Kokia yra ličio baterijų plėtros kryptis?

Įvadas
Ličio jonų baterijos šiandien yra viena iš plačiausiai naudojamų energijos kaupimo sistemų. Jie maitina daugybę įrenginių – nuo ​​išmaniųjų telefonų ir nešiojamųjų kompiuterių iki elektrinių transporto priemonių (EV) irtinklelio saugojimo sistemosLičio jonų baterijos turi didelį energijos tankį, ilgą tarnavimo laiką ir mažą savaiminį išsikrovimą, todėl jos yra patrauklus energijos kaupimo pasirinkimas. Tačiau jie taip pat turi tam tikrų apribojimų, tokių kaip didelė kaina

Plėtra

1: daug energijos suvartojantis D
Norėdami išspręsti šias problemas, mokslininkai kuria naujas katodines medžiagas, kurios siūlo didesnį energijos tankį, ilgesnį ciklo tarnavimo laiką ir mažesnes išlaidas. Vienas perspektyvus kandidatas yra ličio turtingas sluoksniuotas oksidas (LLO), kuris gali užtikrinti iki 50 procentų didesnį energijos tankį nei NMC katodai. LLO taip pat pasižymi ilgesniu ciklu ir mažesnėmis sąnaudomis, nes naudoja pigesnes ir gausesnes medžiagas. Kitos perspektyvios katodinės medžiagos yra nikelio turtingas NMC (NMC811), kuris gali pasiūlyti didesnę talpą nei įprasti NMC katodai, ir ličio geležies fosfatas (LFP), kuris pasižymi puikia sauga ir ciklo tarnavimo laiku, bet mažesniu energijos tankiu.

2: silicio anodai
Anodo medžiaga yra dar vienas svarbus ličio jonų akumuliatoriaus komponentas, o jo veikimas tiesiogiai veikia akumuliatoriaus energijos tankį ir ciklo trukmę. Šiuo metu daugumoje komercinių ličio jonų baterijų kaip anodo medžiaga naudojamas grafitas, kurio teorinė talpa yra 372 mAh/g. Tačiau silicio teorinė talpa yra daug didesnė – 4200 mAh/g, o tai galėtų žymiai padidinti ličio jonų baterijų energijos tankį.

Iššūkis naudojant silicį kaip anodo medžiagą yra tas, kad važiuojant dviračiu smarkiai pasikeičia jo tūris, o tai gali sukelti mechaninį gedimą ir sutrumpinti akumuliatoriaus veikimo laiką. Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai kuria įvairias strategijas, tokias kaip nanoskalės inžinerija, paviršiaus dangos ir rišikliai, kad sumažintų tūrio pokyčius ir pagerintų silicio anodų stabilumą.

3: kietojo kūno elektrolitai
Elektrolitas yra laidžioji terpė, leidžianti ličio jonams judėti tarp katodo ir anodo įkrovimo ir iškrovimo metu. Šiuo metu dauguma komercinių ličio jonų baterijų naudoja skystus elektrolitus, kurie yra degūs ir kelia susirūpinimą dėl saugos. Kietojo kūno elektrolitai turi keletą pranašumų, palyginti su skystaisiais elektrolitais, pvz., didesnį saugumą, ilgesnį ciklo tarnavimo laiką ir platesnį darbinės temperatūros diapazoną.

Kietojo kūno elektrolitai taip pat leidžia naudoti ličio metalo anodus, kurių teorinė talpa yra daug didesnė nei grafito anodų. Tačiau kietojo kūno elektrolitai susiduria su keliais iššūkiais, tokiais kaip mažas jonų laidumas, prastas sąsajos suderinamumas su elektrodų medžiagomis ir didelės gamybos sąnaudos. Siekdami įveikti šiuos iššūkius, mokslininkai kuria įvairių tipų kietojo kūno elektrolitus, tokius kaip keraminiai, polimeriniai ir kompozitiniai elektrolitai, ir tiria naujus apdorojimo būdus, kad pagerintų jų veikimą ir sumažintų jų sąnaudas.

4: Perdirbimas ir panaudotos programos
Didėjanti ličio jonų baterijų paklausa sukėlė susirūpinimą dėl jų poveikio aplinkai ir išteklių išeikvojimo. Siekdami išspręsti šias problemas, mokslininkai tiria įvairius būdus, kaip perdirbti ir panaudoti panaudotas baterijas. Perdirbant galima atgauti vertingus metalus, tokius kaip litis, kobaltas, nikelis