तीन ब्याट्री प्रविधिहरू जसले भविष्यलाई शक्ति दिन सक्छ

संसारलाई अधिक शक्ति चाहिन्छ, प्राथमिकतामा सफा र नवीकरणीय रूपमा।हाम्रो ऊर्जा-भण्डारण रणनीतिहरू हाल लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले आकार दिएका छन् - यस्तो प्रविधिको अत्याधुनिक किनारमा - तर हामी आगामी वर्षहरूमा के हेर्न सक्छौं?

केहि ब्याट्री आधारभूत कुराहरु संग सुरु गरौं।ब्याट्री भनेको एक वा धेरै कक्षहरूको प्याक हो, जसमध्ये प्रत्येकमा सकारात्मक इलेक्ट्रोड (क्याथोड), नकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड), विभाजक र इलेक्ट्रोलाइट हुन्छ।यसका लागि विभिन्न रसायन र सामग्रीहरू प्रयोग गर्दा ब्याट्रीको गुणहरूलाई असर गर्छ - यसले कति ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्छ र आउटपुट गर्न सक्छ, यसले कति पावर प्रदान गर्न सक्छ वा कति पटक यसलाई डिस्चार्ज र रिचार्ज गर्न सकिन्छ (साइकल क्षमता पनि भनिन्छ)।

ब्याट्री कम्पनीहरूले सस्तो, घना, हल्का र थप शक्तिशाली रसायनहरू फेला पार्न निरन्तर प्रयोग गरिरहेका छन्।हामीले प्याट्रिक बर्नार्डसँग कुरा गर्‍यौं - Saft अनुसन्धान निर्देशक, जसले रूपान्तरण क्षमताका साथ तीनवटा नयाँ ब्याट्री प्रविधिहरू व्याख्या गरे।

नयाँ जेनेरेसन लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू

यो के हो?

लिथियम-आयन (ली-आयन) ब्याट्रीहरूमा, ऊर्जा भण्डारण र रिलिज लिथियम आयनहरूको गतिशीलताबाट सकारात्मकबाट नकारात्मक इलेक्ट्रोडमा इलेक्ट्रोलाइट मार्फत अगाडि र पछाडि प्रदान गरिन्छ।यस प्रविधिमा, सकारात्मक इलेक्ट्रोडले प्रारम्भिक लिथियम स्रोतको रूपमा कार्य गर्दछ र लिथियमको लागि होस्टको रूपमा नकारात्मक इलेक्ट्रोड।सकारात्मक र नकारात्मक सक्रिय सामग्रीहरूको पूर्णताको नजिक छनोट र अनुकूलनको दशकौंको परिणामको रूपमा, ली-आयन ब्याट्रीहरूको नाम अन्तर्गत धेरै रसायनहरू भेला हुन्छन्।लिथिएटेड मेटल अक्साइड वा फस्फेटहरू वर्तमान सकारात्मक सामग्रीको रूपमा प्रयोग हुने सबैभन्दा सामान्य सामग्री हुन्।ग्रेफाइट, तर ग्रेफाइट/सिलिकन वा लिथिएटेड टाइटेनियम अक्साइडहरू पनि नकारात्मक सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

वास्तविक सामग्री र सेल डिजाइनको साथ, ली-आयन प्रविधिले आगामी वर्षहरूमा ऊर्जा सीमामा पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ।यद्यपि, विघटनकारी सक्रिय सामग्रीको नयाँ परिवारहरूको हालैका खोजहरूले वर्तमान सीमाहरू अनलक गर्नुपर्छ।यी अभिनव यौगिकहरूले सकारात्मक र नकारात्मक इलेक्ट्रोडहरूमा अधिक लिथियम भण्डारण गर्न सक्छन् र पहिलो पटक ऊर्जा र शक्ति संयोजन गर्न अनुमति दिन्छ।थप रूपमा, यी नयाँ यौगिकहरूसँग, कच्चा मालको अभाव र आलोचनात्मकतालाई पनि ध्यानमा राखिएको छ।

यसका फाइदाहरू के के छन्?

आज, सबै अत्याधुनिक भण्डारण प्रविधिहरू मध्ये, ली-आयन ब्याट्री प्रविधिले ऊर्जा घनत्वको उच्चतम स्तरलाई अनुमति दिन्छ।छिटो चार्ज वा तापक्रम सञ्चालन विन्डो (-50°C सम्म 125°C सम्म) जस्ता कार्यहरू सेल डिजाइन र रसायनशास्त्रको ठूलो छनोटद्वारा राम्रोसँग मिलाउन सकिन्छ।यसबाहेक, li-ion ब्याट्रीहरूले अतिरिक्त फाइदाहरू प्रदर्शन गर्दछ जस्तै धेरै कम सेल्फ-डिस्चार्ज र धेरै लामो जीवनकाल र साइकल प्रदर्शन, सामान्यतया हजारौं चार्जिङ/डिस्चार्जिङ चक्रहरू।

हामी कहिले आशा गर्न सक्छौं?

नयाँ पुस्ताको उन्नत लि-आयन ब्याट्रीहरू ठोस अवस्थाको ब्याट्रीहरूको पहिलो पुस्ताको अघि तैनात हुने अपेक्षा गरिएको छ।तिनीहरूका लागि ऊर्जा भण्डारण प्रणाली जस्ता अनुप्रयोगहरूमा प्रयोगको लागि उपयुक्त हुनेछन्नवीकरणीय ऊर्जार यातायात (समुद्री, रेलवे,उड्डयनर अफ रोड मोबिलिटी) जहाँ उच्च ऊर्जा, उच्च शक्ति र सुरक्षा अनिवार्य छ।

लिथियम-सल्फर ब्याट्रीहरू

यो के हो?

ली-आयन ब्याट्रीहरूमा, लिथियम आयनहरू चार्ज र डिस्चार्जको समयमा स्थिर होस्ट संरचनाको रूपमा कार्य गर्ने सक्रिय सामग्रीहरूमा भण्डारण गरिन्छ।लिथियम-सल्फर (Li-S) ब्याट्रीहरूमा, कुनै होस्ट संरचनाहरू छैनन्।डिस्चार्ज गर्दा, लिथियम एनोड खपत हुन्छ र सल्फर विभिन्न रासायनिक यौगिकहरूमा परिणत हुन्छ;चार्ज गर्दा, उल्टो प्रक्रिया हुन्छ।

यसका फाइदाहरू के के छन्?

Li-S ब्याट्रीले धेरै हल्का सक्रिय सामग्रीहरू प्रयोग गर्दछ: सकारात्मक इलेक्ट्रोडमा सल्फर र नकारात्मक इलेक्ट्रोडको रूपमा धातु लिथियम।यसैले यसको सैद्धान्तिक ऊर्जा घनत्व असाधारण रूपमा उच्च छ: लिथियम-आयन भन्दा चार गुणा बढी।यसले उड्डयन र अन्तरिक्ष उद्योगहरूको लागि राम्रो फिट बनाउँछ।

Saft ले ठोस राज्य इलेक्ट्रोलाइटमा आधारित सबैभन्दा आशाजनक Li-S प्रविधि चयन गरेको छ।यो प्राविधिक मार्गले धेरै उच्च ऊर्जा घनत्व, लामो आयु ल्याउँछ र तरलमा आधारित Li-S (सीमित जीवन, उच्च सेल्फ डिस्चार्ज, …) को मुख्य कमजोरीहरूलाई पार गर्दछ।

यसबाहेक, यो टेक्नोलोजी ठोस राज्य लिथियम-आयनको लागि पूरक छ यसको उच्च गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा घनत्व (+30% Wh/kg मा दांव मा) को लागी धन्यवाद।

हामी कहिले आशा गर्न सक्छौं?

प्रमुख टेक्नोलोजी अवरोधहरू पहिले नै पार गरिसकेका छन् र परिपक्वता स्तर पूर्ण स्केल प्रोटोटाइप तिर धेरै छिटो प्रगति गर्दैछ।

लामो ब्याट्री जीवन चाहिने एप्लिकेसनहरूको लागि, यो प्रविधि ठोस अवस्था लिथियम-आयन पछि बजारमा पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ।

ठोस राज्य ब्याट्रीहरू

यो के हो?

ठोस राज्य ब्याट्रीहरूले टेक्नोलोजीको सन्दर्भमा एक प्रतिमान परिवर्तन प्रतिनिधित्व गर्दछ।आधुनिक लि-आयन ब्याट्रीहरूमा, आयनहरू तरल इलेक्ट्रोलाइट (जसलाई आयनिक चालकता पनि भनिन्छ) मा एक इलेक्ट्रोडबाट अर्को इलेक्ट्रोडमा सर्छ।सबै-ठोस अवस्था ब्याट्रीहरूमा, तरल इलेक्ट्रोलाइटलाई ठोस यौगिकले प्रतिस्थापन गरेको छ जसले तैपनि लिथियम आयनहरूलाई भित्र माइग्रेट गर्न अनुमति दिन्छ।यो अवधारणा नयाँ देखि धेरै टाढा छ, तर गत 10 वर्षहरूमा - गहन विश्वव्यापी अनुसन्धान को लागी धन्यवाद - ठोस इलेक्ट्रोलाइट को नयाँ परिवारहरु लाई तरल इलेक्ट्रोलाइट जस्तै धेरै उच्च आयनिक चालकता संग पत्ता लगाइएको छ, यो विशेष प्राविधिक अवरोध लाई पार गर्न अनुमति दिदै।

आज,सेफ्टअनुसन्धान र विकास प्रयासहरू 2 मुख्य सामग्री प्रकारहरूमा केन्द्रित छन्: पोलिमर र अकार्बनिक यौगिकहरू, भौतिक-रासायनिक गुणहरू जस्तै प्रक्रियाशीलता, स्थिरता, चालकता ...

यसका फाइदाहरू के के छन्?

पहिलो ठूलो फाइदा सेल र ब्याट्री स्तरहरूमा सुरक्षामा उल्लेखनीय सुधार हो: ठोस इलेक्ट्रोलाइटहरू तिनीहरूको तरल समकक्षहरूको विपरीत, तताउँदा गैर-ज्वलनशील हुन्छन्।दोस्रो, यसले नवीन, उच्च-भोल्टेज उच्च-क्षमता सामग्रीहरूको प्रयोगलाई अनुमति दिन्छ, कम सेल्फ-डिस्चार्जको परिणामको रूपमा राम्रो शेल्फ-लाइफको साथ सघन, हल्का ब्याट्रीहरूलाई सक्षम पार्छ।यसबाहेक, प्रणाली स्तरमा, यसले थप फाइदाहरू ल्याउनेछ जस्तै सरलीकृत मेकानिक्स साथै थर्मल र सुरक्षा व्यवस्थापन।

ब्याट्रीहरूले उच्च शक्ति-देखि-तौल अनुपात प्रदर्शन गर्न सक्ने हुनाले, तिनीहरू विद्युतीय सवारी साधनहरूमा प्रयोगको लागि उपयुक्त हुन सक्छन्।

हामी कहिले आशा गर्न सक्छौं?

प्राविधिक प्रगति जारी रहँदा धेरै प्रकारका सबै ठोस राज्य ब्याट्रीहरू बजारमा आउने सम्भावना छ।पहिलो ग्रेफाइट-आधारित एनोडहरूसँग ठोस राज्य ब्याट्रीहरू हुनेछन्, जसले सुधारिएको ऊर्जा प्रदर्शन र सुरक्षा ल्याउँछ।समयमा, धातु लिथियम एनोड प्रयोग गरी हल्का ठोस राज्य ब्याट्री प्रविधिहरू व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध हुनुपर्दछ।