Լիթիում-իոնային մարտկոցներում պղնձե փայլաթիթեղի օգտագործման հիմունքները

Մոլորակի ամենակարևոր մետաղներից մեկը պղինձն է։ Առանց դրա մենք չենք կարող անել այն, ինչ մեզ համար ինքնըստինքյան ընդունելի է, օրինակ՝ լույսերը միացնելը կամ հեռուստացույց դիտելը։ Պղինձը համակարգիչների աշխատանքը ապահովող զարկերակներն են։ Առանց պղնձի մենք չէինք կարողանա մեքենայով ճանապարհորդել։ Հեռահաղորդակցությունը կդադարի գործել։ Եվ լիթիում-իոնային մարտկոցները առանց դրա ընդհանրապես չէին աշխատի։

Լիթիում-իոնային մարտկոցները էլեկտրական լիցք ստեղծելու համար օգտագործում են մետաղներ, ինչպիսիք են պղինձը և ալյումինը: Յուրաքանչյուր լիթիում-իոնային մարտկոց ունի գրաֆիտային անոդ, մետաղի օքսիդային կաթոդ և օգտագործում է էլեկտրոլիտներ, որոնք պաշտպանված են բաժանիչով: Մարտկոցի լիցքավորումը ստիպում է լիթիումի իոններին հոսել էլեկտրոլիտների միջով և կուտակվել գրաֆիտային անոդում՝ միացման միջոցով ուղարկված էլեկտրոնների հետ միասին: Մարտկոցի անջատումը իոնները վերադարձնում է այնտեղ, որտեղից եկել են և ստիպում էլեկտրոններին անցնել շղթայով՝ ստեղծելով էլեկտրաէներգիա: Մարտկոցը կսպառվի, երբ բոլոր լիթիումի իոններն ու էլեկտրոնները վերադառնան կաթոդ:

Այսպիսով, ի՞նչ դեր է խաղում պղինձը լիթիում-իոնային մարտկոցներում: Գրաֆիտը միաձուլվում է պղնձի հետ անոդը ստեղծելիս: Պղինձը դիմացկուն է օքսիդացմանը, որը քիմիական գործընթաց է, որի ընթացքում մեկ տարրի էլեկտրոնները կորչում են մեկ այլ տարրի համար: Սա առաջացնում է կոռոզիա: Օքսիդացում տեղի է ունենում, երբ քիմիական նյութը և թթվածինը փոխազդում են տարրի հետ, ինչպես երկաթը ջրի և թթվածնի հետ շփման մեջ է առաջացնում ժանգ: Պղինձը, ըստ էության, անխոցելի է կոռոզիային:

Պղնձե փայլաթիթեղԱյն հիմնականում օգտագործվում է լիթիում-իոնային մարտկոցներում, քանի որ դրա չափսերի հետ կապված սահմանափակումներ չկան: Կարող եք ունենալ այնքան երկար, որքան ցանկանում եք և այնքան բարակ, որքան ցանկանում եք: Պղինձը իր բնույթով հզոր հոսանքի կոլեկտոր է, բայց այն նաև թույլ է տալիս հոսանքի մեծ և հավասար ցրում:

Պղնձե փայլաթիթեղը լինում է երկու տեսակի՝ գլանված և էլեկտրոլիտիկ։ Հիմնական գլանված պղնձե փայլաթիթեղն օգտագործվում է բոլոր արհեստների և դիզայնի համար։ Այն ստեղծվում է ջերմության ներմուծման միջոցով՝ գլանափաթեթներով սեղմելով։ Տեխնոլոգիայում օգտագործվող էլեկտրոլիտիկ պղնձե փայլաթիթեղի ստեղծումը մի փոքր ավելի բարդ է։ Այն սկսվում է բարձրորակ պղինձը թթվի մեջ լուծելով։ Սա ստեղծում է պղնձե էլեկտրոլիտ, որը կարող է ավելացվել պղնձին էլեկտրոլիտիկ ծածկույթ կոչվող գործընթացի միջոցով։ Այս գործընթացում էլեկտրաէներգիա է օգտագործվում պղնձե էլեկտրոլիտը պղնձե փայլաթիթեղին ավելացնելու համար էլեկտրական լիցքավորված պտտվող թմբուկներում։

Պղնձե փայլաթիթեղը զերծ չէ իր թերություններից։ Պղնձե փայլաթիթեղը կարող է ծռվել։ Եթե դա տեղի ունենա, ապա էներգիայի հավաքագրումը և ցրումը կարող են մեծապես ազդվել։ Ավելին, պղնձե փայլաթիթեղի վրա կարող են ազդել արտաքին աղբյուրներ, ինչպիսիք են էլեկտրամագնիսական ազդանշանները, միկրոալիքային էներգիան և ծայրահեղ ջերմությունը։ Այս գործոնները կարող են դանդաղեցնել կամ նույնիսկ ոչնչացնել պղնձե փայլաթիթեղի պատշաճ աշխատանքի ունակությունը։ Ալկալիները և այլ թթուները կարող են քայքայել պղնձե փայլաթիթեղի արդյունավետությունը։ Ահա թե ինչու այնպիսի ընկերություններ, ինչպիսիք ենՔԱՂԱՔԱՑԻՄետաղները ստեղծում են պղնձե փայլաթիթեղի լայն տեսականի:

Նրանք ունեն պաշտպանված պղնձե փայլաթիթեղ, որը պայքարում է ջերմության և այլ տեսակի միջամտությունների դեմ: Նրանք արտադրում են պղնձե փայլաթիթեղ որոշակի արտադրանքի համար, ինչպիսիք են տպագիր միկրոսխեմաները (PCB) և ճկուն միկրոսխեմաները (FCB): Բնականաբար, նրանք արտադրում են պղնձե փայլաթիթեղ լիթիում-իոնային մարտկոցների համար:

Լիթիում-իոնային մարտկոցները դառնում են ավելի ու ավելի տարածված, հատկապես ավտոմեքենաների դեպքում, քանի որ դրանք սնուցում են ինդուկցիոն շարժիչներ, ինչպիսիք են Tesla-ի արտադրածները: Ինդուկցիոն շարժիչներն ունեն ավելի քիչ շարժական մասեր և ավելի լավ արտադրողականություն: Ինդուկցիոն շարժիչները համարվում էին անհասանելի՝ հաշվի առնելով այդ ժամանակ անհասանելի հզորության պահանջները: Tesla-ն կարողացավ դա իրականացնել իրենց լիթիում-իոնային մարտկոցների միջոցով: Յուրաքանչյուր բջիջ կազմված է առանձին լիթիում-իոնային մարտկոցներից, որոնցից բոլորն էլ ունեն պղնձե փայլաթիթեղ:

Պղնձե փայլաթիթեղի պահանջարկը հասել է զգալի բարձունքների: Պղնձե փայլաթիթեղի շուկան 2019 թվականին կազմել է ավելի քան 7 միլիարդ դոլար ԱՄՆ-ում, և կանխատեսվում է, որ 2026 թվականին այն կկազմի ավելի քան 8 միլիարդ դոլար ԱՄՆ-ում: Սա պայմանավորված է ավտոմոբիլային արդյունաբերության փոփոխություններով, որոնք խոստանում են ներքին այրման շարժիչներից անցնել լիթիում-իոնային մարտկոցների: Այնուամենայնիվ, ավտոմեքենաները միակ արդյունաբերությունը չեն լինի, որը կտուժի, քանի որ համակարգիչներն ու այլ էլեկտրոնիկան նույնպես օգտագործում են պղնձե փայլաթիթեղ: Սա միայն կապահովի, որ գինը...պղնձե փայլաթիթեղկշարունակի աճել առաջիկա տասնամյակում։

Լիթիում-իոնային մարտկոցները առաջին անգամ արտոնագրվել են 1976 թվականին, իսկ առևտրային մասսայական արտադրությունը սկսվել է 1991 թվականին։ Հաջորդող տարիներին լիթիում-իոնային մարտկոցները դարձել են ավելի տարածված և զգալիորեն կատարելագործվել։ Հաշվի առնելով դրանց օգտագործումը ավտոմեքենաներում, կարելի է վստահաբար ասել, որ դրանք կգտնեն այլ կիրառություններ այրվող էներգիայով կախված աշխարհում, քանի որ դրանք լիցքավորվող են և ավելի արդյունավետ։ Լիթիում-իոնային մարտկոցները էներգիայի ապագան են, բայց դրանք ոչինչ են առանց պղնձե փայլաթիթեղի։