Nå som elbiler tar over veiene våre, begynner flere og flere mennesker å bli interessert i teknologien bak disse kjøretøyene. EV-er har tonnevis av spennende teknologi. I dagens elektriske kjøretøy kan du finne alt fra regenerative bremser til avansert hurtiglading.
Men bortsett fra de elektriske motorene, er den viktigste komponenten i en elbil batteriet. Litiumbatteriet i de fleste elbiler er også en av de mest kontroversielle delene av et elektrisk kjøretøy. Les videre for å oppdage hvordan litium-ion-batterier i elektriske kjøretøy bidrar til å drive disse avanserte maskinene fremover.
Hvorfor er litiumionbatterier viktige?
Litium-ion-batterier er kjernen i elbilrevolusjonen. Disse batteriene tilbyr stor energitetthet, spesielt sammenlignet med bly-syre batterier, som er mye tyngre hvis du ønsker å få en sammenlignbar kapasitet. Litium-ion-batterier er også ideelle for bruk i elbiler fordi de kan lades opp mange ganger, som er avgjørende for bruk i elektriske kjøretøy som krever omfattende lade-/ladingssykluser i løpet av levetiden. En annen grunn til at litium-ion-batterier er over hele nyhetene er på grunn av miljøpåvirkningen som gruvedrift disse batteriene forårsaker.
I løpet av levetiden til en elbil er elbiler veldig rene, på grunn av dens null-enderørsutslipp. Men den første virkningen av gruvedrift for materialene som går inn i en elbils litiumionbatteri er kostbar for miljøet. Ikke bare dette, men mange bekymrer seg for forholdene mange av arbeiderne i disse gruvene møter daglig. På grunn av dette er resirkulering av disse materialene en stor prioritet for mange av bilselskapene som er aktivt involvert i produksjonen av elbiler.
Hva er et litium-ion-batteri?
Et litiumionbatteri inneholder celler som inneholder en positiv katode og en negativ anode. Det er også en elektrolytt som skiller disse to lagene, og gjennom kjemiske reaksjoner som frigjør elektroner, kan batteriet gi elektrisk energi til det det er koblet til. Mengden celler bestemmer batteriets kapasitet, målt i kWh. Når det gjelder litium-ion-batteriet, er litium en av de viktigste komponentene i batteriet, og dette er fordi litium er veldig villig til å gi opp en elektron.
Gjennom de kjemiske reaksjonene som foregår i anoden og katoden, kan litium-ion-batteriet lades og utlades mange ganger. Dette skyldes det faktum at disse kjemiske reaksjonene kan reverseres mange ganger. Litium-ion-batterier kommer i mange former og størrelser og brukes i så forskjellige bruksområder som forbrukerelektronikk og elektriske kjøretøy. Selvfølgelig er litium-ion-batteriene i en elbil mye større enn de du kan finne i smarttelefonen din, men de fungerer fortsatt etter de samme prinsippene.
En av de største fordelene med litium-ion-batterier er deres store energitetthet, noe som gjør dem relativt lette sammenlignet med andre batteriteknologier. Produsenter må være forsiktige når de designer og implementerer litium-ion-batterier i enhetene sine fordi hvis anoden og katoden skulle eksponeres for hverandre, kan disse batteriene gjennomgå kjemiske reaksjoner som kan forårsake brann eller til og med små eksplosjoner.
Selv om litium-ion-batterier gjør en fantastisk jobb med å drive elbiler, står de overfor en utfordring i den kommende solid-state batteri. Det gjenstår å se om solid-state-batterier kan forbedres nok til å se vanlig bruk i en stor bilprodusents EV-serie.
Hvordan fungerer et litium-ion-batteri?
Det grunnleggende litium-ion-batteriet drar fordel av kjemien i materialene. Disse batteriene har litium, et metall som ønsker å miste et elektron, og danner litiumioner, hvor batteriet får navnet sitt. Disse batteriene er sammensatt av en positiv elektrode kalt katoden, som har et metalloksid (kobolt er et vanlig valg). Disse batteriene har også en negativ elektrode kalt anoden, som vanligvis er laget av grafitt, og grafitten gjør at litium kan interkalere mellom det.
Mellom katoden og anoden letter en flytende elektrolytt litium-ion bevegelse fra anoden til katoden. Batteriet har også en porøs separator, som er avgjørende for å opprettholde batterisikkerheten, da den forhindrer at anoden og katoden kommer i direkte kontakt med hverandre. Hvis de to elektrodene på batteriet skulle komme i direkte kontakt, ville resultatet bli katastrofalt. Når et litium-ion-batteri driver en enhet, mister litiumet som er interkalert i den grafittholdige anoden et elektron.
Denne prosessen skaper litiumioner, så vel som et fritt elektron. Litiumionene beveger seg fra anoden til katoden via elektrolytten og den porøse separatoren. Mens litium-ionene beveger seg gjennom separatoren, tar elektronene en annen vei som fører dem gjennom den elektroniske enheten som må drives. Når de krysser gjennom enheten, havner elektronene ved katoden. Når batteriet må lades, starter prosessen i utgangspunktet på nytt, men omvendt.
Dette er grunnen til at litium-ion-batterier er så gode for bruk i elbiler, da prosessen kan gjentas mange ganger. Når du lader litium-ion-batteriet, tvinger laderen elektroner ut av katoden, og gir en strøm av elektroner inn i anoden. Dette fører til at hele den kjemiske prosessen som skjedde mens batteriet ble utladet reverseres, med litiumionene som forlater katoden og går tilbake til anoden. Etter at ladeprosessen er fullført, er batteriet klart til bruk igjen.
EV-batteriteknologien vil fortsette å bli bedre
EV-batterier gir allerede elektriske kjøretøy en forbløffende rekkevidde, og de kan brukes mange ganger. Men det er fortsatt mange ting å forbedre angående denne teknologien, spesielt hvordan EV-batterier resirkuleres når de når slutten av sin brukbare levetid. Det gjenstår å se om litium-ion-teknologi holdes lenge nok til å se monumentale forbedringer eller erstattes helt med lovende teknologi som solid-state-batterier.
