Biz ətrafımızdakı texnologiyanın çoxunu təbii qəbul edirik. Məsələn, bütün günü doldurmadan işləyən telefonlar üçün mikrokompüterlər. Amma telefonun 3-4 gün şarj etmədən işləməsini istəyirəm. Yaxud 1000 kilometr yol qət edə bilən, bir neçə dəqiqəyə enerji yığan... və benzin mühərrikli avtomobildən daha ucuz olan elektrik avtomobili. Bu illər ərzində bərk cisimli batareyalar haqqında çox danışılıb, amma indi işlər necə gedir? Və daha nə qədər gözləməliyik bərk hal batareyaları cihazlarımızın içində bitəcək?
Ən son nümunə, Qış Olimpiya Oyunları zamanı bərk cisim akkumulyatorlu avtomobil elan edən Toyota-dır. Bu gün istifadə etdiyimiz litium-ion batareyalar, nə qədər böyük olsalar da, bərk hallı batareyaların həll etməyə çalışdıqları müəyyən çatışmazlıqlara malikdir.
Hər iki növ elektrik istehsal etmək üçün litiumdan istifadə edir və onların ümumi quruluşu olduqca oxşardır. Sadəcə olaraq, onların bir anod (mənfi elektrod), bir katod (müsbət elektrod) və bir elektrolit var.
Onların əsas fərqi, doldurulma zamanı ionların katoddan anoda və boşalma zamanı əksinə ötürülməsinə kömək edən elektrolitin vəziyyətindədir. Başqa sözlə, elektrolit batareyanın mənfi və müsbət tərəfləri arasında elektrik cərəyanının axını tənzimləyir. Litium-ion batareyaları maye elektrolitlərdən istifadə etdiyi halda, bərk hallı batareyalar, adından da göründüyü kimi, bərk elektrolitdən ibarət nazik təbəqələrdən istifadə edir.
Bərk elektrolitlər bir sıra əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir:
Solda biz litium-ion batareyanın quruluşunu, sağda isə bərk hallı batareyanın quruluşunu görürük.
3. Daha yüngül çəki və ölçü: Litium-ion batareyaların içərisindəki maye onları ağırlaşdırsa da, bərk hallı batareyaların yığcam strukturu vahid sahəyə daha yüksək enerji sıxlığına imkan verir ki, bu da daha az batareyaya ehtiyac olması deməkdir.
Teorik olaraq, bəli, və ya ən azı, işlərin getdiyi yer budur. Əslində, Volkswagen, Toyota, Ford və BMW də daxil olmaqla bir çox avtomobil istehsalçıları artıq bu texnologiyaya sərmayə qoyurlar. Bununla belə, praktikada bərk cisimli batareyaların hüceyrələri laboratoriyalarda bir-bir istehsal olunur və onları kütləvi istehsala gətirmək üçün - bahalı və hələ də kifayət qədər inkişaf etdirilməmiş bir iş.
Həm sabit, həm kimyəvi cəhətdən təsirsiz, həm də elektrodlar arasında ionların yaxşı keçiricisi olan bərk elektrolit hazırlamaq çətindir. Bundan əlavə, elektrolitlər istehsal üçün çox bahalıdır və istifadə zamanı genişləndikdə və sıxıldıqda onların kövrəkliyinə görə çatlamağa meyllidirlər. Ancaq bəlkə də litium-ion batareyaları getdikcə daha əlverişli hala gəldi, bu baş verəcək.
Son illərdə bu problemi həll etməyə yönəlmiş bir çox maraqlı tədqiqatlar aparılmışdır. MIT tədqiqatçıları sözdə qarışıq ion-elektron keçiriciləri (MIEC), həmçinin elektron və litium-ion izolyatorlarını (ELI) inkişaf etdiriblər. Bu nanoölçülü MIEC boruları olan üçölçülü hüceyrə memarlığıdır. Borular anod əmələ gətirən litiumla doldurulur. Bu kəşfin əsas hissəsi ondan ibarətdir ki, hüceyrə quruluşu litiumun doldurulması və boşaldılması zamanı genişlənməsinə və büzülməsinə imkan verir. Batareyanın bu "nəfəs alması" çatların qarşısını alır. ELI borularının örtülməsi onları bərk elektrolitdən qoruyan bir maneə rolunu oynayır. Bu, bizi hər hansı bir maye və ya gel əlavə etmək ehtiyacından xilas edən və buna görə də dendritlərdən qaçmağa imkan verən bərk hallı batareyanın quruluşudur.
Bir şirkət zəng etdi İon Saxlama Sistemləri təxminən 10 mikrometr qalınlığında, maye elektrolitlərdən istifadə edən müasir plastik ayırıcılarla eyni qalınlığa malik ultra nazik keramika elektrolitini hazırladı. Keramika elektrolitinin hər tərəfi müqaviməti azaltmağa kömək edən super nazik alüminium oksid təbəqəsi ilə örtülmüşdür. Batareyanın prototipi təxminən 300 Wh/kq enerji tutumuna malikdir və 5-10 dəqiqə ərzində doldurula bilir. Müqayisə üçün: müasir NCA batareyaları təxminən 250 Wh/kq enerji tutumuna çatır.
Sərgidə CES Bu il Mecedes ekoloji cəhətdən təmiz materiallardan hazırlanmış, eyni zamanda tamamilə təkrar emal oluna bilən akkumulyatora malik AVTR konsept avtomobilini nümayiş etdirdi. Müsahibədə Mercedes-in Baş Batareya Tədqiqat Meneceri Andreas Hintennach bildirib ki, akkumulyator texnologiyası hazırda laboratoriya sınaqlarından keçir və 10-15 ildən sonra hazır olacaq. CATL (Tesla-nın Çin batareya partnyoru) də nümunə bərk hallı batareya hazırladı, lakin onlar 2030-cu ilə qədər bazara çıxmayacağını bildirdilər.
Bərk cisim batareyalarının davamlı istehsalı gözlənilir düzəldiləcək 2025-ci ildən, lakin əvvəlcə avtomobil sənayesində deyil.
Həmçinin oxuyun:
Cavab yaz