Düşündiriş

1800-nji ýylda italýan fizigi A. Wolta amaly batareýalaryň başlangyjyny açan we elektrokimiki energiýa saklaýjy enjamlarda elektrolitiň ähmiýetini ilkinji gezek beýan eden woltiki üýşmäni gurdy. Elektrolit, negatiw we polo positiveitel elektrodlaryň arasynda goýlan suwuk ýa-da gaty görnüşde elektron izolýasiýa we ion geçiriji gatlak hökmünde görmek mümkin. Häzirki wagtda iň ösen elektrolit, suwly organiki karbonat ergininde (mysal üçin EC we DMC) gaty litiý duzuny (meselem LiPF6) eritmek arkaly öndürilýär. Öýjükleriň umumy görnüşine we dizaýnyna görä, elektrolit öýjük agramynyň 8% -den 15% -ine çenli bolýar. Näme'has köp, onuň ýangyjy we amatly iş temperatura diapazony -10°C-den 60-a çenli°C batareýanyň energiýa dykyzlygynyň we howpsuzlygynyň hasam gowulaşmagyna uly päsgelçilik döredýär. Şonuň üçin innowasion elektrolit formulalary täze batareýalaryň indiki nesliniň ösmegi üçin esasy mümkinçilik beriji hasaplanýar.

Gözlegçiler dürli elektrolit ulgamlaryny ösdürmek üçin hem iş alyp barýarlar. Mysal üçin, netijeli litiý metal tigir sürmek, ulag pudagy we “gaty döwlet batareýalary” (SSB) üçin peýdaly bolan litiý metal tigir sürüşini, organiki ýa-da organiki däl gaty elektrolitleri gazanyp bilýän ftorly erginleri ulanmak. Esasy sebäbi, gaty elektrolit asyl suwuk elektrolit we diafragma çalşylsa, batareýanyň howpsuzlygy, ýeke energiýa dykyzlygy we ömri ep-esli gowulaşyp biler. Ondan soň, esasan dürli materiallar bilen gaty elektrolitleriň gözleg işlerini jemleýäris.

Organiki däl gaty elektrolitler

Organiki däl gaty elektrolitler, Na-S, Na-NiCl2 batareýalary we esasy Li-I2 batareýalary ýaly ýokary temperatura zarýad berilýän batareýalar ýaly täjirçilik elektrokimiki energiýa saklaýjy enjamlarda ulanyldy. 2019-njy ýylda Hitachi Zosen (Japanaponiýa) kosmosda ulanyljak we Halkara kosmos stansiýasynda (ISS) synag ediljek 140 mAh gaty berk halta batareýasyny görkezdi. Bu batareýa -40 aralygynda işlemäge ukyply sulfid elektrolitinden we beýleki açylmadyk batareýa böleklerinden durýar°C we 100°C. 2021-nji ýylda kompaniýa 1000 mAh has ýokary kuwwatly batareýany hödürleýär. Hitachi Zosen, adaty şertlerde işleýän kosmos we senagat enjamlary ýaly gaty gurşaw üçin gaty batareýalaryň zerurlygyny görýär. Kompaniýa 2025-nji ýyla çenli batareýanyň kuwwatyny iki esse artdyrmagy meýilleşdirýär. Soöne şu wagta çenli elektrik ulaglarynda ulanyp boljak gaty berk batareýa önümi ýok.

Organiki ýarym gaty we gaty elektrolitler

Organiki gaty elektrolit kategoriýasynda, Fransiýanyň Bolloré jel görnüşli PVDF-HFP elektrolitini we jel görnüşli PEO elektrolitini üstünlikli söwda etdi. Şeýle hem bu kompaniýa, batareýa tehnologiýasyny elektrik ulaglaryna ulanmak üçin Demirgazyk Amerikada, Europeewropada we Aziýada awtoulag paýlaşmak boýunça synag programmalaryny başlatdy, ýöne bu polimer batareýa ýolagçy awtoulaglarynda hiç haçan giňden kabul edilmedi. Olaryň täjirçilik taýdan pes kabul edilmegine sebäp bolýan faktorlaryň biri, diňe ýokary temperaturada ulanylyp bilner (50)°C-den 80-e çenli°C) we pes woltly diapazonlar. Bu batareýalar indi käbir şäher awtobuslary ýaly täjirçilik ulaglarynda ulanylýar. Otag temperaturasynda (ýagny 25 töweregi) arassa gaty polimer elektrolit batareýalary bilen işlemek ýagdaýlary ýok°C).

Isarym ýarym kategoriýa duz-erginli garyndylar, duzuň konsentrasiýasy adaty 1 mol / L-den ýokary bolan, konsentrasiýalary ýa-da doýma nokatlary 4 mol / L ýaly ýokary ýapyşykly elektrolitleri öz içine alýar. Konsentrirlenen elektrolit garyndylary bilen baglanyşykly alada, ftorly duzlaryň mukdarynyň ýokary bolmagydyr, bu litiýiň düzümi we şeýle elektrolitleriň daşky gurşawa täsiri barada soraglary döredýär. Sebäbi kämillik ýaşyna ýeten önümiň täjirleşdirilmegi durmuşyň hemme taraplaýyn derňewini talap edýär. Taýýarlanan ýarym gaty elektrolitler üçin çig mal hem elektrik ulaglaryna has aňsat birikdirilmegi üçin ýönekeý we aňsat bolmaly.

Gibrid elektrolitler

Garyşyk elektrolitler diýlip hem atlandyrylýan gibrid elektrolitler, suwly / organiki çözüji gibrid elektrolitleriň esasynda ýa-da gaty elektrolitleriň öndürilişini we göwrümliligini we ýygnamak tehnologiýasynyň talaplaryny göz öňünde tutup, suwsuz suwuk elektrolit erginini gaty elektrolitlere goşmak arkaly üýtgedilip bilner. Şeýle-de bolsa, şeýle gibrid elektrolitler entek gözleg işinde we täjirçilik mysallary ýok.

Elektrolitleriň täjirçilik ösüşi üçin pikirler

Gaty elektrolitleriň iň uly artykmaçlyklary ýokary howpsuzlyk we uzak sikl ömri, ýöne alternatiw suwuk ýa-da gaty elektrolitlere baha berlende aşakdaky nokatlara üns bermeli:

• Gaty elektrolitleriň önümçilik prosesi we ulgam dizaýny. Laboratoriýa ölçeg batareýalary, adatça, elektrodlaryň bir gapdalynda örtülen birnäçe ýüz mikron galyňlykdaky gaty elektrolit bölejiklerinden durýar. Bu ownuk gaty öýjükler uly öýjükler üçin (10-dan 100Ah) zerur öndürijiligi aňlatmaýar, sebäbi 10 ~ 100Ah kuwwatlylygy häzirki tok batareýalary üçin zerur bolan iň pes spesifikasiýa.
• Gaty elektrolit hem diafragmanyň roluny çalyşýar. Agramy we galyňlygy PP / PE diafragmasyndan has köp bolany üçin, agram dykyzlygyna ýetmek üçin sazlanmalydyr≥350Wh / kgwe energiýa dykyzlygy≥900Wh /L täjirleşdirilmegine päsgel bermezlik üçin.

Batareýa elmydama belli bir derejede howpsuzlyk töwekgelçiligi bolup durýar. Gaty elektrolitler, suwuklyklardan has ygtybarly bolsa-da, hökman ýangyjy däl. Käbir polimerler we organiki däl elektrolitler kislorod ýa-da suw bilen täsir edip, ot we partlama howpuny döredýän ýylylyk we zäherli gazlary öndürip bilerler. Singleeke öýjüklerden başga-da, plastmassa, gaplar we gaplaýyş materiallary gözegçiliksiz ýanmaga sebäp bolup biler. Netijede, bitewi, ulgam derejesindäki howpsuzlyk synagy zerurdyr.