Bota ka nevojë për më shumë fuqi, mundësisht në një formë që është e pastër dhe e rinovueshme.Strategjitë tona të ruajtjes së energjisë janë formuar aktualisht nga bateritë litium-jon - në avantazhin e një teknologjie të tillë - por çfarë mund të presim me padurim në vitet në vijim?
Le të fillojmë me disa baza të baterisë.Një bateri është një paketë prej një ose më shumë qelizave, secila prej të cilave ka një elektrodë pozitive (katodë), një elektrodë negative (anodë), një ndarës dhe një elektrolit.Përdorimi i kimikateve dhe materialeve të ndryshme për këto ndikon në vetitë e baterisë – sa energji mund të ruajë dhe prodhojë, sa energji mund të sigurojë ose sa herë mund të shkarkohet dhe rikarikohet (i quajtur edhe kapaciteti i çiklizmit).
Kompanitë e baterive po eksperimentojnë vazhdimisht për të gjetur kimikate që janë më të lira, më të dendura, më të lehta dhe më të fuqishme.Ne folëm me Patrick Bernard – Drejtor i Kërkimeve Saft, i cili shpjegoi tre teknologji të reja të baterive me potencial transformues.
BATERITË LITIUM-JON TË GJERATIT TË RI
Çfarë është ajo?
Në bateritë litium-jon (li-jon), ruajtja dhe çlirimi i energjisë sigurohet nga lëvizja e joneve të litiumit nga elektroda pozitive në atë negative mbrapa dhe mbrapa përmes elektrolitit.Në këtë teknologji, elektroda pozitive vepron si burimi fillestar i litiumit dhe elektroda negative si pritës për litiumin.Disa kimikate janë mbledhur nën emrin e baterive li-jon, si rezultat i dekadave të përzgjedhjes dhe optimizimit afër përsosjes së materialeve aktive pozitive dhe negative.Oksidet e metaleve të litiuara ose fosfatet janë materiali më i zakonshëm që përdoret si materiale aktuale pozitive.Grafiti, por edhe grafiti/silikon ose oksidet e titanit të litiatizuar përdoren si materiale negative.
Me materialet aktuale dhe dizajnet e qelizave, teknologjia li-jon pritet të arrijë një kufi energjie në vitet e ardhshme.Megjithatë, zbulimet shumë të fundit të familjeve të reja të materialeve aktive përçarëse duhet të hapin kufijtë aktualë.Këto komponime inovative mund të ruajnë më shumë litium në elektroda pozitive dhe negative dhe do të lejojnë për herë të parë kombinimin e energjisë dhe fuqisë.Përveç kësaj, me këto komponime të reja merret parasysh edhe pamjaftueshmëria dhe kritika e lëndëve të para.
Cilat janë avantazhet e tij?
Sot, midis të gjitha teknologjive më të fundit të ruajtjes, teknologjia e baterive li-jon mundëson nivelin më të lartë të densitetit të energjisë.Performanca të tilla si dritarja e funksionimit të ngarkimit të shpejtë ose temperaturës (-50°C deri në 125°C) mund të rregullohen mirë nga zgjedhja e madhe e dizajnit dhe kimikateve të qelizave.Për më tepër, bateritë li-jonike shfaqin avantazhe shtesë, të tilla si vetë-shkarkimi shumë i ulët dhe performanca shumë e gjatë e jetës dhe çiklizmit, zakonisht mijëra cikle karikimi/shkarkimi.
Kur mund ta presim?
Gjenerata e re e baterive të avancuara li-ion pritet të vendoset përpara gjeneratës së parë të baterive në gjendje të ngurtë.Ato do të jenë ideale për përdorim në aplikacione të tilla si Sistemet e ruajtjes së energjisë përburimet e rinovueshmedhe transporti (detare, hekurudha,aviacionitdhe lëvizshmëria jashtë rrugës) ku energjia e lartë, fuqia e lartë dhe siguria janë të detyrueshme.
BATERITË LITIUM-SULFUR
Çfarë është ajo?
Në bateritë li-jonike, jonet e litiumit ruhen në materiale aktive që veprojnë si struktura të qëndrueshme pritës gjatë ngarkimit dhe shkarkimit.Në bateritë litium-squfur (Li-S), nuk ka struktura pritëse.Gjatë shkarkimit, anoda e litiumit konsumohet dhe squfuri shndërrohet në një sërë përbërjesh kimike;gjatë karikimit ndodh procesi i kundërt.
Cilat janë avantazhet e tij?
Një bateri Li-S përdor materiale aktive shumë të lehta: squfur në elektrodën pozitive dhe litium metalik si elektrodë negative.Kjo është arsyeja pse dendësia e saj teorike e energjisë është jashtëzakonisht e lartë: katër herë më e madhe se ajo e litium-jonit.Kjo e bën atë një përshtatje të mirë për industrinë e aviacionit dhe hapësirës.
Saft ka zgjedhur dhe favorizuar teknologjinë më premtuese Li-S të bazuar në elektrolitin në gjendje të ngurtë.Kjo rrugë teknike sjell densitet shumë të lartë të energjisë, jetë të gjatë dhe kapërcen të metat kryesore të Li-S me bazë lëngu (jete e kufizuar, vetëshkarkim i lartë, ...).
Për më tepër, kjo teknologji është plotësuese e litium-jonit në gjendje të ngurtë falë densitetit të lartë të energjisë gravimetrike (+30% në rrezik në Wh/kg).
Kur mund ta presim?
Barrierat kryesore të teknologjisë tashmë janë kapërcyer dhe niveli i pjekurisë po përparon shumë shpejt drejt prototipave në shkallë të plotë.
Për aplikacionet që kërkojnë jetëgjatësi të gjatë të baterisë, kjo teknologji pritet të arrijë në treg menjëherë pas litium-jonit në gjendje të ngurtë.
BATERITË GJENDJA E NGURTË
Çfarë është ajo?
Bateritë në gjendje të ngurtë përfaqësojnë një ndryshim paradigme në aspektin e teknologjisë.Në bateritë moderne li-jonike, jonet lëvizin nga një elektrodë në tjetrën përmes elektrolitit të lëngshëm (i quajtur edhe përçueshmëri jonike).Në bateritë në gjendje tërësisht të ngurtë, elektroliti i lëngshëm zëvendësohet nga një përbërës i ngurtë i cili megjithatë lejon që jonet e litiumit të migrojnë brenda tij.Ky koncept nuk është aspak i ri, por gjatë 10 viteve të fundit – falë kërkimeve intensive në mbarë botën – janë zbuluar familje të reja elektrolitesh të ngurta me përçueshmëri jonike shumë të lartë, të ngjashme me elektrolitin e lëngshëm, duke lejuar që kjo pengesë e veçantë teknologjike të kapërcehet.
Sot,SaftPërpjekjet e Kërkimit dhe Zhvillimit fokusohen në 2 lloje kryesore të materialeve: polimere dhe komponime inorganike, duke synuar sinergjinë e vetive fiziko-kimike si përpunueshmëria, qëndrueshmëria, përçueshmëria…
Cilat janë avantazhet e tij?
Avantazhi i parë i madh është një përmirësim i dukshëm i sigurisë në nivelet e qelizës dhe baterisë: elektrolitet e ngurta nuk janë të ndezshme kur nxehen, ndryshe nga homologët e tyre të lëngshëm.Së dyti, ai lejon përdorimin e materialeve inovative, me tension të lartë me kapacitet të lartë, duke mundësuar bateri më të dendura dhe më të lehta me jetëgjatësi më të mirë si rezultat i zvogëlimit të vetëshkarkimit.Për më tepër, në nivel sistemi, ai do të sjellë avantazhe shtesë si mekanika e thjeshtuar si dhe menaxhimi termik dhe i sigurisë.
Duke qenë se bateritë mund të shfaqin një raport të lartë fuqie-peshe, ato mund të jenë ideale për t'u përdorur në automjetet elektrike.
Kur mund ta presim?
Disa lloje të baterive në gjendje të ngurtë ka të ngjarë të dalin në treg ndërsa progresi teknologjik vazhdon.E para do të jetë bateri në gjendje të ngurtë me anode me bazë grafiti, duke sjellë përmirësim të performancës energjetike dhe sigurisë.Me kalimin e kohës, teknologjitë më të lehta të baterive në gjendje të ngurtë që përdorin një anodë metalike litium duhet të bëhen të disponueshme në treg.
Koha e postimit: Gusht-03-2022