EN
Литиум баттерейн технологийн өсөлт
Яагаад литиум баттерейг орчин үеийн энерги технологийн үндэс болгож байгаа юу?
Литиум-ион баттерей нь орчин үеийн нийгэмд түгээмэл хэрэглэгдэж буй цахилгаан төхөөрөмжүүд, гар утас, ноутбук, цахилгаан хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгсэл, томоохон энерги хадгалах системүүдийг хөдөлгөх чадвартай болсон. Энэ нь өндөр энерги нягтшил, хөнгөн жин, урт насны мөчлөгийн ачаар эрчимтэй байдалд хүрсэн бөгөөд энэ нь уламжлалт баттерейн химийн бодисуудаас ялгаатай юм.
Литиум баттерейн хөгжил: Зуун жилийн инноваци
Бид хэрхэн хүргэлтийн хүчил-свинцэн баттерээс литиум-ион баттерей рүү хэрхэн шилжсэн бэ?
Литиум баттерейн технологийн түүх нь 100 гаруй жил үргэлжилсэн. 1859 онд францын физикч Гастон Планте анхны цэнэглэгдэх баттерейг - хүчил-свинцэн баттерейг бүтээсэн бөгөөд энэ нь машин, резерв энерги, аж үйлдвэрийн системд өргөн ашиглагдаж эхэлсэн.
1970-аад онд гар portable электроникийн эрэлт ихсэх нь илүү өндөр энергиийн нягтшилтыг шаарддаг байв. Анхны литийн металлтай хийсэн оролдлого амжилттай байсан ч аюулгүй байдал нь асуудал болсон байна. Эрдэмтэд илүү аюулгүй нэгдлүүд ашигласан литийн ион систем рүү шилжсэн байна.
1991 онд Сони анхны коммерц литийн ион баттерейг гаргасан бөгөөд электроникийн салбарт хувьсгалыг төрүүлсэн байна. Технологи маш хурдан хөгжсөн бөгөөд 2019 онд Джон Б. Гуденаф, М. Стэнли Виттингхэм, Акира Ёшино нарыг литийн баттерейн загварчлалын үндсэн судалгааны ажлуудын төлөө Нобелийн шагнал хүрээлэнгийн химийн салбарт шагнал аварсан байна.
Литийн баттерей хэрхэн ажилладаг вэ?
Төхөөрөмжийг ажиллуулах үед литийн баттерей дотор юу болдог вэ?
Литийн ион баттерейнууд цахилгааныг анод болон катод гэсэн хоёр электродын хооронд литийн ионууд шилжих замаар үүсгэдэг. Цахилгаан гүйдэл үүсэх үед анод дэх литийн атом нь электронуудыг алдагдуулж ион болон электролитийг дайран катод руу явж хүрнэ. Түүнчлэн электронууд гадаад хэлхээгээр гүйж төхөөрөмжийг ажиллуулна.
Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дараахуудыг агуулна:
Катод: LiCoO₂, LiMn₂O₄ эсвэл LiFePO₄ шиг лити металлын исэлсээс хийгдсэн.
Анод: Лити ионуудыг хадгалах давхаргатай бүтэцтэй нь тунгалаг нүүрс.
Электролит: Ионуудын шилжилтийг хөнгөвчлөх лити давс агуулсан органик шингэн.
Энэ ионуудын урвуу шилжилтийн үр дүнд лити баттерейн урт нас, тогтвортой ажиллагаа бий болдог.
2025 онд лити баттереийг хаана ашиглаж байгаа юм?
Тэд өрхийн амьдрал болон олон салбарт ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?
2025 он гэхэд лити-ионтой баттереүүд дараах шалтгаанаар олон салбарт чухал ач холбогдолтой болсон байна:
Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл (EV): Машин, автобус, дугуйг урт зай явуулах, хурдан цэнэглэх боломжийг олгох.
Сүлжээний энерги хадгалах: Нар, салхи шиг сэргээгдэх чадлын эх үүсвэрээс гарах цахилгааны тэнцвэрийг зохицуулахад тусална.
Эрүүл мэндийн бүтээгдэхүүн: Гар утас, ноутбук, планшет, зүүдэлтэй төхөөрөмжүүд, нисдэг төхөөрөмжүүдийг цахилгаанаар хангаж байна.
Медицин тоног төхөөрөмжүүд: Амьсгалуулах төхөөрөмж, насос, гар төхөөрөмжүүдэд итгэлтэй цахилгаан хангамж үзүүлж байна.
Индустрийн робот техник: Агуулахын автоматжуулалт, логистикийн системийг дэмжин ажиллуулж байна.
Холбооны инфраструктурын талаар: Холын зогсоол, шийдвэрч ажиллагааны сүлжээний нөөцийн цахилгаан хангамжийг хангаж байна.
Тэнгис ба сансар: Хиймэл дагуулыг, цөлөөний онгоц, цахилгаан ферри тээврийг ажиллуулж байна.
Гэрийн хэрэглээ ба зэвсэг: Цэвэрлэгээний машины, шуургын, гал тогооны цахилгаан хэрэгсэл, бусад зүйлсэд ашигладаг.
Литиум баттерей яагаад ийчгүй давуу талтай вэ?
Яагаад Литиумын баттерейнууд нь уламжлалт баттерейн төрлүүдээс илүү дээр вэ?
Литиумын баттерейнууд хүрц-хүчилт баттерей болон никель-кадмийн баттерей шиг өмнөх технологийн баттерейгаас дараах давуу талуудыг оруулж ирдэг:
Өндөр энергиийн нягтшил: Килограмм тутамд 330 Вт/ц - хүрц-хүчилтийнхээс 4 дахин их.
Их Эрчим: Нүх бүр нь ойролцоогоор 3.6 В, хэмжээ болон жинг багасгадаг.
Бага зориулалт: Санах ойн нөлөөгүй, цэнэглэх нь уян хатан.
Бага бие даан түлш: Сард зөвхөн ~2%.
Орчин үеийн аюулгүй байдал: Хортой хүнд металлуудгүй, дахин боловсруулах боломжууд нэмэгдэж байна.
Эдгээр онцлогууд нь литиумын баттерейг өндөр ажиллагаатай, зөөврийн болон сэргээгдэх энерги системд төгс тохируулдаг.
Литиумын баттерейн технологийн гол дутагдалтай талууд юу вэ?
Литиум баттерейг бүрэн хэмжээгээр нэвтрүүлэхэд юу саад болож байна вэ?
Тэдгээрийн сул талыг үл тоомсорвол литиум-ион баттерей хэд хэдэн томоохон сорилттой тулгарч байна:
Нөөцийн хязгаарлалт: Литиум, кобальт, никелийн газар тарианы эрэлт нийлүүлэлтийг давж, этик, орчин үеийн асуудлыг сонирхож болзошгүй юм.
Зардал ба амьдралын хугацаа: Томоохон системүүд одоо ч $100/кВтц барьметийг хангахад бэрхшээлтэй бөгөөд 20 жилийн амьдралын хугацааг шаарддаг.
Масштаблахад тулгарах бэрхшээл: Квт-аас МВт ба ГВт-руу өргөжүүлэх нь техникийн болон эдийн засгийн хувьд хүнд байдаг.
Аюулгүй байдалтай холбоотой алдаанууд: Гацалдлын улмаас дөл, гал, эсвэл дэлбэрэлт үүсэх эрсдэл.
Дахин боловсруулахад хоцрогдож байна: Цаашид ашиглагдах литийн батерейнуудын талаас багаар нь л дахин боловсруулж байна.
Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэх нь салбарын урт хугацаат хөгжилд маш чухал.
Литийн батерей, цахилгаан эдлэлийн ирээдүйд юу болох вэ?
Литийг орлох эсвэл нэмэлт болгож чадах бусад хувилбарууд бий юу?
Цахилгаан эдлэлийн ирээдүйд литийн ион агуулсан батерейнуудын сайжруулалт, мөн шинэ аргуудыг хамруулна:
Хатуу төлөвийн литийн батерей: Эрчим хүчний нягт, аюулгүй байдал өндөртэй боловч одоогоор бүрэн ашиглалтанд ороогүй байна.
Натрийн ион агуулсан батерей: Илүү их байдаг, үнэ нь хямд боловч одоогоор энерги үүсгэх чадвар нь бага байна.
Бусад химийн бүтэц: Зөвхөн цөөн тооны цагаан эдлэгтэй хамаарал багатай болгохын тулд төмөр, марганц, эсвэл органик материалыг ашиглах нь.
Бусад хадгалах аргууд: Урт хугацаат болон улиралд ашиглах зориулалттай насос агуулагч усан сан, шахсан агаар, дулаан хадгалах системийг багтаана.
Ирэх арван жилд эдгээр технологийг хослуулсан шийдэл гарч ирэх боломжтой.
Дүгнэлт
Литийн ионтой баттерей нь орчин үеийн энерги хадгалах системд төв байр суурь эзэлдэг. Гэсэн хэдий ч, бүрэн сэргээгдэх энерги ашиглан бүтээх ирээдүй нь материал, үнэ, аюулгүй байдал, орчин үеийн сорилт тулгардаг. Эрчим хүчний салбарын олон талт технологи болон бүтээлч бодлого нь урт хугацаанд ажиллах, цахилгаанжсан дэлхийг бий болгох түлхүүр болно.
Түгээмэл асуулт
Литийн ионтой баттерейг хэрхэн зөв цэнэглэх вэ?
Хэт цэнэглэх, бүрэн цэнэгийг нь дуусгахаас сэргийлэх хэрэгтэй. Анхны эсвэл сертификаттэй цэнэглэгчийг ашиглах нь баттерейг 20%-80% цэнэгийн хүрээнд байлгах нь баттерейн амьдралыг уртасгахад тусална. Мөн боломжийн хэмжээнд их температур, хурдан цэнэглэхээс сэргийлэх хэрэгтэй.
Литийн ионтой баттерей ажиллаж байхдаа яагаад халдаг вэ?
Дулаан нь голчлон дотоод химийн урвал, эсэргүүцлийн алдагдал, цэнэглэх эсвэл цэнэгээ алдалтын үед үүсдэг. Хөнгөн халалт нь ердийн явдал боловч хэт халалт нь богино холболт, хэт их цэнэглэлт эсвэл дотоод гэмтэл үүссэнийг илтгэж болох бөгөөд энэ тохиолдолд баттерейг ашиглахаас татгалзаж, таслан авч тавих хэрэгтэй.
Литийн ионтой баттерейнууд цагаан тугалган эсвэл никель-кадмит баттерейнуудыг бүрэн орлуулж чадах уу?
Литийн ионтой баттерейнууд хуучин төрлийн баттерейнаас олон агаарын талаар давуу талтай ч, цагаан тугалган ба никель-кадмит баттерейнууд тодорхой нөхцөл байдалд, жишээ нь, чадлын их хүчтэй урамшуулал, хэт хүйтэн орчин, эсвэл зардал ихээр тооцоологдох төсөлд давуу талтай байдаг. Мөн литийн баттерейнууд нь үйлдвэрлэл, дахин боловсруулалтын илүү нарийн шаардлагатай байдаг тул орлуулалт хийхдээ аюулгүй байдал, үнэ, орчин үеийн орчинд үзүүлэх нөлөөг харгалзах хэрэгтэй.
Хэрхэн ашиглагдсан литийн ионтой баттерейг хаях вэ?
Литийн ионтой баттереүүдийг амьжиргааны хогт хаях ёсгүй. Эдгээр нь орчин үеийн хортой электролит ба үнэт металл агуулдаг. Хэрэглээний баттереүүдийг цахилгаан хог хаягдлын дахин боловсруулалтын төлөвлөгөөний хүрээнд мэргэжлийн дахин боловсруулах үйлдвэр эсвэл цуглуулах цэгт аваачих хэрэгтэй.
