ඝන තත්ත්වයේ බැටරි: ඊළඟ පරම්පරාවේ බැටරි මාර්ගය

ඝන තත්ත්වයේ බැටරි: ඊළඟ පරම්පරාවේ බැටරි මාර්ගය

මැයි 14 වෙනිදා, "The Korea Times" සහ අනෙකුත් මාධ්‍ය වාර්තා වලට අනුව, Samsung විසින් Hyundai සමඟ සහයෝගයෙන් විදුලි වාහන සංවර්ධනය කිරීමට සහ Hyundai විදුලි වාහන සඳහා බල බැටරි සහ අනෙකුත් සම්බන්ධිත කාර් කොටස් සැපයීමට සැලසුම් කරයි. Samsung සහ Hyundai බැටරි සැපයුම සම්බන්ධයෙන් නොබැඳි අවබෝධතා ගිවිසුමක් ළඟදීම අත්සන් කරනු ඇතැයි මාධ්‍ය අනාවැකි පළ කරයි. Samsung සිය නවතම solid-state බැටරිය Hyundai වෙත හඳුන්වා දුන් බව වාර්තා වේ.

Samsung සමාගමට අනුව, එහි මූලාකෘති බැටරිය සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය කළ විට, එය විදුලි මෝටර් රථයකට වරකට කිලෝමීටර 800 කට වඩා වැඩි දුරක් ධාවනය කිරීමට ඉඩ සලසයි, බැටරි චක්‍ර ආයු කාලය 1,000 ගුණයකට වඩා වැඩිය. එහි පරිමාව එකම ධාරිතාවේ ලිතියම් අයන බැටරියකට වඩා 50% කුඩා වේ. මේ හේතුව නිසා ඉදිරි වසර දහය තුළ විදුළි වාහන සඳහා වඩාත් යෝග්‍ය බල බැටරි ලෙස ඝන තත්වයේ බැටරි සැලකේ.

2020 මාර්තු මස මුලදී, සැම්සුන්ග් උසස් අධ්‍යයනය සඳහා වූ ආයතනය (SAIT) සහ ජපානයේ සැම්සුන් පර්යේෂණ මධ්‍යස්ථානය (SRJ) විසින් "Nature Energy" සඟරාවේ "රිදී මගින් සක්‍රීය කරන ලද අධි-ශක්ති දිගු බයිසිකල් සියලුම ඝණ තත්වයේ ලිතියම් ලෝහ බැටරි" ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. -කාබන් සංයුක්ත ඇනෝඩ" ඝන-ස්ථ බැටරි ක්ෂේත්‍රයේ ඔවුන්ගේ නවතම සංවර්ධනය හඳුන්වා දෙන ලදී.

මෙම බැටරිය ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදකයක් භාවිතා කරයි, එය අධික උෂ්ණත්වවලදී ගිනි නොගන්නා අතර කෙටි පරිපථ සිදුරු වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා ලිතියම් ඩෙන්ඩ්‍රයිට් වර්ධනයට බාධා කරයි. මීට අමතරව, එය ශක්ති ඝනත්වය 900Wh/L දක්වා වැඩි කළ හැකි ඇනෝඩය ලෙස රිදී-කාබන් (Ag-C) සංයුක්ත ස්ථරයක් භාවිතා කරයි, චක්‍ර 1000 කට වඩා වැඩි දිගු චක්‍ර ආයු කාලයක් සහ ඉතා ඉහළ කූලෝම්බික් කාර්යක්ෂමතාවයක් (ආරෝපණය වේ. සහ විසර්ජන කාර්යක්ෂමතාව) 99.8%. එය තනි ගෙවීමකින් පසු බැටරිය ධාවනය කළ හැකිය. මෝටර් රථය කිලෝමීටර 800 ක් ගමන් කළේය.

කෙසේ වෙතත්, මෙම පත්‍රිකාව ප්‍රකාශයට පත් කළ SAIT සහ SRJ තාක්‍ෂණය කෙරෙහි අවධානය යොමු කරන Samsung SDI වලට වඩා විද්‍යාත්මක පර්යේෂණ ආයතන වේ. ලිපිය පැහැදිලි කරන්නේ නව බැටරියේ මූලධර්මය, ව්‍යුහය සහ ක්‍රියාකාරීත්වය පමණි. බැටරිය තවමත් රසායනාගාර මට්ටමේ පවතින අතර කෙටි කාලයක් තුළ මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීමට අපහසු වනු ඇතැයි මූලික විනිශ්චය කරනු ලැබේ.

ඝන තත්ත්‍වයේ බැටරි සහ සාම්ප්‍රදායික ද්‍රව ලිතියම් අයන බැටරි අතර ඇති වෙනස නම් ඉලෙක්ට්‍රෝලය සහ බෙදුම්කරුවන් වෙනුවට ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය භාවිතා කිරීමයි. ලිතියම්-අන්තර්ගත ග්රැෆයිට් ඇනෝඩ භාවිතා කිරීම අවශ්ය නොවේ. ඒ වෙනුවට, ලෝහ ලිතියම් ඇනෝඩය ලෙස භාවිතා කරයි, එය ඇනෝඩ ද්රව්ය සංඛ්යාව අඩු කරයි. ඉහළ ශරීර ශක්ති ඝනත්වයක් (>350Wh/kg) සහ දිගු ආයු කාලයක් (>චක්‍ර 5000), මෙන්ම විශේෂ කාර්යයන් (නම්‍යශීලී බව වැනි) සහ අනෙකුත් අවශ්‍යතා සහිත බල බැටරි.

නව පද්ධති බැටරි වලට ඝණ තත්වයේ බැටරි, ලිතියම් ප්‍රවාහ බැටරි සහ ලෝහ වායු බැටරි ඇතුළත් වේ. ඝන තත්වයේ බැටරි තුනක් ඔවුන්ගේ වාසි ඇත. පොලිමර් විද්‍යුත් විච්ඡේදක යනු කාබනික විද්‍යුත් විච්ඡේදක වන අතර ඔක්සයිඩ සහ සල්ෆයිඩ අකාබනික සෙරමික් විද්‍යුත් විච්ඡේදක වේ.

ගෝලීය ඝන-රාජ්ය බැටරි සමාගම් දෙස බලන විට, ආරම්භකයින් සිටින අතර, ජාත්යන්තර නිෂ්පාදකයින් ද ඇත. සමාගම් විවිධ විශ්වාසයන් සහිත ඉලෙක්ට්‍රොලිට් පද්ධතියේ තනිව සිටින අතර තාක්‍ෂණ ප්‍රවාහයේ හෝ ඒකාබද්ධ වීමේ ප්‍රවණතාවක් නොමැත. වර්තමානයේ, සමහර තාක්ෂණික මාර්ග කාර්මිකකරණයේ කොන්දේසි වලට සමීප වන අතර, ඝණ-රාජ්ය බැටරි ස්වයංක්රීයකරණය සඳහා මාර්ගය ක්රියාත්මක වෙමින් පවතී.

යුරෝපීය සහ ඇමරිකානු සමාගම් පොලිමර් සහ ඔක්සයිඩ් පද්ධති වලට වැඩි කැමැත්තක් දක්වයි. ප්‍රංශ සමාගමක් වන Bolloré පොලිමර් පදනම් වූ ඝණ-තත්‍ර බැටරි වාණිජකරණයට මූලික විය. 2011 දෙසැම්බරයේදී, එහි විදුළි වාහන 30kwh ඝන තත්වයේ බහුඅවයවික බැටරි + විද්‍යුත් ද්විත්ව ස්ථර ධාරිත්‍රක මගින් බල ගැන්වෙන හවුල් මෝටර් රථ වෙළඳපොළට ඇතුළු වූ අතර එය ලොව ප්‍රථම වරට විය. EV සඳහා වාණිජ ඝන-තත්ත්ව බැටරි.

Sakti3, තුනී පටල ඔක්සයිඩ් ඝන-රාජ්ය බැටරි නිෂ්පාදකයෙකු, 2015 දී බ්‍රිතාන්‍ය ගෘහ උපකරණ දැවැන්ත Dyson විසින් අත්පත් කර ගන්නා ලදී. එය තුනී පටල සකස් කිරීමේ පිරිවැයට සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනයේ දුෂ්කරතාවයට යටත් වන අතර එහි ස්කන්ධයක් නොමැත. දිගු කාලයක් සඳහා නිෂ්පාදන නිෂ්පාදන.

Maxwell ගේ ඝන තත්වයේ බැටරි සඳහා වන සැලැස්ම නම් කුඩා බැටරි වෙළඳපොලට ප්‍රථමයෙන් ඇතුළුවීම, 2020 දී ඒවා මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීම සහ 2022 දී බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ ක්‍ෂේත්‍රය තුළ ඒවා භාවිතා කිරීමයි. වේගවත් වාණිජමය යෙදුමක් සඳහා, Maxwell ප්‍රථමයෙන් අර්ධ වශයෙන් භාවිතා කිරීමට සලකා බැලිය හැක. කෙටි කාලීනව ඝන බැටරි. තවමත්, අර්ධ-ඝන බැටරි වඩා මිල අධික වන අතර මූලික වශයෙන් විශේෂිත ඉල්ලුම් ක්ෂේත්‍රවල භාවිතා වන අතර, මහා පරිමාණ යෙදුම් අපහසු වේ.

තුනී පටල නොවන ඔක්සයිඩ් නිෂ්පාදන විශිෂ්ට සමස්ත කාර්ය සාධනයක් ඇති අතර දැනට සංවර්ධනයේ ජනප්‍රිය වේ. Taiwan Huineng සහ Jiangsu Qingdao යන දෙදෙනාම මෙම ධාවන පථයේ සිටින සුප්‍රසිද්ධ ක්‍රීඩකයින් වේ.

සල්ෆයිඩ් පද්ධතියේ කාර්මීකරණ ගැටළු විසඳීම සඳහා ජපන් සහ කොරියානු සමාගම් වඩාත් කැපවී සිටිති. Toyota සහ Samsung වැනි නියෝජිත සමාගම් ඔවුන්ගේ යෙදවීම වේගවත් කර ඇත. සල්ෆයිඩ් ඝන තත්වයේ බැටරි (ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි) ඒවායේ අධික ශක්ති ඝනත්වය සහ අඩු පිරිවැය හේතුවෙන් දැවැන්ත සංවර්ධන හැකියාවක් ඇත. ඒ අතරින් Toyota සමාගමේ තාක්ෂණය ඉතාමත් දියුණුයි. එය ඇම්පියර් මට්ටමේ ඩෙමෝ බැටරි සහ විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය නිකුත් කළේය. ඒ අතරම, ඔවුන් විශාල බැටරි පැකට්ටුවක් සකස් කිරීම සඳහා ඉලෙක්ට්‍රෝලය ලෙස ඉහළ කාමර උෂ්ණත්ව සන්නායකතාවක් සහිත LGPS ද භාවිතා කළහ.

ජපානය විසින් රටපුරා පර්යේෂණ හා සංවර්ධන වැඩසටහනක් දියත් කර ඇත. වඩාත්ම පොරොන්දු වූ සන්ධානය වන්නේ ටොයෝටා සහ පැනසොනික් ය (ටොයෝටා සතුව ඝණ තත්වයේ බැටරි සංවර්ධනය කිරීම සඳහා ඉංජිනේරුවන් 300 කට ආසන්න සංඛ්‍යාවක් සිටී). වසර පහක් ඇතුළත ඝන තත්ත්වයේ බැටරි වාණිජකරණය කරන බව එහි සඳහන් විය.

Toyota සහ NEDO විසින් සංවර්ධනය කරන ලද සියලුම ඝණ තත්වයේ බැටරි වල වාණිජකරණ සැලැස්ම ආරම්භ වන්නේ පවතින LIB ප්‍රබෝධමත් සහ හානිකර ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරමින් සියලුම ඝණ තත්වයේ බැටරි (පළමු පරම්පරාවේ බැටරි) සංවර්ධනය කිරීමෙනි. ඊට පසු, එය බලශක්ති ඝනත්වය (ඊළඟ පරම්පරාවේ බැටරි) වැඩි කිරීම සඳහා නව ධනාත්මක සහ සෘණ ද්රව්ය භාවිතා කරනු ඇත. Toyota විසින් 2022 දී ඝන-තත්ත්ව විද්‍යුත් වාහනවල මූලාකෘති නිෂ්පාදනය කිරීමට බලාපොරොත්තු වන අතර, එය 2025 දී සමහර මාදිලිවල ඝන තත්වයේ බැටරි භාවිතා කරනු ඇත. 2030 දී, මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන යෙදුම් ලබා ගැනීම සඳහා බලශක්ති ඝනත්වය 500Wh/kg දක්වා ළඟා විය හැක.

පේටන්ට් බලපත්‍රවල දෘෂ්ටිකෝණයෙන්, ඝන තත්වයේ ලිතියම් බැටරි සඳහා ඉහළම පේටන්ට් බලපත්‍ර අයදුම්කරුවන් 20 දෙනා අතර, ජපන් සමාගම් 11ක් සඳහා ගිණුම්ගත කර ඇත. Toyota වැඩිම ඉල්ලුම් කර ඇත, 1,709, දෙවන පැනසොනික් මෙන් 2.2 ගුණයක් විය. ජපානයේ 10 සහ දකුණු කොරියාවේ 8 ඇතුළුව හොඳම සමාගම් 2 සියල්ලම ජපන් සහ දකුණු කොරියානු වේ.

පේටන්ට් බලපත්‍රලාභීන්ගේ ගෝලීය පේටන්ට් පිරිසැලසුමේ දෘෂ්ටිකෝණයෙන්, ජපානය, එක්සත් ජනපදය, චීනය, දකුණු කොරියාව සහ යුරෝපය ප්‍රධාන රටවල් හෝ කලාප වේ. දේශීය යෙදුම් වලට අමතරව, Toyota එක්සත් ජනපදයේ සහ චීනයේ වඩාත්ම සැලකිය යුතු යෙදුම් සංඛ්‍යාවක් ඇති අතර, සමස්ත පේටන්ට් අයදුම්පත් වලින් පිළිවෙලින් 14.7% සහ 12.9% වේ.

මගේ රටේ ඝන-තත්ත්ව බැටරි කාර්මිකකරණය ද නිරන්තර ගවේෂණය යටතේ පවතී. චීනයේ තාක්ෂණික මාර්ග සැලැස්මට අනුව, 2020 දී, එය ක්‍රමයෙන් ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදනය, ඉහළ නිශ්චිත ශක්ති කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය සහ ත්‍රිමාණ රාමු ව්‍යුහය ලිතියම් මිශ්‍ර ලෝහ ඉදිකිරීම් තාක්ෂණය සාක්ෂාත් කරගනු ඇත. එය 300Wh/kg කුඩා ධාරිතාවකින් යුත් තනි බැටරි සාම්පල නිෂ්පාදනය හඳුනා ගනී. 2025 දී, ඝන-තත්ත්ව බැටරි අතුරුමුහුණත් පාලන තාක්ෂණය 400Wh/kg විශාල ධාරිතාවකින් යුත් තනි බැටරි සාම්පලයක් සහ කණ්ඩායම් තාක්ෂණය අවබෝධ කර ගනු ඇත. ඝන තත්වයේ බැටරි සහ ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි 2030 දී මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කර ප්‍රවර්ධනය කළ හැකි යැයි අපේක්ෂා කෙරේ.

CATL හි IPO අරමුදල් රැස් කිරීමේ ව්‍යාපෘතියේ මීළඟ පරම්පරාවේ බැටරිවලට ඝණ තත්වයේ බැටරි ඇතුළත් වේ. NE ටයිම්ස් වාර්තා වලට අනුව, CATL අවම වශයෙන් 2025 වන විට ඝන තත්වයේ බැටරි විශාල වශයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීමට අපේක්ෂා කරයි.

සමස්තයක් වශයෙන්, බහු අවයවික පද්ධති තාක්ෂණය වඩාත්ම පරිණත වන අතර, පළමු EV මට්ටමේ නිෂ්පාදිතය උපත ලබයි. එහි සංකල්පීය සහ ඉදිරි දැක්ම ස්වභාවය ප්‍රමාද වූවන් විසින් පර්යේෂණ හා සංවර්ධන සඳහා ආයෝජනය වේගවත් කිරීම අවුලුවා ඇත, නමුත් කාර්ය සාධනයේ ඉහළ සීමාව වර්ධනය සීමා කරයි, සහ අකාබනික ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය සමඟ සංයෝග කිරීම අනාගතයේ දී හැකි විසඳුමක් වනු ඇත; ඔක්සිකරණය; ද්‍රව්‍ය පද්ධතිය තුළ, තුනී පටල වර්ග සංවර්ධනය කිරීම ධාරිතාව ප්‍රසාරණය සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇති අතර, වර්තමාන පර්යේෂණ හා සංවර්ධනයේ අවධානය යොමු වන චිත්‍රපට නොවන වර්ගවල සමස්ත කාර්ය සාධනය වඩා හොඳය; sulfide පද්ධතිය යනු විදුලි වාහන ක්ෂේත්‍රයේ වඩාත්ම පොරොන්දු වූ ඝන-තත්ත්ව බැටරි පද්ධතියයි, නමුත් වර්ධනයට සහ නොමේරූ තාක්ෂණයට දැවැන්ත ඉඩක් සහිත ධ්‍රැවීකරණය වූ තත්වයක් තුළ, ආරක්ෂක ගැටළු සහ අතුරු මුහුණත් ගැටළු විසඳීම අනාගතයේ අවධානය යොමු කරයි.

ඝන තත්ත්‍වයේ බැටරි මුහුණ දෙන අභියෝගවලට ප්‍රධාන වශයෙන් ඇතුළත් වන්නේ:

• වියදම් අඩු කිරීම.
• ඝන ඉලෙක්ට්රෝටේට් වල ආරක්ෂාව වැඩි දියුණු කිරීම.
• ආරෝපණය කිරීමේදී සහ විසර්ජනය කිරීමේදී ඉලෙක්ට්රෝඩ සහ ඉලෙක්ට්රෝලය අතර සම්බන්ධතා පවත්වා ගැනීම.

ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි, ලිතියම්-වාතය සහ අනෙකුත් පද්ධති සම්පූර්ණ බැටරි ව්යුහය රාමුව ප්රතිස්ථාපනය කිරීමට අවශ්ය වන අතර, වැඩි වැඩියෙන් සැලකිය යුතු ගැටළු තිබේ. ඝන තත්වයේ බැටරිවල ධනාත්මක සහ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ වත්මන් පද්ධතිය දිගටම භාවිතා කළ හැකි අතර, සාක්ෂාත් කර ගැනීමේ දුෂ්කරතාවය සාපේක්ෂව කුඩා වේ. මීළඟ පරම්පරාවේ බැටරි තාක්‍ෂණය ලෙස, ඝන තත්ත්‍වයේ බැටරිවලට වැඩි ආරක්‍ෂාවක් සහ ශක්ති ඝනත්වයක් ඇති අතර පශ්චාත් ලිතියම් යුගයේ එකම මාර්ගය බවට පත් වනු ඇත.