Дэлхийд цэвэр, сэргээгдэх эрчим хүч хэрэгтэй.Бидний эрчим хүч хадгалах стратеги нь одоогоор ийм технологийн дэвшилтэт технологи болох лити-ион батерейгаар тодорхойлогддог, гэхдээ бид ирэх жилүүдэд юу хүлээж чадах вэ?
Зайны үндсэн зарчмуудаас эхэлцгээе.Батерей нь нэг буюу хэд хэдэн эсийн багц бөгөөд тус бүр нь эерэг электрод (катод), сөрөг электрод (анод), тусгаарлагч ба электролит юм.Эдгээрт янз бүрийн химийн бодис, материалыг ашиглах нь батерейны шинж чанарт нөлөөлдөг - энэ нь хэр их эрчим хүч хуримтлуулж, гаргаж чадах, хэр их хүч чадал өгөх эсвэл хэдэн удаа цэнэглэж, цэнэглэх боломжтой (мөн дугуйн хүчин чадал гэж нэрлэдэг).
Батерейны компаниуд хямд, нягт, хөнгөн, илүү хүчтэй химийн бодисуудыг хайж олохын тулд байнга туршилт хийж байна.Бид хувиргах чадвартай гурван шинэ батерейны технологийн талаар тайлбарласан Saft судалгааны захирал Патрик Бернардтай ярилцлаа.
ШИНЭ ҮЕИЙН ЛИТИЙ-ИОН БАТАРЕЙ
Энэ юу вэ?
Лити-ион (ли-ион) батерейнд энергийн хадгалалт, ялгаралт нь лити ионуудыг эерэгээс сөрөг электрод руу электролитээр дамжуулан нааш цааш хөдөлгөх замаар хангадаг.Энэ технологид эерэг электрод нь литийн анхны эх үүсвэр болж, сөрөг электрод нь литийн үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг.Эерэг болон сөрөг идэвхтэй материалыг төгс төгөлдөр болгоход ойртсон олон арван жилийн сонголт, оновчлолын үр дүнд хэд хэдэн химийн бодисыг ли-ион батерейны нэрийн дор цуглуулсан.Литижүүлсэн металлын исэл эсвэл фосфатууд нь одоогийн эерэг материал болгон ашигладаг хамгийн түгээмэл материал юм.Сөрөг материал болгон графит төдийгүй бал чулуу/цахиур эсвэл литийн титан ислийг ашигладаг.
Бодит материал, эсийн дизайны хувьд ли-ион технологи ойрын жилүүдэд эрчим хүчний хязгаарт хүрэх төлөвтэй байна.Гэсэн хэдий ч эвдрэлд хүргэдэг идэвхтэй материалын шинэ бүлгүүдийн сүүлийн үеийн нээлтүүд одоогийн хязгаарыг нээх ёстой.Эдгээр шинэлэг нэгдлүүд нь эерэг ба сөрөг электродуудад илүү их литийг хадгалах боломжтой бөгөөд анх удаа эрчим хүч, хүчийг хослуулах боломжийг олгоно.Нэмж дурдахад эдгээр шинэ нэгдлүүдийн хувьд түүхий эдийн хомсдол, шүүмжлэлтэй байдлыг харгалзан үздэг.
Түүний давуу тал юу вэ?
Өнөөдөр хамгийн сүүлийн үеийн хадгалах технологи дотроос ли-ион батерейны технологи нь эрчим хүчний нягтралыг хамгийн дээд түвшинд байлгах боломжийг олгодог.Хурдан цэнэглэх эсвэл температуртай ажиллах цонх (-50 ° C хүртэл 125 ° C хүртэл) зэрэг гүйцэтгэлийг эсийн дизайн, химийн олон сонголтоор нарийн тааруулж болно.Цаашилбал, ли-ион батерейнууд нь өөрөө цэнэггүй цэнэг багатай, маш урт хугацааны ашиглалтын хугацаа, унадаг дугуйн гүйцэтгэл, ихэвчлэн хэдэн мянган цэнэглэх/цэнэглэх цикл зэрэг нэмэлт давуу талуудыг харуулдаг.
Бид үүнийг хэзээ хүлээж болох вэ?
Шинэ үеийн дэвшилтэт ли-ион батерейг эхний үеийн хатуу төлөвт батерейгаас өмнө ашиглах төлөвтэй байна.Эдгээрийг Эрчим хүч хадгалах систем гэх мэт програмуудад ашиглахад тохиромжтойсэргээгдэх эрчим хүчболон тээвэрлэлт (далайн, төмөр зам,нисэхболон замаас гадуурх хөдөлгөөнт байдал) өндөр эрчим хүч, өндөр хүчин чадал, аюулгүй байдлыг хангах шаардлагатай.
ЛИТИЙ-ХҮХЭРТ БАТАРЕЙ
Энэ юу вэ?
Ли-ион батерейнд литийн ионууд нь цэнэглэх, цэнэггүй байх үед тогтвортой үндсэн бүтэц болж ажилладаг идэвхтэй материалд хадгалагддаг.Лити-хүхрийн (Li-S) батерейнд хост бүтэц байдаггүй.Цэнэглэх явцад литийн анод зарцуулагдаж, хүхэр нь янз бүрийн химийн нэгдлүүд болж хувирдаг;цэнэглэх явцад урвуу процесс явагдана.
Түүний давуу тал юу вэ?
Li-S батерей нь маш хөнгөн идэвхтэй материалыг ашигладаг: эерэг электрод дахь хүхэр, сөрөг электродын хувьд металл лити.Тийм ч учраас онолын эрчим хүчний нягтрал нь литийн ионоос дөрөв дахин их байдаг.Энэ нь агаарын тээвэр, сансрын салбарт тохиромжтой.
Saft нь хатуу төлөвт электролит дээр суурилсан хамгийн ирээдүйтэй Li-S технологийг сонгож, илүүд үздэг.Энэхүү техникийн зам нь маш өндөр эрчим хүчний нягтрал, урт наслалт авчирч, шингэн дээр суурилсан Li-S-ийн гол сул талыг (хязгаарлагдмал ашиглалтын хугацаа, өндөр өөрөө ялгадас, ...) даван туулдаг.
Цаашилбал, энэхүү технологи нь дээд зэргийн гравиметрийн эрчим хүчний нягтрал (Вт.ц/кг-д 30%)-ийн ачаар хатуу төлөвт литий-ионыг нэмэлт болгон ашигладаг.
Бид үүнийг хэзээ хүлээж болох вэ?
Технологийн томоохон саад бэрхшээлийг аль хэдийн даван туулж, төлөвшлийн түвшин бүрэн хэмжээний прототипүүд рүү маш хурдан хөгжиж байна.
Батерейны ашиглалтын хугацаа урт байх шаардлагатай програмуудын хувьд энэ технологи нь хатуу төлөвт лити-ионы дараа л зах зээлд гарах төлөвтэй байна.
Хатуу төлөвийн батарей
Энэ юу вэ?
Хатуу төлөвт батерейнууд нь технологийн хувьд парадигмын өөрчлөлтийг илэрхийлдэг.Орчин үеийн ли-ион батерейнд ионууд нь шингэн электролитээр дамжин нэг электродоос нөгөөд шилждэг (мөн ион дамжуулалт гэж нэрлэдэг).Бүх хатуу төлөвт батерейнд шингэн электролит нь хатуу нэгдлээр солигддог бөгөөд энэ нь лити ионуудыг дотор нь шилжүүлэх боломжийг олгодог.Энэ үзэл баримтлал нь шинэ зүйл биш боловч сүүлийн 10 жилийн хугацаанд дэлхий даяар хийсэн эрчимтэй судалгааны ачаар шингэн электролиттэй төстэй маш өндөр ион дамжуулалттай хатуу электролитийн шинэ бүлгүүдийг олж илрүүлсэн нь энэхүү технологийн саад бэрхшээлийг даван туулах боломжийг олгосон юм.
Өнөөдөр,SaftСудалгаа, хөгжүүлэлтийн хүчин чармайлт нь үндсэн 2 төрлийн материал дээр төвлөрдөг: полимер ба органик бус нэгдлүүд, боловсруулалт, тогтвортой байдал, цахилгаан дамжуулах чанар гэх мэт физик-химийн шинж чанаруудын синергетикийг зорьдог ...
Түүний давуу тал юу вэ?
Эхний том давуу тал нь эсийн болон батерейны түвшинд аюулгүй байдлын мэдэгдэхүйц сайжруулалт юм: хатуу электролит нь шингэнтэй харьцуулахад халаахад шатдаггүй.Хоёрдугаарт, энэ нь шинэлэг, өндөр хүчдэлийн өндөр хүчин чадалтай материалыг ашиглахыг зөвшөөрч, илүү нягтралтай, хөнгөн батерейг өөрөө цэнэглэх хугацааг багасгаснаар хадгалах хугацаа сайтай болгодог.Түүнчлэн, системийн түвшинд энэ нь хялбаршуулсан механик, дулааны болон аюулгүй байдлын менежмент зэрэг нэмэлт давуу талыг авчрах болно.
Батерейнууд нь хүч, жингийн өндөр харьцаатай байдаг тул цахилгаан машинд ашиглахад тохиромжтой.
Бид үүнийг хэзээ хүлээж болох вэ?
Технологийн дэвшил үргэлжилж байгаа тул хэд хэдэн төрлийн хатуу төлөвт батерейнууд зах зээлд гарах магадлалтай.Эхнийх нь графит дээр суурилсан анод бүхий хатуу төлөвт батерейнууд бөгөөд эрчим хүчний гүйцэтгэл, аюулгүй байдлыг сайжруулна.Цаг хугацаа өнгөрөхөд металл литийн анод ашигладаг хөнгөн хатуу төлөвт батерейны технологиуд худалдаанд гарах ёстой.
Шуудангийн цаг: 2022 оны 8-р сарын 03-ны хооронд