Dunyo ko'proq quvvatga muhtoj, yaxshisi toza va qayta tiklanadigan shaklda.Bizning energiyani saqlash strategiyalarimiz hozirda litiy-ion batareyalar tomonidan shakllantirilgan - bunday texnologiyaning eng yuqori nuqtasi - lekin kelgusi yillarda biz nimani kutishimiz mumkin?
Batareya asoslari bilan boshlaylik.Batareya - bu har birida musbat elektrod (katod), manfiy elektrod (anod), ajratuvchi va elektrolit bo'lgan bir yoki bir nechta hujayralar to'plami.Bular uchun turli xil kimyoviy moddalar va materiallardan foydalanish batareyaning xususiyatlariga ta'sir qiladi - u qancha energiya saqlashi va chiqishi, qancha quvvat berishi yoki zaryadsizlanishi va qayta zaryadlanishi (shuningdek, velosiped quvvati deb ataladi) soniga ta'sir qiladi.
Batareya ishlab chiqaruvchi kompaniyalar arzonroq, zichroq, engilroq va kuchliroq kimyoviy moddalarni topish uchun doimiy ravishda tajriba o'tkazmoqda.Biz Patrik Bernard bilan suhbatlashdik - Saft tadqiqot direktori, u transformatsion salohiyatga ega uchta yangi batareya texnologiyasini tushuntirdi.
YANGI AVLOD LITIY-ION BATARYALARI
Nima u?
Lityum-ion (li-ion) batareyalarda energiyani saqlash va chiqarish lityum ionlarining elektrolitlar orqali musbat elektroddan manfiy elektrodga oldinga va orqaga harakatlanishi bilan ta'minlanadi.Ushbu texnologiyada musbat elektrod boshlang'ich lityum manbai va salbiy elektrod lityum uchun xost sifatida ishlaydi.Li-ion batareyalar nomi ostida bir nechta kimyolar to'plangan, ular o'nlab yillar davomida ijobiy va salbiy faol moddalarni mukammallikka yaqin tanlash va optimallashtirish natijasidir.Lityumlangan metall oksidi yoki fosfatlar hozirgi ijobiy materiallar sifatida ishlatiladigan eng keng tarqalgan materialdir.Salbiy materiallar sifatida grafit, balki grafit/kremniy yoki litiylangan titanium oksidlari ham ishlatiladi.
Haqiqiy materiallar va hujayra dizaynlari bilan li-ion texnologiyasi kelgusi yillarda energiya chegarasiga yetishi kutilmoqda.Shunga qaramay, buzg'unchi faol materiallarning yangi oilalarining eng so'nggi kashfiyoti mavjud chegaralarni ochishi kerak.Ushbu innovatsion birikmalar ijobiy va salbiy elektrodlarda ko'proq litiyni saqlashi mumkin va birinchi marta energiya va quvvatni birlashtirishga imkon beradi.Bundan tashqari, ushbu yangi birikmalar bilan xom ashyoning tanqisligi va tanqidiyligi ham hisobga olinadi.
Uning qanday afzalliklari bor?
Bugungi kunda barcha zamonaviy saqlash texnologiyalari orasida li-ion batareyalar texnologiyasi energiya zichligining eng yuqori darajasini ta'minlaydi.Tez zaryadlash yoki haroratli ish oynasi (-50 °C dan 125 °C gacha) kabi ko'rsatkichlar hujayra dizayni va kimyoviy moddalarning katta tanlovi bilan yaxshi sozlanishi mumkin.Bundan tashqari, lityum-ion batareyalar juda kam o'z-o'zini zaryadsizlantirish va juda uzoq umr ko'rish va velosipedda ishlash kabi qo'shimcha afzalliklarga ega, odatda minglab zaryadlash/zaryadlash davrlari.
Biz buni qachon kutishimiz mumkin?
Ilg'or lityum-ion batareyalarning yangi avlodi qattiq holatdagi batareyalarning birinchi avlodidan oldin joylashtirilishi kutilmoqda.Ular energiya saqlash tizimlari kabi ilovalarda foydalanish uchun ideal bo'ladiqayta tiklanadigan energiyava transport (dengiz, temir yo'llar,aviatsiyava yo'lda harakatchanlik) yuqori energiya, yuqori quvvat va xavfsizlik majburiy bo'lgan joyda.
LITiy oltingugurtli batareyalar
Nima u?
Li-ionli batareyalarda lityum ionlari zaryadlash va tushirish vaqtida barqaror xost tuzilmalari sifatida ishlaydigan faol materiallarda saqlanadi.Lityum-oltingugurtli (Li-S) batareyalarda xost tuzilmalari mavjud emas.Bo'shatish paytida lityum anod iste'mol qilinadi va oltingugurt turli xil kimyoviy birikmalarga aylanadi;zaryadlash vaqtida teskari jarayon sodir bo'ladi.
Uning qanday afzalliklari bor?
Li-S batareyasi juda engil faol materiallardan foydalanadi: musbat elektroddagi oltingugurt va salbiy elektrod sifatida metall lityum.Shuning uchun uning nazariy energiya zichligi juda yuqori: litiy-ionnikidan to'rt baravar katta.Bu uni aviatsiya va kosmik sanoat uchun juda mos qiladi.
Saft qattiq elektrolitga asoslangan eng istiqbolli Li-S texnologiyasini tanladi va ma'qulladi.Ushbu texnik yo'l juda yuqori energiya zichligi, uzoq umr olib keladi va suyuqlik asosidagi Li-S ning asosiy kamchiliklarini bartaraf etadi (cheklangan xizmat muddati, yuqori o'z-o'zidan zaryadsizlanishi, ...).
Bundan tashqari, ushbu texnologiya yuqori gravimetrik energiya zichligi (Wh/kg uchun +30%) tufayli qattiq holatdagi litiy-ionga qo'shimcha hisoblanadi.
Biz buni qachon kutishimiz mumkin?
Asosiy texnologik to'siqlar allaqachon yengib o'tildi va etuklik darajasi to'liq miqyosdagi prototiplar tomon juda tez rivojlanmoqda.
Batareyaning uzoq ishlash muddatini talab qiladigan ilovalar uchun ushbu texnologiya qattiq holatda lityum-iondan keyin bozorga chiqishi kutilmoqda.
QATTIQ HOLAT BATARYALARI
Nima u?
Qattiq holatdagi batareyalar texnologiya nuqtai nazaridan paradigma o'zgarishini anglatadi.Zamonaviy lityum-ionli batareyalarda ionlar suyuq elektrolit (shuningdek, ion o'tkazuvchanlik deb ataladi) bo'ylab bir elektroddan ikkinchisiga o'tadi.To'liq qattiq holatdagi batareyalarda suyuq elektrolitlar qattiq birikma bilan almashtiriladi, bu esa litiy ionlarining uning ichida ko'chib o'tishiga imkon beradi.Bu kontseptsiya yangilikdan yiroq, ammo so'nggi 10 yil ichida - butun dunyo bo'ylab olib borilgan intensiv tadqiqotlar tufayli - suyuq elektrolitga o'xshash juda yuqori ion o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan qattiq elektrolitlarning yangi oilalari topildi, bu esa ushbu texnologik to'siqni engib o'tishga imkon beradi.
Bugun,SaftTadqiqot va ishlanmalar ikkita asosiy material turiga qaratilgan: polimerlar va noorganik birikmalar, qayta ishlanuvchanlik, barqarorlik, o'tkazuvchanlik kabi fizik-kimyoviy xususiyatlarning sinergiyasiga qaratilgan ...
Uning qanday afzalliklari bor?
Birinchi katta afzallik - bu hujayra va batareya darajasida xavfsizlikning sezilarli yaxshilanishi: qattiq elektrolitlar qizdirilganda, ularning suyuq hamkasblaridan farqli o'laroq, yonmaydi.Ikkinchidan, u innovatsion, yuqori kuchlanishli yuqori quvvatli materiallardan foydalanishga imkon beradi, bu esa o'z-o'zidan zaryadsizlanishini qisqartirish natijasida yanada zichroq, engilroq batareyalarni saqlash muddatini yaxshilaydi.Bundan tashqari, tizim darajasida u soddalashtirilgan mexanika, shuningdek, issiqlik va xavfsizlikni boshqarish kabi qo'shimcha afzalliklarni beradi.
Batareyalar yuqori quvvat va og'irlik nisbatiga ega bo'lganligi sababli, ular elektr transport vositalarida foydalanish uchun ideal bo'lishi mumkin.
Biz buni qachon kutishimiz mumkin?
Texnologik taraqqiyot davom etar ekan, bozorga bir necha turdagi qattiq holatdagi akkumulyatorlar chiqishi mumkin.Birinchisi, grafit asosidagi anodli qattiq holatdagi batareyalar bo'lib, energiya samaradorligi va xavfsizligini oshiradi.Vaqt o'tishi bilan metall lityum anoddan foydalangan holda engilroq qattiq holatdagi batareya texnologiyalari sotuvga chiqarilishi kerak.
Yuborilgan vaqt: 2022 yil 03-avgust