De wrâld hat mear macht nedich, leafst yn in foarm dy't skjin en duorsum is.Us enerzjy-opslachstrategyen wurde op it stuit foarme troch lithium-ion-batterijen - oan 'e foarkant fan sokke technology - mar wêr kinne wy nei útsjen yn' e kommende jierren?
Litte wy begjinne mei wat batterijbasis.In batterij is in pakje fan ien of mear sellen, dy't elk in positive elektrode (de katode), in negative elektrode (de anode), in separator en in elektrolyt hat.It brûken fan ferskate gemikaliën en materialen foar dizze beynfloedet de eigenskippen fan 'e batterij - hoefolle enerzjy it kin opslaan en útfiere, hoefolle macht it kin leverje of it oantal kearen dat it kin wurde ûntslein en opladen (ek wol fytskapasiteit neamd).
Batterijbedriuwen eksperimintearje konstant om chemie te finen dy't goedkeaper, tichter, lichter en machtiger binne.Wy sprieken mei Patrick Bernard - Saft Research Director, dy't trije nije batterijtechnologyen útlein mei transformatyf potinsjeel.
NIJE GENERATION LITHIUM-ION BATTERIJEN
Wat is it?
Yn lithium-ion (li-ion) batterijen, enerzjy opslach en frijlitting wurdt fersoarge troch de beweging fan lithium ionen fan de positive nei de negative elektrodes hinne en wer fia de elektrolyt.Yn dizze technology fungearret de positive elektrode as de earste lithiumboarne en de negative elektrode as de host foar lithium.Ferskate skiekunde wurde sammele ûnder de namme fan li-ion-batterijen, as gefolch fan tsientallen jierren fan seleksje en optimisaasje tichtby perfeksje fan positive en negative aktive materialen.Lithiated metaaloksiden as fosfaten binne it meast foarkommende materiaal dat brûkt wurdt as hjoeddeistige positive materialen.Graphite, mar ek grafyt/silicium of lithiated titanium oksides wurde brûkt as negative materialen.
Mei wirklike materialen en selûntwerpen wurdt ferwachte dat li-iontechnology de kommende jierren in enerzjylimyt sil berikke.Dochs moatte heul resinte ûntdekkingen fan nije famyljes fan fersteurende aktive materialen hjoeddeistige grinzen ûntsluten.Dizze ynnovative ferbiningen kinne mear lithium opslaan yn positive en negative elektroden en kinne foar it earst enerzjy en krêft kombinearje.Dêrneist wurdt mei dizze nije ferbiningen ek rekken hâlden mei de krapte en kritykens fan grûnstoffen.
Wat binne syn foardielen?
Tsjintwurdich, ûnder alle state-of-the-art opslachtechnologyen, lit li-ion-batterijtechnology it heechste nivo fan enerzjytichtens ta.Optredens lykas flugge lading of temperatuer bestjoeringssysteem finster (-50 ° C oant 125 ° C) kinne fine-tuned troch de grutte kar fan sel ûntwerp en skiekunde.Fierder litte li-ion-batterijen ekstra foardielen sjen, lykas heul lege selsûntlading en heul lange libbensdoer en fytsprestaasjes, typysk tûzenen oplaad- / ûntlaadsyklusen.
Wannear kinne wy it ferwachtsje?
Nije generaasje avansearre li-ion-batterijen wurdt ferwachte te wurde ynset foar de earste generaasje solid state-batterijen.Se sille ideaal wêze foar gebrûk yn applikaasjes lykas Energy Storage Systems foarduorsume enerzjyen ferfier (marine, spoarwegen,loftfearten off-road mobiliteit) wêr't hege enerzjy, hege krêft en feiligens ferplicht is.
LITHIUM-SULFUR BATTERIJEN
Wat is it?
Yn li-ion-batterijen wurde de lithium-ionen opslein yn aktive materialen dy't fungearje as stabile hoststruktueren by lading en ûntlading.Yn lithium-sulfur (Li-S) batterijen binne d'r gjin hoststruktueren.By it ûntladen wurdt de lithiumanode konsumearre en swevel omfoarme ta in ferskaat oan gemyske ferbiningen;tidens it opladen fynt it omkearde proses plak.
Wat binne syn foardielen?
In Li-S-batterij brûkt heul ljochte aktive materialen: swevel yn 'e positive elektrode en metallysk lithium as de negative elektrode.Dêrom is syn teoretyske enerzjytichtens bûtengewoan heech: fjouwer kear grutter as dy fan lithium-ion.Dat makket it in goede fit foar de loftfeart en romte yndustry.
Saft hat de meast kânsrike Li-S-technology selektearre en favorisearre op basis fan elektrolyt yn fêste steat.Dit technyske paad bringt heul hege enerzjytichtens, lange libbensdoer en oerwint de wichtichste tekoarten fan 'e floeibere Li-S (beheind libben, hege selsûntlading, ...).
Fierder is dizze technology oanfolling op lithium-ion yn fêste steat troch syn superieure gravimetryske enerzjytichtens (+30% op it spul yn Wh / kg).
Wannear kinne wy it ferwachtsje?
Wichtige technologyske barriêres binne al oerwûn en it maturiteitsnivo giet heul rap foarút nei prototypen op folsleine skaal.
Foar applikaasjes dy't lange batterijlibben fereaskje, wurdt ferwachte dat dizze technology de merk sil berikke krekt nei solid state lithium-ion.
SOLID STATE BATTERIJEN
Wat is it?
Solid state-batterijen fertsjintwurdigje in paradigmaferskowing yn termen fan technology.Yn moderne li-ion-batterijen ferpleatse ioanen fan de iene elektrode nei de oare oer de floeibere elektrolyt (ek wol ionyske konduktiviteit neamd).Yn all-solid state batterijen wurdt de floeibere elektrolyt ferfongen troch in fêste ferbining dy't dochs lithium-ionen deryn kinne migrearje.Dit konsept is fier fan nij, mar yn 'e ôfrûne 10 jier - troch yntinsyf wrâldwiid ûndersyk - binne nije famyljes fan fêste elektrolyten ûntdutsen mei heul hege ionyske konduktiviteit, fergelykber mei floeibere elektrolyt, wêrtroch dizze bepaalde technologyske barriêre te oerwinnen.
Hjoed,SaftYnspanningen foar ûndersyk en ûntwikkeling rjochtsje har op 2 haadmateriaaltypen: polymeren en anorganyske ferbiningen, mei as doel de synergy fan 'e fysysk-gemyske eigenskippen lykas ferwurkberens, stabiliteit, konduktiviteit ...
Wat binne syn foardielen?
It earste enoarme foardiel is in markante ferbettering fan feiligens op sel- en batterijnivo's: fêste elektrolyten binne net-flammabel by ferwaarming, yn tsjinstelling ta har floeibere tsjinhingers.Twad, it lit it gebrûk fan ynnovative materialen mei hege kapasiteit mei hege spanning ta, wêrtroch tichtere, lichtere batterijen mei bettere houdbaarheid as gefolch fan fermindere selsûntlading mooglik binne.Boppedat sil it op systeemnivo ekstra foardielen bringe, lykas ferienfâldige meganika, lykas termyske en feiligensbehear.
Om't de batterijen in hege krêft-to-gewicht-ferhâlding kinne fertoane, kinne se ideaal wêze foar gebrûk yn elektryske auto's.
Wannear kinne wy it ferwachtsje?
Ferskate soarten batterijen mei folslein fêste steat sille wierskynlik op 'e merke komme as technologyske foarútgong trochgiet.De earste sil solid state-batterijen wêze mei grafyt-basearre anodes, dy't ferbettere enerzjyprestaasjes en feiligens bringe.Yn 'e rin fan' e tiid moatte lichtere solid state batterijtechnologyen mei in metallyske lithiumanode kommersjeel beskikber wurde.
Post tiid: Aug-03-2022