Kuo kietojo kūno akumuliatoriai skiriasi nuo ličio jonų baterijų?

Kietojo kūno akumuliatoriaisiūlo dvigubai didesnį energijos tankį nei ličio jonų baterijos, padidina saugumą ir pailgina tarnavimo laiką. Jie demonstruoja didesnį patvarumą esant didelėms apkrovoms ir geriau veikia platesniame temperatūrų diapazone.

Kietojo kūno baterijos įkraunamos greičiau ir tarnauja ilgiau

Palyginti su tradiciniais ličio jonų akumuliatoriais, kietojo kūno baterijos greičiau įkraunamos, veikia žemesnėje temperatūroje ir sukaupia daugiau energijos mažesnėje erdvėje.

Šios baterijos pakeičia degius skysčius standartiniuose elementuose saugesnėmis, efektyvesnėmis kietomis medžiagomis. Nors dabartinių baterijų įkrovimas 80 % gali užtrukti 30–45 minutes, kietojo kūno baterijos gali sutrumpinti iki 12 minučių, o kai kuriais atvejais ir iki 3 minučių.

Mechanikos inžinerijos profesorius paaiškino, kad šie pranašumai galiausiai kyla iš chemijos ir inžinerijos. „Pašalindami skysčius ir naudodami stabilias kietas medžiagas, galime saugiai sukrauti daugiau energijos į akumuliatorių iš karto, nerizikuodami perkaisti ar užsidegti“, – sakė jis.

Tradicinės ličio jonų baterijos per skystą elektrolitą perkelia ličio jonus – daleles, pernešančias elektros krūvį. Tačiau šis skystis laikui bėgant suyra, ribodamas įkrovimo greitį ir sukeldamas gaisro pavojų. Kietojo kūno akumuliatoriuose naudojamos kietos medžiagos, todėl ličio jonų judėjimui sukuriama saugesnė ir stabilesnė aplinka. Tai leidžia greičiau ir efektyviau įkrauti mažiau rūpesčių dėl saugumo.

Šių baterijų viduje esanti kieta medžiaga vadinama kietojo kūno elektrolitu.

Apžvalgoje pabrėžiami trys pagrindiniai tipai: sulfidų, oksidų ir polimerų. Kiekvienas tipas turi aiškių privalumų: vieni leidžia jonams judėti greičiau, kiti užtikrina geresnį ilgalaikį stabilumą arba yra lengviau gaminami. Tarp jų išsiskiria sulfidiniai elektrolitai, kurie veikia beveik taip pat, kaip ir dabartinių baterijų skysčiai be trūkumų.

Kietojo kūno akumuliatoriaitaip pat linkę efektyviau panaudoti litį. Daugelyje dizainų yra ličio metalo sluoksniai, kurie saugo daugiau energijos mažesnėje erdvėje nei grafito sluoksniai, naudojami dabartinėse baterijose. Tai reiškia, kad kietojo kūno baterijos gali būti lengvesnės ir mažesnės, o įrenginius maitina tiek ilgai ar net ilgiau.

Šios apžvalgos tikslas – padėti tyrėjams ir inžinieriams paspartinti kietojo kūno sistemų kūrimą, mastelį ir praktinį diegimą.

Tačiau iššūkių išlieka. Masinė šių baterijų gamyba tebėra sudėtinga ir brangi. Toliau pateikiamas šių problemų sprendimo planas, įskaitant geresnių medžiagų kūrimą, baterijų komponentų sąveikos gerinimą ir gamybos metodų tobulinimą siekiant supaprastinti gamybą.

Naujos elektrolitų medžiagos

Natrio jonų baterijos: Tyrėjai tiria natrio jonų alternatyvas, kurios gali būti ekonomiškai efektyvios, kartu išlaikant kietojo kūno pranašumus.

Keraminiai kompozitai: Šios medžiagos pasižymi didesniu stabilumu ir ilgaamžiškumu, palyginti su tradiciniais elektrolitais, todėl jos yra nuolatinių tyrimų dėmesio centre.

Gamybos naujovės

3D spausdinimas: šis metodas įgalina sudėtingas struktūras, pagerina baterijos veikimą ir sumažina medžiagų švaistymą.

Apdorojimas iš ritinėlio į ritinį: šia keičiamo dydžio gamybos technologija siekiama sumažinti gamybos sąnaudas, todėl kietojo kūno akumuliatoriai tampa prieinamesni įvairioms reikmėms.

Akumuliatoriaus valdymo sistemos (BMS)

Išmaniosios technologijos: patobulinta BMS technologija optimizuoja įkrovimo ciklus, stebėdama akumuliatoriaus būklę ir žymiai pailgindama tarnavimo laiką. Ieškokite sistemų, kurios subalansuoja įkrovimo ir iškrovimo greitį, kad maksimaliai padidintumėte akumuliatoriaus būklę.

Išvada

Kietojo kūno akumuliatoriaiatveria kelią naujai energijos kaupimo erai. Jų įspūdingas ilgaamžiškumas ir ilgaamžiškumas yra daug žadanti alternatyva tradiciniams ličio jonų akumuliatoriams. Suprasdami veiksnius, turinčius įtakos jų eksploatavimo trukmei, galite priimti pagrįstus sprendimus naudodami juos savo įrenginiuose.