Ang mundo ay nangangailangan ng higit na kapangyarihan, mas mabuti sa isang anyo na malinis at nababago.Ang aming mga diskarte sa pag-iimbak ng enerhiya ay kasalukuyang hinuhubog ng mga baterya ng lithium-ion - sa pinakadulo ng naturang teknolohiya - ngunit ano ang maaari naming abangan sa mga darating na taon?
Magsimula tayo sa ilang mga pangunahing kaalaman sa baterya.Ang baterya ay isang pakete ng isa o higit pang mga cell, na ang bawat isa ay may positibong electrode (ang cathode), isang negatibong electrode (ang anode), isang separator at isang electrolyte.Ang paggamit ng iba't ibang mga kemikal at materyales para sa mga ito ay nakakaapekto sa mga katangian ng baterya - kung gaano karaming enerhiya ang maiimbak at mailalabas nito, kung gaano karaming kapangyarihan ang maibibigay nito o ang bilang ng mga beses na maaari itong ma-discharge at ma-recharge (tinatawag ding kapasidad ng pagbibisikleta).
Ang mga kumpanya ng baterya ay patuloy na nag-eeksperimento upang makahanap ng mga kemikal na mas mura, mas siksik, mas magaan at mas malakas.Nakausap namin si Patrick Bernard - Saft Research Director, na nagpaliwanag ng tatlong bagong teknolohiya ng baterya na may potensyal na pagbabago.
BAGONG HENERASYON NG LITHIUM-ION BATTERY
Ano ito?
Sa mga baterya ng lithium-ion (li-ion), ang pag-iimbak at pagpapalabas ng enerhiya ay ibinibigay ng paggalaw ng mga lithium ions mula sa positibo patungo sa negatibong elektrod pabalik-balik sa pamamagitan ng electrolyte.Sa teknolohiyang ito, ang positibong elektrod ay gumaganap bilang paunang pinagmumulan ng lithium at ang negatibong elektrod bilang host para sa lithium.Maraming mga chemistries ang natipon sa ilalim ng pangalan ng mga li-ion na baterya, bilang resulta ng mga dekada ng pagpili at pag-optimize na malapit sa pagiging perpekto ng positibo at negatibong mga aktibong materyales.Ang mga lithiated metal oxide o phosphate ay ang pinakakaraniwang materyal na ginagamit bilang kasalukuyang positibong materyales.Ang graphite, ngunit pati na rin ang graphite/silicon o lithiated titanium oxides ay ginagamit bilang mga negatibong materyales.
Sa aktwal na mga materyales at mga disenyo ng cell, ang teknolohiya ng li-ion ay inaasahang aabot sa limitasyon ng enerhiya sa mga susunod na taon.Gayunpaman, ang pinakahuling pagtuklas ng mga bagong pamilya ng mga nakakagambalang aktibong materyales ay dapat magbukas ng mga kasalukuyang limitasyon.Ang mga makabagong compound na ito ay maaaring mag-imbak ng mas maraming lithium sa positibo at negatibong mga electrodes at magbibigay-daan sa unang pagkakataon na pagsamahin ang enerhiya at kapangyarihan.Bilang karagdagan, sa mga bagong compound na ito, ang kakulangan at pagiging kritikal ng mga hilaw na materyales ay isinasaalang-alang din.
Ano ang mga pakinabang nito?
Ngayon, sa lahat ng mga makabagong teknolohiya ng imbakan, ang teknolohiya ng baterya ng li-ion ay nagbibigay-daan sa pinakamataas na antas ng density ng enerhiya.Ang mga pagtatanghal tulad ng mabilis na pagsingil o temperatura operating window (-50°C hanggang 125°C) ay maaaring maayos sa pamamagitan ng malaking pagpipilian ng disenyo ng cell at mga kemikal.Higit pa rito, ang mga li-ion na baterya ay nagpapakita ng mga karagdagang pakinabang tulad ng napakababang self-discharge at napakahabang buhay at pagganap ng pagbibisikleta, karaniwang libu-libong mga cycle ng pag-charge/discharge.
Kailan natin ito aasahan?
Ang bagong henerasyon ng mga advanced na li-ion na baterya ay inaasahang i-deploy bago ang unang henerasyon ng mga solid state na baterya.Ang mga ito ay mainam para sa paggamit sa mga application tulad ng Energy Storage Systems para samga renewableat transportasyon (pandagat, mga riles,abyasyonat off road mobility) kung saan ang mataas na enerhiya, mataas na kapangyarihan at kaligtasan ay sapilitan.
LITHIUM-SULPHUR BATTERIES
Ano ito?
Sa mga li-ion na baterya, ang mga lithium ions ay naka-imbak sa mga aktibong materyales na kumikilos bilang mga matatag na istruktura ng host sa panahon ng pagkarga at paglabas.Sa mga baterya ng lithium-sulfur (Li-S), walang mga host structure.Habang naglalabas, ang lithium anode ay natupok at ang asupre ay binago sa iba't ibang mga kemikal na compound;habang nagcha-charge, nagaganap ang reverse process.
Ano ang mga pakinabang nito?
Ang Li-S na baterya ay gumagamit ng napakagaan na aktibong materyales: sulfur sa positibong elektrod at metal na lithium bilang negatibong elektrod.Ito ang dahilan kung bakit ang teoretikal na density ng enerhiya nito ay napakataas: apat na beses na mas malaki kaysa sa lithium-ion.Ginagawa nitong angkop para sa industriya ng abyasyon at espasyo.
Pinili at pinapaboran ng Saft ang pinaka-promising na teknolohiyang Li-S batay sa solid state electrolyte.Ang teknikal na landas na ito ay nagdudulot ng napakataas na density ng enerhiya, mahabang buhay at nagtagumpay sa mga pangunahing disbentaha ng Li-S na nakabatay sa likido (limitadong buhay, mataas na paglabas ng sarili, ...).
Higit pa rito, ang teknolohiyang ito ay pandagdag sa solid state lithium-ion salamat sa superyor nitong gravimetric energy density (+30% ang nakataya sa Wh/kg).
Kailan natin ito aasahan?
Ang mga pangunahing hadlang sa teknolohiya ay nalampasan na at ang antas ng kapanahunan ay mabilis na umuunlad patungo sa mga ganap na prototype.
Para sa mga application na nangangailangan ng mahabang buhay ng baterya, ang teknolohiyang ito ay inaasahang maabot ang merkado pagkatapos lamang ng solid state lithium-ion.
MGA SOLID STATE BATTERIES
Ano ito?
Ang mga solid state na baterya ay kumakatawan sa pagbabago ng paradigm sa mga tuntunin ng teknolohiya.Sa mga modernong li-ion na baterya, ang mga ion ay lumilipat mula sa isang electrode patungo sa isa pa sa likidong electrolyte (tinatawag ding ionic conductivity).Sa mga all-solid state na baterya, ang likidong electrolyte ay pinapalitan ng isang solidong compound na gayunpaman ay nagpapahintulot sa mga lithium ions na lumipat sa loob nito.Ang konseptong ito ay malayo sa bago, ngunit sa nakalipas na 10 taon - salamat sa masinsinang pananaliksik sa buong mundo - ang mga bagong pamilya ng solid electrolytes ay natuklasan na may napakataas na ionic conductivity, katulad ng liquid electrolyte, na nagpapahintulot sa partikular na teknolohikal na hadlang na ito na mapagtagumpayan.
ngayon,SaftAng mga pagsisikap sa Pananaliksik at Pag-unlad ay nakatuon sa 2 pangunahing uri ng materyal: polymers at inorganic compound, na naglalayon ng synergy ng physico-chemical properties tulad ng processability, stability, conductivity …
Ano ang mga pakinabang nito?
Ang unang malaking kalamangan ay isang markadong pagpapabuti sa kaligtasan sa mga antas ng cell at baterya: ang mga solidong electrolyte ay hindi nasusunog kapag pinainit, hindi katulad ng kanilang mga likidong katapat.Pangalawa, pinahihintulutan nito ang paggamit ng mga makabagong, mataas na boltahe na may mataas na kapasidad na mga materyales, na nagpapagana ng mas siksik, mas magaan na mga baterya na may mas magandang buhay sa istante bilang resulta ng pinababang paglabas sa sarili.Bukod dito, sa antas ng system, magdadala ito ng karagdagang mga pakinabang tulad ng pinasimple na mekanika pati na rin ang pamamahala ng thermal at kaligtasan.
Dahil ang mga baterya ay maaaring magpakita ng mataas na power-to-weight ratio, maaaring mainam ang mga ito para gamitin sa mga de-kuryenteng sasakyan.
Kailan natin ito aasahan?
Maraming mga uri ng all-solid state na baterya ang malamang na dumating sa merkado habang nagpapatuloy ang teknolohikal na pag-unlad.Ang una ay ang mga solid state na baterya na may graphite-based na anodes, na nagdudulot ng pinahusay na performance at kaligtasan ng enerhiya.Sa paglaon, ang mas magaan na solid state na mga teknolohiya ng baterya gamit ang isang metallic lithium anode ay dapat na maging komersyal na magagamit.
Oras ng post: Ago-03-2022