Cúlra

I 1800, thóg an fisiceoir Iodálach A. Volta an carn voltaic, a d'oscail tús cadhnraí praiticiúla agus chuir sé síos don chéad uair ar thábhacht an leictrilít i bhfeistí stórála fuinnimh leictriceimiceach. Is féidir an leictrilít a fheiceáil mar chiseal leictreonach inslithe agus ian-seolta i bhfoirm leachtach nó soladach, a cuireadh isteach idir na leictreoidí diúltacha agus dearfacha. Faoi láthair, déantar an leictrilít is airde chun cinn tríd an salann litiam soladach (eg LiPF6) a thuaslagadh i dtuaslagóir carbónáit orgánach neamh-uiscí (m.sh. EC agus DMC). De réir an fhoirm agus an dearadh cille ginearálta, de ghnáth is ionann an leictrilít agus 8% go 15% de mheáchan na cille. Cad's níos mó, a inadhainteacht agus raon teocht oibriúcháin is fearr de -10°C go 60°C bac go mór feabhas breise ar dhlús fuinnimh ceallraí agus sábháilteacht. Dá bhrí sin, meastar gurb iad foirmithe nuálaíocha leictrilít an príomh-chumasóir d'fhorbairt an chéad ghlúin eile de chadhnraí nua.

Tá taighdeoirí ag obair freisin chun córais éagsúla leictrilít a fhorbairt. Mar shampla, úsáid tuaslagóirí fluairínithe ar féidir leo rothaíocht miotail litiam éifeachtach a bhaint amach, leictrilítí soladacha orgánacha nó neamhorgánacha a théann chun sochair thionscal na feithicle agus "cadhnraí soladach-staid" (SSB). Is é an chúis is mó ná má chuirtear an leictrilít soladach in ionad an leictrilít leachtach bunaidh agus an scairt, is féidir feabhas mór a chur ar shábháilteacht, dlús fuinnimh aonair agus saol na ceallraí. Ar aghaidh, déanaimid achoimre den chuid is mó ar dhul chun cinn taighde leictrilítí soladacha le hábhair éagsúla.

Leictrilítí soladacha neamhorgánacha

Baineadh úsáid as leictrilítí soladacha neamhorgánacha i bhfeistí stórála fuinnimh leictriceimiceach tráchtála, mar shampla roinnt cadhnraí in-athluchtaithe ardteochta Na-S, cadhnraí Na-NiCl2 agus cadhnraí príomhúla Li-I2. Ar ais i 2019, léirigh Hitachi Zosen (An tSeapáin) ceallraí pouch uile-stáit soladach de 140 mAh le húsáid sa spás agus a thástáil ar an Stáisiún Spáis Idirnáisiúnta (ISS). Tá an ceallraí seo comhdhéanta de leictrilít sulfíde agus comhpháirteanna ceallraí neamhnochta eile, agus é in ann oibriú idir -40°C agus 100°C. In 2021 tá an chuideachta ag tabhairt isteach ceallraí soladach le cumas níos airde de 1,000 mAh. Feiceann Hitachi Zosen go bhfuil gá le cadhnraí soladacha le haghaidh timpeallachtaí crua mar spás agus trealamh tionsclaíoch a oibríonn i dtimpeallachtaí tipiciúla. Tá sé beartaithe ag an gcuideachta an cumas ceallraí a dhúbailt faoi 2025. Ach go dtí seo, níl aon táirge ceallraí uile-soladach-stáit lasmuigh den seilf is féidir a úsáid i bhfeithiclí leictreacha.

Leictrilítí orgánacha leath-soladach agus soladach

Sa chatagóir leictrilít soladach orgánach, d'éirigh le Bolloré na Fraince leictrilít PVDF-HFP de chineál glóthach agus leictrilít PEO de chineál glóthach a thráchtálú. Sheol an chuideachta freisin cláir phíolótacha carr-roinnte i Meiriceá Thuaidh, san Eoraip agus san Áise chun an teicneolaíocht ceallraí seo a chur i bhfeidhm ar fheithiclí leictreacha, ach níor glacadh go forleathan leis an gceallraí polaiméire seo i gcarranna paisinéirí riamh. Fachtóir amháin a chuireann lena nglacadh lag tráchtála ná nach féidir iad a úsáid ach ag teochtaí réasúnta ard (50°C go 80°C) agus raonta voltas íseal. Tá na cadhnraí seo á n-úsáid anois i bhfeithiclí tráchtála, mar shampla roinnt busanna cathrach. Níl aon chásanna ann maidir le bheith ag obair le cadhnraí leictrilít polaiméire soladach íon ag teocht an tseomra (ie, thart ar 25).°C).

Áirítear sa chatagóir leathsoladach leictrilítí an-slaodacha, amhail meascáin tuaslagóirí salainn, an tuaslagán leictrilít a bhfuil tiúchan salainn níos airde ná an caighdeán 1 mol/L aige, agus a bhfuil tiúchan nó pointí sáithiúcháin chomh hard le 4 mol/L. Ábhar imní maidir le meascáin leictrilít tiubhaithe ná an t-ábhar sách ard de shalainn fluairínithe, rud a ardaíonn ceisteanna freisin faoi ábhar litiam agus tionchar comhshaoil ​​​​leictrilítí den sórt sin. Tá sé seo toisc go dteastaíonn anailís chuimsitheach ar shaolré chun tráchtálú táirge aibí. Agus ní mór na hamhábhair do na leictrilítí leath-soladach ullmhaithe a bheith simplí agus ar fáil go héasca freisin chun iad a chomhtháthú níos éasca i bhfeithiclí leictreacha.

Leictrilítí hibrideacha

Is féidir leictrilítí hibrideacha, ar a dtugtar freisin leictrilítí measctha, a mhodhnú bunaithe ar leictrilítí hibrideacha tuaslagóirí uiscí / orgánacha nó trí thuaslagán leictrilít leachtach neamh-uiscí a chur le leictrilít soladach, ag cur san áireamh déantúsaíocht agus inscálaitheacht leictrilítí soladacha agus na ceanglais maidir le teicneolaíocht cruachta. Mar sin féin, tá electrolytes hibrideach den sórt sin fós sa chéim taighde agus níl aon samplaí tráchtála ann.

Breithnithe maidir le forbairt tráchtála leictrilítí

Is iad na buntáistí is mó a bhaineann le leictreailítí soladacha ná sábháilteacht ard agus saolré timthriall fada, ach ba cheart na pointí seo a leanas a mheas go cúramach nuair a bhíonn electrolytes leachtacha nó soladacha eile á meas:

• Próiseas déantúsaíochta agus dearadh córais leictrilít soladach. De ghnáth is éard atá i gcadhnraí tomhais saotharlainne ná cáithníní soladacha leictrilít le cúpla céad miocrón tiubh, atá brataithe ar thaobh amháin de na leictreoidí. Níl na cealla soladacha beaga seo ionadaíoch ar an bhfeidhmíocht atá ag teastáil le haghaidh cealla móra (10 go 100Ah), toisc gurb é toilleadh 10~100Ah an tsonraíocht íosta a theastaíonn le haghaidh cadhnraí cumhachta reatha.
• Cuirtear leictrilít soladach in ionad ról an scairt freisin. Toisc go bhfuil a mheáchan agus a thiús mush níos mó ná scairt PP/PE, ní mór é a choigeartú chun dlús meáchain a bhaint amach≥350Wh/kgagus dlús fuinnimh≥900Wh/L a sheachaint ag cur bac ar a thráchtálú.

Is riosca sábháilteachta é ceallraí i gcónaí go pointe áirithe. Ní gá go bhfuil electrolytes soladacha, cé go bhfuil sé níos sábháilte ná leachtanna, neamh-inadhainte. Is féidir le roinnt polaiméirí agus leictrilítí neamhorgánacha imoibriú le hocsaigin nó uisce, ag táirgeadh gáis teasa agus tocsaineacha a chruthaíonn guais dóiteáin agus pléascadh freisin. Chomh maith le cealla aonair, is féidir le plaistigh, cásanna agus ábhair phacáiste a bheith ina chúis le dócháin neamhrialaithe. Mar sin, ar deireadh thiar, tá gá le tástáil sábháilteachta iomlánaíoch ar leibhéal an chórais.