أمام الرابط: تأثير بطارية الحالة الصلبة العملية - لاول مرة لاعب جديد لحل البقع العمياء الموجودة في السيارات الكهربائية
تحولت الحالة الصلبة التركيز تطوير البطارية لإنتاج البطاريات واختيار المواد المناسبة (2)
وكثيرا ما يؤدي ظهور تكنولوجيات جديدة إلى إدخال تحسينات على أحدث ما توصلت اليه التكنولوجيا، وهو تكرار حدوث بطاريات ليثيوم أيون ثانوية سائلة كانت تعتبر في السابق غير قادرة على زيادة تقصير زمن الشحن، وقد حققت مؤخرا تحسنا كبيرا في كثافة القدرة، وهناك عدد من الميزات التي تتحسن أيضا، ومن المرجح أن تتنافس مع جميع الصلبة حالة البطاريات في السوق في المستقبل، ولكن يقال أن يكون أكثر من مجرد المنافسة التكنولوجية، ولكنه يوفر أيضا أدلة على كل حالة الصلبة في حالة تحسينات أداء البطارية.
في بطارية ليثيوم أيون السائل الحالية، وتطوير التكنولوجيات ذات الصلة لتحقيق شحن فائقة السرعة في الآونة الأخيرة نشطة جدا، ومصنعي إيف لم تكن قادرة على استخدام شحن سريع جدا من خلال تحسين التكنولوجيا القائمة خطر التكنولوجيا الجديدة غير معروف، وظهور "التكنولوجيا التنافسية" سوف تؤثر على مستقبل جميع بطاريات الحالة الصلبة.
هذا العدد يسمى "التنافسية" ليتم تطويرها من قبل توشيبا سكيب المقبل (FIG 1) سكيب من قبل بطارية ليثيوم أيون الثانوية القطب السالب، ولي باستخدام إمكانات أعلى نسبيا من تيتانات الليثيوم (Li4Ti5O12: عفرتو)، حتى أن الحياة دورة المسؤول عن تصريف والسلامة قد تحسنت بشكل كبير. وبما أن الجهد الكهربائي عالية من معدن الليثيوم تترسب على القطب السالب، لذلك ليس هناك مشكلة سببه ماس كهربائى بسبب لى التغصنات. هي التي شنت هذه الخلية في هوندا 'صالح إيف'.
الشكل 1: توشيبا آمنة، وحياة طويلة، و 6 دقائق شحن البطارية سسيب، أ، و ب تظهر شكل الخلية وخصائص الجيل القادم من المنتجات سسيب، على التوالي، مع جانب طويل من أقل من 20 سم وقدرة 49 آه. في غضون 90٪ من تهمة سريع جدا يمكن شحنها في 90٪ في غضون 12 دقيقة دون تسخين في درجة حرارة منخفضة من -10 درجة مئوية. وفي الوقت نفسه للتأكد من أن تهمة والتفريغ دورات 5000 يمكن الحفاظ على 90٪ من القدرة المتوقعة بعد 25،000 دورات القدرة لا تزال قادرة على الحفاظ على حوالي 80٪. (صور وصور من توشيبا)
من ناحية أخرى، فإن الفرق المحتمل مع القطب الموجب يصبح صغير بسبب الجهد العالي من القطب السالب، مما أدى إلى انخفاض الجهد التفريغ وانخفاض كثافة الطاقة في حين أن بطاريات السيارات الكهربائية الأخرى تزيد من كثافة الطاقة باستخدام الجرافيت منخفضة القدرة أو السيليكون كما القطب السالب، سيب يجعل تراجع السوق.
6 دقائق لتحقيق 90٪ تهمة
تحسنت منتجات توشيبا الجيل المقبل من سيب بشكل ملحوظ الأداء، وتحقيق 2.5 أضعاف كثافة المدخلات من المنتجات الموجودة، في حين أن كثافة الطاقة الحجمي ارتفع إلى 350Wh / L، ما يصل إلى 2 أضعاف سسيب القائمة.
وتؤدي الزيادة الكبيرة في كثافة المدخلات إلى معدل تصريف يبلغ 10 درجات مئوية عند 25 درجة مئوية، أي 90٪ من الشحنة في 6 دقائق (الشكل 1 (ب)) وحتى في درجة حرارة -10 درجة مئوية، 90٪ تهمة 'مجرد استخدام شاحن 350kW التي تم تثبيتها بالفعل في ألمانيا، وانها مجرد 10C ".
كثافة الطاقة الحجمية من جيل جديد من المنتجات هو أيضا أعلى من معظم الليثيوم منافسيها أيون الثانوية، وتوشيبا تتوقع لاستعادة هذا العيب من قبل. ومع ذلك، فإن المستوى الحالي لا يزال غير قادر حتى الآن لجعل الأميال السيارة الكهربائية الحالية تحقيق نقلة نوعية. إذا لا يمكن أن يتحقق توشيبا على تهمة واحدة 6 دقائق، ثم يصبح عدد الكيلومترات تهمة واحدة أقل أهمية "إذا تم تعيين كل فترة 200 كيلومترا على الطريق السريع للمعدات فائقة شحن سريع، فإنه يمكن حل مشكلة المسافة.
7 سنوات لاستكمال الإنتاج السلبي
أحد الأسباب المذكورة أعلاه توشيبا تحقيق تحسن الأداء، مع TiNb2O7 (TNO) استبدال مادة الأنود الأصلية سكيب عفرتو (الجدول 1)، وأكبر الفرق هو إضافة النيوبيوم (ملحوظة). وعليه، فإن الإلكترونية الناقل حصلت / استقبال ارتفع عدد من ثلاثة أضعاف، تليها كثافة المواد بنسبة ما يقرب من 3 في المئة أيضا أن تلعب دورا، تنو النظرية كثافة السعة الحجمي تصل إلى لتو 3 مرات، ضعف الجرافيت.من ناحية أخرى، تنو الجهد و لتو تقريبا نفس، وبالتالي فإن الأساسية يمكن لتو تمديد موثوقية البطارية ومزايا أخرى لتو. ملاحظة 1)
ملاحظة 1) يعزز الجيل الجديد من البطاريات من عمر الشحن والتفريغ الطويل الأجل لل سيب. "وقد تم تأكيد ما يصل إلى 90٪ من السعة بعد 5000 دورة شحن وتفريغ، ومن المتوقع أن تبقى حوالي 80٪ بعد 25،000 دورة "على افتراض أن الصيانة لمدة 70 عاما حتى مع دورة واحدة تهمة / التفريغ يوميا، وهناك فرصة جيدة أن أكبر قضية في الأسواق إيف الحالية سيتم حلها (مشكلة انخفاض قدرة جذرية في سوق السيارات المستعملة).
الجدول 1 إن إضافة نب إلى ساتل ذو جهد منخفض منخفض الجهد يحقق كثافة قدرة حجرية تبلغ ثلاثة أضعاف.
السبب المصنعين ومعاهد البحوث المختلفة في المنافسة لتطوير جيل جديد من البطاريات، TNO التي لم يتم استخدامها، "على الرغم من أن كثافة عالية النظرية قدرة TNO، ولكن ضعف التوصيل من هذه المواد، مما أدى إلى التبلور عالية والليثيوم الفرق أيون الموصلية "توشيبا من حوالي عام 2010 بدأ في دراسة التطور التقني المقابلة من المشاكل المذكورة أعلاه، أخذ سبع سنوات للوصول في نهاية المطاف على الصعيد العملي. في هذه العملية، ولكن أيضا لتحقيق شحن فائقة السرعة. ملاحظة 2)
ملاحظة 2: تخطط توشيبا لإدخال جيل جديد من سسيبس التجارية في 2019. على الرغم من أن الجيل الجديد من سسيبس لديها العديد من المزايا في الأداء، فإنه لا يزال هناك مشكلة ". التكلفة العالية الحالية من ملحوظة هو أيضا السبب في المنافسين أقل قلقا مع تنو ومع ذلك، من حيث الموارد النيوبيوم أنفسهم، فهي في الواقع أكثر ثراء من الموارد الرصاص (الرصاص) "وقال السيد قاو:" ارتفاع الأسعار ويرجع ذلك أساسا إلى النقص الحالي في الطلب، وكمية التعدين صغيرة جدا، مع زيادة في الطلب ومع الزيادة في كمية التعدين، فإن السعر سينخفض بسرعة.
وتستخدم المواد بالكهرباء كما لي ايون الموصلية التوصيل
توشيبا لم تكشف عن تقنيات محددة للشحن بسرعة فائقة على الجيل المقبل من سسيب، ولكن هناك دليل على أن التكنولوجيا يمكن تطويرها من قبل أوهارا، والتي تعمل الزجاج البصري أوهارا منذ فترة طويلة تطوير حلول لجميع الصلبة حالة بالكهرباء البطارية المواد الزجاجية والزجاج السيراميك "ليغك" التي عجلت في الزجاج، وما إلى ذلك في المواد المستندة إلى أكسيد، ليغك ديه عالية ليثيوم الموصلية والاستقرار في الغلاف الجوي.من بداية عام 2017، اقترح أوهارا لاستخدام ليكغ كسوائل المضافة من القطب الموجب للبطارية ليثيوم أيون الثانوية (الشكل 2) و ليسغك وجود عالية لي أيون التوصيل يصبح لي أيون إجراء المساعدات في مادة القطب الموجب.
الشكل 2: بالكهرباء الصلبة لتحسين قدرة البطارية السائلة والطاقة الانتاج الرقم أوهارا السائل بطارية ليثيوم أيون وأضاف أكسيد الصلبة المواد بالكهرباء مادة "ليسغك" تطبيق القضية في ظل الظروف العادية، ليب إيجابية إذا زادت إلى سمك معين بعد القدرة لن تزيد، عن طريق إضافة ليجك يمكن أن تجعل القدرة تستمر في الزيادة، لأن الكاثود لي ايون الإدراج وإزالة أسهل، وارتفاع معدل الشحن والتفريغ، وزيادة القدرة على زيادة. (صور وشكل ب هي من شركة أوهارا)
ارتفاع السماحية يزيد الموصلية الأيونية
يمكن تحسين تأثير تفصيلي عن طريق زيادة سمك قدرة القطب إيجابية إلى حد ما. وعلى وجه الخصوص، وارتفاع نسبة وتأثير أكبر من زيادة قدرة المسؤول عن تصريف الموصلية أيون من هذه المواد في الحالة التي يكون فيها كمية كبيرة، وذلك تمشيا مع مبدأ المسام نشرها، ومع ذلك، إذا كان فقط كمية صغيرة من المواد الأخرى المضافة إلى هذه المناسبة لا ينطبق المبدأ أعلاه.
أوهارا تحسين معدل التصريف، وما إلى ذلك أحد الأسباب هو ارتفاع المواد السماحية بإضافة LICGC. "سيتم جسيمات مستقطبة سالبة الشحنة تستمر في جذب أيونات الليثيوم، الزراعة الوزراء خاص LB-BU الأعمال المنتجات قسم أوهارا المدير التنفيذي ناكاشيما توسطت وأوضح السيد.
الباريوم تيتانات طلاء لتعزيز معدل
وهناك المزيد من المحاولات لاستخدام مواد السماحية عالية كما هو الحال من المضاف أيون موصل، على سبيل المثال، الشركة المصنعة للمواد جامعة Dagangshan توشيما المصنعة من قبل مثل مكثف السيراميك مغلفة باستخدام مواد من تيتانات الباريوم (BaTiO3) جسيمات المغلفة على القطب الموجب ، يتم تحسين ارتفاع معدل المسؤول عن تصريف كبير سعة الشحن (FIG 3). ويقال هذه الحالة أن تكون قادرة على تشغيل في 50C بطارية التكبير عملة واحدة.
طلاء سطح القطب الموجب في FIG 3 مسحوق السماحية قوية، يصبح فائق السرعة معدل المسؤول عن تصريف.
توشيما تصنيع جامعة أوكاياما وضعت بالاشتراك مع شحن سريع مادة ملخص الكاثود (أ، ب) من خلال سول - طريقة جل ونوعين من تحلل مركب عضوي فلزي (MOD) لتغطية سطح الجسيمات من LiCoO2 تيتانات إيجابية المواد الكهربائي الباريوم (BaTiO3 -) مصنوعة تم العثور على خلية عملة باستخدام طريقة MOD التكبير تحسين تأثير أكبر.
وعلاوة على ذلك، ويشار إلى "بطارية ليثيوم أيون الثانوية من الأم السيد جون خوارج وضعت في النتائج المختبرية آخر. وإذا أضيف با على الزجاج نفسه بدلا من القطب الموجب في المنحل بالكهرباء، وبالتالي تحسين السماحية، حتى أن نفس الموصلية أيون نمت نسبة الشحن والتفريغ الخصائص بشكل كبير، وتهمة والقدرة على التصريف أكثر اكتمالا زيادات أكثر.
"أكثر الشحن والتفريغ شامل، ويزيد من قدرة أكثر 'هذا هو كل الحالة الصلبة ليثيوم أيون مكثف هو؟
وقال السيد جون خوارج، أستاذ في جامعة تكساس في أوستن، نهاية فبراير عام 2017، وجاء من الأخبار المثيرة للصدمة في الخارج مختبر نشر، وذلك باستخدام بعض الزجاج بالكهرباء الصلبة يمكن أن يتحقق في 25 ℃ تحت يثيوم أيون أو نا ايون الموصلية أكثر من 10-2S / سم، ويمكن إجراء البطارية مع بالكهرباء أعلاه يمكن أن يتم شحنها في غضون بضع دقائق، وبالإضافة إلى ذلك، وانخفاض درجة الحرارة -20 ℃ للعمل بشكل صحيح، 1200 مرة القدرة دون تهمة وتفريغ التفريغ.
بالكهرباء الزجاج ومادة القائم على أكسيد ذلك، اذا كنا نستطيع تحقيق نفس المستوى من كبريتيد الموصلية أيون من المواد، يمكنك فتح البطارية الهواء لى التسويق المبكر من الباب أعلاه والأبحاث المنشورة، مما تسبب الباحثين البطارية الحرارية في اليابان اجتماع، في نوفمبر عام 2017، عقد "جلسة ال58 من الندوة البطارية"، دعا أيضا الكتابة في تأليف قدمت السيدة ماريا هيلينا براغا محاضرة (عملت السيدة ماريا هيلينا براغا في جامعة البرتغال بورتو، وهو أستاذ مشارك) ندوة البطارية وقال الرئيس التنفيذي الفعلي لجامعة كيوشو البروفيسور أوكادا، "هذا العرض هو تسليط الضوء على هذه الندوة البطارية."
ما وراء فهم العديد من الباحثين
ومع ذلك، فإن خطاب السيدة براغا لا يتعلق بالموصلية الأيونية العالية التي يتوقعها العديد من المستمعين وتأثيرها.ومنذ كلمتها، ذكرت السيدة براغا أن "أهم شيء ليس الموصلية الأيونية العالية ولكن السماحية العالية"، وكثير من الباحثين وقال "لا يمكن أن نفهم"، وأشار محتوى براغا إلى مشكوك فيها.
ووفقا لمقابلة مع أوراق السيدة براغا، والخطب حول "ندوة خلية" ومجلة نيكي، وضعت السيدة براغا التكنولوجيا تتلخص فيما يلي: أولا، مادة الزجاج، ويتألف من A2.99Ba0.005O1 + xCl1- 2X، حيث من غير لي أو نا، من خلال كمية صغيرة من با (الباريوم) تم إضافة ذرات لي (أو نا) الذرات، حيث يمكن استبدال ذرة با مع 2 لي (أو نا) ذرة، وبالتالي تشكيل عدد كبير من الوظائف الشاغرة في المواد . التوصيل يثيوم أيون من خلال الثقوب، أي ما يسمى نشر الشغور. في أحدث البيانات، يثيوم أيون الموصلية هو 2.5 × 10 -2 S / سم. جامعة طوكيو وضعت المواد القائمة على كبريتيد مثل هو من نفس المستوى مجموعة محتملة تصل إلى 9V، واسعة جدا.
قدرة البطارية تصل إلى 10 مرات القدرة الإيجابية
براغا إت آل. استخدم هذا المنحل بالكهرباء لنموذج بطارية ليثيوم S ودرس القدرة على تفريغ الشحنات.وتظهر النتائج أن قدرة التفريغ حوالي عشرة أضعاف من القطب الموجب الكبريت (S)، والتي لا يمكن الحصول عليها من قبل النظرية الحالية ومع ذلك، فإن هذه الظاهرة تفسر، ولا تنخفض قدرة الشحن والتفريغ أو تتغلغل مع زيادة عدد الدورات، وبعد أكثر من 10 أشهر وأكثر من 15،000 دورة، لا تزال القدرة على الزيادة.
وفي الواقع، أجرت مؤسسات أخرى أيضا دراسات عن الظاهرة بأن بطاريات لي-S لديها قدرة شحن / تفريغ تتجاوز قدرة S، أو تهمة وتفريغ أكثر شمولية، وقدرة أكبر، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، معهد أبحاث سامسونج في اليابان، معهد طوكيو للتكنولوجيا من معهد بحوث كانو وغيرها من الوكالات كما تم الإبلاغ.على الرغم من عدم توضيح تماما، ولكن هناك نوعان من الفرضيات: (1) دور بالكهرباء كمادة نشطة، (2) القطب والكهارل في واجهة ما رد فعل.
تحليل مستقل من قبل براغا وآخرون يخلص إلى أن S من البطارية المعدة لا تعمل كقطب إيجابي و لي عجلت من المواد الكربونية مساعدة موصل في القطب الموجب.معظم البطاريات ذات قدرة عالية هي وهذا هو، سبب الزيادة في القدرة هو أن قيمة السماحية ε يزيد مع الاستقطاب في بالكهرباء محاذاة ببطء، وقدرة مكثف يطابق تماما = = كف = إبسيلون S / d (Q: تهمة، C: قدرة كهرباء، S: منطقة، د: المسافة بين الأقطاب الكهربائية) '(السيدة براغا).
من وجهة النظر المذكورة أعلاه، أشارت السيدة براغا إلى أوجه التشابه بين بطاريات النموذج الأولي وأجهزة تخزين الطاقة القائمة "إدلك"، ومع ذلك، فإن إدلك هي الخلية التي كل من الأقطاب الكهربائية متناظرة في مادة الكربون والآخر من ناحية، وهذه البطارية محاكمة 1 القطب هو المعادن لي، هو نوع غير المتماثلة.وبهذا المعنى، قد تكون البطارية الجديدة مادة صلبة كما بالكهرباء أيون مكثف (ليك) بالكهرباء "جميع ليك الصلبة" .
الشكل B بطارية ليثيوم S ومزدوجة طبقة مزدوجة مكثف الكهربائية
واستنادا إلى خطاب السيدة براغا ومقابلتها، وصفت جهاز تخزين الطاقة الذي وضعته السيدة براغا والسيد غودنوغ في جامعة تكساس في أوستن، وعلى الرغم من أن هيكل الجهاز يشبه بطارية ليثيوم - الكبريت الصلبة (لي - S) ، S أيضا لا يعمل كما القطب الموجب (لا تسهم في الأكسدة) مع تكرار الشحن والتفريغ، وزيادة القدرات، وكثافة القدرات هي قريبة من 10 مرات من S، وهو قريب من القيمة النظرية لي المعادن.
تهمة سريع جدا، ومعدل تصريف العادية
على النقيض من إدلك أو ليك، تفريغ البطارية أعلاه في نفس المعدل تقريبا مثل بطارية ليثيوم أيون الثانوية نموذجية (ليب) على الرغم من كونها سريعة جدا المسؤول.خصائص التفريغ لا تسقط خطيا مثل المكثفات ولكنها مماثلة ليب وهناك مجموعة معينة من الجهد منصة.من وجهة النظر هذه، فمن السهل أن تحل محل ليب.
من الكريستال المضادة للبيروفسكيت ولد
هذه المرة، وضعت السيدة براغا بالكهرباء الصلبة الزجاج بشكل مستقل تقريبا من مختبرات جودينو (الشكل B-2). "في مختبر لوسلاموس الوطني (لانل) في الولايات المتحدة، وقالت انها حاولت تشكيل مضادة بيروفسكيت أجريت المسام أيون إجراء في الكريستال "Li3ClO"، وبعد فترة طويلة من التجارب المتكررة، تم الحصول على بلورات من مرحلة هيدروكسيد أخيرا (السيدة براغا).
بعد ذلك، عاد براغا إلى البرتغال ". رطوبة البرتغال أعلى بكثير من رطوبة لانل، وضوح الشمس من مرحلة هيدروكسيد من السهل جدا الحصول عليها، أو الرطوبة قد تكون أفضل على مستويات أعلى، مع تخمين أنها أكثر من 130 درجة مئوية من درجة الحرارة، والرطوبة أعلى قليلا من البيئة في محاولة لإعادة إنشاء كانت النتيجة المجففة أفضل من مادة هيدروكسيد. محاولة لإضافة مواد في هذه المواد لخلق الفراغات، والنتيجة هي العثور على الزجاج نقل درجة حرارة منخفضة جدا المواد تغ، وهو الآن مادة الزجاج. "(السيدة براغا)
بعد ذلك، وقالت انها المتكررة، بما في ذلك أول مبادئ الحسابات والنظريات وتشمل الإشعاع السنكروتروني وإشعاع النيوترون التجارب، بما في ذلك تحليل المواد، وقيمة التوصيل أيون مثل عدم وجود أخطاء، أكثر قدرة هو من الاستقطاب، الخ الاستنتاج.
وأشارت السيدة براغا أن يثيوم أيون الموصلية المنحل بالكهرباء من الزجاج يعتمد إلى حد كبير على محتوى الماء والمواد الواردة OH-. OH-، وما إلى ذلك يقال أن أقل وارتفاع أيون الموصلية لي. السيدة براغا التي يمكن استخدامها هيدروكسيد مواد المرحلة بمثابة النسيج غير المنسوجة المواد السلائف المشرب، ثم مغمورة في وسط الإيثانول، والجفاف، ومعالجة الهيدروجين.
قادرة على الإنتاج الضخم ذلك؟
باحث باحث في شركة خلوية في شركة يابانية تتفاعل مع مختبرات جودنو يدعي أن يعرفها، وإذا كان ذلك عمليا، فهل يؤثر ذلك على المجتمع ككل؟ كيف يتم إنتاج الشوارد الزجاجية؟ "وأشار الباحثون إلى أن" من المهم لأن المادة ليست للماء، وعلى افتراض أن نتائج فريق فريق براغا البحوث والنتائج التحليلية كلها صحيحة، وسوف يستغرق وقتا طويلا لإنتاج الشامل عليه.
