эле дегенде, баары ошол жакка багытталат. Чынында, көптөгөн унаа өндүрүүчүлөр бул технологияга инвестиция салып жатышат, анын ичинде Volkswagen, Toyota, Ford жана BMW. Бирок, иш жүзүндө, катуу абалдагы батареялардын клеткалары лабораторияларда бирден чыгарылып, аларды массалык өндүрүшкө алып келүү үчүн - кымбат жана дагы эле жетишсиз иштелип чыккан иш.
Туруктуу, химиялык жактан инерттүү жана электроддордун ортосундагы иондорду жакшы өткөрүүчү катуу электролитти иштеп чыгуу кыйын. Мындан тышкары, электролиттер өндүрүү үчүн өтө кымбат жана пайдалануу учурунда кеңейип жана кысылганда морттугунан улам жарылууга жакын. Бирок, балким, литий-иондук батарейкалар бара-бара жеткиликтүү болуп, ал ишке ашат.
Акыркы жылдары бул көйгөйдү чечүүгө багытталган көптөгөн кызыктуу изилдөөлөр жүргүзүлдү. MIT изилдөөчүлөрү аралаш ион-электрондук өткөргүчтөр (MIECs), ошондой эле электрондук жана литий-иондук изоляторлор (ELIs) деп аталгандарды иштеп чыгышты. Бул наноөлчөмдүү MIEC түтүктөрү менен үч өлчөмдүү уюлдук архитектура. Түтүктөр анодду түзгөн литий менен толтурулган. Бул ачылыштын негизги бөлүгү уюлдук түзүлүш литий үчүн мейкиндикти кубаттоо жана разряддоо учурунда кеңейип, жыйрылышына мүмкүндүк берет. Батареянын мындай “дем алуусу” жаракалардын алдын алат. ELI түтүкчөлөрүнүн каптоосу аларды катуу электролиттен коргоочу тосмо катары иштейт. Бул катуу абалдагы аккумулятордун түзүлүшү, ал бизди кандайдыр бир суюктук же гелди кошуу зарылдыгынан куткарат, демек, дендриттерден качууга мүмкүндүк берет.
Бир компания чакырды Иондорду сактоо системалары суюк электролиттерди колдонгон азыркы пластикалык сепараторлор менен бирдей калыңдыгы 10 микрометрге жакын өтө жука керамикалык электролиттерди иштеп чыкты. Керамикалык электролиттин ар бир тарабы алюминий оксидинин өтө жука катмары менен капталган, ал каршылыкты азайтууга жардам берет. Батареянын прототиби болжол менен 300 Вт/кг энергия сыйымдуулугуна ээ жана 5-10 мүнөттө кубаттоого болот. Салыштыруу үчүн: заманбап NCA батареялары болжол менен 250 Вт/кг энергия сыйымдуулугуна жетет.
Көргөзмөдө CES Бул жылы Mecedes экологиялык жактан таза материалдардан жасалган жана толугу менен кайра иштетилүүчү батареясы бар AVTR концепциясын көрсөттү. Mercedes компаниясынын аккумулятордук изилдөөлөр боюнча улук менеджери Андреас Хинтеннах маегинде аккумулятордун технологиясы учурда лабораториялык сыноодон өтүп жатканын жана 10-15 жылдан кийин даяр болоорун билдирди. CATL (Тесланын кытайлык аккумулятордук өнөктөшү) ошондой эле катуу абалдагы батареянын үлгүсүн иштеп чыкты, бирок алар 2030-жылга чейин рынокко чыкпай турганын билдиришти.
Катуу абалдагы аккумуляторлорду үзгүлтүксүз өндүрүү күтүлүүдө белгиленет 2025-жылдан баштап, бирок алгач автомобиль өнөр жайында эмес.
Ошондой эле окуңуз:
Таштап Жооп