Id-dinja teħtieġ aktar qawwa, preferibbilment f'forma li tkun nadifa u rinnovabbli.L-istrateġiji tagħna għall-ħażna tal-enerġija bħalissa huma ffurmati minn batteriji tal-jone tal-litju - fl-aktar avvanzata ta 'teknoloġija bħal din - iżda x'nistgħu nistennew bil-ħerqa fis-snin li ġejjin?
Nibdew b'xi punti bażiċi tal-batterija.Batterija hija pakkett ta 'ċellula waħda jew aktar, li kull waħda minnhom għandha elettrodu pożittiv (il-katodu), elettrodu negattiv (l-anodu), separatur u elettrolit.L-użu ta 'kimiċi u materjali differenti għal dawn jaffettwa l-proprjetajiet tal-batterija - kemm enerġija tista' taħżen u toħroġ, kemm enerġija tista 'tipprovdi jew in-numru ta' drabi li tista 'tiġi skarikata u rikarikata (imsejħa wkoll kapaċità taċ-ċikliżmu).
Il-kumpaniji tal-batteriji qed jesperimentaw kontinwament biex isibu kimiċi li huma irħas, dens, eħfef u aktar qawwija.Tkellimna ma’ Patrick Bernard – Direttur tar-Riċerka ta’ Saft, li spjega tliet teknoloġiji ġodda ta’ batteriji b’potenzjal trasformattiv.
BATTERIJI TAL-JONI TAL-LITJU TA' ĠENERAZZJONI ĠODDA
X'inhu?
Fil-batteriji tal-jone tal-litju (li-ion), il-ħażna u r-rilaxx tal-enerġija hija pprovduta mill-moviment tal-jonji tal-litju mill-elettrodu pożittiv għal dak negattiv 'il quddiem u lura permezz tal-elettrolit.F'din it-teknoloġija, l-elettrodu pożittiv jaġixxi bħala s-sors inizjali tal-litju u l-elettrodu negattiv bħala l-ospitanti għall-litju.Diversi kimiċi jinġabru taħt l-isem ta 'batteriji tal-jone tal-litju, bħala riżultat ta' għexieren ta 'snin ta' għażla u ottimizzazzjoni qrib il-perfezzjoni ta 'materjali attivi pożittivi u negattivi.Ossidi jew fosfati tal-metall litiati huma l-aktar materjal komuni użat bħala materjali pożittivi preżenti.Grafita, iżda wkoll grafita/silikon jew ossidi tat-titanju litijati huma użati bħala materjali negattivi.
B'materjali attwali u disinji taċ-ċelluli, it-teknoloġija tal-jone tal-litju hija mistennija tilħaq limitu ta 'enerġija fis-snin li ġejjin.Madankollu, skoperti reċenti ħafna ta 'familji ġodda ta' materjali attivi li jfixklu għandhom jiftħu l-limiti preżenti.Dawn il-komposti innovattivi jistgħu jaħżnu aktar litju f'elettrodi pożittivi u negattivi u se jippermettu għall-ewwel darba li jgħaqqdu l-enerġija u l-enerġija.Barra minn hekk, b'dawn il-komposti ġodda, jitqiesu wkoll l-iskarsezza u l-kritika tal-materja prima.
X'inhuma l-vantaġġi tagħha?
Illum, fost it-teknoloġiji tal-ħażna l-aktar avvanzati kollha, it-teknoloġija tal-batterija tal-jone tal-litju tippermetti l-ogħla livell ta 'densità tal-enerġija.Prestazzjonijiet bħal ħlas mgħaġġel jew tieqa operattiva tat-temperatura (-50 ° C sa 125 ° C) jistgħu jiġu rfinati mill-għażla kbira tad-disinn taċ-ċelluli u l-kimiċi.Barra minn hekk, batteriji tal-jone tal-liju juru vantaġġi addizzjonali bħal awto-discharge baxx ħafna u ħajja twila ħafna u prestazzjonijiet taċ-ċikliżmu, tipikament eluf ta 'ċikli ta' ċċarġjar/ħatt.
Meta nistgħu nistennewha?
Ġenerazzjoni ġdida ta 'batteriji li-ion avvanzati hija mistennija li tiġi skjerata qabel l-ewwel ġenerazzjoni ta' batteriji ta 'stat solidu.Huma ser ikunu ideali għall-użu f'applikazzjonijiet bħal Sistemi ta 'Ħażna tal-Enerġija għalrinnovabbliu trasport (baħar, ferroviji,l-avjazzjoniu mobilità off road) fejn enerġija għolja, qawwa għolja u sikurezza huma obbligatorji.
BATTERIJI TAL-LITJU-SULFUR
X'inhu?
Fil-batteriji tal-jone tal-litju, il-jonji tal-litju huma maħżuna f'materjali attivi li jaġixxu bħala strutturi ospitanti stabbli waqt iċ-ċarġ u l-iskariku.Fil-batteriji tal-litju-kubrit (Li-S), m'hemm l-ebda strutturi ospitanti.Waqt il-ħatt, l-anodu tal-litju jiġi kkunsmat u l-kubrit trasformat f'varjetà ta 'komposti kimiċi;waqt l-iċċarġjar, iseħħ il-proċess invers.
X'inhuma l-vantaġġi tagħha?
Batterija Li-S tuża materjali attivi ħfief ħafna: kubrit fl-elettrodu pożittiv u litju metalliku bħala l-elettrodu negattiv.Huwa għalhekk li d-densità teoretika tal-enerġija tagħha hija straordinarjament għolja: erba 'darbiet akbar minn dik tal-jone tal-litju.Dan jagħmilha tajba għall-industriji tal-avjazzjoni u tal-ispazju.
Saft għażlet u ppreferiet it-teknoloġija Li-S l-aktar promettenti bbażata fuq elettrolit ta 'stat solidu.Din il-mogħdija teknika ġġib densità ta 'enerġija għolja ħafna, ħajja twila u tegħleb l-iżvantaġġi ewlenin tal-Li-S ibbażat fuq likwidu (ħajja limitata, awtodiskarigu għoli, ...).
Barra minn hekk, din it-teknoloġija hija supplimentari għall-jone tal-litju fl-istat solidu grazzi għad-densità ta 'enerġija gravimetrika superjuri tagħha (+30% f'riskju f'Wh/kg).
Meta nistgħu nistennewha?
Ostakli teknoloġiċi ewlenin diġà ġew megħluba u l-livell ta 'maturità qed jimxi malajr ħafna lejn prototipi fuq skala sħiħa.
Għal applikazzjonijiet li jeħtieġu ħajja twila tal-batterija, din it-teknoloġija hija mistennija li tilħaq is-suq eżatt wara l-jone tal-litju tal-istat solidu.
BATTERJI TA' STAT SOLIDU
X'inhu?
Batteriji ta 'stat solidu jirrappreżentaw bidla paradigmatika f'termini ta' teknoloġija.Fil-batteriji tal-li-ion moderni, il-joni jimxu minn elettrodu għal ieħor madwar l-elettrolit likwidu (imsejjaħ ukoll konduttività jonika).F'batteriji ta' stat solidu kollu, l-elettrolit likwidu jiġi sostitwit b'kompost solidu li madankollu jippermetti li l-jonji tal-litju jemigraw fih.Dan il-kunċett huwa 'l bogħod mill-ġdid, iżda matul l-aħħar 10 snin - bis-saħħa ta' riċerka dinjija intensiva - familji ġodda ta 'elettroliti solidi ġew skoperti b'konduttività jonika għolja ħafna, simili għall-elettrolit likwidu, li jippermettu li din l-ostaklu teknoloġiku partikolari jingħeleb.
Illum,SaftL-isforzi ta 'Riċerka u Żvilupp jiffokaw fuq 2 tipi ta' materjali ewlenin: polimeri u komposti inorganiċi, li jimmiraw is-sinerġija tal-proprjetajiet fiżiko-kimiċi bħall-proċessabilità, l-istabbiltà, il-konduttività...
X'inhuma l-vantaġġi tagħha?
L-ewwel vantaġġ enormi huwa titjib notevoli fis-sigurtà fil-livelli taċ-ċelluli u tal-batterija: elettroliti solidi mhumiex fjammabbli meta msaħħna, b'differenza mill-kontropartijiet likwidi tagħhom.It-tieni, jippermetti l-użu ta 'materjali innovattivi ta' vultaġġ għoli ta 'kapaċità għolja, li jippermettu batteriji aktar densi u eħfef b'ħajja aħjar fuq l-ixkaffa bħala riżultat ta' awto-kwittanza mnaqqsa.Barra minn hekk, fil-livell tas-sistema, se ġġib vantaġġi addizzjonali bħal mekkanika simplifikata kif ukoll ġestjoni termali u tas-sikurezza.
Peress li l-batteriji jistgħu juru proporzjon għoli ta 'qawwa għall-piż, jistgħu jkunu ideali għall-użu f'vetturi elettriċi.
Meta nistgħu nistennewha?
Diversi tipi ta 'batteriji kollha ta' stat solidu x'aktarx jidħlu fis-suq hekk kif ikompli l-progress teknoloġiku.L-ewwel se jkunu batteriji ta 'stat solidu b'anodi bbażati fuq il-grafita, li jġibu prestazzjoni u sikurezza mtejba tal-enerġija.Maż-żmien, teknoloġiji eħfef ta 'batteriji ta' stat solidu li jużaw anodu tal-litju metalliku għandhom isiru disponibbli kummerċjalment.
Ħin tal-post: Awissu-03-2022