Conglfaen ynni newydd: Darllenwch ddatblygiad ac egwyddor batris lithiwm

Mae batris lithiwm yn fath cyffredin o fatri ailwefradwy y mae ei adwaith electrocemegol yn seiliedig ar fudo ïonau lithiwm rhwng yr electrodau positif a negatif. Mae gan fatris lithiwm fanteision dwysedd ynni uchel, oes hir a chyfradd hunan-ollwng isel, felly fe'u defnyddir yn helaeth mewn amrywiol ddyfeisiau electronig a cherbydau trydan.

Mae egwyddor weithredol batris lithiwm yn seiliedig ar fudo ïonau lithiwm rhwng yr electrodau positif a negatif. Yn ystod y broses wefru, mae ïonau lithiwm yn cael eu rhyddhau o'r deunydd positif (fel arfer ocsid fel cobaltat lithiwm), yn mynd trwy'r electrolyt, ac yna'n cael eu mewnosod i'r deunydd negatif (fel arfer deunydd carbon). Yn ystod y broses rhyddhau, mae ïonau lithiwm yn cael eu gwahanu o'r deunydd negatif ac yn symud trwy'r electrolyt i'r deunydd positif, gan gynhyrchu egni cerrynt a thrydanol, sy'n gyrru'r offer allanol i weithio.

Gellir symleiddio egwyddor gweithio batris lithiwm i'r camau canlynol:

1. Yn ystod y broses wefru, bydd electrod negatif y batri lithiwm yn amsugno electronau allanol. Er mwyn aros yn niwtral yn drydanol, bydd yr electrod positif yn cael ei orfodi i ryddhau electronau i'r tu allan, a bydd yr ïonau lithiwm sydd wedi colli electronau yn cael eu denu at yr electrod negatif ac yn symud trwy'r electrolyt i'r electrod negatif. Yn y modd hwn, mae'r electrod negatif yn ailgyflenwi electronau ac yn storio ïonau lithiwm.

2. Wrth ryddhau, mae'r electronau'n dychwelyd i'r electrod positif trwy'r gylched allanol, ac mae'r ïonau lithiwm hefyd yn cael eu tynnu o'r deunydd electrod negatif, gan ryddhau'r ynni trydanol sydd wedi'i storio yn y broses, a symud yn ôl i'r electrod positif trwy'r electrolyt, ac mae'r electronau'n cael eu cyfuno i gymryd rhan yn yr adwaith lleihau i adfer strwythur y cyfansoddyn lithiwm.

3. Yn y broses o wefru a rhyddhau, mewn gwirionedd, dyma'r broses o ïonau lithiwm yn mynd ar ôl electronau, lle mae storio a rhyddhau ynni trydanol yn cael ei gyflawni.

Mae datblygiad batris lithiwm wedi mynd trwy sawl cam. Yn gynnar yn y 1970au, cyflwynwyd batris metel lithiwm gyntaf, ond oherwydd gweithgarwch uchel a phroblemau diogelwch metel lithiwm, roedd cwmpas eu cymhwysiad yn gyfyngedig. Wedi hynny, mae batris lithiwm-ion wedi dod yn dechnoleg brif ffrwd, sy'n defnyddio cyfansoddion lithiwm anfetelaidd fel deunyddiau electrod positif i ddatrys problem diogelwch batris metel lithiwm. Yn y 1990au, ymddangosodd batris polymer lithiwm, gan ddefnyddio geliau polymer fel electrolytau, gan wella diogelwch a dwysedd ynni batris. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae technolegau batri lithiwm newydd fel batris lithiwm-sylffwr a batris lithiwm cyflwr solet hefyd wedi bod yn datblygu.

Ar hyn o bryd, batris lithiwm-ion yw'r dechnoleg batri a ddefnyddir amlaf ac aeddfedaf o hyd. Mae ganddyn nhw ddwysedd ynni uchel, bywyd cylch hir a chyfradd hunan-ollwng isel, ac fe'u defnyddir yn helaeth mewn ffonau symudol, cyfrifiaduron gliniaduron, cerbydau trydan a meysydd eraill. Yn ogystal, defnyddir batris lithiwm polymer yn helaeth hefyd mewn meysydd fel dyfeisiau tenau a ysgafn a chlustffonau diwifr, oherwydd eu dwysedd ynni uchel a'u nodweddion dylunio tenau.

Mae Tsieina wedi gwneud cynnydd rhyfeddol ym maes batris lithiwm. Mae Tsieina yn un o gynhyrchwyr a defnyddwyr batris lithiwm mwyaf y byd. Mae cadwyn diwydiant batris lithiwm Tsieina yn gyflawn, o gaffael deunyddiau crai i weithgynhyrchu batris mae ganddi raddfa a chryfder technegol penodol. Mae cwmnïau batris lithiwm Tsieina wedi gwneud cynnydd pwysig mewn ymchwil a datblygu technoleg, capasiti cynhyrchu a chyfran o'r farchnad. Yn ogystal, mae llywodraeth Tsieina hefyd wedi cyflwyno cyfres o bolisïau cymorth i annog datblygiad ac arloesedd y diwydiant batris lithiwm. Mae batris lithiwm wedi dod yn ateb ynni pwysig mewn meysydd fel dyfeisiau electronig a cherbydau trydan.