Most, hogy az elektromos autók átveszik az uralmat útjainkon, egyre többen érdeklődnek a járművek mögött meghúzódó technológia iránt. Az elektromos járművek rengeteg izgalmas technológiát tartalmaznak. A mai elektromos járművekben a regeneratív fékektől a fejlett gyorstöltésig minden megtalálható.
De az elektromos motorokon kívül az elektromos járművek legfontosabb eleme az akkumulátor. A legtöbb elektromos jármű lítium akkumulátora az elektromos járművek egyik legvitatottabb része is. Olvasson tovább, és fedezze fel, hogyan segítik előrébb ezeket a fejlett gépeket az elektromos járművek lítium-ion akkumulátorai.
Miért fontosak a lítium-ion akkumulátorok?
A lítium-ion akkumulátorok az elektromos járművek forradalmának középpontjában állnak. Ezek az akkumulátorok nagy energiasűrűséget kínálnak, különösen a ólom-savas akkumulátorok, amelyek sokkal nehezebbek, ha hasonló kapacitást szeretne elérni. A lítium-ion akkumulátorok ideálisak elektromos járművekben való használatra is, mivel többszörösen újratölthetők, ami nélkülözhetetlen az elektromos járművekhez, amelyek hasznos élettartamuk során kiterjedt töltési/újratöltési ciklust igényelnek. Egy másik ok, amiért a lítium-ion akkumulátorokról mindenütt a hírekben szerepel, az a környezeti hatás, amelyet ezen akkumulátorok bányászata okoz.
Az elektromos autók élettartama során a kipufogócsövön kívüli károsanyag-kibocsátás miatt az elektromos járművek nagyon tiszták. Az elektromos járművek lítium-ion akkumulátorába kerülő anyagok bányászatának kezdeti hatása azonban költséges a környezet számára. Nemcsak ez, hanem sokan aggódnak amiatt, hogy ezekben a bányákban sok dolgozónak naponta szembe kell néznie. Emiatt ezen anyagok újrahasznosítása óriási prioritást élvez számos, az elektromos járművek gyártásában aktívan részt vevő autógyártó cég számára.
Mi az a lítium-ion akkumulátor?
A lítium-ion akkumulátor pozitív katódot és negatív anódot tartalmazó cellákat tartalmaz. Van egy elektrolit is, amely elválasztja ezt a két réteget, és az elektronokat felszabadító kémiai reakciók révén az akkumulátor elektromos energiát tud biztosítani mindenhez, amihez kapcsolódik. A cellák mennyisége határozza meg az akkumulátor kapacitását, kWh-ban mérve. A lítium-ion akkumulátor esetében a lítium az az akkumulátorban található egyik legfontosabb komponens, és ez azért van, mert a lítium nagyon hajlandó lemondani egy elektron.
Az anódban és a katódon végbemenő kémiai reakciók révén a lítium-ion akkumulátor sokszor feltölthető és kisüthető. Ez annak köszönhető, hogy ezek a kémiai reakciók sokszorosan visszafordíthatók. A lítium-ion akkumulátorok sokféle formában és méretben kaphatók, és olyan sokrétű alkalmazásokban használatosak, mint a fogyasztói elektronika és az elektromos járművek. Nyilvánvaló, hogy az elektromos járművek lítium-ion akkumulátorai sokkal nagyobbak, mint az okostelefonjában találhatóak, de továbbra is ugyanazokat az elveket használják.
A lítium-ion akkumulátorok egyik legnagyobb előnye a nagy energiasűrűségük, ami miatt viszonylag könnyűek a többi akkumulátortechnológiához képest. A gyártóknak ügyelniük kell a lítium-ion akkumulátorok tervezésére és eszközeikbe való beépítésére, mert ha az anód és a A katódokat egymásnak kell kitenni, ezek az akkumulátorok kémiai reakciókon mennek keresztül, amelyek tüzet okozhatnak, vagy akár kicsik is robbanások.
Annak ellenére, hogy a lítium-ion akkumulátorok csodálatos munkát végeznek az elektromos járművek meghajtásában, a közelgő kihívásokkal néznek szembe. szilárdtest akkumulátor. Még várni kell, hogy a szilárdtest-akkumulátorokat lehet-e eléggé fejleszteni ahhoz, hogy egy nagy autógyártó elektromos járműkínálatában általánosan használható legyen.
Hogyan működik a lítium-ion akkumulátor?
Az alap lítium-ion akkumulátor kihasználja anyagának kémiáját. Ezek az akkumulátorok lítiumot tartalmaznak, egy olyan fémet, amely szívesen veszít egy elektront, és lítium-ionokat képez, innen kapta az akkumulátor nevét. Ezek az akkumulátorok egy pozitív elektródából, az úgynevezett katódból állnak, amely fém-oxidot tartalmaz (a kobalt gyakori választás). Ezek az akkumulátorok egy negatív elektródát is tartalmaznak, az anódot, amely általában grafitból készül, és a grafit lehetővé teszi, hogy a lítium beépüljön közéjük.
A katód és az anód között egy folyékony elektrolit segíti elő a lítium-ion mozgását az anódról a katódra. Az akkumulátor porózus szeparátorral is rendelkezik, amely létfontosságú az akkumulátor biztonságának megőrzésében, mivel megakadályozza, hogy az anód és a katód közvetlenül érintkezzen egymással. Ha az akkumulátor két elektródája közvetlenül érintkezne, az eredmény katasztrofális lenne. Amikor egy lítium-ion akkumulátor táplálja az eszközt, a grafittartalmú anódba interkalált lítium elveszít egy elektront.
Ez a folyamat lítium-ionokat, valamint szabad elektront hoz létre. A lítium-ionok az anódról a katódra jutnak az elektroliton és a porózus szeparátoron keresztül. Amíg a lítium-ionok áthaladnak a szeparátoron, az elektronok más utat választanak, amely átvezeti őket a táplálni kívánt elektronikus eszközön. Miután áthaladnak az eszközön, az elektronok a katódon kötnek ki. Amikor az akkumulátort újra kell tölteni, a folyamat alapvetően elölről kezdődik, de fordítva.
Ez az oka annak, hogy a lítium-ion akkumulátorok olyan nagyszerűek az elektromos járművekben való használatra, mivel a folyamat sokszor megismételhető. Amikor tölti a lítium-ion akkumulátort, a töltő kikényszeríti az elektronokat a katódból, és elektronáramlást biztosít az anódba. Emiatt az akkumulátor lemerülése közben lezajlott teljes kémiai folyamat megfordul, és a lítium-ionok elhagyják a katódot, és visszajutnak az anódhoz. A töltési folyamat befejezése után az akkumulátor ismét használatra kész.
Az elektromos járművek akkumulátortechnológiája tovább fog fejlődni
Az elektromos járművek akkumulátorai már most elképesztő hatótávot biztosítanak az elektromos járműveknek, és sokszorosan használhatók. Ennek a technológiának azonban még sok mindent kell javítania, különösen az elektromos járművek akkumulátorainak újrahasznosítását, miután elérik használható élettartamuk végét. Még várni kell, hogy a lítium-ion technológiát elég sokáig fenntartsák-e ahhoz, hogy hatalmas fejlesztéseket lássanak, vagy teljesen lecserélik-e olyan ígéretes technológiára, mint a szilárdtest akkumulátorok.
