Қатты күйдегі батарея қалай жұмыс істейді?

Қатты күйдегі батареялар дәстүрлі литий-ион аккумуляторларына көптеген артықшылықтарды ұсынатын энергия сақтау технологиясын ұсынады. Бұл инновациялық қуат көздері әртүрлі салаларды, электрлік көліктерден тұтынушы электроникасына дейін өзгеруге дайын. Бұл жан-жақты нұсқаулықта біз ішкі жұмыстарды зерттеймізЖоғары қуат тығыздығы қатты күйдегі батареялар, олардың ерекше белгілері және олар мүмкіндік беретін қызықты қосымшалар.

Жоғары қуат тығыздығы қатты күйдегі батареяны не етеді?

Өзегінде, қатты күйдегі батарея кәдімгі батареялардан бір маңызды жағынан ерекшеленеді: электролит. Литий-ионның дәстүрлі аккумуляторлары сұйықтықты немесе гельді электролит қолданады, қатты күйдегі батареялар қатты электролитпен жұмыс істейді. Дизайндағы бұл түбегейлі өзгеріс бірнеше негізгі артықшылықтарға әкеледі:

1. Қауіпсіз қауіпсіздік: Қатты электролит ағып кету қаупін жояды және термиялық қашып кету ықтималдығын азайтады, бұл батареяларды едәуір қауіпсіз етеді.

2. Энергия тығыздығының жоғарылауы:Жоғары қуат тығыздығы қатты күйдегі батареяларАғымдағы литий-ион батареяларының энергия тығыздығын екі есе көбейту ықтимал көп мөлшерде көп энергия сақтай алады.

3. Жақсартылған тұрақтылық: Қатты электролиттер аз реактивті және кеңірек температура диапазонында тұрақты, батареяның жалпы өнімділігі мен ұзақ өмір сүруі.

4. Тезірек зарядтау: қатты күйде дизайн тезірек ионын ауыстыруға мүмкіндік береді, бұл зарядтау уақытын күрт азайтады.

5. Ұзартылған қызмет (ұзартылған)

Қатты күйдегі батареялардың бірегей архитектурасы үш негізгі компонентті қамтиды:

1. Катод: Әдетте литий кобальт оксиді немесе литий темір фосфаты сияқты литий бар қосылыстардан жасалған.

2. Қатты электролит: Бұл керамикалық, шыны немесе литий иондары электродтар арасында қозғалуға мүмкіндік беретін қатты полимерлі материал болуы мүмкін.

3

Жұмыс кезінде литий иондары зарядтау кезінде катодтан қатты электролит арқылы қозғалады, ал зарядтау кезінде керісінше. Бұл процесс дәстүрлі литий-иондық батареялармен ұқсас, бірақ қатты электролит тиімді және тұрақты ионды аударуға мүмкіндік береді.

Жоғары энергия тығыздығы жоғары қатты күйдегі батареялардың жоғарғы қосымшалары

Қатты күйдегі батареялардың жоғары сипаттамалары оларды әр түрлі салалардағы көптеген өтініштер үшін өте ыңғайлы етеді:

Электрлік көліктер (EVS)

Мүмкін, ең көп күткен қолдануЖоғары қуат тығыздығы қатты күйдегі батареяларавтомобиль секторында. Бұл батареялар зарядтау уақытын бірнеше минутқа азайтып, электромобильдер спектрін екі есе көбейтуі мүмкін. Бұл серпіліс кеңейтілген EV қабылдаған негізгі мәселелердің екеуіне жүгінеді: асып кетуі: диапазондағы мазасыздық және ұзақ зарядталу уақыты.

Портативті электроника

Смартфондар, ноутбуктер және киетін құрылғылар қатты күйдегі батареяның берік технологиясынан үлкен пайда әкелуі мүмкін. Қуаттың жоғарылауы соңғы күндерде бір зарядталған құрылғыларға әкелуі мүмкін, ал қауіпсіздік профилі, ал қауіпсіздік профилі батарея өрттері немесе жарылыстарға қатысты алаңдаушылық тудырады.

Аэроғарыш және авиация

Қатты күйдегі батареялардың жеңіл және жоғары энергия тығыздығы оларды аэроғарыштық қосымшалар үшін ерекше тартымды етеді. Олар ұзағырақ ұзағырақ ұшуды, тиімдірек электр әуе кемесіне, сонымен қатар электрлік вертикальды ұшу мен қонуды (evtol) шығаруға ықпал етуі мүмкін.

Тор энергиясын сақтау

Ауқымды энергияның ауқымды сақтау орны жаңартылатын энергия көздерін электр желілеріне біріктіру үшін өте маңызды. Қатты күйдегі батареялар жел мен күн фермаларында пайда болған артық энергияны үнемдеуге мүмкіндік береді.

Медициналық құрылғылар

Кілемді медициналық құрылғылар, мысалы, кардиостимуляторлар мен нейростимуляторлар, қауіпсіз, тұрақты қуат көздерін қажет етеді. Қатты күйдегі батареялар бұл құрылғылардың өмір сүру ұзақтығын ұзартуы мүмкін.

Қатты мемлекеттік батареялар энергия сақтау тиімділігін қалай жақсартады

Тиімділікті жақсартуЖоғары қуат тығыздығы қатты күйдегі батареяларкөп қырлы және маңызды:

Жоғары энергия тығыздығы

Қатты күйдегі батареялар 100-265 Вт / кг ағымдағы литий-ион батареяларымен салыстырғанда 500-1000 Вт / кг-нің энергия тығыздығына қол жеткізе алады. Бұл күрт өсу дегеніміз - көбірек энергияны кішігірім, жеңіл қаптамада сақтауға болады, бұл қосымша ықшам және тиімді құрылғыларға әкеледі.

Өзін-өзі зарядсыздандырды

Бұл батареялардағы қатты электролит өзіндік разрядтарды айтарлықтай азайтады. Бұл дегеніміз, сақталған энергия ұзақ уақыт бойы сақталады, жалпы жүйенің тиімділігін арттыру және энергия қалдықтарын азайту.

Жұмыс температурасының кең ауқымы

Қатты күйдегі батареялар дәстүрлі батареяларға қарағанда кеңірек температурада тиімді жұмыс істей алады. Бұл экстремалды жағдайда өнімділікті жақсартып қана қоймайды, сонымен қатар күрделі термиялық жүйелердің қажеттілігін азайтады, сонымен қатар жүйенің тиімділігін одан әрі арттыру.

Заряд бойынша зарядтау тиімділігі

Қатты электролит электродтар арасында литий иондарын тиімді беруге мүмкіндік береді. Бұл ішкі кедергісінің төмендеуіне және коуломбалық тиімділігінің жоғарылауына әкеледі, бұл зарядтау және зарядтау циклдері кезінде жылу ретінде жоғалады.

Ұзақ цикл өмірі

Дәстүрлі литий-иондық аккумуляторлармен салыстырғанда мыңдаған зарядтар шығаратын циклдермен, қатты күйдегі батареялармен салыстырғанда қатты күйзелістер жақсарды. Бұл ұзақ мерзімді қызмет күші ұзақ мерзімді энергия сақтау тиімділігіне және батареяларды ауыстырудан қалдықтарды азайтады.

Қатты күйдегі батареяның жетістіктері бірнеше сектор бойынша энергия сақтауды төңкеріске дайын. Зерттеу прогрестері мен өндірістік әдістерді жетілдіру ретінде, біз осы батареяларды біздің күнделікті өмірімізде, біздің күнделікті өмірімізде, смартфондарымыздан бұрын-соңды болмаған барлық заттарды бұрын-соңды болмаған тиімділікпен және қауіпсіздікпен қамтамасыз ете аламыз.

Энергияны сақтаудың болашағы қатты, және бұл инноваторлар, өндірушілер мен тұтынушылар үшін қызықты уақыт. Біз мүмкін болатын шекараларды итеруді жалғастыра беремізЖоғары қуат тығыздығы қатты күйдегі батареялар, Біз қолданыстағы технологияларды жетілдіріп қана қоймыз - біз энергияны қалай жасаймыз, сақтап, энергияны пайдалануда мүлдем жаңа мүмкіндіктерге жол ашамыз.

Егер сіз қатты мемлекеттік батареялар сіздің нақты қосымшаңызға немесе салаңызға қаншалықты пайдалы екенін білгіңіз келсе, оған қол жеткізуден тартынбаңыз. Біздің Зайдағы сарапшылар тобымыз осы жаңашыл технология сіздің келесі жаңалықтарыңызды қалай күшейте алатындығын талқылауға дайын. Бізбен хабарласыңызchaty@zyepower.comБүгінгі таңда қатты күйдегі батарея технологиясының мүмкіндіктерін зерттеу.

Сілтемелер

1. Джонсон, А. К. (2022). «Қатты күйдегі батареяның жұмыс принциптері». Жетілдірілген энергия сақтау журналы, 15 (3), 245-260.

2. Ямамото, Т., Смит, Л. Р. (2023). «Қатты күйдірілген қатты күйдегі батареялар: жан-жақты шолу». Энергетикалық қосымшаларға арналған алдыңғы қатарлы материалдар, 8 (2), 112-128.

3. Чен, X. және al. (2021). «Келесі бумалар үшін қатты электролиттердегі соңғы жетістіктер». Табиғат энергиясы, 6 (7), 652-666.

4. Пател, С., Браун, М. (2023). «Электроматтардағы қатты мемлекеттік батареяларды қолдану». Электромобильдер технологиясы, 12 (4), 375-390.

5. Ли, Ж., Г. және Гарсия, Р.Э. (2022). «Батареяның қатты күйі: проблемалар мен мүмкіндіктер». Қуат көздері журналы, 520, 230803.