Фон

1800-нче елда Италия физикы А.Волта вольтлы өем ясады, ул практик батарейкаларның башын ачты һәм беренче тапкыр электрохимик электрохимик энергия саклау җайланмаларында мөһимлеген тасвирлады. Электролитны тискәре һәм уңай электродлар арасында урнаштырылган сыек яки каты формада электрон изоляцион һәм ион үткәргеч катлам итеп күрергә мөмкин. Хәзерге вакытта иң алдынгы электролит каты литий тозын (мәсәлән, LiPF6) су булмаган органик карбонат эретүчедә (мәсәлән, EC һәм DMC) эретеп ясала. Гомуми күзәнәк формасы һәм дизайны буенча, электролит гадәттә күзәнәк авырлыгының 8% - 15% тәшкил итә. Нәрсә'күбрәк, аның янучанлыгы һәм оптималь эш температурасы диапазоны -10°С - 60°C батарея энергия тыгызлыгын һәм куркынычсызлыгын тагын да яхшыртуга зур комачаулый. Шуңа күрә, инновацион электролит формулалары киләсе буын яңа батареялар үсеше өчен төп мөмкинлек булып санала.

Тикшерүчеләр шулай ук ​​төрле электролит системаларын эшләү өстендә эшлиләр. Мәсәлән, литий металл велосипедта, органик яки органик булмаган каты электролитларга ирешә алган фторлы эреткечләрне куллану, машина сәнәгатенә һәм “каты дәүләт батарейкаларына” (SSB) файда китерә. Төп сәбәп - каты электролит оригиналь сыек электролитны һәм диафрагманы алыштырса, батареяның куркынычсызлыгы, бер энергия тыгызлыгы һәм гомере сизелерлек яхшырырга мөмкин. Алга таба, без төрле материаллар белән каты электролитларның тикшеренү барышына йомгак ясыйбыз.

Органик булмаган каты электролитлар

Органик булмаган каты электролитлар коммерция электрохимик энергия саклау җайланмаларында кулланылган, мәсәлән, Na-S, Na-NiCl2 батарейкалары һәм төп Li-I2 батарейкалары кебек югары температуралы зарядландырыла торган батарейкалар. 2019-нчы елда Хитачи Зозен (Япония) космоста куллану һәм Халыкара космик станциядә (ISS) сынау өчен 140 мАч каты дәүләт капчык батареясын күрсәтте. Бу батарея сульфид электролитыннан һәм ачыкланмаган батарея компонентларыннан тора, -40 арасында эшли ала°С һәм 100°C. 2021 елда компания 1000 мАч югары сыйдырышлы каты батарея кертә. Хитачи Зозен каты мохит өчен каты батарейкалар кирәклеген күрә, гадәти мохиттә эшләүче космик һәм сәнәгать җиһазлары. Компания 2025-нче елга кадәр батарея сыйдырышлыгын икеләтергә уйлый. Ләкин әлегә кадәр электр машиналарында кулланырга мөмкин булган каты-каты батарея продукты юк.

Органик ярым каты һәм каты электролитлар

Органик каты электролит категориясендә Франциянең Боллоре гель тибындагы PVDF-HFP электролитын һәм гель тибындагы PEO электролитын уңышлы коммерцияләштерде. Компания шулай ук ​​Төньяк Америка, Европа һәм Азиядә машина бүлешү пилот программаларын эшләтеп җибәрде, бу батарея технологиясен электр машиналарына куллану, ләкин бу полимер батарея пассажир машиналарында беркайчан да киң кабул ителмәгән. Аларның начар коммерция алуларына ярдәм итүче бер фактор - алар чагыштырмача югары температурада гына кулланыла ала (50)°С - 80°В) һәм түбән көчәнеш диапазоннары. Бу батареялар хәзер кайбер шәһәр автобуслары кебек коммерция машиналарында кулланыла. Бүлмә температурасында саф каты полимер электролит батарейкалары белән эшләү очраклары юк (ягъни 25 тирәсе)°В).

Ярымсолид категориясенә тозлы эретүче катнашмалар, тоз концентрациясе 1 мол / Лдан югарырак булган электролит эремәсе керә, концентрацияләре яки туендыру нокталары 4 мол / L кадәр. Концентрацияләнгән электролит катнашмалары белән борчылу - фторлы тозларның чагыштырмача югары эчтәлеге, ул шулай ук ​​литий эчтәлеге һәм мондый электролитларның экологик йогынтысы турында сораулар тудыра. Чөнки җитлеккән продуктны коммерцияләштерү тормыш циклы анализын таләп итә. Ә әзерләнгән ярым каты электролитлар өчен чимал гади һәм җиңел булырга тиеш, электр машиналарына җиңелрәк интеграцияләнү өчен.

Гибрид электролитлар

Гибрид электролитлар, шулай ук ​​катнаш электролитлар буларак та билгеле, су / органик эретүче гибрид электролитлар нигезендә яки каты электролитларга су булмаган сыек электролит эремәсе кушып, каты электролитларның җитештерүчәнлеген һәм масштаблылыгын һәм стакинг технологиясе таләпләрен исәпкә алып үзгәртелергә мөмкин. Ләкин, мондый гибрид электролитлар тикшерү этабында, коммерция мисаллары юк.

Электролитларның коммерция үсеше турында уйланулар

Каты электролитларның иң зур өстенлеге - югары куркынычсызлык һәм озын цикл гомере, ләкин альтернатив сыек яки каты электролитларны бәяләгәндә түбәндәге пунктларны игътибар белән карарга кирәк:

• Каты электролит җитештерү процессы һәм система дизайны. Лаборатор үлчәү батарейкалары гадәттә каты электролит кисәкчәләреннән тора, берничә йөз микрон калынлыктагы, электродларның бер ягында капланган. Бу кечкенә каты күзәнәкләр зур күзәнәкләр өчен кирәк булган эшнең вәкиле түгел (10 - 100Ah), чөнки 10 ~ 100Ah сыйдырышлыгы агымдагы электр батареялары өчен кирәк булган минималь спецификация.
• Каты электролит шулай ук ​​диафрагма ролен алыштыра. Аның авырлыгы һәм калынлыгы PP / PE диафрагмасыннан зуррак булганга, авырлык тыгызлыгына ирешү өчен көйләнергә тиеш≥350Вт / кгһәм энергия тыгызлыгы≥900Wh /L аның коммерцияләштерүенә комачауламас өчен.

Батарея һәрвакыт ниндидер дәрәҗәдә куркынычсызлык. Каты электролитлар, сыеклыклардан куркынычсыз булса да, ялкынлы түгел. Кайбер полимерлар һәм органик булмаган электролитлар кислород яки су белән реакция ясый ала, җылылык һәм агулы газлар чыгара, алар шулай ук ​​ут һәм шартлау куркынычы тудыра. Бер күзәнәкләргә өстәп, пластмасса, корпуслар һәм пакет материаллары контрольсез януга китерергә мөмкин. Ахыр чиктә, гомуми, система дәрәҗәсендәге куркынычсызлык тесты кирәк.