Jiwe la msingi la nishati mpya: Soma maendeleo na kanuni ya betri za lithiamu

Betri za lithiamu ni aina ya kawaida ya betri inayoweza kuchajiwa ambayo mmenyuko wa elektrokemikali unatokana na uhamaji wa ioni za lithiamu kati ya elektrodi chanya na hasi. Betri za lithiamu zina faida za wiani mkubwa wa nishati, maisha ya muda mrefu na kiwango cha chini cha kutokwa kwa kibinafsi, kwa hiyo hutumiwa sana katika vifaa mbalimbali vya umeme na magari ya umeme.

Kanuni ya kazi ya betri za lithiamu inategemea uhamiaji wa ioni za lithiamu kati ya electrodes chanya na hasi. Wakati wa mchakato wa kuchaji, ioni za lithiamu hutolewa kutoka kwa nyenzo chanya (kawaida oksidi kama vile lithiamu cobaltate), hupitia elektroliti, na kisha kuingizwa kwenye nyenzo hasi (kawaida ni nyenzo ya kaboni). Wakati wa mchakato wa kutokwa, ioni za lithiamu hutenganishwa na nyenzo hasi na hupita kupitia electrolyte hadi nyenzo nzuri, huzalisha nishati ya sasa na ya umeme, ambayo huendesha vifaa vya nje kufanya kazi.

Kanuni ya kufanya kazi ya betri za lithiamu inaweza kurahisishwa katika hatua zifuatazo:

1. Wakati wa mchakato wa malipo, electrode hasi ya betri ya lithiamu itachukua elektroni za nje. Ili kubaki upande wowote wa umeme, electrode chanya italazimika kutolewa elektroni kwa nje, na ioni za lithiamu ambazo zimepoteza elektroni zitavutiwa na electrode hasi na kusonga kupitia electrolyte kwa electrode hasi. Kwa njia hii, electrode hasi hujaza elektroni na kuhifadhi ioni za lithiamu.

2. Wakati wa kutekeleza, elektroni hurudi kwa electrode nzuri kwa njia ya mzunguko wa nje, na ioni za lithiamu pia huondolewa kwenye nyenzo hasi ya electrode, ikitoa nishati ya umeme iliyohifadhiwa katika mchakato, na kurudi nyuma kwa electrode nzuri kupitia electrolyte; na elektroni zimeunganishwa ili kushiriki katika mmenyuko wa kupunguza kurejesha muundo wa kiwanja cha lithiamu.

3. Katika mchakato wa malipo na kutokwa, kwa kweli, ni mchakato wa ioni za lithiamu kufukuza elektroni, wakati ambapo uhifadhi na kutolewa kwa nishati ya umeme hupatikana.

Uendelezaji wa betri za lithiamu umepitia hatua nyingi. Mwanzoni mwa miaka ya 1970, betri za chuma za lithiamu zilianzishwa kwanza, lakini kutokana na shughuli za juu na masuala ya usalama wa chuma cha lithiamu, upeo wa maombi yao ulikuwa mdogo. Baadaye, betri za lithiamu-ioni zimekuwa teknolojia ya kawaida, ambayo hutumia misombo ya lithiamu isiyo ya metali kama nyenzo chanya ya elektrodi kutatua shida ya usalama ya betri za chuma za lithiamu. Katika miaka ya 1990, betri za lithiamu polima zilionekana, kwa kutumia gel za polima kama elektroliti, kuboresha usalama na msongamano wa nishati ya betri. Katika miaka ya hivi karibuni, teknolojia mpya za betri za lithiamu kama vile betri za lithiamu-sulfuri na betri za hali dhabiti za lithiamu pia zimekuwa zikitengenezwa.

Kwa sasa, betri za lithiamu-ioni bado ndizo teknolojia inayotumika zaidi na iliyokomaa zaidi. Ina msongamano mkubwa wa nishati, maisha ya mzunguko mrefu na kiwango cha chini cha kutokwa kwa kibinafsi, na hutumiwa sana katika simu za mkononi, kompyuta za daftari, magari ya umeme na maeneo mengine. Kwa kuongezea, betri za lithiamu polima pia hutumika sana katika nyanja kama vile vifaa vyembamba na vyepesi na vipokea sauti vinavyobanwa kichwani visivyotumia waya, kwa sababu ya msongamano wao mkubwa wa nishati na sifa nyembamba za muundo.

China imepata maendeleo ya ajabu katika uwanja wa betri za lithiamu. China ni mojawapo ya wazalishaji na watumiaji wakubwa wa betri za lithiamu duniani. Mlolongo wa tasnia ya betri ya lithiamu ya China umekamilika, kutoka kwa ununuzi wa malighafi hadi utengenezaji wa betri una kiwango fulani na nguvu za kiufundi. Kampuni za betri za lithiamu za China zimepata maendeleo muhimu katika utafiti na maendeleo ya teknolojia, uwezo wa uzalishaji na sehemu ya soko. Aidha, serikali ya China pia imeanzisha mfululizo wa sera za usaidizi ili kuhimiza maendeleo na uvumbuzi wa sekta ya betri ya lithiamu. Betri za lithiamu zimekuwa suluhisho kuu la nishati katika maeneo kama vile vifaa vya elektroniki na magari ya umeme.