Mājas Lapa > Ziņas > Blogs
Solidion Technology pēdējā laikā ir panākusi diezgan ievērojamus progresus litija-sēra bateriju jomā, sasniedzot enerģijas blīvumu 380 Wh/kg, kas rada lielu interesi nozaru. Ko tas nozīmē praktiskajā lietojumā? Piemēram, elektriskās automašīnas un portatīvās elektrostacijas, kuras mēs visi pašlaik izmantojam. Kad uzņēmums sasniedz tik augstu enerģijas blīvuma rādītāju, tas faktiski nozīmē, ka mēs varam izgatavot baterijas, kuru darbības laiks ir ievērojami garāks starp uzlādējumiem. Elektromobiļu īpašniekiem tas nozīmē iespēju braukt tālāk, neapstājoties pie uzlādes stacijām. Arī portatīvajām ierīcēm akumulators ilgāk saglabātu lādiņu. Salīdzinot ar parastajām litija jonu baterijām, kurām maksimālais enerģijas blīvums ir ap 260 Wh/kg, to, ko ir paveikusi Solidion, var uzskatīt par ļoti nozīmīgu sasniegumu. Skaitļu starpība, iespējams, izskatās niecīga, bet praksē tā nozīmē lielu soli uz priekšu jebkura cilvēka viedoklī, kurš vēlas samazināt uzlādes biežumu, saglabājot ierīču veiktspēju.
Šī tehnoloģija nozīmīgi maina zaļās enerģijas izmantošanu un samazina ražošanas izmaksas. Litijsēra baterijās galveno lomu spēlē sērs, kas salīdzinājumā ar citām baterijās izmantotām izejvielām ir diezgan izplatīts un lēts. Šāda aizvietošana ievērojami samazina izmaksas, saglabājot augstu uzglabāšanas jaudu. Vēl viena priekšrocība ir tāda, ka ražotājiem vairs nevajag iztērēt tik daudz līdzekļu dārgajiem metāliem, piemēram, kobaltam vai niķelim. Aprēķinātās izmaksas par šādu bateriju ražošanu ir zemākas par aptuveni 65 ASV dolāriem par kilovatstundu, kas padara elektriskos automobiļus par pieejamākiem variantiem lielākam skaitam patērētāju. Piemēram, tipiska 100 kWh baterijas komplektācija, kas izgatavota ar šo tehnoloģiju, var nodrošināt automobiļa nobraukumu līdz pat 500 jūdzēm un izmaksātu aptuveni 6500 ASV dolārus. Tāda cena liek elektriskajiem automobiļiem būt salīdzināmiem ar tradicionālajiem benzīna dzinēju automobiļiem attiecībā uz sākotnējām izmaksām.
Šis progress atrisina dažas lielas problēmas, kas jau ilgus gadus bija traucējušas litija sēra baterijām, it īpaši to, ka tās uzlādes ciklos neiztur ilgi un nav gandrīz tikpat efektīvas kā parastās litija jonu baterijas. Pētnieki nepārtraukti veic uzlabojumus, lai šīs baterijas kļūtu ilgtspējīgākas un labāk darbotos, izmantojot tādas lietas kā puscieta elektrolīta un modernas katoda konstrukcijas. Turpinot šādu attīstību, ir labi iemesli ticēt, ka litija sēra baterijas nākotnē enerģijas uzglabāšanā dažādās nozarēs spēlēs lielu lomu.
Litijsēra baterijām viena no lielākajām problēmām ir tā, ko pētnieki dēvē par šūpoļu efektu. Būtībā ķīmiskie savienojumi, saukti par polisulfīdiem, pārvietojas pa baterijas iekšieni un izraisa ātru jaudas zudumu laika gaitā. Tas ievērojami ierobežo šo bateriju darbības efektivitāti un to, cik ilgi tās var izturēt, pirms tās nepieciešams nomainīt. Tomēr pēdējo pētījumu rezultāti liecina par cerībām, ka šai problēmai varētu atrast risinājumu, izmantojot oglekļa nanocauruļu materiālus. Pievienojot tos baterijas komponentiem, šīs īpašās kompozītmateriāli palielina gan elektrisko vadītspēju, gan strukturālo stabilitāti. Rezultātā tie palīdz novērst nevēlamo polisulfīdu pārvietošanos. Tas nozīmē labāku kopējo veiktspēju un ilgāku litijsēra šūnu kalpošanas laiku nekā agrāk novērots.
Pēdējie pētījumi parāda, ka, apvienojot oglekļa nanocaurulītes ar sēra katodiem, patiešām uzlabojas gan mehāniskā izturība, gan elektroķīmiskās īpašības baterijās. Raksts no Advanced Materials norāda, ka šie kompozītmateriāli palīdz baterijām labāk noturēt lādiņu, saglabājot stabilitāti pēc daudziem uzlādēšanas-unlādēšanas cikliem. Ražotājiem interesants ir tas, kā šīs nanocaurulīšu struktūras pamatā paaugstina sēra katodu veiktspēju, kas jau vairākus gadus ir bijusi liela problēma litija-sēra bateriju attīstībā.
Labāka kontrole pār šosejas efektu nozīmē, ka litija sēra akumulatori patiešām var sasniegt to, ko viņi spējīgi darīt, īpaši grūtās apstākļos, piemēram, aviācijas tehnoloģijās, kur īpaši svarīga ir gan enerģijas blīvums, gan uzticama darbība. Kad tas notiek, mēs iegūstam enerģijas uzglabāšanas sistēmu, kas daudzos aspektos pārsniedz parastās litija baterijas. Šis progress atver durvis labākām uzglabāšanas iespējām dažādās jomās šodien, sākot no elektriskajiem transportlīdzekļiem līdz atjaunojamās enerģijas sistēmām, kādu iespēju ražotāji ir meklējuši jau daudzus gadus, cenšoties pāriet par tradicionālo akumulatoru tehnoloģiju ierobežojumiem.
Doshisha Universitātes pētnieki nesen izstrādāja neuzliesmojošu elektrolītu litija baterijām, kas ir liels solis drošākas enerģijas uzglabāšanas virzienā. Jaunais sastāvs risina vienu no lielākajām problēmām esošajā bateriju tehnoloģijā — ugunsgrēka risku darbības vai lādēšanas laikā. Tas ir ļoti svarīgi dažādās nozarēs, kur baterijas nodrošina elektroenerģiju no viedtālruņiem līdz milzīgām tīkla uzglabāšanas iekārtām. Drošākas baterijas nozīmē mazāk negadījumu un mazāk īpašuma bojājumus, kas dabiski palielina patērētāju uzticību, pērkot produktus ar jaunākām bateriju tehnoloģijām. Laboratorijas testi arī parādīja apsolīšanas rezultātus, liecina par ievērojami labāku pretestību pret pārkaršanu pat ekstrēmu temperatūru ietekmē. Ja šī inovācija tiks plaši pieņemta, tā varētu revolucionāri mainīt mūsu gaidas no litija baterijām, padarot tās ievērojami drošākas, saglabājot to uzticamību kā galvenos enerģijas uzglabāšanas līdzekļus.
Cieta stāvokļa tehnoloģijas attīstās un uzlabo drošību gan tīkla baterijām, gan elektriskajiem transportlīdzekļiem. Litija baterijām vienmēr ir bijušas drošības problēmas, īpaši, piemēram, termiskās izraisīšanas problēmas, kad temperatūra kļūst bīstami augsta, kā arī uzliesmojošie elektrolīti, kas var izraisīt ugunsgrēkus. Jaunākas cieta un kvazicieta stāvokļa konstrukcijas mēģina novērst tieši šāda veida problēmas. Daži nozarēs izstrādāti pārskati liecina, ka aptuveni 40% no visām atteikšanās situācijām atjaunojamo energoresursu uzglabāšanas sistēmās faktiski rodas no bateriju saistītām avārijām, kas ļoti uzsvītro, kāpēc ir vajadzīgas labākas iespējas. Jaunākie sasniegumi nozīmē, ka šīs jaunās bateriju sistēmas var izturēt grūtos apstākļos, nesabojājoties vai nezaudējot efektivitāti. Turpinot šos uzlabojumus, tīkla operatori un EV īpašnieki kopumā ieraudzīs daudz drošāku aprīkojumu. Šis progress varētu palīdzēt paātrināt pāreju uz tīrākiem enerģijas avotiem dažādās nozarēs.
Kvantu lādēšana pēdējā laikā kļuvusi par diezgan interesantu lietu, un tā varētu patiešām samazināt ilgās gaidīšanas laiku, lādējot litija baterijas. Šīs idejas pamatā ir kvantu mehānikas izmantošana, lai pārvietotu enerģiju daudz ātrāk nekā tradicionālās metodes. To, ko sauc par kontrolētu fāžu nobīdi, veic, ieviešot šos sīkos ķermeņus sinhronizācijā, lai enerģija caur tiem pārvietotos labāk, tādējādi visa lādēšanas procesa ātrums palielinās. Arī dažas nesenas pētījumu publikācijas izskatās diezgan labi. Modeļi liecina, ka, izmantojot šo tehniku, cilvēki varētu uzlādēt savus ierīces tikai dažās minūtēs, nevis stundās. Šis jaunais pieeja enerģijas uzglabāšanai, izmantojot kvantu tehnoloģijas, atzīmē reālu lēcienu litija bateriju tehnoloģijā. Tā dod gan ātruma uzlabojumus, gan arī labāku kopējo efektivitāti enerģijas uzglabāšanā. Lai gan vēl ir darbs jāveic, pirms mēs sāksim redzēt šo produktos, daudzi pētnieki tic, ka šīs idejas beigu beigās pametīs laboratoriju un nonāks līdz ikdienas ierīcēm un pat elektriskajiem automobiļiem drīzā nākotnē.
Nejauši modeļa pieejas maina mūsu domāšanu par bateriju reciklēšanu un cikliskās ekonomikas izveidi. Šīs matemātiskās metodes strādā ar neprognozējamiem mainīgajiem lielumiem, lai paredzētu dažādus faktorus, kas ietekmē materiālu reciklēšanas efektivitāti un šādu darbību finansiālo izdevīgumu. Tās palīdz uzņēmumiem atrast labākas metodes, kā atgūt vērtīgus resursus, vienlaikus samazinot atkritumus, kas nonāk izgāztuvēs. Litija bateriju nozarei šāda veida analīze ir īpaši svarīga tieši šobrīd. Patiesībā situācija ir diezgan satraucoša – pētījumi liecina, ka vairāk nekā 95 procenti izmantoto litija bateriju nekad nokļūst reciklēšanas sistēmā. Tas ir slikti mūsu videi. Taču, sākot izmantot šīs varbūtības metodes, redzami reāli uzlabojumi gan vides, gan ekonomikas ziņā. Ņemot vērā visus jaunumus, kas notiek bateriju tehnoloģiju jomā, šeit noteikti ir vieta attīstībai. Pietiekami nopietni pievēršoties stohastiskajam modelēšanai, varētu izdodas savienot mūsu augošo vajadzību pēc uzticīgiem enerģijas uzglabāšanas risinājumiem ar gudrākiem un zaļākiem veidiem, kā pārvaldīt dārgos materiālus.
Litija sēra baterijas maina to, kā mēs uzglabājam atjaunojamo enerģiju, jo tās izmaksā mazāk nekā tradicionālās iespējas. Kas liek šīm baterijām izcelties? Tās ietilpina vairāk enerģijas mazākās vietās, vienlaikus ražotājiem izmaksājot daudz mazāk naudas to ražošanai. Tas nozīmē labāku veiktspēju un uzticamāku elektropadevi tieši tad, kad tā visvairāk vajadzīga. Saules paneļi un vēja turbīnas ģenerē elektrību neprognozētamos brīžos, tāpēc laba uzglabāšana ir ļoti svarīga, lai elektropadeve būtu stabila. Piemēram, uzņēmums Oxis Energy jau ir izmantojis šīs jaunās baterijas reālās lietojumprogrammās. To testi parāda diezgan iespaidīgus rezultātus salīdzinājumā ar vecākām bateriju tehnoloģijām. Lai gan joprojām ir vieta uzlabojumiem, šie sasniegumi palīdz padarīt tīru enerģijas sistēmas lētākas uzstādīšanai un uzturēšanai, kas izskaidro, kāpēc arvien vairāk uzņēmumu tās pieņem, neskatoties uz sākotnēju skepsi par jaunām tehnoloģijām.
Litija-sēra tehnoloģijas attīstība maina mūsu uztveri par pārnēsājamām elektrostacijām, nodrošinot tām reālu priekšrocību salīdzinājumā ar vecākajām bateriju sistēmām. Jaunie modeļi ir ievērojami vieglāki nekā iepriekšējie, tomēr nodrošina lielāku jaudu mazākā izmērā. Turklāt tās ir labākas videi, jo ražošanas procesā tām nepieciešams mazāks daudzums retzemju materiālu. Salīdzinot ar parastajām litija jonu baterijām, litija-sēra baterijas nodrošina labāku veiktspēju, neradot tādu pašu negatīvu ietekmi uz vidi. Piemēram, uzņēmums Sion Power demonstrē, cik tālu ir nonākusi šī tehnoloģija ar saviem jaunākajiem prototipiem. Ieviešot litija-sēra risinājumus, pārnēsājamo elektrostaciju kvalitāte reāli uzlabojas. Šīs inovācijas ir svarīgas, jo cilvēki vēlas uzticamu rezerves elektropadevi, kas neizmaksātu milzīgu summu, ne vēl figurālā, ne pārnesīgā nozīmē, kad pienāk laiks atkal uzlādēt ierīci.
Pāreja no kobalta izmantošanas litija bateriju katodās nozīmē lielu nozaru pārmaiņu, ko galvenokārt motivē vides problēmas un ētiskas problēmas. Kobalta ieguve rada nopietnu kaitējumu ekosistēmām un jau ilgu laiku tā ir saistīta ar strādnieku ekspluatāciju, ko plaši dokumentējuši daudzi izmeklēšanas pētījumi. Uzņēmumi tagad aktīvi strādā pie jauniem bateriju ražošanas veidiem, kas nebalstās uz šo kontroversto materiālu. Rezultāti ir arī apsolīgi. Pēdējie pētījumi liecina, ka ražotāji, pārejot uz kobaltu nesaturīgām alternatīvām, parasti samazina izmaksas apmēram par 30%. Šāda veida izmaksu samazinājums notiek tieši tajā laikā, kad uzņēmumi vēlas tīrākas piegādes ķēdes, tādējādi tas ir izdevīgi gan ekonomiski, gan morāli. Vides aizsardzība un peļņas maržas ne vienmēr precīzi sakrīt, taču šajā gadījumā tās šķiet iet roku rokā.
Tehnoloģisko uzlabojumu, ko šeit redzam, mērķis ir kaut kas lielāks, kas notiek visā enerģētikas nozarē. Daudzas uzņēmējdarbības tagad aktīvi strādā, lai uzlabotu ražošanas procesus, tiekoties pēc lielākas efektivitātes un vienlaikus samazinot no bateriju ražošanas izrietošo vides kaitējumu. Nozares pārskati liecina, ka kobalta izmantošanas samazināšana var ievērojami samazināt oglekļa emisijas, kas ir saprotams, ņemot vērā aizvien stingrākos vides noteikumus visā pasaulē. Kad uzņēmumi pieņem šos jaunos paņēmienus, viņi ne tikai palīdz planētai, bet arī faktiski saglabā priekšroku biznesā, jo patērētāji arvien vairāk rūpējas par to, kur viņi iegūst savus produktus un kāds ir to ietekme.
Siltuma vadība joprojām ir viena no lielākajām problēmām, ar kurām saskaras augstas enerģijas blīvuma litija baterijas šodien. Kad šīs baterijas kļūst pārāk karstas, tās ne tikai sliktāk darbojas, bet arī rada nopietnas drošības problēmas. Mēs esam redzējuši daudz ziņojumus, kas parāda, kas notiek, kad siltuma vadība neizdodas, tāpēc ir skaidrs, ka mums nākotnē ir nepieciešami labāki materiāli un gudrāki dizaini. Zinātnieki, kas strādā pie šīs problēmas, pētī lietas, piemēram, fāzes pārveidošanas materiālus un uzlabotus siltuma izplatīšanas konstrukcijas, kas varētu samazināt bīstamus temperatūras pieaugumus. Nozares speciālisti uzskata, ka šie paņēmieni ir ļoti svarīgi, jo tie pagarina bateriju kalpošanas laiku un padara tās kopumā efektīvākas, kas ir absolūti nepieciešams, ja mēs vēlamies, lai nākamās paaudzes litija tehnoloģijas patiešām sasniegtu patērētājus nozīmīgā veidā.
Jauni pieejas bateriju siltuma vadībai iet ārpus vienkārši saglabāt drošību, tās patiesībā paaugstina bateriju darbību un uzkrāšanas efektivitāti. Kad ražotāji iebūvē šīs siltuma vadības funkcijas tieši savās bateriju konstrukcijās, tie iegūst labāku uzglabāšanas ietilpību un uzlabotu sistēmas veiktspēju visās jomās. Nozares eksperti ir konstatējuši, ka laba siltuma vadība var pagarināt baterijas mūžu aptuveni par 40%, kas nozīmē ilgāk izturīgas enerģijas iekārtas, kas ilgtermiņā ietaupa naudu. Tā kā pasaulē arvien vairāk paļaujas uz spēcīgiem, efektīviem enerģijas avotiem, pareiza siltuma kontrole joprojām ir svarīgs faktors, virzot uz priekšu litija bateriju iespējas mums visiem.
Galvenā izsprīdība ir enerģijas blīvuma pieaugums, ko sasniedz Solidion Tehnoloģija, nonākot līdz 380 Wh/kg. Šī progresija var papildināt elektroautomobīlu gaitas attālumu un uzlabot portatīvo enerģētisko sistēmu neatkarību, piedāvājot konkurencespējīgu alternatīvu lietiem baterijām.
Litija-sulfūra baterijas kā savu galveno katodu izmanto sulfūru, kas ir bagāti pieejams un zema izmaksā. Tas samazina kopējās izmaksas, vienlaikus izslēdzot dārgstūru metālu, piemēram, kobaltu un niklu, nepieciešamību, padarot ražošanu ekonomiskāku un ilgtspējīgāku.
Šūtu efekts ietver polisulfīdu sarežģījumu migrāciju, kas izraisīt kapacitātes samazināšanos litija-sulfūra baterijās. Tas tiek novērts, izmantojot oglekļa nanocilindru kompozītus, kas palielina vadību un stabilitāti, mazinot šūtu efektu.
Skolas nekustamā elektrolītu dizains palielina bateriju drošību, samazinot ugunsgrēku risku, kas ir galvenais jautājums gan patēriņa elektronikai, gan lielapjoma enerģijas krājumu sistēmām.
Kvantu ņemšana dramatiski samazina ņemšanas laiku caur kontrolētu defozēšanos, savukārt stohastiskie modeli uzlabo atkārtoto izmantošanas efektivitāti un ļauj veidot cikliskās bateriju ekonomikas, kas novirza uz ilgtspējīgākiem enerģijas risinājumiem.