Мо қисми зиёди технологияҳои гирду атрофамонро як чизи муқаррарӣ қабул мекунем. Масалан, микрокомпьютерҳо барои телефонҳое, ки тамоми рӯз бе барқ кор мекунанд. Аммо ман мехоҳам, ки телефон 3-4 рӯз бе барқ кор кунад. Ё мошини электрикие, ки 1000 километр масофаро тай карда метавонад, дар чанд дакика пур мекунад... ва аз мошине, ки муҳаррики бензин дорад, арзонтар аст. Дар тӯли солҳо дар бораи батареяҳои сахти ҳолати сахт ҳарфҳои зиёд буданд, аммо ҳоло кор чӣ гуна аст? Ва боз чӣ қадар бояд интизор шавем батареяҳои ҳолати сахт дар дохили дастгоҳҳои мо хотима меёбад?
Намунаи охирини Тойота мебошад, ки дар давоми Олимпиадаи зимистона мошини батареяи сахтро эълон кард. Батареяҳои литий-ионие, ки мо имрӯз истифода мебарем, новобаста аз он ки онҳо бузурганд, камбудиҳои муайяне доранд, ки батареяҳои сахти ҳолати сахт мекӯшанд онҳоро ҳал кунанд.
Ҳарду намуд литийро барои тавлиди нерӯи барқ истифода мебаранд ва сохтори умумии онҳо ба ҳам монанд аст. Оддӣ карда гӯем, онҳо дорои анод (электроди манфӣ), катод (электроди мусбат) ва электролит мебошанд.
Фарқи асосии онҳо дар ҳолати электролит аст, ки барои интиқоли ионҳо аз катод ба анод ҳангоми заряд ва баръакс ҳангоми разряд кӯмак мекунад. Ба ибораи дигар, электролит ҷараёни ҷараёни барқро байни тарафҳои манфӣ ва мусбати батарея танзим мекунад. Дар ҳоле ки батареяҳои литий-ион электролитҳои моеъро истифода мебаранд, батареяҳои ҳолати сахт, тавре ки аз номашон бармеояд, қабатҳои тунуки электролитҳои сахтро истифода мебаранд.
Электролитҳои сахт як қатор бартариҳои назаррас доранд:
Дар тарафи чап мо сохтори батареяи литий-иониро мебинем ва дар тарафи рост сохтори батареяи сахтро мебинем.
3. Вазн ва андозаи сабуктар: Дар ҳоле ки моеъ дар дохили батареяҳои литий-ион онҳоро вазнинтар мекунад, сохтори паймоне аз батареяҳои ҳолати сахт имкон медиҳад, ки зичии баландтари энергия дар як воҳиди воҳид, яъне камтар батареяҳо лозиманд.
Дар назария, бале, ё ҳадди аққал он ҷое аст, ки корҳо ба он ҷо мераванд. Дар асл, бисёре аз мошинсозон аллакай ба ин технология сармоягузорӣ мекунанд, аз ҷумла Volkswagen, Toyota, Ford ва BMW. Аммо дар амал ячейкахои аккумуляторхои сахти холати сахт дар лабораторияхо як ба як истехсол карда мешаванд ва барои ба истехсоли оммавй овардан — вазифаи гаронбахо ва хануз ба кадри кифоя инкишоф наёфтааст.
Ташаккул додани электролити сахт душвор аст, ки ҳам устувор, ҳам аз ҷиҳати химиявӣ ғайрифаъол ва ҳам барандаи хуби ионҳо дар байни электродҳо бошад. Илова бар ин, электролитҳо барои истеҳсол хеле гарон ҳастанд ва аз сабаби шикастани онҳо ҳангоми васеъ кардан ва фишурдани онҳо ба креккунӣ майл доранд. Аммо шояд вақте ки батареяҳои литий-ионӣ тадриҷан дастрастар мешаванд, ин рӯй хоҳад дод.
Дар солхои охир бисьёр тадкикотхои шавковар гузаронда шуданд, ки максад аз онхо халли ин проблема мебошад. Муҳаққиқони MIT ноқилҳои ба ном омехтаи ион-электронӣ (MIECs), инчунин изоляторҳои электронӣ ва литий-ион (ELIs) таҳия кардаанд. Ин як меъмории сеченакаи мобилӣ бо қубурҳои наномикёси MIEC мебошад. Қубурҳо бо литий пур карда шудаанд, ки анодро ташкил медиҳанд. Қисми асосии ин кашфиёт дар он аст, ки сохтори ҳуҷайра имкон медиҳад, ки фазо барои литий ҳангоми пуркунӣ ва холӣ васеъ ва кашид шавад. Ин «нафаскашии» аккумулятор аз тарқишҳо пешгирӣ мекунад. Пӯшидани найҳои ELI ҳамчун монеа амал мекунад, ки онҳоро аз электролитҳои сахт муҳофизат мекунад. Ин сохтори батареяи сахт аст, ки моро аз зарурати илова кардани ҳама гуна моеъ ё гел наҷот медиҳад ва аз ин рӯ ба мо имкон медиҳад, ки дендритҳоро пешгирӣ кунем.
Ширкате занг зад Системаҳои нигоҳдории ионҳо Электролити ультра тунуки сафолии гафсии он такрибан 10 микрометр буда, такрибан баробари гафсии сепараторхои хозиразамони пластикие, ки электролитхои моеъро истифода мебаранд, кор карда баромад. Ҳар як тарафи электролитҳои сафолӣ бо қабати хеле тунуки оксиди алюминий фаро гирифта шудааст, ки муқовиматро коҳиш медиҳад. Прототипи аккумулятор иқтидори энергетикии тақрибан 300 Вт/кг дорад ва онро дар 5-10 дақиқа пур кардан мумкин аст. Барои муқоиса: батареяҳои муосири NCA ба иқтидори энергетикии тақрибан 250 Вт / кг мерасад.
Дар выставка CES Имсол Mecedes автомобили консептуалии AVTR-ро намоиш дод, ки аз маводи аз ҷиҳати экологӣ тоза сохташуда, инчунин дорои батареяи пурра истифодашаванда мебошад. Дар мусоҳиба мудири калони тадқиқоти батареяи Мерседес Андреас Хинтеннач изҳор дошт, ки технологияи батарея ҳоло аз озмоиши лабораторӣ мегузарад ва дар 10-15 сол омода хоҳад шуд. CATL (шарики батареяи чинии Tesla) инчунин як намунаи батареяи сахти ҳолати сахтро таҳия кардааст, аммо онҳо гузориш доданд, ки он то соли 2030 ба бозор намеояд.
Истехсоли пай дар паи аккумуляторхои дурушт пешбинй карда мешавад муайян карда мешавад аз соли 2025, аммо дар аввал на дар саноати автомобилсозӣ.
Ҳамчунин хонед:
Дин ва мазҳаб