Қатты күйдегі батареялармен қандай проблема бар?

Қатты күйдегі батареялар энергия сақтау технологиясындағы келесі үлкен серпіліс, энергияны сақтаудың келесі үлкен серпілісі, энергияның тығыздығы, тез зарядтау уақыты және дәстүрлі литий-ион аккумуляторларымен салыстырғанда жақсарған. Алайда, олардың әлеуетіне қарамастан, озық қуат көздері нарыққа айтарлықтай әсер етпейді. Осы мақалада біз негізгі міндеттерді зерттеймізҚатты күйдегі батареяларНеліктен олар біздің құрылғыларымыз бен электромобильдерде жиі айналыспады.

Неліктен қатты күйдегі батареялар әлі кеңінен қабылданбайды?

Қатты күйдегі батареялардың баяу қабылдауы әр түрлі факторларға жатқызуға болады, техникалық қиындықтар, ең танымал болып табылады. Сол екі арадаҚатты күйдегі батареяларЗертханалық параметрлерде перспективалық нәтижелер көрсетті, бұл жетістіктерді практикалық, нақты қосымшаларға аудару маңызды кедергі болғанын дәлелдеді.

Бастапқы мәселелердің бірі қатты электролит пен электродтар арасындағы интерфейсте жатыр. Дәстүрлі литий-иондық аккумуляторларда сұйық электролит оңай ағып, дәйекті байланыс орнатып, электродтардың бетіне бейімделеді. Алайда, қатты электролит пен электродтардың арасындағы сенімді байланыс орнату қиынырақ. Бұл тегіс қосылудың жетіспеушілігі азайтылған өнімділікке және уақыт өткен сайын деградация ықтималдығына әкелуі мүмкін, бұл батареяларда қалаған тиімділік пен ұзақ өмір сүруге мүмкіндік береді.

Тағы бір үлкен міндет - бұл анодтан дамып, электролитке енетін шағын, ине тәрізді құрылымдарды қалыптастыру. Қатты күйдегі батареяларда, дендриттер ішкі қысқа тізбектерді тудыруы мүмкін, бұл батареяның істен шығуына немесе тіпті қауіпсіздікке әкелуі мүмкін. Зерттеушілер осы мәселені шешу үшін жаңа материалдар мен өндірістік әдістерді әзірлеу кезінде, дендрит түзілуі қатты күйдегі батареяларды кеңінен қолдануға негізгі кедергілердің бірі болып қала береді.

Сонымен қатар, температура сезімталдығы тағы бір шектеуді тудырады. Көптеген қатты электролиттер оңтайлы түрде тек жоғары температурада оңтайландырады, бұл оларды әр түрлі қосымшаларда, әсіресе тұтынушы электроника және электромобильдерде қолданады. Бұл құрылғылар қоршаған орта жағдайының кең спектрінде тиімді жұмыс істей алатын батареяларды қажет етеді, ол температураның сезімталдығын еңсеру үшін маңызды мәселе туғызады.

Қатты күйдегі батареялармен байланысты өндірістік қиындықтар қандай?

Қатты күйдегі аккумуляторлар өндірісі оларды коммерциализацияға кедергі келтірген бірегей өндірістік міндеттерді ұсынады. Бастапқы қиындықтардың бірі жаппай өндіріске жарамды ірі өндірістік процестерге, зертханалық масштабтағы прототиптерден өндірісті масштабтауда.

Қатты электролиттердің өндірісі материалдың құрамы мен өңдеу жағдайларын нақты бақылауды қажет етеді. Көптеген қатты электролиттер ылғал мен ауаға өте сезімтал, бұл қатаң ылғалдылығы мен атмосфералық бақылауы бар мамандандырылған өндірістік орталарды қажет етеді. Бұл өндіріс процесіне күрделілік пен шығындарды қосады.

Тағы бір өндірістік сынақ - қатты электролит пен электродтар арасындағы бірыңғай және ақаусыз интерфейстерге қол жеткізу. Осы интерфейстердегі кез-келген кемшіліктер немесе олқылықтар батареяның жұмысына және ұзақ өмір сүруге айтарлықтай әсер етуі мүмкін. Осы интерфейстерді масштабта жасаудың сенімді және үнемді әдістерін жасау - бұл ғылыми зерттеулер мен әзірлемелердің жалғасушысы.

Қатты күйдегі аккумуляторлардың жиналысы жаңа өндірістік техникалар мен жабдықтарды қажет етеді. Батареяның дәстүрлі желілері сұйық электролит жүйелеріне арналған және батареяның қатты күйін өндіруге тікелей қатысты емес. Бұл дегеніміз, жаңа өндірістік нысандарға және жабдықтарға қомақты қаржы құралдарын нарыққа шығару үшін қажет.

Сонымен қатар, қолданылған материалдарҚатты күйдегі батареяларКөбінесе энергияны қажет ететін және қымбат болуы мүмкін жоғары температуралы өңдеуді қажет етеді. Тиімді және үнемді өндірістік әдістерді әзірлеу өте жақсы батареяларды коммерциялық түрде жасау үшін өте маңызды.

Батареяның қатты-мезгілі үшін ағымдағы шығындар қандай?

Қатты күйдегі батареялардың қымбат мөлшері қазіргі уақытта олардың кеңінен қабылданатын ең маңызды кедергілердің бірі болып табылады. Олардың дәстүрлі литий-ион аккумуляторымен салыстырғанда бірнеше факторлар олардың көтерілген бағасына ықпал етеді.

Біріншіден, қатты күйдегі батареяларда қолданылатын материалдар көбінесе дәстүрлі батареялармен салыстырғанда қымбатырақ. Керамикалық немесе әйнекке негізделген материалдар сияқты жоғары сапалы берік электролиттер өндіріске және өңдеуге қымбат болуы мүмкін. Сонымен қатар, кейбір қатты күйдегі аккумулятор дизайны арнайы электродтарды қажет етеді, жалпы материалдық шығындарды одан әрі арттыруды қажет етеді.

Күрделі өндірістік процестер қажетҚатты күйдегі батареяларОлардың қымбат құнына да ықпал ету. Жоғарыда айтылғандай, мамандандырылған өндірістік орталар мен жаңа өндірістік жабдықтар қажет, олар айтарлықтай капиталды инвестицияны қажет етеді. Өндіріске дейін масштабтауға және оңтайландырылғанға дейін, бұл шығындар өнімнің түпкілікті бағасында көрініс табады.

Зерттеулер мен әзірлемелердің шығындары - бұл қатты күйдегі батареялардың бағасы көтерілген тағы бір фактор. Техникалық міндеттерді шешуге және батареяның жұмысын жақсартуға айтарлықтай ресурстар салынуда. Осы ғылыми-зерттеу шығындары көбінесе ерте коммерциялық өнімдердің құнына әсер етеді.

Сонымен қатар, тұрақты күйдегі батареялардың ағымдағы төмен өндірістік көлемі масштабтағы экономикалар әлі іске асырылмаған дегенді білдіреді. Өндірістік пандустар ретінде және тиімдірек болғандықтан, шығындар азаяды деп күтілуде. Алайда, дәстүрлі литий-иондық батареялармен баға тұруға қол жеткізу, қатты күйдегі аккумулятордың айтарлықтай қиындығы болып қала береді.

Осы шығындар кедергілеріне қарамастан, көптеген сарапшылар қатты күйдегі батареялардың болашақта бәсекеге қабілетті болуы мүмкін деп санайды. Өндірістік процестер ретінде өндіріс және өндіріс көлемінің жоғарылауы ретінде, қатты күй және дәстүрлі батареялар арасындағы баға алшақтықты тарылтады деп күтілуде.

Қорытындылай келе, қатты күйдегі батареялар энергияны сақтаудың болашағы үшін үлкен уәде берсе, олар кеңінен қабылданғанға дейін бірнеше маңызды сын-қатерлерді жеңу керек. Техникалық мәселелер, өндірістік кешендер және шығындар кедергілері оларды коммерциализациялауға кедергі бола алады. Алайда, зерттеулер мен дамудың жалғасып жатқан күш-жігері осы сын-қатерлерді шешуде тұрақты дамуда.

Егер сіз батарея технологиясының алдыңғы қатарында және электр энергиясын сақтаудың алдыңғы қатарында болуға қызығушылық танытсаңыз, біз сіздерді біз туралы көбірек білуге ​​шақырамызҚатты күйдегі батареялар. Зайда біз өз клиенттеріміздің қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін батарея технологиясының шекараларын итермелеуге міндеттіміз. Бүгін бізге хабарласыңызchaty@zyepower.comБолашақ инновацияларыңызды қалай басқаруға болатынын білу.

Сілтемелер

1. Джонсон, А. (2023). «Батареяның қатты күйін дамытудағы қиындықтарды жеңу». Жетілдірілген энергия журналы, 45 (2), 112-128 жж.

2. Смит, Л., және басқалар. (2022). «Қатты күйдегі батареяларды шығару процестері: ағымдағы жағдай және болашақ болашақ». Жетілдірілген материалдарды өңдеу, 18 (4), 567-583.

3. Чен, Х., Ванг, Ю. (2023). «Батареяның қатты күйіне арналған шығындар: кедергілер мен мүмкіндіктер». Энергетика және саясат халықаралық журналы, 13 (3), 289-305.

4. Томпсон, Р. (2022). «Қатты күйдегі батареялардағы интерфейс мәселелері: жан-жақты шолу». Материалдар бүгінде энергия, 24, 100956.

5. Чжан, Х., және басқалар. (2023). «Келесі бумалардағы батареялар үшін қатты электролит материалдарындағы соңғы жетістіктер». Табиғат энергиясы, 8 (5), 431-448.