Батареи, от одноразовых AA до перезаряжаемых литий-ионных, необходимы для преобразования химической энергии в электрическую, а литий-ионные варианты питают современные устройства посредством циклического потока электронов. Аргоннская национальная лаборатория играет ключевую роль в развитии аккумуляторных технологий, от фундаментальных исследований до инноваций в области переработки.
Что такое батарея?
Батареи питают нашу жизнь, преобразуя энергию из одного типа в другой.
Будь то традиционная одноразовая батарея (например, АА) или литий-ионная аккумуляторная батарея (используемая в сотовых телефонах, ноутбуках и автомобилях), батарея накапливает химическую энергию и выделяет электрическую энергию.
Батарея состоит из четырех ключевых частей — катода (положительная сторона батареи), анода (отрицательная сторона батареи), сепаратора, который предотвращает контакт между катодом и анодом, и химического раствора, известного как электролит, который позволяет поток электрического заряда между катодом и анодом.
В этой науке 101: Как работает батарея? В видео ученый Лей Ченг объясняет, как электрохимия внутри батарей обеспечивает нашу повседневную жизнь. Будь то традиционная одноразовая батарея (например, АА) или литий-ионная аккумуляторная батарея (используемая в сотовых телефонах, ноутбуках и автомобилях), батарея накапливает химическую энергию и выделяет электрическую энергию. Ченг упоминает о своих исследовательских интересах, которые сосредоточены на батареях для электромобилей и электросетей. В последнем случае цель состоит в том, чтобы использовать большие и недорогие батареи для хранения возобновляемой энергии (энергии, получаемой из природных источников, таких как солнце и ветер) для использования в электрической сети, когда не светит солнце или не дует ветер. .
Например, литий-ионные аккумуляторы, используемые в сотовых телефонах, обычно состоят из катода, изготовленного из оксидов кобальта, марганца и никеля, и анода, изготовленного из графита — того же материала, который используется во многих карандашах. Катод и анод хранят литий.
При включении литий-ионного аккумулятора положительно заряженные частицы лития (ионы) движутся через электролит от анода к катоду. Происходят химические реакции, которые генерируют электроны и преобразуют накопленную химическую энергию в батарее в электрический ток.
Когда вы подключаете свой сотовый телефон для зарядки литий-ионного аккумулятора, химические реакции идут в обратном порядке: ионы лития возвращаются от катода к аноду.
Пока ионы лития перемещаются между анодом и катодом, существует постоянный поток электронов. Это обеспечивает энергию для поддержания работы ваших устройств. Поскольку этот цикл может повторяться сотни раз, аккумуляторы этого типа являются перезаряжаемыми.
Батареи и Аргоннская национальная лаборатория Министерства энергетики США (DOE)
Компания Argonne признана мировым лидером в области науки и технологий в области аккумуляторов. За последние шестьдесят лет важнейшие открытия лаборатории укрепили американскую индустрию производства аккумуляторов, способствовали переходу автомобильного парка США на гибридные и электромобили, а также позволили более широко использовать возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца.
Исследования лаборатории охватывают все аспекты разработки аккумуляторов, начиная с революционных фундаментальных научных исследований под руководством Аргонны. Объединенный центр исследований в области хранения энергииЦентр энергетических инноваций Министерства энергетики, Аргоннский совместный центр науки о хранении энергиимежлабораторный коллектив ученых и инженеров, который решает сложные проблемы с аккумуляторами посредством междисциплинарных исследований.
Исследователи из Аргонна также изучают, как ускорить переработку литий-ионных батарей с помощью Министерства энергетики. РеСелл Центрсотрудничество под руководством Аргонна, в которое входят Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, Национальная лаборатория Ок-Ридж, а также Вустерский политехнический институт, Калифорнийский университет в Сан-Диего и Мичиганский технологический университет.
Как работает литий-ионный аккумулятор?
Литиевые батареи обеспечивают нашу повседневную жизнь, от бытовой электроники до национальной обороны.
Литий-ионный аккумулятор — это тип перезаряжаемой батареи. Он состоит из четырех ключевых частей:
- катод (положительная сторона), обычно комбинация оксидов никеля, марганца и кобальта.
- анод (отрицательная сторона), обычно изготавливается из графита, того же материала, который используется во многих карандашах.
- А разделитель что предотвращает контакт между анодом и катодом
- Химический раствор, известный как электролит который перемещает ионы лития между катодом и анодом. Анод и катод хранят литий.
При использовании аккумулятора положительно заряженные частицы лития (ионы) перемещаются через электролит от анода к катоду. Происходят химические реакции, которые генерируют электроны и преобразуют накопленную химическую энергию в батарее в электрический ток.
Когда аккумулятор заряжается, химические реакции идут в обратном порядке: ионы лития движутся обратно от катода к аноду.
Фото: Аргоннская национальная лаборатория.
Как работает литий-ионный аккумулятор?
Литиевые батареи обеспечивают нашу повседневную жизнь, от бытовой электроники до национальной обороны.
Литий-ионный аккумулятор — это тип перезаряжаемой батареи. Он состоит из четырех ключевых частей:
- катод (положительная сторона), обычно представляет собой комбинацию оксидов никеля, марганца и кобальта.
- Как работает литий-ионный аккумулятор? (отрицательная сторона), обычно изготавливается из графита, того же материала, который используется во многих карандашах.
- Как работает литий-ионный аккумулятор? что предотвращает контакт между анодом и катодом
- Химический раствор, известный как «Как работает литий-ионный аккумулятор?» который перемещает ионы лития между катодом и анодом. Анод и катод хранят литий.
При использовании аккумулятора положительно заряженные частицы лития (ионы) перемещаются через электролит от анода к катоду. Происходят химические реакции, которые генерируют электроны и преобразуют накопленную химическую энергию в батарее в электрический ток.
Когда аккумулятор заряжается, химические реакции идут в обратном порядке: ионы лития движутся обратно от катода к аноду.