Dünyanın, tercihen temiz ve yenilenebilir bir biçimde daha fazla güce ihtiyacı var.Enerji depolama stratejilerimiz şu anda lityum iyon pillerle şekilleniyor - bu tür teknolojinin en ileri noktasında - ancak önümüzdeki yıllarda neleri sabırsızlıkla bekleyebiliriz?
Bazı pil temelleri ile başlayalım.Pil, her biri pozitif elektrot (katot), negatif elektrot (anot), ayırıcı ve elektrolit içeren bir veya daha fazla hücreden oluşan bir pakettir.Bunlar için farklı kimyasallar ve materyallerin kullanılması pilin özelliklerini etkiler – ne kadar enerji depolayabildiği ve üretebildiği, ne kadar güç sağlayabildiği veya kaç kez deşarj edilip yeniden şarj edilebileceği (çevrim kapasitesi olarak da adlandırılır).
Pil şirketleri sürekli olarak daha ucuz, daha yoğun, daha hafif ve daha güçlü kimyaları bulmak için deneyler yapıyor.Dönüşüm potansiyeli olan üç yeni pil teknolojisini açıklayan Saft Araştırma Direktörü Patrick Bernard ile konuştuk.
YENİ NESİL LİTYUM-İYON PİLLER
Bu ne?
Lityum-iyon (li-iyon) pillerde, lityum iyonlarının elektrolit aracılığıyla pozitif elektrottan negatif elektrota ileri ve geri hareketi ile enerji depolanması ve serbest bırakılması sağlanır.Bu teknolojide, pozitif elektrot, ilk lityum kaynağı olarak ve negatif elektrot, lityum için ana bilgisayar olarak işlev görür.Onlarca yıllık pozitif ve negatif aktif maddelerin mükemmele yakın seçimi ve optimizasyonu sonucunda birçok kimya li-ion piller adı altında toplanmıştır.Lityumlu metal oksitler veya fosfatlar, mevcut pozitif malzemeler olarak kullanılan en yaygın malzemedir.Negatif malzemeler olarak grafit, aynı zamanda grafit/silikon veya lityumlu titanyum oksitler kullanılır.
Gerçek malzemeler ve hücre tasarımları ile li-ion teknolojisinin önümüzdeki yıllarda bir enerji sınırına ulaşması bekleniyor.Bununla birlikte, yeni yıkıcı aktif madde ailelerinin çok yakın tarihli keşifleri, mevcut sınırların kilidini açmalıdır.Bu yenilikçi bileşikler, pozitif ve negatif elektrotlarda daha fazla lityum depolayabilir ve ilk kez enerji ile gücü birleştirmeye olanak tanır.Ayrıca bu yeni bileşiklerle hammadde kıtlığı ve kritikliği de dikkate alınmaktadır.
Avantajları nelerdir?
Bugün, tüm son teknoloji depolama teknolojileri arasında, li-ion pil teknolojisi en yüksek düzeyde enerji yoğunluğuna izin veriyor.Hızlı şarj veya sıcaklık çalışma aralığı (-50°C ila 125°C) gibi performanslar, geniş hücre tasarımı ve kimya seçenekleriyle ince ayar yapılabilir.Ayrıca, li-ion piller, çok düşük kendi kendine deşarj ve çok uzun kullanım ömrü ve tipik olarak binlerce şarj/deşarj döngüsü gibi döngü performansları gibi ek avantajlar sergiler.
Ne zaman bekleyebiliriz?
Yeni nesil gelişmiş li-ion pillerin, birinci nesil katı hal pillerinden önce konuşlandırılması bekleniyor.Enerji Depolama Sistemleri gibi uygulamalarda kullanım için ideal olacaklardır.yenilenebilirve ulaşım (deniz, demiryolları,havacılıkve yol dışı mobilite) yüksek enerji, yüksek güç ve güvenliğin zorunlu olduğu yerlerde.
LİTYUM-KÜKÜRT PİLLER
Bu ne?
Li-ion pillerde, lityum iyonları, şarj ve deşarj sırasında kararlı konak yapıları olarak görev yapan aktif malzemelerde depolanır.Lityum-kükürt (Li-S) pillerde konak yapıları yoktur.Boşaltma sırasında lityum anot tüketilir ve kükürt çeşitli kimyasal bileşiklere dönüştürülür;şarj sırasında ters işlem gerçekleşir.
Avantajları nelerdir?
Bir Li-S pil çok hafif aktif maddeler kullanır: pozitif elektrotta kükürt ve negatif elektrot olarak metalik lityum.Teorik enerji yoğunluğunun olağanüstü yüksek olmasının nedeni budur: lityum iyonunkinden dört kat daha fazla.Bu, onu havacılık ve uzay endüstrileri için iyi bir uyum haline getiriyor.
Saft, katı hal elektrolitine dayalı en umut verici Li-S teknolojisini seçmiş ve tercih etmiştir.Bu teknik yol, çok yüksek enerji yoğunluğu, uzun ömür sağlar ve sıvı bazlı Li-S'nin temel dezavantajlarının üstesinden gelir (sınırlı ömür, yüksek kendi kendine deşarj, …).
Ayrıca, bu teknoloji, üstün gravimetrik enerji yoğunluğu (Wh/kg cinsinden +%30 riskte) sayesinde katı hal lityum iyonu tamamlayıcı niteliktedir.
Ne zaman bekleyebiliriz?
Büyük teknoloji engelleri çoktan aşıldı ve olgunluk seviyesi tam ölçekli prototiplere doğru çok hızlı ilerliyor.
Uzun pil ömrü gerektiren uygulamalar için bu teknolojinin katı hal lityum iyondan hemen sonra piyasaya çıkması bekleniyor.
KATI HAL PİLLER
Bu ne?
Katı hal piller, teknoloji açısından bir paradigma değişimini temsil eder.Modern li-iyon pillerde, iyonlar sıvı elektrolit (iyonik iletkenlik olarak da adlandırılır) boyunca bir elektrottan diğerine hareket eder.Tamamen katı haldeki pillerde, sıvı elektrolit, lityum iyonlarının içinde hareket etmesine izin veren katı bir bileşik ile değiştirilir.Bu kavram yeni olmaktan çok uzaktır, ancak son 10 yılda - dünya çapındaki yoğun araştırmalar sayesinde - sıvı elektrolite benzer çok yüksek iyonik iletkenliğe sahip yeni katı elektrolit aileleri keşfedildi ve bu özel teknolojik engelin üstesinden gelinmesine izin verildi.
Bugün,safAraştırma ve Geliştirme çalışmaları 2 ana malzeme tipine odaklanmaktadır: polimerler ve inorganik bileşikler, işlenebilirlik, kararlılık, iletkenlik gibi fiziko-kimyasal özelliklerin sinerjisini hedeflemektedir…
Avantajları nelerdir?
İlk büyük avantaj, hücre ve pil seviyelerinde güvenlikte belirgin bir gelişmedir: katı elektrolitler, sıvı emsallerinin aksine ısıtıldıklarında yanıcı değildir.İkincisi, yenilikçi, yüksek voltajlı yüksek kapasiteli malzemelerin kullanımına izin vererek, daha az kendi kendine deşarj sonucu daha iyi raf ömrüne sahip daha yoğun, daha hafif piller sağlar.Ayrıca sistem düzeyinde, basitleştirilmiş mekanik, termal ve güvenlik yönetimi gibi ek avantajlar getirecektir.
Piller yüksek bir güç-ağırlık oranı sergileyebildikleri için elektrikli araçlarda kullanım için ideal olabilirler.
Ne zaman bekleyebiliriz?
Teknolojik ilerleme devam ettikçe birkaç tür tamamen katı hal pilinin piyasaya çıkması muhtemeldir.İlki, grafit bazlı anotlara sahip katı hal piller olacak ve bu da gelişmiş enerji performansı ve güvenliği sağlayacak.Zamanla, metalik lityum anot kullanan daha hafif katı hal pil teknolojileri ticari olarak kullanılabilir hale gelmelidir.
Gönderim zamanı: Ağu-03-2022