எதிர்காலத்தை ஆற்றக்கூடிய மூன்று பேட்டரி தொழில்நுட்பங்கள்

உலகிற்கு அதிக சக்தி தேவை, முன்னுரிமை சுத்தமான மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க வடிவத்தில்.நமது ஆற்றல்-சேமிப்பு உத்திகள் தற்போது லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளால் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன - அத்தகைய தொழில்நுட்பத்தின் அதிநவீன விளிம்பில் - ஆனால் வரும் ஆண்டுகளில் நாம் எதை எதிர்பார்க்கலாம்?

சில பேட்டரி அடிப்படைகளுடன் ஆரம்பிக்கலாம்.பேட்டரி என்பது ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட கலங்களின் தொகுப்பாகும், ஒவ்வொன்றும் நேர்மறை மின்முனை (கேத்தோடு), எதிர்மறை மின்முனை (அனோட்), பிரிப்பான் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவற்றைக் கொண்டிருக்கும்.இவற்றுக்கு வெவ்வேறு இரசாயனங்கள் மற்றும் பொருட்களைப் பயன்படுத்துவது பேட்டரியின் பண்புகளைப் பாதிக்கிறது - அது எவ்வளவு ஆற்றலைச் சேமித்து வெளியிடுகிறது, எவ்வளவு சக்தியை வழங்க முடியும் அல்லது எத்தனை முறை அதை டிஸ்சார்ஜ் செய்து ரீசார்ஜ் செய்ய முடியும் (சைக்கிள் திறன் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது).

மலிவான, அடர்த்தியான, இலகுவான மற்றும் அதிக சக்தி வாய்ந்த வேதியியலைக் கண்டறிய பேட்டரி நிறுவனங்கள் தொடர்ந்து பரிசோதனை செய்து வருகின்றன.நாங்கள் பேட்ரிக் பெர்னார்ட் - சாஃப்ட் ரிசர்ச் டைரக்டரிடம் பேசினோம், அவர் மூன்று புதிய பேட்டரி தொழில்நுட்பங்களை மாற்றும் திறனுடன் விளக்கினார்.

புதிய தலைமுறை லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள்

அது என்ன?

லித்தியம்-அயன் (li-ion) பேட்டரிகளில், ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் வெளியீடு லித்தியம் அயனிகள் நேர்மறையிலிருந்து எதிர்மறை மின்முனைக்கு எலக்ட்ரோலைட் வழியாக முன்னும் பின்னுமாக இயக்கம் மூலம் வழங்கப்படுகிறது.இந்த தொழில்நுட்பத்தில், நேர்மறை மின்முனையானது ஆரம்ப லித்தியம் மூலமாகவும், எதிர்மறை மின்முனையானது லித்தியத்திற்கான புரவலனாகவும் செயல்படுகிறது.பல இரசாயனங்கள் லி-அயன் பேட்டரிகள் என்ற பெயரில் சேகரிக்கப்படுகின்றன, பல தசாப்தங்களாக நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை செயலில் உள்ள பொருட்களின் முழுமைக்கு நெருக்கமான தேர்வு மற்றும் தேர்வுமுறையின் விளைவாக.லித்தியேட்டட் உலோக ஆக்சைடுகள் அல்லது பாஸ்பேட்டுகள் தற்போதைய நேர்மறை பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்படும் மிகவும் பொதுவான பொருள்.கிராஃபைட், ஆனால் கிராஃபைட்/சிலிக்கான் அல்லது லிதியேட்டட் டைட்டானியம் ஆக்சைடுகள் எதிர்மறைப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உண்மையான பொருட்கள் மற்றும் செல் வடிவமைப்புகளுடன், லி-அயன் தொழில்நுட்பம் அடுத்த வரும் ஆண்டுகளில் ஆற்றல் வரம்பை எட்டும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.ஆயினும்கூட, சீர்குலைக்கும் செயலில் உள்ள பொருட்களின் புதிய குடும்பங்களின் மிக சமீபத்திய கண்டுபிடிப்புகள் தற்போதைய வரம்புகளைத் திறக்க வேண்டும்.இந்த புதுமையான கலவைகள் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்முனைகளில் அதிக லித்தியத்தை சேமிக்க முடியும் மற்றும் முதல் முறையாக ஆற்றல் மற்றும் சக்தியை இணைக்க அனுமதிக்கும்.கூடுதலாக, இந்த புதிய கலவைகள் மூலம், மூலப்பொருட்களின் பற்றாக்குறை மற்றும் முக்கியத்துவமும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது.

அதன் நன்மைகள் என்ன?

இன்று, அனைத்து அதிநவீன சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களுக்கிடையில், லி-அயன் பேட்டரி தொழில்நுட்பம் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியை அனுமதிக்கிறது.ஃபாஸ்ட் சார்ஜ் அல்லது வெப்பநிலை இயக்க சாளரம் (-50°C முதல் 125°C வரை) போன்ற செயல்பாடுகளை செல் வடிவமைப்பு மற்றும் வேதியியல் ஆகியவற்றின் பெரிய தேர்வு மூலம் நன்றாகச் சரிசெய்யலாம்.மேலும், li-ion பேட்டரிகள் மிகக் குறைந்த சுய-வெளியேற்றம் மற்றும் மிக நீண்ட ஆயுட்காலம் மற்றும் சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்திறன் போன்ற கூடுதல் நன்மைகளைக் காட்டுகின்றன, பொதுவாக ஆயிரக்கணக்கான சார்ஜிங்/டிஸ்சார்ஜிங் சுழற்சிகள்.

எப்போது எதிர்பார்க்கலாம்?

புதிய தலைமுறை மேம்பட்ட லி-அயன் பேட்டரிகள் முதல் தலைமுறை திட நிலை பேட்டரிகளுக்கு முன் பயன்படுத்தப்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகள் போன்ற பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்த அவை சிறந்ததாக இருக்கும்புதுப்பிக்கத்தக்கவைமற்றும் போக்குவரத்து (கடல் சார்ந்த, ரயில்வே,விமான போக்குவரத்துமற்றும் ஆஃப் ரோடு மொபிலிட்டி) இதில் அதிக ஆற்றல், அதிக சக்தி மற்றும் பாதுகாப்பு கட்டாயம்.

லித்தியம்-சல்பர் பேட்டரிகள்

அது என்ன?

லி-அயன் பேட்டரிகளில், லித்தியம் அயனிகள் சார்ஜ் மற்றும் வெளியேற்றத்தின் போது நிலையான ஹோஸ்ட் கட்டமைப்புகளாக செயல்படும் செயலில் உள்ள பொருட்களில் சேமிக்கப்படுகின்றன.லித்தியம்-சல்பர் (Li-S) பேட்டரிகளில், ஹோஸ்ட் கட்டமைப்புகள் இல்லை.வெளியேற்றும் போது, ​​லித்தியம் அனோட் நுகரப்படுகிறது மற்றும் கந்தகம் பல்வேறு இரசாயன சேர்மங்களாக மாற்றப்படுகிறது;சார்ஜிங் போது, ​​தலைகீழ் செயல்முறை நடைபெறுகிறது.

அதன் நன்மைகள் என்ன?

ஒரு Li-S பேட்டரி மிகவும் இலகுவான செயலில் உள்ள பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது: நேர்மறை மின்முனையில் சல்பர் மற்றும் எதிர்மறை மின்முனையாக உலோக லித்தியம்.அதனால்தான் அதன் தத்துவார்த்த ஆற்றல் அடர்த்தி அசாதாரணமாக அதிகமாக உள்ளது: லித்தியம் அயனியை விட நான்கு மடங்கு அதிகம்.இது விமானம் மற்றும் விண்வெளித் தொழில்களுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது.

சாஃப்ட் திட நிலை எலக்ட்ரோலைட்டின் அடிப்படையில் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய Li-S தொழில்நுட்பத்தைத் தேர்ந்தெடுத்து விரும்புகிறது.இந்த தொழில்நுட்ப பாதை மிக அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி, நீண்ட ஆயுள் மற்றும் திரவ அடிப்படையிலான Li-S (வரையறுக்கப்பட்ட ஆயுள், அதிக சுய வெளியேற்றம், ...) இன் முக்கிய குறைபாடுகளை சமாளிக்கிறது.

மேலும், இந்த தொழில்நுட்பம் அதன் உயர்ந்த கிராவிமெட்ரிக் ஆற்றல் அடர்த்திக்கு (+30% Wh/kg இல்) திட நிலை லித்தியம் அயனிக்கு துணைபுரிகிறது.

எப்போது எதிர்பார்க்கலாம்?

முக்கிய தொழில்நுட்ப தடைகள் ஏற்கனவே கடந்துவிட்டன மற்றும் முழு அளவிலான முன்மாதிரிகளை நோக்கி முதிர்வு நிலை மிக விரைவாக முன்னேறி வருகிறது.

நீண்ட பேட்டரி ஆயுள் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு, திட நிலை லித்தியம் அயனுக்குப் பிறகு இந்த தொழில்நுட்பம் சந்தையை அடையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

சாலிட் ஸ்டேட் பேட்டரிகள்

அது என்ன?

திட நிலை பேட்டரிகள் தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படையில் ஒரு முன்னுதாரண மாற்றத்தைக் குறிக்கின்றன.நவீன லி-அயன் பேட்டரிகளில், அயனிகள் திரவ எலக்ட்ரோலைட் (அயனி கடத்துத்திறன் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) முழுவதும் ஒரு மின்முனையிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகர்கின்றன.அனைத்து திட நிலை பேட்டரிகளில், திரவ எலக்ட்ரோலைட் ஒரு திட கலவையால் மாற்றப்படுகிறது, இருப்பினும் லித்தியம் அயனிகள் அதனுள் இடம்பெயர அனுமதிக்கிறது.இந்த கருத்து புதியது அல்ல, ஆனால் கடந்த 10 ஆண்டுகளில் - தீவிர உலகளாவிய ஆராய்ச்சிக்கு நன்றி - திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் புதிய குடும்பங்கள் திரவ எலக்ட்ரோலைட்டைப் போலவே மிக உயர்ந்த அயனி கடத்துத்திறனுடன் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளன, இது இந்த குறிப்பிட்ட தொழில்நுட்ப தடையை கடக்க அனுமதிக்கிறது.

இன்று,சாஃப்ட்ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் 2 முக்கிய பொருள் வகைகளில் கவனம் செலுத்துகின்றன: பாலிமர்கள் மற்றும் கனிம சேர்மங்கள், செயலாக்கம், நிலைப்புத்தன்மை, கடத்துத்திறன் போன்ற இயற்பியல்-வேதியியல் பண்புகளின் ஒருங்கிணைப்பை நோக்கமாகக் கொண்டது.

அதன் நன்மைகள் என்ன?

முதல் பெரிய நன்மை செல் மற்றும் பேட்டரி நிலைகளில் பாதுகாப்பில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் ஆகும்: திடமான எலக்ட்ரோலைட்டுகள் வெப்பமடையும் போது எரியக்கூடியவை அல்ல, அவற்றின் திரவ சகாக்கள் போலல்லாமல்.இரண்டாவதாக, இது புதுமையான, உயர் மின்னழுத்த உயர்-திறன் கொண்ட பொருட்களைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது, குறைந்த சுய-வெளியேற்றத்தின் விளைவாக அடர்த்தியான, இலகுவான பேட்டரிகளை சிறந்த அடுக்கு-வாழ்க்கையுடன் செயல்படுத்துகிறது.மேலும், கணினி மட்டத்தில், இது எளிமைப்படுத்தப்பட்ட இயக்கவியல் மற்றும் வெப்ப மற்றும் பாதுகாப்பு மேலாண்மை போன்ற கூடுதல் நன்மைகளைக் கொண்டுவரும்.

பேட்டரிகள் அதிக பவர்-டு-எடை விகிதத்தை வெளிப்படுத்த முடியும் என்பதால், அவை மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்த ஏற்றதாக இருக்கலாம்.

எப்போது எதிர்பார்க்கலாம்?

தொழில்நுட்ப முன்னேற்றம் தொடர்வதால் பல வகையான அனைத்து திட நிலை பேட்டரிகள் சந்தைக்கு வர வாய்ப்புள்ளது.முதலாவது கிராஃபைட் அடிப்படையிலான அனோட்களுடன் கூடிய திட நிலை பேட்டரிகள், மேம்பட்ட ஆற்றல் செயல்திறன் மற்றும் பாதுகாப்பைக் கொண்டு வரும்.காலப்போக்கில், உலோக லித்தியம் அனோடைப் பயன்படுத்தும் இலகுவான திட நிலை பேட்டரி தொழில்நுட்பங்கள் வணிக ரீதியாக கிடைக்க வேண்டும்.