Цахилгаан батерейны хамгийн сүүлийн үеийн технологи
Цахилгаан батерейны технологийн хөгжил сүүлийн хэдэн арван жилд мэдэгдэхүйц ахиц дэвшил гаргасан. 19-р зууны сүүлчээр зохион бүтээгдсэн анхны хар тугалганы хүчлийн батерейгаас эхлээд өнөөдөр бидний ашиглаж буй нарийн төвөгтэй лити-ион батерей хүртэл ахиц дэвшил үргэлжилсээр байна. Цахилгаан эрчим хүчнээс улам бүр хамааралтай болж буй дэлхий ертөнцөд үр ашигтай, аюулгүй, тогтвортой эрчим хүчний хадгалалтын хэрэгцээ улам бүр чухал болж байна.
Энэ нийтлэлд цахилгаан батерейны хамгийн сүүлийн үеийн зарим технологийг авч үзэх бөгөөд эдгээр нь дараагийн эрчим хүчний хувьсгалын замыг нээж өгөх төлөвтэй байна. Хэлэлцэж буй технологиудад хатуу төлөвт батерей, лити-хүхрийн батерей, натрийн ионы батерей, графен болон одоогоор боловсруулагдаж буй бусад эрчим хүч хадгалах технологиуд багтана.
1. Хатуу төлөвт батерей
Хатуу төлөвт батерейг эрчим хүч хадгалах хамгийн ирээдүйтэй инновацийн нэг гэж үздэг. Шингэн электролит ашигладаг уламжлалт лити-ион батерейгаас ялгаатай нь хатуу төлөвт батерей нь хатуу электролит ашигладаг. Эдгээр батерейны гол давуу талууд нь эрчим хүчний нягтрал өндөр, аюулгүй байдал сайжирсан, ашиглалтын хугацаа уртсах зэрэг орно.
Давуу талууд ба бэрхшээлүүд
Хатуу төлөвт батерейны гол давуу талуудын нэг нь гал түймэр эсвэл дэлбэрэлт үүсгэж болзошгүй электролитийн алдагдал үүсэх эрсдэлгүй тул аюулгүй байдлыг сайжруулсан явдал юм. Хатуу электролитууд нь энергийн нягтралыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог бөгөөд эдгээр батерейнууд нь жижиг орон зайд илүү их энерги хадгалах боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч хатуу төлөвт батерейг хөгжүүлэхэд тулгардаг хамгийн том бэрхшээл бол хатуу электролит нь хангалттай ионы дамжуулалттай, анод болон катодтой сайн нийцтэй байх явдал юм.
Гол шинийг санаачлагч
Тоёота болон QuantumScape нь хатуу төлөвт батерейны хөгжлийн тэргүүлэгч хоёр компани юм. Volkswagen-ийн дэмжлэгтэй QuantumScape нь өөрийн технологи нь уламжлалт лити-ион батерейтай харьцуулахад эрчим хүчний нягтралыг 50% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой гэж мэдэгджээ. Гэсэн хэдий ч хатуу төлөвт батерейг олноор үйлдвэрлэхийн өмнө техникийн бэрхшээл, өндөр үйлдвэрлэлийн зардлыг даван туулах шаардлагатай хэвээр байна.
2. Лити-хүхрийн батерей
Лити-хүхрийн (Li-S) батерей нь асар их боломжтой батерейны бас нэгэн шинэлэг зүйл юм. Эдгээр нь лити-ион батерейтай харьцуулахад илүү өндөр эрчим хүчний нягтрал, бага материалын зардал амлаж байна.
Давуу болон сул талууд
Лити-хүхрийн батерейнууд нь илүү өндөр энергийн нягтралтай байдаг тул нэгж масс болон эзэлхүүн тутамд илүү их энерги хадгалах боломжтой. Цаашилбал, хүхэр нь кобальтаас илүү элбэг бөгөөд хямд байдаг бөгөөд энэ нь лити-ион батерейны хувьд чухал ач холбогдолтой юм. Гэсэн хэдий ч Li-S батерейнууд олон удаа цэнэглэж, цэнэггүй болгосны дараа богино хугацааны ашиглалтын хугацаа, хурдацтай гүйцэтгэл муудах зэрэг асуудалтай тулгардаг.
Тэргүүлэгч Хөгжүүлэгч
Oxis Energy болон Sion Power зэрэг компаниуд эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд шаргуу ажиллаж байна. Жишээлбэл, Oxis Energy нь Li-S батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгах, тогтвортой байдлыг сайжруулах чиглэлээр ахиц дэвшил гаргасан гэж мэдээлсэн. Тэд мөн дрон болон бусад агаарын тээврийн хэрэгсэлд ашиглах туршилтын загваруудыг боловсруулсан.
3. Натрийн ионы батерей
Натрийн ион батерей нь лити-ион батерейны сэтгэл татам хувилбар юм. Натри нь байгальд илүү элбэг бөгөөд литийнхээс хямд байдаг. Натрийн эх үүсвэр нь газарзүйн хувьд илүү тархсан байдаг нь цөөн хэдэн оронд төвлөрсөн литийн олборлолтоос хамааралтай байдлыг бууруулж болзошгүй юм.
Давуу болон сул талууд
Натрийн ион батерей нь лити-ион батерей шиг өндөр эрчим хүчний нягтралтай байж чадахгүй ч өртөг болон материалын хүртээмжийн хувьд давуу талтай. Цаашилбал, эдгээр батерей нь натри нь илүү хялбар дахин боловсруулагддаг элемент тул байгаль орчинд илүү ээлтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч техникийн гол бэрхшээл нь натрийн ионыг хадгалахад тохиромжтой тогтвортой электролит болон анод боловсруулах явдал юм.
Хамгийн сүүлийн үеийн хөгжил
Faradion болон CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited) зэрэг компаниуд натрийн ион батерейны хөгжүүлэлтэд тэргүүлж байна. Жишээлбэл, Faradion нь зарим хэрэглээнд лити-ион батерейтай өрсөлдөх чадвартай болохыг харуулсан натрийн ион батерейны туршилтын загварыг боловсруулсан.
4. Графен дээр суурилсан батерейнууд
Графен нь эрчим хүч хадгалах зэрэг олон төрлийн технологийн хэрэглээнд асар их боломжийг харуулсан. Нүүрстөрөгчийн атомын нэг давхаргаас бүрдэх атомын бүтэц нь өндөр цахилгаан дамжуулах чадвар, механик бат бөх чанар, гадаргуугийн том талбайтай тул батерей үйлдвэрлэхэд маш сонирхолтой материал болгодог.
Давуу талууд ба бэрхшээлүүд
Графен дээр суурилсан батерей нь уламжлалт нүүрстөрөгч дээр суурилсан батерейтай харьцуулахад маш хурдан цэнэглэх хурд болон илүү өндөр багтаамжтай байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ технологийн гол бэрхшээл нь графеныг практик, үр ашигтай батерейны загварт нэгтгэх, харьцангуй өндөр үйлдвэрлэлийн өртөг юм.
Инноваци ба хэрэглээ
Самсунг болон Хуавэй компаниуд графен батерейны технологийг судалж байна. Самсунг компани 30 минутын дотор бүрэн цэнэглэгдэх графен батерейг бүтээхэд амжилтанд хүрсэн гэж мэдээлсэн бол Хуавэй компани мөн батерейны дизайндаа графеныг оруулах судалгаанд хөрөнгө оруулалт хийж байна.
5. Бусад эрчим хүч хадгалах технологиуд
Дээр дурдсан инновациас гадна янз бүрийн шинэ эрчим хүч хадгалах технологиудыг судалж, хөгжүүлж байна. Жишээлбэл, гаднах саванд хадгалагдсан хоёр шингэн электролитийн уусмал ашигладаг урсгалын батерей нь өргөтгөх боломжтой, удаан эдэлгээтэй тул том хэмжээний эрчим хүч хадгалахад тохиромжтой.
Дулааны энерги хадгалах болон шингэн металл батерей нь ирээдүйн эрчим хүчний хадгалах шийдлүүдийн хувьд ихээхэн боломжит хувилбар юм. Эдгээр технологиуд нь эрчим хүчийг илүү үр ашигтай, найдвартай хадгалах, удирдах шинэ аргуудыг санал болгодог.
Дүгнэлт
Цэвэр, үр ашигтай эрчим хүчний хэрэгцээ улам бүр тулгамдаж буй энэ эрин үед эрчим хүч хадгалах технологиуд улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэж байна. Хатуу төлөвт, лити-хүхэр, натрийн ион, графен батерей нь уламжлалт батерейны технологийн зарим хязгаарлалтыг даван туулах олон давуу талыг санал болгодог. Технологи бүр өөрийн гэсэн бэрхшээлтэй тулгардаг ч инноваци үргэлжилсээр байгаа бөгөөд эрчим хүч хадгалах ирээдүй нь олон төрлийн дэвшилтэт шийдлүүдийг боловсруулж байгаатай холбоотойгоор гэрэл гэгээтэй харагдаж байна.
Эдгээр технологийг нэвтрүүлэх ажлыг хурдасгахын тулд судалгаа, хөгжүүлэлтэд хөрөнгө оруулах, аж үйлдвэр, эрдэм шинжилгээний байгууллагуудын хамтын ажиллагаа, бодлогын хангалттай дэмжлэг үзүүлэх нь гол түлхүүр байх болно. Тиймээс бид ирээдүйд илүү үр ашигтай, аюулгүй, байгаль орчинд ээлтэй батерейг харах боломжтой бөгөөд энэ нь дэлхийн эрчим хүчний өөрчлөлт, тогтвортой хөгжлийг дэмжихэд чухал үүрэг гүйцэтгэнэ гэж найдаж байна.
