Conglfaen ynni newydd: Darllenwch ddatblygiad ac egwyddor batris lithiwm

Mae batris lithiwm yn fath cyffredin o fatri aildrydanadwy y mae ei adwaith electrocemegol yn seiliedig ar ymfudiad ïonau lithiwm rhwng yr electrodau positif a negyddol. Mae gan batris lithiwm fanteision dwysedd ynni uchel, bywyd hir a chyfradd hunan-ollwng isel, felly fe'u defnyddir yn eang mewn amrywiol ddyfeisiau electronig a cherbydau trydan.

Mae egwyddor weithredol batris lithiwm yn seiliedig ar ymfudiad ïonau lithiwm rhwng yr electrodau positif a negyddol. Yn ystod y broses codi tâl, mae ïonau lithiwm yn cael eu rhyddhau o'r deunydd positif (fel arfer ocsid fel cobaltate lithiwm), yn mynd trwy'r electrolyte, ac yna'n cael eu mewnosod yn y deunydd negyddol (deunydd carbon fel arfer). Yn ystod y broses ryddhau, mae ïonau lithiwm yn cael eu gwahanu o'r deunydd negyddol ac yn symud trwy'r electrolyte i'r deunydd positif, gan gynhyrchu ynni cyfredol a thrydanol, sy'n gyrru'r offer allanol i weithio.

Gellir symleiddio egwyddor weithredol batris lithiwm i'r camau canlynol:

1. Yn ystod y broses codi tâl, bydd electrod negyddol y batri lithiwm yn amsugno electronau allanol. Er mwyn aros yn niwtral yn drydanol, bydd yr electrod positif yn cael ei orfodi i ryddhau electronau i'r tu allan, a bydd yr ïonau lithiwm sydd wedi colli electronau yn cael eu denu i'r electrod negyddol a symud trwy'r electrolyte i'r electrod negyddol. Yn y modd hwn, mae'r electrod negyddol yn ailgyflenwi electronau ac yn storio ïonau lithiwm.

2. Wrth ollwng, mae'r electronau'n dychwelyd i'r electrod positif trwy'r gylched allanol, ac mae'r ïonau lithiwm hefyd yn cael eu tynnu o'r deunydd electrod negyddol, gan ryddhau'r egni trydanol sydd wedi'i storio yn y broses, a symud yn ôl i'r electrod positif trwy'r electrolyte, a chyfunir yr electronau i gymryd rhan yn yr adwaith lleihau i adfer strwythur y cyfansawdd lithiwm.

3. Yn y broses o godi tâl a rhyddhau, mewn gwirionedd, dyma'r broses o ïonau lithiwm yn mynd ar drywydd electronau, pan gyflawnir storio a rhyddhau ynni trydanol.

Mae datblygiad batris lithiwm wedi mynd trwy sawl cam. Yn gynnar yn y 1970au, cyflwynwyd batris metel lithiwm gyntaf, ond oherwydd gweithgaredd uchel a materion diogelwch metel lithiwm, roedd cwmpas eu cais yn gyfyngedig. Yn dilyn hynny, mae batris lithiwm-ion wedi dod yn dechnoleg prif ffrwd, sy'n defnyddio cyfansoddion lithiwm anfetelaidd fel deunyddiau electrod positif i ddatrys problem diogelwch batris metel lithiwm. Yn y 1990au, ymddangosodd batris polymer lithiwm, gan ddefnyddio geliau polymer fel electrolytau, gan wella diogelwch a dwysedd ynni batris. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae technolegau batri lithiwm newydd megis batris lithiwm-sylffwr a batris lithiwm cyflwr solet hefyd wedi bod yn datblygu.

Ar hyn o bryd, batris lithiwm-ion yw'r dechnoleg batri a ddefnyddir amlaf a mwyaf aeddfed o hyd. Mae ganddo ddwysedd ynni uchel, bywyd beicio hir a chyfradd hunan-ollwng isel, ac fe'i defnyddir yn eang mewn ffonau symudol, cyfrifiaduron nodlyfr, cerbydau trydan a meysydd eraill. Yn ogystal, mae batris polymer lithiwm hefyd yn cael eu defnyddio'n helaeth mewn meysydd megis dyfeisiau tenau ac ysgafn a chlustffonau di-wifr, oherwydd eu dwysedd ynni uchel a'u nodweddion dylunio tenau.

Mae Tsieina wedi gwneud cynnydd rhyfeddol ym maes batris lithiwm. Tsieina yw un o gynhyrchwyr a defnyddwyr batris lithiwm mwyaf y byd. Mae cadwyn diwydiant batri lithiwm Tsieina wedi'i chwblhau, o gaffael deunydd crai i weithgynhyrchu batri mae gan raddfa benodol a chryfder technegol. Mae cwmnïau batri lithiwm Tsieina wedi gwneud cynnydd pwysig mewn ymchwil a datblygu technoleg, gallu cynhyrchu a chyfran o'r farchnad. Yn ogystal, mae llywodraeth Tsieina hefyd wedi cyflwyno cyfres o bolisïau cymorth i annog datblygiad ac arloesedd y diwydiant batri lithiwm. Mae batris lithiwm wedi dod yn ddatrysiad ynni mawr mewn meysydd megis dyfeisiau electronig a cherbydau trydan.