Batura masu ƙarfi: hanyar baturi na gaba

Batura masu ƙarfi: hanyar baturi na gaba

A ranar 14 ga Mayu, a cewar "The Korea Times" da sauran rahotannin kafofin watsa labaru, Samsung na shirin yin hadin gwiwa tare da Hyundai don kera motocin lantarki da samar da batura masu wuta da sauran sassan mota da aka haɗa don motocin lantarki na Hyundai. Kafofin yada labarai sun yi hasashen cewa nan ba da jimawa ba Samsung da Hyundai za su rattaba hannu kan wata yarjejeniyar fahimtar juna kan samar da batir. An ba da rahoton cewa Samsung ya gabatar da sabon batir ɗin sa mai ƙarfi ga Hyundai.

A cewar Samsung, idan batir samfurinsa ya cika, yana iya baiwa motar lantarki damar tafiyar fiye da kilomita 800 a lokaci guda, tare da tsawon rayuwar batirin fiye da sau 1,000. Ƙarfin sa ya fi 50% karami fiye da baturin lithium-ion mai girma iri ɗaya. Don haka, ana ɗaukar batura masu ƙarfi a matsayin mafi dacewa batir masu amfani da wutar lantarki a cikin shekaru goma masu zuwa.

A farkon Maris 2020, Cibiyar Nazarin Ci gaba ta Samsung (SAIT) da Cibiyar Bincike ta Samsung ta Japan (SRJ) sun buga "Batura mai ƙarfi mai ƙarfi mai ƙarfi na duk-karfe na lithium mai ƙarfi da azurfa" a cikin mujallar "Nature Energy". -Carbon composite anodes" sun gabatar da sabon ci gaban su a fagen samar da batura masu ƙarfi.

Wannan baturi yana amfani da ƙwanƙwaran lantarki, wanda ba ya ƙonewa a yanayin zafi mai yawa kuma yana iya hana haɓakar lithium dendrites don guje wa huda gajerun da'ira. Bugu da ƙari, yana amfani da nau'in nau'i mai nau'i na azurfa-carbon (Ag-C) a matsayin anode, wanda zai iya ƙara yawan makamashi zuwa 900Wh / L, yana da tsawon rayuwar sake zagayowar fiye da 1000 hawan keke, kuma yana da tasiri mai mahimmanci na coulombic (cajin). da ingancin fitarwa) na 99.8%. Yana iya fitar da baturi bayan biya guda. Motar ta yi tafiyar kilomita 800.

Duk da haka, SAIT da SRJ da suka buga takarda sune cibiyoyin bincike na kimiyya maimakon Samsung SDI, wanda ke mayar da hankali kan fasaha. Labarin yana fayyace kawai ƙa'idodin baturi, tsari, da aikin sa. An yanke hukunci na farko cewa baturin har yanzu yana kan matakin dakin gwaje-gwaje kuma zai yi wahala a samar da yawa cikin kankanin lokaci.

Bambancin da ke tsakanin batura masu ƙarfi da batir lithium-ion ruwa na gargajiya shine ana amfani da ƙwanƙwaran lantarki maimakon electrolytes da masu rarrabawa. Ba lallai ba ne a yi amfani da lithium-intercalated graphite anodes. Madadin haka, ana amfani da lithium na ƙarfe azaman anode, wanda ke rage adadin abubuwan anode. Batirin wutar lantarki tare da ƙarfin ƙarfin jiki mai girma (> 350Wh / kg) da kuma tsawon rai (> 5000 hawan keke), da ayyuka na musamman (kamar sassauci) da sauran bukatun.

Sabbin batir ɗin tsarin sun haɗa da batura masu ƙarfi, batir masu kwararar lithium, da batir-iska. Batura masu ƙarfi guda uku suna da fa'idodin su. Polymers electrolytes su ne Organic electrolytes, kuma oxides da sulfides ne inorganic yumbu electrolytes.

Idan aka dubi kamfanonin batir masu ƙarfi na duniya, akwai masu farawa, akwai kuma masana'antun duniya. Kamfanonin su kadai ne a cikin tsarin lantarki tare da imani daban-daban, kuma babu wani yanayi na kwararar fasaha ko haɗin kai. A halin yanzu, wasu hanyoyin fasaha suna kusa da yanayin masana'antu, kuma hanyar da za a iya sarrafa batura masu ƙarfi na ci gaba.

Kamfanonin Turai da Amurka sun fi son tsarin polymer da oxide. Kamfanin Bolloré na Faransa ya jagoranci tallata batura masu ƙarfi na tushen polymer. A cikin Disamba 2011, motocinsa masu amfani da wutar lantarki da batir polymer mai ƙarfi 30kwh + na'urorin lantarki biyu-Layer sun shiga kasuwar hada-hadar mota, wanda shine karo na farko a duniya. Batura masu ƙarfi na kasuwanci don EVs.

Sakti3, wani bakin ciki-film oxide m-state baturi manufacturer, da aka samu daga Birtaniya gida kayan aiki giant Dyson a 2015. Yana da batun farashin sirara-film shirye-shiryen da wahala na manyan sikelin samarwa, kuma babu wani taro. samfurin samarwa na dogon lokaci.

Shirin Maxwell na batura masu ƙarfi shine ya fara shiga ƙananan kasuwar baturi, ya samar da su a cikin 2020, kuma a yi amfani da su a fagen ajiyar makamashi a cikin 2022. Saboda saurin aikace-aikacen kasuwanci, Maxwell na iya fara yin la'akari da gwada rabin-- m batura a cikin gajeren lokaci. Har yanzu, ƙananan batura masu ƙarfi sun fi tsada kuma ana amfani da su da farko musamman wuraren buƙatu, yana sa manyan aikace-aikace masu wahala.

Kayayyakin oxide mara nauyi na fim suna da kyakkyawan aiki gabaɗaya kuma a halin yanzu suna shahara cikin haɓakawa. Dukansu Taiwan Huineng da Jiangsu Qingdao sanannun 'yan wasa ne a wannan waƙar.

Kamfanonin Japan da na Koriya sun himmatu wajen magance matsalolin masana'antu na tsarin sulfide. Kamfanonin wakilai kamar Toyota da Samsung sun hanzarta tura su. Sulfide solid-state baturi (lithium-sulfur baturi) suna da babban yuwuwar ci gaba saboda yawan kuzarinsu da ƙarancin farashi. A cikin su, fasahar Toyota ita ce mafi ci gaba. Ya saki batirin Demo-matakin ampere da aikin lantarki. A lokaci guda, sun kuma yi amfani da LGPS tare da mafi girman yanayin zafin daki a matsayin electrolyte don shirya babban fakitin baturi.

Kasar Japan ta kaddamar da wani shiri na bincike da ci gaba a fadin kasar. Mafi kyawun haɗin gwiwa shine Toyota da Panasonic (Toyota tana da kusan injiniyoyi 300 waɗanda ke da hannu wajen haɓaka batura masu ƙarfi). Ya ce zai sayar da batura masu ƙarfi a cikin shekaru biyar.

Shirin tallace-tallace na dukkanin batura masu ƙarfi da Toyota da NEDO suka haɓaka yana farawa tare da haɓaka batura masu ƙarfi (batura na ƙarni na farko) ta amfani da abubuwan haɓakawa na LIB da ke akwai. Bayan haka, Zai yi amfani da sababbin abubuwa masu kyau da mara kyau don ƙara yawan ƙarfin makamashi (batura na gaba). Ana sa ran Toyota zai samar da samfurori na motocin lantarki masu ƙarfi a cikin 2022, kuma za ta yi amfani da batura masu ƙarfi a wasu samfuran a cikin 2025. A cikin 2030, yawan kuzarin makamashi zai iya kaiwa 500Wh / kg don cimma aikace-aikacen samarwa da yawa.

Ta fuskar haƙƙin mallaka, daga cikin manyan masu neman haƙƙin mallaka na 20 na batir lithium mai ƙarfi, kamfanonin Japan sun ƙididdige 11. Toyota ya nemi mafi yawan, wanda ya kai 1,709, sau 2.2 na Panasonic na biyu. Kamfanoni 10 da ke kan gaba duk Jafan ne da Koriya ta Kudu, ciki har da 8 a Japan da 2 a Koriya ta Kudu.

Daga mahangar ginshiƙan tsarin mallakar haƙƙin mallaka na duniya, Japan, Amurka, China, Koriya ta Kudu, da Turai sune manyan ƙasashe ko yankuna. Baya ga aikace-aikacen gida, Toyota yana da mafi mahimmancin adadin aikace-aikacen a Amurka da China, wanda ke da kashi 14.7% da 12.9% na jimlar aikace-aikacen haƙƙin mallaka, bi da bi.

Ana ci gaba da bincike masana'antu na batura masu ƙarfi a cikin ƙasata. Dangane da tsarin hanyar fasaha na kasar Sin, a shekarar 2020, a hankali za ta gane m electrolyte, high takamaiman makamashi cathode abu kira, da uku tsarin tsarin lithium gami fasahar yi. Zai gane 300Wh/kg ƙananan ƙarfin ƙarfin samfurin baturi ɗaya. A cikin 2025, fasaha mai sarrafa baturi mai ƙarfi-jihar za ta gane 400Wh/kg babban ƙarfin samfurin baturi ɗaya da fasahar rukuni. Ana sa ran za a iya samar da batura masu ƙarfi da batir lithium-sulfur da yawa da haɓaka a cikin 2030.

Batura masu tasowa na gaba a cikin aikin tattara kuɗi na IPO na CATL sun haɗa da batura masu ƙarfi. Dangane da rahotannin NE Times, CATL na tsammanin cimma yawan samar da batura masu ƙarfi nan da aƙalla 2025.

Gabaɗaya, fasahar tsarin polymer ita ce mafi girma, kuma an haifi samfurin matakin farko na EV. Halinsa na ra'ayi da hangen nesa ya haifar da haɓakar zuba jari a cikin bincike da ci gaba ta hanyar masu zuwa, amma babban iyaka na aikin yana ƙuntata girma, kuma haɗawa tare da inorganic m electrolytes zai zama mafita mai yiwuwa a nan gaba; oxidation; A tsarin kayan, ci gaban nau'in fim-na bakin ciki yana mai da hankali ne akan fadada damar fadada da kuma manyan-sikelin na bincike na yanzu shine mafi kyau, wanda shine tushen bincike na yanzu da ci gaba; Tsarin sulfide shine mafi kyawun tsarin batir mai ƙarfi a fagen motocin lantarki, Amma a cikin yanayi mara kyau tare da babban ɗaki don haɓakawa da fasahar da ba ta girma ba, warware matsalolin tsaro da batutuwan mu'amala shine abin da ke gaba.

Kalubalen da batura masu ƙarfi ke fuskanta sun haɗa da:

• Rage farashi.
• Inganta aminci na m electrolytes.
• Ci gaba da hulɗa tsakanin na'urorin lantarki da electrolytes yayin caji da fitarwa.

Batirin lithium-sulfur, lithium-air, da sauran tsarin suna buƙatar maye gurbin gabaɗayan tsarin tsarin baturi, kuma akwai ƙarin matsaloli masu mahimmanci. Na'urorin lantarki masu inganci da marasa kyau na batura masu ƙarfi na iya ci gaba da amfani da tsarin na yanzu, kuma wahalar ganewa yana da ɗan kankanin. A matsayin fasahar baturi na gaba na gaba, batura masu ƙarfi suna da aminci mafi girma da ƙarfin kuzari kuma zasu zama hanya ɗaya tilo a zamanin bayan lithium.