Τι είναι μια μπαταρία στερεών στοιχείων;
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούμε σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές,και τα ηλεκτρικά οχήματα έχουν ένα υγρό ηλεκτρολύτη όπου τα ιόντα ρέουν προς τη μία κατεύθυνση όταν η μπαταρία είναι φορτισμένη και προς την άλλη κατεύθυνση όταν η μπαταρία εξαντλείταιΟι μπαταρίες στερεών καταστάσεων, όπως υποδηλώνει και το όνομά τους, αντικαθιστούν τα υγρά με στερεά υλικά.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συνήθως έχουν ηλεκτρόδια γραφίτη, ηλεκτρόδια οξειδίου μετάλλου και ηλεκτρολύτες αλατιού λιθίου διαλυμένα σε ένα συγκεκριμένο διαλύτη.Μπορεί να βρείτε ένα από τα πολλά υποσχόμενα υλικά που μπορούν να αντικαταστήσουν το λίθιο., συμπεριλαμβανομένων των κεραμικών και των θειικών.
Υπάρχουν αρκετοί κύριοι λόγοι για την υιοθέτηση νέας τεχνολογίας στερεών στοιχείων:
Πλεονεκτήματα των μπαταριών στερεής κατάστασης:
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες στερεού αέρα έχουν πολλά πλεονεκτήματα, μεταξύ των οποίων η μη ανάγκη για συστήματα διαχείρισης θερμότητας, καλύτερη απόδοση σε ακραίες θερμοκρασίες,μεγαλύτερο εύρος, ταχύτερη ταχύτητα φόρτισης, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και μεγαλύτερη ασφάλεια.
Οι μπαταρίες στερεού αέρα έχουν υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να παρέχουν μεγαλύτερη εμβέλεια και διάρκεια ζωής σε σύγκριση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.Οι μπαταρίες στερεής κατάστασης μπορούν να εκτελέσουν 8000 έως 10000 κύκλους φόρτισης, ενώ οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αναμένεται να πραγματοποιήσουν 1500 έως 2000 κύκλους φόρτισης.με υψηλότερη αντοχή σε κρούση και χαμηλότερο κίνδυνο ανάφλεξηςΩστόσο, η τεχνολογία των μπαταριών στερεού ατμού βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της ανάπτυξης και δεν έχει ακόμη διατεθεί σε ευρύ φάσμα.
Για να κατανοήσουμε τις διαφορές μεταξύ παραδοσιακών μπαταριών ιόντων λιθίου και μπαταριών στερεού αέρα, μάθαμε τα βασικά από την οπτική γωνία ενός ξένου.Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων είναι ότι οι παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν υγρά ηλεκτρολύματα που χρησιμοποιούνται για την αγωγή ιόντων λιθίου μεταξύ της καθοδικής και της ανόδουΌπως υποδηλώνει και η ονομασία τους, οι μπαταρίες στερεών καταστάσεων χρησιμοποιούν στερεά ηλεκτρολύτες αντί υγρών, με αποτέλεσμα ελαφρύτερο συνολικό βάρος και υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας.Οι μπαταρίες στερεού αέρα μπορούν να λειτουργούν κανονικά ακόμη και σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο -40 βαθμοί ΚελσίουΣήμερα, οι σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν λειτουργούν καλά σε χαμηλές θερμοκρασίες και έχουν πολύ μικρότερο εύρος χρήσης σε θερμοκρασίες κατάψυξης.μπορεί να επιτευχθεί σημαντική εξοικονόμηση κόστουςΑυτή είναι μια συντηρητική εκτίμηση της εξοικονόμησης 20% έως 30%, αλλά μπορεί επίσης να εξοικονομήσει 50%.
Οι μπαταρίες στερεής κατάστασης θεωρούνται ασφαλέστερες
Οι μπαταρίες στερεού αέρα μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά ακόμα και σε θερμοκρασίες κάτω από -40 βαθμούς Κελσίου.Οι σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν λειτουργούν καλά σε χαμηλές θερμοκρασίες και έχουν πολύ μικρότερο εύρος χρήσης σε θερμοκρασίες κατάψυξηςΗ μείωση των δαπανών που προκύπτουν από την απομάκρυνση του συστήματος θερμικής διαχείρισης είναι σημαντική.
Πλεονεκτήματα της χρήσης υπερήχων ψεκασμού για την προετοιμασία μπαταριών στερεού αέρα:
1Βελτίωση της απόδοσης των ηλεκτροδίων: Η τεχνολογία ψεκασμού υπερήχων μπορεί να επιτύχει ομοιόμορφη επίστρωση των υλικών των ηλεκτροδίων, να ενισχύσει την αγωγιμότητα των ηλεκτροδίων και την καταλυτική δραστηριότητα.Αυτό συμβάλλει στη βελτίωση της πυκνότητας ισχύος και της αποδοτικότητας μετατροπής ενέργειας των μπαταριών στερεού αέρα, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους.
2Μείωση του κόστους προετοιμασίας: Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους προετοιμασίας ηλεκτροδίων, η τεχνολογία υπερήχων ψεκασμού μπορεί να επιτύχει ομοιόμορφη επίστρωση υλικών σε χαμηλότερες θερμοκρασίες,αποφυγή της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους εξοπλισμού κατά την επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίαςΕν τω μεταξύ, η τεχνολογία αυτή έχει υψηλό ποσοστό αξιοποίησης υλικών ηλεκτροδίων, μειώνοντας τα απόβλητα υλικών και μειώνοντας περαιτέρω το κόστος παραγωγής.
3Βελτίωση της παραγωγικής απόδοσης: Η τεχνολογία ψεκασμού υπερήχων έχει τα χαρακτηριστικά της ταχείας ταχύτητας ψεκασμού και της υψηλής απόδοσης, η οποία μπορεί να επιτύχει συνεχή παραγωγή.Αυτό συμβάλλει στη βελτίωση της αποδοτικότητας παραγωγής μπαταριών στερεού αέρα και στην κάλυψη των αναγκών της μεγάλης παραγωγής.
4- Βελτίωση της αντοχής σύνδεσης μεταξύ των υλικών: Κατά τη διάρκεια της υπερήχων ψεκασμού, η δόνηση υψηλής συχνότητας μπορεί να προωθήσει την στενή σύνδεση μεταξύ των υλικών ηλεκτροδίων και των υποστρώσεων ηλεκτρολύτη,βελτίωση της αντοχής σύνδεσης μεταξύ υλικώνΑυτό συμβάλλει στη βελτίωση της σταθερότητας και της αντοχής της μπαταρίας, μειώνοντας τον κίνδυνο αποτυχίας της κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της.
5.Προστασία του περιβάλλοντος και ασφάλεια: Η τεχνολογία ψεκασμού με υπερήχους είναι μια πράσινη τεχνολογία παραγωγής χωρίς διαλύτες και ρύπανση.δεν απαιτούνται οργανικοί διαλύτες, μειώνοντας την παραγωγή λυμάτων και καυσαερίων, πράγμα που είναι ευεργετικό για την προστασία του περιβάλλοντος.Η τεχνολογία αυτή μπορεί επίσης να μειώσει τους κινδύνους ασφάλειας όπως φωτιές και εκρήξεις., και βελτίωση της ασφάλειας της παραγωγής.
Τι είναι μια μπαταρία στερεών στοιχείων;
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούμε σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές,και τα ηλεκτρικά οχήματα έχουν ένα υγρό ηλεκτρολύτη όπου τα ιόντα ρέουν προς τη μία κατεύθυνση όταν η μπαταρία είναι φορτισμένη και προς την άλλη κατεύθυνση όταν η μπαταρία εξαντλείταιΟι μπαταρίες στερεών καταστάσεων, όπως υποδηλώνει και το όνομά τους, αντικαθιστούν τα υγρά με στερεά υλικά.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συνήθως έχουν ηλεκτρόδια γραφίτη, ηλεκτρόδια οξειδίου μετάλλου και ηλεκτρολύτες αλατιού λιθίου διαλυμένα σε ένα συγκεκριμένο διαλύτη.Μπορεί να βρείτε ένα από τα πολλά υποσχόμενα υλικά που μπορούν να αντικαταστήσουν το λίθιο., συμπεριλαμβανομένων των κεραμικών και των θειικών.
Υπάρχουν αρκετοί κύριοι λόγοι για την υιοθέτηση νέας τεχνολογίας στερεών στοιχείων:
Πλεονεκτήματα των μπαταριών στερεής κατάστασης:
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες στερεού αέρα έχουν πολλά πλεονεκτήματα, μεταξύ των οποίων η μη ανάγκη για συστήματα διαχείρισης θερμότητας, καλύτερη απόδοση σε ακραίες θερμοκρασίες,μεγαλύτερο εύρος, ταχύτερη ταχύτητα φόρτισης, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και μεγαλύτερη ασφάλεια.
Οι μπαταρίες στερεού αέρα έχουν υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να παρέχουν μεγαλύτερη εμβέλεια και διάρκεια ζωής σε σύγκριση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.Οι μπαταρίες στερεής κατάστασης μπορούν να εκτελέσουν 8000 έως 10000 κύκλους φόρτισης, ενώ οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αναμένεται να πραγματοποιήσουν 1500 έως 2000 κύκλους φόρτισης.με υψηλότερη αντοχή σε κρούση και χαμηλότερο κίνδυνο ανάφλεξηςΩστόσο, η τεχνολογία των μπαταριών στερεού ατμού βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της ανάπτυξης και δεν έχει ακόμη διατεθεί σε ευρύ φάσμα.
Για να κατανοήσουμε τις διαφορές μεταξύ παραδοσιακών μπαταριών ιόντων λιθίου και μπαταριών στερεού αέρα, μάθαμε τα βασικά από την οπτική γωνία ενός ξένου.Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων είναι ότι οι παραδοσιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν υγρά ηλεκτρολύματα που χρησιμοποιούνται για την αγωγή ιόντων λιθίου μεταξύ της καθοδικής και της ανόδουΌπως υποδηλώνει και η ονομασία τους, οι μπαταρίες στερεών καταστάσεων χρησιμοποιούν στερεά ηλεκτρολύτες αντί υγρών, με αποτέλεσμα ελαφρύτερο συνολικό βάρος και υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας.Οι μπαταρίες στερεού αέρα μπορούν να λειτουργούν κανονικά ακόμη και σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο -40 βαθμοί ΚελσίουΣήμερα, οι σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν λειτουργούν καλά σε χαμηλές θερμοκρασίες και έχουν πολύ μικρότερο εύρος χρήσης σε θερμοκρασίες κατάψυξης.μπορεί να επιτευχθεί σημαντική εξοικονόμηση κόστουςΑυτή είναι μια συντηρητική εκτίμηση της εξοικονόμησης 20% έως 30%, αλλά μπορεί επίσης να εξοικονομήσει 50%.
Οι μπαταρίες στερεής κατάστασης θεωρούνται ασφαλέστερες
Οι μπαταρίες στερεού αέρα μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά ακόμα και σε θερμοκρασίες κάτω από -40 βαθμούς Κελσίου.Οι σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν λειτουργούν καλά σε χαμηλές θερμοκρασίες και έχουν πολύ μικρότερο εύρος χρήσης σε θερμοκρασίες κατάψυξηςΗ μείωση των δαπανών που προκύπτουν από την απομάκρυνση του συστήματος θερμικής διαχείρισης είναι σημαντική.
Πλεονεκτήματα της χρήσης υπερήχων ψεκασμού για την προετοιμασία μπαταριών στερεού αέρα:
1Βελτίωση της απόδοσης των ηλεκτροδίων: Η τεχνολογία ψεκασμού υπερήχων μπορεί να επιτύχει ομοιόμορφη επίστρωση των υλικών των ηλεκτροδίων, να ενισχύσει την αγωγιμότητα των ηλεκτροδίων και την καταλυτική δραστηριότητα.Αυτό συμβάλλει στη βελτίωση της πυκνότητας ισχύος και της αποδοτικότητας μετατροπής ενέργειας των μπαταριών στερεού αέρα, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους.
2Μείωση του κόστους προετοιμασίας: Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους προετοιμασίας ηλεκτροδίων, η τεχνολογία υπερήχων ψεκασμού μπορεί να επιτύχει ομοιόμορφη επίστρωση υλικών σε χαμηλότερες θερμοκρασίες,αποφυγή της κατανάλωσης ενέργειας και του κόστους εξοπλισμού κατά την επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίαςΕν τω μεταξύ, η τεχνολογία αυτή έχει υψηλό ποσοστό αξιοποίησης υλικών ηλεκτροδίων, μειώνοντας τα απόβλητα υλικών και μειώνοντας περαιτέρω το κόστος παραγωγής.
3Βελτίωση της παραγωγικής απόδοσης: Η τεχνολογία ψεκασμού υπερήχων έχει τα χαρακτηριστικά της ταχείας ταχύτητας ψεκασμού και της υψηλής απόδοσης, η οποία μπορεί να επιτύχει συνεχή παραγωγή.Αυτό συμβάλλει στη βελτίωση της αποδοτικότητας παραγωγής μπαταριών στερεού αέρα και στην κάλυψη των αναγκών της μεγάλης παραγωγής.
4- Βελτίωση της αντοχής σύνδεσης μεταξύ των υλικών: Κατά τη διάρκεια της υπερήχων ψεκασμού, η δόνηση υψηλής συχνότητας μπορεί να προωθήσει την στενή σύνδεση μεταξύ των υλικών ηλεκτροδίων και των υποστρώσεων ηλεκτρολύτη,βελτίωση της αντοχής σύνδεσης μεταξύ υλικώνΑυτό συμβάλλει στη βελτίωση της σταθερότητας και της αντοχής της μπαταρίας, μειώνοντας τον κίνδυνο αποτυχίας της κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της.
5.Προστασία του περιβάλλοντος και ασφάλεια: Η τεχνολογία ψεκασμού με υπερήχους είναι μια πράσινη τεχνολογία παραγωγής χωρίς διαλύτες και ρύπανση.δεν απαιτούνται οργανικοί διαλύτες, μειώνοντας την παραγωγή λυμάτων και καυσαερίων, πράγμα που είναι ευεργετικό για την προστασία του περιβάλλοντος.Η τεχνολογία αυτή μπορεί επίσης να μειώσει τους κινδύνους ασφάλειας όπως φωτιές και εκρήξεις., και βελτίωση της ασφάλειας της παραγωγής.