حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

درآمدی بر باتری‎های لیتیم پلیمر حالت جامد

تاریخ خبر : ۱۳۹۷/۱۰/۱۵ تعداد بازدید : ۸۵
تعداد رای : ۰
باتری‎های پلیمری به عنوان پلی برای دست‎یابی به کاتدهای ولتاژ بالا شناخته می‎شوند و در حال حاضر شرکت‎های خودروسازی سرمایه‎گذاری عظیمی بر شرکت‎های استارتاپ حوزه باتری برای ارتقای نسل جدید الکترولیت‎ها انجام داده‎اند.

 باتری‎های لیتیم-یون پلیمری حالت جامد به دلیل نگرانی‎هایی که به دلیل استفاده از الکترولیت‎های مایع در باتری وجود داشت ارتقا یافتند.

باتری‎هایی که از الکترولیت مایع استفاده می‎کنند به شدت آتشگیر هستند و اگر باتری تحت فشار زیادی (سرعت زیاد شارژ) قرار گیرد، منجر به انفجار الکترولیت مایع موجود در باتری شده و اشتعال صورت گیرد. به همین منظور تحقیقات زیادی برای ارتقای الکترولیت‎های پلیمری مناسب با اهداف تجاری به خصوص برای کاربرد در خودروهای الکتریکی انجام گرفتند.

بهتر است مطلب را با توضیحی درباره باتری‎های حالت جامد غیر پلیمری آغاز کنیم. اولین باتری حالت جامد لیتیمی، باتری لیتیم-یدید بود. در این نمونه ورقه‎ای از فلز لیتیم با ید جامد تماس دارد. واکنش مواد منجر به تشکیل لایه لیتیم یدید بر سطوح الکترودها خواهد شد. پس از تشکیل این لایه، جریان بسیار کم و کوچکی می‎تواند از آند لیتیم به کاتد ید (I2) جریان یابد و برای چند سال نیز به همین صورت به کار خود ادامه دهد. به همین منظور این نوع باتری‎ها از دهه 1970 برای ساخت دستگاه‎های ضربان قلب استفاده شده‎اند.

به غیر از باتری‎های لیتیمی، باتری‎های ZEBRA را هم می‎توان در خانواده باتری‎های حالت جامد قرار داد که در آنها آند فلز سدیم ذوب شده و بر الکترولیت جامد "β- آلومینا پوشش‎دهی می‎شود و شارژ و دشارژ برگشت‎پذیری را برای سل فراهم می‎کند. حرارت ایجادشده در طی عملکرد باتری، دمای آن را در مقدار تقریبی ℃ 300  نگه می‎دارد که دمای کاربردی برای باتری‎های Na-S به شمار می‎رود. باتری‎های سدیم سولفور ارزان هستند و معمولاً برای ایستگاه‎های ذخیره‎ای استفاده می‎شوند.

باتری‎های پلیمری در دهه 1990 در فرانسه رونق یافتند که هم اکنون نیز تنها همین کشور این نوع باتری‎ها را تولید می‎کند. شرکت Blue Solutions، یکی از شرکت‎های تابعه شرکت فرانسوی Ballore باتری‎های لیتیم-یون پلیمری را می‎سازد که در دمای ℃ 60 کار می‎کند. کاربرد اصلی این باتری‎ها در خودروهای الکتریکی است ولی تلاش این شرکت، استفاده از این باتری‎ها در ایستگاه‎های ذخیره‎ای است.

این باتری‎ها مزایای مختلفی دارند که احتمال کمِ آتشگیری، اصلی‎ترین آنهاست. الکترولیت‎های مایع از مواد آلی آتشگیر ساخته می‎شوند که یک تهدید جدی است. به همین دلیل برخی باور دارند که جایگزین کردنِ الکترولیت مایع با با یک ماده پلیمری می‎تواند احتمال وقوع آتش را حذف کرده یا کاهش دهد. حقیقت این است که اغلب باتری‎های پلیمری حاوی فلز لیتیم هستند که به اشتعال آور است. فلذا راه حل اصلی، ساخت باتری‎هایی با آندهای غیر مشتعل (مانند گرافیت و سیلیکون) و الکترولیت‎های پلیمری است.

نمونه‎های پلیمری به راحتی قابل تهیه هستند، البته ضخامت نهایی باتری برای اهداف کاربردی بسیار زیاد است (کمتر از 10 میکرون برای رقابت با نمونه‎های فعلی نیاز است). در خصوص الکترولیت‎های معدنی جامد، کسی راهکاری برای افزایش مقیاس تولید آنها نیندیشیده است. البته پروژه‎هایی در سطح پایلوت وجود دارند نظیر اقداماتی که توسط شرکت Solid Power در آمریکا صورت گرفته است.

الکترولیت‎های ژل پلیمر در دمای اتاق قابل کارکرد هستند، اما به عنوان پلی به فناوری الکترولیت کاملاً جامد نامبرده می‎شوند و هنوز هم از مقادیر زیادی الکترولیت مایع اشتعال‎آور استفاده می‎کنند. در این میان، برخی از محققان، باتری‎های هیبریدی را ارتقا دادند که مزایای الکترولیت‎های مایع و جامد را با هم دارد.

فناوری باتری‎های لیتیم-یون پلیمری در حال حاضر اصلی‎ترین زمینه‎ای است که شرکت‎های خودروسازی سعی در ارتقای آنها دارند و به همین دلیل، اکثر آنها سعی در کسب سهام در شرکت‎های سازنده الکترولیت جدید و جامد دارند.

باتری‎های بر پایه الکترولیت جامد، راهکاری برای دست‎یابی به کاتدهای ولتاژ بالا هستند که برای توسعه خودروهای الکتریکی بسیار سودمند می‎باشند. در حال حاضر، کمبود مسافت طی شده، مهم‎ترین عامل در عدم گسترش خودروهای الکتریکی است که با استفاده از باتری‎های پلیمری می‎توان بر این مشکل فائق آمد.

 

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)