Бид эргэн тойронд байгаа технологийн ихэнх хэсгийг энгийн зүйл мэтээр хүлээж авдаг. Жишээлбэл, бүхэл өдрийн турш цэнэглэхгүйгээр ажилладаг утсанд зориулсан микрокомпьютер. Гэхдээ би утсаа цэнэглэхгүйгээр 3-4 хоног ажиллахыг хүсч байна. Эсвэл 1000 км замыг туулж, хэдхэн минутын дотор цэнэглэдэг цахилгаан машин ... бензин хөдөлгүүртэй машинаас хямд. Хатуу төлөвт батерейны талаар олон жилийн турш ярьж байсан ч одоо байдал ямар байна вэ? Тэгээд дахиад хэдийг хүлээх хэрэгтэй вэ хатуу төлөвт батерейнууд бидний төхөөрөмжүүд дотор дуусах уу?
Хамгийн ойрын жишээ бол өвлийн олимпийн үеэр хатуу төлөвт аккумлятортой автомашиныг зарласан Тоёота юм. Өнөөдөр бидний хэрэглэж байгаа лити-ион батерейнууд хэдийгээр агуу ч хатуу төлөвт батерейгаар шийдэх гэж оролддог тодорхой сул талуудтай.
Тэдэнд ямар нийтлэг зүйл байдаг вэ?
Хоёр төрөл нь цахилгаан үйлдвэрлэхэд литийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн ерөнхий бүтэц нь маш төстэй юм. Энгийнээр хэлэхэд тэдгээр нь анод (сөрөг электрод), катод (эерэг электрод) ба электролиттэй байдаг.
Тэдний гол ялгаа нь электролитийн төлөв байдалд оршдог бөгөөд энэ нь цэнэглэх үед ионыг катодоос анод руу шилжүүлэхэд тусалдаг ба цэнэгийн үед эсрэгээр. Өөрөөр хэлбэл, электролит нь зайны сөрөг ба эерэг талуудын хоорондох цахилгаан гүйдлийн урсгалыг зохицуулдаг. Лити-ион батерей нь шингэн электролитийг ашигладаг бол хатуу төлөвт батерейнууд нь нэрээр нь хатуу электролитийн нимгэн давхаргыг ашигладаг.
Энэ яагаад чухал вэ?
Хатуу электролит нь хэд хэдэн чухал давуу талтай:
- Аюулгүй байдал: ххүчиллэг электролит тогтворгүй өндөр температурт амархан гал авалцдаг. Тэдгээрээс ялгаатай нь хатуу электролитууд нь илүү тогтвортой бөгөөд гал түймэр, дэлбэрэлтийн эрсдлийг бууруулдаг.
- Илүү өндөр эрчим хүчний нягтрал ба илүү хурдан цэнэглэх хугацаа: pТогтвортой байдал нэмэгдсэн нь хатуу төлөвт батерейнууд лити-ионтой харьцуулахад 50% илүү эрчим хүч хуримтлуулж чаддаг бол 80 минутын дотор 12% цэнэглэнэ гэсэн үг юм.
Зүүн талд бид лити-ион батерейны бүтцийг, баруун талд хатуу төлөвт зайны бүтцийг харж байна.
3. Хөнгөн жин ба хэмжээ: Лити-ион батерейны доторх шингэн нь түүнийг хүндрүүлдэг ч хатуу төлөвт батерейны авсаархан бүтэц нь нэгж талбайд илүү эрчим хүчний нягтрал үүсгэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь бага батерей шаардлагатай гэсэн үг юм.
Хатуу төлөвт батерей нь лити-ион батерейг орлох уу?
Онолын хувьд тийм ээ, эсвэл наад зах нь бүх зүйл тийшээ чиглэж байна. Үнэн хэрэгтээ Volkswagen, Toyota, Ford, BMW зэрэг олон автомашин үйлдвэрлэгчид энэ технологид хөрөнгө оруулалт хийж байна. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр хатуу төлөвт батерейны эсүүдийг лабораторид нэг нэгээр нь үйлдвэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийг бөөнөөр нь үйлдвэрлэхэд хүргэдэг. үнэтэй, хангалттай хөгжөөгүй ажил.
Тогтвортой, химийн хувьд идэвхгүй, электродуудын хооронд ионуудыг сайн дамжуулдаг хатуу электролитийг бий болгоход хэцүү байдаг. Түүнчлэн электролитийг үйлдвэрлэхэд хэтэрхий үнэтэй байдаг бөгөөд ашиглалтын явцад өргөжиж, шахагдах үед хэврэг шинж чанартай тул хагарах хандлагатай байдаг. Гэхдээ лити-ион батерейнууд аажмаар хямдрах тусам энэ нь тохиолдох болно.
Ямар судалгаанууд аль хэдийн хийгдсэн бэ?
Сүүлийн жилүүдэд энэ асуудлыг шийдвэрлэх зорилготой олон сонирхолтой судалгаанууд хийгдсэн. MIT-ийн судлаачид холимог ион-электрон дамжуулагч (MIEC) гэж нэрлэгддэг электрон болон лити-ион тусгаарлагчийг (ELIs) бүтээсэн. Энэ нь нано хэмжээний MIEC хоолой бүхий гурван хэмжээст эсийн архитектур юм. Хоолойнууд нь анод үүсгэдэг литигээр дүүрдэг. Энэхүү нээлтийн гол хэсэг нь эсийн бүтэц нь цэнэглэх, цэнэглэх явцад литийн орон зайг тэлэх, агших боломжийг олгодог явдал юм. Зайны энэ "амьсгалах" нь хагарал үүсэхээс сэргийлдэг. ELI хоолойн бүрээс нь тэдгээрийг хатуу электролитээс хамгаалах хаалт болж ажилладаг. Энэ нь хатуу төлөвт батерейны бүтэц бөгөөд энэ нь биднийг ямар нэгэн шингэн эсвэл гель нэмэх шаардлагагүй тул дендритээс зайлсхийх боломжийг олгодог.
Нэг компани дуудсан Ион хадгалах системүүд Шингэн электролит ашигладаг орчин үеийн хуванцар тусгаарлагчтай ижил зузаантай 10 микрометр орчим зузаантай хэт нимгэн керамик электролит бүтээжээ. Керамик электролитийн тал бүрийг хөнгөн цагаан ислийн хэт нимгэн давхаргаар бүрсэн бөгөөд энэ нь эсэргүүцлийг багасгахад тусалдаг. Зайны загвар нь ойролцоогоор 300 Вт/кг эрчим хүчний хүчин чадалтай бөгөөд 5-10 минутын дотор цэнэглэгддэг. Харьцуулбал: орчин үеийн NCA батерейнууд нь ойролцоогоор 250 Вт/кг эрчим хүчний хүчин чадалд хүрдэг.
Үзэсгэлэн дээр CES Энэ жил Mecedes компани байгаль орчинд ээлтэй материалаар хийгдсэн, мөн дахин боловсруулах боломжтой батерейтай AVTR концепц машиныг үзүүлэв. Мерседесийн батерейны судалгааны ахлах менежер Андреас Хинтеннач ярилцлага өгөхдөө батерейны технологи нь одоогоор лабораторийн туршилтанд хамрагдаж байгаа бөгөөд 10-15 жилийн дараа бэлэн болно гэж мэдэгджээ. CATL (Теслагийн Хятад дахь батерейны түнш) мөн хатуу төлөвт батерейны загвар зохион бүтээсэн боловч 2030 он хүртэл зах зээлд гарахгүй гэж тэд мэдээлсэн.
Хатуу төлөвт батерейг тасралтгүй үйлдвэрлэх төлөвтэй байна засах болно 2025 оноос хойш, гэхдээ эхлээд автомашины салбарт биш.
Мөн уншина уу:
