Дүйнө көбүрөөк күчкө муктаж, эң жакшысы таза жана жаңылануучу формада.Биздин энергияны сактоо стратегиялары азыркы учурда литий-иондук батарейкалар менен калыптанган – мындай технологиянын эң алдыңкы чегинде – бирок биз алдыдагы жылдарда эмнени күтсөк болот?
Келгиле, кээ бир батареянын негиздери менен баштайлы.Батарея – бул ар биринде оң электрод (катод), терс электрод (анод), сепаратор жана электролит бар бир же бир нече клеткалардын пакети.Булар үчүн ар кандай химиялык заттарды жана материалдарды колдонуу аккумулятордун касиеттерине таасир этет – ал канча энергияны сактай алат жана чыгара алат, ал канча кубат бере алат же канча жолу зарядсызданса жана кайра заряддала алат (ошондой эле велосипед кубаттуулугу деп аталат).
Батарея чыгарган компаниялар арзаныраак, тыгызыраак, жеңилирээк жана күчтүүрөөк химияларды табуу үчүн тынымсыз эксперимент жүргүзүп жатышат.Биз Патрик Бернард менен сүйлөштүк - Saft изилдөө директору, ал үч жаңы батарейка технологиясын трансформациялоо потенциалы менен түшүндүрдү.
ЖАЦЫ МУУНДУН ЛИТИУМ-ИОНДУК БАТАРЕЯЛАР
Бул эмне?
Литий-иондук (ли-иондук) батареяларда энергияны сактоо жана бошотуу литий иондорунун оң электроддон терс электродго электролит аркылуу алдыга жана артка жылышы менен камсыз кылынат.Бул технологияда оң электрод литийдин баштапкы булагы жана терс электрод литийдин ээси катары иштейт.Ондогон жылдар бою оң жана терс активдүү материалдардын кемчиликсиздигине жакын болгон тандоо жана оптималдаштыруунун натыйжасында ли-иондук батарейкалар деген ат менен бир нече химия чогултулган.Литийленген металл оксиддери же фосфаттар азыркы оң материалдар катары колдонулган эң кеңири таралган материал болуп саналат.Терс материалдар катары графит, ошондой эле графит/кремний же литийленген титан оксиддери колдонулат.
Чыныгы материалдар жана клетка конструкциялары менен li-ion технологиясы жакынкы жылдарда энергиянын чегине жетиши күтүлүүдө.Ошого карабастан, бузулуучу активдүү материалдардын жаңы үй-бүлөлөрүнүн акыркы ачылыштары азыркы чектерди ачууга тийиш.Бул новатордук кошулмалар оң жана терс электроддордо көбүрөөк литийди сактай алат жана биринчи жолу энергия менен кубаттуулукту айкалыштырууга мүмкүндүк берет.Мындан тышкары, бул жаңы кошулмалар менен сырьенун жетишсиздиги жана сындуулугу да эске алынат.
Анын кандай артыкчылыктары бар?
Бүгүнкү күндө, бардык заманбап сактоо технологияларынын арасында, ли-иондук батареянын технологиясы энергиянын тыгыздыгынын эң жогорку деңгээлине мүмкүндүк берет.Тез кубаттоо же температуранын иштөө терезеси (-50°Cден 125°Cге чейин) сыяктуу аткарууларды клетканын дизайны жана химиясынын чоң тандоосу менен жакшылап жөндөөгө болот.Андан тышкары, ли-иондук батарейкалар кошумча артыкчылыктарды көрсөтөт, мисалы, өзүн-өзү разрядсыздандырат жана өтө узак иштөө мөөнөтү жана велосипед тебүү көрсөткүчтөрү, адатта миңдеген заряддоо/заряддоо циклдери.
Качан биз аны күтө алабыз?
Өнүккөн литий-иондук батарейкалардын жаңы мууну катуу абалдагы батареялардын биринчи муунуна чейин жайылтылат деп күтүлүүдө.Алар энергияны сактоо тутумдары сыяктуу колдонмолордо колдонуу үчүн идеалдуу болоткайра жаралуучу булактаржана транспорт (деңиз, темир жол,авиацияжана жолдон тышкары мобилдүүлүк) жогорку энергия, жогорку кубаттуулук жана коопсуздук милдеттүү болгон жерде.
ЛИТИЙ-КҮКҮРТТҮҮ БАТАРЕЯЛАР
Бул эмне?
Ли-иондук батарейкаларда литий иондору заряддоо жана разряд учурунда туруктуу кабыл алуучу структуралардын ролун аткарган активдүү материалдарда сакталат.Литий-күкүрттүү (Li-S) батареяларда кабыл алуучу түзүлүштөр жок.Заряддоодо литий аноду сарпталат жана күкүрт түрдүү химиялык кошулмаларга айланат;кубаттоо учурунда тескери процесс жүрөт.
Анын кандай артыкчылыктары бар?
Li-S батареясы өтө жеңил активдүү материалдарды колдонот: оң электроддогу күкүрт жана терс электрод катары металлдык литий.Мына ушундан улам анын теориялык энергия тыгыздыгы укмуштуудай жогору: литий-иондукунан төрт эсе чоң.Бул авиация жана космостук өнөр жай үчүн жакшы ылайыктуу кылат.
Saft катуу электролитке негизделген эң келечектүү Li-S технологиясын тандап алды жана жактырды.Бул техникалык жол абдан жогорку энергия тыгыздыгын, узак өмүрдү алып келет жана суюктук негизиндеги Li-S негизги кемчиликтерин (чектелген өмүр, жогорку өзүн-өзү разряд, ...) жеңет.
Андан тышкары, бул технология жогорку гравиметрикалык энергия тыгыздыгынын аркасында катуу литий-ионго кошумча болуп саналат (Вт/кг менен +30% коюмда).
Качан биз аны күтө алабыз?
Негизги технологиялык тоскоолдуктар мурунтан эле жоюлуп, жетилгендик деңгээли толук масштабдуу прототиптерге карай абдан тез жылып баратат.
Батареянын узак иштөө мөөнөтүн талап кылган тиркемелер үчүн бул технология катуу абалдагы литий-иондон кийин эле рынокко чыгышы күтүлүүдө.
КАТУУ МАМЛЕКЕТТИК БАТАРЕЯЛАР
Бул эмне?
Катуу абалдагы батарейкалар технология жагынан парадигманын өзгөрүшүн билдирет.Заманбап литий-иондук батарейкаларда иондор суюк электролит аркылуу бир электроддон экинчисине өтөт (иондук өткөрүмдүүлүк деп да аталат).Катуу абалдагы батарейкаларда суюк электролит катуу кошулма менен алмаштырылат, бирок литий иондорунун анын ичинде миграцияланышына мүмкүндүк берет.Бул концепция жаңыдан алыс, бирок акыркы 10 жылдын ичинде - бүткүл дүйнөлүк интенсивдүү изилдөөлөрдүн аркасында - суюк электролитке окшош, өтө жогорку иондук өткөрүмдүүлүккө ээ катуу электролиттердин жаңы үй-бүлөлөрү ачылган, бул өзгөчө технологиялык тоскоолдукту жеңүүгө мүмкүндүк берет.
Бүгүн,SaftИзилдөө жана өнүктүрүү аракеттери материалдын 2 негизги түрүнө багытталган: полимерлер жана органикалык эмес бирикмелер, физикалык-химиялык касиеттердин синергетикасын, мисалы, иштетилүүчүлүк, туруктуулук, өткөргүчтүк…
Анын кандай артыкчылыктары бар?
Биринчи чоң артыкчылыгы - бул клетканын жана батареянын деңгээлиндеги коопсуздуктун олуттуу жакшыруусу: катуу электролиттер ысытылганда, суюктуктардан айырмаланып, күйбөйт.Экинчиден, ал инновациялык, жогорку чыңалуудагы жогорку кубаттуулуктагы материалдарды колдонууга мүмкүндүк берет, бул өзүн-өзү разряддын кыскартылышынын натыйжасында жакшыраак жарактуулук мөөнөтү менен тыгызыраак, жеңилирээк батарейкаларды чыгарууга мүмкүндүк берет.Мындан тышкары, система деңгээлинде, бул жөнөкөйлөштүрүлгөн механика, ошондой эле жылуулук жана коопсуздук башкаруу сыяктуу кошумча артыкчылыктарды алып келет.
Батареялар жогорку күч-салмак катышын көрсөтө алгандыктан, алар электр унааларында колдонуу үчүн идеалдуу болушу мүмкүн.
Качан биз аны күтө алабыз?
Технологиялык прогресс уланып жаткандыктан, бардык катуу абалдагы батареялардын бир нече түрлөрү рынокко чыгышы мүмкүн.Биринчиси графиттин негизиндеги аноддору бар катуу абалдагы батарейкалар болуп, энергетикалык натыйжалуулукту жана коопсуздукту жакшыртат.Убакыттын өтүшү менен металлдык литий анодун колдонгон жеңилирээк катуу абалдагы батареянын технологиялары коммерциялык жеткиликтүү болуп калышы керек.
Посттун убактысы: 03-август-2022