Қатты мемлекеттік жасушаларды қандай жетілдірілген материалдар өзгереді?
Қатты күйдірілген батареяларды іздену зерттеушілерді озық материалдардың алуан түрін зерттеуге мүмкіндік берді. Бұл роман қосылыстары мен композициялар энергияны сақтау технологиясында мүмкін болатын шекараларды итереді.
Күкірт негізіндегі электролиттер: иондық өткізгіштікте алға жылжу
Ең перспективалы материалдардың ішіндеҚатты күйдегі батарея ұяшығыҚұрылыс - бұл сульфидті электролиттер. Li10GEP2S12 (LGPS) сияқты қосылыстар бөлме температурасында ерекше иондық өткізгіштіктің арқасында көп көңіл бөлді. Бұл қасиет дәстүрлі литий-ион батареяларының негізгі шектеулерінің бірін шешуге мүмкіндік береді.
Сондай-ақ, сульфидт электролиттері электролит пен электродтар арасында жақсы байланыс орнатуға мүмкіндік беретін қолайлы механикалық қасиеттерін көрсетеді. Бұл жақсартылған интерфейс ішкі кедергіні азайтады және жасушалардың жалпы өнімділігін арттырады. Алайда, қиындықтар мұқият өндіріс пен инкапсуляция процестерін қажет ететін ылғалдылық пен ауаға сезімталдығы тұрғысынан қалады.
Оксидке негізделген электролиттер: тұрақтылық пен өнімділік
LLZO (Li7la3zr2o12) сияқты оксидке негізделген электролиттер, сульфидті материалдарға қызықты балама ұсынады. Төменгі иондық өткізгіштік көрсетіліп жатқанда, оксид электролиттері жоғары химиялық және электрохимиялық тұрақтылықты мақтан тұтады. Бұл тұрақтылық өмірлік және қауіпсіздік сипаттамаларын жақсартады, оларды электромобильдер сияқты ауқымды қосымшалар үшін ерекше тартымды етеді.
Оксиді электролиттерді допинг және наноқұрылымдағы соңғы жетістіктер олардың иондық өткізгіштіктің айтарлықтай жақсаруына әкелді. Мысалы, алюминий-допед Llzo қатты мемлекеттік дизайндардың қауіпсіздігі мен қауіпсіздігі бойынша, сұйық электролиттердің өткізгіштік деңгейіне жақындаған кезде перспективалық нәтижелер көрсетті.
Cericaman vs Полимерлі электролиттер: қайсысы жақсы?
Қатты мемлекеттік батареяның берік және полимерлі электролиттер арасындағы керамикалық және полимерлі электролиттер арасындағы пікірсайыс әр түрлі артықшылықтар мен қиындықтар бар. Бұл материалдардың сипаттамаларын түсіну олардың әр түрлі қосымшалар үшін жарамдылығын анықтау үшін өте маңызды.
Керамикалық электролиттер: жоғары өткізгіштік, бірақ сынғыш
Керамикалық электролиттер, соның ішінде жоғарыда аталған сульфид және оксидті материалдар, оксидті материалдар, олардың полимерлі әріптестерімен салыстырғанда жоғары иондық өткізгіштік ұсынады. Бұл жылдам зарядтау уақыты мен жоғары қуат шығысын аударады, оларды жылдам энергия беруді қажет ететін қосымшаларға өте ыңғайлы етеді.
Алайда, керамикалық электролиттердің қатаң табиғаты өндіруге жарамсыздығы мен механикалық тұрақтылық тұрғысынан қиындықтар туғызады. Олардың бриттингі стресстің астындағы күйзеліске немесе сынуға әкелуі мүмкін, бұл тұтастығына әсер етпейдіҚатты күйдегі батарея ұяшығы. Зерттеушілер керамикалық электролиттердің жоғары өткізгіштігін сақтай отырып, осы мәселелерді азайту үшін композициялық материалдар мен роман өндіріс техникасын зерттеуде.
Полимерлі электролиттер: икемді және өңдеу оңай
Полимерлі электролиттер икемділік пен өңдеудің жеңілдігі бойынша бірнеше артықшылықтарды ұсынады. Бұл материалдарды әр түрлі пішіндер мен өлшемдерге оңай қалыптастыруға болады, бұл батареяның құрылысы үшін үлкен дизайнға мүмкіндік береді. Олардың икемділігі сонымен қатар электролит пен электродтар арасында жақсы байланысуға көмектеседі, өйткені батарея зарядтау және зарарсыздандыру кезінде дыбыс деңгейі өзгереді.
Полимерлі электролиттердің негізгі жетіспеушілігі керамикамен салыстырғанда дәстүрлі түрде олардың төменгі иондық өткізгіштігі болды. Алайда, полимерлі ғылымдағы соңғы жетістіктер жаңа материалдардың дамуына әкелді. Мысалы, керамикалық нанобөлшектермен тұндырылған полимерлі электролиттер полимерлердің керамика жоғары өткізгіштігімен икемділігін біріктіре отырып, перспективалық нәтижелер көрсетті.
Графен композиттері қаншалықты қатты күйдегі жасушалардың өнімділігін арттырады
Графен, ХХІ ғасырдың ғажайып материалы, қатты күйдегі батареяның берік технологиясында айтарлықтай емес. Оның ерекше қасиеттері әртүрлі аспектілерді арттыру үшін қолданылудаҚатты күйдегі батарея ұяшығыӨнімділік.
Электродтық өткізгіштік пен тұрақтылық жақсартылған
Графенді электродтық материалдарға қосу электронды және иондық өткізгіштіктің де керемет жақсарғанын көрсетті. Бұл жақсартылған өткізгіштік тезірек аударымдарды жеңілдетеді, нәтижесінде қуаттың тығыздығы жақсарады және ішкі қарсылық азаяды. Сонымен қатар, графеннің механикалық беріктігі ұзақ мерзімді тұрақтылық пен циклдік өмір сүруге әкелетін бірнеше рет зарядталған циклдар кезінде электродтардың құрылымдық тұтастығын сақтауға көмектеседі.
Зерттеушілер графенмен жақсартылған катодтардың, мысалы графикалық фосфатты (LifePo4) графенмен біріктірілген, мысалы графенмен (LifePo4), әдеттегі контрагенттермен салыстырғанда жоғары ставкалар мен әлеуетті сақтауды көрсетті. Бұл жақсарту графеннің электродтық материалдарда өткізгіштік желіні құру, электронды және ион көлігін жеңілдетеді.
Графенді интерактивті қабат ретінде
Қатты күйдегі батареяны жобалаудағы маңызды міндеттердің бірі - қатты электролит пен электродтар арасындағы интерфейсті басқару. Графен осы проблеманың перспективалық шешімі ретінде пайда болады. Электрод-электролиттік интерфейске графен немесе графен оксидінің жұқа қабатын қосу арқылы зерттеушілер қатты күйдегі жасушалардың тұрақтылығы мен жұмысының айтарлықтай жақсарғанын байқады.
Бұл графеннің аралық интернаты бірнеше мақсаттарға қызмет етеді:
1. Ол велосипедпен айналысатын буфер ретінде әрекет етеді, велоспорт кезінде өзгереді және деламинацияны болдырмайды.
2. Ол интерфейстің иондық өткізгіштікті жақсартады, бұлдырдың иондық ауысуын жеңілдетеді.
3. Бұл ішкі кедергіні көбейтуге болатын жағымсыз инфекциялық қабаттардың пайда болуын болдырмауға көмектеседі.
Графеннің қолданылуы осы тәртіппен қатты күйдегі батареяларда литий металл анодтарын қолданумен байланысты қиындықтарды шешуде нақты уәде берді. Литийлі металл өте жоғары теориялық сыйымдылықты ұсынады, бірақ қатты электролиттермен дендрит қалыптастыруға және реактивтілікке бейім. Мұқият жобаланған графен интерфейсі осы мәселелерді азайтып, жоғары энергиялы тығыздықты қатты күйдегі жасушаларға жол ашады.
Графенмен жетілдірілген композиттік электролиттер
Электродтар мен интерфейстердегі рөлінен басқа, графен композициялық қатты электролиттердегі қосымша ретінде зерттелуде. Графеннің немесе графен оксидін керамикалық немесе полимерлі электролиттерге енгізу арқылы зерттеушілер механикалық және электрохимиялық қасиеттердің жақсаруын байқады.
Полимерлі электролиттерде графен арматуралық агент ретінде әрекет ете алады, материалдың механикалық беріктігін және өлшемді тұрақтылықты арттыруға болады. Бұл әсіресе компоненттер арасында батарея циклдері ретінде жақсы байланыс орнатуға пайдалы. Сонымен қатар, графеннің жоғары ауданы мен өткізгіштігі электролиттегі перколяция желілерін құра алады, бұл жалпы иондық өткізгіштікке әсер ете алады.
Керамикалық электролиттер үшін графен қосымшалары материалдың сынуы мен икемділігін арттыруға уәде берді. Бұл керамикалық электролиттердің негізгі шектеулерінің бірі - олардың бриголтиясы - жоғары иондық өткізгіштіктің едәуір бұзылуына байланысты.
Қорытынды
Жаңа материалдардың дамуыҚатты күйдегі батарея ұяшығыТехнология тез дамып, қауіпсіз, тиімдірек және қуаттылығы жоғары қуаттылықты сақтауға мүмкіндік береді. Сульфидтер мен оксидке негізделген электролиттер Графеннің әр түрлі компоненттеріне интеграциялануынан, бұл инновациялар смартфондардан электр ұштарына дейін қуаттай алатын батареялардың келесі буынына жол ашады.
Зерттеулер жалғасуда және өндірістік процестер нақтыланған сайын, біз қатты мемлекеттік батареяларды көре аламыз, біз көп бәсекеге қабілетті бола аламыз, ақырында литий-ион технологиясы бойынша. Қауіпсіздік, энергияның тығыздығы және ұзақ өмір сүру саласындағы ықтимал артықшылықтары қатты күйдегі батареяларды кең ауқымды ұсыныстар жасайды.
Егер сіз батарея техникасының алдыңғы қатарында қалғыңыз келсе, Ebattery ұсынған қатты мемлекеттік шешімдерді зерттеуді қарастырыңыз. Біздің сарапшылар тобымыз сіздің қажеттіліктеріңізге сәйкес келетін заманауи энергияны сақтау шешімдерін ұсынуға арналған. Қосымша ақпарат алу үшін немесе біздің тұрақты күйдегі батареяның технологияңыздың сіздің жобаңызға қандай пайдасы болуы мүмкін екенін талқылау үшін, бізге жетуден тартынбаңызchaty@zyepower.com. Болашақты дамыған қатты мемлекеттік технологиясымен бірге қуаттайық!
Сілтемелер
1. Чжан, Л., және басқалар. (2022). «Қатты күйдіргіштер үшін алдыңғы қатарлы материалдар: қиындықтар мен мүмкіндіктер». Табиғат энергиясы, 7 (2), 134-151.
2. Чен, Р., және басқалар. (2021). «Графен-жетілдірілген интерфейстер.» Қатты литий батареяларында. Жетілдірілген энергетикалық материалдар, 11 (15), 2100292.
3. Ким, Дж.Г., және басқалар. (2023). «Сульфид және оксид электролиттері: келесі буын қатты күйдегі батареялар үшін салыстырмалы зерттеу». Қуат көздері журналы, 545, 232285.
4. Ванг, Е және басқалар. (2020). «Қатты күйдегі литий батареялары үшін полимер-керамикалық композициялық электролиттер: шолу». Энергия сақтау материалдары, 33, 188-207.
5. Li, X. және al. (2022). «Батареяның қатты-маймылдары үшін графен негізіндегі материалдардағы соңғы жетістіктер». Жетілдірілген функционалды материалдар, 32 (8), 2108937.
