Tha an fheum èiginneach air sgaoilidhean gualain a lughdachadh a’ stiùireadh gluasad luath a dh’ ionnsaigh còmhdhail dealanach agus leudachadh air cleachdadh cumhachd grèine is gaoithe air a’ ghriod.Ma dh’ èiricheas na gluasadan sin mar a bhiodh dùil, dianaidh an fheum air dòighean nas fheàrr air lùth dealain a stòradh.
Feumaidh sinn a h-uile ro-innleachd as urrainn dhuinn fhaighinn gus dèiligeadh ri bagairt atharrachadh clìomaid, arsa an Dr Elsa Olivetti, àrd-ollamh co-cheangailte ri saidheans stuthan agus innleadaireachd aig Esther agus Harold E. Edgerton.Gu soilleir, tha leasachadh mòr-theicneòlasan stòraidh stèidhichte air cliath deatamach.Ach airson tagraidhean gluasadach - gu sònraichte còmhdhail - tha mòran rannsachaidh ag amas air atharrachadh an latha an-diughbataraidhean lithium-iona bhith nas sàbhailte, nas lugha agus comasach air barrachd lùth a stòradh airson am meud agus an cuideam.
Tha bataraidhean àbhaisteach lithium-ion a’ leantainn air adhart a’ leasachadh, ach tha na cuingeadan aca fhathast, gu ìre mar thoradh air an structar aca.Tha bataraidhean lithium-ion air an dèanamh suas de dhà electrod, aon dearbhach agus aon àicheil, air a sgaoileadh ann an leaghan organach (anns a bheil carbon).Nuair a thèid am bataraidh a ghearradh agus a leigeil ma sgaoil, thèid mìrean lithium (no ions) le cosgais a chuir bho aon electrod chun fhear eile tron electrolyte leaghaidh.
Is e aon dhuilgheadas leis an dealbhadh seo gum faod an electrolyte leaghaidh a bhith luaineach agus a dhol na theine aig cuid de bholtachd agus teòthachd.Tha na bataraidhean sa chumantas sàbhailte fo chleachdadh àbhaisteach, ach tha an cunnart ann fhathast, arsa an Dr Kevin Huang Ph.D.’15, neach-saidheans rannsachaidh ann am buidheann Olivetti.
Is e duilgheadas eile nach eil bataraidhean lithium-ion freagarrach airson an cleachdadh ann an càraichean.Bidh pacaidean bataraidh mòr, trom a’ gabhail àite, ag àrdachadh cuideam iomlan a’ charbaid agus a’ lughdachadh èifeachdas connaidh.Ach tha e duilich bataraidhean lithium-ion an latha an-diugh a dhèanamh nas lugha agus nas aotroime fhad ‘s a chumas iad an dùmhlachd lùtha - an ìre de lùth a tha air a stòradh gach gram de chuideam.
Gus fuasgladh fhaighinn air na duilgheadasan sin, tha luchd-rannsachaidh ag atharrachadh prìomh fheartan bataraidhean lithium-ion gus dreach uile-chruaidh, no stàite cruaidh, a chruthachadh.Tha iad a’ cur an àite an electrolyte leaghaidh sa mheadhan le electrolyte cruaidh tana a tha seasmhach thairis air raon farsaing de bholtaids agus teòthachd.Leis an electrolyte cruaidh seo, chleachd iad electrod dearbhach àrd-comas agus electrod àicheil lithium meatailt àrd-comas a bha fada nas lugha de thiugh na an ìre àbhaisteach de charbon porous.Leigidh na h-atharrachaidhean sin le cealla iomlan mòran nas lugha fhad ‘s a chumas e an comas stòraidh lùtha, a’ leantainn gu dùmhlachd lùtha nas àirde.
Na feartan sin - sàbhailteachd leasaichte agus barrachd dùmhlachd lùtha- is dòcha gur e an dà bhuannachd as cumanta a th’ ann bho bataraidhean stàite cruaidh a dh’ fhaodadh a bhith ann, ach tha na rudan sin uile a’ coimhead air adhart agus an dòchas, agus chan eil iad riatanach a choileanadh.A dh'aindeoin sin, tha an comas seo air mòran de luchd-rannsachaidh a 'sporghail gus na stuthan agus na dealbhaidhean a lorg a choileanas an gealladh seo.
A 'smaoineachadh nas fhaide na an obair-lann
Tha luchd-rannsachaidh air grunn shuidheachaidhean inntinneach a chruthachadh a tha a’ coimhead gealltanach san obair-lann.Ach tha Olivetti agus Huang den bheachd, leis cho luath sa tha dùbhlan atharrachadh clìomaid, gum faodadh beachdachadh practaigeach a bharrachd a bhith cudromach.Bidh metrics an-còmhnaidh aig an luchd-rannsachaidh againn san obair-lann gus stuthan agus pròiseasan a mheasadh, arsa Olivetti.Dh’fhaodadh eisimpleirean a bhith a’ toirt a-steach comas stòraidh lùtha agus ìrean cosgais/sgaoilidh.Ach mas e buileachadh an amas, tha sinn a’ moladh meatrach a chur ris a dhèiligeas gu sònraichte ris a’ chomas airson sgèileadh luath.
Stuthan agus ruigsinneachd
Ann an saoghal electrolytes cruaidh neo-organach, tha dà phrìomh sheòrsa de stuth ann - ocsaidean anns a bheil ocsaidean agus sulphides anns a bheil sulphur.Tha Tantalum air a thoirt a-mach mar fo-toradh de mhèinneadh staoin agus niobium.Tha dàta eachdraidheil a 'sealltainn gu bheil cinneasachadh tantalum nas fhaisge air an ìre as àirde a dh'fhaodadh a bhith ann na germanium nuair a thathar a' mèinneadh staoin agus niobium.Mar sin tha na tha ri fhaighinn de tantalum na adhbhar dragh nas motha mu bhith comasach air ceallan stèidhichte air LLZO a mheudachadh.
Ach, chan eil fios gu bheil eileamaid ri fhaighinn san talamh a ’fuasgladh nan ceumannan a dh’ fheumar gus a thoirt a-steach do làmhan luchd-saothrachaidh.Mar sin rinn an luchd-rannsachaidh sgrùdadh air ceist leanmhainn mun t-sèine solair de phrìomh eileamaidean - mèinnearachd, giullachd, grinneachadh, còmhdhail, msaa. iarrtas airson bataraidhean?
Ann an sgrùdadh sampall, choimhead iad air na dh’ fheumadh an t-sèine solair airson germanium agus tantalum fàs bliadhna an dèidh bliadhna gus bataraidhean a thoirt seachad airson a’ chabhlach 2030 de charbadan dealain a bha san amharc.Mar eisimpleir, dh'fheumadh cabhlach de charbadan dealain, gu tric air an ainmeachadh mar thargaid airson 2030, bataraidhean gu leòr a thoirt gu buil gus 100 gigawatt uair a thìde de lùth a thoirt seachad.Gus an amas seo a choileanadh, le bhith a’ cleachdadh dìreach bataraidhean LGPS, dh’fheumadh an t-sèine solair germanium fàs 50% bliadhna an dèidh bliadhna - pìos, leis gu bheil an ìre fàis as àirde air a bhith timcheall air 7% san àm a dh’ fhalbh.A’ cleachdadh dìreach ceallan LLZO, dh’fheumadh an t-sèine solair airson tantalum fàs timcheall air 30% - ìre fàis fada os cionn na h-ìre as àirde eachdraidheil timcheall air 10%.
Tha na h-eisimpleirean sin a’ sealltainn cho cudromach sa tha e beachdachadh air na tha ri fhaighinn de stuthan agus an t-sèine solair nuair a thathar a’ measadh comas sgèileadh diofar electrolytes cruaidh, arsa Huang: Fiù mura h-eil meud stuth na chùis, mar ann an germanium, a’ meudachadh na h-uile. is dòcha gu feum na ceumannan san t-sèine solair gus a bhith a rèir cinneasachadh charbadan dealain san àm ri teachd ìre fàis a tha cha mhòr gun samhail.
Stuthan agus giollachd
Is e feart eile ri beachdachadh nuair a thathar a’ measadh comas scalability dealbhadh bataraidh cho duilich sa tha pròiseas saothrachaidh agus a’ bhuaidh a dh’ fhaodadh a bhith aige air cosgais.Tha e do-sheachanta gu bheil mòran cheumannan an sàs ann a bhith a’ dèanamh bataraidh stàite cruaidh, agus bidh fàilligeadh ceum sam bith a’ meudachadh cosgais gach cealla a chaidh a dhèanamh gu soirbheachail.
Mar neach-ionaid airson duilgheadas saothrachaidh, rinn Olivetti, Ceder agus Huang sgrùdadh air buaidh na h-ìre fàilligeadh air cosgais iomlan dealbhadh bataraidh stàite cruaidh taghte san stòr-dàta aca.Ann an aon eisimpleir, chuir iad fòcas air an LLZO ogsaid.Tha LLZO gu math brisg agus tha siotaichean mòra tana gu leòr airson an cleachdadh ann am bataraidhean àrd-choileanaidh cruaidh dualtach sgàineadh no dlùthadh aig an teòthachd àrd a tha an lùib a’ phròiseas saothrachaidh.
Gus faighinn a-mach dè a’ bhuaidh cosgais a bhiodh aig na fàilligidhean sin, rinn iad atharrais air na ceithir prìomh cheumannan giullachd a bha an lùib a bhith a’ cruinneachadh cheallan LLZO.Aig gach ceum, rinn iad cunntas air a’ chosgais stèidhichte air toradh measta, ie a’ chuibhreann de cheallan iomlan a chaidh a phròiseasadh gu soirbheachail gun fhàilligeadh.Airson LLZO, bha an toradh mòran nas ìsle na airson na dealbhaidhean eile a rinn iad sgrùdadh;A bharrachd air an sin, mar a chaidh an toradh sìos, mheudaich cosgais gach kilowatt-uair (kWh) de lùth cealla gu mòr.Mar eisimpleir, nuair a chaidh 5% a bharrachd de cheallan a chur ris a’ cheum teasachaidh catod mu dheireadh, chaidh a’ chosgais suas mu $30/kWh - atharrachadh beag air bheag leis gur e $100/kWh a’ chosgais targaid ris an gabhar san fharsaingeachd airson a leithid de cheallan.Gu soilleir, faodaidh duilgheadasan saothrachaidh buaidh mhòr a thoirt air comasachd gabhail ris an dealbhadh air sgèile mhòr.
Ùine puist: Sultain-09-2022