На светот му треба повеќе моќ, по можност во форма што е чиста и обновлива.Нашите стратегии за складирање на енергија моментално се обликувани од литиум-јонски батерии – на врв на таквата технологија – но на што можеме да очекуваме во годините што доаѓаат?
Да почнеме со некои основи за батеријата.Батеријата е пакет од една или повеќе ќелии, од кои секоја има позитивна електрода (катода), негативна електрода (анода), сепаратор и електролит.Употребата на различни хемикалии и материјали за нив влијае на својствата на батеријата - колку енергија може да складира и да произведе, колку енергија може да обезбеди или колку пати може да се испразни и да се полни (исто така наречен капацитет за возење велосипед).
Компаниите за батерии постојано експериментираат за да најдат хемикалии кои се поевтини, погусти, полесни и помоќни.Разговаравме со Патрик Бернард – директор за истражување на Saft, кој објасни три нови технологии за батерии со трансформативен потенцијал.
ЛИТИУМ-јонски БАТЕРИИ од НОВА ГЕНЕРАЦИЈА
Што е тоа?
Во литиум-јонските (ли-јонски) батерии, складирањето и ослободувањето на енергијата се обезбедува со движењето на литиумските јони од позитивната кон негативната електрода напред и назад преку електролитот.Во оваа технологија, позитивната електрода делува како почетен извор на литиум, а негативната електрода како домаќин за литиум.Неколку хемикалии се собрани под името ли-јонски батерии, како резултат на децениски избор и оптимизација блиску до совршенство на позитивни и негативни активни материјали.Литиираните метални оксиди или фосфати се најчестиот материјал кој се користи како присутни позитивни материјали.Како негативни материјали се користат графит, но и графит/силициум или литиирани оксиди на титаниум.
Со вистинските материјали и дизајни на ќелии, се очекува технологијата на ли-јони да достигне енергетско ограничување во следните години.Сепак, многу неодамнешните откритија на нови фамилии на нарушувачки активни материјали треба да ги отклучат сегашните граници.Овие иновативни соединенија можат да складираат повеќе литиум во позитивните и негативните електроди и за прв пат ќе овозможат комбинирање на енергија и моќност.Дополнително, со овие нови соединенија се земаат предвид и недостигот и критичноста на суровините.
Кои се неговите предности?
Денес, меѓу сите најсовремени технологии за складирање, технологијата на ли-јонска батерија овозможува највисоко ниво на густина на енергија.Изведбите како брзо полнење или работен прозорец со температура (-50°C до 125°C) може да се дотераат со големиот избор на дизајн и хемикалии на ќелиите.Понатаму, ли-јонските батерии покажуваат дополнителни предности како што се многу мало само-празнење и многу долг животен век и изведби на возење велосипед, обично илјадници циклуси на полнење/празнење.
Кога можеме да го очекуваме?
Новата генерација на напредни ли-јонски батерии се очекува да биде распоредена пред првата генерација на батерии во цврста состојба.Тие ќе бидат идеални за употреба во апликации како што се Системи за складирање енергија заобновливи извории транспорт (морски, железници,авијацијаи мобилност надвор од патот) каде што се задолжителни висока енергија, висока моќност и безбедност.
ЛИТИУМ-СУЛФУРНИ БАТЕРИИ
Што е тоа?
Во литиумските батерии, јоните на литиум се складираат во активни материјали кои делуваат како стабилни структури на домаќини за време на полнење и празнење.Во литиум-сулфурните (Li-S) батерии, нема структури на домаќини.Додека се испушта, литиумската анода се троши и сулфурот се трансформира во различни хемиски соединенија;за време на полнењето, се одвива обратниот процес.
Кои се неговите предности?
Li-S батерија користи многу лесни активни материјали: сулфур во позитивната електрода и метален литиум како негативна електрода.Ова е причината зошто неговата теоретска енергетска густина е извонредно висока: четири пати поголема од онаа на литиум-јон.Тоа го прави добро погодно за воздухопловната и вселенската индустрија.
Сафт ја избра и ја фаворизираше најперспективната Li-S технологија базирана на електролит во цврста состојба.Оваа техничка патека носи многу висока енергетска густина, долг животен век и ги надминува главните недостатоци на течниот Li-S (ограничен животен век, високо самопразнење, ...).
Понатаму, оваа технологија е дополнителна на литиум-јон во цврста состојба, благодарение на нејзината супериорна гравиметриска густина на енергија (+30% во прашање во Wh/kg).
Кога можеме да го очекуваме?
Големите технолошки бариери се веќе надминати и нивото на зрелост напредува многу брзо кон прототипови во целосен обем.
За апликации кои бараат долг век на батеријата, оваа технологија се очекува да стигне на пазарот веднаш по литиум-јон во цврста состојба.
БАТЕРИИ ВО ЦВРСТА СОСТОЈБА
Што е тоа?
Батериите во цврста состојба претставуваат промена на парадигмата во однос на технологијата.Во современите ли-јонски батерии, јоните се движат од една електрода до друга преку течниот електролит (исто така наречен јонска спроводливост).Во батериите во целосно цврста состојба, течниот електролит се заменува со цврсто соединение кое сепак им овозможува на јоните на литиум да мигрираат во него.Овој концепт е далеку од нов, но во текот на изминатите 10 години - благодарение на интензивните светски истражувања - откриени се нови фамилии на цврсти електролити со многу висока јонска спроводливост, слична на течниот електролит, што овозможува да се надмине оваа конкретна технолошка бариера.
Денес,СафтНапорите за истражување и развој се фокусираат на 2 главни типа материјали: полимери и неоргански соединенија, со цел синергија на физичко-хемиските својства како што се обработливост, стабилност, спроводливост…
Кои се неговите предности?
Првата огромна предност е значително подобрување на безбедноста на нивоата на ќелиите и батериите: цврстите електролити не се запаливи кога се загреваат, за разлика од нивните течни колеги.Второ, дозволува употреба на иновативни, високонапонски материјали со висок капацитет, овозможувајќи погусти, полесни батерии со подобар рок на траење како резултат на намаленото самопразнење.Покрај тоа, на ниво на системот, ќе донесе дополнителни предности како што се поедноставена механика, како и термичко и безбедносно управување.
Бидејќи батериите можат да покажат висок сооднос моќност-тежина, тие може да бидат идеални за употреба во електрични возила.
Кога можеме да го очекуваме?
Неколку видови батерии со целосно цврста состојба веројатно ќе излезат на пазарот како што продолжува технолошкиот напредок.Првите ќе бидат батерии во цврста состојба со аноди базирани на графит, што ќе донесе подобрени енергетски перформанси и безбедност.Со текот на времето, полесните технологии за батерии во цврста состојба кои користат метална литиумска анода треба да станат комерцијално достапни.
Време на објавување: 03.08.2022