आज, बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन फैसले के भविष्य का एक प्रमुख घटक बन गया है, इस बैटरी प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में इतने सारे बैटरी निर्माताओं दिमाग को समझने के लिए मुश्किल नहीं है, एक बड़ी सफलता की उम्मीद है और इस तरह के रूप में महत्वाकांक्षी विकास लक्ष्यों, की एक किस्म विकसित की है: 250Wh / एल से बैटरी प्रणाली की ऊर्जा घनत्व, के बारे में 500Wh / एल के लिए उठाया है, जबकि काफी उत्पादन की लागत को कम करने। एक पहलू में, सेल सामग्री, आगे अनुकूलन, बैटरी ऊर्जा घनत्व में सुधार की जरूरत है तो दूसरी ओर, सेल अंतरिक्ष शरीर, सहेजें के उपयोग में सुधार करने की आवश्यकता एक छोटे से सीमित स्थान में निष्क्रिय सामग्री। पारंपरिक बैटरी पैक के रूप में ढंग की वजह से एक बड़े पैकेज मात्रा एक गैर सक्रिय बैटरी सामग्री के कब्जे में है, बैटरी के सीमित स्थान का पूरा फायदा नहीं ले सकते। इस लक्ष्य को, ThyssenKrupp एजी के लिए IAV और Fraunhofer संस्थान के साथ कंपनी को प्राप्त करने के सिरेमिक प्रौद्योगिकी और प्रणालियों (IKTS) सेल से एकीकृत वाहन चेसिस परियोजना के विकास के साथ सहयोग (EMBATT: चेसिस एम्बेडेड ऊर्जा), वाहन बैटरी के चेसिस में सीधे फिट, बैटरी ही काफी मात्रा संरचना के कब्जे को कम Wh के ऊर्जा घनत्व में सुधार के लिए / एल लक्ष्य। केंद्रीय विचार की ईएमबीटीटी अवधारणा द्विध्रुवी बी का उपयोग करना है इस संयुक्त विकास परियोजना में ipolar लिथियम आयन बैटरी, IAV वाहन की अवधारणा सहित वाहन विकास, मापने सुरक्षा, बैटरी लेआउट और डिजाइन, नियंत्रण सॉफ्टवेयर अंशांकन के लिए जिम्मेदार। विनिर्माण और प्रसंस्करण तकनीकों अनुकूलित बैटरी सामग्री और एक इलेक्ट्रोड के लिए जिम्मेदार IKTS। ThyssenKrupp एजी देर से बैटरी उत्पादन के लिए मुख्यतः जिम्मेदार
निम्न उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए द्विध्रुवी बैटरी की ईएमबीटीटी अवधारणा के आधार पर:
• सिस्टम की जटिलता को महत्वपूर्ण रूप से कम करें और बैटरी घनत्व 500 क / एल में बढ़ें
आंतरिक प्रतिरोध को कम करें और शीतलन आवश्यकताओं को कम करें
कम भागों का उपयोग, विनिर्माण लागत कम हो सकती है
· वाहन सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा करें
· ऊर्जा की घनत्व में सुधार के लिए उन्नत बैटरी सामग्री
अब लिथियम आयन बैटरी इलेक्ट्रोड घाव के बाद या आवास (बेलनाकार, वर्ग, या नरम पैक), तो, एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है, एक एकल से प्रणाली में बैटरी प्रबंधन इकाई अन्य एकीकृत संरचना से बात में लैमिनेट एक बैटरी प्रणाली के लिए शरीर की कोशिका, गैर सक्रिय पदार्थ (संरचना, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, तार के उपयोग की और की तरह), की एक बड़ी संख्या के बाद से 40-60% के रूप में उच्च (या अधिक) ऊर्जा घनत्व, बैटरी प्रणाली की वर्तमान ऊर्जा घनत्व काफी 120-300Wh की हानि / एल (इस Wh / किग्रा नहीं है)।
EMBATT लक्ष्य सेल विकास परियोजना कोशिकाओं और मॉड्यूल, कोशिकाओं तैयार द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड अंत प्लेट में एकीकृत, और पैकेज के आकार के आधार की पारंपरिक सीमाओं को तोड़ने के लिए है, बड़े आकार के बैटरी वोल्टेज 850-1200V विन्यास (लगभग 2 में महसूस किया जा सकता वर्ग बैटरी के आसपास), ताकि 1,000 किलोमीटर की ड्राइविंग रेंज संभव है। इस विकास परियोजना के चुनौतियों में से एक एक द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड निर्माण करने के लिए है, क्योंकि यह सकारात्मक इलेक्ट्रोड के दोनों किनारों और विभिन्न नकारात्मक के दो प्रकार पर कोटिंग की आवश्यकता है सामग्री, सेल की न्यूनतम मोटाई के बारे में 300 माइक्रोन है, जो एक अपेक्षाकृत जटिल निर्माण की प्रक्रिया है। बैटरी के यांत्रिक स्थिरता आंतरिक और बाहरी समर्थन संरचनाओं द्वारा हासिल की है।
कोशिका संरचना की विशेष डिजाइन के अलावा, अन्य फोकस उच्च दक्षता बैटरी सामग्री का उपयोग किया जा सके। EMBATT आइटम वर्तमान में लिथियम titanate की नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री में चयनित LTO, लिथियम निकल मैंगनीज ऑक्साइड का एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड LNMO चयनित, सेल वोल्टेज 3.2V के आसपास में (अन्य सामग्री भी चुना जा सकता है, लेकिन वोल्टेज एक छोटे से कम हो जाएगा), अगले कदम, सभी ठोस सही सामग्री है महत्वपूर्ण इलेक्ट्रोलाइट, इलेक्ट्रोलाइट तरल पारंपरिक से ठोस इलेक्ट्रोलाइट के परीक्षण रेंज, लंबी अवधि के नजरिए के भीतर हैं चुनने के लिए है अंतिम विकल्प एक इलेक्ट्रोलाइट, एक विभाजक हो जाएगा, एक विकल्प एक सिरेमिक झिल्ली, जो विभाजक और ठोस इलेक्ट्रोलाइट समाधान एकीकृत करने के लिए मदद करता है। EMBATT परियोजना द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड वर्तमान कलेक्टर LTO के दोनों किनारों पर क्रमश: लेपित है (अन्य कैथोड सामग्री भी हो सकती है।) सबसे पहले, पहला लेज़र का पहला प्री-कट काटने वाला पहला द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड, और फिर अंतिम इलेक्ट्रोड आकार पाने के लिए दूसरे पंच में। प्रोजेक्ट की प्रगति के अनुसार, ईएमबीएटीटी अवधारणा के आधार पर 1000 किमी इलेक्ट्रिक कार 2025 में रिलीज़ होने की उम्मीद है।
IKTS, ठोस ऑक्साइड ईंधन सेल की अवधारणा EMBATT बिजली के डिजाइन SOFC ढेर से परियोजना की शुरूआत, परियोजना में, मुख्य रूप से जिम्मेदार IKTS है: बैटरी सेल के अध्ययन के डिजाइन अवधारणा, विकास / अनुकूलन बैटरी सक्रिय सामग्री, और एक चीनी मिट्टी विभाजक, और इलेक्ट्रोलिसिस तरल, बैटरी इकाई विनिर्माण प्रक्रिया विकास।
वर्तमान में, आईकेटीएस और सहयोग एजेंसियों ने ईएमबीटीटी .1.0 और ईएमबीटीटी 2.0.0 और 2.0 के विकास को पूरा किया है, सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तन यह है कि एनसीएम या एलएफपी में 1.0 परियोजना से कैथोड सामग्री को एलएनएमओ में नवीनीकृत करना, एक धातु तत्व का उपयोग करना डायोड स्पिनल लिथियम मैंगनेट, ऊपरी सीमा वोल्टेज की वृद्धि हुई। डायाफ्राम, तरल इलेक्ट्रोलाइट सभी ठोस इलेक्ट्रोलाइट के लिए उन्नत, जो बैटरी कोशिकाओं के उत्पादन के लिए अधिक अनुकूल होगा। क्रमशः 1.0 और 2.0, ऊर्जा घनत्व 200Wh / L और 450Wh / L , जो वर्तमान बिजली सेल की ऊर्जा घनत्व पर कोई फायदा नहीं है, और भविष्य में बैटरी प्रणाली के कुछ फायदे हो सकते हैं, लेकिन अब यह कि द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड द्वारा तैयार बैटरी अभी तक हवाई जहाज़ के पहिये, बैटरी सिस्टम स्तर ऊर्जा घनत्व लाभ का स्पष्ट नहीं है। इसलिए ईएमबीएटीटी 3.0 में, नेगेटिव ने एक महान परिवर्तन किया, धातु के लिथियम को नकारात्मक के रूप में इस्तेमाल किया, और ग्लास-सिरेमिक सभी ठोस इलेक्ट्रोलाइट का इस्तेमाल किया, कलेक्टर अब एल्यूमीनियम (वर्तमान यह द्रव की विशिष्ट सामग्री को स्पष्ट नहीं करता है) 800Wh / L ऊर्जा घनत्व लक्ष्य प्राप्त करने के लिए इन अनुकूलन के माध्यम से।
विनिर्माण प्रक्रिया में 1.0 और 2.0 विनिर्माण प्रक्रिया का और वर्तमान लिथियम आयन बैटरी विनिर्माण प्रक्रिया 3.0 में कोई ठोस अंतर नहीं है, क्योंकि सभी ठोस ग्लास सिरेमिक इलेक्ट्रोलाइट के उपयोग के कारण, इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट विधानसभा को एक ही चरण में पूरा किया जा सकता है, लेकिन गर्मी उपचार लिंक में बाद में वृद्धि, मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड और ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस को बेहतर संपर्क बनाने के क्रम में। यह 3.0 प्रोजेक्ट, पूरे ठोस इलेक्ट्रोलाइट विकास, इलेक्ट्रोलाइट और इलेक्ट्रोड इंटरफ़ेस संगतता समस्याएं अध्ययन की सामग्री पर केंद्रित हैं, यह ठोस-राज्य बैटरियों पर सामान्य शोध के अनुरूप है।
सामान्य तौर पर, यह नहीं सबसे महत्वपूर्ण विशेषता EMBATT अभिनव सामग्री, क्योंकि इन सामग्रियों अनुसंधान और लिथियम आयन बैटरी अनुसंधान हॉटस्पॉट दिलचस्प बात यह है के क्षेत्र में नवाचार की गई है तैयार EMBATT कोशिकाओं द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड ऑटोमोबाइल में सीधे एकीकृत है Benteler नई ऊर्जा ऑटोमोबाइल चेसिस प्रणाली स्वतंत्र डिजाइन और विकास के साथ प्रस्तावित - चेसिस की अवधारणा, और इस तरह की अवधारणा निर्माण की प्रक्रिया से उत्पन्न होती हैं दिलचस्प के संसाधन को बेहतर करने के लिए है कि इस साल के शंघाई ऑटो शो में, ऑटो पार्ट्स आपूर्तिकर्ताओं है चेसिस प्रणाली के लक्ष्यों में से एक, मोटर चालित चेसिस के समान वैश्विक ऑटोमोटिव उद्योग शिखर सम्मेलन के नौवें वर्ष में, प्राप्त करने के लिए एकीकृत या मॉड्यूलर चेसिस एकीकृत बैटरी भी अंत प्लेट में एकीकृत घटकों में से एक माना जाता है। इसके अलावा में एक ही मंच से बार-बार जोर दिया गया था। इस प्रकार, बिजली के वाहनों के इस मंच चेसिस विकास की प्रवृत्ति बन जाएगा।
संकल्पना लंबे द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड, लिथियम आयन बैटरी के लिए लागू भी एक लंबे समय है, यह एक भी बड़े पैमाने पर आवेदन पत्र नहीं किया गया है। ग्राफ़ पारंपरिक लिथियम आयन बैटरी (एक पैनल) और द्विध्रुवी लिथियम बैटरी (ख की तुलना अंजीर, वहाँ एक सब ठोस लिथियम धातु है और प्रकरण) एक ड्राइंग, प्रत्येक कोशिका एक कैथोड इकाई कोशिका (आमतौर पर अल आधार पर लेपित) और ऋणात्मक (आमतौर पर Cu सब्सट्रेट पर लेपित शामिल हैं) ;. अंजीर ज। दो बैटरी सेल श्रृंखला में जुड़े हुए हैं, नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में वर्तमान सेल में द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड के एक तरफ, अन्य: प्रत्येक कोशिका इकाई कोशिका भी एक कैथोड, एक एनोड, लेकिन सकारात्मक इलेक्ट्रोड, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री, एक आम सब्सट्रेट शामिल इकाई कोशिका के आसन्न पक्ष में एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड है।
उदाहरण के लिए, द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड का अध्ययन दो या तीन दशकों के रूप में हुआ है, 1 99 0 में, यार्डनी टेक्नोलॉजीज ने द्विध्रुवी लिथियम आयन बैटरी पर एक अध्ययन किया है। डिजाइन सेल सेल सेल स्टैक में आसन्न कोशिकाओं के बीच प्रतिरोध को कम करता है, जिससे प्रत्येक द्विध्रुवी सेल सेल के सकारात्मक और नकारात्मक सक्रिय कोटिंग की सतह पर वर्तमान और संभावित के एक समान वितरण में वृद्धि होती है। बैटरी सेल की विपरीतता एक उच्च शक्ति विशेषता होने के लिए कॉन्फ़िगर। अंजीर कम Fig1 द्विध्रुवी विन्यास की अधिकता से लिथियम आयन बैटरी कोशिकाओं का एक द्विध्रुवी बैटरी का एक विशिष्ट अनुभागीय दृश्य है, Fig2 एक द्विध्रुवी बैटरी जिसमें निकाला जाता है इकाई जिसमें, 12a, 12b, ..., 12N एक बैटरी सेल है, 14A, 14b, ..., 14N बैटरी सेल का एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर है, 18a, 18b, ..., 18n, 16A, 16b, ..., 16N बैटरी सेल का नकारात्मक पक्ष है डायाफ्राम, 20b, 20C, ..., 20n एक तरल पदार्थ (जैसे, Fig2 में 14A और 16b एक आम कलेक्टर) है, वर्तमान कलेक्टर दोहरी धातु सब्सट्रेट, उदाहरण के लिए, Cu-अल द्विधात्वीय, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय लेपित सामग्री हो सकता है क्यू साइड, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री अल बाजू पर लेपित है, और 24 नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय है , एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री 26; 28a, 28b, ..., 28N जुड़ा हुआ है और इन्सुलेट संरचना, प्रत्येक द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड Fig1 और Fig2, n-1 द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड के कुल में जोड़ने संरचना द्वारा एक साथ सुरक्षित करने के लिए निर्धारित हैं। (सकारात्मक इलेक्ट्रोड प्रत्येक तरल पदार्थ, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री के दोनों किनारों पर वर्तमान कलेक्टर), केवल एनोड 20a पक्ष के ऊपरवाला परत, दूसरी तरफ नकारात्मक पोल 29, केवल सब से नीचा 20n + 1 सकारात्मक इलेक्ट्रोड की ओर से, एनोड ध्रुव 29 के साथ दूसरे पक्ष के साथ जुड़ा हुआ है जुड़ा हुआ है।
अंजीर fig3 ढेर द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड ढेर है, ढेर 40. करने के लिए भेजा जा सकता है जिसमें एक डायाफ्राम 32; 34 कलेक्टर है, एक द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड क्रमश: 36 है सकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री के दोनों ओर और ऊपर बुनियादी संरचना पर। उदाहरण एक ही है
अंजीर कम CR2032 सिक्का तीन द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड वाले कक्ष। धनात्मक विद्युत् LFP है, नकारात्मक इलेक्ट्रोड एक लिथियम धातु, एक ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट और अर्ध स्टेनलेस स्टील वर्तमान कलेक्टर द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड परिवर्तन के रूप में, वोल्टेज की अवस्था से देखा जा सकता जब तक है यूनिट नंबर, बैटरी की वोल्टेज बदल सकते हैं, इसे यहाँ दिया जाता है 1unit, 2units, वोल्टेज वक्र 3units उदाहरण, लिथियम आयन बैटरी को आसानी से एक 12 वी द्विध्रुवी यूनिट 5, छवि में सही पक्ष द्वारा हासिल की है। जापान 12 वी द्विध्रुवी बैटरी तोशिबा के एक आंशिक अनुभागीय दृश्य, पैरामीटर तालिका 1, जहां कैथोड सामग्री LiMn0.85Fe0.1Mg0.05PO4, LTO सामग्री एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, वर्तमान कलेक्टर अल है है से देखा जा सकता, इलेक्ट्रोलाइट एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट है ली 7 एलए 3 एसआर 2 ओ 12 (एलएलजेड) और पैन। पैकेजिंग बिंदु से, टुकड़े टुकड़े में लचीला पैकेजिंग एक तरह से एक द्विध्रुवी बैटरी के लिए अधिक उपयुक्त है।
उपरोक्त डेटा, और एक द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड संरचना की संरचना से, यह उच्च वोल्टेज बैटरी है, जो उच्च वोल्टेज प्राप्त करने के श्रृंखला में बैटरी की अधिकता के लिए प्रक्रिया द्वारा तुलना में अधिक कुशल है महसूस करने के लिए आसान है: कमी बैटरी अवैध फिट उच्च वोल्टेज कैथोड सामग्री के विकास में अंतरिक्ष, कनेक्शन प्रतिरोध को कम करने। आज धीमी प्रगति द्विध्रुवी इलेक्ट्रोड सब के बाद, एक और अधिक कुशल तरीके से संभव बैटरी के एक उच्च वोल्टेज निर्गम प्राप्त करने के लिए की तुलना में। जाहिर है, में पहले कहा गया है असली व्यावहारिक अनुप्रयोगों को भी कई विनिर्माण समस्याओं को हल करने की आवश्यकता है। हम 2016 में अपने देश के बारे में सोचते हैं कि इलेक्ट्रिक वाहन प्रौद्योगिकी लाइन जारी की जाती है, शुद्ध विद्युत वाहन बैटरी प्रणाली ऊर्जा घनत्व लक्ष्य 500Wh / L (2025), 700Wh / L (2030), संभवतः, चैसीस एम्बेडेड बैटरी तकनीक का उपयोग इस लक्ष्य को हासिल करने के तरीकों में से एक होने की संभावना है।
