लिथियम-आयन बैटरियों की भविष्य में उन्नति की प्रवृत्ति!

लिथियम बैटरियों की वाणिज्यिक श्रृंखला काफी हद तक विकसित हो चुकी है, साथ ही इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण स्थान के क्षेत्र में भी इसका अनुपात काफी अधिक है। लिथियम-आयन बैटरियों के विकास निर्देश आम तौर पर मौजूदा नवाचारों और औद्योगिक श्रृंखलाओं के आधार पर सुरक्षित, अधिक विश्वसनीय और कम लागत वाली बैटरियों की तलाश करना है। तकनीकी विकास.

लिथियम स्रोत

स्रोत उपयोग के संदर्भ में, विकास निर्देश मुख्य रूप से लिथियम संसाधन खनन के साथ-साथ पुनर्प्राप्ति नवाचार पर केंद्रित है। लिथियम आयनों के संवर्धन को बढ़ाने के लिए, एक अतिरिक्त सरलीकृत प्रक्रिया और उच्च प्रदर्शन सोखना की दिशा में सामग्रियों को विभाजित करने की वृद्धि की आवश्यकता होती है। आयन एक्सचेंज सोखना और झिल्ली परत पृथक्करण तकनीकों के फायदे हैं।

सोखने की विधि: यह कम लिथियम फोकस वाली नमक झीलों के लिए उपयुक्त है। लिथियम आयनों के विभाजन को प्राप्त करने के लिए यह ज्यादातर लिथियम आयनों के लिए निश्चित सोखने की क्षमता वाले अधिशोषक पर निर्भर करता है। एल्युमीनियम-आधारित अवशोषक वर्तमान में अपेक्षाकृत परिपक्व हैं, फिर भी बड़ी मात्रा में पानी की खपत करते हैं। भविष्य के तकनीकी परिवर्तन की दिशा मुख्यतः पानी की खपत को कम करना है

झिल्ली परत विभाजन विधि: यह आज औद्योगिक अनुप्रयोग के लिए सबसे सक्रिय प्रक्रियाओं में से एक है। तनाव के साथ, झिल्ली परत के सावधानीपूर्वक विभाजन कार्य का उपयोग फ़ीड तरल पदार्थ के विभिन्न तत्वों को अलग करने के लिए किया जाता है। कोर झिल्ली सामग्री का विकल्प है. नमक झीलों से लिथियम निष्कर्षण के लिए झिल्ली परत सामग्री ज्यादातर कार्बनिक झिल्ली हैं, और चीन की कार्बनिक झिल्ली उत्तरोत्तर आयात विकल्प को पहचानने के चरण में हैं।

कैथोड उत्पाद

अनुकूल इलेक्ट्रोड सामग्रियों के संदर्भ में, धीरे-धीरे ऊर्जा घनत्व बढ़ाना लिथियम आयरन फॉस्फेट अनुकूल इलेक्ट्रोड की वृद्धि की प्रवृत्ति है, जिसे लिथियम पूरक और अन्य तकनीकों द्वारा भी बढ़ावा दिया जा सकता है।

लिथियम अनुपूरण, जिसे प्री-लिथियेशन भी कहा जाता है, बैटरी उत्पाद प्रणाली में उच्च लिथियम वेब सामग्री के साथ एक सामग्री पेश करता है, साथ ही पदार्थ को लिथियम आयनों को उचित रूप से जारी करता है, सक्रिय लिथियम के नुकसान की भरपाई करता है, साथ ही वास्तविक बिजली की मोटाई के साथ-साथ बैटरी के चक्र जीवन को भी बढ़ाता है।

सकारात्मक इलेक्ट्रोड लिथियम अनुपूरण प्रक्रिया काफी हद तक विकसित हो चुकी है। लिथियम पूरक प्रौद्योगिकी के कार्यान्वयन के बाद, लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों की शक्ति मोटाई लगभग 20% 60 तक बढ़ने का अनुमान है। वर्तमान में, कंपनियों ने बड़े पैमाने पर उत्पादन किया है, और यह अनुमान है कि उत्पादन क्षमता अगले 3-5 वर्षों में जारी की जाएगी।

प्रतिकूल उत्पाद

नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों के संबंध में, भविष्य की उन्नति का पैटर्न मुख्य रूप से उच्च विशिष्ट क्षमता वाले कार्बन-सिलिकॉन मिश्रित उत्पादों पर केंद्रित है। शुद्ध सिलिकॉन सामग्री की बिलिंग के साथ-साथ रिलीज़िंग के दौरान मात्रा में विकास होने की संभावना होती है, लेकिन कार्बन सामग्री में छोटे मात्रा में परिवर्तन के फायदे होते हैं। नतीजतन, औद्योगीकरण के लिए वर्तमान विकास दिशा सिलिकॉन कार्बन प्रतिकूल इलेक्ट्रोड बनाने के लिए कार्बन सामग्री को सीधे सिलिकॉन में पेश करना है।

यह प्रक्रिया नकारात्मक इलेक्ट्रोड की विवरण क्षमता को बढ़ा सकती है, और साथ ही चार्ज के साथ-साथ डिस्चार्ज के दौरान सिलिकॉन की मात्रा में परिवर्तन को कम कर सकती है। आज, बिजनेस सिलिकॉन-कार्बन एनोड में डोप किए गए सिलिकॉन की मात्रा ज्यादातर 10% से नीचे सूचीबद्ध है, और विशेष क्षमता 400-700mAh/g के बीच है। कार्बन-सिलिकॉन एनोड की सहायक वाणिज्यिक श्रृंखला धीरे-धीरे परिपक्व हो गई है61 और अगले 2-3 वर्षों में विनिर्माण क्षमता जारी होने की उम्मीद है।

डी इफ्राग्राम

डायाफ्राम के संबंध में, विकास प्रवृत्ति मुख्य रूप से तैयारी प्रक्रिया के साथ-साथ नवाचार विकास पर केंद्रित है। लिथियम आयरन फॉस्फेट शुष्क-प्रक्रिया डायाफ्राम से गीली-प्रक्रिया डायाफ्राम में स्थापित होता है; सुरक्षा और सुरक्षा बढ़ाने के लिए, गीली-प्रक्रिया डायाफ्राम पर सिरेमिक फिनिशिंग एक और तकनीकी प्रौद्योगिकी निर्देश है।

ई लेक्ट्रोलाइट

इलेक्ट्रोलाइट्स के संदर्भ में, बैटरियों की सुरक्षा और स्थिरता में सुधार भविष्य की दिशा है।

द्रव इलेक्ट्रोलाइट के संदर्भ में, LiFSI में एक उत्कृष्ट अनुप्रयोग संभावना है। LiFSI का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट लिथियम नमक के रूप में दो तरह से किया जा सकता है। इसका उपयोग LiPF6-LiFSI मिश्रित लिथियम नमक विकसित करने के लिए एक बुनियादी लिथियम नमक योज्य के रूप में किया जा सकता है, और शुद्ध LiFSI लिथियम नमक LiPF6 की जगह ले सकता है।

वर्तमान में, LiFSI ने स्थानीयकरण प्राप्त कर लिया है और वर्तमान में छोटे बैच उत्पादन के चरण में है। भविष्य में, यह अधिकतर स्वचालन के माध्यम से कीमतों में कमी लाएगा।

सॉलिड-स्टेट बैटरियां सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स का उपयोग करने वाली लिथियम-आयन बैटरियों को संदर्भित करती हैं। कार्य सिद्धांत के संदर्भ में, सॉलिड-स्टेट लिथियम बैटरी सामान्य लिथियम बैटरी से अलग नहीं हैं। बिजली भंडारण प्रणालियों के लिए, सॉलिड-स्टेट लिथियम बैटरी का सबसे महत्वपूर्ण लाभ सुरक्षा है। सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्स में अग्निरोधीता के साथ-साथ आसान पैकेजिंग के फायदे हैं, साथ ही यह बैटरी की पावर मोटाई को भी बढ़ा सकता है। इसके अलावा, ठोस इलेक्ट्रोलाइट में उच्च यांत्रिक सहनशक्ति होती है, जो बाइकिंग के दौरान तरल लिथियम धातु बैटरी में लिथियम डेंड्राइट्स के प्रवेश को सफलतापूर्वक रोक सकती है, जिससे उच्च ऊर्जा घनत्व के साथ लिथियम धातु बैटरी बनाना संभव हो जाता है। नतीजतन, ऑल-सॉलिड-स्टेट लिथियम बैटरियां लिथियम-आयन बैटरियों के लिए एक उपयुक्त विकास दिशा हैं।

फिर भी, यह ध्यान देने की आवश्यकता है कि सॉलिड-स्टेट बैटरियों में तकनीकी नवाचार प्राप्त करने के लिए, सामग्री विज्ञान में अभी भी 2 प्रमुख कठिनाइयाँ हैं। एक लिथियम धातु प्रतिकूल इलेक्ट्रोड की समस्या है, और दूसरा ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोलाइट की विफलता और सकारात्मक-नकारात्मक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस भी है।

क्योंकि मजबूत इलेक्ट्रोलाइट स्वयं इलेक्ट्रोलाइट के साथ-साथ विभाजक से भी बड़ा है, सकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रणाली नहीं बदली है। इस कारण से, बड़े पैमाने पर ऊर्जा घनत्व को पार करने के लिए, केवल लिथियम धातु प्रतिकूल इलेक्ट्रोड का उपयोग करके, जो लिथियम घनत्व को ग्रेफाइट62 से लगभग 10 गुना अधिक संग्रहीत कर सकता है।

नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में लिथियम स्टील वाली सभी ठोस-अवस्था वाली लिथियम बैटरियों के लिए, बैटरी में लिथियम डेंड्राइट्स की वृद्धि को ध्यान में रखना आवश्यक है। ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स में डेंड्राइट की वृद्धि तरल इलेक्ट्रोलाइट्स की तुलना में अधिक जटिल और विविध होती है, जो विभिन्न भौतिक और रासायनिक आवासीय या वाणिज्यिक गुणों को मिश्रित करती है। सेटिंग, सटीक डिवाइस अभी भी अप्रत्याशित है।

दूसरा ठोस इलेक्ट्रोलाइट और अनुकूल तथा प्रतिकूल इलेक्ट्रोड के बीच इंटरफेस की विफलता है। मजबूत इलेक्ट्रोलाइट में गैर-प्राकृतिक इलेक्ट्रोलाइट और लिथियम धातु के बीच खराब संपर्क के परिणामस्वरूप उच्च इंटरफेसियल प्रतिरोध और असमान वर्तमान परिसंचरण होगा, जबकि पॉलिमर इलेक्ट्रोलाइट की क्षेत्र तापमान स्तर पर इंटरफ़ेस पर स्थिर भौतिक और रासायनिक आवासीय गुणों को संरक्षित करने की क्षमता अपर्याप्त है।

दोनों इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस की स्थिरता को प्रभावित करके ऑल-सॉलिड-स्टेट लिथियम बैटरी के लंबे चक्र जीवन को प्रभावित करते हैं। सॉलिड-स्टेट बैटरियों के अनुसंधान एवं विकास में 40 वर्षों का इतिहास रहा है। उन तकनीकी समस्याओं के साथ जो अभी तक दोबारा नहीं उभरी हैं, मौजूदा लिथियम-आयन बैटरियों के साथ औद्योगिक श्रृंखला की अनुकूलता बहुत कम है। नतीजतन, हालांकि सॉलिड-स्टेट लिथियम स्टील बैटरियां लिथियम बैटरियों का आदर्श रूप हैं, यदि बड़े उत्पादन को पूरा करने के लिए, तकनीकी बाधाओं को तोड़ने और वाणिज्यिक श्रृंखलाओं के निर्माण का समर्थन करने में अधिक समय बिताना आवश्यक है।