abẹlẹ

Ni ọdun 1800, physicist Itali A. Volta kọ opoplopo voltaic, eyiti o ṣii ibẹrẹ ti awọn batiri ti o wulo ati ṣe apejuwe fun igba akọkọ pataki ti elekitiroti ni awọn ẹrọ ibi ipamọ agbara eleto. Electrolyte ni a le rii bi idabobo ti itanna ati Layer ti n ṣe ion ni irisi omi tabi ri to, ti a fi sii laarin awọn amọna odi ati rere. Lọwọlọwọ, elekitiroti to ti ni ilọsiwaju julọ ni a ṣe nipasẹ itu iyọ litiumu ti o lagbara (fun apẹẹrẹ LiPF6) ni epo kaboneti Organic ti kii ṣe olomi (fun apẹẹrẹ EC ati DMC). Gẹgẹbi fọọmu sẹẹli gbogbogbo ati apẹrẹ, elekitiroti maa n ṣe iroyin fun 8% si 15% iwuwo sẹẹli. Kini's siwaju sii, awọn oniwe-flammability ati ti aipe ẹrọ otutu ibiti o ti -10°C si 60°C ṣe idiwọ ilọsiwaju siwaju sii ti iwuwo agbara batiri ati ailewu. Nitorinaa, awọn agbekalẹ elekitiroti tuntun ni a gba pe o jẹ oluranlọwọ bọtini fun idagbasoke iran atẹle ti awọn batiri tuntun.

Awọn oniwadi tun n ṣiṣẹ lati ṣe agbekalẹ awọn ọna ṣiṣe elekitiroti oriṣiriṣi. Fun apẹẹrẹ, lilo awọn olomi fluorinated ti o le ṣaṣeyọri gigun kẹkẹ irin litiumu daradara, Organic tabi inorganic ri to electrolytes ti o ni anfani si ile-iṣẹ ọkọ ati “awọn batiri ipinle ri to” (SSB). Idi akọkọ ni pe ti elekitiroli to lagbara ba rọpo elekitiroli olomi atilẹba ati diaphragm, aabo, iwuwo agbara ẹyọkan ati igbesi aye batiri le ni ilọsiwaju ni pataki. Nigbamii ti, a ṣe akopọ nipa ilọsiwaju iwadi ti awọn elekitiroti ti o lagbara pẹlu awọn ohun elo oriṣiriṣi.

Inorganic ri to electrolytes

A ti lo awọn elekitiroli ti o lagbara inorganic ni awọn ẹrọ ibi ipamọ agbara elekitirokemika ti iṣowo, gẹgẹbi diẹ ninu awọn batiri gbigba agbara otutu giga Na-S, awọn batiri Na-NiCl2 ati awọn batiri Li-I2 akọkọ. Pada ni ọdun 2019, Hitachi Zosen (Japan) ṣe afihan batiri apo kekere-ipinle ti 140 mAh lati ṣee lo ni aaye ati idanwo lori Ibusọ Alafo Kariaye (ISS). Batiri yii jẹ electrolyte sulfide ati awọn paati batiri miiran ti a ko sọ di mimọ, ni anfani lati ṣiṣẹ laarin -40°C ati 100°C. Ni 2021 ile-iṣẹ n ṣafihan batiri to lagbara ti o ga julọ ti 1,000 mAh. Hitachi Zosen rii iwulo fun awọn batiri to lagbara fun awọn agbegbe lile gẹgẹbi aaye ati ohun elo ile-iṣẹ ti n ṣiṣẹ ni awọn agbegbe aṣoju. Ile-iṣẹ naa ngbero lati ṣe ilọpo meji agbara batiri nipasẹ 2025. Ṣugbọn titi di isisiyi, ko si ọja batiri ti gbogbo-ipinle-selifu ti o le ṣee lo ninu awọn ọkọ ina.

Organic ologbele-ra ati ki o ri to electrolytes

Ninu ẹya elekitiroti ti o lagbara ti Organic, Bolloré ti Ilu Faranse ti ṣaṣeyọri ti ṣe iṣowo ni aṣeyọri-irú gel-irisi PVDF-HFP elekitiroti kan ati iru-iṣiri PEO electrolyte kan. Ile-iṣẹ tun ti ṣe ifilọlẹ awọn eto awakọ pinpin ọkọ ayọkẹlẹ ni Ariwa America, Yuroopu ati Esia lati lo imọ-ẹrọ batiri yii si awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina, ṣugbọn batiri polymer yii ko ti gba kaakiri ni awọn ọkọ ayọkẹlẹ ero. Ohun kan ti o ṣe idasi si isọdọmọ iṣowo ti ko dara ni pe wọn le ṣee lo nikan ni awọn iwọn otutu ti o ga julọ (50°C si 80°C) ati awọn sakani foliteji kekere. Awọn batiri wọnyi ti wa ni lilo ni awọn ọkọ ayọkẹlẹ ti iṣowo, gẹgẹbi diẹ ninu awọn ọkọ ayọkẹlẹ ilu. Ko si awọn ọran ti ṣiṣẹ pẹlu awọn batiri elekitirolyte polima to lagbara ni iwọn otutu yara (ie, ni ayika 25°C).

Ẹka semisolid pẹlu awọn elekitiroti viscous ti o ga pupọ, gẹgẹbi awọn akojọpọ iyọ-iyọ, ojutu elekitiroti ti o ni ifọkansi iyọ ti o ga ju boṣewa 1 mol/L, pẹlu awọn ifọkansi tabi awọn aaye itẹlọrun bi giga bi 4 mol/L. Ibakcdun pẹlu awọn akojọpọ elekitiroliti ogidi jẹ akoonu ti o ga pupọ ti awọn iyọ fluorinated, eyiti o tun ji awọn ibeere dide nipa akoonu litiumu ati ipa ayika ti iru awọn elekitiroti bẹẹ. Eyi jẹ nitori iṣowo ọja ti ogbo kan nilo itupalẹ iwọn igbesi aye to peye. Ati awọn ohun elo aise fun awọn elekitiroti ologbele-lile ti a pese silẹ tun nilo lati rọrun ati ni imurasilẹ lati wa ni irọrun diẹ sii sinu awọn ọkọ ina.

Arabara electrolytes

Awọn elekitiroti arabara, ti a tun mọ ni awọn elekitiro ti a dapọ, le ṣe atunṣe ti o da lori awọn elekitiroti arabara olomi / Organic tabi nipa fifi ojutu elekitiroti olomi ti ko ni omi si elekitiroli ti o lagbara, ni imọran iṣelọpọ ati iwọn ti awọn elekitiroli to lagbara ati awọn ibeere fun imọ-ẹrọ akopọ. Sibẹsibẹ, iru awọn elekitiroti arabara tun wa ni ipele iwadii ati pe ko si awọn apẹẹrẹ iṣowo.

Awọn ero fun idagbasoke iṣowo ti awọn elekitiroti

Awọn anfani ti o tobi julọ ti awọn elekitiroti to lagbara jẹ ailewu giga ati igbesi aye gigun, ṣugbọn awọn aaye wọnyi yẹ ki o ṣe akiyesi ni pẹkipẹki nigbati o ṣe iṣiro omi omiiran tabi awọn elekitiroli to lagbara:

• Ilana iṣelọpọ ati apẹrẹ eto ti elekitiroti to lagbara. Awọn batiri wiwọn yàrá ni igbagbogbo ni awọn patikulu elekitirolyte to lagbara pẹlu ọpọlọpọ ọgọrun microns nipọn, ti a bo ni ẹgbẹ kan ti awọn amọna. Awọn sẹẹli kekere ti o lagbara wọnyi kii ṣe aṣoju iṣẹ ti o nilo fun awọn sẹẹli nla (10 si 100Ah), bi agbara ti 10 ~ 100Ah jẹ alaye ti o kere julọ ti o nilo fun awọn batiri agbara lọwọlọwọ.
• Ri to electrolyte tun rọpo ipa ti diaphragm. Bii iwuwo ati sisanra rẹ jẹ mush tobi ju PP/PE diaphragm, o gbọdọ ṣatunṣe lati ṣaṣeyọri iwuwo iwuwo≥350Wh / kgati iwuwo agbara≥900Wh/L lati yago fun idilọwọ iṣowo rẹ.

Batiri nigbagbogbo jẹ eewu aabo si iwọn diẹ. Awọn elekitiroli ti o lagbara, botilẹjẹpe o jẹ ailewu ju awọn olomi lọ, kii ṣe dandan ni ina. Diẹ ninu awọn polima ati awọn elekitiroti aibikita le fesi pẹlu atẹgun tabi omi, ti nmu ooru ati awọn gaasi majele ti o tun fa eewu ina ati bugbamu. Ni afikun si awọn sẹẹli ẹyọkan, awọn pilasitik, awọn ọran ati awọn ohun elo idii le fa ijona ti ko ni iṣakoso. Nitorinaa nikẹhin, pipe, idanwo aabo ipele eto ni a nilo.