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

تتكون بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة تجاريًا بشكل أساسي من الكاثود والأنود والفاصل 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 فيبطارية أيون الليثيومالتكنولوجيا ، إلا أنها تتمتع بعيوب مألوفة أيضًا ، مثل ارتفاع درجة الحرارة ومشكلات سلسلة التوريد مع المواد الخام. هناك بحث مستمر في هذه المشكلات 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 بمزيد من الطاقة من البطاريات التقليدية القائمة على الليثيوم أيون.

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

الحصول على نموذج تقرير (بما في ذلك الرسوم البيانية والمخططات والأشكال):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. يقومون بتخزين الليثيوم. يحمل الإلكتروليت أيونات الليثيوم المشحونة إيجابًا (أي أن الأيون هو جسيم مشحون كهربائيًا يتم إنتاجه لإعطاء أيون موجب أو سالب عن طريق إزالة أو إضافة الإلكترونات من ذرة متعادلة) من الأنود إلى الكاثود والعكس من خلال الفاصل. تؤدي حركة أيونات الليثيوم إلى إنشاء إلكترونات حرة في الأنود ، مما يؤدي إلى توليد شحنة تتدفق التيار الكهربائي من خلال الجهاز الذي يتم تشغيله. الأقطاب الكهربائية مسؤولة عن الأداء الأساسي للبطارية.

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

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

التحدي في الاستخدام العملي لبطاريات الليثيوم-كبريت

ينتج عن شحن بطارية Li-S مادة متراكمة (بولي سلفيد) تتدفق بعد ذلك وتذوب في الإلكتروليت ، مما يتسبب في تآكلها. يشار إليها من قبل الباحثين باسم تأثير نقل البولي سلفيد ، مما يقلل من عمر البطارية.

لمنع إيقاف البولي سلفيد ، 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 كاف 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 في السعة ثلاث مرات 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 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 Lyten Inc. ووزارة الدفاع الأمريكية اتفاقية. تهدف هذه الاتفاقية إلى تعزيز بطاريات الليثيوم-كبريت للاستخدام التجاري والسلامة الوطنية.

مزايا الليثيوم-كبريت-

الخلاصة

تصل بطاريات الليثيوم أيون إلى تقدمها التكنولوجي. ظهرت بطاريات Li-S كحل لقيود بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. يتطلع الباحثون إلى حل التحدي الحالي المتمثل في قصر عمر البطارية الناتج عن إيقاف البولي سلفيد ، من خلال استخدام شوارد الحالة الصلبة (SSEs). تتميز بطاريات Li-S بكثافة طاقة عالية وسلامة معززة وفعالية من حيث التكلفة والكبريت المستخدم في البطاريات هو منتج ثانوي صناعي.

المؤلف: أبيشيك 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]