Mae angen mwy o bŵer ar y byd, yn ddelfrydol ar ffurf sy'n lân ac yn adnewyddadwy.Ar hyn o bryd mae ein strategaethau storio ynni yn cael eu llywio gan fatris lithiwm-ion - sydd ar flaen y gad gyda thechnoleg o'r fath - ond beth allwn ni edrych ymlaen ato mewn blynyddoedd i ddod?
Gadewch i ni ddechrau gyda rhai pethau sylfaenol batri.Pecyn o un neu fwy o gelloedd yw batri, ac mae gan bob un ohonynt electrod positif (y catod), electrod negyddol (yr anod), gwahanydd ac electrolyt.Mae defnyddio cemegau a deunyddiau gwahanol ar gyfer y rhain yn effeithio ar briodweddau'r batri - faint o ynni y gall ei storio a'i allbynnu, faint o bŵer y gall ei ddarparu neu sawl gwaith y gellir ei ollwng a'i ailwefru (a elwir hefyd yn gapasiti beicio).
Mae cwmnïau batri yn arbrofi'n gyson i ddod o hyd i gemegau sy'n rhatach, yn ddwysach, yn ysgafnach ac yn fwy pwerus.Buom yn siarad â Patrick Bernard - Cyfarwyddwr Ymchwil Saft, a esboniodd dair technoleg batri newydd gyda photensial trawsnewidiol.
Batris LITHIUM-ION GENHEDLAETH NEWYDD
Beth yw e?
Mewn batris lithiwm-ion (li-ion), darperir storio a rhyddhau ynni trwy symud ïonau lithiwm o'r electrod positif i'r negyddol yn ôl ac ymlaen trwy'r electrolyte.Yn y dechnoleg hon, mae'r electrod positif yn gweithredu fel y ffynhonnell lithiwm cychwynnol a'r electrod negyddol fel y gwesteiwr ar gyfer lithiwm.Cesglir sawl cemeg o dan yr enw batris li-ion, o ganlyniad i ddegawdau o ddethol ac optimeiddio yn agos at berffeithrwydd deunyddiau gweithredol cadarnhaol a negyddol.Ocsidau neu ffosffadau metel wedi'i lithodi yw'r deunydd mwyaf cyffredin a ddefnyddir fel deunyddiau positif presennol.Defnyddir graffit, ond hefyd graffit/silicon neu ocsidau titaniwm lithiated fel deunyddiau negyddol.
Gyda deunyddiau gwirioneddol a dyluniadau celloedd, disgwylir i dechnoleg li-ion gyrraedd terfyn ynni yn y blynyddoedd nesaf.Serch hynny, dylai darganfyddiadau diweddar iawn o deuluoedd newydd o ddeunyddiau gweithredol aflonyddgar ddatgloi'r terfynau presennol.Gall y cyfansoddion arloesol hyn storio mwy o lithiwm mewn electrodau positif a negyddol a byddant yn caniatáu am y tro cyntaf i gyfuno ynni a phŵer.Yn ogystal, gyda'r cyfansoddion newydd hyn, mae prinder a chritigoldeb deunyddiau crai hefyd yn cael eu hystyried.
Beth yw ei fanteision?
Heddiw, ymhlith yr holl dechnolegau storio o'r radd flaenaf, mae technoleg batri li-ion yn caniatáu'r lefel uchaf o ddwysedd ynni.Gall perfformiadau fel gwefr gyflym neu ffenestr gweithredu tymheredd (-50 ° C hyd at 125 ° C) gael eu mireinio gan y dewis mawr o ddyluniad celloedd a chemegau.At hynny, mae batris li-ion yn dangos manteision ychwanegol megis hunan-ollwng isel iawn a pherfformiadau oes a beicio hir iawn, fel arfer miloedd o gylchoedd gwefru / gollwng.
Pryd allwn ni ei ddisgwyl?
Disgwylir i genhedlaeth newydd o fatris li-ion uwch gael eu defnyddio cyn y genhedlaeth gyntaf o fatris cyflwr solet.Byddant yn ddelfrydol i'w defnyddio mewn cymwysiadau fel Systemau Storio Ynni ar gyferynni adnewyddadwya chludiant (morol, rheilffyrdd,hedfana symudedd oddi ar y ffordd) lle mae ynni uchel, pŵer uchel a diogelwch yn orfodol.
BATRI LITHIUM-SULFFUR
Beth yw e?
Mewn batris li-ion, mae'r ïonau lithiwm yn cael eu storio mewn deunyddiau gweithredol sy'n gweithredu fel strwythurau cynnal sefydlog yn ystod tâl a rhyddhau.Mewn batris lithiwm-sylffwr (Li-S), nid oes unrhyw strwythurau cynnal.Wrth ollwng, mae'r anod lithiwm yn cael ei fwyta a chaiff sylffwr ei drawsnewid yn amrywiaeth o gyfansoddion cemegol;yn ystod codi tâl, mae'r broses wrthdroi yn digwydd.
Beth yw ei fanteision?
Mae batri Li-S yn defnyddio deunyddiau gweithredol ysgafn iawn: sylffwr yn yr electrod positif a lithiwm metelaidd fel yr electrod negyddol.Dyma pam mae ei ddwysedd egni damcaniaethol yn hynod o uchel: bedair gwaith yn fwy na dwysedd lithiwm-ion.Mae hynny'n ei gwneud yn ffit da ar gyfer y diwydiannau hedfan a gofod.
Mae Saft wedi dewis a ffafrio'r dechnoleg Li-S mwyaf addawol yn seiliedig ar electrolyt cyflwr solet.Mae'r llwybr technegol hwn yn dod â dwysedd ynni uchel iawn, bywyd hir ac yn goresgyn prif anfanteision y Li-S seiliedig ar hylif (bywyd cyfyngedig, hunan-ollwng uchel, ...).
At hynny, mae'r dechnoleg hon yn atodol i lithiwm-ion cyflwr solet diolch i'w ddwysedd egni grafimetrig uwch (+30% yn y fantol yn Wh/kg).
Pryd allwn ni ei ddisgwyl?
Mae rhwystrau technoleg mawr eisoes wedi'u goresgyn ac mae'r lefel aeddfedrwydd yn symud ymlaen yn gyflym iawn tuag at brototeipiau ar raddfa lawn.
Ar gyfer ceisiadau sy'n gofyn am oes batri hir, disgwylir i'r dechnoleg hon gyrraedd y farchnad yn union ar ôl lithiwm-ion cyflwr solet.
BATERI GWLADWRIAETH GYDOL
Beth yw e?
Mae batris cyflwr solet yn cynrychioli newid paradeim o ran technoleg.Mewn batris li-ion modern, mae ïonau'n symud o un electrod i'r llall ar draws yr electrolyt hylif (a elwir hefyd yn ddargludedd ïonig).Mewn batris cyflwr holl-solet, mae'r electrolyt hylif yn cael ei ddisodli gan gyfansoddyn solet sydd serch hynny yn caniatáu i ïonau lithiwm fudo oddi mewn iddo.Mae'r cysyniad hwn ymhell o fod yn newydd, ond dros y 10 mlynedd diwethaf - diolch i ymchwil fyd-eang dwys - mae teuluoedd newydd o electrolytau solet wedi'u darganfod gyda dargludedd ïonig uchel iawn, yn debyg i electrolyt hylif, gan ganiatáu i'r rhwystr technolegol penodol hwn gael ei oresgyn.
Heddiw,SaffMae ymdrechion Ymchwil a Datblygu yn canolbwyntio ar 2 brif fath o ddeunydd: polymerau a chyfansoddion anorganig, gan anelu at synergedd y priodweddau ffisegol-gemegol megis prosesadwyedd, sefydlogrwydd, dargludedd ...
Beth yw ei fanteision?
Y fantais enfawr gyntaf yw gwelliant amlwg mewn diogelwch ar lefelau celloedd a batri: nid yw electrolytau solet yn fflamadwy pan gânt eu gwresogi, yn wahanol i'w cymheiriaid hylif.Yn ail, mae'n caniatáu defnyddio deunyddiau cynhwysedd uchel arloesol, uchel-foltedd, gan alluogi batris dwysach, ysgafnach gyda gwell oes silff o ganlyniad i lai o hunan-ollwng.Ar ben hynny, ar lefel system, bydd yn dod â manteision ychwanegol megis mecaneg symlach yn ogystal â rheoli thermol a diogelwch.
Gan y gall y batris arddangos cymhareb pŵer-i-bwysau uchel, gallant fod yn ddelfrydol i'w defnyddio mewn cerbydau trydan.
Pryd allwn ni ei ddisgwyl?
Mae sawl math o fatris cyflwr solet yn debygol o ddod i'r farchnad wrth i gynnydd technolegol barhau.Y cyntaf fydd batris cyflwr solet gydag anodau graffit, gan ddod â gwell perfformiad ynni a diogelwch.Ymhen amser, dylai technolegau batri cyflwr solet ysgafnach sy'n defnyddio anod lithiwm metelaidd ddod ar gael yn fasnachol.
Amser postio: Awst-03-2022