La mondo bezonas pli da potenco, prefere en formo pura kaj renovigebla.Niaj energio-stokado strategioj estas nuntempe formitaj de litio-jonaj baterioj - ĉe la avangardo de tia teknologio - sed kion ni povas antaŭĝoji en la venontaj jaroj?
Ni komencu kun iuj bazaĵoj pri kuirilaro.Baterio estas pako de unu aŭ pluraj ĉeloj, ĉiu el kiuj havas pozitivan elektrodon (la katodo), negativan elektrodon (la anodo), apartigilon kaj elektroliton.Uzado de malsamaj kemiaĵoj kaj materialoj por ĉi tiuj influas la ecojn de la baterio - kiom da energio ĝi povas stoki kaj eligi, kiom da potenco ĝi povas provizi aŭ la nombron da fojoj kiam ĝi povas esti eligita kaj reŝargita (ankaŭ nomita bicikla kapacito).
Bateriaj kompanioj konstante eksperimentas por trovi kemiojn pli malmultekostajn, pli densajn, pli malpezajn kaj pli potencajn.Ni parolis kun Patrick Bernard - Saft Research Director, kiu klarigis tri novajn bateriajn teknologiojn kun transforma potencialo.
NOVA GENERACIO LITIOJONA BATERIOJ
Kio estas tio?
En litiojonaj (li-jonaj) baterioj, energistokado kaj liberigo estas disponigitaj per la movado de litiojonoj de la pozitivo ĝis la negativa elektrodo tien kaj reen per la elektrolito.En ĉi tiu teknologio, la pozitiva elektrodo funkcias kiel la komenca litiofonto kaj la negativa elektrodo kiel la gastiganto por litio.Pluraj kemioj estas kolektitaj sub la nomo de li-jonaj kuirilaroj, kiel rezulto de jardekoj da elekto kaj optimumigo proksime al perfekteco de pozitivaj kaj negativaj aktivaj materialoj.Litiigitaj metaloksidoj aŭ fosfatoj estas la plej ofta materialo utiligita kiel nunaj pozitivaj materialoj.Grafito, sed ankaŭ grafito/silicio aŭ litiitaj titaniooksidoj estas utiligitaj kiel negativaj materialoj.
Kun realaj materialoj kaj ĉeldezajnoj, li-jona teknologio estas atendita atingi energian limon en la venontaj venontaj jaroj.Tamen, tre lastatempaj eltrovoj de novaj familioj de interrompaj aktivaj materialoj devus malŝlosi nunajn limojn.Ĉi tiuj novigaj komponaĵoj povas stoki pli da litio en pozitivaj kaj negativaj elektrodoj kaj permesos unuafoje kombini energion kaj potencon.Krome, kun ĉi tiuj novaj kunmetaĵoj, la malabundeco kaj kritiko de krudaĵoj ankaŭ estas konsiderataj.
Kio estas ĝiaj avantaĝoj?
Hodiaŭ, inter ĉiuj pintnivelaj stokadteknologioj, li-jona baterioteknologio permesas la plej altan nivelon de energia denseco.Prezentaĵoj kiel rapida ŝarĝo aŭ temperaturfunkciiga fenestro (-50 °C ĝis 125 °C) povas esti fajnagorditaj per la granda elekto de ĉela dezajno kaj kemioj.Krome, li-jonaj baterioj montras pliajn avantaĝojn kiel tre malaltan mem-senŝargiĝon kaj tre longajn vivdaŭrojn kaj biciklajn prezentojn, tipe milojn da ŝarĝaj/malŝarĝaj cikloj.
Kiam ni povas atendi ĝin?
Nova generacio de altnivelaj li-jonaj baterioj estas atendita esti deplojita antaŭ la unua generacio de solidsubstancaj baterioj.Ili estos idealaj por uzo en aplikoj kiel Energiaj Stokaj Sistemoj porrenovigeblajkaj transportado (mara, fervojoj,aviadokaj ekstervoja moviĝeblo) kie alta energio, alta potenco kaj sekureco estas devigaj.
LITIO-SULFURA BATERIOJ
Kio estas tio?
En li-jonaj baterioj, la litiojonoj estas stokitaj en aktivaj materialoj agantaj kiel stabilaj gastigaj strukturoj dum ŝargo kaj malŝarĝo.En litio-sulfuraj (Li-S) baterioj, ekzistas neniuj gastigaj strukturoj.Dum malŝarĝo, la litia anodo estas konsumita kaj sulfuro transformiĝas en diversajn kemiajn komponaĵojn;dum ŝarĝo okazas la inversa procezo.
Kio estas ĝiaj avantaĝoj?
Li-S-kuirilaro uzas tre malpezajn aktivajn materialojn: sulfuro en la pozitiva elektrodo kaj metala litio kiel la negativa elektrodo.Tial ĝia teoria energidenseco estas eksterordinare alta: kvaroble pli granda ol tiu de litiojono.Tio igas ĝin bone taŭga por la aviado kaj spaca industrioj.
Saft elektis kaj favoris la plej esperigan Li-S-teknologion bazitan sur solida elektrolito.Ĉi tiu teknika vojo alportas tre altan energian densecon, longan vivon kaj venkas la ĉefajn malavantaĝojn de la likva bazita Li-S (limigita vivo, alta memsenŝargiĝo, ...).
Krome, ĉi tiu teknologio estas suplementa al solida litio-jono danke al sia supera gravimetra energidenseco (+30% en ludo en Wh/kg).
Kiam ni povas atendi ĝin?
Gravaj teknologiaj baroj jam estis venkitaj kaj la maturecnivelo progresas tre rapide al plenskalaj prototipoj.
Por aplikoj postulantaj longan baterian vivon, ĉi tiu teknologio atendas atingi la merkaton tuj post solida litio-jono.
SOLSTATAJ BATERIOJ
Kio estas tio?
Solidsubstancaj baterioj reprezentas paradigmoŝanĝon laŭ teknologio.En modernaj li-jonaj baterioj, jonoj moviĝas de unu elektrodo al alia trans la likvan elektrolito (ankaŭ nomita jona kondukteco).En tute-solidsubstancaj baterioj, la likva elektrolito estas anstataŭigita per solida kunmetaĵo kiu tamen permesas al litiojonoj migri ene de ĝi.Ĉi tiu koncepto estas malproksima de nova, sed dum la pasintaj 10 jaroj - danke al intensa tutmonda esplorado - novaj familioj de solidaj elektrolitoj estis malkovritaj kun tre alta jona konduktivo, simila al likva elektrolito, permesante superi ĉi tiun apartan teknologian baron.
Hodiaŭ,SaftPenoj pri Esplorado kaj Disvolviĝo fokusiĝas al 2 ĉefaj materialaj specoj: polimeroj kaj neorganikaj komponaĵoj, celante la sinergion de la fiziko-kemiaj trajtoj kiel prilaborebleco, stabileco, kondukteco ...
Kio estas ĝiaj avantaĝoj?
La unua grandega avantaĝo estas konsiderinda plibonigo en sekureco ĉe ĉelaj kaj baterioniveloj: solidaj elektrolitoj estas neflamemaj kiam varmigitaj, male al siaj likvaj ekvivalentoj.Due, ĝi permesas la uzon de novigaj, alttensiaj altkapacaj materialoj, ebligante pli densajn, pli malpezajn bateriojn kun pli bona bretdaŭro kiel rezulto de reduktita mem-senŝargiĝo.Krome, je sistemnivelo, ĝi alportos pliajn avantaĝojn kiel simpligitan mekanikon kaj ankaŭ termikan kaj sekurecan administradon.
Ĉar la baterioj povas elmontri altan potenco-pez-proporcion, ili povas esti idealaj por uzo en elektraj veturiloj.
Kiam ni povas atendi ĝin?
Pluraj specoj de tute solidaj kuirilaroj verŝajne venos al la merkato dum teknologia progreso daŭras.La unua estos solidsubstancaj baterioj kun grafit-bazitaj anodoj, alportante plibonigitan energian rendimenton kaj sekurecon.Kun la tempo, pli malpezaj solidsubstancaj baterioteknologioj uzantaj metalan litian anodon devus iĝi komerce haveblaj.
Afiŝtempo: Aŭg-03-2022