Сега, когато електромобилите превземат нашите пътища, все повече и повече хора започват да се интересуват от технологията зад тези превозни средства. Електромобилите разполагат с множество вълнуващи технологии. В днешните електрически превозни средства можете да намерите всичко - от регенеративни спирачки до усъвършенствано бързо зареждане.
Но освен електрическите двигатели, най-важният компонент в едно EV е неговата батерия. Литиевата батерия в повечето електромобили също е една от най-противоречивите части на електрическото превозно средство. Прочетете, за да откриете как литиево-йонните батерии в електрическите превозни средства помагат за задвижването на тези усъвършенствани машини напред.
Защо литиево-йонните батерии са важни?
Литиево-йонните батерии са в основата на революцията в електрическите превозни средства. Тези батерии предлагат голяма енергийна плътност, особено в сравнение с оловно-киселинни батерии, които са много по-тежки, ако искате да получите сравним капацитет. Литиево-йонните батерии също са идеални за използване в електромобили, защото могат да се зареждат многократно, което е от съществено значение за употреба в електрически превозни средства, които изискват продължителни цикли на зареждане/презареждане през полезния си живот. Друга причина, поради която литиево-йонните батерии са навсякъде в новините, е въздействието върху околната среда, което добивът на тези батерии причинява.
По време на живота на електромобила, благодарение на нулевите емисии от ауспуха, електромобилите са много чисти. Но първоначалното въздействие на добива на материалите, които влизат в литиево-йонната батерия на EV, е скъпо за околната среда. Не само това, но много хора се тревожат за условията, пред които са изправени ежедневно много от работниците в тези мини. Поради това рециклирането на тези материали е огромен приоритет за много от автомобилните компании, участващи активно в производството на електромобили.
Какво е литиево-йонна батерия?
Литиево-йонната батерия съдържа клетки, които съдържат положителен катод и отрицателен анод. Има и електролит, който разделя тези два слоя и чрез химични реакции, които освобождават електрони, батерията може да осигури електрическа енергия към всичко, към което е свързана. Броят на клетките определя капацитета на батерията, измерен в kWh. В случай на литиево-йонна батерия, литий е един от най-важните компоненти, съдържащи се в батерията, и това е така, защото литият е много готов да се откаже електрон.
Чрез химичните реакции, протичащи в анода и катода, литиево-йонната батерия може да се зарежда и разрежда многократно. Това се дължи на факта, че тези химични реакции могат да бъдат обърнати многократно. Литиево-йонните батерии се предлагат в много форми и размери и се използват в толкова различни приложения като потребителска електроника и електрически превозни средства. Очевидно литиево-йонните батерии в EV са много по-големи от тези, които може да намерите във вашия смартфон, но те все още функционират, използвайки същите принципи.
Едно от най-големите предимства на литиево-йонните батерии е тяхната голяма енергийна плътност, което ги прави сравнително леки в сравнение с други технологии за батерии. Производителите трябва да внимават, когато проектират и внедряват литиево-йонни батерии в своите устройства, защото ако анодът и катодите са били изложени един на друг, тези батерии могат да претърпят химически реакции, които могат да причинят пожари или дори малки експлозии.
Въпреки че литиево-йонните батерии вършат невероятна работа, захранвайки електромобили, те са изправени пред предизвикателство в предстоящото твърда батерия. Остава да се види дали твърдотелните батерии могат да бъдат подобрени достатъчно, за да се види масовата употреба в гамата EV на голям автомобилен производител.
Как работи литиево-йонната батерия?
Основната литиево-йонна батерия се възползва от химическия състав на своите материали. Тези батерии съдържат литий, метал, който има желание да загуби електрон, образувайки литиеви йони, откъдето батерията получава името си. Тези батерии са съставени от положителен електрод, наречен катод, който съдържа метален оксид (кобалтът е често срещан избор). Тези батерии също така разполагат с отрицателен електрод, наречен анод, който обикновено е направен от графит, а графитът позволява на лития да се вмъкне между него.
Между катода и анода течен електролит улеснява движението на литиевите йони от анода към катода. Батерията също така разполага с порест сепаратор, който е жизненоважен за поддържане на безопасността на батерията, тъй като предпазва анода и катода от влизане в пряк контакт един с друг. Ако двата електрода на батерията влязат в директен контакт, резултатът би бил катастрофален. Когато литиево-йонна батерия захранва устройство, литият, интеркалиран в съдържащия графит анод, губи електрон.
Този процес създава литиеви йони, както и свободен електрон. Литиевите йони се движат от анода към катода през електролита и порестия сепаратор. Докато литиевите йони се движат през сепаратора, електроните поемат по различен път, който ги води през електронното устройство, което трябва да бъде захранвано. След като преминат през устройството, електроните се озовават на катода. Когато батерията трябва да се презареди, процесът започва отначало, но в обратен ред.
Ето защо литиево-йонните батерии са толкова добри за използване в електромобили, тъй като процесът може да се повтаря много пъти. Когато зареждате своята литиево-йонна батерия, зарядното устройство изтласква електроните от катода, осигурявайки поток от електрони към анода. Това кара целия химичен процес, който се е случил, докато батерията се разрежда, да се обърне, като литиевите йони напускат катода и се връщат обратно към анода. След като процесът на зареждане приключи, батерията е готова за работа отново.
Технологията за EV батерии ще продължи да се подобрява
EV батериите вече осигуряват на електрическите превозни средства удивителен пробег и могат да се използват многократно. Но все още има много неща за подобряване по отношение на тази технология, особено как EV батериите се рециклират, след като достигнат края на своя използваем живот. Остава да се види дали литиево-йонната технология ще се запази достатъчно дълго, за да се видят монументални подобрения, или ще бъде заменена изцяло с обещаваща технология като твърдотелни батерии.
