“فتح المستقبل الواعد: استكشاف التطورات والإمكانات لبطاريات الليثيوم-كبريت”

“فتح المستقبل الواعد: استكشاف التطورات والإمكانات لبطاريات الليثيوم-كبريت”

تتكون بطاريات أيونات الليثيوم المستخدمة تجاريًا بشكل أساسي من الكاثود والقطب الموجب والفاصل والإلكتروليت. يتم تركيب بطاريات أيونات الليثيوم في الهواتف الذكية والأدوات الكهربائية والمركبات الكهربائية. وهي تستخدم محلول الإلكتروليت السائل.

على الرغم من استخدامها على نطاق واسع والتحسينات فيبطارية ليثيوم أيونالتكنولوجيا، إلا أنها تتمتع أيضًا بعيوب مألوفة، مثل السخونة الزائدة ومشاكل سلسلة التوريد مع المواد الخام. هناك بحث مستمر في تلك المشاكل عن طريق اختبار مواد جديدة في بناء البطاريات. إحدى هذه المواد هي الكبريت، نظرًا لوفرتها الشديدة في الطبيعة، وهي منتج ثانوي لصناعة النفط. المادة فعالة من حيث التكلفة ولديها القدرة على الاحتفاظ بطاقة أكبر من البطاريات التقليدية القائمة على الليثيوم أيون.

من المتوقع أن ينمو حجم سوق البطاريات القائمة على الكبريت في جميع أنحاء العالم بمعدل نمو سنوي مركب قدره 17.69٪، ليصل إلى 2699 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2031 من 517.4 مليون دولار في عام 2021.

الوصول إلى نموذج تقرير (بما في ذلك الرسوم البيانية والمخططات والأرقام):https://univdatos.com/get-a-free-sample-form-php/?product_id=12413

مكونات البطارية–

الأقطاب الكهربائية– القطب الكهربائي الذي يطلق الإلكترونات أثناء التفريغ هو الأنود؛ القطب الكهربائي الذي يمتص الإلكترونات هو الكاثود. يخزنون الليثيوم. يحمل الإلكتروليت أيونات الليثيوم المشحونة إيجابياً (أي أن الأيون هو جسيم مشحون كهربائياً يتم إنتاجه لإعطاء أيون موجب أو سالب عن طريق إزالة أو إضافة الإلكترونات من ذرة متعادلة) من الأنود إلى الكاثود والعكس صحيح من خلال الفاصل. تؤدي حركة أيونات الليثيوم إلى توليد إلكترونات حرة في الأنود، مما يؤدي إلى شحنة تتدفق التيار الكهربائي من خلال الجهاز الذي يتم تشغيله. الأقطاب الكهربائية مسؤولة عن الأداء الأساسي للبطارية.

الفاصل والإلكتروليت– يحدد هذان الأمران سلامة البطارية. يعمل الفاصل كحاجز مادي بين الكاثود والأنود، مما يمنع التدفق المباشر للإلكترونات بينهما، ويمنع تدفق الإلكترونات داخل البطارية، تاركًا فقط الأيونات تمر من خلالها.

ينقل الإلكتروليت الأيونات (جسيمات حمل الشحنة) ذهابًا وإيابًا بين قطبي البطارية، مما يؤدي إلى شحن البطارية وتفريغها.

التحدي في الاستخدام العملي لبطاريات الليثيوم-كبريت

يتسبب شحن بطارية Li-S في تراكم مادة (بوليسلفيد) تتدفق بعد ذلك وتذوب في الإلكتروليت، مما يتسبب في تآكله. يُشار إليه من قبل الباحثين باسم تأثير نقل البوليسلفيد، فهو يقلل من عمر البطارية.

لمنع إغلاق البوليسلفيد، حاول العلماء في البداية وضع طبقة داخلية غير نشطة للأكسدة والاختزال بين الأقطاب الكهربائية. ومع ذلك، انتهى الأمر بأخذ مساحة إضافية داخل البطارية، مما يقلل من سعة تخزين البطارية ولم يقلل بشكل كافٍ من الإغلاق. في وقت لاحق، طور الباحثون طبقة داخلية نشطة تحتوي على الكبريت المسامية بدلاً من طبقة غير نشطة للأكسدة والاختزال (أي أنها لا تخضع لتفاعلات مماثلة كما هو الحال في القطب الكهربائي). أظهرت النتائج زيادة السعة بمقدار ثلاثة أضعاف وحافظت البطاريات ذات الطبقة الداخلية النشطة على سعة عالية على مدار 700 دورة شحن وتفريغ.

التطورات الأخيرة في سوق البطاريات القائمة على الكبريت

سبتمبر 2022: تمت مكافأة شركة NGK Insulators, Ltd بعقد لنظام صوديوم كبريت بقدرة 11.4 ميجاوات/69.6 ميجاوات في الساعة. سيتم نشر النظام في محطة Tsu LNG في محافظة ميه، اليابان.

يناير 2022: وقعت شركة Lyten Inc. ووزارة الدفاع الأمريكية اتفاقية. تهدف هذه الاتفاقية إلى تعزيز بطاريات الليثيوم-كبريت للاستخدام التجاري والسلامة الوطنية.

مزايا الليثيوم-كبريت-

الخلاصة

تقترب بطاريات الليثيوم أيون من تقدمها التكنولوجي. ظهرت بطاريات Li-S كحل للقيود المفروضة على بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. يتطلع الباحثون إلى حل التحدي الحالي المتمثل في قصر عمر البطارية الناتج عن إغلاق البوليسلفيد، من خلال استخدام إلكتروليتات الحالة الصلبة للكبريتيد (SSEs). تتمتع بطاريات Li-S بطاقة عالية الكثافة وسلامة معززة وفعالية من حيث التكلفة والكبريت المستخدم في البطاريات هو منتج ثانوي صناعي. 

المؤلف: أبهيشيك سيني

لمزيد من التفاصيل، اتصل بـ:

UnivDatos Market Insights

C80B, Sector-8, Noida,

أوتار براديش 201301

للاستفسارات المتعلقة بالمبيعات، يرجى التواصل معنا على [email protected]