เราควรคาดหวังความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการพัฒนาแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ที่ไม่มีอยู่จริง: การพัฒนาล่าสุด เทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ในปัจจุบัน

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี อุปกรณ์ต่างๆ จึงมีขนาดกะทัดรัด ใช้งานได้จริง และพกพาได้สะดวกยิ่งขึ้น บุญของความสมบูรณ์แบบดังกล่าว แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่ให้พลังงานแก่อุปกรณ์ หลายคนถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ประเภทต่างๆแบตเตอรี่ซึ่งมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง

ดูเหมือนว่าเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มเมื่อสิบปีก่อน ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ไม่ตรงตามข้อกำหนดของความก้าวหน้าที่ทันสมัยสำหรับอุปกรณ์พกพาอีกต่อไป พวกมันไม่มีกำลังเพียงพอและแก่เร็วด้วยการใช้งานบ่อยหรือการจัดเก็บที่ยาวนาน ตั้งแต่นั้นมา แบตเตอรี่ลิเธียมชนิดย่อยก็ได้รับการพัฒนา เช่น ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต ลิเธียมโพลีเมอร์ และอื่นๆ

แต่วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่งและกำลังมองหาวิธีใหม่ในการประหยัดพลังงานไฟฟ้าให้ดียิ่งขึ้นไปอีก ตัวอย่างเช่น มีการประดิษฐ์แบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ

แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ (Li-S)

ลิเธียมกำมะถันเทคโนโลยีช่วยให้คุณได้แบตเตอรี่และความจุพลังงานที่มากกว่าสองเท่าของลิเธียมไอออนของพ่อแม่ แบตเตอรี่ประเภทนี้สามารถชาร์จใหม่ได้มากถึง 1500 ครั้งโดยไม่สูญเสียความจุ ข้อดีของแบตเตอรี่อยู่ที่เทคโนโลยีการผลิตและการจัดวาง ซึ่งใช้แคโทดเหลวที่มีปริมาณกำมะถัน ในขณะที่แยกจากแอโนดด้วยเมมเบรนพิเศษ

แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์สามารถใช้ได้ในช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างกว้างและต้นทุนการผลิตค่อนข้างต่ำ สำหรับการใช้งานจำนวนมากจำเป็นต้องขจัดการขาดการผลิต กล่าวคือการใช้กำมะถันซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

แบตเตอรี่แมกนีเซียมซัลเฟอร์ (Mg/S)

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ไม่สามารถรวมการใช้งานได้ กำมะถันและแมกนีเซียมในเซลล์เดียว แต่ไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถทำเช่นนี้ได้ เพื่อให้พวกเขาทำงานได้ จำเป็นต้องประดิษฐ์อิเล็กโทรไลต์ที่จะทำงานกับทั้งสององค์ประกอบ

ต้องขอบคุณการประดิษฐ์อิเล็กโทรไลต์ใหม่อันเนื่องมาจากการก่อตัวของอนุภาคผลึกที่ทำให้อิเล็กโทรไลต์เสถียร อนิจจาต้นแบบ ช่วงเวลานี้ไม่ทนทานและแบตเตอรี่ดังกล่าวมักจะไม่รวมอยู่ในซีรีย์

แบตเตอรี่ฟลูออไรด์-ไอออน

ฟลูออรีนแอนไอออนใช้เพื่อถ่ายโอนประจุระหว่างแคโทดและแอโนดในแบตเตอรี่ดังกล่าว แบตเตอรี่ประเภทนี้มีความจุสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปถึงสิบเท่า และยังมีอันตรายจากไฟไหม้น้อยกว่า อิเล็กโทรไลต์ขึ้นอยู่กับแบเรียมแลนทานัม

ดูเหมือนว่าทิศทางที่มีแนวโน้มในการพัฒนาแบตเตอรี่ แต่ก็ไม่ใช่ว่าไม่มีข้อเสียเป็นอุปสรรคร้ายแรงมากสำหรับการใช้งานจำนวนมาก - นี่คือการทำงานของแบตเตอรี่ที่มากเท่านั้น อุณหภูมิสูง.

แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศ (Li-O2)

ร่วมกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี มนุษยชาติกำลังคิดเกี่ยวกับระบบนิเวศน์ของเราอยู่แล้ว และกำลังมองหาแหล่งพลังงานที่สะอาดกว่าและสะอาดกว่า ที่ ลิเธียมอากาศในแบตเตอรี่ แทนที่จะใช้โลหะออกไซด์ คาร์บอนถูกใช้ในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งทำปฏิกิริยากับอากาศเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า

ความหนาแน่นของพลังงานสูงถึง 10 kWh/kg ซึ่งทำให้สามารถใช้กับรถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์เคลื่อนที่ได้ คาดว่าจะพร้อมให้บริการแก่ผู้ใช้ปลายทางในเร็วๆ นี้

แบตเตอรี่ลิเธียมนาโนฟอสเฟต

แบตเตอรี่ประเภทนี้เป็นลิเธียมรุ่นต่อไป แบตเตอรี่ไอออนท่ามกลางข้อดีซึ่งก็คือ ความเร็วสูงประจุและความเป็นไปได้ของกระแสไฟสูง สำหรับการชาร์จเต็ม เช่น ใช้เวลาประมาณ 15 นาที

เทคโนโลยีใหม่การใช้อนุภาคนาโนพิเศษที่สามารถให้ไอออนไหลเร็วขึ้นสามารถเพิ่มจำนวนรอบการปลดปล่อยประจุได้ถึง 10 เท่า! แน่นอนว่าพวกเขามีความอ่อนแอและไม่มีผลในหน่วยความจำ อนิจจา แบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักมากและความจำเป็นในการชาร์จแบบพิเศษทำให้ไม่สามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวาง

สรุปได้คำเดียวว่า ในไม่ช้าเราจะเห็นการใช้ยานพาหนะไฟฟ้าและอุปกรณ์อย่างแพร่หลายซึ่งสามารถอยู่ได้นานโดยไม่ต้องชาร์จ

ข่าวไฟฟ้า:

เกี่ยวกับรถยนต์ BMWแนะนำรุ่นจักรยานไฟฟ้าของเขา จักรยานไฟฟ้าของ BMW ติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้า (250 W) อัตราเร่งสูงสุด 25 กม./ชม.

เราใช้เวลาหนึ่งร้อยใน 2.8 วินาทีในรถยนต์ไฟฟ้า? ตามข่าวลือการอัพเดท P85D ช่วยลดเวลาเร่งความเร็วจาก 0 ถึง 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมงจาก 3.2 เป็น 2.8 วินาที

วิศวกรชาวสเปนได้พัฒนาแบตเตอรี่ที่สามารถขับได้มากกว่า 1,000 กม.! ถูกกว่า 77% และชาร์จในเวลาเพียง 8 นาที

ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เทคโนโลยีแบตเตอรี่ก้าวสำคัญด้วยการประดิษฐ์อุปกรณ์กักเก็บพลังงานลิเธียมไอออน สิ่งนี้ทำให้เราเห็นสมาร์ทโฟนและแม้แต่รถยนต์ไฟฟ้าในรูปแบบที่มีอยู่ในขณะนี้ แต่ตั้งแต่นั้นมาก็ไม่มีอะไรร้ายแรงที่ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นในพื้นที่นี้ ประเภทนี้ยังคงใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ครั้งหนึ่ง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความจุเพิ่มขึ้นและไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างแท้จริง แต่ตอนนี้พวกเขาไม่สามารถรับมือกับภาระที่เพิ่มขึ้นได้อีกต่อไป มีสมาร์ทโฟนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ที่มีคุณสมบัติใหม่ๆ ที่เป็นประโยชน์ ซึ่งจะเพิ่มภาระให้กับแบตเตอรี่ในที่สุด ในขณะเดียวกัน รถยนต์ไฟฟ้าที่มีแบตเตอรี่ดังกล่าวยังมีราคาแพงและไม่มีประสิทธิภาพ

เพื่อให้สมาร์ทโฟนทำงานได้ เวลานานและยังคงมีขนาดเล็ก จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ใหม่

แบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรดเหลว

หนึ่งในความพยายามที่น่าสนใจในการแก้ปัญหา แบตเตอรี่แบบดั้งเดิม— การพัฒนาแบตเตอรี่แบบ "ไหล" ด้วยอิเล็กโทรไลต์เหลว หลักการทำงานของแบตเตอรี่ดังกล่าวขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของของเหลวที่มีประจุสองชนิดที่ขับเคลื่อนด้วยปั๊มผ่านเซลล์ที่สร้างกระแสไฟฟ้า ของเหลวในเซลล์นี้ไม่ผสมกัน แต่จะแยกจากกันโดยเมมเบรนที่อนุภาคที่มีประจุผ่านเข้าไป เช่นเดียวกับในแบตเตอรี่ทั่วไป

สามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ตามปกติ หรือเติมอิเล็กโทรไลต์ที่ชาร์จใหม่แล้ว ซึ่งในกรณีนี้ ขั้นตอนจะใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที เช่นเดียวกับการเทน้ำมันเบนซินลงในถังแก๊ส วิธีนี้เหมาะสำหรับรถยนต์เป็นหลัก แต่ก็มีประโยชน์สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วย

แบตเตอรี่โซเดียม

ข้อเสียเปรียบหลักของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือวัสดุที่มีราคาสูง รอบการคายประจุค่อนข้างน้อย และอันตรายจากไฟไหม้ เพราะฉะนั้นแล้ว เป็นเวลานานนักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามปรับปรุงเทคโนโลยีนี้

ในเยอรมนี ถ่านโซเดียมกำลังดำเนินการอยู่ ซึ่งน่าจะทนทานกว่า ถูกกว่า และมีความจุมากขึ้น อิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ใหม่จะถูกประกอบจากชั้นต่างๆ ซึ่งทำให้คุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็ว กำลังค้นหาเพิ่มเติม การออกแบบที่แข็งแกร่งอิเล็กโทรด หลังจากนั้นก็เป็นไปได้ที่จะสรุปได้ว่าเทคโนโลยีนี้จะเข้าสู่การผลิตหรือการพัฒนาอื่น ๆ จะดีกว่า

แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถัน

การพัฒนาใหม่อีกประการหนึ่งคือแบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถัน แบตเตอรี่เหล่านี้มีการวางแผนว่าจะใช้แคโทดกำมะถัน ซึ่งจะทำให้ต้นทุนของแบตเตอรี่ลดลงอย่างมาก แบตเตอรี่เหล่านี้มีความพร้อมในระดับสูงอยู่แล้ว และอาจเข้าสู่การผลิตจำนวนมากในเร็วๆ นี้

ในทางทฤษฎี แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์สามารถบรรลุความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าลิเธียมไอออน ซึ่งถึงขีดจำกัดแล้ว เป็นสิ่งสำคัญมากที่แบตเตอรี่ลิเธียม-กำมะถันจะต้องถูกคายประจุจนหมดและเก็บไว้ในสถานะคายประจุจนหมดอย่างไม่มีกำหนดโดยไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำ กำมะถันเป็นผลพลอยได้จากการกลั่นปิโตรเลียม แบตเตอรี่ใหม่จะไม่มีโลหะหนัก (นิกเกิลและโคบอลต์) ส่วนประกอบใหม่ของแบตเตอรี่จะเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นและแบตเตอรี่จะทิ้งได้ง่ายขึ้น

อีกไม่นานก็จะรู้ว่าเทคโนโลยีใดมีแนวโน้มมากที่สุดและจะมาแทนที่เทคโนโลยีที่ล้าสมัย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน.

ในระหว่างนี้ เราขอเสนอให้คุณทำความคุ้นเคยกับอาชีพยอดนิยม

ทุกปี จำนวนอุปกรณ์ในโลกที่ใช้แบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง มันไม่มีความลับที่ลิงค์ที่อ่อนแอที่สุด อุปกรณ์ที่ทันสมัยเป็นแบตเตอรี่ พวกเขาต้องชาร์จอย่างสม่ำเสมอไม่มีเช่น ความจุขนาดใหญ่. แบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำได้ที่มีอยู่นั้นใช้งานแท็บเล็ตหรือคอมพิวเตอร์พกพาแบบอัตโนมัติได้ยากเป็นเวลาหลายวัน

ดังนั้น ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้า แท็บเล็ต และสมาร์ทโฟนจึงกำลังมองหาวิธีเก็บพลังงานจำนวนมากไว้ในแบตเตอรี่ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น แม้จะมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์เคลื่อนที่ แต่ก็สามารถเปรียบเทียบได้ง่าย โดยเฉพาะรถยนต์ไฟฟ้าชื่อดัง เทสลา โรดสเตอร์ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับแล็ปท็อป ทรูเพื่อให้ไฟฟ้า รถสปอร์ตวิศวกรต้องใช้แบตเตอรี่มากกว่าหกพันก้อนในเวลาเดียวกัน

ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์พกพา ข้อกำหนดสากลสำหรับแบตเตอรี่แห่งอนาคตนั้นชัดเจน - จะต้องมีขนาดเล็กลง เบากว่า และเก็บพลังงานได้มากกว่าอย่างเห็นได้ชัด ชนิดไหน การพัฒนาที่มีแนวโน้มในพื้นที่นี้สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้หรือไม่

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

แบตเตอรี่กล้อง Li-ion

วันนี้ในอุปกรณ์มือถือ แพร่หลายที่สุดได้รับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลิเมอร์ สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-Ion) นั้นผลิตขึ้นตั้งแต่ต้นยุค 90 ข้อได้เปรียบหลักของพวกเขาคือความหนาแน่นของพลังงานที่ค่อนข้างสูงนั่นคือความสามารถในการเก็บพลังงานจำนวนหนึ่งต่อหน่วยมวล นอกจากนี้แบตเตอรี่ดังกล่าวไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" ที่โด่งดังและมีการปลดปล่อยตัวเองค่อนข้างต่ำ

การใช้ลิเธียมค่อนข้างสมเหตุสมผล เนื่องจากองค์ประกอบนี้มีศักยภาพทางเคมีไฟฟ้าสูง ข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั้งหมดซึ่งปัจจุบันมีหลายประเภทคือแบตเตอรี่มีอายุค่อนข้างเร็ว กล่าวคือ ประสิทธิภาพการทำงานลดลงอย่างมากระหว่างการจัดเก็บหรือการใช้งานแบตเตอรี่ในระยะยาว นอกจากนี้ ศักยภาพของความทันสมัย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนดูเหมือนจะใกล้หมดแรงแล้ว

การพัฒนาเทคโนโลยีลิเธียมไอออนเพิ่มเติมคือแหล่งจ่ายไฟลิเธียมโพลิเมอร์ (Li-Pol) พวกเขาใช้วัสดุที่เป็นของแข็งแทนอิเล็กโทรไลต์เหลว เมื่อเทียบกับรุ่นก่อน แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า นอกจากนี้ ปัจจุบันสามารถผลิตแบตเตอรี่ได้ในเกือบทุกรูปแบบ (เทคโนโลยีลิเธียมไอออนต้องการเพียงกล่องทรงกระบอกหรือสี่เหลี่ยมเท่านั้น) แบตเตอรี่ดังกล่าวมีขนาดเล็กซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานได้กับอุปกรณ์พกพาต่างๆ

อย่างไรก็ตาม รูปลักษณ์ของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงสถานการณ์อย่างรุนแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เนื่องจากแบตเตอรี่ดังกล่าวไม่สามารถส่งกระแสไฟสูงได้ และความจุเฉพาะของแบตเตอรี่ยังไม่เพียงพอที่จะช่วยมนุษยชาติให้พ้นจากความจำเป็นในการชาร์จอุปกรณ์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ยังใช้งานได้ "ตามอำเภอใจ" ค่อนข้างมาก มีความแข็งแรงไม่เพียงพอและมีแนวโน้มที่จะติดไฟ

เทคโนโลยีแห่งอนาคต

ที่ ปีที่แล้วนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยในหลายประเทศกำลังทำงานอย่างแข็งขันเพื่อสร้างเทคโนโลยีแบตเตอรี่ขั้นสูงที่สามารถทดแทนเทคโนโลยีที่มีอยู่ได้ในอนาคตอันใกล้ ในเรื่องนี้มีประเด็นที่มีแนวโน้มมากที่สุดหลายประการ:

— แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถัน (Li-S)

แบตเตอรี่ลิเธียม-กำมะถันเป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้ม ความจุพลังงานของแบตเตอรี่ดังกล่าวจะสูงเป็นสองเท่าของลิเธียมไอออน แต่ในทางทฤษฎี มันอาจจะสูงกว่านั้นด้วยซ้ำ แหล่งพลังงานดังกล่าวใช้แคโทดเหลวที่มีกำมะถัน ในขณะที่มันถูกแยกออกจากอิเล็กโทรไลต์ด้วยเมมเบรนพิเศษ เกิดจากการทำงานร่วมกันของลิเธียมแอโนดและแคโทดที่มีกำมะถันซึ่งความจุจำเพาะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างแรกของแบตเตอรี่ดังกล่าวปรากฏในปี 2547 นับแต่นั้นมา มีความคืบหน้าบ้าง ต้องขอบคุณแบตเตอรี่ลิเทียม-ซัลเฟอร์ขั้นสูงที่สามารถทนต่อรอบหนึ่งและครึ่งพันรอบได้ ชาร์จเต็ม- การคายประจุโดยไม่สูญเสียความจุอย่างร้ายแรง

เพื่อประโยชน์ แบตเตอรี่นี้ยังรวมถึงความเป็นไปได้ในการใช้ในช่วงอุณหภูมิกว้าง ไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบป้องกันเสริมแรงและค่อนข้าง ราคาถูก. ความจริงที่น่าสนใจ- ต้องขอบคุณการใช้แบตเตอรี่ดังกล่าวซึ่งในปี 2008 มีการบันทึกสถิติการบินด้วยเครื่องบินพลังงานแสงอาทิตย์ แต่สำหรับการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์จำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์ยังต้องแก้ปัญหาหลักสองประการ อยากเจอ วิธีที่มีประสิทธิภาพการใช้กำมะถันตลอดจนการทำงานที่มั่นคงของแหล่งพลังงานในสภาวะอุณหภูมิหรือความชื้นที่เปลี่ยนแปลงไป

— แบตเตอรี่แมกนีเซียมกำมะถัน (Mg/S)

แบตเตอรี่ที่มีส่วนประกอบของแมกนีเซียมและกำมะถันสามารถเลี่ยงผ่านแบตเตอรี่ลิเธียมแบบดั้งเดิมได้ จริงอยู่ จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้เองยังไม่มีใครสามารถรับรองปฏิสัมพันธ์ขององค์ประกอบเหล่านี้ในเซลล์เดียวได้ แบตเตอรี่แมกนีเซียมกำมะถันดูน่าสนใจมากเพราะความหนาแน่นของพลังงานสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 4000 Wh / l เมื่อไม่นานมานี้ ต้องขอบคุณนักวิจัยชาวอเมริกัน ที่เห็นได้ชัดว่าพวกเขาสามารถแก้ปัญหาหลักที่ขัดขวางการพัฒนาแบตเตอรี่แมกนีเซียม-กำมะถันได้ ความจริงก็คือสำหรับแมกนีเซียมและกำมะถันหนึ่งคู่ไม่มีอิเล็กโทรไลต์ที่เหมาะสมกับองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างอิเล็กโทรไลต์ที่ยอมรับได้ เนื่องจากการก่อตัวของอนุภาคผลึกพิเศษที่รับประกันความเสถียรของอิเล็กโทรไลต์ ตัวอย่างแบตเตอรี่แมกนีเซียม-กำมะถันประกอบด้วยแอโนดแมกนีเซียม ตัวแยก แคโทดกำมะถัน และ อิเล็กโทรไลต์ใหม่. อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงขั้นตอนแรกเท่านั้น น่าเสียดายที่ตัวอย่างที่มีแนวโน้มว่ายังไม่คงทน

— แบตเตอรี่ฟลูออไรด์-ไอออน

แหล่งพลังงานที่น่าสนใจอีกแหล่งที่ปรากฏขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ที่นี่ ฟลูออรีนแอนไอออนมีหน้าที่ในการถ่ายโอนประจุระหว่างอิเล็กโทรด ในกรณีนี้ แอโนดและแคโทดประกอบด้วยโลหะที่แปลง (ตามทิศทางของกระแส) เป็นฟลูออไรด์ หรือถูกคืนค่ากลับ สิ่งนี้ให้ความจุของแบตเตอรี่ที่สำคัญ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าแหล่งพลังงานดังกล่าวมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าความสามารถของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึงสิบเท่า นอกจากความจุที่มากพอแล้ว แบตเตอรี่ใหม่ยังมีอันตรายจากไฟไหม้ที่ลดลงอย่างเห็นได้ชัดอีกด้วย

สำหรับบทบาทของพื้นฐานของอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งนั้น ได้มีการลองใช้ตัวเลือกมากมาย แต่ในที่สุดตัวเลือกก็ตกลงบนแบเรียมแลนทานัม แม้ว่าเทคโนโลยีฟลูออไรด์ไอออนดูเหมือนจะเป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีแนวโน้มดี แต่ก็ไม่ได้ไม่มีข้อเสีย ท้ายที่สุด อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งสามารถทำงานได้อย่างเสถียรที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น ดังนั้นนักวิจัยจึงต้องเผชิญกับภารกิจในการค้นหาอิเล็กโทรไลต์เหลวที่สามารถทำงานได้สำเร็จที่อุณหภูมิห้องปกติ

— แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศ (Li-O2)

ทุกวันนี้ มนุษยชาติกำลังพยายามใช้แหล่งพลังงานที่ "สะอาด" มากขึ้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างพลังงานจากดวงอาทิตย์ ลม หรือน้ำ ในเรื่องนี้แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศมีความน่าสนใจมาก ประการแรก ผู้เชี่ยวชาญหลายคนมองว่าพวกเขาคืออนาคตของรถยนต์ไฟฟ้า แต่เมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาอาจพบแอปพลิเคชันในอุปกรณ์พกพา แหล่งจ่ายไฟดังกล่าวมีความจุสูงมาก และในขณะเดียวกันก็มีขนาดค่อนข้างเล็ก หลักการทำงานมีดังนี้: แทนที่จะใช้โลหะออกไซด์คาร์บอนถูกใช้ในอิเล็กโทรดบวกซึ่งทำปฏิกิริยาทางเคมีกับอากาศซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างกระแส นั่นคือบางส่วนใช้ออกซิเจนเพื่อสร้างพลังงาน

การใช้ออกซิเจนเป็นวัสดุแคโทดแบบแอคทีฟมีข้อดีที่สำคัญในตัวเอง เนื่องจากเป็นองค์ประกอบที่แทบจะไม่มีวันหมด และที่สำคัญที่สุดคือนำมาจาก สิ่งแวดล้อม. เป็นที่เชื่อกันว่าความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมอากาศสามารถสูงถึง 10,000 Wh/kg ที่น่าประทับใจ บางทีในอนาคตอันใกล้นี้ แบตเตอรี่ดังกล่าวจะสามารถวางยานพาหนะไฟฟ้าให้เท่าเทียมกับรถยนต์ได้ เครื่องยนต์เบนซิน. อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ประเภทนี้ซึ่งวางจำหน่ายสำหรับอุปกรณ์พกพานั้นมีวางจำหน่ายแล้วในชื่อ PolyPlus

— แบตเตอรี่ลิเธียมนาโนฟอสเฟต

แหล่งจ่ายไฟลิเธียมนาโนฟอสเฟตคือ รุ่นต่อไปแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งมีเอาต์พุตกระแสไฟสูงและการชาร์จที่รวดเร็วเป็นพิเศษ ใช้เวลาเพียงสิบห้านาทีในการชาร์จแบตเตอรี่ดังกล่าวจนเต็ม พวกเขายังอนุญาตให้มีรอบการชาร์จมากกว่าเซลล์ลิเธียมไอออนมาตรฐานถึงสิบเท่า ลักษณะเหล่านี้เกิดขึ้นได้จากการใช้อนุภาคนาโนพิเศษที่สามารถให้ไอออนไหลผ่านได้เข้มข้นขึ้น

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียม-นาโนฟอสเฟต ได้แก่ การคายประจุเองที่อ่อนแอ การไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" และความสามารถในการทำงานในช่วงอุณหภูมิกว้าง แบตเตอรี่ลิเธียมนาโนฟอสเฟตมีจำหน่ายในท้องตลาดและใช้ในอุปกรณ์บางประเภท แต่การจำหน่ายถูกขัดขวางโดยความต้องการพิเศษ ที่ชาร์จและน้ำหนักที่มากกว่าเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือลิเธียมโพลิเมอร์สมัยใหม่

มีเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากขึ้นในด้านการสร้างแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยไม่เพียงแต่ทำงานเพื่อสร้างโซลูชันพื้นฐานใหม่เท่านั้น แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอยู่ด้วย ตัวอย่างเช่น ผ่านการใช้สายนาโนซิลิกอนหรือการพัฒนาอิเล็กโทรดใหม่ที่มีความสามารถพิเศษในการ "รักษาตัวเอง" ยังไงก็ตาม วันนั้นไม่ไกลเมื่อโทรศัพท์ของเราและของอื่นๆ อุปกรณ์มือถือจะมีชีวิตอยู่เป็นเวลาหลายสัปดาห์โดยไม่ต้องชาร์จใหม่

ความเข้มพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ถึง 200 W*h/kg โดยเฉลี่ยแล้วจะเพียงพอสำหรับ 150 กิโลเมตรโดยไม่ต้องชาร์จใหม่ ซึ่งไม่สามารถเทียบได้กับระยะทางที่ปั๊มน้ำมันแห่งเดียวสำหรับรถยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในทั่วไป สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่จะกลายเป็นกระแสหลัก พวกเขาต้องมีระยะทางที่ใกล้เคียงกัน ในการทำเช่นนี้ คุณต้องทำให้ความเข้มพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่มีอย่างน้อย 350-400 W * h / kg อธิบายไว้ด้านล่าง ประเภทที่มีแนวโน้มแบตเตอรี่จะสามารถจัดหาได้แม้ว่าในแต่ละกรณีจะมี "แต่"

แบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันมีความจุจำเพาะสูงซึ่งเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าในกระบวนการของปฏิกิริยาเคมี แต่ละโมเลกุลไม่ปล่อยอิเล็กตรอนอิสระหนึ่งตัว แต่ให้อิเล็กตรอนสองตัว พลังงานจำเพาะทางทฤษฎีคือ 2600 W*h/kg นอกจากนี้ แบตเตอรี่ดังกล่าวยังมีราคาถูกกว่าและปลอดภัยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างมาก

แบตเตอรี่ Li-S พื้นฐานประกอบด้วยลิเธียมแอโนด แคโทดซัลเฟอร์-คาร์บอน และอิเล็กโทรไลต์ที่ลิเธียมไอออนผ่านเข้าไป เมื่อเกิดการคายประจุ ปฏิกิริยาเคมีในระหว่างที่ลิเธียมของขั้วบวกถูกแปลงเป็นลิเธียมซัลไฟด์ซึ่งวางอยู่บนแคโทด แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่อยู่ระหว่าง 1.7 ถึง 2.5 V ขึ้นอยู่กับสถานะการคายประจุของแบตเตอรี่ ลิเธียมโพลีซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาจะส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่

ปฏิกิริยาเคมีในแบตเตอรี่มีผลข้างเคียงหลายอย่าง เมื่อกำมะถันของแคโทดดูดซับลิเธียมไอออนจากอิเล็กโทรไลต์ ลิเธียมซัลไฟด์ Li 2 S จะก่อตัวขึ้นซึ่งวางอยู่บนแคโทด ในขณะเดียวกันปริมาณก็เพิ่มขึ้น 76% เมื่อชาร์จจะเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับทำให้ขนาดของแคโทดลดลง เป็นผลให้แคโทดประสบกับโอเวอร์โหลดทางกลที่สำคัญซึ่งนำไปสู่ความเสียหายและการสูญเสียการสัมผัสกับตัวสะสมปัจจุบัน นอกจากนี้ Li 2 S แย่ลง หน้าสัมผัสไฟฟ้าในแคโทดระหว่างกำมะถันและคาร์บอน (เส้นทางที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่) และป้องกันการไหลของลิเธียมไอออนไปยังพื้นผิวของกำมะถัน

ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับข้อเท็จจริงที่ว่าในระหว่างปฏิกิริยาระหว่างกำมะถันและลิเธียม Li 2 S จะไม่เกิดขึ้นทันที แต่ผ่านชุดของการเปลี่ยนแปลง ซึ่งในระหว่างที่เกิดโพลีซัลไฟด์ (Li 2 S 8, Li 2 S 6 เป็นต้น) . แต่ถ้ากำมะถันและ Li 2 S ไม่ละลายในอิเล็กโทรไลต์โพลีซัลไฟด์ก็จะละลายในทางตรงกันข้าม สิ่งนี้นำไปสู่การลดลงของปริมาณกำมะถันบนแคโทดอย่างค่อยเป็นค่อยไป ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการปรากฏตัวของความขรุขระบนพื้นผิวของลิเธียมแอโนดในระหว่างการปล่อยประจุขนาดใหญ่และกระแสการชาร์จ ทั้งหมดนี้เมื่อนำมารวมกันทำให้แบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถทนต่อรอบการชาร์จประจุได้ไม่เกิน 50-60 รอบและทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานจริง

อย่างไรก็ตาม การพัฒนาล่าสุดชาวอเมริกันจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence ที่ Berkeley ได้รับอนุญาตให้เอาชนะข้อบกพร่องเหล่านี้ พวกเขาสร้างแคโทดที่มีเอกลักษณ์เฉพาะที่ทำจากวัสดุนาโนคอมโพสิต (กราฟีนและซัลเฟอร์ออกไซด์) ซึ่งคงความสมบูรณ์ไว้ด้วยการเคลือบโพลีเมอร์แบบยืดหยุ่น ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงขนาดของแคโทดในระหว่างการปล่อยประจุจึงไม่นำไปสู่การทำลายล้าง สารลดแรงตึงผิวใช้ปกป้องกำมะถันจากการละลาย (พื้นผิว สารออกฤทธิ์). เนื่องจากสารลดแรงตึงผิวเป็นประจุบวก (กล่าวคือ มันถูกดึงดูดไปที่พื้นผิวของชั้นกำมะถัน) จึงไม่ป้องกันลิเธียมแอนไอออนไม่ให้ทำปฏิกิริยากับกำมะถัน แต่จะไม่ยอมให้พอลิซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นนั้นละลายในอิเล็กโทรไลต์ ทำให้พวกมันอยู่ใต้ชั้นของมัน อิเล็กโทรไลต์ชนิดใหม่ที่มีพื้นฐานมาจากของเหลวไอออนิก ซึ่งโพลีซัลไฟด์ไม่ละลายก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน ของเหลวไอออนิกยังปลอดภัยกว่ามาก - ไม่ไหม้และแทบไม่ระเหย

ผลลัพธ์ของนวัตกรรมที่อธิบายไว้ทั้งหมดทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ดีขึ้นอย่างมาก พลังงานจำเพาะเริ่มต้นคือ 500 Wh/kg ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ Li-ion ถึงสองเท่า หลังจาก 1500 รอบการชาร์จประจุ 20 ชั่วโมง (C=0.05) พลังงานจำเพาะจะลดลงจนถึงระดับของแบตเตอรี่ Li-ion ใหม่ หลังจาก 1500 รอบ 1 ชั่วโมง (C = 1) การลดลงคือ 40-50% แต่แบตเตอรี่ยังคงทำงานอยู่ เมื่อแบตเตอรี่ถูกทดสอบที่ พลังสูงภายใต้รอบการคายประจุ 10 นาที (C = 6) และแม้หลังจาก 150 รอบดังกล่าว พลังงานจำเพาะของมันก็เกินพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใหม่

ราคาโดยประมาณของแบตเตอรี่ Li-S ดังกล่าวจะไม่เกิน 100 ดอลลาร์สำหรับความจุแต่ละกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง นวัตกรรมหลายอย่างที่เสนอโดยทีมวิจัยของ Berkeley สามารถใช้เพื่อปรับปรุงแบตเตอรี่ Li-ion ที่มีอยู่ได้ ในการสร้างการออกแบบแบตเตอรี่ LiS ที่ใช้งานได้จริง นักพัฒนากำลังมองหาพันธมิตรที่จะให้เงินสนับสนุนในการปรับแต่งขั้นสุดท้าย

แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนต

มากที่สุด ปัญหาใหญ่ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่มีประสิทธิภาพต่ำ สาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าวัสดุเก็บพลังงานใช้เพียง 25% ของปริมาณแบตเตอรี่ ส่วนที่เหลืออีก 75% เป็นวัสดุเฉื่อย: เคส ฟิล์มนำไฟฟ้า กาว ฯลฯ ด้วยเหตุนี้ แบตเตอรี่สมัยใหม่จึงมีขนาดใหญ่และมีราคาแพงเกินไป เทคโนโลยีใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการลดวัสดุที่ "ไร้ประโยชน์" ลงอย่างมากในการสร้างแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตรุ่นล่าสุดช่วยเอาชนะข้อเสียอีกประการหนึ่ง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน- ความเปราะบางและระยะเวลาในการชาร์จ ในระหว่างการวิจัย พบว่าเมื่อทำการชาร์จด้วยกระแสสูง ลิเธียมไอออนจะถูกบังคับให้ "ดึง" ระหว่างไมโครเพลทกราไฟท์ ซึ่งจะค่อยๆ ทำลายอิเล็กโทรด ดังนั้นกราไฟต์ในอิเล็กโทรดจึงถูกแทนที่ด้วยโครงสร้างของอนุภาคนาโนลิเธียมไททาเนต พวกมันไม่รบกวนการเคลื่อนที่ของไอออน ซึ่งทำให้อายุการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างน่าอัศจรรย์ - มากกว่า 15,000 รอบภายใน 12 ปี! เวลาในการชาร์จจาก 6-8 ชั่วโมงลดลงเหลือ 10-15 นาที ข้อดีเพิ่มเติมคือความเสถียรทางความร้อนและความเป็นพิษน้อยกว่า

ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าแบตเตอรี่ใหม่จะมีความหนาแน่นของพลังงานสองเท่าของแบตเตอรี่มากที่สุด ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทันสมัย ดังนั้น ด้วยระยะที่คงที่ของรถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่จะเบาลง และด้วยมวลที่เท่ากัน ช่วงของรถยนต์ไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ถ้าคุณวิ่งได้ แบตเตอรี่ใหม่ซีรีส์ ช่วงของรถยนต์ไฟฟ้าขนาดกะทัดรัด (ซึ่งไม่สามารถติดตั้งแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขนาดใหญ่ได้) จะเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยจาก 150 กม. เป็น 300 กม. ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง ในเวลาเดียวกัน แบตเตอรี่ใหม่จะมีราคาถูกกว่าแบตเตอรี่ปัจจุบันเพียงครึ่งเดียว - เพียง 250 เหรียญสหรัฐต่อกิโลวัตต์ต่อชั่วโมง

แบตเตอรี่ลิเธียมอากาศ

เทคโนโลยีกำลังก้าวหน้าและนักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเกี่ยวกับการออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมอากาศ (LiO 2) ที่ใช้งานได้จริง ความจุพลังงานตามทฤษฎีนั้นสูงกว่าลิเธียมไอออน 8-10 เท่า เพื่อลดน้ำหนักของแบตเตอรี่ ในขณะที่ยังคงรักษาหรือเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง นั่นคือ การปฏิเสธแคโทดแบบเดิม: ลิเธียมจะทำปฏิกิริยาโดยตรงกับออกซิเจนจากอากาศ ต้องขอบคุณแคโทดอากาศแบบเร่งปฏิกิริยา ไม่เพียงแต่จะเพิ่มความจุพลังงานของแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังต้องลดปริมาตรและน้ำหนักของแบตเตอรี่ลงเกือบเท่ากันอีกด้วย

สำหรับ การผลิตจำนวนมากเทคโนโลยีลิเธียมอากาศต้องแก้ปัญหาทางเทคนิคและวิทยาศาสตร์มากมาย รวมถึงการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพ ลิเธียมแอโนด และอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งที่เสถียรซึ่งสามารถทำงานได้ที่ อุณหภูมิต่ำ(สูงถึง -50C) นอกจากนี้ จำเป็นต้องพัฒนาเทคนิคในการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยากับพื้นผิวของแคโทด สร้างเมมเบรนที่จะป้องกันการแทรกซึมของออกซิเจนไปยังลิเธียมแอโนด และพัฒนาวิธีการผลิตอิเล็กโทรดที่มีรูพรุนแบบพิเศษ

รถยนต์ไฟฟ้าต้องแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมมากมาย หากถูกชาร์จด้วยกระแสจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน พวกมันจะไม่เป็นอันตรายต่อบรรยากาศในทางปฏิบัติ แน่นอนถ้าคุณไม่คำนึงถึงการผลิตที่ซับซ้อนทางเทคโนโลยี และขี่ต่อไป แรงฉุดไฟฟ้าไม่มีเสียงฮัมของเครื่องยนต์ - ดีกว่า โมโรคายังคงทำงานบ้านอย่างต่อเนื่องเนื่องจากสถานะของการชาร์จแบตเตอรี่ ท้ายที่สุดถ้ามันลดลงเป็นศูนย์และไม่มีใครอยู่ใกล้ ๆ สถานีชาร์จคุณจะไม่พบปัญหา

มีปัจจัยความสำเร็จที่สำคัญหกประการสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ ก่อนอื่น เรากำลังพูดถึงความจุ นั่นคือ จำนวนไฟฟ้าที่แบตเตอรี่สามารถเก็บได้ ปริมาณการใช้แบตเตอรี่แบบเป็นวัฏจักร - นั่นคือ "การชาร์จ-คายประจุ" ที่แบตเตอรี่สามารถทนได้ก่อนที่จะล้มเหลว และเวลาในการชาร์จ - นั่นคือนานแค่ไหนคนขับต้องรอชาร์จรถเพื่อไปต่อ

ความสำคัญเท่าเทียมกันคือความน่าเชื่อถือของแบตเตอรี่เอง สมมุติว่าเขาจะทนเที่ยวที่ราบสูงหรือเที่ยวร้อนได้ เวลาฤดูร้อน. แน่นอนว่าในการตัดสินใจซื้อรถยนต์ไฟฟ้า ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น จำนวนสถานีชาร์จและราคาของแบตเตอรี่ด้วย

คุณสามารถใช้แบตเตอรี่ได้ไกลแค่ไหน?

รถยนต์ไฟฟ้านั่งส่วนบุคคลในตลาดปัจจุบันครอบคลุมระยะทาง 150 ถึงมากกว่า 200 กิโลเมตรต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง โดยหลักการแล้ว ระยะทางเหล่านี้สามารถเพิ่มได้โดยการเพิ่มจำนวนแบตเตอรี่เป็นสองเท่าหรือสามเท่า แต่ประการแรก เดี๋ยวนี้มันมีราคาแพงมากจนการซื้อรถยนต์ไฟฟ้าอาจใช้ไม่ได้ และประการที่สอง รถยนต์ไฟฟ้าเองจะหนักกว่ามาก ดังนั้นพวกเขาจะต้องได้รับการออกแบบสำหรับการบรรทุกหนัก และตรงกันข้ามกับเป้าหมายของบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้า กล่าวคือ ความเบาของการออกแบบ

ตัวอย่างเช่น เดมเลอร์เพิ่งเปิดตัวรถบรรทุกไฟฟ้าที่สามารถเดินทางได้ไกลถึง 200 กิโลเมตรต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง อย่างไรก็ตาม ตัวแบตเตอรี่เองมีน้ำหนักอย่างน้อยสองตัน แต่เครื่องยนต์เบากว่ารถบรรทุกดีเซลมาก

แบตเตอรี่ชนิดใดครองตลาด?

นักสะสมสมัยใหม่ไม่ว่าเราจะพูดถึง โทรศัพท์มือถือแล็ปท็อปหรือรถยนต์ไฟฟ้า สิ่งเหล่านี้เป็นรุ่นเฉพาะของแบตเตอรี่ที่เรียกว่าลิเธียมไอออนเท่านั้น เรากำลังพูดถึงแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ซึ่งพบลิเธียมโลหะอัลคาไลทั้งในขั้วบวกและขั้วลบ และในของเหลว - อิเล็กโทรไลต์ที่เรียกว่า โดยปกติอิเล็กโทรดลบจะทำจากกราไฟท์ ขึ้นอยู่กับวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ในขั้วบวก เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ (LiCoO2) ลิเธียม-ไททาเนียม (Li4Ti5O12) และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต (LiFePO4)

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์มีบทบาทพิเศษ ที่นี่อิเล็กโทรไลต์เป็นพลาสติกคล้ายเจล ปัจจุบันแบตเตอรี่เหล่านี้เป็นแบตเตอรี่ที่ทรงพลังที่สุดในตลาด โดยมีค่าสูงถึง 260 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เหลือมีความสามารถสูงสุด 140 ถึง 210 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม

และถ้าเปรียบเทียบประเภทแบตเตอรี่ล่ะ?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีราคาแพงมาก สาเหตุหลักมาจากแบตเตอรี่สูง มูลค่าตลาดลิเธียม อย่างไรก็ตาม มีข้อดีหลายประการเหนือประเภทของแบตเตอรี่ที่ทำจากตะกั่วและนิกเกิลที่เคยใช้ในอดีต

นอกจากนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังชาร์จค่อนข้างเร็วอีกด้วย ซึ่งหมายความว่าด้วย กระแสไฟธรรมดาจากไฟหลัก รถยนต์ไฟฟ้าสามารถชาร์จใหม่ได้ภายในสองถึงสามชั่วโมง และที่สถานีชาร์จด่วนแบบพิเศษ อาจใช้เวลาหนึ่งชั่วโมง

แบตเตอรี่รุ่นเก่าไม่มีข้อดีดังกล่าวและสามารถเก็บพลังงานได้น้อยกว่ามาก แบตเตอรี่นิกเกิลมีความจุพลังงาน 40 ถึง 60 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม คุณสมบัติที่เลวร้ายยิ่งใน แบตเตอรี่ตะกั่ว- ความจุพลังงานในนั้นประมาณ 30 วัตต์ต่อชั่วโมงต่อกิโลกรัม อย่างไรก็ตามมีราคาถูกกว่ามากและสามารถทนต่อการใช้งานได้นานหลายปีโดยไม่มีปัญหา

แบตเตอรี่สมัยใหม่มีอายุการใช้งานนานเท่าใด

หลายคนจำเอฟเฟกต์หน่วยความจำแบตเตอรี่ที่เรียกว่าแบตเตอรี่เก่าได้ เขาปรากฏตัวมากที่สุดใน แบตเตอรี่นิกเกิล. แล้วถ้าใครคิดที่จะชาร์จแบตแบบไขควงหรือโน้ตบุ๊กถึงแม้ว่าแบตจะชาร์จไปเกือบครึ่งแล้วก็ตามแต่ความสามารถในการสะสม พลังงานไฟฟ้าลดลงอย่างน่าประหลาดใจ ดังนั้นก่อนการชาร์จแต่ละครั้งจึงจำเป็นต้องใช้พลังงานให้เต็มที่ สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า นี่อาจเป็นหายนะ เพราะพวกเขาจำเป็นต้องชาร์จใหม่เมื่ออยู่ในระยะที่เหมาะสมจาก ที่ชาร์จไม่ใช่เมื่อแบตเตอรี่หมดพลังงาน

แต่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" เช่นนั้น ผู้ผลิตให้คำมั่นว่าจะมีรอบการคายประจุสูงสุด 10,000 รอบและการทำงานที่ปราศจากปัญหา 20 ปี ในเวลาเดียวกัน ประสบการณ์ของผู้บริโภคมักจะแนะนำเป็นอย่างอื่น - แบตเตอรี่แล็ปท็อป "ตาย" หลังจากใช้งานไปหลายปี นอกจากนี้ ปัจจัยภายนอก เช่น อุณหภูมิที่สูงเกินไปหรือการคายประจุจนหมดหรือชาร์จแบตเตอรี่มากเกินไปโดยไม่ได้ตั้งใจ อาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายอย่างไม่สามารถแก้ไขได้ สำคัญมากในแบตเตอรี่สมัยใหม่คือ ทำงานไม่ขาดสายอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมกระบวนการให้อาหาร

Superbatteries - แค่วลีว่างเปล่า?

ผู้เชี่ยวชาญจาก ศูนย์วิจัย Jülich กำลังทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาซิลิคอน- เครื่องสะสมอากาศ. แนวคิดเรื่องแบตเตอรี่อากาศไม่ใช่เรื่องใหม่ ดังนั้น ก่อนหน้านี้พวกเขาจึงพยายามพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-อากาศ ซึ่งอิเล็กโทรดที่เป็นขั้วบวกจะประกอบด้วยตาข่ายคาร์บอนนาโนคริสตัลไลน์ ในกรณีนี้ อิเล็กโทรดเองไม่ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการไฟฟ้าเคมี แต่ทำหน้าที่เป็นตัวนำเท่านั้น บนพื้นผิวที่ออกซิเจนจะลดลง

แบตเตอรี่ซิลิคอน-แอร์ทำงานบนหลักการเดียวกัน อย่างไรก็ตาม พวกมันมีข้อได้เปรียบในการทำซิลิกอนราคาถูกมาก ซึ่งเกิดขึ้นในธรรมชาติในปริมาณเกือบไม่จำกัดในรูปของทราย นอกจากนี้ ซิลิคอนยังถูกใช้อย่างแข็งขันในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์

นอกจากต้นทุนการผลิตที่ต่ำแล้ว ข้อมูลจำเพาะแวบแรกแบตเตอรี่อากาศก็น่าสนใจทีเดียว ท้ายที่สุดพวกเขาสามารถบรรลุความจุพลังงานที่เกินตัวเลขของวันนี้สามเท่าหรือสิบเท่า

อย่างไรก็ตามการพัฒนาเหล่านี้ยังห่างไกลจากการเข้าสู่ตลาด ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือ "อายุการใช้งาน" ที่สั้นของแบตเตอรี่อากาศที่ไม่น่าพอใจ มันต่ำกว่า 1,000 รอบการคายประจุ ความหวังบางอย่างมาจากการทดลองของนักวิจัยของศูนย์จูลิช พวกเขาจัดการเพื่อค้นหาว่าระยะเวลาการทำงานของแบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมากหากอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่เหล่านี้ถูกเติมอย่างสม่ำเสมอ แต่ถึงแม้จะใช้วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคเหล่านี้ แบตเตอรี่เหล่านี้ก็ยังใช้งานไม่ได้แม้แต่เศษเสี้ยวของอายุการใช้งานที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบันมี

บ้าน » งานร่างกาย » เราควรคาดหวังความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการพัฒนาแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ที่ไม่มีอยู่จริง: การพัฒนาล่าสุด เทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่ในปัจจุบัน