Me zhvillimin e teknologjisë, pajisjet po bëhen më kompakte, funksionale dhe të lëvizshme. Merita e një përsosmërie të tillë bateritë e rikarikueshme që fuqizojnë pajisjen. Me kalimin e viteve, janë shpikur shumë lloje të ndryshme baterish, të cilat kanë avantazhet dhe disavantazhet e tyre.

Do të duket se një teknologji premtuese dhjetë vjet më parë jon litium bateritë, nuk i plotëson më kërkesat e progresit modern për pajisjet mobile. Ata nuk janë mjaftueshëm të fuqishëm dhe plaken shpejt me përdorim të shpeshtë ose ruajtje të gjatë. Që atëherë, janë zhvilluar nënlloje të baterive të litiumit, të tilla si fosfati i hekurit litium, polimer litium dhe të tjerë.

Por shkenca nuk qëndron ende dhe po kërkon mënyra të reja për të kursyer edhe më mirë energjinë elektrike. Kështu, për shembull, janë shpikur lloje të tjera të baterive.

Bateritë litium-squfuri (Li-S)

Litium sulfurik teknologjia ju lejon të merrni bateri dhe një kapacitet energjie që është dyfishi i prindërve të tyre litium-jon. Pa humbje të konsiderueshme në kapacitet, kjo lloj baterie mund të ringarkohet deri në 1500 herë. Avantazhi i baterisë qëndron në teknologjinë e prodhimit dhe shtrirjes, e cila përdor një katodë të lëngshme me përmbajtje squfuri, ndërsa ndahet nga anoda me një membranë të veçantë.

Bateritë e squfurit të litiumit mund të përdoren në një gamë mjaft të gjerë temperaturash, dhe kostoja e prodhimit të tyre është mjaft e ulët. Për përdorim masiv, është e nevojshme të eliminohet mungesa e prodhimit, përkatësisht shfrytëzimi i squfurit, i cili është i dëmshëm për mjedisin.

Bateritë me squfur magnezi (Mg/S)

Deri vonë, nuk ishte e mundur të kombinoheshin përdorimet squfurit dhe magnezit në një qelizë, por jo shumë kohë më parë, shkencëtarët ishin në gjendje ta bënin këtë. Që ata të funksiononin, ishte e nevojshme të shpikte një elektrolit që do të funksiononte me të dy elementët.

Falë shpikjes së një elektroliti të ri për shkak të formimit të grimcave kristalore që e stabilizojnë atë. Mjerisht, prototipi nuk është i qëndrueshëm për momentin, dhe bateri të tilla me shumë mundësi nuk do të hyjnë në seri.

Bateritë fluoride-jon

Anionet e fluorit përdoren për të transferuar ngarkesa midis katodës dhe anodës në bateri të tilla. Ky lloj baterie ka një kapacitet që është dhjetë herë më i lartë se bateritë konvencionale litium-jon, dhe gjithashtu krenohet me më pak rrezik zjarri. Elektroliti bazohet në barium lantanum.

Duket se një drejtim premtues në zhvillimin e baterive, por nuk është pa të meta, një pengesë shumë serioze për përdorimin masiv është funksionimi i baterisë vetëm në temperatura shumë të larta.

Bateritë litium-ajër (Li-O2)

Së bashku me përparimet teknologjike, njerëzimi tashmë po mendon për ekologjinë tonë dhe po kërkon burime më të pastra dhe më të pastra të energjisë. V ajri i litiumit Në bateri, në vend të oksideve metalike, në elektrolit përdoret karboni, i cili reagon me ajrin për të krijuar një rrymë elektrike.

Dendësia e energjisë është deri në 10 kWh/kg, gjë që i lejon ato të përdoren në automjete elektrike dhe pajisje të lëvizshme. Pritet që së shpejti të jetë në dispozicion të përdoruesit përfundimtar.

Bateritë litium nanofosfat

Ky lloj baterie është gjenerata e ardhshme e baterive me jon litium, ndër avantazhet e të cilave është një shkallë e lartë karikimi dhe aftësia për të dhënë rrymë të lartë. Për një karikim të plotë, për shembull, duhen rreth 15 minuta.

Teknologjia e re e përdorimit të nano grimcave speciale të afta për të siguruar një rrjedhje më të shpejtë të joneve ju lejon të rrisni numrin e cikleve të ngarkimit-shkarkimit me 10 herë! Sigurisht, ato kanë një vetë-shkarkim të dobët dhe nuk kanë efekt kujtese. Mjerisht, pesha e madhe e baterive dhe nevoja për karikim special pengojnë përdorimin e gjerë.

Si përfundim mund të thuhet një gjë. Së shpejti do të shohim përdorimin e gjerë të automjeteve elektrike dhe pajisjeve që mund të zgjasin një kohë shumë të gjatë pa u rimbushur.

Lajmet për elektronikë:

Prodhuesi i automjeteve BMW ka prezantuar versionin e tij të biçikletës elektrike. Biçikleta elektrike BMW është e pajisur me një motor elektrik (250 W) Përshpejtimi deri në shpejtësi deri në 25 km/h.

Ne marrim njëqind në 2.8 sekonda në një makinë elektrike? Sipas thashethemeve, përditësimi P85D ju lejon të zvogëloni kohën e përshpejtimit nga 0 në 100 kilometra në orë nga 3.2 në 2.8 sekonda.

Inxhinierët spanjollë kanë zhvilluar një bateri që mund të përzënë më shumë se 1000 km! Është 77% më lirë dhe karikohet në vetëm 8 minuta

Çdo vit, numri i pajisjeve në botë që funksionojnë me bateri po rritet vazhdimisht. Nuk është sekret që bateritë janë lidhja më e dobët në pajisjet moderne. Duhet të rimbushen rregullisht, nuk kanë një kapacitet kaq të madh. Bateritë ekzistuese të rikarikueshme janë të vështira për të arritur funksionimin autonom të një tableti ose kompjuteri celular për disa ditë.

Prandaj, prodhuesit e automjeteve elektrike, tabletave dhe telefonave inteligjentë tani po kërkojnë mënyra për të ruajtur sasi të konsiderueshme të energjisë në vëllime më kompakte të vetë baterisë. Pavarësisht kërkesave të ndryshme të vendosura për bateritë për automjetet elektrike dhe pajisjet e lëvizshme, është e lehtë të tërhiqeni paralele mes tyre. Në veçanti, makina e famshme elektrike Tesla Roadster mundësohet nga një bateri litium-jon e krijuar posaçërisht për laptopë. Vërtetë, për të siguruar energji elektrike për një makinë sportive, inxhinierët duhej të përdornin më shumë se gjashtë mijë nga këto bateri në të njëjtën kohë.

Pavarësisht nëse bëhet fjalë për një makinë elektrike ose pajisje celulare, kërkesat universale për baterinë e së ardhmes janë të qarta - ajo duhet të jetë më e vogël, më e lehtë dhe të ruajë dukshëm më shumë energji. Cilat zhvillime premtuese në këtë fushë mund të përmbushin këto kërkesa?

Bateritë litium-jon dhe litium polimer

Bateria e kamerës li-jon

Deri më sot, bateritë litium-jon dhe litium-polimer janë më të përdorurat në pajisjet mobile. Sa i përket baterive litium-jon (Li-Ion), ato janë prodhuar që nga fillimi i viteve '90. Avantazhi i tyre kryesor është një densitet mjaft i lartë i energjisë, domethënë aftësia për të ruajtur një sasi të caktuar energjie për njësi të masës. Për më tepër, bateri të tilla nuk kanë "efektin e memories" famëkeq dhe kanë një vetë-shkarkim relativisht të ulët.

Përdorimi i litiumit është mjaft i arsyeshëm, sepse ky element ka një potencial të lartë elektrokimik. Disavantazhi i të gjitha baterive litium-jon, nga të cilat aktualisht ka një numër të madh llojesh, është plakja mjaft e shpejtë e baterisë, domethënë një rënie e mprehtë e performancës gjatë ruajtjes ose përdorimit afatgjatë të baterisë. Për më tepër, potenciali i kapacitetit të baterive moderne litium-jon, me sa duket, pothuajse është shteruar.

Një zhvillim i mëtejshëm i teknologjisë litium-jon janë furnizimet me energji litium-polimer (Li-Pol). Ata përdorin një material të ngurtë në vend të një elektroliti të lëngët. Krahasuar me paraardhësit e tij, bateritë e polimerit të litiumit kanë një densitet më të lartë energjie. Për më tepër, tani ishte e mundur të prodhoheshin bateri pothuajse në çdo formë (teknologjia litium-jon kërkonte vetëm një kuti cilindrike ose drejtkëndore). Bateritë e tilla kanë dimensione të vogla, gjë që u lejon atyre të përdoren me sukses në pajisje të ndryshme celulare.

Sidoqoftë, ardhja e baterive litium-polimer nuk e ndryshoi rrënjësisht situatën, veçanërisht sepse bateritë e tilla nuk janë në gjendje të japin rryma të larta shkarkimi dhe kapaciteti i tyre specifik është ende i pamjaftueshëm për të shpëtuar njerëzimin nga nevoja për të rimbushur vazhdimisht pajisjet mobile. Plus, bateritë litium-polimer janë mjaft "kapriçioze" në funksionim, ato kanë forcë të pamjaftueshme dhe një tendencë për t'u ndezur.

Teknologjitë premtuese

Vitet e fundit, shkencëtarët dhe studiuesit në vende të ndryshme kanë punuar në mënyrë aktive për të krijuar teknologji më të avancuara të baterive që mund të zëvendësojnë ato ekzistuese në të ardhmen e afërt. Në këtë drejtim, ka disa fusha më premtuese:

— Bateritë litium-squfuri (Li-S)

Bateria litium-squfuri është një teknologji premtuese, kapaciteti energjetik i një baterie të tillë është dy herë më i lartë se ai i litium-jonit. Por në teori mund të jetë edhe më i lartë. Një burim i tillë energjie përdor një katodë të lëngshme që përmban squfur, ndërsa ndahet nga elektroliti me një membranë të veçantë. Për shkak të ndërveprimit të anodës së litiumit dhe katodës që përmban squfur, kapaciteti specifik u rrit ndjeshëm. Mostra e parë e një baterie të tillë u shfaq në 2004. Që atëherë, është bërë njëfarë përparimi, falë të cilit bateria e avancuar e litium-squfurit është në gjendje të përballojë një mijë e gjysmë cikle të plota ngarkimi-shkarkimi pa humbje serioze në kapacitet.

Përparësitë e kësaj baterie përfshijnë gjithashtu mundësinë e përdorimit të saj në një gamë të gjerë temperaturash, mungesën e nevojës për të përdorur komponentë mbrojtës të përforcuar dhe një kosto relativisht të ulët. Një fakt interesant është se ishte falë përdorimit të një baterie të tillë në vitin 2008 që u vendos një rekord për kohëzgjatjen e një fluturimi në një avion me energji diellore. Por për prodhimin masiv të një baterie litium-squfuri, shkencëtarët duhet të zgjidhin ende dy probleme kryesore. Kërkohet gjetja e një mënyre efektive për përdorimin e squfurit, si dhe sigurimi i funksionimit të qëndrueshëm të burimit të energjisë në kushtet e ndryshimit të kushteve të temperaturës ose lagështisë.

- Bateritë magnez-squfur (Mg/S)

Bateritë e bazuara në një përbërje të magnezit dhe squfurit mund të anashkalojnë gjithashtu bateritë tradicionale të litiumit. Vërtetë, deri vonë askush nuk mund të siguronte ndërveprimin e këtyre elementeve në një qelizë. Vetë bateria e magnezit-squfurit duket shumë interesante, sepse dendësia e saj e energjisë mund të arrijë më shumë se 4000 Wh / l. Jo shumë kohë më parë, falë studiuesve amerikanë, me sa duket, ata arritën të zgjidhin problemin kryesor që qëndron në rrugën e zhvillimit të baterive të magnezit-squfurit. Fakti është se për një palë magnez dhe squfur nuk kishte elektrolit të përshtatshëm të përputhshëm me këta elementë kimikë.

Megjithatë, shkencëtarët kanë arritur të krijojnë një elektrolit kaq të pranueshëm për shkak të formimit të grimcave të veçanta kristalore që sigurojnë stabilizimin e elektrolitit. Një mostër baterie magnezi-squfuri përfshin një anodë magnezi, një ndarës, një katodë squfuri dhe një elektrolit të ri. Megjithatë, ky është vetëm hapi i parë. Një mostër premtuese, për fat të keq, nuk është ende e qëndrueshme.

— Bateritë fluoride-jonike

Një tjetër burim interesant energjie që është shfaqur vitet e fundit. Këtu, anionet e fluorit janë përgjegjës për transferimin e ngarkesave midis elektrodave. Në këtë rast, anoda dhe katoda përmbajnë metale që shndërrohen (në përputhje me drejtimin e rrymës) në fluoride, ose rikthehen përsëri. Kjo siguron një kapacitet të konsiderueshëm të baterisë. Shkencëtarët thonë se burime të tilla të energjisë kanë një densitet energjie dhjetë herë më të madhe se aftësitë e baterive litium-jon. Përveç një kapaciteti të konsiderueshëm, bateritë e reja gjithashtu mburren me një rrezik dukshëm më të ulët zjarri.

Për rolin e bazës së elektrolitit të ngurtë, u provuan shumë opsione, por zgjedhja përfundimisht u vendos në lantanin e bariumit. Ndërsa teknologjia e joneve të fluorit duket të jetë një zgjidhje shumë premtuese, ajo nuk është pa të meta. Në fund të fundit, një elektrolit i ngurtë mund të funksionojë në mënyrë të qëndrueshme vetëm në temperatura të larta. Prandaj, studiuesit përballen me detyrën për të gjetur një elektrolit të lëngshëm që mund të funksionojë me sukses në temperaturën e zakonshme të dhomës.

— Bateritë litium-ajër (Li-O2)

Në ditët e sotme, njerëzimi po përpiqet të përdorë më shumë burime "të pastra" të energjisë që lidhen me gjenerimin e energjisë nga dielli, era ose uji. Në këtë drejtim, bateritë litium-ajër janë shumë interesante. Para së gjithash, ato konsiderohen nga shumë ekspertë si e ardhmja e automjeteve elektrike, por me kalimin e kohës mund të gjejnë aplikim në pajisjet mobile. Furnizimet e tilla të energjisë kanë një kapacitet shumë të lartë dhe, në të njëjtën kohë, janë relativisht të vogla në madhësi. Parimi i funksionimit të tyre është si më poshtë: në vend të oksideve metalike, në elektrodën pozitive përdoret karboni, i cili hyn në një reaksion kimik me ajrin, si rezultat i të cilit krijohet një rrymë. Kjo do të thotë, oksigjeni përdoret pjesërisht këtu për të gjeneruar energji.

Përdorimi i oksigjenit si një material katodë aktiv ka avantazhet e veta domethënëse, sepse është një element pothuajse i pashtershëm dhe më e rëndësishmja, ai merret nga mjedisi absolutisht falas. Besohet se dendësia e energjisë e baterive litium-ajër mund të arrijë një nivel mbresëlënës prej 10,000 Wh/kg. Ndoshta në të ardhmen e afërt, bateri të tilla do të jenë në gjendje t'i vendosin makinat elektrike në të njëjtin nivel me makinat me benzinë. Nga rruga, bateritë e këtij lloji, të lëshuara për pajisje celulare, tashmë mund të gjenden në shitje me emrin PolyPlus.

— Bateritë me nanofosfat litium

Furnizimet me energji të nanofosfatit të litiumit janë gjenerata e ardhshme e baterive me jon litium, me fuqi të lartë të rrymës dhe karikim ultra të shpejtë. Duhen vetëm pesëmbëdhjetë minuta për të ngarkuar plotësisht një bateri të tillë. Ato gjithashtu lejojnë dhjetë herë më shumë cikle ngarkimi sesa qelizat standarde të litium-jonit. Këto karakteristika u arritën përmes përdorimit të nanogrimcave speciale që mund të sigurojnë një rrjedhje më intensive të joneve.

Përparësitë e baterive litium-nanofosfat përfshijnë gjithashtu shkarkimin e dobët të vetvetes, mungesën e një "efekti memorie" dhe aftësinë për të vepruar në një gamë të gjerë temperaturash. Bateritë litium-nanofosfat janë tashmë të disponueshme në treg dhe përdoren në disa lloje pajisjesh, por shpërndarja e tyre pengohet nga nevoja për një karikues special dhe peshë më të madhe në krahasim me bateritë moderne litium-jon ose litium-polimer.

Në fakt, ka shumë teknologji më premtuese në fushën e krijimit të baterive të rikarikueshme. Shkencëtarët dhe studiuesit po punojnë jo vetëm për të krijuar zgjidhje thelbësisht të reja, por edhe për të përmirësuar performancën e baterive ekzistuese litium-jon. Për shembull, nëpërmjet përdorimit të nanotelave të silikonit ose zhvillimit të një elektrode të re me një aftësi unike për të "vetë-shëruar". Në çdo rast, nuk është e largët dita kur telefonat tanë dhe pajisjet e tjera celulare do të jetojnë për javë të tëra pa u rimbushur.

Ekologjia e konsumit Shkenca dhe teknologjia: E ardhmja e automjeteve elektrike varet kryesisht nga përmirësimi i baterive - ato duhet të peshojnë më pak, të karikojnë më shpejt dhe në të njëjtën kohë të prodhojnë më shumë energji.

E ardhmja e automjeteve elektrike varet kryesisht nga përmirësimet në bateri - ato duhet të peshojnë më pak, të karikojnë më shpejt dhe të prodhojnë akoma më shumë energji. Shkencëtarët tashmë kanë arritur disa rezultate. Një ekip inxhinierësh ka krijuar bateri litium-oksigjen që nuk harxhojnë energji dhe mund të zgjasin për dekada. Dhe një shkencëtar australian ka paraqitur një jonstor me bazë grafeni që mund të ngarkohet një milion herë pa humbur efikasitetin.

Bateritë litium-oksigjen janë të lehta dhe prodhojnë shumë energji dhe mund të jenë komponentë idealë për automjetet elektrike. Por bateritë e tilla kanë një pengesë të konsiderueshme - ato konsumohen shpejt dhe lëshojnë shumë energji në formën e nxehtësisë për asgjë. Një zhvillim i ri nga shkencëtarët nga MIT, Laboratori Kombëtar Argonne dhe Universiteti i Pekinit premton zgjidhjen e këtij problemi.

Të krijuara nga një ekip inxhinierësh, bateritë litium-oksigjen përdorin nanogrimca që përmbajnë litium dhe oksigjen. Në këtë rast, kur gjendja ndryshon, oksigjeni mbahet brenda grimcës dhe nuk kthehet në fazën e gazit. Kjo e dallon zhvillimin nga bateritë litium-ajër, të cilat marrin oksigjen nga ajri dhe e lëshojnë atë në atmosferë gjatë reaksionit të kundërt. Qasja e re ju lejon të zvogëloni humbjen e energjisë (madhësia e tensionit elektrik zvogëlohet pothuajse 5 herë) dhe të rrisë jetëgjatësinë e baterisë.

Teknologjia litium-oksigjen është gjithashtu e përshtatur mirë me kushtet e botës reale, ndryshe nga sistemet litium-ajër, të cilat përkeqësohen kur ekspozohen ndaj lagështirës dhe CO2. Përveç kësaj, bateritë e litiumit dhe oksigjenit mbrohen nga mbingarkesa - sapo ka shumë energji, bateria kalon në një lloj tjetër reagimi.

Shkencëtarët kryen 120 cikle ngarkimi-shkarkimi, ndërsa performanca u ul me vetëm 2%.

Deri më tani, shkencëtarët kanë krijuar vetëm një bateri prototip, por brenda një viti ata synojnë të zhvillojnë një prototip. Kjo nuk kërkon materiale të shtrenjta dhe prodhimi është në shumë mënyra i ngjashëm me prodhimin e baterive tradicionale litium-jon. Nëse projekti zbatohet, atëherë në të ardhmen e afërt automjetet elektrike do të ruajnë dy herë më shumë energji për të njëjtën masë.

Një inxhinier në Universitetin e Teknologjisë Swinburne në Australi ka zgjidhur një problem tjetër me bateritë - sa shpejt ngarkohen ato. Jonistori i zhvilluar prej tij ngarkohet pothuajse menjëherë dhe mund të përdoret për shumë vite pa humbje të efikasitetit.

Han Lin përdori grafen, një nga materialet më të forta deri më sot. Për shkak të strukturës së tij në formë huall mjalti, grafeni ka një sipërfaqe të madhe për ruajtjen e energjisë. Shkencëtari fletët e grafenit të printuara në 3D, një metodë prodhimi që gjithashtu ul kostot dhe rritet.

Jonistori i krijuar nga shkencëtari prodhon të njëjtën sasi energjie për kilogram peshë si një bateri litium-jon, por ngarkohet në pak sekonda. Në të njëjtën kohë, në vend të litiumit, ai përdor grafen, i cili është shumë më i lirë. Sipas Han Lin, jonistori mund të kalojë miliona cikle ngarkimi pa humbje të cilësisë.

Industria e baterive nuk qëndron ende. Vëllezërit Kreisel nga Austria kanë krijuar një lloj të ri baterie që peshon pothuajse gjysmën e baterive në Tesla Model S.

Shkencëtarët norvegjezë nga Universiteti i Oslos kanë shpikur një bateri që mund të jetë plotësisht. Sidoqoftë, zhvillimi i tyre synohet për transportin publik urban, i cili rregullisht bën ndalesa - në secilën prej tyre autobusi do të rimbushet dhe do të ketë energji të mjaftueshme për të arritur në stacionin tjetër.

Shkencëtarët në Universitetin e Kalifornisë, Irvine po i afrohen krijimit të një baterie të përhershme. Ata kanë zhvilluar një bateri me nanotel që mund të ringarkohet qindra mijëra herë.

Dhe inxhinierët në Universitetin Rice arritën të krijojnë një që funksionon në një temperaturë prej 150 gradë Celsius pa humbje të efikasitetit. botuar

Duke lexuar pyetjen trudnopisaka :

“Do të ishte interesante të mësonim për teknologjitë e reja të baterive që po përgatiten për prodhim masiv."

Epo, natyrisht, kriteri i prodhimit në masë është disi i shtrirë, por le të përpiqemi të zbulojmë se çfarë premton tani.

Ja çfarë dolën kimistët:

Tensioni i qelisë në volt (vertikal) dhe kapaciteti specifik i katodës (mAh/g) i një baterie të re menjëherë pas prodhimit të saj (I), shkarkimit të parë (II) dhe ngarkimit të parë (III) (Ilustrim nga Hee Soo Kim et al./ Nature Communications).

Për sa i përket potencialit energjetik, bateritë e bazuara në një kombinim të magnezit dhe squfurit janë në gjendje të anashkalojnë ato të litiumit. Por deri më tani, askush nuk ka qenë në gjendje t'i bëjë këto dy substanca të punojnë së bashku në një qelizë baterie. Tani, me disa rezerva, një grup specialistësh në SHBA ia kanë dalë.

Shkencëtarët nga Instituti i Kërkimeve Toyota në Amerikën e Veriut (TRI-NA) janë përpjekur të zgjidhin problemin kryesor që qëndron në rrugën e krijimit të baterive magnez-squfur (Mg/S).

Përshtatur nga Laboratori Kombëtar i Paqësorit Veriperëndimor.

Gjermanët shpikën baterinë fluoride-jon

Përveç të gjithë ushtrisë së burimeve të rrymës elektrokimike, shkencëtarët kanë zhvilluar një opsion tjetër. Përparësitë e pretenduara të tij janë më pak rrezik zjarri dhe dhjetë herë më i madh se sa bateritë litium-jon.

Kimistët në Institutin e Teknologjisë në Karlsruhe (KIT) kanë dalë me një koncept baterie të bazuar në fluoride metalike dhe madje kanë testuar disa mostra të vogla laboratorike.

Në bateri të tilla, anionet e fluorit janë përgjegjës për transferimin e ngarkesave midis elektrodave. Anoda dhe katoda e baterisë përmbajnë metale, të cilat, në varësi të drejtimit të rrymës (ngarkimit ose shkarkimit), kthehen në fluoride nga ana tjetër ose reduktohen përsëri në metale.

"Për shkak se një atom i vetëm metali mund të pranojë ose dhurojë shumë elektrone në të njëjtën kohë, ky koncept lejon densitet jashtëzakonisht të lartë të energjisë, deri në dhjetë herë më të larta se bateritë konvencionale të litium-jonit," thotë bashkëautori Dr. Maximilian Fichtner.

Për të testuar idenë, studiuesit gjermanë krijuan disa mostra të baterive të tilla me një diametër prej 7 milimetrash dhe një trashësi prej 1 mm. Autorët studiuan disa materiale elektrodë (bakri dhe bismuti i kombinuar me karbon, për shembull) dhe krijuan një elektrolit të bazuar në lantanum dhe barium.

Sidoqoftë, një elektrolit i tillë i ngurtë është vetëm një hap i ndërmjetëm. Kjo përbërje, e cila përçon jonet e fluorit, funksionon mirë vetëm në temperatura të larta. Prandaj, kimistët po kërkojnë një zëvendësim për të - një elektrolit i lëngshëm që do të funksiononte në temperaturën e dhomës.

(Detajet mund të gjenden në njoftimin për shtyp të institutit dhe një artikull në Journal of Materials Chemistry.)

Bateritë e së ardhmes

Ajo që pret tregun e baterive në të ardhmen është ende e vështirë të parashikohet. Bateritë e litiumit janë ende në fuqi dhe ato kanë potencial të mirë falë zhvillimeve të polimerit të litiumit. Futja e elementeve argjend-zink është një proces shumë i gjatë dhe i shtrenjtë, dhe përshtatshmëria e tij është ende një çështje e diskutueshme. Teknologjitë e qelizave të karburantit dhe nanotubave janë lavdëruar dhe përshkruar me termat më të bukur për shumë vite, por kur bëhet fjalë për praktikën, produktet aktuale janë ose shumë të mëdha ose shumë të shtrenjta, ose të dyja. Vetëm një gjë është e qartë - në vitet e ardhshme, kjo industri do të vazhdojë të zhvillohet në mënyrë aktive, sepse popullariteti i pajisjeve portative po rritet me hapa të mëdhenj.

Paralelisht me laptopët e përqendruar në jetëgjatësinë e baterisë, po zhvillohet drejtimi i laptopëve desktop, në të cilët bateria më tepër luan rolin e një UPS rezervë. Së fundmi, Samsung lëshoi ​​​​një laptop të ngjashëm pa bateri fare.

V NiCd-akumulatorët kanë edhe mundësinë e elektrolizës. Për të parandaluar grumbullimin e hidrogjenit shpërthyes në to, bateritë janë të pajisura me valvola mikroskopike.

në institutin e njohur MIT Kohët e fundit, një teknologji unike për prodhimin e baterive të litiumit është zhvilluar me përpjekjet e viruseve të trajnuar posaçërisht.

Përkundër faktit se qeliza e karburantit duket krejtësisht e ndryshme nga një bateri tradicionale, ajo funksionon në të njëjtat parime.

Dhe kush tjetër do t'ju tregojë disa drejtime premtuese?

Më shumë se 200 vjet më parë, fizikani gjerman Wilhelm Ritter krijoi baterinë e parë në botë. Krahasuar me baterinë A. Volta ekzistuese në atë kohë, pajisja e ruajtjes së Wilhelm mund të ngarkohej dhe shkarkohej në mënyrë të përsëritur. Gjatë dy shekujve, bateria e energjisë elektrike ka ndryshuar shumë, por ndryshe nga "rrota", ajo vazhdon të shpiket edhe sot e kësaj dite. Sot, teknologjitë e reja në prodhimin e baterive diktohen nga shfaqja e pajisjeve më të fundit që kanë nevojë për energji autonome. Pajisje të reja dhe më të fuqishme, makina elektrike, drone fluturuese - të gjitha këto pajisje kërkojnë bateri më të vogla, më të lehta, por më të mëdha dhe më të qëndrueshme.

Struktura themelore e baterisë mund të përshkruhet me pak fjalë - këto janë elektroda dhe elektrolit. Nga materiali i elektrodave dhe përbërja e elektrolitit varen karakteristikat e baterisë dhe përcaktohet lloji i saj. Aktualisht, ekzistojnë më shumë se 33 lloje të furnizimeve me energji të rikarikueshme, por më të përdorurat janë:

• acid plumbi;
• nikel-kadmium;
• hidrid nikel-metal;
• litium-jon;
• polimer litium;
• nikel-zink.

Puna e secilit prej tyre është një reaksion kimik i kthyeshëm, domethënë reagimi që ndodh kur shkarkimi rikthehet gjatë karikimit.

Fusha e aplikimit të baterive është mjaft e gjerë dhe në varësi të llojit të pajisjes që punon prej saj, baterisë i imponohen disa kërkesa. Për shembull, për pajisjet, ajo duhet të jetë e lehtë, me madhësi minimale dhe të ketë një kapacitet mjaft të madh. Për një vegël elektrike ose një dron fluturues, rryma e kthimit është e rëndësishme, pasi konsumi i rrymës elektrike është mjaft i lartë. Në të njëjtën kohë, ka kërkesa që vlejnë për të gjitha bateritë - ky është një kapacitet dhe burim i lartë i cikleve të ngarkimit.

Shkencëtarët në mbarë botën po punojnë për këtë çështje, po bëhen shumë kërkime dhe testime. Fatkeqësisht, shumë mostra që treguan rezultate të shkëlqyera elektrike dhe operacionale rezultuan të ishin shumë të shtrenjta në kosto dhe nuk u vunë në prodhim masiv. Nga ana teknike, argjendi dhe ari bëhen materialet më të mira për krijimin e baterive, dhe nga ana ekonomike, çmimi i një produkti të tillë do të jetë i paarritshëm për konsumatorin. Në të njëjtën kohë, kërkimi për zgjidhje të reja nuk ndalet, dhe përparimi i parë domethënës ishte bateria litium-jon.

Ajo u prezantua për herë të parë në 1991 nga kompania japoneze Sony. Bateria karakterizohej nga densiteti i lartë dhe vetëshkarkimi i ulët. Megjithatë, ajo kishte të meta.

Gjenerata e parë e furnizimeve të tilla me energji elektrike ishte shpërthyese. Me kalimin e kohës, dendritet u grumbulluan në anodë, gjë që çoi në një qark të shkurtër dhe zjarr. Në procesin e përmirësimit në gjeneratën e ardhshme, u përdor një anodë grafiti dhe kjo pengesë u eliminua.

Disavantazhi i dytë ishte efekti i kujtesës. Me karikim të vazhdueshëm jo të plotë, bateria humbi kapacitetin. Puna për eliminimin e kësaj mangësie u plotësua nga një prirje e re drejt miniaturizimit. Dëshira për të krijuar smartfonë ultra të hollë, ultrabook dhe pajisje të tjera kërkonte shkencën për të zhvilluar një burim të ri energjie. Për më tepër, bateria tashmë e vjetëruar e litium-jonit nuk i plotësoi nevojat e modeluesve që kishin nevojë për një burim të ri të energjisë elektrike me një densitet shumë më të lartë dhe rrymë të lartë të prodhimit.

Si rezultat, një elektrolit polimer u përdor në modelin litium-jon, dhe efekti i tejkaloi të gjitha pritjet.

Modeli i përmirësuar jo vetëm që ishte i lirë nga efekti i kujtesës, por edhe disa herë më i lartë se paraardhësi i tij në të gjitha aspektet. Për herë të parë, ishte e mundur të krijohej një bateri me trashësi vetëm 1 mm. Në të njëjtën kohë, formati i tij mund të jetë më i larmishëm. Bateritë e tilla filluan të jenë në kërkesë të madhe menjëherë si midis modeluesve dhe prodhuesve të telefonave celularë.

Por ende kishte mangësi. Elementi doli të ishte një rrezik zjarri, u nxeh gjatë rimbushjes dhe mund të ndizet. Bateritë moderne polimer janë të pajisura me një qark të integruar për të parandaluar mbingarkimin. Rekomandohet gjithashtu t'i karikoni ato vetëm me karikuesit e veçantë të furnizuar ose modele ekuivalente.

Një karakteristikë po aq e rëndësishme e baterisë është kostoja. Sot, ky është problemi më i madh në zhvillimin e baterive.

Fuqia e automjeteve elektrike

Tesla Motors krijon bateri duke përdorur teknologji të reja bazuar në komponentët e markës Panasonic. Më në fund, sekreti nuk zbulohet, por rezultati i testit kënaqet. Eko-makina Tesla Model S, e pajisur me një bateri prej vetëm 85 kWh, përshkoi pak më shumë se 400 km me një karikim të vetëm. Natyrisht, bota nuk është pa kureshtarët, ndaj një nga këto bateri, me vlerë 45,000 USD, megjithatë u hap.

Brenda kishte shumë qeliza litium-jonesh Panasonic. Në të njëjtën kohë, autopsia nuk dha të gjitha përgjigjet që do të doja të merrja.

Teknologjitë e së ardhmes

Pavarësisht një periudhe të gjatë stagnimi, shkenca është në prag të një përparimi të madh. Është shumë e mundur që nesër një celular të funksionojë për një muaj pa u rimbushur dhe një makinë elektrike të përshkojë 800 km me një karikim të vetëm.

Nanoteknologjia

Shkencëtarët në Universitetin e Kalifornisë Jugore pohojnë se zëvendësimi i anodave të grafit me tela silikoni me diametër 100 nm do të rrisë kapacitetin e baterisë me 3 herë dhe do të reduktojë kohën e karikimit në 10 minuta.

Universiteti Stanford ka propozuar një lloj krejtësisht të ri të anodës. Nanotela karboni poroz të veshur me squfur. Sipas tyre, një burim i tillë energjie grumbullon 4-5 herë më shumë energji elektrike sesa një bateri Li-ion.

Shkencëtari amerikan David Kizaylus tha se bateritë e bazuara në kristalet e magnetitit jo vetëm që do të jenë më të mëdha, por edhe relativisht të lira. Në fund të fundit, këto kristale mund të merren nga dhëmbët e një butaku.

Shkencëtarët në Universitetin e Uashingtonit i shikojnë gjërat më praktikisht. Ata tashmë kanë patentuar teknologji të reja baterish që përdorin një anodë kallaji në vend të një elektrode grafiti. Çdo gjë tjetër nuk do të ndryshojë dhe bateritë e reja mund të zëvendësojnë lehtësisht të vjetrat në pajisjet tona të njohura.

Revolucioni sot

Përsëri makina elektrike. Deri më tani, ata janë ende inferiorë ndaj makinave për sa i përket fuqisë dhe kilometrazhit, por kjo nuk është për shumë kohë. Kështu thonë përfaqësuesit e korporatës IBM, të cilët propozuan konceptin e baterive litium-ajër. Për më tepër, një furnizim i ri me energji elektrike, superior në të gjitha aspektet, premtohet t'i prezantohet konsumatorit këtë vit.