Сульфид және оксид оксиді VS. Полимерлі электролиттер: нәсілге қайшы келеді?
Жарыс жоғарыҚатты күйдегі батареяӨнімділікте электролит категориясында бірнеше үміткер бар. Сульфид, оксид және полимерлі электролиттер, әрқайсысы үстелге бірегей қасиеттер әкеледі, бәсекелестікке, қызықты және қызықты етеді.
Сульфидлі электролиттер бөлме температурасында олардың жоғары иондық өткізгіштігіне байланысты назар аударды. Li10GEP2S12 (LGP) сияқты материалдар сұйық электролиттермен салыстырылатын өткізгіштік деңгейлерін көрсетеді. Бұл жоғары өткізгіштік жылдам ион қозғалысын тездетуге мүмкіндік береді, бұл батареяларда жылдам зарядтау мен зарядтау тарифтерін қосуға мүмкіндік береді.
Екінші жағынан оксид электролиттері, жоғары вольтты катод материалдарымен жақсы тұрақтылық пен үйлесімділік. Li7la3zr2o12 (Llzo) сияқты гранат түріндегі оксидтер электрохимиялық тұрақтылық және литий делдалдарының өсуіне төзімділік тұрғысынан перспективалық нәтижелер көрсетті. Бұл қасиеттер қатты күйдегі батареяларда қауіпсіздікті және ұзақ мерзімді өмірді жақсартуға ықпал етеді.
Полимерлі электролиттер икемділік пен өңдеудің жеңілдігін ұсынады, оларды ауқымды өндіріс үшін тартымды етеді. Литий тұздары бар полиэтилен оксиді (Peo) сияқты материалдар жақсы иондық өткізгіштік пен механикалық қасиеттерді көрсетті. Көлденең полимерлі электролиттердегі соңғы жетістіктер одан әрі бөлме температурасында төмен өткізгіштік мәселелерін шешуге мүмкіндік берді.
Электролиттің әр түрінің күшті жақтары бар болғанымен, жарыс одан алыс. Зерттеушілер осы материалдарды өздерінің жеке шектеулерін жеңу және біріктіруді жалғастыру және әр әлемнің ең жақсысын левридті жүйелер құруды жалғастыруда.
Гибридті электролит жүйелері өнімділікті қалай жақсартады?
Гибридті электролит жүйелері жетілдірудің перспективалық тәсілін білдіредіҚатты күйдегі батареяӘр түрлі электролит материалдарының күшті жақтарын біріктіру арқылы орындау. Бұл инновациялық жүйелер бір материалдық электролиттердің шектеулерін шешуге және аккумулятордың тиімділігі мен қауіпсіздігінің жаңа деңгейлерін болдырмауға бағытталған.
Бір танымал гибридті тәсіл керамикалық және полимерлі электролиттерді біріктіруді қамтиды. Керамикалық электролиттер жоғары иондық өткізгіштік пен керемет тұрақтылықты ұсынады, ал полимерлер икемділікті қамтамасыз етеді және электродтармен инфекциялық байланыстарды жақсартады. Композиттік электролиттерді құру арқылы зерттеушілер осы қасиеттер арасындағы тепе-теңдікке қол жеткізе алады, нәтижесінде жалпы өнімділік жақсарады.
Мысалы, гибридті жүйе полимер матрицасында таратылған керамикалық бөлшектерді қосуы мүмкін. Бұл конфигурация полимердің икемділігі мен өңделуі кезінде керамикалық фазадан жоғары иондық өткізгіштікке мүмкіндік береді. Мұндай композиттер күшейтілген механикалық қасиеттерін көрсетті және велосипедпен жұмыс істеуге және батареяның ұзағырақ өміріне әкелетін инфекциялық кедергіні көрсетті.
Тағы бір инновациялық гибридті тәсіл қабатты электролит конструкцияларын қолдануды қамтиды. Әр түрлі электролит материалдарын қабаттарда стратегиялық түрде біріктіру арқылы зерттеушілер иондық көліктерді оңтайландыратын және қажетсіз реакцияларды азайтуға бейімделген интерфейстер жасай алады. Мысалы, тұрақты оксид қабаттары арасында жоғары өткізгіш сульфидті электролиттің жұқа қабаты жалпы тұрақтылықты сақтау кезінде тез ионының қозғалыс жолын қамтамасыз етуі мүмкін.
Гибридті электролит жүйелері сонымен қатар, дендрит өсуі және интерфактикалық тұрақтылық сияқты мәселелерді азайтуға мүмкіндік береді. Осы жүйелердің құрамы мен құрылымын мұқият жобалау арқылы зерттеушілер жоғары иондық өткізгіштік пен механикалық беріктігін сақтау кезінде дендрит түзіліп жатқан электролиттер жасай алады.
Осы аймақтағы зерттеулер жүргізгендіктен, біз қатты күйдегі батареяның жұмысының шекараларын итеретін күрделі гибридті электролит жүйелерін көре аламыз. Бұл ілгерілеулер қатты күйде технологияның толық әлеуетін ашу және әр түрлі қосымшалар бойынша энергия сақтауды төңкеріс ету үшін кілтті ұстауы мүмкін.
Соңғы жаңалықтар керамикалық электролитінің өткізгіштігі
Керамикалық электролиттер өздерінің әлеуеті үшін бұрыннан танылғанҚатты күйдегі батареяӨтініштер, бірақ жақында ашылулар өздерінің жұмыстарының шекараларын одан әрі итермеледі. Зерттеушілер керамикалық материалдардың иондық өткізгіштігін арттыруда айтарлықтай қадамдар жасады, бізді практикалық, жоғары сапалы қатты батареялардың мақсатына жақындатады.
Бір танымал жетістікке жеті жетістіктер литийге бай веровскийге қарсы материалдарды әзірлеуді қамтиды. Бұл керамика, Li3ocl және Li3obr сияқты шығармалары бар, бөлме температурасында өте жоғары иондық өткізгіштік көрсетті. Осы материалдардың құрамы мен құрылымын мұқият реттеу арқылы зерттеушілер қауіпсіздік техникасынсыз сұйық электролиттерден тудыратын өткізгіштік деңгейге қол жеткізді.
Керамикалық электролиттердегі тағы бір қызықты даму - литий гарнитіне негізделген суперикандық өткізгіштердің ашылуы. Қазірдің өзінде перспективалы Llzo (li7la3zr2o12) материалдары, ғалымдар алюминий немесе галлий сияқты элементтермен допинг иондық өткізгіштікті едәуір жақсарта алатындығын анықтады. Бұл өзгертілген гарнеттер тек жақсартылған өткізгіштік көрсетіліп қана қоймай, сонымен қатар литий методтарына қарсы тұрақтылықты сақтап, қатты күйдегі батареяның дизайнында басты міндет болып табылады.
Зерттеушілер сонымен қатар керамикалық электролиттердің астық шекаралық қасиеттерін түсіну және оңтайландыру бойынша ілгерілеушілік жасады. Поликристалды керамикадағы жеке дәндер арасындағы интерфейстер жалпы өткізгіштікті шектейтін ион көлігімен кедергі бола алады. Жаңа өңдеу техникасын дамыту және мұқият таңдалған доптанттармен таныстыру арқылы ғалымдар осы астық шекараларын азайтып, бүкіл материалда жаппай тәрізді өткізгіштікке әкеледі.
Бірегей инновациялық тәсіл наноқұрылымды керамиканы қолдануды қамтиды. Дәл бақыланатын наноскалалық ерекшеліктері бар материалдарды жасау арқылы зерттеушілер иондық көлік жолдарын жақсарту және жалпы кедергіні азайту жолдарын тапты. Мысалы, керамикалық электролиттердегі тураланған нанопоралық құрылымдар механикалық тұтастықты сақтау кезінде тез ионының қозғалысын жеңілдетуге уәде берді.
Соңғы жаңалықтардың соңғы жаңалықтары тек қосымша жақсартулар емес; Олар батареяның берік технологиясына арналған ықтимал ойын ауыстырғыштарын ұсынады. Зерттеушілер керамикалық электролиттің жұмысының шекараларын итеруді жалғастыруда, біз көп ұзамай, көп ұзамай біз литий-иондық аккумуляторлар, сондай-ақ, энергияның тығыздығы, қауіпсіздігі және ұзақ өмір сүру жағдайында бәсекелес бола алатын қатты күйдегі батареяларды көреміз.
Қорытынды
Қатты күйдегі батареялар үшін электролит материалдарындағы жетістіктер өте таңқаларлық. Сульфид, оксид және полимерлі электролиттер арасындағы тұрақты бәсекелестіктен инновациялық гибридтік жүйелер мен керамикалық өткізгіштіктерден бастап, кен орны потенциалы бар. Бұл оқиғалар тек академиялық жаттығулар емес; Олар энергияны сақтау және тұрақты технологияның болашағы үшін нақты әсер етеді.
Біз болашаққа қарағанымыздай, электролит материалдарының эволюциясы батареялардың келесі буынын қалыптастыруда шешуші рөл атқаратыны анық. Ол электр машиналары бар ма, жаңартылатын энергияны сақтай ма, жаңартылатын энергияны сақтай ма, әлде ұзақ мерзімді тұтынушылар электроникасына мүмкіндік бере ме, әлде тұрақты емес электрониканы ынталандырыңыз.
Батарея технологиясының алдыңғы қатарында болу сізді қызықтырады ма? Эбттерия энергияны сақтау шешімдерінің шекараларын итермелейді. Біздің сарапшылар тобымыз үнемі электролиттер материалдарының сіздерді кесу үшін соңғы жетістіктерін зерттейдіҚатты күйдегі батареяӨнімдер. Батареяның инновациялық шешімдері туралы қосымша ақпарат алу үшін немесе сіздің энергияң сақтау қажеттіліктерін қалай қанағаттандыратынын талқылау үшін, бізге жетуден тартынбаңызchaty@zyepower.com. Болашақты бірге қуаттайық!
Сілтемелер
1. Смит, Ж. және al. (2023). «Келесі батареялар үшін қатты электролит материалдарындағы жетістіктер». Энергияны сақтау журналы, 45, 103-115.
2. Чен, Л. және Ванг, Ю. (2022). «Гибридті электролит жүйелері: жан-жақты шолу». Жетілдірілген материалдар интерфейстері, 9 (21), 2200581.
3. Жао, С.Т. (2023). «Барлық қатты-мемлекеттік литий батареялары үшін керамикалық электролиттердегі соңғы прогресс». Табиғат энергиясы, 8, 563-576.
4. Ким, С. және Ли, Х. (2022). «Жоғары сапалы қатты күйдегі батареялар үшін наноқұрылымды керамикалық электролиттер». ACS NANO, 16 (5), 7123-7140.
5. Ямамото, К. және al. (2023). «Супериондық өткізгіштер: іргелі зерттеулерден тәжірибелік қосымшаларға». Химиялық шолулар, 123 (10), 5678-5701.
