Latar

Dina 1800, fisikawan Italia A. Volta ngawangun tumpukan volta, nu muka awal accu praktis tur ngajelaskeun pikeun kahiji kalina pentingna éléktrolit dina alat panyimpen énergi éléktrokimia. Éléktrolit tiasa ditingali salaku lapisan insulasi éléktronik sareng konduktor ion dina bentuk cair atanapi padet, diselapkeun antara éléktroda négatip sareng positip. Ayeuna, éléktrolit paling canggih dijieun ku cara ngabubarkeun uyah litium padet (misalna LiPF6) dina pangleyur karbonat organik non-air (misalna EC jeung DMC). Numutkeun bentuk sareng desain sél umum, éléktrolit biasana nyababkeun 8% dugi ka 15% tina beurat sél. Naon's deui, flammability sarta rentang suhu operasi optimal -10°C nepi ka 60°C greatly ngahalangan pamutahiran salajengna dénsitas énergi batré jeung kaamanan. Ku alatan éta, formulasi éléktrolit inovatif dianggap enabler konci pikeun ngembangkeun generasi saterusna accu anyar.

Panaliti ogé damel pikeun ngembangkeun sistem éléktrolit anu béda. Contona, pamakéan pangleyur fluorinated nu bisa ngahontal siklus logam litium efisien, éléktrolit padet organik atawa anorganik nu mangpaat pikeun industri wahana jeung "batré solid state" (SSB). Alesan utama nyaéta upami éléktrolit padet ngagentos éléktrolit cair asli sareng diafragma, kaamanan, dénsitas énergi tunggal sareng umur batré tiasa ningkat sacara signifikan. Salajengna, urang utamana nyimpulkeun kamajuan panalungtikan éléktrolit padet jeung bahan béda.

Éléktrolit padet anorganik

Éléktrolit padet anorganik parantos dianggo dina alat panyimpen énergi éléktrokimia komérsial, sapertos sababaraha batré rechargeable suhu luhur Na-S, batré Na-NiCl2 sareng batré Li-I2 primér. Deui dina taun 2019, Hitachi Zosen (Jepang) nunjukkeun batré kantong 140 mAh sadayana-padet pikeun dianggo di luar angkasa sareng diuji di Stasion Angkasa Internasional (ISS). Batré ieu diwangun ku éléktrolit sulfida sareng komponén batré sanés anu teu diungkabkeun, tiasa beroperasi antara -40°C sareng 100°C. Dina 2021 pausahaan ieu ngawanohkeun batré solid kapasitas luhur 1.000 mAh. Hitachi Zosen ningali kabutuhan batré padet pikeun lingkungan anu parah sapertos rohangan sareng alat-alat industri anu beroperasi dina lingkungan anu biasa. Pausahaan ngarencanakeun pikeun ngagandakeun kapasitas batré ku 2025. Tapi dugi ka ayeuna, teu aya produk batré solid-state anu tiasa dianggo dina kendaraan listrik.

Éléktrolit semi-padet sareng padet organik

Dina kategori éléktrolit padet organik, Bolloré Perancis parantos hasil komersialisasi éléktrolit PVDF-HFP tipe gél sareng éléktrolit PEO tipe gél. Pausahaan ogé geus ngaluncurkeun program pilot babagi mobil di Amérika Kalér, Éropa jeung Asia pikeun nerapkeun téhnologi batré ieu kandaraan listrik, tapi batré polimér ieu teu kungsi loba diadopsi dina mobil penumpang. Salah sahiji faktor anu nyumbang kana nyoko komérsial anu goréng nyaéta aranjeunna ngan ukur tiasa dianggo dina suhu anu kawilang luhur (50°C nepi ka 80°C) jeung rentang tegangan low. Batré ieu ayeuna dianggo dina kendaraan komersial, sapertos sababaraha beus kota. Teu aya kasus gawé bareng batré éléktrolit polimér padet murni dina suhu kamar (nyaéta, sakitar 25°C).

Kategori semisolid kaasup éléktrolit anu kentel pisan, saperti campuran uyah-pangleyur, larutan éléktrolit anu konsentrasi uyah leuwih luhur batan standar 1 mol/L, kalayan konséntrasi atawa titik jenuh saluhureun 4 mol/L. Anu jadi perhatian pikeun campuran éléktrolit pekat nyaéta eusi uyah fluorinated anu kawilang luhur, anu ogé nyababkeun patarosan ngeunaan eusi litium sareng dampak lingkungan éléktrolit sapertos kitu. Ieu kusabab komersialisasi produk dewasa peryogi analisa siklus hirup anu komprehensif. Sareng bahan baku pikeun éléktrolit semi-padet anu disiapkeun ogé kedah saderhana sareng gampang sayogi supados langkung gampang diintegrasikeun kana kendaraan listrik.

Éléktrolit hibrid

éléktrolit hibrid, ogé katelah éléktrolit campuran, bisa dirobah dumasar kana cai/organik pangleyur éléktrolit hibrid atawa ku nambahkeun hiji solusi éléktrolit cair non-air kana éléktrolit padet, tempo pabrik jeung skalabilitas éléktrolit padet jeung sarat pikeun téhnologi tumpukan. Sanajan kitu, éléktrolit hibrid sapertos masih dina tahap panalungtikan sarta euweuh conto komérsial.

Pertimbangan pikeun ngembangkeun komérsial éléktrolit

Kaunggulan pangageungna éléktrolit padet nyaéta kaamanan anu luhur sareng umur siklus anu panjang, tapi hal-hal di handap ieu kedah dipertimbangkeun sacara saksama nalika ngevaluasi éléktrolit cair atanapi padet alternatif:

• Prosés manufaktur sareng desain sistem éléktrolit padet. Batré pangukur laboratorium biasana diwangun ku partikel éléktrolit padet kalayan kandel sababaraha ratus mikron, dilapis dina hiji sisi éléktroda. Sél padet leutik ieu henteu ngawakilan kinerja anu dipikabutuh pikeun sél ageung (10 dugi ka 100Ah), sabab kapasitas 10 ~ 100Ah mangrupikeun spésifikasi minimum anu diperyogikeun pikeun batré kakuatan ayeuna.
• Éléktrolit padet ogé ngagantikeun peran diafragma. Kusabab beurat sareng kandelna langkung ageung tibatan diafragma PP / PE, éta kedah disaluyukeun pikeun ngahontal dénsitas beurat.≥350Wh/kgjeung dénsitas énergi≥900Wh/L ulah impeding commercialization na.

Batré sok janten résiko kaamanan pikeun sababaraha gelar. Éléktrolit padet, sanajan éta leuwih aman ti cair, teu merta non-kaduruk. Sababaraha polimér sareng éléktrolit anorganik tiasa ngaréaksikeun sareng oksigén atanapi cai, ngahasilkeun panas sareng gas beracun anu ogé nyababkeun bahaya seuneu sareng ledakan. Salian sél tunggal, plastik, wadah sareng bahan bungkus tiasa nyababkeun durukan anu teu kaampeuh. Janten pamustunganana, tés kaamanan tingkat sistem holistik diperyogikeun.