Zdaj, ko električna vozila prevzemajo naše ceste, se vse več ljudi zanima za tehnologijo, ki stoji za temi vozili. Električna vozila vsebujejo ogromno razburljive tehnologije. V današnjih električnih vozilih lahko najdete vse od regenerativnih zavor do naprednega hitrega polnjenja.
Toda poleg elektromotorjev je najpomembnejša komponenta v EV njegova baterija. Litijeva baterija v večini električnih vozil je tudi eden najbolj kontroverznih delov električnega vozila. Berite dalje in odkrijte, kako litij-ionske baterije v električnih vozilih pomagajo poganjati te napredne stroje naprej.
Zakaj so litij-ionske baterije pomembne?
Litij-ionske baterije so jedro revolucije električnih vozil. Te baterije ponujajo veliko energijsko gostoto, še posebej v primerjavi z svinčeve baterije, ki so veliko težji, če želite dobiti primerljivo zmogljivost. Litij-ionske baterije so prav tako idealne za uporabo v električnih vozilih, saj jih je mogoče večkrat napolniti, kar je bistveno za uporabo v električnih vozilih, ki zahtevajo obsežne cikle polnjenja/polnjenja v svoji življenjski dobi. Drug razlog, zakaj so litij-ionske baterije vsepovsod v novicah, je vpliv na okolje, ki ga povzroča rudarjenje teh baterij.
V življenjski dobi električnega vozila so električna vozila zaradi svojih ničelnih emisij iz izpušne cevi zelo čista. Toda začetni vpliv rudarjenja za materiale, ki se uporabljajo v litij-ionski bateriji EV, je drag za okolje. Ne samo to, veliko ljudi skrbijo razmere, s katerimi se dnevno srečujejo številni delavci v teh rudnikih. Zaradi tega je recikliranje teh materialov velika prednostna naloga za številna avtomobilska podjetja, ki se aktivno ukvarjajo s proizvodnjo električnih vozil.
Kaj je litij-ionska baterija?
Litij-ionska baterija vsebuje celice, ki vsebujejo pozitivno katodo in negativno anodo. Obstaja tudi elektrolit, ki ločuje ti dve plasti, in s kemičnimi reakcijami, ki sproščajo elektrone, lahko baterija zagotovi električno energijo vsemu, s čimer je povezana. Število celic določa kapaciteto baterije, merjeno v kWh. V primeru litij-ionske baterije je litij ena najpomembnejših komponent v bateriji, in to zato, ker se litij zelo rad odreče elektron.
S kemičnimi reakcijami, ki potekajo na anodi in katodi, je mogoče litij-ionsko baterijo večkrat napolniti in izprazniti. To je posledica dejstva, da se te kemične reakcije lahko večkrat obrnejo. Litij-ionske baterije so na voljo v številnih oblikah in velikostih ter se uporabljajo v tako različnih aplikacijah, kot so potrošniška elektronika in električna vozila. Očitno je, da so litij-ionske baterije v EV veliko večje od tistih, ki jih morda najdete v pametnem telefonu, vendar še vedno delujejo po enakih principih.
Ena največjih prednosti litij-ionskih baterij je njihova velika energijska gostota, zaradi katere so razmeroma lahke v primerjavi z drugimi baterijskimi tehnologijami. Proizvajalci morajo biti previdni pri načrtovanju in vgradnji litij-ionskih baterij v svoje naprave, ker če sta anoda in bi bile katode izpostavljene druga drugi, lahko te baterije podvržene kemičnim reakcijam, ki lahko povzročijo požar ali celo manjše eksplozije.
Čeprav litij-ionske baterije opravljajo neverjetno delo pri napajanju električnih vozil, se v prihodnjem času soočajo z izzivom. polprevodniška baterija. Še vedno je treba videti, ali je polprevodniške baterije mogoče dovolj izboljšati, da bi videli splošno uporabo v liniji električnih vozil večjega proizvajalca avtomobilov.
Kako deluje litij-ionska baterija?
Osnovna litij-ionska baterija izkorišča prednosti kemije svojih materialov. Te baterije vsebujejo litij, kovino, ki želi izgubiti elektrone in tvoriti litijeve ione, od koder je baterija dobila svoje ime. Te baterije so sestavljene iz pozitivne elektrode, imenovane katoda, ki vsebuje kovinski oksid (kobalt je običajna izbira). Te baterije imajo tudi negativno elektrodo, imenovano anoda, ki je običajno narejena iz grafita in grafit omogoča, da se litij vstavi med njo.
Med katodo in anodo tekoči elektrolit olajša gibanje litijevega iona od anode do katode. Baterija ima tudi porozni separator, ki je ključnega pomena za ohranjanje varnosti baterije, saj preprečuje, da anoda in katoda prideta v neposreden stik med seboj. Če bi elektrodi baterije prišli v neposreden stik, bi bil rezultat katastrofalen. Ko litij-ionska baterija napaja napravo, litij, vstavljen v anodo, ki vsebuje grafit, izgubi elektron.
Ta proces ustvarja litijeve ione in prosti elektron. Litijevi ioni se premikajo od anode do katode preko elektrolita in poroznega separatorja. Medtem ko se litijevi ioni premikajo skozi separator, elektroni uberejo drugačno pot, ki jih vodi skozi elektronsko napravo, ki jo je treba napajati. Ko elektroni prečkajo napravo, končajo na katodi. Ko je treba baterijo ponovno napolniti, se postopek v bistvu začne znova, vendar obratno.
Zato so litij-ionske baterije tako odlične za uporabo v električnih vozilih, saj je postopek mogoče večkrat ponoviti. Ko napolnite svojo litij-ionsko baterijo, polnilnik iztisne elektrone iz katode, kar zagotavlja pretok elektronov v anodo. To povzroči, da se celoten kemični proces, ki se je zgodil med praznjenjem baterije, obrne, pri čemer litijevi ioni zapustijo katodo in se vrnejo k anodi. Ko je postopek polnjenja končan, je baterija ponovno pripravljena za uporabo.
Tehnologija baterij za električna vozila se bo še naprej izboljševala
Baterije električnih vozil že zagotavljajo električnim vozilom osupljiv doseg in jih je mogoče uporabiti večkrat. Toda v zvezi s to tehnologijo je treba še marsikaj izboljšati, zlasti kako se baterije EV reciklirajo, ko dosežejo konec svoje življenjske dobe. Videti je treba, ali se bo litij-ionska tehnologija obdržala dovolj dolgo, da bomo opazili izjemne izboljšave, ali pa jo bo v celoti nadomestila z obetavno tehnologijo, kot so polprevodniške baterije.
