روند پیشرفت آینده باتری های لیتیوم یونی!

زنجیره تجاری باتری های لیتیومی کاملاً رشد کرده است و همچنین در زمینه فضای ذخیره انرژی الکتروشیمیایی دارای نسبت نسبتاً بالایی است. دستورالعمل‌های توسعه باتری‌های لیتیوم یونی معمولاً به دنبال باتری‌های ایمن‌تر، قابل اطمینان‌تر و همچنین ارزان‌تر بر اساس نوآوری‌های موجود و همچنین زنجیره‌های صنعتی است. توسعه فن آوری

منابع لیتیوم

از نظر استفاده از منبع، دستورالعمل های توسعه عمدتاً بر استخراج منابع لیتیوم و همچنین نوآوری بازیابی متمرکز است. به منظور افزایش غنی‌سازی یون‌های لیتیوم، این نیاز به یک فرآیند ساده‌تر و رشد مواد در جهت جذب عملکرد بالاتر دارد. روش‌های جذب تبادل یونی و جداسازی لایه غشایی مزایایی دارند.

روش جذب: برای دریاچه های نمک با تمرکز لیتیوم کم مناسب است. برای دستیابی به تجزیه یون های لیتیوم، بیشتر به جاذب هایی با ظرفیت جذب خاصی برای یون های لیتیوم بستگی دارد. جاذب های مبتنی بر آلومینیوم در حال حاضر نسبتا بالغ هستند، اما مقدار زیادی آب مصرف می کنند. جهت تحول فناوری آینده بیشتر کاهش مصرف آب است

روش تقسیم لایه غشایی: امروزه یکی از فعال ترین روش ها برای کاربردهای صنعتی است. با تنش، عملکرد دقیق تقسیم لایه غشاء برای جداسازی عناصر مختلف سیال تغذیه مورد استفاده قرار می گیرد. هسته انتخاب مواد غشایی است. مواد لایه غشایی برای استخراج لیتیوم از دریاچه های نمک عمدتاً غشاهای آلی هستند و غشاهای آلی چین در مرحله شناسایی تدریجی جایگزین واردات هستند.

محصول کاتدی

از نظر مواد الکترود مطلوب، افزایش آهسته چگالی انرژی روند رشد الکترودهای مطلوب فسفات آهن لیتیوم است که می تواند با مکمل های لیتیوم و همچنین تکنیک های دیگر ارتقا یابد.

مکمل لیتیوم که به عنوان پیش لیتیوم نیز شناخته می شود، ماده ای با محتوای وب لیتیوم بالا را مستقیماً به سیستم محصول باتری وارد می کند و همچنین باعث می شود که این ماده به درستی یون های لیتیوم را آزاد کند، اتلاف لیتیوم فعال را جبران کند و همچنین ضخامت توان واقعی و همچنین عمر چرخه باتری را افزایش دهد.

روش مکمل لیتیوم الکترود مثبت نسبتاً رشد کرده است. پیش‌بینی می‌شود پس از اجرای فناوری مکمل‌های لیتیوم، ضخامت توان باتری‌های لیتیوم فسفات آهن تا حدود 20 درصد افزایش یابد.

محصول نامطلوب

در مورد مواد الکترود منفی، الگوی پیشرفت آینده عمدتاً بر روی محصولات کامپوزیت کربن-سیلیکون با قابلیت ویژه بالا متمرکز است. مواد سیلیکونی خالص در حین صدور صورت‌حساب و همچنین آزادسازی مستعد توسعه حجم هستند، اما مواد کربنی مزایای تغییرات حجمی بسیار کوچک را دارند. در نتیجه، جهت رشد فعلی برای صنعتی‌سازی این است که مواد کربنی را مستقیماً در سیلیکون قرار دهیم تا الکترودهای نامطلوب کربن سیلیکونی تشکیل دهند.

این روش می تواند قابلیت جزئیات الکترود منفی را افزایش دهد و در عین حال تغییر حجم سیلیکون را در طول شارژ و همچنین تخلیه کاهش دهد. امروزه، مقدار سیلیکون دوپ شده در آندهای سیلیکونی-کربن تجاری عمدتاً زیر 10% ذکر شده است و همچنین قابلیت خاص آن بین 400-700 میلی آمپر ساعت بر گرم است. زنجیره تجاری حمایت کننده آند کربن-سیلیکون به تدریج بالغ شده است و پیش بینی می شود ظرف 2 تا 3 سال آینده ظرفیت تولید را آزاد کند.

D ایافراگم

در مورد دیافراگم ها، مد توسعه عمدتاً بر روی فرآیند آماده سازی و همچنین رشد نوآوری متمرکز است. فسفات آهن لیتیوم از دیافراگم های فرآیند خشک به دیافراگم های فرآیند مرطوب ایجاد می شود. به منظور افزایش ایمنی و امنیت، پرداخت سرامیکی روی دیافراگم‌های فرآیند مرطوب یکی از دستورالعمل‌های فنی بیشتر است.

Eالکترولیت

از نظر الکترولیت ها، بهبود ایمنی و همچنین پایداری باتری ها مسیر آینده است.

از نظر الکترولیت مایع، LiFSI یک چشم انداز کاربردی عالی دارد. LiFSI می تواند به عنوان یک نمک لیتیوم الکترولیت به دو صورت مورد استفاده قرار گیرد. می توان از آن به عنوان یک افزودنی پایه نمک لیتیوم برای تولید نمک لیتیوم مخلوط LiPF6-LiFSI استفاده کرد و همچنین نمک لیتیوم خالص LiFSI می تواند جایگزین LiPF6 شود.

در حال حاضر، LiFSI به محلی سازی رسیده است و همچنین در حال حاضر در مرحله تولید دسته ای کوچک است. در آینده، بیشتر از طریق اتوماسیون قیمت ها را کاهش می دهد.

باتری های حالت جامد به باتری های لیتیوم یونی اطلاق می شود که از الکترولیت های حالت جامد استفاده می کنند. از نظر اصل کار، باتری های لیتیومی حالت جامد تفاوتی با باتری های لیتیومی معمولی ندارند. برای سیستم های ذخیره انرژی، یکی از قابل توجه ترین مزایای باتری های لیتیومی حالت جامد ایمنی است. الکترولیت های حالت جامد دارای مزایای ضد حریق و همچنین بسته بندی آسان هستند و همچنین می توانند ضخامت باتری را افزایش دهند. علاوه بر این، الکترولیت جامد دارای استقامت مکانیکی بالایی است که می‌تواند با موفقیت از نفوذ دندریت‌های لیتیوم در باتری‌های لیتیوم فلزی سیال در طول دوچرخه‌سواری جلوگیری کند و ساخت باتری‌های فلزی لیتیوم با چگالی انرژی بالا را امکان‌پذیر می‌سازد. در نتیجه، باتری‌های لیتیومی تمام حالت جامد جهت توسعه مناسب برای باتری‌های لیتیوم یونی هستند.

با این وجود، لازم به ذکر است که برای دستیابی به یک نوآوری فنی در باتری های حالت جامد، هنوز 2 مشکل عمده در علم مواد وجود دارد. یکی مشکل الکترود نامطلوب فلز لیتیوم و دیگری خرابی الکترولیت حالت جامد و همچنین رابط کاربری مثبت-منفی است.

از آنجایی که خود الکترولیت قوی از الکترولیت و همچنین جداکننده بزرگتر است، سیستم الکترود مثبت تغییر نکرده است. به همین دلیل، برای دستیابی به فراتر رفتن از چگالی انرژی جرمی، فقط با استفاده از الکترود نامطلوب فلز لیتیوم، که می تواند چگالی لیتیوم را 10 برابر گرافیت ذخیره کند.

برای باتری های لیتیومی تمام حالت جامد با فولاد لیتیومی به عنوان الکترود منفی، باید رشد دندریت های لیتیومی در باتری را در نظر گرفت. رشد دندریت در الکترولیت‌های جامد پیچیده‌تر و متنوع‌تر از الکترولیت‌های سیال است و ویژگی‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی مسکونی یا تجاری را با هم ترکیب می‌کند. تنظیم، دستگاه دقیق هنوز غیر قابل پیش بینی است.

دوم، خرابی رابط بین الکترولیت جامد و همچنین الکترودهای مطلوب و نامطلوب است. تماس فقرا با الکترولیت غیر طبیعی و همچنین فلز لیتیوم در الکترولیت قوی منجر به مقاومت سطحی بالا و همچنین گردش ناهموار جریان می شود، در حالی که ظرفیت الکترولیت پلیمری برای حفظ خواص مسکونی ثابت فیزیکی و همچنین شیمیایی در سطح مشترک در سطح دمای منطقه کافی نیست.

این دو با تأثیر بر پایداری رابط الکترولیت، عمر چرخه طولانی باتری های لیتیومی تمام حالت جامد را تحت تأثیر قرار می دهند. تحقیق و توسعه باتری های حالت جامد 40 سال سابقه را تجربه کرده است. در کنار آن مسائل فنی که هنوز عود نکرده اند، سازگاری زنجیره صنعتی با باتری های لیتیوم یون موجود بسیار کم است. در نتیجه، اگرچه باتری‌های فولاد لیتیومی حالت جامد شکل ایده‌آل باتری‌های لیتیومی هستند، اما برای انجام تولید بزرگ، صرف زمان بیشتری برای شکستن تنگناهای تکنولوژیکی و همچنین حمایت از ساخت زنجیره‌های تجاری ضروری است.