Նոր էներգիայի հիմնաքարը. Կարդացեք լիթիումային մարտկոցների մշակումն ու սկզբունքը

Լիթիումի մարտկոցները վերալիցքավորվող մարտկոցների սովորական տեսակ են, որոնց էլեկտրաքիմիական ռեակցիան հիմնված է դրական և բացասական էլեկտրոդների միջև լիթիումի իոնների միգրացիայի վրա: Լիթիումի մարտկոցներն ունեն էներգիայի բարձր խտության, երկար կյանք և ինքնալիցքավորման ցածր արագության առավելություններ, ուստի դրանք լայնորեն օգտագործվում են տարբեր էլեկտրոնային սարքերում և էլեկտրական մեքենաներում:

Լիթիումային մարտկոցների աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է լիթիումի իոնների միգրացիայի վրա դրական և բացասական էլեկտրոդների միջև։ Լիցքավորման գործընթացում լիթիումի իոններն ազատվում են դրական նյութից (սովորաբար օքսիդ, ինչպիսին է լիթիումի կոբալտատը), անցնում էլեկտրոլիտով և այնուհետև տեղադրվում բացասական նյութի մեջ (սովորաբար ածխածնային նյութ)։ Լիցքաթափման գործընթացում լիթիումի իոնները անջատվում են բացասական նյութից և էլեկտրոլիտի միջով շարժվում դեպի դրական նյութ՝ առաջացնելով հոսանք և էլեկտրական էներգիա, որը դրդում է արտաքին սարքավորումն աշխատելու։

Լիթիումային մարտկոցների աշխատանքի սկզբունքը կարելի է պարզեցնել հետևյալ քայլերով.

1. Լիցքավորման գործընթացում լիթիումային մարտկոցի բացասական էլեկտրոդը կներծծի արտաքին էլեկտրոնները։ Էլեկտրականորեն չեզոք մնալու համար դրական էլեկտրոդը ստիպված կլինի էլեկտրոններ արձակել դեպի արտաքին, իսկ լիթիումի իոնները, որոնք կորցրել են էլեկտրոնները, ձգվելու են դեպի բացասական էլեկտրոդը և էլեկտրոլիտի միջով կտեղափոխվեն դեպի բացասական էլեկտրոդ։ Այս կերպ բացասական էլեկտրոդը համալրում է էլեկտրոնները և պահպանում լիթիումի իոնները։

2. Լիցքաթափելիս էլեկտրոնները արտաքին շղթայով վերադառնում են դրական էլեկտրոդ, իսկ լիթիումի իոնները նույնպես հեռացվում են բացասական էլեկտրոդի նյութից՝ գործընթացում ազատելով կուտակված էլեկտրական էներգիան և էլեկտրոլիտի միջոցով հետ շարժվում դեպի դրական էլեկտրոդ։ և էլեկտրոնները միավորվում են՝ մասնակցելու վերականգնողական ռեակցիային՝ վերականգնելու լիթիումի միացության կառուցվածքը։

3. Լիցքավորման և լիցքաթափման գործընթացում, ըստ էության, դա լիթիումի իոնների էլեկտրոնների հետապնդման գործընթացն է, որի ընթացքում ձեռք է բերվում էլեկտրական էներգիայի կուտակումն ու արտազատումը։

Լիթիումային մարտկոցների մշակումն անցել է մի քանի փուլով։ 1970-ականների սկզբին առաջին անգամ ներկայացվեցին լիթիում մետաղական մարտկոցները, սակայն լիթիումի մետաղի բարձր ակտիվության և անվտանգության խնդիրների պատճառով դրանց կիրառման շրջանակը սահմանափակվեց: Հետագայում, լիթիում-իոնային մարտկոցները դարձան հիմնական տեխնոլոգիա, որն օգտագործում է ոչ մետաղական լիթիումային միացություններ՝ որպես դրական էլեկտրոդային նյութեր՝ լիթիում մետաղական մարտկոցների անվտանգության խնդիրը լուծելու համար: 1990-ականներին ի հայտ եկան լիթիումի պոլիմերային մարտկոցներ, որոնք օգտագործում էին պոլիմերային գելեր որպես էլեկտրոլիտներ՝ բարելավելով մարտկոցների անվտանգությունն ու էներգիայի խտությունը։ Վերջին տարիներին զարգանում են նաև լիթիումային մարտկոցների նոր տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են լիթիում-ծծմբային մարտկոցները և պինդ վիճակում գտնվող լիթիումային մարտկոցները:

Ներկայումս լիթիում-իոնային մարտկոցները շարունակում են մնալ ամենատարածված և առավել հասուն մարտկոցների տեխնոլոգիան: Այն ունի էներգիայի բարձր խտություն, երկար ցիկլի կյանք և ցածր ինքնալիցքաթափման արագություն և լայնորեն օգտագործվում է բջջային հեռախոսների, նոութբուքերի, էլեկտրական մեքենաների և այլ ոլորտներում: Բացի այդ, լիթիումի պոլիմերային մարտկոցները լայնորեն օգտագործվում են նաև այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են բարակ և թեթև սարքերը և անլար ականջակալները՝ շնորհիվ իրենց բարձր էներգիայի խտության և բարակ դիզայնի բնութագրերի:

Չինաստանը ուշագրավ առաջընթաց է գրանցել լիթիումային մարտկոցների ոլորտում։ Չինաստանը լիթիումային մարտկոցների աշխարհի խոշորագույն արտադրողներից և սպառողներից մեկն է: Չինաստանի լիթիումային մարտկոցների արդյունաբերության շղթան ամբողջական է՝ հումքի գնումից մինչև մարտկոցների արտադրություն, ունի որոշակի մասշտաբ և տեխնիկական ուժ: Չինաստանի լիթիումային մարտկոցների ընկերությունները կարևոր առաջընթաց են գրանցել տեխնոլոգիական հետազոտությունների և զարգացման, արտադրական հզորությունների և շուկայի մասնաբաժնի ոլորտում: Բացի այդ, Չինաստանի կառավարությունը նաև աջակցության մի շարք քաղաքականություն է ներկայացրել՝ խրախուսելու լիթիումային մարտկոցների արդյունաբերության զարգացումն ու նորարարությունը: Լիթիումի մարտկոցները դարձել են էներգիայի հիմնական լուծում այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են էլեկտրոնային սարքերը և էլեկտրական մեքենաները: