Cén fáth gur treocht tionscail iad cadhnraí uile-soladach?
Ardshlándáil:
Cáineadh i gcónaí na saincheisteanna sábháilteachta a bhaineann le cadhnraí leachtacha. Tá an leictrilít inadhainte go héasca faoi theocht ard nó tionchar mór. Faoi ard-sruth, beidh an chuma ar dendrites litiam freisin go dtréigeann siad an deighilteoir agus go gcruthóidh siad gearrchiorcad. Uaireanta féadfaidh an leictrilít frithghníomhartha taobh a dhéanamh nó dianscaoileadh ag teochtaí arda. Ní féidir cobhsaíocht theirmeach leictrilítí leachtacha a choinneáil ach suas le 100 céim, agus is féidir leictrilítí soladacha ocsaíd 800 céim a bhaint amach, agus is féidir le suilídí agus hailídí 400 céim a bhaint amach freisin. Tá ocsaídí soladacha níos cobhsaí ná leachtanna, agus mar gheall ar a bhfoirm soladach, tá a friotaíocht tionchair i bhfad níos airde ná friotaíocht leachtanna. Mar sin, is féidir le cadhnraí soladach-stáit freastal ar riachtanais daoine maidir le sábháilteacht.
Dlús ardfhuinnimh:
Faoi láthair, níl dlús fuinnimh níos mó ná cadhnraí leachtacha bainte amach ag cadhnraí soladach-stáit, ach go teoiriciúil is féidir le cadhnraí soladach-stáit dlús fuinnimh an-ard a bhaint amach. Ní gá cadhnraí soladach-stáit a bheith fillte i leacht chun sceitheadh cosúil le cadhnraí leachtacha a chosc. Mar sin, is féidir deireadh a chur le sliogáin iomarcacha, scannáin timfhilleadh, ábhair diomailt teasa, etc., agus is féidir an dlús fuinnimh a fheabhsú go mór.
Ardchumhacht:
Iompraítear iain litiam i gcadhnraí leachtacha trí sheoladh, agus déantar iain litiam i gcadhnraí soladstaide trí sheoladh léim, atá níos tapúla agus a bhfuil ráta muirir agus urscaoilte níos airde aige. Bhí deacracht i gcónaí i dteicneolaíocht ceallraí leachtacha a mhuirearú go tapa, mar go mbeidh litiam deasctha má tá an luas muirir ró-tapa, ach níl an fhadhb seo ann i gcadhnraí uile-soladach-stáit.
Feidhmíocht teocht íseal:
Go ginearálta oibríonn cadhnraí leachtacha go cobhsaí ag -10 céim go 45 céim , ach titeann a raon cúrsála go mór sa gheimhreadh. Tá teocht oibriúcháin electrolytes soladach idir -30 céim agus 100 céim, mar sin ní bheidh aon laghdú ar shaol na ceallraí ach amháin i gceantair thar a bheith fuar, agus níl aon chóras bainistíochta teirmeach casta ag teastáil.
Saol fada:
I measc cadhnraí leachtacha, is é meánshaol na gcadhnraí ternary ná 500-1000 timthriallta, agus is féidir le saol fosfáit iarainn litiam 2000 timthriall a bhaint amach. Is féidir le stát uile-soladach an scannáin tanaí 45,000 timthriall a bhaint amach sa todhchaí, agus is féidir le saolré 5C sa tsaotharlann 10,000 uair a bhaint amach. Nuair is féidir costas táirgthe an dlús fuinnimh céanna a chóineasú, tá éifeachtúlacht costais cadhnraí soladach-stáit gan sárú.
Comparáid idir 4 leictrilít soladach neamhorgánacha
Is féidir na cineálacha ábhair leictrilítí soladacha a roinnt i gceithre chatagóir: ocsaídí, suilídí, polaiméirí, agus hailídí. Tá airíonna fisiceacha agus ceimiceacha éagsúla ag gach ceann de na ceithre chineál leictrilítí seo, rud a chinneann an deacracht a bhaineann le T&F, táirgeadh agus tionsclaíocht agus a suíomh margaidh amach anseo.
Leictrilítí Ocsaíd:
Buntáistí: Tá an seoltacht ianach sa lár, agus tá an cobhsaíocht leictriceimiceach is fearr, cobhsaíocht mheicniúil agus cobhsaíocht theirmeach aige. Is féidir é a oiriúnú d'ábhair chatóide ardvoltais agus anóidí litiam miotail. Seoltacht leictreonach den scoth agus roghnaíocht ian. Ag an am céanna, tá buntáistí móra ag leibhéal leanúnachais trealaimh agus costas déantúsaíochta. Is é an cumas cuimsitheach an ceann is cuimsithí.
Míbhuntáistí: Tá cobhsaíocht laghdaithe beagán íseal, brittle, agus d'fhéadfadh scoilteanna a bheith ann.
Tá neart meicniúil ard ag electrolytes ocsaíd, dea-chobhsaíocht theirmeach agus aeir, agus fuinneoga leictriceimiceach leathan. Is féidir leictrilítí ocsaíd a roinnt ina stáit criostalach agus éagruthach. Áirítear leictrilítí ocsaíde criostalach coitianta cineál perovskite, cineál LISICON, cineál NASICON agus cineál gairnéad. Is féidir le leictreailítí ocsaíd ardvoltais a sheasamh, tá teocht ard dianscaoilte acu, agus tá neart meicniúil maith acu. Mar sin féin, tá a seoltacht ianach ag teocht an tseomra íseal (<10-4 S/cm), it has poor contact with the solid-solid interface of the positive and negative electrodes, and it is usually thick (>200μm), rud a laghdaíonn go mór dlús fuinnimh toirte na ceallraí. Trí dhópáil eiliminte agus modhnú teorann gráin, is féidir seoltacht teocht an tseomra leictrilítí ocsaíd a mhéadú go dtí 10-3 S/cm. Má dhéantar an méid criostail a rialú agus bratuithe polaiméire a chur leis, is féidir feabhas a chur ar an teagmháil idirfacial idir an leictrilít ocsaíd agus na leictreoidí dearfacha agus diúltacha. Is féidir seicní leictrilítí soladacha ultratanaí a tháirgeadh trí mhodhanna tuaslagáin/brataithe sciodair.
Leictrilít sulfíde:
Buntáistí: seoltacht ian is airde, friotaíocht teorann gráin bheaga, insínteacht mhaith, agus dea-roghnaíocht ian.
Míbhuntáistí: cobhsaíocht cheimiceach bocht, imoibríonn sé le miotail litiam, agus imoibríonn sé go héasca le haer tais. Tá an costas níos airde agus tá na hairíonna meicniúla bochta. Faoi láthair, ní mór táirgeadh a dhéanamh fós i mbosca glove, rud a fhágann go bhfuil sé deacair mais tháirgeadh ar scála mór.
Tá seoltacht ard teocht an tseomra agus insínteacht mhaith ag electrolytes sulfíde, agus is féidir a gcobhsaíocht a fheabhsú trí dhópáil agus sciath. Faoi láthair tá trí phríomhfhoirmeacha leictrilítí sulfíde: gloine, gloine-criadóireacht agus criostail. Tá seoltacht ard teocht an tseomra ag leictrilítí sulfíde, ar féidir leo a bheith gar do leictrilítí leachtacha (10-4-10-2 S/cm), cruas measartha, teagmháil fhisiciúil chomhéadan maith, agus dea-airíonna meicniúla. Is ábhair thábhachtacha iarrthóra iad do chadhnraí soladstaide. Mar sin féin, tá fuinneog leictreamaiceimiceach caol ag electrolytes sulfíde, droch-chobhsaíocht comhéadan le leictreoidí dearfacha agus diúltacha, agus tá siad an-íogair do thaise. Féadann sé imoibriú le rianmhéid uisce san aer agus gás tocsaineach suilfíd hidrigine a scaoileadh. Tá ceanglais chomhshaoil an-ard ag táirgeadh, iompar agus próiseáil. Is féidir le modhanna modhnuithe cosúil le dópáil agus sciath an comhéadan idir sulfíde agus leictreoidí dearfacha agus diúltacha a chobhsú, rud a fhágann go bhfuil siad oiriúnach do chineálacha éagsúla ábhair leictreoid dhearfacha agus diúltacha, agus fiú iad a úsáid i gcadhnraí litiam-sulfair.
Tá ceanglais chomhshaoil ard ag ullmhú cadhnraí leictrilít sulfíde. Tá seoltacht ard ag electrolytes sulfíde agus tá siad sách bog, agus is féidir iad a tháirgeadh trí mhodhanna sciath. Níl an próiseas táirgthe an-difriúil ón bpróiseas táirgthe ceallraí leachtach atá ann cheana féin, ach d'fhonn feabhas a chur ar theagmháil comhéadan na ceallraí, de ghnáth is gá brúnna te il a dhéanamh tar éis sciath agus ciseal maolánach a chur leis chun an teagmháil comhéadan a fheabhsú. Tá electrolytes sulfíde an-íogair do thaise agus féadann siad freagairt le méideanna rian uisce san aer chun suilfíd hidrigine gáis tocsaineach a ghiniúint, agus mar sin tá na ceanglais chomhshaoil maidir le déantúsaíocht ceallraí an-ard.
Leictrilít polaiméire:
Buntáistí: dea-sábháilteacht, solúbthacht maith agus teagmháil comhéadan, scannán éasca le foirmiú.
Míbhuntáistí: Tá seoltacht ianach an-íseal ag teocht an tseomra agus tá cobhsaíocht theirmeach bocht.
Tá sé solúbtha agus éasca le próiseáil, agus is féidir an seoltacht a fheabhsú trí thrasnascadh, chumasc, grafáil, agus plaistigh a chur leis. I measc na bpríomhfhoshraitheanna polaiméire a úsáidtear i leictreailítí polaiméire tá PEO, PAN, PVDF, PA, PEC, PPC, etc. Áirítear ar na príomh-salainn litiam a úsáidtear LiPF6, LiFSI, LiTFSI, etc. Tá electrolytes polaiméire simplí le hullmhú, tá solúbthacht agus próiseasacht maith acu, agus is féidir iad a úsáid i dtáirgí leictreonacha solúbtha nó cadhnraí le cruthanna neamhchoitianta. Tá teagmháil fhisiciúil maith aige leis na leictreoidí dearfacha agus diúltacha, agus tá an próiseas sách gar do chadhnraí litiam atá ann cheana féin. Is féidir é a úsáid go héasca i dtáirgeadh mais cadhnraí trí chlaochlú trealaimh atá ann cheana féin. Mar sin féin, tá seoltacht ianach teocht an tseomra de leictrilítí polaiméire an-íseal i gcoitinne (<10-6 S/cm). The most common PEO-based polymer electrolyte also has poor oxidation stability and can only be used for LFP positive electrodes. The room temperature conductivity of polymer electrolytes can be improved by cross-linking, blending, grafting, or adding a small amount of plasticizers with a variety of polymers. In-situ curing can improve the physical contact between the polymer electrolyte and the positive and negative electrodes to the level of liquid batteries. The design of asymmetric electrolytes can broaden the electrochemical window of polymer electrolytes. The battery manufacturing process developed earlier and is relatively mature. The polymer electrolyte layer can be prepared by dry or wet methods. Battery cells assembly is achieved through roll-to-roll compounding between electrodes and electrolytes. Both dry and wet methods are very mature, easy to manufacture large batteries, and are closest to the existing liquid battery preparation methods.
Leictrilít hailíd:
Buntáistí: friotaíocht íseal leictreonach, roghnaíocht ard ian, cobhsaíocht ard-laghdaithe, agus nach bhfuil sé éasca a crack.
Míbhuntáistí: Tá sé fós sa chéim saotharlainne, tá cobhsaíocht cheimiceach bocht agus cobhsaíocht ocsaídiúcháin, agus tá friotaíocht ard ian aige.
Mar gheall ar na buntáistí agus na míbhuntáistí suntasacha a bhaineann le hailídí agus polaiméirí, díreoidh an iomaíocht dhomhanda sa todhchaí do chadhnraí soladach-stáit go príomha ar ocsaídí agus sulfídí. Go deimhin, mar gheall ar a droch-chobhsaíocht cheimiceach, tá na cineálacha ábhar is féidir a roghnú le haghaidh leictrilítí sulfíde an-chúng, ach chomh fada agus a aimsítear ábhair oiriúnacha agus cinn próisis, is féidir an t-easnamh seo a dhéanamh suas.
Mar sin féin, ó thaobh na tionsclaíochta de, beidh costais níos airde agus uasteorainn scála mar thoradh ar phróisis chasta, agus mar sin tá leictrilítí soladach ocsaíd faoi láthair mar phríomhshrutha i bhforbairt cadhnraí soladach-stáit. Ó chadhnraí leachtacha go cadhnraí soladach-stáit, beidh céim ceallraí leath-soladach ann, agus is é an ceann is oiriúnaí ag an gcéim seo an cosán ocsaíd. Tá sé mar gheall ar a fheidhmíocht chuimsitheach agus buntáistí costais. Is féidir le cadhnraí leath-staid soladach cadhnraí reatha leachtacha a athsholáthar níos tapúla, ag baint leasa de réir a chéile ar bhuntáistí agus ar chostas-éifeachtúlacht cadhnraí soladach-stáit.
Mar sin féin, le dul chun cinn na teicneolaíochta, níl sé soiléir fós an mbeidh an domhan faoi cheannas ocsaídí nó suilfídeanna sa todhchaí. Is é croí na teicneolaíochta ceallraí soladach-stáit taighde agus forbairt leictrilítí soladach-stáit. Cé go bhfuil dul chun cinn mór déanta ag ábhair leictrilít soladach atá ann faoi láthair, tá fadhbanna acu fós cosúil le seoltacht lag, friotaíocht mór comhéadan, agus costais ullmhúcháin ard. Tá gá le taighde bunúsach leanúnach agus le cinn teicneolaíochta chun seoltacht agus cobhsaíocht leictrilítí soladacha a fheabhsú.
