Heimurinn þarf meiri kraft, helst í formi sem er hreint og endurnýjanlegt.Orkugeymsluaðferðir okkar mótast eins og er af litíumjónarafhlöðum – í fremstu röð slíkrar tækni – en hvers getum við hlakka til á komandi árum?
Við skulum byrja með grunnatriði rafhlöðunnar.Rafhlaða er pakki af einni eða fleiri frumum, sem hver um sig hefur jákvæð rafskaut (bakskaut), neikvæð rafskaut (skaut), skilju og raflausn.Notkun mismunandi efna og efna fyrir þetta hefur áhrif á eiginleika rafhlöðunnar - hversu mikla orku hún getur geymt og gefið út, hversu mikið afl hún getur veitt eða hversu oft er hægt að tæma hana og endurhlaða (einnig kallað hjólreiðargeta).
Rafhlöðufyrirtæki eru stöðugt að gera tilraunir til að finna efnasambönd sem eru ódýrari, þéttari, léttari og öflugri.Við ræddum við Patrick Bernard – Saft Research Director, sem útskýrði þrjár nýjar rafhlöðutækni með umbreytingarmöguleika.
NÝ KYNSLÓÐ LITHÍUMJÓN RAFLAÐA
Hvað er það?
Í litíumjóna (li-jón) rafhlöðum er orkugeymsla og losun veitt með hreyfingu litíumjóna frá jákvæðu til neikvæðu rafskautsins fram og til baka í gegnum raflausnina.Í þessari tækni virkar jákvæða rafskautið sem upphafsuppspretta litíums og neikvæða rafskautið sem hýsil fyrir litíum.Nokkrar efnafræðir eru safnað saman undir nafninu li-ion rafhlöður, sem afleiðing af áratuga vali og hagræðingu nálægt fullkomnun jákvæðra og neikvæðra virkra efna.Lithiated málmoxíð eða fosföt eru algengasta efnið sem notað er sem jákvæð efni.Grafít, en einnig grafít/kísill eða litíum títanoxíð eru notuð sem neikvæð efni.
Með raunverulegum efnum og frumuhönnun er gert ráð fyrir að li-jón tækni nái orkumörkum á næstu árum.Engu að síður ættu mjög nýlegar uppgötvanir á nýjum fjölskyldum truflandi virkra efna að opna núverandi mörk.Þessi nýstárlegu efnasambönd geta geymt meira litíum í jákvæðum og neikvæðum rafskautum og gera það í fyrsta skipti kleift að sameina orku og kraft.Að auki, með þessum nýju efnasamböndum, er einnig tekið tillit til skorts og gagnrýni hráefna.
Hverjir eru kostir þess?
Í dag, meðal allra nýjustu geymslutækni, leyfir li-jón rafhlöðutækni hámarks orkuþéttleika.Frammistöðu eins og hraðhleðslu eða hitastigsaðgerðarglugga (-50°C upp í 125°C) er hægt að fínstilla með miklu úrvali af frumuhönnun og efnafræði.Ennfremur sýna li-ion rafhlöður fleiri kosti eins og mjög litla sjálfsafhleðslu og mjög langan líftíma og hjólreiðaframmistöðu, venjulega þúsundir hleðslu/hleðslulota.
Hvenær má búast við því?
Gert er ráð fyrir að ný kynslóð háþróaðra li-ion rafhlaðna verði notuð á undan fyrstu kynslóð solid state rafhlaðna.Þau verða tilvalin til notkunar í forritum eins og orkugeymslukerfi fyrirendurnýjanlega orkuog samgöngur (sjávar, járnbrautir,flugog hreyfanleika utan vega) þar sem mikil orka, mikil afl og öryggi er skylda.
LÍTÍUM-BRINISTÍNISRAFHLÖFUR
Hvað er það?
Í li-ion rafhlöðum eru litíumjónirnar geymdar í virkum efnum sem virka sem stöðugar hýsilbyggingar við hleðslu og afhleðslu.Í litíum-brennisteini (Li-S) rafhlöðum eru engar hýsilbyggingar.Við losun er litíumskautið neytt og brennisteini umbreytt í margs konar efnasambönd;meðan á hleðslu stendur fer öfugt ferli fram.
Hverjir eru kostir þess?
Li-S rafhlaða notar mjög létt virk efni: brennisteini í jákvæðu rafskautinu og málmlitíum sem neikvæða rafskautið.Þess vegna er fræðilegur orkuþéttleiki þess óvenju hár: fjórum sinnum meiri en litíumjónar.Það gerir það að verkum að það passar vel fyrir flug- og geimiðnaðinn.
Saft hefur valið og studdi efnilegustu Li-S tæknina sem byggir á raflausn í föstu formi.Þessi tæknilega leið færir mjög mikla orkuþéttleika, langt líf og sigrar helstu göllum Li-S á vökvaformi (takmarkað líf, mikil sjálflosun, …).
Ennfremur er þessi tækni viðbót við litíumjón í föstu formi þökk sé yfirburða þyngdarmælingarorkuþéttleika hennar (+30% í húfi í Wh/kg).
Hvenær má búast við því?
Stórar tæknihindranir hafa þegar verið yfirstignar og þroskastigið gengur mjög hratt í átt að frumgerðum í fullri stærð.
Fyrir forrit sem krefjast langrar endingartíma rafhlöðunnar er búist við að þessi tækni komi á markað rétt eftir litíumjón í föstu formi.
SOLID STATE rafhlöður
Hvað er það?
Solid state rafhlöður tákna hugmyndabreytingu hvað varðar tækni.Í nútíma li-ion rafhlöðum fara jónir frá einu rafskauti til annars yfir fljótandi raflausnina (einnig kallað jónaleiðni).Í rafhlöðum í föstu formi er fljótandi raflausninni skipt út fyrir fast efnasamband sem engu að síður gerir litíumjónum kleift að flytjast inn í það.Þessi hugmynd er langt frá því að vera ný, en á undanförnum 10 árum - þökk sé mikilli alþjóðlegri rannsókn - hafa nýjar fjölskyldur af föstum raflausnum fundist með mjög mikla jónaleiðni, svipað og fljótandi raflausn, sem gerir kleift að yfirstíga þessa tilteknu tæknilegu hindrun.
Í dag,SaftRannsóknir og þróunarverkefni einbeita sér að 2 helstu efnistegundum: fjölliðum og ólífrænum efnasamböndum, sem miðar að samvirkni eðlis-efnafræðilegra eiginleika eins og vinnsluhæfni, stöðugleika, leiðni ...
Hverjir eru kostir þess?
Fyrsti stóri kosturinn er veruleg aukning á öryggi við frumu- og rafhlöðustig: raflausnir í föstu formi eru ekki eldfimir við upphitun, ólíkt fljótandi hliðstæðum þeirra.Í öðru lagi leyfir það notkun nýstárlegra, háspennu og háspennuefna, sem gerir þéttari, léttari rafhlöður kleift með betri geymsluþol vegna minni sjálfsafhleðslu.Þar að auki, á kerfisstigi, mun það koma með fleiri kosti eins og einfaldaða vélfræði sem og hitauppstreymi og öryggisstjórnun.
Þar sem rafhlöðurnar geta sýnt hátt hlutfall afl og þyngdar geta þær verið tilvalnar til notkunar í rafknúnum ökutækjum.
Hvenær má búast við því?
Nokkrar gerðir af alhliða rafhlöðum munu líklega koma á markað eftir því sem tækniframfarir halda áfram.Sú fyrsta verða rafhlöður í föstu formi með grafít-undirstaða rafskaut, sem færa betri orkuafköst og öryggi.Með tímanum ætti léttari rafhlöðutækni sem notar litíumskaut úr málmi að verða fáanleg í verslun.
Pósttími: ágúst-03-2022