ახალი ენერგიის ქვაკუთხედი: წაიკითხეთ ლითიუმის ბატარეების შემუშავება და პრინციპი

ლითიუმის ბატარეები არის მრავალჯერადი დატენვის ბატარეის ტიპი, რომლის ელექტროქიმიური რეაქცია ეფუძნება ლითიუმის იონების მიგრაციას დადებით და უარყოფით ელექტროდებს შორის. ლითიუმის ბატარეებს აქვთ ენერგიის მაღალი სიმკვრივის, ხანგრძლივი სიცოცხლისა და დაბალი თვითგამონადენის უპირატესობები, ამიტომ ისინი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ელექტრონულ მოწყობილობებსა და ელექტრო მანქანებში.

ლითიუმის ბატარეების მუშაობის პრინციპი ეფუძნება ლითიუმის იონების მიგრაციას დადებით და უარყოფით ელექტროდებს შორის. დამუხტვის პროცესში ლითიუმის იონები გამოიყოფა დადებითი მასალისგან (ჩვეულებრივ ოქსიდიდან, როგორიცაა ლითიუმის კობალტატი), გადის ელექტროლიტში და შემდეგ ჩასმულია უარყოფით მასალაში (ჩვეულებრივ ნახშირბადის მასალაში). გამონადენის პროცესში ლითიუმის იონები გამოყოფილია უარყოფითი მასალისგან და ელექტროლიტის მეშვეობით გადადის დადებით მასალაზე, წარმოქმნის დენსა და ელექტრო ენერგიას, რაც აიძულებს გარე აღჭურვილობას მუშაობაში.

ლითიუმის ბატარეების მუშაობის პრინციპი შეიძლება გამარტივდეს შემდეგ ნაბიჯებად:

1. დამუხტვის პროცესში ლითიუმის ბატარეის უარყოფითი ელექტროდი შთანთქავს გარე ელექტრონებს. იმისათვის, რომ დარჩეს ელექტრული ნეიტრალური, დადებითი ელექტროდი იძულებული იქნება გაათავისუფლოს ელექტრონები გარედან, ხოლო ლითიუმის იონები, რომლებმაც დაკარგეს ელექტრონები, მიიზიდავენ უარყოფით ელექტროდს და გადაადგილდებიან ელექტროლიტის მეშვეობით უარყოფით ელექტროდში. ამ გზით, უარყოფითი ელექტროდი ავსებს ელექტრონებს და ინახავს ლითიუმის იონებს.

2. განმუხტვისას ელექტრონები უბრუნდებიან პოზიტიურ ელექტროდს გარე წრედის მეშვეობით, ხოლო ლითიუმის იონები ასევე ამოღებულია უარყოფითი ელექტროდის მასალისგან, ათავისუფლებს პროცესში შენახულ ელექტრო ენერგიას და ელექტროლიტის მეშვეობით ბრუნდება დადებით ელექტროდში. და ელექტრონები გაერთიანებულია შემცირების რეაქციაში მონაწილეობის მისაღებად ლითიუმის ნაერთის სტრუქტურის აღსადგენად.

3. დამუხტვისა და განმუხტვის პროცესში, ფაქტობრივად, ეს არის ლითიუმის იონების ელექტრონების დევნის პროცესი, რომლის დროსაც მიიღწევა ელექტრული ენერგიის შენახვა და გამოყოფა.

ლითიუმის ბატარეების განვითარებამ რამდენიმე ეტაპი გაიარა. 1970-იანი წლების დასაწყისში პირველად დაინერგა ლითიუმის ლითონის ბატარეები, მაგრამ ლითიუმის ლითონის მაღალი აქტივობისა და უსაფრთხოების საკითხების გამო, მათი გამოყენების ფარგლები შეზღუდული იყო. შემდგომში, ლითიუმ-იონური ბატარეები გახდა ძირითადი ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს არამეტალურ ლითიუმის ნაერთებს, როგორც პოზიტიურ ელექტროდს, ლითიუმის ლითონის ბატარეების უსაფრთხოების პრობლემის გადასაჭრელად. 1990-იან წლებში გამოჩნდა ლითიუმ-პოლიმერული ბატარეები, რომლებიც იყენებდნენ პოლიმერულ გელებს ელექტროლიტებად, რაც აუმჯობესებდა ბატარეების უსაფრთხოებას და ენერგიის სიმკვრივეს. ბოლო წლებში ასევე განვითარდა ლითიუმის ბატარეების ახალი ტექნოლოგიები, როგორიცაა ლითიუმ-გოგირდის ბატარეები და მყარი მდგომარეობის ლითიუმის ბატარეები.

ამჟამად, ლითიუმ-იონური ბატარეები კვლავ ყველაზე ხშირად გამოყენებული და ყველაზე მომწიფებული ბატარეის ტექნოლოგიაა. მას აქვს მაღალი ენერგიის სიმკვრივე, ხანგრძლივი ციკლის სიცოცხლე და დაბალი თვითგამორთვის სიჩქარე და ფართოდ გამოიყენება მობილურ ტელეფონებში, ნოუთბუქებში, ელექტრო მანქანებში და სხვა სფეროებში. გარდა ამისა, ლითიუმ-პოლიმერული ბატარეები ასევე ფართოდ გამოიყენება ისეთ სფეროებში, როგორიცაა თხელი და მსუბუქი მოწყობილობები და უკაბელო ყურსასმენები, მათი მაღალი ენერგიის სიმკვრივისა და თხელი დიზაინის მახასიათებლების გამო.

ჩინეთმა მნიშვნელოვანი პროგრესი მიაღწია ლითიუმის ბატარეების სფეროში. ჩინეთი ლითიუმის ბატარეების ერთ-ერთი უდიდესი მწარმოებელი და მომხმარებელია მსოფლიოში. ჩინეთის ლითიუმის ბატარეების ინდუსტრიის ჯაჭვი დასრულებულია, ნედლეულის შესყიდვიდან ბატარეის წარმოებამდე აქვს გარკვეული მასშტაბი და ტექნიკური ძალა. ჩინეთის ლითიუმის ბატარეების კომპანიებმა მნიშვნელოვანი პროგრესი მიაღწიეს ტექნოლოგიების კვლევასა და განვითარებას, წარმოების შესაძლებლობებს და ბაზრის წილს. გარდა ამისა, ჩინეთის მთავრობამ ასევე შემოიღო მხარდაჭერის პოლიტიკის სერია ლითიუმის ბატარეების ინდუსტრიის განვითარებისა და ინოვაციების წახალისებისთვის. ლითიუმის ბატარეები გახდა ძირითადი ენერგეტიკული გადაწყვეტა ისეთ სფეროებში, როგორიცაა ელექტრონული მოწყობილობები და ელექტრო მანქანები.