Lityum batareyalarning rivojlanish yo'nalishi qanday?

Kirish
Lityum-ion batareyalar bugungi kunda eng ko'p ishlatiladigan energiya saqlash tizimlaridan biridir. Ular smartfon va noutbuklardan tortib elektr transport vositalari (EV) vagrid saqlash tizimlariLityum-ion batareyalar yuqori energiya zichligi, uzoq umr ko'rish muddati va kam o'z-o'zidan zaryadsizlanishi, bu ularni energiya saqlash uchun jozibador tanlov qiladi. Biroq, ular ham ba'zi cheklovlarga ega, masalan, yuqori narx

Rivojlanish

1: Yuqori energiya-D
Ushbu muammolarni hal qilish uchun tadqiqotchilar yuqori energiya zichligi, uzoqroq aylanish muddati va arzonroq narxni taklif qiluvchi yangi katod materiallarini ishlab chiqmoqdalar. Istiqbolli nomzodlardan biri lityumga boy qatlamli oksid (LLO) bo'lib, u NMC katodlariga qaraganda 50 foizga yuqori energiya zichligini ta'minlay oladi. LLO, shuningdek, uzoqroq aylanish muddati va arzonroq narxga ega, chunki u arzonroq va ko'proq materiallardan foydalanadi. Boshqa istiqbolli katod materiallari orasida nikelga boy NMC (NMC811), an'anaviy NMC katodlariga qaraganda yuqori quvvatni taklif qilishi mumkin va mukammal xavfsizlik va aylanish muddatiga ega, lekin energiya zichligi past bo'lgan lityum temir fosfat (LFP).

2: kremniy anodlari
Anod materiali lityum-ion batareyaning yana bir muhim komponenti bo'lib, uning ishlashi batareyaning energiya zichligi va aylanish muddatiga bevosita ta'sir qiladi. Hozirgi vaqtda ko'pgina tijoriy lityum-ion batareyalar anod materiali sifatida grafitdan foydalanadi, uning nazariy quvvati 372 mA / g ni tashkil qiladi. Shu bilan birga, silikon 4200 mAh / g ni tashkil etadigan ancha yuqori nazariy quvvatga ega, bu lityum-ion batareyalarning energiya zichligini sezilarli darajada oshirishi mumkin.

Kremniyni anod materiali sifatida ishlatishdagi qiyinchilik shundaki, u velosipedda aylanish jarayonida katta hajmdagi o'zgarishlarga uchraydi, bu mexanik nosozliklarga olib kelishi va batareyaning ishlash muddatini qisqartirishi mumkin. Ushbu muammoni hal qilish uchun tadqiqotchilar kremniy anodlarining hajmining o'zgarishini yumshatish va barqarorligini yaxshilash uchun nano o'lchovli muhandislik, sirt qoplamalari va bog'lovchilar kabi turli strategiyalarni ishlab chiqmoqdalar.

3: Qattiq xolatli elektrolitlar
Elektrolitlar zaryadlash va tushirish vaqtida litiy ionlarining katod va anod o'rtasida harakatlanishiga imkon beruvchi o'tkazuvchi vositadir. Hozirgi vaqtda ko'pgina tijorat lityum-ion batareyalari yonuvchan va xavfsizlikka tahdid soladigan suyuq elektrolitlardan foydalanadi. Qattiq holatdagi elektrolitlar suyuq elektrolitlarga nisbatan yuqori xavfsizlik, uzoqroq aylanish muddati va kengroq ish harorati oralig'i kabi bir qator afzalliklarga ega.

Qattiq holatdagi elektrolitlar, shuningdek, grafit anodlariga qaraganda ancha yuqori nazariy quvvatga ega bo'lgan lityum metall anodlardan foydalanishga imkon beradi. Shu bilan birga, qattiq holatdagi elektrolitlar past ion o'tkazuvchanligi, elektrod materiallari bilan zaif interfeys mosligi va yuqori ishlab chiqarish xarajati kabi bir qancha qiyinchiliklarga duch keladi. Ushbu qiyinchiliklarni bartaraf etish uchun tadqiqotchilar keramika, polimer va kompozit elektrolitlar kabi qattiq holatdagi elektrolitlarning har xil turlarini ishlab chiqmoqdalar va ularning samaradorligini oshirish va narxini pasaytirish uchun yangi ishlov berish usullarini o'rganmoqdalar.

4: Qayta ishlash va ikkinchi hayot ilovalari
Lityum-ion batareyalarga bo'lgan talab ortib borayotgani ularning atrof-muhitga ta'siri va resurslarning kamayishi bilan bog'liq tashvishlarni keltirib chiqardi. Ushbu muammolarni hal qilish uchun tadqiqotchilar ishlatilgan batareyalarni qayta ishlash va qayta ishlatish bo'yicha turli yondashuvlarni o'rganmoqdalar. Qayta ishlash litiy, kobalt, nikel kabi qimmatbaho metallarni qayta tiklashi mumkin