Революционизация хранения энергии: рост твердотельных аккумуляторов в эпоху электромобилей
Литий-ионные аккумуляторыКоммерчески используемые в основном состоят из катода, анода, сепаратора и электролита. Литий-ионные аккумуляторы устанавливаются в смартфонах, электроинструментах и электромобилях. Они используют раствор жидкого электролита.
Компоненты батареи-
Электроды - Электрод, выделяющий электроны при разряде, является анодом; электрод, поглощающий электроны, является катодом. Они хранят литий. Электролит переносит положительно заряженные ионы лития (т. е. ион - это электрически заряженная частица, образованная в результате удаления или добавления электронов из нейтрального атома) от анода к катоду и наоборот через сепаратор. Движение ионов лития создает свободные электроны в аноде, создавая заряд, который направляет электрический ток через запитываемое устройство. Электроды отвечают за базовые характеристики батареи.
Получить доступ к полному отчету (включая графики, диаграммы и рисунки):https://univdatos.com/report/india-lithium-ion-battery-market/
Сепаратор и электролит - Эти два компонента определяют безопасность батареи. Сепаратор действует как физический барьер между катодом и анодом, предотвращая прямой поток электронов между ними, блокируя поток электронов внутри батареи, оставляя только ионы, которые могут проходить через них.
Электролит переносит ионы (частицы, переносящие заряд) вперед и назад между двумя электродами батареи, заставляя батарею заряжаться и разряжаться.
Твердотельный аккумулятор - В твердотельном аккумуляторе используется твердый раствор электролита вместо раствора жидкого электролита. Он также выполняет роль сепаратора. Он имеет более высокую плотность энергии. Он не имеет риска взрыва или возгорания, устраняя необходимость в компонентах безопасности для этих целей и экономя больше места для увеличения емкости аккумулятора.
Пример твердотельного аккумулятора
Экспериментирование ствердотельными аккумуляторамивосходит к концу 1950-х годов, с использованием электролитов, проводящих ионы серебра. Перенесемся в сегодняшний день, пример твердотельного аккумулятора - стекло с фосфатом лития. Плотность энергии в этих батареях высока, емкость энергии больше, чем у литий-ионной батареи.
Преимущества твердотельного аккумулятора
Жидкие электролиты в литий-ионных батареях состоят из легковоспламеняющихся органических растворителей; существует обеспокоенность по поводу их использования в высокотемпературных условиях. Нет такого риска, связанного с использованием твердотельных аккумуляторов, поскольку они не сделаны из горючих материалов. Их можно использовать при высоких температурах и делать быструю зарядку возможной из-за их термостойкости. Другим преимуществом является выбор размера батареи, так как нет структурных ограничений, как в случае с жидкими электролитами, для предотвращения утечек.
Роль твердотельных аккумуляторов в электромобилях
Исследования указывают на переход от ICEV (автомобили с двигателями внутреннего сгорания) к электромобилям в автомобильной промышленности. Необходимо решить несколько проблем, прежде чем электромобили станут основными. Электромобили должны иметь такой же уровень пробега, как и текущие ICEV, и для этого необходимо увеличить емкость аккумулятора электромобиля. Замена литий-ионных аккумуляторов твердотельными является основной рыночной тенденцией в исследованиях и разработках для производителей автомобилей и твердотельных аккумуляторов.
Ожидается, что размер рынка твердотельных аккумуляторов вырастет со среднегодовым темпом роста в 32,5%, достигнув 314 миллионов долларов США к 2028 году с 58 миллионов долларов США в 2022 году.
Заключение
Литий-ионные аккумуляторы достигают своего технологического развития. Твердотельные аккумуляторы являются жизнеспособной альтернативой для решения текущих сдерживающих факторов. Огромные инвестиции производителей (Toyota, BMW, Volkswagen, Hyundai и многих других) в исследования и разработки твердотельных аккумуляторов приведут к инновационным технологическим достижениям в этом секторе.
Автор: Абхишек Сайни