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

"إطلاق العنان للمستقبل الواعد: استكشاف التطورات وإمكانات بطاريات 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 إلكتروليت سائل.

على الرغم من استخدامها على نطاق واسع والتحسينات في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون ، إلا أن لديها عيوبًا مألوفة أيضًا، مثل ارتفاع درجة الحرارة ومشاكل سلسلة التوريد مع المواد الخام. هناك بحث مستمر 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. تعتبر المادة أيضًا فعالة من حيث التكلفة ولديها القدرة على الاحتفاظ بمزيد من الطاقة مقارنة بالبطاريات 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 2,699 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2031 من 517.4 مليون دولار في عام 2021.

الوصول إلى تقرير العينة (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. يقومون بتخزين الليثيوم. يحمل الإلكتروليت أيونات الليثيوم موجبة الشحنة (أي أن الأيون عبارة عن جسيم مشحون كهربائيًا يتم إنتاجه لإعطاء أيون موجب أو سالب إما عن طريق إزالة أو إضافة إلكترونات من ذرة محايدة) من الأنود إلى الكاثود والعكس عن طريق الفاصل. تخلق حركة أيونات الليثيوم إلكترونات حرة في الأنود، مما يخلق شحنة تدفق تيار كهربائي عبر الجهاز الذي 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 يسمح إلا للأيونات بالمرور 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 المواد (متعدد الكبريتيد) التي تتدفق بعد ذلك وتذوب في الإلكتروليت، مما يتسبب في تآكلها. يشار إليه من قبل الباحثين باسم تأثير نقل متعدد الكبريتيد، فهو يقلل من عمر البطارية.

لمنع إغلاق متعدد الكبريتيد، حاول العلماء في البداية وضع طبقة داخلية غير نشطة للأكسدة والاختزال بين الأقطاب الكهربائية. ومع ذلك، انتهى الأمر بأخذ مساحة إضافية داخل البطارية، مما قلل من سعة تخزين البطارية ولم يقلل بشكل كافٍ من الإغلاق. بعد ذلك، قام الباحثون بتطوير طبقة داخلية نشطة مسامية تحتوي على الكبريت بدلاً من الأكسدة والاختزال غير النشط (أي أنها لا تخضع لتفاعلات مماثلة كما في القطب الكهربائي). أظهرت النتائج زيادة السعة بمقدار ثلاثة أضعاف وحافظت البطاريات ذات الطبقة الداخلية 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 كبريتيد 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 كبريتيد صلبة الحالة (SSEs). تتميز بطاريات Li-S بكثافة طاقة عالية، وتعزيز السلامة، وفعالية التكلفة، والكبريت المستخدم في البطاريات هو منتج ثانوي صناعي. 

المؤلف: Abhishek Saini

لمزيد من التفاصيل اتصل:

UnivDatos Market Insights

C80B, Sector-8, Noida,

Uttar Pradesh 201301

للاستفسار المتعلق بالمبيعات، يرجى التواصل معنا على [email protected]