Әлемге көбірек қуат қажет, жақсырақ таза және жаңартылатын нысанда.Біздің энергияны сақтау стратегиялары қазіргі уақытта литий-иондық аккумуляторлар арқылы қалыптасады – мұндай технологияның ең озық үлгісі – бірақ біз алдағы жылдарда не күте аламыз?
Кейбір батарея негіздерінен бастайық.Батарея - бұл әрқайсысында оң электрод (катод), теріс электрод (анод), сепаратор және электролит бар бір немесе бірнеше ұяшықтардың пакеті.Бұл үшін әртүрлі химиялық заттар мен материалдарды пайдалану батареяның қасиеттеріне әсер етеді – ол қанша энергияны сақтай алады және шығара алады, қанша қуат бере алады немесе қанша рет зарядсыздандырылады және қайта зарядталады (велосипед сыйымдылығы деп те аталады).
Батарея шығаратын компаниялар арзанырақ, тығызырақ, жеңілірек және күштірек химиялық заттарды табу үшін үнемі эксперимент жасайды.Біз Патрик Бернардпен сөйлестік - Saft зерттеу директоры, ол трансформациялық әлеуеті бар үш жаңа батарея технологиясын түсіндірді.
ЖАҢА ҰРПАҚ ЛИТИИЙ-ИОНДЫ БАТАРЕЯЛАР
Бұл не?
Литий-ионды (ли-ионды) батареяларда энергияны сақтау және босату литий иондарының оң электродтан теріс электродқа электролит арқылы алға және артқа қозғалысы арқылы қамтамасыз етіледі.Бұл технологияда оң электрод бастапқы литий көзі және теріс электрод литийдің негізгі көзі ретінде әрекет етеді.Оң және теріс белсенді материалдарды жетілдіруге жақын ондаған жылдар бойы таңдау және оңтайландыру нәтижесінде ли-ионды батареялар атауымен бірнеше химия жиналады.Литийленген металл оксидтері немесе фосфаттар қазіргі оң материалдар ретінде қолданылатын ең көп таралған материал болып табылады.Теріс материалдар ретінде графит, сонымен қатар графит/кремний немесе литийленген титан оксидтері қолданылады.
Нақты материалдармен және ұяшық конструкцияларымен литий-иондық технология келесі жылдары энергия шегіне жетеді деп күтілуде.Соған қарамастан, бұзылатын белсенді материалдардың жаңа топтарының соңғы ашылуы қазіргі шектеулердің құлпын ашуы керек.Бұл инновациялық қосылыстар оң және теріс электродтарда көбірек литий сақтай алады және бірінші рет энергия мен қуатты біріктіруге мүмкіндік береді.Сонымен қатар, осы жаңа қосылыстармен шикізаттың тапшылығы мен сынилігі де ескеріледі.
Оның артықшылықтары қандай?
Бүгінгі таңда барлық заманауи сақтау технологияларының ішінде ли-ионды батарея технологиясы энергия тығыздығының ең жоғары деңгейіне мүмкіндік береді.Жылдам зарядтау немесе температуралық жұмыс терезесі (-50°C-ден 125°C-қа дейін) сияқты көрсеткіштерді ұяшық дизайны мен химиялық заттардың үлкен таңдауы арқылы дәл реттеуге болады.Сонымен қатар, ли-ионды батареялар өте төмен өзін-өзі разрядтау және өте ұзақ қызмет ету және велосипед өнімділігі, әдетте мыңдаған зарядтау/разрядтау циклдері сияқты қосымша артықшылықтарды көрсетеді.
Біз оны қашан күте аламыз?
Жетілдірілген литий-ионды батареялардың жаңа буыны қатты күйдегі батареялардың бірінші буынынан бұрын орналастырылады деп күтілуде.Олар энергияны сақтау жүйелері сияқты қолданбаларда пайдалану үшін өте қолайлы боладыжаңартылатын көздержәне тасымалдау (теңіз, темір жолдар,авиацияжәне жолдан тыс ұтқырлық) жоғары энергия, жоғары қуат және қауіпсіздік міндетті болып табылатын жерде.
ЛИТИЙ-КҮКІРТТІ БАТАРЕЯЛАР
Бұл не?
Ли-ионды аккумуляторларда литий иондары зарядтау және разрядтау кезінде тұрақты негізгі құрылымдар ретінде әрекет ететін белсенді материалдарда сақталады.Литий-күкіртті (Li-S) батареяларында негізгі құрылымдар жоқ.Зарядтау кезінде литий аноды тұтынылады және күкірт әртүрлі химиялық қосылыстарға айналады;зарядтау кезінде кері процесс жүреді.
Оның артықшылықтары қандай?
Li-S батареясы өте жеңіл белсенді материалдарды пайдаланады: оң электродтағы күкірт және теріс электрод ретінде металл литий.Сондықтан оның теориялық энергия тығыздығы өте жоғары: литий-ионнан төрт есе артық.Бұл оны авиация және ғарыш өнеркәсібі үшін қолайлы етеді.
Saft қатты күйдегі электролитке негізделген ең перспективалы Li-S технологиясын таңдады және оған қолдау көрсетті.Бұл техникалық жол өте жоғары энергия тығыздығын, ұзақ қызмет ету мерзімін әкеледі және сұйықтық негізіндегі Li-S негізгі кемшіліктерін жеңеді (шектеулі қызмет ету мерзімі, жоғары өздігінен разряд, ...).
Сонымен қатар, бұл технология жоғары гравиметриялық энергия тығыздығының арқасында қатты күйдегі литий-ионға қосымша болып табылады (Втсағ/кг-мен есептегенде +30%).
Біз оны қашан күте аламыз?
Негізгі технологиялық кедергілер қазірдің өзінде еңсерілді және жетілу деңгейі толық масштабты прототиптерге қарай өте жылдам дамып келеді.
Ұзақ батареяның қызмет ету мерзімін қажет ететін қолданбалар үшін бұл технология нарыққа қатты күйдегі литий-ионнан кейін ғана жетеді деп күтілуде.
ҚАТТЫ МӘЛІМДЕГІ БАТАРЕЯЛАР
Бұл не?
Қатты күйдегі батареялар технология тұрғысынан парадигманың өзгеруін білдіреді.Қазіргі заманғы ли-ионды батареяларда иондар сұйық электролит арқылы бір электродтан екіншісіне ауысады (сонымен бірге иондық өткізгіштік деп те аталады).Қатты күйдегі батареяларда сұйық электролит қатты қосылыспен ауыстырылады, соған қарамастан оның ішінде литий иондарының миграциясына мүмкіндік береді.Бұл концепция жаңа емес, бірақ соңғы 10 жылда – дүниежүзілік қарқынды зерттеулердің арқасында – сұйық электролитке ұқсас өте жоғары иондық өткізгіштігі бар қатты электролиттердің жаңа топтары табылды, бұл нақты технологиялық кедергіні жеңуге мүмкіндік береді.
Бүгін,SaftҒылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар екі негізгі материал түріне бағытталған: полимерлер және бейорганикалық қосылыстар, өңдеуге қабілеттілік, тұрақтылық, өткізгіштік сияқты физика-химиялық қасиеттердің синергетикасына бағытталған ...
Оның артықшылықтары қандай?
Бірінші үлкен артықшылық ұяшықтар мен батареялар деңгейінде қауіпсіздіктің айтарлықтай жақсаруы болып табылады: қатты электролиттер сұйық аналогтарынан айырмашылығы қыздырылған кезде жанбайды.Екіншіден, ол инновациялық, жоғары вольтты жоғары қуатты материалдарды пайдалануға мүмкіндік береді, бұл өздігінен разрядтың қысқаруы нәтижесінде жақсырақ жарамдылық мерзімі бар тығызырақ, жеңіл батареяларға мүмкіндік береді.Сонымен қатар, жүйе деңгейінде ол жеңілдетілген механика, сондай-ақ жылу және қауіпсіздікті басқару сияқты қосымша артықшылықтар әкеледі.
Батареялар жоғары қуат пен салмақ қатынасын көрсете алатындықтан, олар электрлі көліктерде пайдалану үшін өте қолайлы болуы мүмкін.
Біз оны қашан күте аламыз?
Технологиялық прогресс жалғасуда нарыққа қатты күйдегі батареялардың бірнеше түрі шығуы мүмкін.Біріншісі энергия өнімділігі мен қауіпсіздігін жақсартатын графит негізіндегі анодтары бар қатты күйдегі батареялар болады.Уақыт өте келе металл литий анодын пайдаланатын жеңіл қатты күйдегі батарея технологиялары коммерциялық қол жетімді болуы керек.
Жіберу уақыты: 03 тамыз 2022 ж