Ang Solidion Technology ay nagawaang makamit ang ilang napapansing pag-unlad sa larangan ng lithium-sulfur na baterya, lalo na sa pagkamit ng energy density na 380 Wh/kg na nagdulot ng malaking pagbaling sa industriya. Ano ang ibig sabihin nito sa praktikal na aplikasyon? Isipin ang mga sasakyang de-kuryente at mga portable power pack na lagi nating dala-dala sa mga araw na ito. Kapag isang kumpanya ay nakakamit ng ganitong antas ng energy density, ibig sabihin nito ay maaari tayong makagawa ng baterya na mas matagal ang buhay bago kailanganin ang singilin. Para sa mga may-ari ng EV, nangangahulugan ito ng mas malayong pagmamaneho nang hindi na kailangang huminto sa charging station. Ang mga portable device naman ay mananatiling nasisilayan sa mas matagal na panahon. Kung ihahambing sa karaniwang lithium-ion na baterya na may peak na 260 Wh/kg, ang nagawa ng Solidion ay talagang kahanga-hanga. Maaaring maliit lang ang pagkakaiba sa mga numero kapag binasa, ngunit sa kasanayan, ito ay isang malaking paglukso pasulong para sa sinumang naghahanap na bawasan ang dalas ng pag-singil habang pinapanatili ang pagganap.
Ang teknolohiyang ito ay nagdudulot ng ilang talagang mahahalagang pagbabago pagdating sa berdeng enerhiya at paghem ng pera sa mga gastos sa produksyon. Ang lithium sulfur na mga baterya ay umaasa sa sulfur para sa kanilang pangunahing bahagi, isang bagay na talagang karaniwan at mura kumpara sa iba pang mga materyales na ginagamit sa mga baterya ngayon. Ang pagbabagong ito ay nagpapababa ng mga gastos nang sapat na halaga habang nagbibigay pa rin ng mahusay na kapasidad ng imbakan. Lalo pang naitatampok dito ay ang mga tagagawa ay hindi na kailangang gumastos nang malaki para sa mga mahal na metal tulad ng cobalt o nickel. Ang tinatayang halaga ng produksyon ng mga bateryang ito ay bumababa sa ilalim ng humigit-kumulang $65 bawat kilowatt oras, na nagtutulong upang gawing mapagkakatiwalaang opsyon sa pananalapi ang mga electric vehicle para sa maraming mga konsyumer. Isipin ang isang karaniwang bateryang 100kWh na ginawa gamit ang teknolohiyang ito - kayang takbuhan ng bateryang ito ang isang kotse ng humigit-kumulang 500 milya at magkakahalaga ng mga $6,500. Sa ganitong presyo, ang mga electric car ay nasa linya na may tradisyonal na mga sasakyan na pinapatakbo ng gasolina pagdating sa aktwal na halaga na babayaran ng mga tao.
Ang pag-unlad na ito ay nakapaglutas ng ilang malalaking problema na nagdusa ang lithium sulfur na baterya sa loob ng maraming taon, lalo na kung bakit hindi ito matagal sa mga charge cycle at hindi gaanong mahusay kumpara sa karaniwang lithium ion na bersyon. Patuloy na pinababagay ng mga mananaliksik ang mga bateryang ito upang gawing mas matatag at mas mahusay ang kanilang pagganap, gamit ang mga bagay tulad ng semi solid electrolytes at mga makabagong disenyo ng cathode. Habang patuloy ang mga pag-unlad, may magandang dahilan upang maniwala na ang lithium sulfur na baterya ay maglalaro ng mahalagang papel sa susunod na henerasyon ng pag-iimbak ng enerhiya sa iba't ibang industriya.
Isang pangunahing problema na kinakaharap ng lithium sulfur na baterya ay ang tinatawag ng mga mananaliksik na shuttle effect. Palaging pag-uusapan, ang ilang mga compound na kemikal na tinatawag na polysulfides ay nagkakalat-loob sa loob ng baterya at nagdudulot ng mabilis na pagbaba ng kapasidad sa paglipas ng panahon. Ito ay talagang naglilimita sa pagganap ng mga bateryang ito at sa tagal ng kanilang buhay bago kailanganin ang pagpapalit. Ngunit may magandang balita mula sa mga kamakailang pag-aaral na tumitingin sa mga materyales na carbon nanotube bilang posibleng solusyon sa problemang ito. Kapag dinagdag sa mga bahagi ng baterya, ang mga espesyal na composite na ito ay nagpapataas ng kuryente at katiyakan ng istraktura. Dahil dito, nakatutulong ito upang mapigilan ang malayang paggalaw ng mga problematic polysulfides. Ibig sabihin, mas mahusay na pagganap nang kabuuan at mas matagal nang buhay ang lithium sulfur cells kesa sa mga nakikita natin dati.
Kamakailang pananaliksik ay nagpapakita na ang pagsasama ng carbon nanotubes at sulfur cathodes ay talagang nagpapabuti sa parehong mekanikal na lakas at electrochemical na pag-uugali ng mga baterya. Isang papel mula sa Advanced Materials ay nagpapahiwatig na ang mga composite na materyales na ito ay tumutulong sa mga baterya na mapanatili ang kanilang singil nang mas mahusay habang nananatiling matatag pagkatapos ng maraming charge-discharge cycles. Ang nagpapakawili-kawili dito para sa mga tagagawa ay kung paano gumagana ang mga istrukturang nanotube sa isang pundamental na antas upang palakasin ang pagganap ng sulfur cathodes, na siyang isa sa pangunahing hamon sa pag-unlad ng lithium-sulfur baterya sa loob ng maraming taon.
Ang mas mahusay na kontrol sa shuttle effect ay nangangahulugan na maaaring maabot ng lithium sulfur batteries ang kanilang tunay na kakayahan, lalo na sa mahihirap na kondisyon tulad ng makikita sa aerospace tech kung saan mahalaga ang energy density at maaasahang pagganap. Kapag nangyari ito, makakamit natin ang isang energy storage system na higit sa karaniwang lithium batteries sa maraming aspeto. Binubuksan nito ang mga opsyon para sa mas mahusay na storage sa iba't ibang larangan ngayon, mula sa mga electric vehicle hanggang sa mga renewable energy system, isang bagay na hinahangad na ng mga manufacturer nang ilang taon na ngayon habang sinusubukan nilang umunlad sa labas ng mga limitasyon ng konbensiyonal na teknolohiya ng baterya.
Ang mga mananaliksik sa Doshisha University ay kamakailan nag-develop ng isang hindi nasusunog na elektrolito para sa mga baterya na litidyo na nagpapakita ng malaking progreso patungo sa mas ligtas na imbakan ng enerhiya. Ang kanilang bagong pormulasyon ay sinisikat ang isa sa pinakamalaking problema sa kasalukuyang teknolohiya ng baterya - ang panganib ng pagkabuo habang gumagana o nacacharge. Ito ay may malaking epekto sa iba't ibang industriya kung saan ang baterya ay nagpapagana mula sa mga smartphone hanggang sa malalaking pasilidad ng imbakan sa grid. Ang mas ligtas na baterya ay nangangahulugan ng mas kaunting aksidente at mas mababang pinsala sa ari-arian, na siyempre ay nagpapalakas ng tiwala ng mga konsyumer kapag bumibili sila ng mga produkto na may bagong teknolohiya ng baterya. Ang mga pagsusulit sa laboratoryo ay nagpakita rin ng magagandang resulta, kung saan ang mga baterya na ginawa gamit ang elektrolitong ito ay nagpakita ng mas mataas na resistensya sa pag-overheat kahit kapag inilagay sa sobrang temperatura. Kung sakaling ito ay mapalaganap, ang pagsulong na ito ay maaaring rebolusyonaryo sa inaasahan natin mula sa mga baterya na litidyo, na nagpapagawa sa kanila na mas ligtas habang pinapanatili pa rin ang kanilang katiyakan bilang mga pangunahing aparatong nag-iimbak ng enerhiya.
Ang teknolohiyang solid state ay gumagawa ng medyo malaking pag-unlad pagdating sa pagpapabuti ng kaligtasan sa parehong grid battery at sasakyan na elektriko. Ang lithium battery ay lagi nang may mga isyu pagdating sa kaligtasan, lalo na ang mga problema tulad ng thermal runaway kung saan napapainit nang sobra ang mga bagay, at pati na rin ang mga nakakasunog na elektrolito na maaaring magdulot ng sunog. Ang mga bagong disenyo ng solid at quasi solid state ay sinusubukan na ayusin ang mga ganitong uri ng problema. Ayon sa ilang ulat mula sa industriya, humigit-kumulang 40% ng lahat ng pagkabigo sa mga sistema ng imbakan ng enerhiyang renewable ay talagang nagmumula sa mga insidente na may kinalaman sa baterya, na talagang nagpapakita kung bakit kailangan natin ng mas magagandang opsyon. Ang mga pinakabagong pag-unlad ay nangangahulugan na ang mga bagong sistema ng baterya ay kayang makapagtrabaho sa mas matinding kondisyon nang hindi nasisira o nawawalan ng kanilang epektibidad. Habang patuloy na pinapabuti ng mga tagagawa ang mga ito, makikita ng mga operator ng grid at mga may-ari ng EV na mas ligtas ang mga kagamitang ito. Maaaring tulungan ng progreso na ito ang pagbilis ng paglipat patungo sa mas malinis na mga pinagkukunan ng enerhiya sa maraming iba't ibang industriya.
Ang quantum charging ay naging isang bagay na lubhang nakakaagaw ng atensyon sa mga nakaraang araw, at maaari nga itong makabawas sa mahabang paghihintay habang nanghihinang mga litong baterya. Ang konsepto ay batay sa paggamit ng quantum mechanics upang ilipat ang enerhiya nang mas mabilis kaysa sa tradisyunal na pamamaraan. Ang tinatawag nilang controlled dephasing ay gumagana sa pamamagitan ng pagsabay-sabay sa mga maliit na partikulo upang mas mapabilis ang paglipat ng enerhiya sa pamamagitan nila, na nagpapabilis sa proseso ng pag-charge. May mga bagong pag-aaral na lumabas na mukhang napakabuti rin. Ayon sa mga modelo, sa tulong ng teknik na ito, maari ng i-charge ang mga gadget sa loob lamang ng ilang minuto kaysa sa ilang oras. Ang bagong paraan ng imbakan ng enerhiya gamit ang quantum ay nagsisilbing isang tunay na pag-unlad para sa teknolohiya ng litong baterya. Nagdudulot ito ng pagpapabilis at mas mataas na kabuuang kahusayan sa imbakan ng kuryente. Bagama't may paunlad pa bago ito makita sa mga tunay na produkto, naniniwala ang maraming mananaliksik na sa huli ay aalisin ang mga ideyang ito sa laboratoryo at makakapasok sa pang-araw-araw na gamit at kahit sa mga sasakyang elektriko sa lalong madaling panahon.
Ang mga random na modelo ng pagpapakita ay nagbabago kung paano natin iniisip ang pag-recycle ng baterya at pagtatayo ng mga circular na ekonomiya. Gumagana ang mga matematikal na kasangkapan na ito kasama ang mga hindi maasahang variable upang mahulaan ang iba't ibang salik na nakakaapekto sa kung gaano kahusay na ma-recycle ang mga materyales at kung ang mga ganyang operasyon ay may kabuluhan sa pananalapi. Tumutulong ito sa mga kumpanya na alamin ang mas mabubuting paraan upang mabawi ang mga mahahalagang mapagkukunan habang binabawasan ang dami ng natitira sa mga tambak ng basura. Kailangan lalo na ng sektor ng lithium baterya ang ganitong klase ng pagsusuri sa kasalukuyang panahon. Talagang nakakabahala ang sitwasyon – ang mga pag-aaral ay nagpapakita na higit sa 95 porsiyento ng mga ginamit na lithium baterya ay hindi kailanman na-recycle. Ito ay masamang balita para sa ating kapaligiran. Ngunit kapag sinimulan nating gamitin ang mga probabilistikong pamamaraan, nakikita natin ang tunay na pagpapabuti pareho sa kalikasan at ekonomiya. Dahil sa lahat ng mga bagong pag-unlad na nangyayari sa teknolohiya ng baterya, malaki ang puwang para sa paglago dito. Maging seryoso sa stochastic modeling ay maaaring ang kumonekta sa ating lumalaking pangangailangan para sa mga maaasahang solusyon sa imbakan ng kuryente sa mas matalino at mas malinis na paraan ng pamamahala ng mga mahalagang materyales.
Ang lithium sulfur na baterya ay nagbabago kung paano natin naisisipag-imbak ang enerhiyang renewable dahil mas mura ito kumpara sa tradisyonal na mga opsyon. Ano ang nagpapahusay sa mga bateryang ito? Mas maraming enerhiya ang nakakaimbak sa mas maliit na espasyo habang nagkakabahagi ng mas mababang gastos sa produksyon para sa mga manufacturer. Ito ay nangangahulugan ng mas mahusay na pagganap at mas maaasahang kuryente kung kailangan ito. Ang solar panels at wind turbines ay naggegenerate ng kuryente sa hindi maasahang mga oras, kaya mahalaga ang magandang sistema ng imbakan upang mapanatili ang tuloy-tuloy na daloy ng kuryente. Kunin ang Oxis Energy bilang isang halimbawa ng kumpanya na nagamit na ang mga bagong bateryang ito sa tunay na aplikasyon. Ang kanilang mga pagsusulit ay nagpapakita ng medyo kahanga-hangang resulta kumpara sa mga lumang teknolohiya ng baterya. Habang may paunlad pa, ang mga pag-unlad na ito ay nakatutulong upang gawing mas murang i-install at mapanatili ang mga sistema ng malinis na enerhiya, na nagpapaliwanag kung bakit maraming negosyo ang pumipili ng mga ito kahit pa may paunang pagdududa tungkol sa mga bagong teknolohiya.
Ang pag-usbong ng teknolohiyang lithium-sulfur ay nagbabago sa paraan ng pagtingin natin sa mga portable power station, na nagbibigay sa kanila ng malaking bentahe kumpara sa mga lumang sistema ng baterya. Ang mga bagong modelo ay mas magaan kumpara sa kanilang mga naunang bersyon habang nakakapacking pa ng mas maraming kuryente sa mas maliit na pakete. Bukod pa rito, mas nakababagong sila sa kapaligiran dahil hindi nangangailangan ng maraming rare earth materials sa produksyon. Kung ikukumpara sa mga karaniwang lithium-ion baterya, ang lithium-sulfur na bersyon ay mas mahusay sa pagganap nang hindi naiiwan ang parehong epekto sa kalikasan. Kunin na lang halimbawa ang Sion Power, kung saan ipinapakita ng kanilang mga pinakabagong prototype kung gaano na kalayo ang natapos ng teknolohiyang ito. Habang dumadami ang mga kumpanyang pumipili ng solusyon na lithium-sulfur, nakikita natin ang tunay na pagpapabuti sa kalidad ng portable power. Mahalaga ang mga pag-unlad na ito dahil ang mga tao ay naghahanap ng maaasahang backup power na hindi magkakaroon ng malaking epekto sa mundo, literal man o di literal, kapag oras na upang muling mag-charge.
Ang pag-alis sa paggamit ng cobalt sa mga cathode ng lithium battery ay nangangahulugan ng malaking pagbabago sa industriya, na pinangungunahan ng mga isyu sa kapaligiran at etika. Ang pagmimina ng cobalt ay nagdudulot ng malaking pinsala sa mga ekosistema at matagal nang nauugnay sa pagluluto ng manggagawa, na dokumentado nang malawakan sa maraming imbestigatibong ulat. Ang mga kumpanya ngayon ay nagtatrabaho nang husto upang makabuo ng mga bagong paraan ng paggawa ng baterya nang hindi umaasa sa kontrobersyal na materyales na ito. Ang mga resulta ay mukhang positibo. Ang mga bagong pag-aaral ay nagpapakita na ang mga manufacturer na nagbubukas ng opsyon na walang cobalt ay karaniwang nakakabawas ng gastos ng mga 30%. Ang pagtitipid sa gastos na ito ay dumating sa isang panahon kung kailan nais ng mga negosyo ang mas malinis na mga supply chain, kaya ito ay makatutulong hindi lamang sa aspetong moral kundi pati sa ekonomiya. Ang pangangalaga sa kapaligiran at kita ng negosyo ay hindi laging nagsisimula nang sabay, ngunit sa kaso na ito tila magkakamay ng magkamay.
Ang mga pagpapabuti sa teknolohiya na nakikita natin dito ay nagpapahiwatig ng isang mas malaking pagbabago na nangyayari sa buong larangan ng enerhiya. Maraming kompanya ngayon ang masigasig na nagsisikap na baguhin ang paraan ng kanilang paggawa ng mga bagay, na may layuning makamit ang mas mataas na kahusayan habang binabawasan ang pinsalang dulot sa kapaligiran mula sa paggawa ng mga baterya. Ayon sa mga ulat sa industriya, ang pagbawas sa paggamit ng cobalt ay maaaring makapinsala sa pagbaba ng mga emission ng carbon, na makatwiran naman dahil sa mga mahigpit na patakaran sa kapaligiran na ipinapatupad sa buong mundo. Kapag tinanggap ng mga negosyo ang mga bagong paraan na ito, hindi lamang nila tinutulungan ang planeta, kundi nakakatulong din ito upang manatili silang nangunguna sa kompetisyon, dahil ang mga customer ay bawat araw ay higit na nagmamalasakit kung saan nagmula ang kanilang mga produkto at anong epekto ang mga ito.
Ang pangangasiwa ng init ay nananatiling isa sa pinakamalaking problema na kinakaharap ngayon ng mga mataas na density na litium baterya. Kapag sobrang nag-init ang mga bateryang ito, hindi lamang bumababa ang kanilang pagganap kundi nagdudulot din ng seryosong panganib sa kaligtasan. Marami nang ulat ang nagsipakita kung ano ang nangyayari kapag nabigo ang pangangasiwa ng temperatura, kaya't malinaw na kailangan natin ng mas mahusay na mga materyales at mas matalinong disenyo para sa hinaharap. Ang mga siyentipiko na nagtatrabaho sa problemang ito ay sinusuri ang mga bagay tulad ng mga phase change materials at pinabuting mga istruktura para sa pagkalat ng init na maaaring mabawasan ang mapanganib na pagtaas ng temperatura. Naniniwala ang mga eksperto sa industriya na mahalaga ang mga ganitong paraan dahil nagpapalawig ito sa haba ng buhay ng baterya at nagpapabuti sa pangkalahatang pagganap nito - isang bagay na lubhang kinakailangan kung nais nating makita ang susunod na henerasyon ng teknolohiya sa litium na maabot ang mga konsyumer sa isang makabuluhang paraan.
Ang mga bagong paraan sa pagpapalamig ng baterya ay hindi lamang naglalayong mapanatili ang kaligtasan kundi nagpapabuti pa sa pagganap at pag-iimbak ng enerhiya ng baterya. Kapag isinama ng mga tagagawa ang mga tampok na thermal management sa kanilang disenyo ng baterya, mas nakakamit sila ng mas mataas na kapasidad ng imbakan at pinahusay na pangkalahatang pagganap ng sistema. Ayon sa mga eksperto sa industriya, ang maayos na thermal management ay maaaring palawigin ang buhay ng baterya ng halos 40 porsiyento, na nangangahulugan ng mas matagal nang mapagkakatiwalaang power pack na makatitipid ng pera sa mahabang pagamit. Dahil ang mundo ay lalong umaasa sa malakas at mahusay na mga pinagmumulan ng enerhiya, nananatiling mahalaga ang wastong kontrol sa temperatura upang paunlarin ang mga naisaalang-alang na posibilidad ng lithium baterya para sa lahat.
Ang pangunahing pag-unlad ay ang pagtaas ng enerhiyang densidad na tinutulak ng Teknolohiyang Solidion, na umabot sa 380 Wh/kg. Ang pag-unlad na ito ay may kakayanang paganahin ang sakop ng mga elektrikong sasakyan at mapabuti ang kalayaan ng mga sistema ng portable na enerhiya, na nagbibigay ng isang kompetitibong alternatibo sa mga baterya na lithium-ion.
Gumagamit ng sulfur ang mga baterya na lithium-sulfur bilang pangunahing katod, na makapalatandaan at mura. Ito ay bumababa sa kabuuan ng kos habang iniiwasan ang pangangailangan para sa mahal na metalyang tulad ng cobalt at nickel, gumagawa ng mas ekonomikong at sustentableng produksyon.
Ang shuttle effect ay sumasangkot sa migrasyon ng mga kumpound na polysulfide na nagiging sanhi ng pagbaba ng kapasidad sa mga baterya na lithium-sulfur. Ito ay sinasagot sa pamamagitan ng paggamit ng mga kompositong carbon nanotube, na nagpapabilis ng konduktibidad at estabilidad, pagsusuri ng shuttle effect.
Ang hindi maubos na disenyo ng elektrolito ng paaralan ay nagdidagdag sa kaligtasan ng baterya sa pamamagitan ng pagbawas sa panganib ng sunog, na isang malaking konsiderasyon para sa mga elektronikong kinakatawan at mga sistemang pangenerasyon ng enerhiya sa malaking kalakhan.
Ang kumpletong pagcharge ay drastikong bumabawas sa oras ng pagcharge sa pamamagitan ng kontroladong dephasing, habang nagpapabuti ang mga estokastikong modelo sa ekadisyensiya ng pag-recycle at nagpapatupad ng mga circular na ekonomiya ng baterya, humihikayat ng mas sustenableng solusyon sa enerhiya.
