TOPIK:
Bateri, Teknologi, JAS, Tenaga, Bateri ion Li
Oleh JABATAN TENAGA A.S. 9 MEI 2021
Bateri dan peranti serupa menerima, menyimpan, dan melepaskan elektrik semasa diminta. Bateri menggunakan kimia, dalam bentuk potensi kimia, untuk menyimpan tenaga, seperti banyak sumber tenaga harian yang lain. Contohnya, log menyimpan tenaga dalam ikatan kimianya sehingga pembakaran menukar tenaga menjadi panas.
Bensin disimpan tenaga berpotensi kimia sehingga ditukarkan menjadi tenaga mekanikal dalam mesin kereta. Begitu juga, untuk bateri berfungsi, elektrik mesti ditukar menjadi bentuk potensi kimia sebelum dapat disimpan dengan mudah.
Bateri terdiri daripada dua terminal elektrik yang disebut katod dan anod, dipisahkan oleh bahan kimia yang disebut elektrolit. Untuk menerima dan melepaskan tenaga, bateri digabungkan ke litar luaran. Elektron bergerak melalui litar, sementara ion (atom atau molekul dengan muatan elektrik) serentak bergerak melalui elektrolit.
Dalam bateri yang boleh dicas semula, elektron dan ion dapat bergerak sama ada melalui litar dan elektrolit. Apabila elektron bergerak dari katod ke anod, mereka meningkatkan tenaga keupayaan kimia, sehingga mengecas bateri; apabila mereka bergerak ke arah lain, mereka menukar tenaga keupayaan kimia ini kepada elektrik di litar dan melepaskan bateri. Semasa mengecas atau melepaskan, ion bercas yang berlawanan bergerak di dalam bateri melalui elektrolit untuk mengimbangkan cas elektron yang bergerak melalui litar luaran dan menghasilkan sistem yang boleh dicas semula yang lestari. Setelah dicas, bateri boleh terputus dari litar untuk menyimpan tenaga keupayaan kimia untuk digunakan kemudian sebagai elektrik.
Bateri diciptakan pada tahun 1800, tetapi proses kimianya rumit. Para saintis menggunakan alat baru untuk lebih memahami proses elektrik dan kimia dalam bateri untuk menghasilkan generasi baru penyimpanan tenaga elektrik yang sangat cekap. Sebagai contoh, mereka mengembangkan bahan yang lebih baik untuk anod, katod, dan elektrolit dalam bateri. Para saintis mengkaji proses dalam bateri yang boleh dicas semula kerana ia tidak terbalik sepenuhnya kerana bateri dicas dan habis. Seiring berjalannya waktu, kekurangan pembalikan lengkap dapat mengubah kimia dan struktur bahan bateri, yang dapat menurunkan prestasi dan keselamatan bateri.
Fakta Penyimpanan Tenaga Elektrik
. Hadiah Nobel Kimia 2019 dianugerahkan bersama kepada John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham, dan Akira Yoshino - untuk pengembangan bateri lithium-ion.
. Genom Elektrolit di JCESR telah menghasilkan pangkalan data komputasi dengan lebih daripada 26.000 molekul yang dapat digunakan untuk mengira sifat elektrolit utama untuk bateri baru yang maju.
DOE Pejabat Sains & Penyimpanan Tenaga Elektrik
Penyelidikan yang disokong oleh Pejabat Sains DOE, Pejabat Sains Tenaga Asas (BES) telah menghasilkan peningkatan yang ketara dalam penyimpanan tenaga elektrik. Tetapi kami masih jauh dari penyelesaian komprehensif untuk penyimpanan tenaga generasi akan datang menggunakan bahan baru yang secara dramatik dapat meningkatkan seberapa banyak tenaga yang dapat disimpan oleh bateri. Penyimpanan ini sangat penting untuk menyatukan sumber tenaga boleh diperbaharui ke dalam bekalan elektrik kita. Kerana meningkatkan teknologi bateri sangat penting untuk penggunaan kenderaan elektrik plug-in yang meluas, penyimpanan juga merupakan kunci untuk mengurangkan kebergantungan kita pada petroleum untuk pengangkutan.
BES menyokong penyelidikan oleh saintis individu dan di pusat pelbagai disiplin. Pusat terbesar adalah Pusat Bersama Penyelidikan Penyimpanan Tenaga (JCESR), Hab Inovasi Tenaga DOE. Pusat ini mengkaji bahan dan fenomena elektrokimia pada skala atom dan molekul dan menggunakan komputer untuk membantu mereka bentuk bahan baru. Pengetahuan baru ini akan membolehkan para saintis merancang penyimpanan tenaga yang lebih selamat, tahan lebih lama, mengecas lebih cepat, dan mempunyai kapasiti yang lebih besar. Ketika para saintis yang didukung oleh program BES mencapai kemajuan baru dalam ilmu baterai, kemajuan ini digunakan oleh para penyelidik dan industri untuk mengaplikasikan aplikasi dalam bidang pengangkutan, jaringan elektrik, komunikasi, dan keamanan.
