Революция в хранении энергии: рост твердотельных аккумуляторов в эпоху электромобилей
Литий-ионные аккумуляторы, используемые в коммерческих целях, в основном состоят из катода, анодного сепаратора и электролита. Литий-ионные аккумуляторы устанавливаются в смартфонах, электроинструментах и электромобилях. В них используется жидкий электролит.
Компоненты аккумулятора-
Электроды - Электродом, который высвобождает электроны во время разряда, является анод; электродом, который поглощает электроны, является катод. Они хранят литий. Электролит переносит положительно заряженные ионы лития (т.е. ион - это электрически заряженная частица, образующаяся для придания положительного или отрицательного иона либо путем удаления, либо путем добавления электронов из нейтрального атома) от анода к катоду и обратно через сепаратор. Движение ионов лития создает свободные электроны в аноде, создавая заряд, который пропускает электрический ток через устройство, которое питается. Электроды отвечают за основные характеристики аккумулятора.
Получите полный отчет (включая графики, диаграммы и рисунки): https://univdatos.com/report/india-lithium-ion-battery-market/
Сепаратор и электролит - Эти два компонента определяют безопасность аккумулятора. Сепаратор действует как физический барьер между катодом и анодом, предотвращая прямой поток электронов между ними, блокируя поток электронов внутри аккумулятора, позволяя проходить через них только ионам.
Электролит переносит ионы (частицы, переносящие заряд) вперед и назад между двумя электродами аккумулятора, заставляя аккумулятор заряжаться и разряжаться.
Твердотельный аккумулятор - В твердотельном аккумуляторе используется твердый электролит вместо жидкого электролита. Он также играет 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
Эксперименты с твердотельными аккумуляторами восходят к концу 1950-х годов, когда использовались электролиты, проводящие ионы серебра. Переходя к сегодняшнему дню, примером твердотельного аккумулятора является литий-фосфатное стекло. Плотность энергии в этих аккумуляторах высока, а энергоемкость больше, чем у Li-ion аккумулятора.
Преимущества твердотельного аккумулятора
Жидкие электролиты в литий-ионных аккумуляторах изготавливаются из легковоспламеняющихся органических растворителей; есть опасения по поводу их использования в условиях высоких температур. С использованием твердотельных аккумуляторов такого риска нет, поскольку они не сделаны из легковоспламеняющихся материалов. Их можно использовать при высоких температурах, и они позволяют осуществлять быструю зарядку благодаря своей термостойкости. Еще одним преимуществом является выбор размера аккумулятора, поскольку нет никаких структурных ограничений, как в случае с жидкими электролитами, для предотвращения утечек.
Роль твердотельных аккумуляторов в электромобилях
Исследования указывают на переход от ДВС (электромобилей с двигателем внутреннего сгорания) к электромобилям в автомобильной промышленности. Необходимо решить несколько задач, прежде чем электромобили станут мейнстримом. Электромобили должны иметь такой же уровень пробега, как и нынешние ДВС, и необходимо увеличить емкость аккумулятора электромобиля, чтобы сделать это. Замена литий-ионных аккумуляторов на твердотельные аккумуляторы является основной тенденцией рынка в НИОКР для автомобильных и твердотельных аккумуляторных производителей.
Ожидается, что размер рынка твердотельных аккумуляторов будет расти со среднегодовым темпом роста 32,5%, достигнув 314 миллионов долларов США к 2028 году с 58 миллионов долларов США в 2022 году.
Вывод
Литий-ионные аккумуляторы достигают своего технологического развития. Твердотельные аккумуляторы являются жизнеспособной альтернативой для устранения текущих сдерживающих факторов. Огромные инвестиции производителей (Toyota, BMW, Volkswagen, Hyundai и многих других) в НИОКР твердотельных аккумуляторов приведут к инновационным технологическим достижениям в этом секторе.
Автор: Абхишек Саини