Dabar, kai elektromobiliai užvaldo mūsų kelius, vis daugiau žmonių domisi šių transporto priemonių technologijomis. EV pasižymi daugybe įdomių technologijų. Šiuolaikinėse elektrinėse transporto priemonėse galite rasti visko – nuo regeneracinių stabdžių iki pažangaus greitojo įkrovimo.
Tačiau, be elektros variklių, svarbiausias EV komponentas yra jo baterija. Daugumos elektromobilių ličio baterija taip pat yra viena iš labiausiai prieštaringų elektromobilių dalių. Skaitykite toliau ir sužinokite, kaip ličio jonų akumuliatoriai elektrinėse transporto priemonėse padeda stumti šias pažangias mašinas į priekį.
Kodėl ličio jonų baterijos yra svarbios?
Ličio jonų akumuliatoriai yra elektromobilių revoliucijos pagrindas. Šios baterijos pasižymi dideliu energijos tankiu, ypač palyginti su švino rūgšties akumuliatoriai, kurie yra daug sunkesni, jei norite gauti panašią talpą. Ličio jonų akumuliatoriai taip pat idealiai tinka naudoti elektromobiliuose, nes juos galima įkrauti daug kartų, o tai yra būtina naudoti elektrinėse transporto priemonėse, kurioms reikia ilgų įkrovimo ir įkrovimo ciklų per visą jų naudojimo laiką. Kita priežastis, dėl kurios ličio jonų baterijos yra plačiai paplitusios naujienose, yra dėl šių baterijų kasybos daromo poveikio aplinkai.
Per visą EV eksploatavimo laiką dėl nulinio išmetamųjų teršalų kiekio elektromobiliai yra labai švarūs. Tačiau pradinis medžiagų, kurios patenka į elektromobilio ličio jonų akumuliatorių, kasybos poveikis aplinkai yra brangus. Ne tik tai, bet ir daugelis žmonių nerimauja dėl sąlygų, su kuriomis kasdien susiduria daugelis šių kasyklų darbuotojų. Dėl šios priežasties šių medžiagų perdirbimas yra didžiulis daugelio automobilių įmonių, aktyviai dalyvaujančių EV gamyboje, prioritetas.
Kas yra ličio jonų baterija?
Ličio jonų akumuliatoriuje yra elementų, kuriuose yra teigiamas katodas ir neigiamas anodas. Taip pat yra elektrolitas, kuris atskiria šiuos du sluoksnius, o per chemines reakcijas, kurios išlaisvina elektronus, baterija gali tiekti elektros energiją bet kam, prie kurio jis yra prijungtas. Nuo elementų kiekio priklauso akumuliatoriaus talpa, matuojama kWh. Ličio jonų akumuliatoriaus atveju ličio yra vienas iš svarbiausių akumuliatoriaus komponentų, ir taip yra todėl, kad ličio labai noriai atsisakoma elektronas.
Dėl cheminių reakcijų, vykstančių anode ir katode, ličio jonų akumuliatorių galima daug kartų įkrauti ir iškrauti. Taip yra dėl to, kad šias chemines reakcijas galima daug kartų pakeisti. Ličio jonų baterijos yra įvairių formų ir dydžių ir naudojamos įvairiose srityse, pavyzdžiui, buitinės elektronikos ir elektrinėse transporto priemonėse. Akivaizdu, kad EV ličio jonų baterijos yra daug didesnės nei tos, kurias galite rasti savo išmaniajame telefone, tačiau jos vis tiek veikia pagal tuos pačius principus.
Vienas didžiausių ličio jonų akumuliatorių privalumų yra didelis energijos tankis, dėl kurio jie yra palyginti lengvi, palyginti su kitomis baterijų technologijomis. Gamintojai turi būti atsargūs kurdami ir į savo įrenginius diegdami ličio jonų baterijas, nes jei anodas ir katodas turi būti veikiamas vienas su kitu, šiose baterijose gali kilti cheminių reakcijų, kurios gali sukelti gaisrą ar net mažą sprogimai.
Nors ličio jonų akumuliatoriai atlieka nuostabų darbą varydami elektromobilius, ateityje jie susiduria su iššūkiu kietojo kūno baterija. Belieka išsiaiškinti, ar kietojo kūno baterijas galima pakankamai patobulinti, kad būtų galima pamatyti pagrindinį pagrindinių automobilių gamintojų EV asortimentą.
Kaip veikia ličio jonų baterija?
Pagrindinė ličio jonų baterija išnaudoja medžiagų chemijos privalumus. Šiose baterijose yra ličio, metalo, kuris nori prarasti elektroną, sudarydamas ličio jonus, kur baterija gavo savo pavadinimą. Šios baterijos sudarytos iš teigiamo elektrodo, vadinamo katodu, kuriame yra metalo oksidas (kobaltas yra įprastas pasirinkimas). Šiose baterijose taip pat yra neigiamas elektrodas, vadinamas anodu, kuris dažniausiai yra pagamintas iš grafito, o grafitas leidžia tarp jo įsiterpti ličiui.
Tarp katodo ir anodo esantis skystas elektrolitas palengvina ličio jonų judėjimą iš anodo į katodą. Akumuliatoriuje taip pat yra akytasis separatorius, kuris yra gyvybiškai svarbus siekiant užtikrinti akumuliatoriaus saugumą, nes neleidžia anodui ir katodui tiesiogiai liestis. Jei du akumuliatoriaus elektrodai tiesiogiai susiliestų, rezultatas būtų katastrofiškas. Kai įrenginį maitina ličio jonų baterija, grafito turinčiame anode įsiterpęs litis praranda elektroną.
Šis procesas sukuria ličio jonus, taip pat laisvąjį elektroną. Ličio jonai per elektrolitą ir porėtą separatorių juda iš anodo į katodą. Kol ličio jonai juda per separatorių, elektronai eina kitu keliu, kuris veda juos per elektroninį įrenginį, kurį reikia maitinti. Kai jie kerta prietaisą, elektronai patenka į katodą. Kai bateriją reikia įkrauti, procesas iš esmės prasideda iš naujo, bet atvirkščiai.
Štai kodėl ličio jonų baterijos puikiai tinka naudoti EV, nes procesas gali būti kartojamas daug kartų. Kai įkraunate ličio jonų akumuliatorių, įkroviklis išstumia elektronus iš katodo, suteikdamas elektronų srautą į anodą. Dėl to visas cheminis procesas, įvykęs akumuliatoriaus išsikrovimo metu, pasikeičia, o ličio jonai palieka katodą ir grįžta atgal į anodą. Pasibaigus įkrovimo procesui, akumuliatorius vėl paruoštas naudoti.
EV baterijų technologija ir toliau tobulės
Elektromobilių baterijos jau suteikia elektrinėms transporto priemonėms stulbinantį atstumą ir jas galima naudoti daug kartų. Tačiau šią technologiją vis dar reikia patobulinti, ypač tai, kaip EV baterijos yra perdirbamos, kai baigiasi jų naudojimo laikas. Belieka išsiaiškinti, ar ličio jonų technologija bus naudojama pakankamai ilgai, kad būtų galima pastebėti didžiulius patobulinimus, ar visiškai pakeista perspektyviomis technologijomis, tokiomis kaip kietojo kūno akumuliatoriai.