Feumaidh an saoghal barrachd cumhachd, mas fheàrr ann an cruth a tha glan agus ath-nuadhachail.Tha na ro-innleachdan stòraidh lùth againn an-dràsta air an cumadh le bataraidhean lithium-ion - aig fìor thoiseach an leithid de theicneòlas - ach dè as urrainn dhuinn coimhead air adhart ris anns na bliadhnaichean ri teachd?
Feuch an tòisich sinn le cuid de bhunaitean bataraidh.Is e pasgan de aon chealla no barrachd a th’ ann am bataraidh, agus tha dealan dearbhach (an catod), electrode àicheil (an anod), dealaiche agus electrolyte aig gach fear dhiubh.Bidh cleachdadh cheimigean agus stuthan eadar-dhealaichte airson seo a’ toirt buaidh air feartan a’ bhataraidh - dè an lùth as urrainn dha a stòradh agus a thoirt a-mach, dè an ìre de chumhachd as urrainn dha a thoirt seachad no an àireamh de thursan a thèid a leigeil ma sgaoil agus ath-lìonadh (ris an canar cuideachd comas rothaireachd).
Tha companaidhean bataraidh an-còmhnaidh a’ feuchainn ri ceimigean a lorg a tha nas saoire, nas dùmhail, nas aotroime agus nas cumhachdaiche.Bhruidhinn sinn ri Patrick Bernard - Stiùiriche Rannsachaidh Saft, a mhìnich trì teicneòlasan bataraidh ùra le comas cruth-atharrachail.
Bataraidhean LITHIUM-ION ÙR
Dè th 'ann?
Ann am bataraidhean lithium-ion (li-ion), tha stòradh agus sgaoileadh lùth air a thoirt seachad le bhith a’ gluasad ions lithium bhon electrode dearbhach chun àicheil air ais is air adhart tron electrolyte.Anns an teicneòlas seo, tha an electrode dearbhach ag obair mar a’ chiad stòr lithium agus an dealan àicheil mar aoigh airson lithium.Tha grunn cheimigean air an cruinneachadh fon ainm bataraidhean li-ion, mar thoradh air deicheadan de thaghadh agus optimization faisg air foirfeachd stuthan gnìomhach adhartach is àicheil.Is e ocsaidean meatailt lithiated no phosphates an stuth as cumanta a thathas a’ cleachdadh mar stuthan adhartach an-dràsta.Bithear a’ cleachdadh graphite, ach cuideachd grafait/silicon no ocsaidean titanium lithiated mar stuthan àicheil.
Le fìor stuthan agus dealbhadh cealla, thathas an dùil gun ruig teicneòlas li-ion crìoch lùtha anns na bliadhnachan ri teachd.Ach a dh’ aindeoin sin, bu chòir do lorg o chionn ghoirid de theaghlaichean ùra de stuthan gnìomhach aimhreiteach na crìochan làithreach fhuasgladh.Faodaidh na todhar ùr-ghnàthach seo barrachd lithium a stòradh ann an dealanan adhartach is àicheil agus leigidh iad airson a’ chiad uair lùth agus cumhachd a chur còmhla.A bharrachd air an sin, leis na todhar ùra sin, thathas cuideachd a’ toirt aire do ghainnead agus cho riatanach sa tha stuthan amh.
Dè na buannachdan a th’ ann?
An-diugh, am measg nan teicneòlasan stòraidh as ùire, tha teicneòlas bataraidh li-ion a’ ceadachadh an ìre as àirde de dhlùths lùtha.Faodar coileanadh leithid cosgais luath no uinneag obrachaidh teòthachd (-50 ° C suas gu 125 ° C) a ghleusadh leis an roghainn mhòr de dhealbhadh cealla agus ceimigean.A bharrachd air an sin, tha buannachdan a bharrachd aig bataraidhean li-ion leithid fèin-sgaoileadh glè ìosal agus coileanadh beatha is baidhsagal glè fhada, mar as trice mìltean de chuairtean cosgais / sgaoileadh.
Cuin as urrainn dhuinn a bhith an dùil ris?
Thathas an dùil gun tèid ginealach ùr de bhataraidhean li-ion adhartach a chuir a-steach ron chiad ghinealach de bataraidhean stàite cruaidh.Bidh iad air leth freagarrach airson an cleachdadh ann an tagraidhean leithid Energy Storage Systems airsonstuthan ath-nuadhachailagus còmhdhail (mara, rathaidean-iarainn,itealainagus gluasad far-rathaid) far a bheil lùth àrd, cumhachd àrd agus sàbhailteachd riatanach.
BATRI LITHIUM-SULPHUR
Dè th 'ann?
Ann am bataraidhean li-ion, tha na h-ianan lithium air an stòradh ann an stuthan gnìomhach ag obair mar structaran aoigheachd seasmhach rè cosgais agus sgaoileadh.Ann am bataraidhean lithium-sulfair (Li-S), chan eil structaran aoigheachd ann.Nuair a bhios e ga sgaoileadh, bidh an anod lithium air a chaitheamh agus air a thionndadh gu bhith na mheasgachadh de choimeasgaidhean ceimigeach;rè cosgais, bidh am pròiseas cùil a’ gabhail àite.
Dè na buannachdan a th’ ann?
Bidh bataraidh Li-S a’ cleachdadh stuthan gnìomhach gu math aotrom: sulbhur anns an electrode adhartach agus lithium meatailteach mar an dealan àicheil.Sin as coireach gu bheil an dùmhlachd lùth teòiridheach gu math àrd: ceithir tursan nas motha na an dùmhlachd lithium-ion.Tha sin ga fhàgail gu math iomchaidh airson gnìomhachasan itealain agus fànais.
Tha Saft air an teicneòlas Li-S as gealltanach a thaghadh agus a tha stèidhichte air electrolyte stàite cruaidh.Tha an t-slighe theicnigeach seo a ’toirt dùmhlachd lùth fìor àrd, beatha fhada agus a’ faighinn thairis air prìomh eas-bhuannachdan an Li-S stèidhichte air leaghan (beatha cuibhrichte, fèin-sgaoileadh àrd, ...).
A bharrachd air an sin, tha an teicneòlas seo a bharrachd air lithium-ion stàite cruaidh mar thoradh air an dùmhlachd lùth gravimetric adhartach (+ 30% an sàs ann an Wh / kg).
Cuin as urrainn dhuinn a bhith an dùil ris?
Chaidh faighinn seachad air prìomh chnapan-starra teicneòlais mu thràth agus tha an ìre aibidh a’ dol air adhart gu math luath a dh’ ionnsaigh prototypes làn-sgèile.
Airson tagraidhean a dh ’fheumas beatha bataraidh fada, thathas an dùil gun ruig an teicneòlas seo a’ mhargaidh dìreach às deidh lithium-ion stàite cruaidh.
BATRI STÀITEAN SOLID
Dè th 'ann?
Tha bataraidhean stàite soladach a’ riochdachadh gluasad paradigm a thaobh teicneòlas.Ann am bataraidhean li-ion an latha an-diugh, bidh ions a’ gluasad bho aon dealan gu fear eile thairis air an electrolyte leaghaidh (ris an canar cuideachd seoltachd ionic).Ann am bataraidhean stàite làn-chruaidh, thèid todhar cruaidh a chuir an àite an electrolyte leaghaidh a leigeas le ions lithium gluasad a-staigh.Tha am bun-bheachd seo fada bho bhith ùr, ach thairis air na 10 bliadhna a dh’ fhalbh - le taing do sgrùdadh dian air feadh an t-saoghail - chaidh teaghlaichean ùra de electrolytes cruaidh a lorg le giùlan ionic fìor àrd, coltach ri electrolyte leaghaidh, a ’leigeil leis a’ chnap-starra teicneòlach sònraichte seo faighinn seachad air.
An-diugh,SàbhailteBidh oidhirpean Rannsachaidh & Leasachaidh a’ cuimseachadh air 2 phrìomh sheòrsa stuthan: polymers agus todhar neo-organach, ag amas air co-obrachadh de fheartan fiosaigeach-ceimigeach leithid pròiseasar, seasmhachd, seoltachd…
Dè na buannachdan a th’ ann?
Is e a’ chiad bhuannachd mhòr adhartas mòr ann an sàbhailteachd aig ìrean cealla is bataraidh: tha electrolytes cruaidh neo-lasanta nuair a thèid an teasachadh, eu-coltach ris an fheadhainn leaghaidh.San dàrna h-àite, tha e a’ ceadachadh stuthan àrd-chomasach ùr-ghnàthach, àrd-bholtaid a chleachdadh, a’ comasachadh bataraidhean nas dlùithe, nas aotroime le beatha sgeilp nas fheàrr mar thoradh air fèin-sgaoileadh nas lugha.A bharrachd air an sin, aig ìre siostam, bheir e buannachdan a bharrachd leithid meacanaig nas sìmplidhe a bharrachd air riaghladh teirmeach is sàbhailteachd.
Leis gum faod na bataraidhean co-mheas àrd cumhachd-gu-cuideam a nochdadh, dh’ fhaodadh iad a bhith air leth freagarrach airson an cleachdadh ann an carbadan dealain.
Cuin as urrainn dhuinn a bhith an dùil ris?
Tha e coltach gun tig grunn sheòrsan bataraidhean stàite cruaidh chun mhargaidh mar a tha adhartas teicneòlach a’ leantainn.Is e a’ chiad fhear bataraidhean stàite cruaidh le anodan stèidhichte air grafait, a bheir coileanadh lùtha agus sàbhailteachd nas fheàrr.Thar ùine, bu chòir teicneòlasan bataraidh stàite nas aotroime a bhith a’ cleachdadh anod lithium meatailteach a bhith rim faighinn gu malairteach.
Ùine puist: Lùnastal-03-2022