Τι θερμότητα μπορεί να μας πει σχετικά με τη χημεία της μπαταρίας:χρησιμοποιώντας το φαινόμενο Peltier για να μελετήσει τα κύτταρα ιόντων λιθίου
Οι μπαταρίες είναι βασικά στοιχεία πολλών σύγχρονων ηλεκτρονικών συσκευών και η απόδοσή τους είναι ζωτικής σημασίας για τη συνολική λειτουργία αυτών των συσκευών. Επομένως, η ικανότητα κατανόησης και πρόβλεψης της συμπεριφοράς των μπαταριών έχει μεγάλη σημασία. Ένας τρόπος για να μελετήσετε τις μπαταρίες είναι να χρησιμοποιήσετε το φαινόμενο Peltier, το οποίο είναι η δημιουργία θερμότητας ή κρύου όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσα από μια διασταύρωση δύο ανόμοιων υλικών.
Όταν ένα ρεύμα εφαρμόζεται σε μια μπαταρία, τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια συνδέονται και τα ηλεκτρόνια ρέουν από το αρνητικό ηλεκτρόδιο στο θετικό ηλεκτρόδιο. Αυτή η ροή ηλεκτρονίων δημιουργεί μια διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων, με το θετικό ηλεκτρόδιο να γίνεται θερμότερο από το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Η ποσότητα θερμότητας που παράγεται είναι ανάλογη προς το ρεύμα που ρέει μέσω της μπαταρίας.
Με τη μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ των ηλεκτροδίων, μπορούμε να μάθουμε για τις εσωτερικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην μπαταρία. Για παράδειγμα, εάν η διαφορά θερμοκρασίας είναι μεγάλη, δείχνει ότι υπάρχει υψηλή αντίσταση στη ροή των ηλεκτρονίων, η οποία θα μπορούσε να οφείλεται σε συσσώρευση στερεών ηλεκτρολυτών (SEI) στην επιφάνεια των ηλεκτροδίων. Το SEI είναι ένα στρώμα υλικού που σχηματίζεται στην επιφάνεια των ηλεκτροδίων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης και μπορεί να αυξήσει την αντίσταση στη ροή των ηλεκτρονίων.
Ένας άλλος τρόπος για να χρησιμοποιήσετε το φαινόμενο Peltier για να μελετήσετε τις μπαταρίες είναι να μετρήσετε τη θερμότητα που παράγεται κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Η ποσότητα θερμότητας που παράγεται κατά τη φόρτιση είναι διαφορετική από την ποσότητα θερμότητας που παράγεται κατά την εκφόρτιση και αυτή η διαφορά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της απόδοσης της μπαταρίας. Η αποτελεσματικότητα μιας μπαταρίας είναι η αναλογία της ενέργειας ενέργειας κατά την εκφόρτιση στην εισροή ενέργειας κατά τη διάρκεια της φόρτισης.
Το φαινόμενο Peltier μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει τις επιδράσεις της θερμοκρασίας στην απόδοση της μπαταρίας. Μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία της μπαταρίας, μπορούμε να δούμε πώς αλλάζουν η χωρητικότητα και η ισχύς της μπαταρίας. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό μπαταριών που είναι καλύτερα κατάλληλες για συγκεκριμένες εφαρμογές.
Συμπερασματικά, το φαινόμενο Peltier είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τη μελέτη των εσωτερικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα σε κύτταρα ιόντων λιθίου. Με τη μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ των ηλεκτροδίων, της θερμότητας που παράγεται κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση και τις επιδράσεις της θερμοκρασίας στην απόδοση της μπαταρίας, μπορούμε να μάθουμε πολλά για το πώς λειτουργούν οι μπαταρίες. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό και τη βελτίωση των μπαταριών για διάφορες εφαρμογές.
