Sada kada električna vozila preuzimaju naše ceste, sve više ljudi postaje zainteresirano za tehnologiju iza tih vozila. Električna vozila imaju mnoštvo uzbudljive tehnologije. U današnjim električnim vozilima možete pronaći sve, od regenerativnih kočnica do naprednog brzog punjenja.
No, osim elektromotora, najvažnija komponenta u EV-u je baterija. Litijska baterija u većini električnih vozila također je jedan od najkontroverznijih dijelova električnog vozila. Čitajte dalje kako biste otkrili kako litij-ionske baterije u električnim vozilima pokreću ove napredne strojeve naprijed.
Zašto su litij-ionske baterije važne?
Litij-ionske baterije su srž revolucije električnih vozila. Ove baterije nude veliku gustoću energije, posebno u usporedbi s olovne baterije, koji su puno teži ako želite dobiti usporedivi kapacitet. Litij-ionske baterije također su idealne za upotrebu u električnim vozilima jer se mogu puniti mnogo puta, što je neophodan za upotrebu u električnim vozilima koja zahtijevaju opsežne cikluse punjenja/punjenja tijekom svog vijeka trajanja. Još jedan razlog zašto su litij-ionske baterije u svim vijestima je utjecaj na okoliš koji uzrokuje rudarenje ovih baterija.
Tijekom životnog vijeka električnog vozila, zbog nulte emisije iz ispušne cijevi, električna vozila su vrlo čista. No, početni utjecaj rudarenja za materijale koji ulaze u litij-ionsku bateriju EV-a skup je za okoliš. I ne samo to, mnogi su ljudi zabrinuti zbog uvjeta s kojima se mnogi radnici u ovim rudnicima svakodnevno suočavaju. Zbog toga je recikliranje ovih materijala veliki prioritet za mnoge automobilske tvrtke koje su aktivno uključene u proizvodnju električnih vozila.
Što je litij-ionska baterija?
Litij-ionska baterija sadrži ćelije koje sadrže pozitivnu katodu i negativnu anodu. Postoji i elektrolit koji razdvaja ta dva sloja, a kroz kemijske reakcije koje oslobađaju elektrone, baterija može opskrbljivati električnom energijom sve s čime je povezana. Broj ćelija određuje kapacitet baterije, mjeren u kWh. U slučaju litij-ionske baterije, litij je jedna od najvažnijih komponenti sadržanih u bateriji, a to je zato što se litij vrlo rado odriče elektron.
Kroz kemijske reakcije koje se odvijaju na anodi i katodi, litij-ionska baterija se može puniti i prazniti mnogo puta. To je zbog činjenice da se te kemijske reakcije mogu višestruko preokrenuti. Litij-ionske baterije dolaze u mnogim oblicima i veličinama i koriste se u tako različitim primjenama kao što su potrošačka elektronika i električna vozila. Očito, litij-ionske baterije u EV-u mnogo su veće od onih koje možete pronaći u svom pametnom telefonu, ali i dalje funkcioniraju koristeći iste principe.
Jedna od najvećih prednosti litij-ionskih baterija je njihova velika gustoća energije, što ih čini relativno laganima u usporedbi s drugim baterijskim tehnologijama. Proizvođači moraju paziti pri projektiranju i implementaciji litij-ionskih baterija u svoje uređaje jer ako anoda i katode bile izložene jedna drugoj, ove baterije mogu proći kroz kemijske reakcije koje mogu uzrokovati požare ili čak male eksplozije.
Iako litij-ionske baterije rade nevjerojatan posao u pokretanju električnih vozila, suočavaju se s izazovom u nadolazećem solid-state baterija. Ostaje za vidjeti mogu li se solid-state baterije dovoljno poboljšati da bi se vidjele uobičajene upotrebe u liniji električnih vozila velikih proizvođača automobila.
Kako radi litij-ionska baterija?
Osnovna litij-ionska baterija iskorištava prednosti kemije svojih materijala. Ove baterije sadrže litij, metal koji želi izgubiti elektron, stvarajući litijeve ione, po čemu je baterija i dobila svoje ime. Ove baterije sastoje se od pozitivne elektrode koja se naziva katoda, a sadrži metalni oksid (kobalt je uobičajeni izbor). Ove baterije također imaju negativnu elektrodu zvanu anoda, koja je obično izrađena od grafita, a grafit omogućuje litiju da se umetne između nje.
Između katode i anode, tekući elektrolit olakšava kretanje litij-iona od anode do katode. Baterija također ima porozni separator, koji je ključan za očuvanje sigurnosti baterije, jer sprječava anodu i katodu da dođu u izravan kontakt jedna s drugom. Kad bi dvije elektrode baterije došle u izravan kontakt, rezultat bi bio katastrofalan. Kada litij-ionska baterija napaja uređaj, litij ugrađen u anodu koja sadrži grafit gubi jedan elektron.
Ovaj proces stvara ione litija, kao i slobodni elektron. Litijevi ioni kreću se od anode do katode preko elektrolita i poroznog separatora. Dok se litij-ioni kreću kroz separator, elektroni idu drugim putem koji ih vodi kroz elektronički uređaj koji treba napajati. Nakon što prođu kroz uređaj, elektroni završavaju na katodi. Kada bateriju treba ponovno napuniti, proces u osnovi počinje ispočetka, ali obrnutim redom.
Zbog toga su litij-ionske baterije tako izvrsne za upotrebu u električnim vozilima, budući da se postupak može ponavljati mnogo puta. Kada punite svoju litij-ionsku bateriju, punjač izbacuje elektrone iz katode, osiguravajući protok elektrona u anodu. To uzrokuje obrnuti cijeli kemijski proces koji se dogodio dok se baterija praznila, pri čemu litijevi ioni napuštaju katodu i vraćaju se natrag do anode. Nakon što je proces punjenja završen, baterija je ponovno spremna za rad.
Tehnologija EV baterija nastavit će se poboljšavati
EV baterije već pružaju električnim vozilima zadivljujući domet, a mogu se koristiti više puta. No, ima još puno toga za poboljšati u vezi s ovom tehnologijom, posebice kako se baterije za EV recikliraju nakon što dođu do kraja svog vijeka trajanja. Ostaje za vidjeti hoće li se litij-ionska tehnologija zadržati dovoljno dugo da se vide monumentalna poboljšanja ili će se potpuno zamijeniti obećavajućom tehnologijom poput solid-state baterija.