ثلاثة اتجاهات لاختراق تكنولوجيا البطارية

حاليًا ، هناك ثلاثة اتجاهات اختراق في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم: المواد الكهربية الإيجابية والسلبية ، والإلكتروليتات والأغشية

مواد الأنود:

تشتمل مواد كاثود بطارية الليثيوم بشكل أساسي على كوبالتات الليثيوم ومنغنات الليثيوم والمواد الثلاثية من النيكل والمنغنيز والكوبالت وفوسفات حديد الليثيوم. من بينها ، فوسفات الحديد الليثيوم له العديد من المواد الأخرى التي لا تتمتع بالمزايا المحتملة لدورة الحياة والسلامة وتكاليف المواد ، وتعتبر مادة الكاثود المثالية.

كاثودمواد:

مادة الكاثود منخفضة نسبيًا ، وعادة ما تستخدم الجرافيت ككاثود. ومع ذلك ، على الرغم من الاستخدام الناجح لمواد كاثود الجرافيت ، هناك دائمًا بعض نقاط الضعف التي يمكن التغلب عليها بسبب استخدام الكربون ككاثود. يشكل Becausegraphite فيلم تخميل في المنحل بالكهرباء ، ويمكن للفيلم نقل أيونات الليثيوم ولكنه يسبب فقدان الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، عند زيادة شحن البطارية ، يترسب الليثيوم المعدني على سطح أنود الجرافيت ، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي. مع ارتفاع درجة الحرارة ، سيتفاعل أنود الجرافيت في الحالة المضمنة بالثليتيوم أولاً بشكل طارد للحرارة مع المنحل بالكهرباء ، مما قد ينتج عنه غاز قابل للاشتعال ويحترق. لذلك ، لا يعد الجرافيت مادة الأنود المثالية ، كما أن البحث عن مواد الأنود غير الكربونية ذات الأداء الأفضل يعد قضية مهمة في أبحاث بطاريات الليثيوم أيون.

على الرغم من أن العديد من مواد الأنود غير الكربونية قد تمت دراستها على نطاق واسع ، خاصة في السنوات الأخيرة ، فإن المواد غير الكربونية ذات البنية النانوية مثل أكاسيد القصدير المركبة ومركبات أكسيد التيتانيوم ومركبات التيتانيوم ، وما إلى ذلك ، لا تزال هذه المواد تواجه العديد من المشكلات التي لم يتم حلها ولا تزال لا يمكن حلها. تستخدم بكميات كبيرة ، وتحتاج إلى تحسين طرق الإنتاج وعملياته باستمرار.

بالكهرباء:

يلعب المنحل بالكهرباء دورًا في توصيل الإلكترونات بين الأقطاب الموجبة والسالبة لبطاريات الليثيوم ، وهو ضمان لبطاريات الليثيوم أيون للحصول على جهد عالٍ وطاقة عالية النوعية ومزايا أخرى. يتكون المنحل بالكهرباء بشكل عام من مذيب عضوي عالي النقاء وملح الليثيوم كهربائياً والإضافات الضرورية والمواد الخام الأخرى ، والتي تتم صياغتها بنسب معينة في ظل ظروف معينة.

الإلكتروليتات الرئيسية المستخدمة في بطاريات الليثيوم هي فوق كلورات الليثيوم وسداسي فلورو فوسفات الليثيوم. ومع ذلك ، فإن البطارية المصنوعة من بيركلورات الليثيوم ليست جيدة في درجات الحرارة المنخفضة ، وهناك خطر الانفجار ، وقد حظرت اليابان والولايات المتحدة الاستخدام. في حين أن البطارية المصنوعة من ملح الليثيوم المحتوي على الفلور تتمتع بأداء جيد ، فلا يوجد خطر من الانفجار وقابلية عالية للتطبيق.

الحجاب الحاجز:

يلعب الحجاب الحاجز دورًا في بطاريات الليثيوم لمنع حدوث قصر في الدائرة الكهربية الموجبة والسالبة ، ويوفر قناة نقل أيون الليثيوم أثناء شحن وتفريغ بطاريات الليثيوم. باختصار ، الحجاب الحاجز عبارة عن غشاء بلاستيكي مسامي ، لكنه يؤثر بشكل مباشر على قدرة البطارية وأداء ركوبها وأمانها.

المحتوى التقني العالي للحجاب الحاجز بسبب صعوبة عملية ثقبه. في الوقت الحاضر ، المنتجات الرئيسية للأغشية دوليًا هي طبقة واحدة من البولي بروبيلين (PP) نانوبوروس ، فيلم البولي إيثيلين أحادي الطبقة (PE) ، فيلم النانو المركب ثلاثي الطبقات PP / PE / PP وأنواع أخرى عن طريق التمدد الدقيق العرضي والطولي.