Πώς λειτουργεί μια μπαταρία ιόντων λιθίου για ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο;

Έχοντας δει σε άλλο άρθρο τη λειτουργία της μπαταρίας μολύβδου με την οποία είναι εξοπλισμένα όλα τα αυτοκίνητα, ας δούμε τώρα την αρχή λειτουργίας ενός ηλεκτρικού οχήματος και ειδικά την μπαταρία λιθίου του...

Ο πρίγκιπας

Όπως και με κάθε τύπο μπαταρίας, η αρχή παραμένει η ίδια: δηλαδή, η παραγωγή ενέργειας (εδώ ηλεκτρικής ενέργειας) ως αποτέλεσμα μιας χημικής ή ακόμα και ηλεκτρικής αντίδρασης, επειδή η χημεία είναι πάντα δίπλα στον ηλεκτρισμό. Στην πραγματικότητα, τα ίδια τα άτομα είναι φτιαγμένα από ηλεκτρισμό: αυτά είναι τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα και τα οποία σχηματίζουν κατά κάποιο τρόπο το «κέλυφος» του ατόμου ή ακόμα και το «δέρμα» του. Γνωρίζοντας επίσης ότι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια είναι ιπτάμενα κομμάτια δέρματος που περνούν το χρόνο τους μετακινούμενοι από το ένα άτομο στο άλλο (χωρίς να συνδέονται με αυτό), αυτό συμβαίνει μόνο στην περίπτωση των αγώγιμων υλικών (εξαρτάται από τον αριθμό των στρωμάτων των ηλεκτρονίων και τον αριθμό των ηλεκτρονίων ανά τελευταίο βλήμα).

Στη συνέχεια παίρνουμε ένα «κομμάτι δέρματος» από τα άτομα (άρα μέρος του ηλεκτρισμού του) μέσω μιας χημικής αντίδρασης για να δημιουργήσουμε ηλεκτρισμό.

τα βασικά

Πρώτα απ 'όλα, υπάρχουν δύο πόλοι (ηλεκτρόδια) που ονομάζουμε η κάθοδος (+τερματικό: σε οξείδιο λιθίου-κοβαλτίου) και ανόδου (τερματικό -: άνθρακας). Κάθε ένας από αυτούς τους πόλους αποτελείται από υλικό που είτε εκτρέπει τα ηλεκτρόνια (-) είτε τα έλκει (+). Όλα είναι πλημμυρισμένα ηλεκτρολύτη που θα επιτρέψει μια χημική αντίδραση (μεταφορά υλικού από την άνοδο στην κάθοδο) με αποτέλεσμα την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Μεταξύ αυτών των δύο ηλεκτροδίων (άνοδος και κάθοδος) εισάγεται ένα φράγμα για την αποφυγή βραχυκυκλωμάτων.

Λάβετε υπόψη ότι η μπαταρία αποτελείται από πολλά κελιά, καθένα από τα οποία σχηματίζεται από αυτό που φαίνεται στα διαγράμματα. Αν, για παράδειγμα, συγκεντρώσω 2 κελιά των 2 βολτ, θα έχω μόνο 4 βολτ στην έξοδο της μπαταρίας. Για να θέσετε σε κίνηση ένα μηχάνημα βάρους πολλών εκατοντάδων κιλών, φανταστείτε πόσα κύτταρα χρειάζονται ...

Τι συμβαίνει στη χωματερή;

Στα δεξιά είναι άτομα λιθίου. Παρουσιάζονται λεπτομερώς, με την κίτρινη καρδιά να αντιπροσωπεύει τα πρωτόνια και την πράσινη καρδιά να αντιπροσωπεύει τα ηλεκτρόνια γύρω από τα οποία περιφέρονται.

Όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, όλα τα άτομα λιθίου βρίσκονται στην πλευρά της ανόδου (-). Αυτά τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα (αποτελούμενο από πολλά πρωτόνια) με θετική ηλεκτρική δύναμη 3 και 3 ηλεκτρόνια για να έχουν αρνητική ηλεκτρική δύναμη 1 (3 συνολικά επειδή 3 Χ 1 = 3). . Επομένως, το άτομο είναι σταθερό με 3 θετικά και 3 αρνητικά (δεν έλκει ούτε απορρίπτει ηλεκτρόνια).

Απογυμνώνουμε ένα ηλεκτρόνιο από το λίθιο, το οποίο καταλήγει σε μόνο δύο: μετά έλκεται από το + και περνά μέσα από το διαμέρισμα.

Όταν κάνω επαφή μεταξύ των ακροδεκτών + και - (έτσι όταν χρησιμοποιώ μπαταρία), τα ηλεκτρόνια θα μετακινηθούν από τον ακροδέκτη - στον ακροδέκτη + κατά μήκος του ηλεκτρικού καλωδίου έξω από την μπαταρία. Ωστόσο, αυτά τα ηλεκτρόνια προέρχονται από την «τρίχα» των ατόμων λιθίου! Βασικά, από τα 3 ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω, το 1 αποκόπτεται και το άτομο έχει μόνο 2. Ξαφνικά, η ηλεκτρική του δύναμη δεν είναι πλέον ισορροπημένη, γεγονός που προκαλεί επίσης μια χημική αντίδραση. Σημειώστε επίσης ότι το άτομο λιθίου γίνεται ιόν λιθίου + γιατί τώρα είναι θετικό (3 - 2 = 1 / Ο πυρήνας αξίζει 3 και τα ηλεκτρόνια είναι 2, αφού χάσαμε ένα. Η πρόσθεση δίνει 1, όχι 0 όπως πριν. Άρα δεν είναι πια ουδέτερο).

Η χημική αντίδραση που προκύπτει από την ανισορροπία (αφού αφαιρεθούν τα ηλεκτρόνια για να δημιουργηθεί ρεύμα) θα έχει ως αποτέλεσμα την αποστολή ιόν λιθίου + στην κάθοδο (τερματικό +) μέσω ενός τοίχου σχεδιασμένου να απομονώνει τα πάντα. Τελικά, τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα + καταλήγουν στην πλευρά +.

Στο τέλος της αντίδρασης, η μπαταρία αποφορτίζεται. Υπάρχει τώρα μια ισορροπία μεταξύ των ακροδεκτών + και - που αποτρέπει πλέον την ηλεκτρική ενέργεια. Ουσιαστικά, η αρχή είναι να προκαλείται κατάθλιψη σε χημικό/ηλεκτρικό επίπεδο προκειμένου να δημιουργηθεί ηλεκτρικό ρεύμα. Μπορούμε να το σκεφτούμε σαν ποτάμι, όσο πιο πολύ έχει κλίση, τόσο πιο σημαντική θα είναι η ένταση του νερού που ρέει. Από την άλλη, αν το ποτάμι είναι επίπεδο, δεν θα ρέει πλέον, πράγμα που σημαίνει νεκρή μπαταρία.

Επαναφόρτιση;

Η επαναφόρτιση συνίσταται στην αντιστροφή της διαδικασίας με την έγχυση ηλεκτρονίων προς μια κατεύθυνση - και την αφαίρεση περισσότερων με αναρρόφηση (είναι λίγο σαν να αναπληρώνουμε το νερό ενός ποταμού για να χρησιμοποιήσουμε ξανά τη ροή του). Έτσι, όλα στη μπαταρία αποκαθίστανται όπως ήταν πριν αποφορτιστεί.

Βασικά όταν εκφορτίζουμε χρησιμοποιούμε μια χημική αντίδραση και όταν επαναφορτίζουμε επιστρέφουμε το αρχικό υλικό (αλλά χρειάζεστε ενέργεια και επομένως σταθμό φόρτισης για αυτό).

Φορούν?

Οι μπαταρίες λιθίου φθείρονται πιο γρήγορα από τις παλιές καλές μπαταρίες μολύβδου-οξέος που χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητά μας εδώ και αιώνες. Ο ηλεκτρολύτης τείνει να αποσυντίθεται, όπως και τα ηλεκτρόδια (άνοδος και κάθοδος), αλλά πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι σχηματίζεται μια εναπόθεση στα ηλεκτρόδια, η οποία μειώνει τη μεταφορά ιόντων από τη μια πλευρά στην άλλη ... Οι ειδικές συσκευές επιτρέπουν μπορείτε να επαναφέρετε τις χρησιμοποιημένες μπαταρίες αποφορτίζοντας τις με ειδικό τρόπο.

Ο αριθμός των πιθανών κύκλων (εκφόρτιση + πλήρης επαναφόρτιση) υπολογίζεται σε περίπου 1000-1500, άρα με μισό κύκλο κατά την επαναφόρτιση από 50 έως 100% αντί για 0 ​​έως 100%. Η ΘΕΡΜΑΝΣΗ βλάπτει επίσης σοβαρά τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι οποίες τείνουν να θερμαίνονται όταν αντλείται υπερβολική ενέργεια από αυτές.

Δείτε επίσης: πώς να εξοικονομήσω την μπαταρία στο ηλεκτρικό μου αυτοκίνητο;

Ισχύς κινητήρα και μπαταρία...

Σε αντίθεση με ένα θερμικό σύστημα απεικόνισης, η ισχύς δεν επηρεάζεται από το ρεζερβουάρ καυσίμου. Αν έχεις κινητήρα 400 ίππων, τότε το να έχεις ρεζερβουάρ 10 λίτρων δεν θα σε εμποδίσει να πάρεις 400 ίππους, έστω και για πολύ λίγο... Για ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν είναι καθόλου το ίδιο! Εάν η μπαταρία δεν είναι αρκετά ισχυρή, ο κινητήρας δεν θα μπορεί να λειτουργήσει με πλήρη ισχύ... Αυτό συμβαίνει με ορισμένα μοντέλα όπου ο κινητήρας δεν μπορεί ποτέ να φτάσει στα όριά του (εκτός από τις περιπτώσεις που ο ιδιοκτήτης μπερδεύει και προσθέτει μια μπαταρία μεγάλου διαμετρήματος!).

Τώρα ας μάθουμε: πώς λειτουργεί ένας ΗΛΕΚΤΡΟΚΙΝΗΤΗΣ

Όλα τα σχόλια και οι αντιδράσεις

Dernier Το σχόλιο δημοσιεύτηκε:

Μάο (Ημερομηνία: 2021, 03:03:15)

πολύ καλή δουλειά

Il J. 1 αντίδραση σε αυτό το σχόλιο:

• Διαχειριστής ΔΙΟΙΚΗΤΗΣ ΙΣΤΟΣΕΛΙΔΑΣ (2021-03-03 17:03:50): Αυτό το σχόλιο είναι ακόμα καλύτερο 😉

(Η ανάρτησή σας θα είναι ορατή κάτω από το σχόλιο μετά την επαλήθευση)

Γράψτε ένα σχόλιο

Πώς αισθάνεστε για τα στοιχεία κατανάλωσης που δηλώνουν οι κατασκευαστές;