Теперь, когда электромобили захватывают наши дороги, все больше и больше людей проявляют интерес к технологиям, лежащим в основе этих транспортных средств. Электромобили оснащены множеством захватывающих технологий. В современных электромобилях вы можете найти все, от рекуперативных тормозов до усовершенствованной быстрой зарядки.
Но, помимо электродвигателей, самым важным компонентом электромобиля является аккумулятор. Литиевая батарея в большинстве электромобилей также является одной из самых спорных частей электромобиля. Читайте дальше, чтобы узнать, как литий-ионные батареи в электромобилях помогают продвигать эти передовые машины вперед.
Почему важны литий-ионные батареи?
Литий-ионные аккумуляторы лежат в основе революции электромобилей. Эти батареи обладают большой плотностью энергии, особенно по сравнению с свинцово-кислотные батареи, которые намного тяжелее, если вы хотите получить сравнимую емкость. Литий-ионные аккумуляторы также идеально подходят для использования в электромобилях, поскольку их можно перезаряжать много раз, а это необходимы для использования в электромобилях, которые требуют длительных циклов зарядки/перезарядки в течение срока службы. Еще одна причина, по которой литий-ионные аккумуляторы упоминаются во всех новостях, заключается в воздействии на окружающую среду, которое вызывает добыча этих аккумуляторов.
В течение всего срока службы электромобиля, благодаря нулевому выбросу выхлопных газов, электромобили очень чистые. Но первоначальное воздействие добычи материалов, которые входят в литий-ионную батарею электромобиля, дорого обходится окружающей среде. Не только это, но и многие люди обеспокоены условиями, с которыми многие рабочие в этих шахтах сталкиваются ежедневно. Из-за этого переработка этих материалов является огромным приоритетом для многих автомобильных компаний, активно участвующих в производстве электромобилей.
Что такое литий-ионный аккумулятор?
Литий-ионная батарея состоит из ячеек, которые содержат положительный катод и отрицательный анод. Существует также электролит, который разделяет эти два слоя, и благодаря химическим реакциям, высвобождающим электроны, батарея может обеспечивать электроэнергией все, к чему она подключена. Количество ячеек определяет емкость батареи, измеряемую в кВтч. В случае с литий-ионным аккумулятором литий один из самых важных компонентов, содержащихся в батарее, и это потому, что литий очень хочет отказаться от электрон.
Благодаря химическим реакциям, происходящим в аноде и катоде, литий-ионный аккумулятор может многократно заряжаться и разряжаться. Это связано с тем, что эти химические реакции можно многократно обратить вспять. Литий-ионные аккумуляторы бывают разных форм и размеров и используются в таких разнообразных приложениях, как бытовая электроника и электромобили. Очевидно, что литий-ионные батареи в электромобилях намного больше, чем те, которые вы можете найти в своем смартфоне, но они по-прежнему работают по тем же принципам.
Одним из самых больших преимуществ литий-ионных аккумуляторов является их большая плотность энергии, что делает их относительно легкими по сравнению с аккумуляторами других технологий. Производители должны проявлять осторожность при разработке и внедрении литий-ионных аккумуляторов в свои устройства, потому что если анод и катоды должны были соприкасаться друг с другом, эти батареи могут подвергаться химическим реакциям, которые могут вызвать возгорание или даже небольшие взрывы.
Несмотря на то, что литий-ионные аккумуляторы отлично справляются с питанием электромобилей, в будущем они столкнутся с проблемой. твердотельная батарея. Еще неизвестно, могут ли твердотельные батареи быть улучшены настолько, чтобы их можно было широко использовать в линейке электромобилей крупного автопроизводителя.
Как работает литий-ионный аккумулятор?
Базовая литий-ионная батарея использует химический состав своих материалов. В этих батареях используется литий, металл, который стремится потерять электрон, образуя ионы лития, откуда батарея и получила свое название. Эти батареи состоят из положительного электрода, называемого катодом, который содержит оксид металла (обычно используется кобальт). Эти батареи также имеют отрицательный электрод, называемый анодом, который обычно изготавливается из графита, а графит позволяет литию проникать между ними.
Между катодом и анодом жидкий электролит облегчает движение ионов лития от анода к катоду. Аккумулятор также имеет пористый сепаратор, который имеет жизненно важное значение для обеспечения безопасности аккумулятора, поскольку он предотвращает прямой контакт анода и катода друг с другом. Если бы два электрода батареи соприкасались напрямую, результат был бы катастрофическим. Когда литий-ионный аккумулятор питает устройство, литий, внедренный в графитсодержащий анод, теряет электрон.
Этот процесс создает ионы лития, а также свободный электрон. Ионы лития перемещаются от анода к катоду через электролит и пористый сепаратор. Пока ионы лития проходят через сепаратор, электроны выбирают другой путь, ведущий их через электронное устройство, которое необходимо запитать. Как только они проходят через устройство, электроны оказываются на катоде. Когда аккумулятор необходимо перезарядить, процесс начинается сначала, но в обратном порядке.
Вот почему литий-ионные батареи так хороши для использования в электромобилях, поскольку процесс можно повторять много раз. Когда вы заряжаете литий-ионный аккумулятор, зарядное устройство вытесняет электроны из катода, обеспечивая поток электронов в анод. Это приводит к тому, что весь химический процесс, происходивший во время разрядки батареи, становится обратным: ионы лития покидают катод и возвращаются к аноду. После завершения процесса зарядки аккумулятор снова готов к работе.
Технология аккумуляторов для электромобилей будет продолжать совершенствоваться
Аккумуляторы для электромобилей уже обеспечивают электромобилям поразительный запас хода, и их можно использовать многократно. Но есть еще много вещей, которые нужно улучшить в отношении этой технологии, особенно то, как аккумуляторы электромобилей перерабатываются после того, как они достигают конца своего срока службы. Еще неизвестно, сохранится ли литий-ионная технология достаточно долго, чтобы увидеть монументальные улучшения или полностью заменится многообещающими технологиями, такими как твердотельные батареи.