iwulo ni iyara lati dinku awọn itujade erogba jẹ wiwakọ gbigbe iyara si ọna gbigbe gbigbe itanna ati fifin imuṣiṣẹ ti oorun ati agbara afẹfẹ lori akoj.Ti awọn aṣa wọnyi ba pọ si bi o ti ṣe yẹ, iwulo fun awọn ọna ti o dara julọ ti titoju agbara itanna yoo pọ si.
A nilo gbogbo awọn ọgbọn ti a le gba lati koju irokeke iyipada oju-ọjọ, Dokita Elsa Olivetti, olukọ ẹlẹgbẹ ti imọ-ẹrọ ati imọ-ẹrọ ni Esther ati Harold E. Edgerton sọ.Ni gbangba, idagbasoke ti awọn imọ-ẹrọ ibi-itọju ibi-ipamọ jẹ pataki.Ṣugbọn fun awọn ohun elo alagbeka - ni pataki gbigbe - iwadii pupọ wa ni idojukọ lori imudọgba ti ode onilitiumu-dẹlẹ batirilati wa ni ailewu, kere ati anfani lati tọju agbara diẹ sii fun iwọn ati iwuwo wọn.
Awọn batiri lithium-ion ti aṣa tẹsiwaju lati ni ilọsiwaju, ṣugbọn awọn idiwọn wọn wa, ni apakan nitori eto wọn.Awọn batiri litiumu-ion ni awọn amọna meji, ọkan rere ati odi ọkan, sandwiched ninu omi Organic (erogba ti o ni ninu).Nigbati batiri ba ti gba agbara ati gbigba agbara, awọn patikulu litiumu ti o gba agbara (tabi awọn ions) ti kọja lati elekiturodu kan si ekeji nipasẹ elekitiroti olomi.
Iṣoro kan pẹlu apẹrẹ yii ni pe ni awọn foliteji ati awọn iwọn otutu kan, elekitiroti omi le di iyipada ati mu ina.Awọn batiri naa jẹ ailewu ni gbogbogbo labẹ lilo deede, ṣugbọn eewu naa wa, Dokita Kevin Huang Ph.D.'15, onimọ-jinlẹ iwadii kan ni ẹgbẹ Olivetti sọ.
Iṣoro miiran ni pe awọn batiri lithium-ion ko dara fun lilo ninu awọn ọkọ ayọkẹlẹ.Awọn akopọ batiri nla, ti o wuwo gba aaye, mu iwuwo gbogbogbo ti ọkọ naa pọ si ati dinku ṣiṣe idana.Ṣugbọn o nira lati jẹ ki awọn batiri litiumu-ion ode oni kere ati fẹẹrẹ lakoko mimu iwuwo agbara wọn - iye agbara ti o fipamọ fun giramu iwuwo.
Lati yanju awọn iṣoro wọnyi, awọn oniwadi n yi awọn ẹya pataki ti awọn batiri lithium-ion pada lati ṣẹda ẹya-ara-gbogbo, tabi ipo to lagbara, ẹya.Wọn n rọpo elekitiroli olomi ni aarin pẹlu elekitiroti to lagbara tinrin ti o jẹ iduroṣinṣin lori ọpọlọpọ awọn foliteji ati awọn iwọn otutu.Pẹlu elekitiroti to lagbara yii, wọn lo elekiturodu rere ti o ni agbara giga ati elekiturodu odi irin litiumu agbara giga ti o kere pupọ nipọn ju Layer erogba la kọja deede.Awọn ayipada wọnyi ngbanilaaye fun sẹẹli gbogbogbo ti o kere pupọ lakoko mimu agbara ipamọ agbara rẹ, ti nfa iwuwo agbara ti o ga julọ.
Awọn ẹya wọnyi - aabo imudara ati iwuwo agbara nlaO ṣee ṣe awọn anfani meji ti o wọpọ julọ ti awọn batiri ipinlẹ ti o lagbara, sibẹsibẹ gbogbo nkan wọnyi n wa siwaju ati nireti, kii ṣe dandan ṣee ṣe.Sibẹsibẹ, iṣeeṣe yii ni ọpọlọpọ awọn oniwadi ti n pariwo lati wa awọn ohun elo ati awọn apẹrẹ ti yoo ṣe jiṣẹ lori ileri yii.
Lerongba tayọ awọn yàrá
Awọn oniwadi ti wa pẹlu nọmba kan ti awọn oju iṣẹlẹ iyalẹnu ti o dabi ẹni ti o ni ileri ninu yàrá.Ṣugbọn Olivetti ati Huang gbagbọ pe fifun ni iyara ti ipenija iyipada oju-ọjọ, awọn imọran ilowo afikun le jẹ pataki.A awọn oniwadi nigbagbogbo ni awọn metiriki ninu laabu lati ṣe iṣiro awọn ohun elo ati awọn ilana ti o ṣeeṣe, Olivetti sọ.Awọn apẹẹrẹ le pẹlu agbara ipamọ agbara ati awọn oṣuwọn idiyele/sisọjade.Ṣugbọn ti ibi-afẹde ba jẹ imuse, a daba fifi awọn metiriki kun ti o ni pataki koju agbara fun iwọn iyara.
Awọn ohun elo ati wiwa
Ni agbaye ti awọn elekitiroti aibikita ti ko lagbara, awọn oriṣi akọkọ meji wa ti ohun elo - oxides ti o ni atẹgun ati sulphides ti o ni imi-ọjọ.Tantalum jẹ iṣelọpọ bi ọja-ọja ti iwakusa ti tin ati niobium.Awọn data itan fihan pe iṣelọpọ ti tantalum sunmọ to pọju ti o pọju ti germanium nigba iwakusa tin ati niobium.Nitoribẹẹ wiwa tantalum jẹ ibakcdun ti o tobi julọ fun iwọn ti o ṣeeṣe ti awọn sẹẹli ti o da lori LLZO.
Sibẹsibẹ, mimọ wiwa ti nkan kan ni ilẹ ko yanju awọn igbesẹ ti o nilo lati gba si ọwọ awọn aṣelọpọ.Nitorinaa awọn oniwadi ṣe iwadii ibeere atẹle kan nipa pq ipese ti awọn eroja pataki - iwakusa, sisẹ, isọdọtun, gbigbe, bbl Ti o ro pe ipese lọpọlọpọ wa, le pq ipese fun jiṣẹ awọn ohun elo wọnyi le ni kiakia to lati pade awọn idagbasoke ti o dagba. ibeere fun awọn batiri?
Ninu itupalẹ apẹẹrẹ, wọn wo iye ti pq ipese fun germanium ati tantalum yoo nilo lati dagba ni ọdun ni ọdun lati pese awọn batiri fun ọkọ oju-omi kekere 2030 ti a pinnu ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina.Gẹgẹbi apẹẹrẹ, ọkọ oju-omi kekere ti awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina mọnamọna, nigbagbogbo tọka si bi ibi-afẹde fun 2030, yoo nilo lati ṣe awọn batiri ti o to lati pese apapọ awọn wakati 100 gigawatt ti agbara.Lati ṣaṣeyọri ibi-afẹde yii, lilo awọn batiri LGPS nikan, pq ipese germanium yoo nilo lati dagba nipasẹ 50% ni ọdun kan - isan, nitori iwọn idagbasoke ti o pọ julọ ti wa ni ayika 7% ni iṣaaju.Lilo awọn sẹẹli LLZO nikan, pq ipese fun tantalum yoo nilo lati dagba ni ayika 30% - oṣuwọn idagbasoke daradara ju iwọn itan lọ ti o to 10%.
Awọn apẹẹrẹ wọnyi ṣe afihan pataki ti iṣaro wiwa ohun elo ati pq ipese nigbati o ṣe iṣiro agbara igbelosoke ti awọn elekitiroti ti o lagbara ti o yatọ, Huang sọ: Paapa ti opoiye ohun elo kii ṣe ọran, bi ninu ọran ti germanium, igbelosoke gbogbo rẹ. awọn igbesẹ ti o wa ninu pq ipese lati baamu iṣelọpọ ti awọn ọkọ ina mọnamọna ọjọ iwaju le nilo oṣuwọn idagbasoke ti o fẹrẹ jẹ airotẹlẹ.
Awọn ohun elo ati ṣiṣe
Omiiran ifosiwewe lati ṣe ayẹwo nigbati o ṣe ayẹwo agbara scalability ti apẹrẹ batiri jẹ iṣoro ti ilana iṣelọpọ ati ipa ti o le ni lori iye owo.Laiseaniani ọpọlọpọ awọn igbesẹ ti o ni ipa ninu iṣelọpọ batiri-ipinle ti o lagbara, ati ikuna ti igbesẹ eyikeyi n pọ si idiyele ti sẹẹli kọọkan ti a ṣejade ni aṣeyọri.
Gẹgẹbi aṣoju fun iṣoro iṣelọpọ, Olivetti, Ceder ati Huang ṣawari ipa ti oṣuwọn ikuna lori iye owo lapapọ ti awọn apẹrẹ batiri ti o lagbara ti a yan ni ibi ipamọ data wọn.Ni apẹẹrẹ kan, wọn dojukọ LLZO oxide.LLZO jẹ brittle pupọ ati pe awọn iwe nla tinrin to lati ṣee lo ni iṣẹ giga ti awọn batiri ipinlẹ to lagbara ni o ṣee ṣe lati kiraki tabi ja ni awọn iwọn otutu giga ti o kopa ninu ilana iṣelọpọ.
Lati pinnu awọn idiyele idiyele ti iru awọn ikuna, wọn ṣe afarawe awọn igbesẹ sisẹ bọtini mẹrin ti o ni ipa ninu apejọ awọn sẹẹli LLZO.Ni igbesẹ kọọkan, wọn ṣe iṣiro idiyele ti o da lori ikore ti a ro, ie ipin ti lapapọ awọn sẹẹli ti a ti ni ilọsiwaju ni aṣeyọri laisi ikuna.Fun LLZO, ikore naa kere pupọ ju fun awọn apẹrẹ miiran ti wọn kẹkọọ;pẹlupẹlu, bi awọn ikore din ku, awọn iye owo fun kilowatt-wakati (kWh) ti cell agbara pọ significantly.Fun apẹẹrẹ, nigbati 5% awọn sẹẹli diẹ sii ni a ṣafikun si igbesẹ gbigbona cathode ikẹhin, idiyele naa pọ si nipa $30/kWh - iyipada aifiyesi ni imọran pe iye owo ibi-afẹde ni gbogbogbo fun iru awọn sẹẹli jẹ $100/kWh.Ni gbangba, awọn iṣoro iṣelọpọ le ni ipa nla lori iṣeeṣe ti gbigba iwọn nla ti apẹrẹ.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹsan-09-2022