Latar mburi

Ing taun 1800, fisikawan Italia A. Volta mbangun tumpukan volta, sing mbukak wiwitan baterei praktis lan pisanan diterangake pentinge elektrolit ing piranti panyimpenan energi elektrokimia. Elektrolit bisa dideleng minangka lapisan insulasi elektronik lan konduktor ion ing wangun cairan utawa padhet, sing dipasang ing antarane elektroda negatif lan positif. Saiki, elektrolit sing paling maju digawe kanthi mbubarake uyah litium sing padhet (umpamane LiPF6) ing pelarut karbonat organik non-air (kayata EC lan DMC). Miturut wangun lan desain sel umum, elektrolit biasane udakara 8% nganti 15% bobot sel. apa's liyane, flammability lan sawetara suhu operasi optimal saka -10°C nganti 60°C banget ngalangi dandan luwih saka Kapadhetan energi baterei lan safety. Mula, formulasi elektrolit sing inovatif dianggep dadi panyengkuyung utama kanggo pangembangan baterei anyar generasi sabanjure.

Peneliti uga ngupayakake ngembangake sistem elektrolit sing beda. Contone, panggunaan pelarut fluorinated sing bisa entuk siklus logam lithium sing efisien, elektrolit padat organik utawa anorganik sing entuk manfaat kanggo industri kendaraan lan "baterei solid state" (SSB). Alesan utama yaiku yen elektrolit padat ngganti elektrolit cair lan diafragma asli, safety, Kapadhetan energi siji lan umur baterei bisa saya tambah akeh. Sabanjure, kita utamane ngringkes kemajuan riset elektrolit padat kanthi bahan sing beda.

Elektrolit padat anorganik

Elektrolit padat anorganik wis digunakake ing piranti panyimpenan energi elektrokimia komersial, kayata sawetara baterei sing bisa diisi ulang suhu dhuwur Na-S, Na-NiCl2 lan baterei Li-I2 primer. Mbalik ing taun 2019, Hitachi Zosen (Jepang) nuduhake baterei kantong kabeh-padat 140 mAh kanggo digunakake ing angkasa lan diuji ing Stasiun Angkasa Internasional (ISS). Baterei iki kasusun saka elektrolit sulfida lan komponen baterei liyane sing ora dingerteni, bisa digunakake ing antarane -40°C lan 100°C. Ing taun 2021 perusahaan ngenalake baterei solid berkapasitas 1.000 mAh sing luwih dhuwur. Hitachi Zosen ndeleng kabutuhan baterei sing padhet kanggo lingkungan sing atos kayata papan lan peralatan industri sing beroperasi ing lingkungan sing khas. Perusahaan kasebut ngrancang nambah kapasitas baterei kaping pindho ing taun 2025. Nanging nganti saiki, ora ana produk baterei sing bisa digunakake ing kendaraan listrik.

Elektrolit semi-padat lan padhet organik

Ing kategori elektrolit padhet organik, Bolloré Prancis wis sukses komersialisasi elektrolit PVDF-HFP jinis gel lan elektrolit PEO jinis gel. Perusahaan iki uga wis ngluncurake program pilot sharing mobil ing Amerika Utara, Eropa lan Asia kanggo ngetrapake teknologi baterei iki kanggo kendaraan listrik, nanging baterei polimer iki durung tau diadopsi sacara luas ing mobil penumpang. Salah sawijining faktor sing nyebabake adopsi komersial sing ora apik yaiku mung bisa digunakake ing suhu sing relatif dhuwur (50°C iki 80°C) lan kisaran tegangan rendah. Baterei iki saiki digunakake ing kendaraan komersial, kayata sawetara bis kutha. Ora ana kasus nggarap baterei elektrolit polimer padat murni ing suhu kamar (yaiku, watara 25°C).

Kategori semisolid kalebu elektrolit sing kenthel banget, kayata campuran uyah-pelarut, larutan elektrolit sing konsentrasi uyah luwih dhuwur tinimbang standar 1 mol/L, kanthi konsentrasi utawa titik jenuh nganti 4 mol/L. Keprigelan karo campuran elektrolit konsentrasi yaiku kandungan garam fluorinasi sing relatif dhuwur, sing uga nuwuhake pitakonan babagan isi litium lan pengaruh lingkungan elektrolit kasebut. Iki amarga komersialisasi produk diwasa mbutuhake analisis siklus urip sing komprehensif. Lan bahan mentah kanggo elektrolit semi-padat sing disiapake uga kudu prasaja lan kasedhiya supaya luwih gampang digabungake menyang kendaraan listrik.

Elektrolit hibrida

Elektrolit hibrida, uga dikenal minangka elektrolit campuran, bisa diowahi adhedhasar elektrolit hibrida pelarut banyu/organik utawa kanthi nambahake larutan elektrolit cair non-air menyang elektrolit padat, kanthi nimbang manufaktur lan skalabilitas elektrolit padat lan syarat kanggo teknologi tumpukan. Nanging, elektrolit hibrida kasebut isih ana ing tahap riset lan ora ana conto komersial.

Pertimbangan kanggo pangembangan komersial elektrolit

Kauntungan paling gedhe saka elektrolit padhet yaiku safety dhuwur lan umur siklus sing dawa, nanging poin-poin ing ngisor iki kudu dipikirake kanthi teliti nalika ngevaluasi elektrolit cair utawa padhet alternatif:

• Proses manufaktur lan desain sistem elektrolit padat. Baterei gauge laboratorium biasane kasusun saka partikel elektrolit padat kanthi kandel sawetara atus mikron, dilapisi ing sisih siji elektroda. Sel padhet cilik iki ora makili kinerja sing dibutuhake kanggo sel gedhe (10 nganti 100Ah), amarga kapasitas 10 ~ 100Ah minangka spesifikasi minimal sing dibutuhake kanggo baterei daya saiki.
• Elektrolit padhet uga ngganti peran diafragma. Amarga bobot lan kekandelane luwih gedhe tinimbang diafragma PP / PE, mula kudu diatur kanggo entuk kapadhetan bobot.≥350 Wh/kglan Kapadhetan energi≥900Wh/L supaya impeding komersialisasi sawijining.

Baterei tansah dadi resiko safety kanggo sawetara derajat. Elektrolit padat, sanajan luwih aman tinimbang cairan, ora mesthi ora gampang kobong. Sawetara polimer lan elektrolit anorganik bisa bereaksi karo oksigen utawa banyu, ngasilake panas lan gas beracun sing uga nyebabake geni lan bledosan. Saliyane sel tunggal, plastik, kasus lan bahan kemasan bisa nyebabake pembakaran sing ora bisa dikendhaleni. Dadi pungkasane, tes keamanan tingkat sistem sing holistik dibutuhake.