Tagad, kad EV pārņem mūsu ceļus, arvien vairāk cilvēku sāk interesēties par šo transportlīdzekļu tehnoloģijām. EV ir daudz aizraujošu tehnoloģiju. Mūsdienu elektriskajos transportlīdzekļos var atrast visu, sākot no reģeneratīvajām bremzēm līdz uzlabotai ātrai uzlādei.
Bet, izņemot elektromotorus, vissvarīgākā EV sastāvdaļa ir tā akumulators. Litija akumulators lielākajā daļā EV ir arī viena no vispretrunīgākajām elektriskā transportlīdzekļa daļām. Lasiet tālāk, lai uzzinātu, kā litija jonu akumulatori elektriskajos transportlīdzekļos palīdz virzīt šīs uzlabotās mašīnas uz priekšu.
Kāpēc litija jonu akumulatori ir svarīgi?
Litija jonu akumulatori ir elektrisko transportlīdzekļu revolūcijas pamatā. Šīs baterijas piedāvā lielu enerģijas blīvumu, īpaši salīdzinājumā ar svina-skābes akumulatori, kas ir daudz smagāki, ja vēlaties iegūt salīdzināmu jaudu. Litija jonu akumulatori ir ideāli piemēroti lietošanai arī EV, jo tos var uzlādēt vairākas reizes, kas ir ir būtiska izmantošanai elektriskajos transportlīdzekļos, kuru lietderīgās lietošanas laikā ir nepieciešami plaši uzlādes/uzlādes cikli. Vēl viens iemesls, kāpēc litija jonu baterijas tiek izplatītas visās ziņās, ir ietekme uz vidi, ko rada šo akumulatoru ieguve.
Visā EV mūža garumā tā nulles izplūdes gāzu emisijas dēļ EV ir ļoti tīri. Taču sākotnējā ietekme, ko rada EV litija jonu akumulatoros izmantojamo materiālu ieguve, ir dārga videi. Ne tikai tas, bet arī daudzi cilvēki uztraucas par apstākļiem, ar kādiem daudzi šajās raktuvēs strādājošie saskaras katru dienu. Šī iemesla dēļ šo materiālu otrreizēja pārstrāde ir milzīga prioritāte daudziem automobiļu uzņēmumiem, kas aktīvi iesaistās EV ražošanā.
Kas ir litija jonu akumulators?
Litija jonu akumulators satur elementus, kas satur pozitīvu katodu un negatīvu anodu. Ir arī elektrolīts, kas atdala šos divus slāņus, un ķīmisko reakciju rezultātā, kas atbrīvo elektronus, akumulators var nodrošināt elektrisko enerģiju neatkarīgi no tā, ar ko tas ir savienots. Elementu daudzums nosaka akumulatora jaudu, ko mēra kWh. Litija jonu akumulatora gadījumā litijs ir viena no svarīgākajām akumulatorā esošajām sastāvdaļām, un tas ir tāpēc, ka litijs ir ļoti gatavs atteikties elektrons.
Pateicoties ķīmiskajām reakcijām, kas notiek anodā un katodā, litija jonu akumulatoru var uzlādēt un izlādēt daudzas reizes. Tas ir saistīts ar faktu, ka šīs ķīmiskās reakcijas var daudzkārt mainīt. Litija jonu akumulatoriem ir dažādas formas un izmēri, un tos izmanto tādos dažādos lietojumos kā plaša patēriņa elektronika un elektriskie transportlīdzekļi. Acīmredzot litija jonu akumulatori EV ir daudz lielāki nekā tie, kurus jūs varētu atrast savā viedtālrunī, taču tie joprojām darbojas, izmantojot tos pašus principus.
Viena no lielākajām litija jonu akumulatoru priekšrocībām ir to lielais enerģijas blīvums, kas padara tos salīdzinoši vieglus salīdzinājumā ar citām akumulatoru tehnoloģijām. Ražotājiem ir jāievēro piesardzība, projektējot un ieviešot litija jonu akumulatorus savās ierīcēs, jo, ja anods un katods būtu pakļauts viens otram, šīs baterijas var tikt pakļautas ķīmiskām reakcijām, kas var izraisīt ugunsgrēkus vai pat nelielas sprādzieni.
Lai gan litija jonu akumulatori veic apbrīnojamu darbu, darbinot EV, tie saskaras ar izaicinājumu gaidāmajā cietvielu akumulators. Joprojām ir jānoskaidro, vai cietvielu akumulatorus var pietiekami uzlabot, lai redzētu to plaši izmantoto lielāko autoražotāju EV klāstā.
Kā darbojas litija jonu akumulators?
Pamata litija jonu akumulators izmanto tā materiālu ķīmiskās īpašības. Šajās baterijās ir litijs, metāls, kas vēlas zaudēt elektronu, veidojot litija jonus, kur akumulators iegūst savu nosaukumu. Šīs baterijas sastāv no pozitīva elektroda, ko sauc par katodu, kurā ir metāla oksīds (kobalts ir izplatīta izvēle). Šīm baterijām ir arī negatīvs elektrods, ko sauc par anodu, kas parasti ir izgatavots no grafīta, un grafīts ļauj litijam interkalēties starp tiem.
Starp katodu un anodu šķidrais elektrolīts atvieglo litija jonu kustību no anoda uz katodu. Akumulatoram ir arī porains separators, kas ir ļoti svarīgs akumulatora drošības uzturēšanai, jo tas neļauj anodam un katodam nonākt tiešā saskarē viens ar otru. Ja abi akumulatora elektrodi nonāktu tiešā saskarē, rezultāts būtu katastrofāls. Kad litija jonu akumulators darbina ierīci, litijs, kas ir interkalēts grafītu saturošajā anodā, zaudē elektronu.
Šis process rada litija jonus, kā arī brīvo elektronu. Litija joni pārvietojas no anoda uz katodu caur elektrolītu un poraino separatoru. Kamēr litija joni pārvietojas pa separatoru, elektroni iet pa citu ceļu, kas tos ved cauri elektroniskajai ierīcei, kas jābaro. Kad tie šķērso ierīci, elektroni nonāk pie katoda. Kad akumulators ir jāuzlādē, process būtībā sākas no sākuma, bet otrādi.
Tāpēc litija jonu akumulatori ir tik lieliski piemēroti lietošanai EV, jo procesu var atkārtot daudzas reizes. Uzlādējot litija jonu akumulatoru, lādētājs izspiež elektronus no katoda, nodrošinot elektronu plūsmu anodā. Tādējādi viss ķīmiskais process, kas notika akumulatora izlādes laikā, mainās, litija joniem atstājot katodu un atgriežoties uz anodu. Kad uzlādes process ir pabeigts, akumulators atkal ir gatavs darbam.
EV akumulatoru tehnoloģija turpinās uzlaboties
EV akumulatori jau nodrošina elektriskajiem transportlīdzekļiem pārsteidzošu darbības rādiusu, un tos var izmantot daudzkārt. Tomēr šajā tehnoloģijā joprojām ir jāuzlabo daudzas lietas, jo īpaši tas, kā EV akumulatori tiek pārstrādāti, kad tie sasniedz lietošanas laika beigas. Atliek noskaidrot, vai litija jonu tehnoloģija tiek glabāta pietiekami ilgi, lai redzētu monumentālus uzlabojumus, vai arī aizstāta ar daudzsološām tehnoloģijām, piemēram, cietvielu akumulatoriem.
