نشر الوقت: 2023-03-23 المنشأ: محرر الموقع
السلسلة التجارية لبطاريات الليثيوم مكتملة النمو إلى حد ما، كما أنها تشغل نسبة عالية إلى حد ما في مجال مساحة تخزين الطاقة الكهروكيميائية.تتمثل تعليمات تطوير بطاريات الليثيوم أيون بشكل عام في البحث عن بطاريات أكثر أمانًا وموثوقية وأقل تكلفة بناءً على الابتكارات الحالية والسلاسل الصناعية.التطور التكنولوجي.
فيما يتعلق باستخدام المصدر، تركز تعليمات التطوير بشكل أساسي على تعدين موارد الليثيوم بالإضافة إلى ابتكار الاسترداد.ومن أجل تعزيز إثراء أيونات الليثيوم، يتطلب ذلك عملية مبسطة للغاية ونمو تقسيم المواد في اتجاه امتصاص أداء أعلى.تتمتع تقنيات امتصاص التبادل الأيوني وفصل طبقة الغشاء بمزايا.
طريقة الامتزاز: مناسبة للبحيرات المالحة ذات التركيز المنخفض من الليثيوم.يعتمد الأمر في الغالب على مواد ماصة ذات قدرة امتصاص معينة لأيونات الليثيوم لتحقيق تقسيم أيونات الليثيوم.تعتبر المواد الممتزة المعتمدة على الألومنيوم ناضجة نسبيًا في الوقت الحاضر، ولكنها تستهلك قدرًا كبيرًا من الماء.إن اتجاه التحول التكنولوجي المستقبلي هو في الغالب تقليل استهلاك المياه
طريقة تقسيم الطبقة الغشائية: هي واحدة من أكثر الإجراءات النشطة للتطبيقات الصناعية اليوم.مع الضغط، يتم استخدام وظيفة التقسيم الدقيقة لطبقة الغشاء لفصل العناصر المختلفة لسائل التغذية.جوهر هو اختيار المواد الغشائية.إن مواد الطبقة الغشائية لاستخراج الليثيوم من البحيرات المالحة هي في الغالب أغشية عضوية، والأغشية العضوية في الصين هي في مرحلة الاعتراف التدريجي ببديل الاستيراد.
فيما يتعلق بمواد الأقطاب الكهربائية المواتية، فإن زيادة كثافة الطاقة ببطء هو اتجاه نمو أقطاب فوسفات الحديد الليثيوم المواتية، والتي يمكن تعزيزها بواسطة مكملات الليثيوم وكذلك التقنيات الأخرى.
مكملات الليثيوم، والتي يشار إليها أيضًا باسم ما قبل الليثيوم، تقدم مادة ذات محتوى عالي من الليثيوم مباشرة إلى نظام منتج البطارية، كما تجعل المادة تطلق أيونات الليثيوم بشكل صحيح، وتعوض فقدان الليثيوم النشط، فضلاً عن تعزيز سمك الطاقة الحقيقي وكذلك عمر دورة البطارية.
لقد تم تطوير إجراء مكملات الليثيوم ذات القطب الموجب بشكل كامل إلى حد ما.بعد تنفيذ تكنولوجيا مكملات الليثيوم، من المتوقع أن يزداد سمك الطاقة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بحوالي 20٪ 60. في الوقت الحاضر، نفذت الشركات إنتاجًا على نطاق واسع، ومن المتوقع أن يتم إطلاق الطاقة الإنتاجية في العام المقبل. 3-5 سنوات.
فيما يتعلق بمواد الأقطاب الكهربائية السالبة، يركز نمط التقدم المستقبلي بشكل أساسي على المنتجات المركبة من الكربون والسيليكون ذات القدرة المحددة العالية.مواد السيليكون النقية عرضة لنمو الحجم أثناء إعداد الفواتير وكذلك الإطلاق، ولكن المواد الكربونية تتمتع بمزايا التغيرات الصغيرة في الحجم.ونتيجة لذلك، فإن اتجاه النمو الحالي للتصنيع هو إدخال مواد الكربون مباشرة إلى السيليكون لتشكيل أقطاب كهربائية عكسية من كربون السيليكون.
هذا الإجراء يمكن أن يعزز القدرة التفصيلية للقطب السالب، وفي نفس الوقت يقلل من تغير حجم السيليكون خلال الشحن وكذلك التفريغ.اليوم، كمية السيليكون المشبع في أنودات السيليكون والكربون التجارية أقل من 10% في الغالب، وتتراوح القدرة المحددة بين 400-700 مللي أمبير/جرام.لقد نضجت السلسلة التجارية الداعمة لأنود الكربون والسيليكون تدريجيًا ومن المتوقع أن تطلق القدرة التصنيعية في السنوات 2-3 القادمة.
فيما يتعلق بالأغشية، تركز بدعة التطوير بشكل أساسي على إجراءات الإعداد بالإضافة إلى نمو الابتكار.يميل فوسفات حديد الليثيوم إلى التشكل من أغشية العملية الجافة إلى أغشية العملية الرطبة؛من أجل تعزيز السلامة والأمن، يعد التشطيب الخزفي على أغشية العملية الرطبة بمثابة تعليمات تقنية فنية إضافية.
فيما يتعلق بالإلكتروليتات، فإن تحسين سلامة البطاريات واستقرارها هو الاتجاه المستقبلي.
فيما يتعلق بالكهرباء السائلة، يتمتع LiFSI بآفاق تطبيقية ممتازة.يمكن استخدام LiFSI كملح الليثيوم المنحل بالكهرباء بطريقتين.يمكن استخدامه كمضاف أساسي لملح الليثيوم لتطوير ملح الليثيوم المخلوط LiPF6-LiFSI، وأيضًا يمكن لملح الليثيوم LiFSI النقي أن يحل محل LiPF6.
في الوقت الحاضر، حققت LiFSI التوطين وهي حاليًا في مرحلة إنتاج دفعة صغيرة.وفي المستقبل، سيتم خفض الأسعار في الغالب عن طريق الأتمتة.
تشير بطاريات الحالة الصلبة إلى بطاريات الليثيوم أيون التي تستخدم إلكتروليتات الحالة الصلبة.من حيث مبدأ العمل، لا تختلف بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة عن بطاريات الليثيوم التقليدية.بالنسبة لأنظمة تخزين الطاقة، فإن إحدى أهم فوائد بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة هي السلامة.تتمتع إلكتروليتات الحالة الصلبة بمزايا مقاومة الحرائق بالإضافة إلى سهولة التعبئة والتغليف، بالإضافة إلى أنها يمكن أن تعزز سمك طاقة البطاريات.بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الإلكتروليت الصلب بقدرة ميكانيكية عالية، والتي يمكن أن تمنع بنجاح اختراق تشعبات الليثيوم في بطاريات معدن الليثيوم السائل أثناء ركوب الدراجات، مما يجعل من الممكن إنشاء بطاريات معدن الليثيوم ذات كثافة طاقة عالية.ونتيجة لذلك، تعد بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة بالكامل اتجاهًا مناسبًا لتطوير بطاريات الليثيوم أيون.
ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أنه من أجل تحقيق الابتكار التقني في بطاريات الحالة الصلبة، لا تزال هناك صعوبتان رئيسيتان في علم المواد.إحداهما هي مشكلة القطب الكهربي المضاد لمعدن الليثيوم، والأخرى هي فشل المنحل بالكهرباء ذو الحالة الصلبة وكذلك واجهة المستخدم الإيجابية والسلبية.
نظرًا لأن الإلكتروليت القوي نفسه أكبر من الإلكتروليت وكذلك الفاصل، فإن نظام القطب الموجب لم يتغير.لهذا السبب، لتحقيق تجاوز كثافة الطاقة الجماعية، فقط عن طريق استخدام قطب كهربائي سلبي من معدن الليثيوم، والذي يمكنه تخزين كثافة الليثيوم بما يعادل 10 أضعاف كثافة الجرافيت.
بالنسبة لبطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة بالكامل مع فولاذ الليثيوم كقطب سلبي، فمن الضروري أن تأخذ في الاعتبار نمو تشعبات الليثيوم في البطارية.يعد نمو التغصنات في الإلكتروليتات الصلبة أكثر تعقيدًا وتنوعًا منه في الإلكتروليتات السائلة، حيث يمزج بين العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية السكنية أو التجارية.الإعداد، الجهاز الدقيق لا يزال غير متوقع.
والثاني هو فشل الواجهة بين المنحل بالكهرباء الصلب وكذلك الأقطاب الكهربائية المواتية وغير المواتية.يؤدي الاتصال الضعيف بين المنحل بالكهرباء غير الطبيعي ومعدن الليثيوم الموجود في المنحل بالكهرباء القوي إلى مقاومة عالية بينية وكذلك دوران تيار غير متساوٍ، في حين أن قدرة المنحل بالكهرباء البوليمر على الحفاظ على خصائص سكنية فيزيائية وكيميائية ثابتة في الواجهة على مستوى درجة حرارة المنطقة غير كافية.
يؤثر الاثنان على عمر الدورة الطويلة لبطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة بالكامل من خلال التأثير على استقرار واجهة الإلكتروليت.لقد شهد البحث والتطوير لبطاريات الحالة الصلبة 40 عامًا من التاريخ.إلى جانب تلك المشكلات الفنية التي لم تنتكس بعد، فإن توافق السلسلة الصناعية مع بطاريات الليثيوم أيون الموجودة صغير جدًا.وبالتالي، على الرغم من أن بطاريات الليثيوم الفولاذية ذات الحالة الصلبة هي الشكل المثالي لبطاريات الليثيوم، إلا أنه إذا كان من الضروري تحقيق إنتاج كبير، فمن الضروري قضاء المزيد من الوقت في اختراق الاختناقات التكنولوجية وكذلك دعم بناء السلاسل التجارية.