إطلاق العنان للمستقبل الواعد: استكشاف التطورات وإمكانات بطاريات الليثيوم والكبريت.

"إطلاق العنان للمستقبل الواعد: استكشاف التطورات والإمكانات لبطاريات الليثيوم والكبريت"

تتكون بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة تجاريًا بشكل أساسي من الكاثود وفاصل الأنود والإلكتروليت. يتم تركيب بطاريات الليثيوم أيون في الهواتف الذكية والأدوات الكهربائية والمركبات الكهربائية. وهي تستخدم محلول الإلكتروليت السائل.

على الرغم من استخدامها على نطاق واسع والتحسينات في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون ، إلا أنها تعاني من عيوب مألوفة أيضًا، مثل ارتفاع درجة الحرارة ومشاكل سلسلة التوريد مع المواد الخام. هناك أبحاث جارية في هذه المشاكل عن طريق اختبار مواد جديدة في بناء البطاريات. إحدى هذه المواد هي الكبريت، نظرًا لوفرته الشديدة في الطبيعة، وهو منتج ثانوي لصناعة النفط. كما أن المادة فعالة من حيث التكلفة ولديها القدرة على الاحتفاظ بمزيد من الطاقة مقارنة بالبطاريات التقليدية القائمة على أيونات الليثيوم.

من المتوقع أن ينمو حجم سوق البطاريات القائمة على الكبريت في جميع أنحاء العالم بمعدل نمو سنوي مركب قدره 17.69%، ليصل إلى 2,699 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2031 من 517.4 مليون دولار في عام 2021.

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

مكونات البطارية–

الأقطاب الكهربائية– القطب الذي يطلق الإلكترونات أثناء التفريغ هو الأنود؛ القطب الذي يمتص الإلكترونات هو الكاثود. يخزنون الليثيوم. يحمل الإلكتروليت أيونات الليثيوم المشحونة إيجابياً (أي أن الأيون عبارة عن جسيم مشحون كهربائياً يتم إنتاجه لإعطاء أيون موجب أو سالب إما عن طريق إزالة أو إضافة إلكترونات من ذرة متعادلة) من الأنود إلى الكاثود والعكس عبر الفاصل. تخلق حركة أيونات الليثيوم إلكترونات حرة في الأنود، مما يخلق شحنة تتدفق تيارًا كهربائيًا عبر جهاز يتم تشغيله. الأقطاب الكهربائية مسؤولة عن الأداء الأساسي للبطارية.

الفاصل والإلكتروليت– يحدد هذان العنصران سلامة البطارية. يعمل الفاصل كحاجز مادي بين الكاثود والأنود، مما يمنع التدفق المباشر للإلكترونات بينهما، ويمنع تدفق الإلكترونات داخل البطارية، ولا يترك سوى الأيونات لتمر عبرها.

ينقل الإلكتروليت الأيونات (الجسيمات الحاملة للشحنة) ذهابًا وإيابًا بين قطبي البطارية، مما يؤدي إلى شحن البطارية وتفريغها.

التحدي في الاستخدام العملي لبطاريات الليثيوم والكبريت

يؤدي شحن بطارية Li-S إلى تراكم مادة (بولي سلفيد) والتي تتدفق بعد ذلك وتذوب في الإلكتروليت، مما يتسبب في تآكله. يشار إليه من قبل الباحثين بتأثير نقل متعدد الكبريتيد، فهو يقلل من عمر البطارية.

لمنع إغلاق بولي سلفيد، حاول العلماء في البداية وضع طبقة وسيطة غير نشطة للأكسدة والاختزال بين الأقطاب الكهربائية. ومع ذلك، فقد انتهى الأمر بأخذ مساحة إضافية داخل البطارية، مما أدى إلى تقليل سعة تخزين البطارية ولم يقلل بشكل كافٍ من الإغلاق. بعد ذلك، طور الباحثون طبقة وسيطة نشطة مسامية تحتوي على الكبريت بدلاً من الأكسدة والاختزال (أي أنها لا تخضع لتفاعلات مماثلة كما في القطب الكهربائي). أظهرت النتائج زيادة في السعة بمقدار ثلاثة أضعاف وحافظت البطاريات ذات الطبقة البينية النشطة على سعة عالية خلال أكثر من 700 دورة شحن وتفريغ.

التطورات الأخيرة في سوق البطاريات القائمة على الكبريت

سبتمبر 2022: حصلت شركة NGK Insulators, Ltd على عقد لنظام كبريتات الصوديوم بقدرة 11.4 ميجاوات/69.6 ميجاوات في الساعة. سيتم نشر النظام في محطة Tsu LNG في محافظة Mie، اليابان.

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

مزايا الليثيوم والكبريت-

الخلاصة

تصل بطاريات الليثيوم أيون إلى 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 متعدد الكبريتيد، وذلك باستخدام إلكتروليتات صلبة للكبريتيد (SSEs). تتميز بطاريات Li-S بكثافة طاقة عالية، وسلامة معززة، وفعالية من حيث التكلفة، والكبريت المستخدم في البطاريات هو منتج ثانوي صناعي. 

المؤلف: Abhishek Saini

لمزيد من التفاصيل اتصل بـ:

UnivDatos Market Insights

C80B, Sector-8, Noida,

Uttar Pradesh 201301

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