כעת, כאשר רכבי החשמל משתלטים על הכבישים שלנו, יותר ויותר אנשים מתעניינים בטכנולוגיה שמאחורי הרכבים הללו. רכבי EV כוללים טונות של טכנולוגיה מרגשת. ברכבים החשמליים של היום תוכלו למצוא הכל, החל מבלמים רגנרטיביים ועד לטעינה מהירה מתקדמת.
אבל, מלבד המנועים החשמליים, המרכיב החשוב ביותר ברכב EV הוא הסוללה שלו. סוללת הליתיום ברוב רכבי החשמל היא גם אחד החלקים השנויים במחלוקת של רכב חשמלי. המשך לקרוא כדי לגלות כיצד סוללות ליתיום-יון בכלי רכב חשמליים עוזרות להניע את המכונות המתקדמות הללו קדימה.
מדוע סוללות ליתיום-יון חשובות?
סוללות ליתיום-יון הן הליבה של מהפכת הרכב החשמלי. סוללות אלה מציעות צפיפות אנרגיה גדולה, במיוחד בהשוואה ל סוללות עופרת חומצה, שהם הרבה יותר כבדים אם אתה רוצה לקבל קיבולת דומה. סוללות ליתיום-יון הן גם אידיאליות לשימוש ברכבי רכב חשמליים מכיוון שניתן להטעין אותן פעמים רבות, כלומר חיוני לשימוש בכלי רכב חשמליים הדורשים מחזורי טעינה/טעינה נרחבים לאורך החיים השימושיים שלהם. סיבה נוספת שסוללות ליתיום-יון נמצאות בכל החדשות היא בגלל ההשפעה הסביבתית שגורמת כריית סוללות אלו.
לאורך תוחלת החיים של רכב חשמלי, בשל פליטת צינור האפס שלו, רכבי החשמל נקיים מאוד. אבל, ההשפעה הראשונית של כריית החומרים הנכנסים לסוללת הליתיום-יון של EV היא יקרה עבור הסביבה. לא רק זה, אלא שאנשים רבים מודאגים מהתנאים שרבים מהעובדים במכרות אלו מתמודדים מדי יום. בשל כך, מיחזור חומרים אלה הוא בראש סדר העדיפויות עבור רבות מחברות הרכב המעורבות באופן פעיל בייצור רכבי EV.
מהי סוללת ליתיום-יון?
סוללת ליתיום-יון מכילה תאים המכילים קתודה חיובית ואנודה שלילית. יש גם אלקטרוליט שמפריד בין שתי השכבות הללו, ובאמצעות תגובות כימיות המשחררות אלקטרונים, הסוללה יכולה לספק אנרגיה חשמלית לכל מה שהיא מחוברת אליו. כמות התאים קובעת את קיבולת הסוללה, הנמדדת בקוט"ש. במקרה של סוללת הליתיום-יון, ליתיום הוא אחד הרכיבים החשובים ביותר הכלולים בסוללה, וזה בגלל שהליתיום מאוד מוכן לוותר על אֶלֶקטרוֹן.
באמצעות התגובות הכימיות המתרחשות באנודה ובקתודה, ניתן לטעון ולפרוק את סוללת הליתיום-יון פעמים רבות. זאת בשל העובדה שניתן להפוך את התגובות הכימיות הללו פעמים רבות. סוללות ליתיום-יון מגיעות בצורות וגדלים רבים ומשמשות ביישומים מגוונים כמו מוצרי אלקטרוניקה וכלי רכב חשמליים. ברור שסוללות הליתיום-יון ב-EV גדולות בהרבה מאלה שאתה עשוי למצוא בסמארטפון שלך, אבל הן עדיין פועלות תוך שימוש באותם עקרונות.
אחד היתרונות הגדולים ביותר של סוללות ליתיום-יון הוא צפיפות האנרגיה הגדולה שלהן, מה שהופך אותן לקלות משקל יחסית לטכנולוגיות סוללות אחרות. על היצרנים לנקוט משנה זהירות בעת תכנון ויישום סוללות ליתיום-יון במכשירים שלהם מכיוון שאם האנודה וה הקתודה היו אמורות להיות חשופות זו לזו, סוללות אלו יכולות לעבור תגובות כימיות שעלולות לגרום לשריפות או אפילו קטנות פיצוצים.
למרות שסוללות ליתיום-יון עושות עבודה מדהימה בהפעלת רכבי EV, הן עומדות בפני אתגר בתקופה הקרובה סוללת מצב מוצק. נותר לראות אם ניתן לשפר מספיק סוללות במצב מוצק כדי לראות את השימוש המיינסטרים במערך EV של יצרנית רכב גדולה.
כיצד פועלת סוללת ליתיום-יון?
סוללת הליתיום-יון הבסיסית מנצלת את הכימיה של החומרים שלה. סוללות אלו כוללות ליתיום, מתכת שמעוניין לאבד אלקטרון, ויוצרת ליתיום-יוני, שם הסוללה מקבלת את שמה. סוללות אלו מורכבות מאלקטרודה חיובית הנקראת קתודה, הכוללת תחמוצת מתכת (קובלט היא בחירה נפוצה). סוללות אלו כוללות גם אלקטרודה שלילית הנקראת האנודה, אשר לרוב עשויה מגרפיט, והגרפיט מאפשר לליתיום להשתלב בינה.
בין הקתודה לאנודה, אלקטרוליט נוזלי מקל על תנועת ליתיום-יון מהאנודה לקתודה. הסוללה כוללת גם מפריד נקבובי, שהוא חיוני בשמירה על בטיחות הסוללה, שכן הוא שומר על האנודה והקתודה שלא יבואו במגע ישיר זה עם זה. אם שתי האלקטרודות של הסוללה היו באות במגע ישיר, התוצאה תהיה קטסטרופלית. כאשר סוללת ליתיום-יון מפעילה מכשיר, הליתיום המשולב באנודה המכילה גרפיט מאבד אלקטרון.
תהליך זה יוצר יוני ליתיום, כמו גם אלקטרון חופשי. יוני הליתיום עוברים מהאנודה לקתודה דרך האלקטרוליט והמפריד הנקבובי. בזמן שהליתיום-יוני נעים דרך המפריד, האלקטרונים לוקחים נתיב אחר שמוביל אותם דרך המכשיר האלקטרוני שצריך להפעיל. ברגע שהם חוצים את המכשיר, האלקטרונים מגיעים אל הקתודה. כשצריך להטעין את הסוללה, התהליך מתחיל בעצם הכל מחדש, אבל הפוך.
זו הסיבה שסוללות ליתיום-יון כל כך מעולות לשימוש ברכבי EV, שכן ניתן לחזור על התהליך פעמים רבות. כאשר אתה מטעין את סוללת הליתיום-יון שלך, המטען כופה אלקטרונים החוצה מהקתודה, ומספק זרימה של אלקטרונים לתוך האנודה. זה גורם לכל התהליך הכימי שהתרחש בזמן שהסוללה התרוקנה להתהפך, כשהליתיום-יוני עוזבים את הקתודה ועושים את דרכם חזרה לאנודה. לאחר השלמת תהליך הטעינה, הסוללה מוכנה לפעול שוב.
טכנולוגיית סוללת EV תמשיך להשתפר
סוללות EV כבר מספקות לרכבים חשמליים טווח מדהים, וניתן להשתמש בהן פעמים רבות. אבל, עדיין יש הרבה דברים לשפר לגבי הטכנולוגיה הזו, במיוחד האופן שבו סוללות EV ממוחזרות ברגע שהן מגיעות לסוף חייהן השימושיים. נותר לראות אם טכנולוגיית הליתיום-יון נשמרת מספיק זמן כדי לראות שיפורים מונומנטליים או מוחלפת לגמרי בטכנולוגיה מבטיחה כמו סוללות מוצק.
