Birdəfəlik istifadə olunan AA-dan təkrar doldurulan litium-ion tiplərinə qədər batareyalar kimyəvi enerjinin elektrik enerjisinə çevrilməsində vacibdir, litium-ion variantları isə dövri elektron axını vasitəsilə müasir cihazları gücləndirir. Argonne Milli Laboratoriyası fundamental tədqiqatlardan tutmuş təkrar emal innovasiyalarına qədər batareya texnologiyasının inkişafında mühüm rol oynayır.

Batareya nədir?

Batareyalar enerjini bir növdən digərinə çevirərək həyatımızı gücləndirir.

Ənənəvi birdəfəlik batareya (məsələn, AA) və ya təkrar doldurulan litium-ion batareya (mobil telefonlarda, noutbuklarda və avtomobillərdə istifadə olunur) batareya kimyəvi enerjini saxlayır və elektrik enerjisini buraxır.

Batareyada dörd əsas hissə var – katod (batareyanın müsbət tərəfi), anod (batareyanın mənfi tərəfi), katod və anod arasında təmasın qarşısını alan ayırıcı və elektrolit kimi tanınan kimyəvi məhlul. katod və anod arasında elektrik yükünün axını.

Bu Elm 101-də: Batareya Necə İşləyir? video, alim Lei Cheng, batareyaların içindəki elektrokimyanın gündəlik həyatımızı necə gücləndirdiyini izah edir. Ənənəvi birdəfəlik batareya (məsələn, AA) və ya təkrar doldurulan litium-ion batareya (mobil telefonlarda, noutbuklarda və avtomobillərdə istifadə olunur) batareya kimyəvi enerjini saxlayır və elektrik enerjisini buraxır. Cheng, elektrik avtomobilləri və elektrik şəbəkələri üçün akkumulyatorlara yönəlmiş tədqiqat maraqlarını qeyd edir. İkincisi üçün məqsəd günəş parlamadıqda və ya külək əsmədikdə elektrik şəbəkəsində istifadə üçün bərpa olunan enerjini (günəş və külək kimi təbii mənbələrdən gələn enerji) saxlamaq üçün böyük və ucuz batareyalardan istifadə etməkdir. .

Məsələn, cib telefonlarını gücləndirən litium-ion batareyalar adətən kobalt, manqan və nikel oksidlərindən hazırlanmış katoddan və bir çox qələmlərdə olan eyni material olan qrafitdən hazırlanmış anoddan ibarətdir. Katod və anod litium saxlayır.

Litium-ion batareyası işə salındıqda, müsbət yüklü litium hissəcikləri (ionlar) elektrolitdən anoddan katoda keçir. Elektronları yaradan və batareyada saxlanılan kimyəvi enerjini elektrik cərəyanına çevirən kimyəvi reaksiyalar baş verir.

Litium-ion batareyasını doldurmaq üçün cib telefonunuzu qoşduğunuz zaman kimyəvi reaksiyalar tərsinə gedir: litium ionları katoddan anoda geri qayıdır.

Litium ionları anod və katod arasında irəli-geri hərəkət etdikcə daimi elektron axını olur. Bu, cihazlarınızı işləmək üçün enerji təmin edir. Bu dövrə yüzlərlə dəfə təkrarlana bildiyi üçün bu tip batareya təkrar doldurula bilər.

Batareyalar və ABŞ Enerji Departamentinin (DOE) Argonne Milli Laboratoriyası

Argonne batareya elmi və texnologiyası sahəsində qlobal lider kimi tanınır. Son altmış il ərzində laboratoriyanın əsas kəşfləri ABŞ-ın akkumulyator istehsalı sənayesini gücləndirdi, ABŞ avtomobil parkının plug-in hibrid və elektrik avtomobillərinə keçidinə kömək etdi və külək və günəş enerjisi kimi bərpa olunan enerjidən daha çox istifadə etməyə imkan verdi.

Laboratoriyanın tədqiqatı, DOE Enerji İnnovasiya Mərkəzi olan Arqonna rəhbərlik etdiyi Enerji Saxlama Tədqiqatları üzrə Birgə Mərkəzin sıçrayışlı fundamental elmindən tutmuş, laboratoriyalar arası alimlər kollektivi olan Arqon Enerji Saxlama Elmi üzrə Əməkdaşlıq Mərkəzinə qədər batareyanın inkişafının bütün aspektlərini əhatə edir. və multidissiplinar tədqiqatlar vasitəsilə mürəkkəb batareya problemlərini həll edən mühəndislər.

Arqon tədqiqatçıları həmçinin Milli Bərpa Olunan Enerji Laboratoriyasını, Oak Ridge Milli Laboratoriyasını, həmçinin Worcester Politexnik İnstitutunu, Kaliforniya Universitetini əhatə edən Arqonnanın rəhbərlik etdiyi DOE-nin ReCell Mərkəzi vasitəsilə litium-ion batareyalarının təkrar emalını necə sürətləndirməyi araşdırırlar. San Dieqo və Miçiqan Texnologiya Universiteti.

Litium-ion batareyası necə işləyir?

Litium əsaslı batareyalar istehlakçı elektronikasından tutmuş milli müdafiəyə qədər gündəlik həyatımızı gücləndirir.

Litium-ion batareya bir növ təkrar doldurulan batareyadır. Onun dörd əsas hissəsi var:

1. Katod ( müsbət tərəf), adətən nikel, manqan və kobalt oksidlərinin birləşməsi
2. Anod (mənfi tərəf), adətən qrafitdən hazırlanır, eyni material bir çox qələmlərdə olur
3. Anod və katod arasında təmasın qarşısını alan ayırıcı
4. Katod və anod arasında litium ionlarını hərəkət etdirən elektrolit kimi tanınan kimyəvi məhlul . Anod və katod litium saxlayır.