ما هي بطارية الحالة الصلبة?

يوليو 01, 2022

في 9 أكتوبر 2019الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أعلن أن جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 مُنحت لجون ب.جودينو ، إم ستانلي ويتنجهام ، وأكيرا يوشينو لمساهماتهم في البحث والتطوير لبطاريات الليثيوم أيون. لقد خلقوا عالمًا قابلًا لإعادة الشحن. تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون عالميًا لتشغيل الإلكترونيات المحمولة التي نستخدمها للتواصل والعمل والدراسة والاستماع إلى الموسيقى والبحث عن المعرفة.

ومع ذلك ، يعتقد العلماء أن بطاريات الليثيوم أيون قد وصلت إلى أقصى حد لها ، واعتبرت بطاريات الحالة الصلبة بطاريات قادرة على وراثة حالة بطاريات الليثيوم أيون في السنوات الأخيرة. نظرًا للقوة العالية والوزن المرتفع لبطاريات الحالة الصلبة ، فهي خيار أفضل لبطاريات السيارات الكهربائية من بطاريات الليثيوم أيون. لذا اسمحوا لي أن أقدم لكم بعض المقدمات التفصيلية حول بطاريات الحالة الصلبة.


ما هي بطارية الحالة الصلبة؟

بطارية الحالة الصلبة هي تقنية بطارية تستخدم أقطابًا صلبة وإلكتروليتًا صلبًا ، بدلاً من إلكتروليت السائل أو البوليمر الهلامي الموجود في بطاريات الليثيوم أيون أو بطاريات الليثيوم بوليمر.

على الرغم من اكتشاف الإلكتروليتات الصلبة لأول مرة في القرن التاسع عشر ، إلا أن العديد من العيوب حالت دون تطبيقه على نطاق واسع. تسببت التطورات في أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين في تجدد الاهتمام بتقنيات بطاريات الحالة الصلبة ، لا سيما في سياق السيارات الكهربائية ، بدءًا من العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

 

فرق

الفرق الرئيسي بين بطاريات الحالة الصلبة وبطاريات الليثيوم أيون هو المنحل بالكهرباء. تستخدم بطاريات الليثيوم أيون إلكتروليتات سائلة ، مما يسبب مشاكل في الوزن والأمان والعمر.

نظرًا للطاقة المنخفضة لبطارية واحدة ، يجب توصيل عدة بطاريات متسلسلة ، مما يزيد الوزن بشكل أكبر. في مواجهة مخاطر عدم الاستقرار والقابلية للاشتعال في درجات الحرارة العالية ، من المحتمل أن يتسبب السائل المنحل بالكهرباء في نشوب حرائق في حوادث السيارات. كما أنه عرضة للتجمد في درجات حرارة منخفضة ، مما يقلل من القدرة على الانطلاق. بالإضافة إلى ذلك ، قد يؤدي الإلكتروليت إلى تآكل المكونات الداخلية للبطارية ، كما أن عملية الشحن والتفريغ ستولد تشعبات ، مما يقلل من قدرة البطارية وأدائها وعمرها.

ومع ذلك ، تستخدم بطاريات الحالة الصلبة إلكتروليتًا صلبًا بكثافة طاقة عالية. على الرغم من أن هيكل البطارية وطريقة الشحن هي نفسها بطاريات الليثيوم التقليدية ، إلا أن هناك القليل من السائل داخل بطارية الحالة الصلبة ، وكثافة الطاقة الداخلية أعلى ، والحجم أصغر. بطاريات الحالة الصلبة أخف وزنًا. لا تتطلب أنظمة المراقبة والتبريد والعزل الحراري لبطاريات الليثيوم أيون ، لذلك يمكن للهيكل توفير مساحة أكبر للبطاريات ، مما يزيد بشكل كبير من قدرة المركبات الكهربائية على القيادة.




مزايا

وفقًا للوصف أعلاه ، يمكن تلخيص مزايا بطاريات الحالة الصلبة باختصار:

- أمان عالي. العديد من مواد الإلكتروليت الصلبة غير قابلة للاشتعال وغير قابلة للتآكل وغير متطايرة وغير تسرب. بالمقارنة مع الإلكتروليتات السائلة التي تحتوي على مذيبات قابلة للاشتعال ، فإن الإلكتروليتات الصلبة البوليمرية حسنت بشكل كبير من سلامة البطارية.

- كثافة طاقة عالية. باستخدام الليثيوم المعدني كقطب سالب ، ستصل كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم الصلبة إلى 300-400 واط في الساعة / كجم أو أعلى ؛ عن طريق تقليل وزن البطارية بدون إلكتروليتات سائلة وفواصل ، وضغط المساحة الداخلية للبطارية وزيادة كثافة الطاقة.

- دورة حياة طويلة. إنه يتجنب مشكلة التكوين المستمر ونمو الطور البيني للكهرباء الصلبة وتغصنات الليثيوم التي تخترق الفاصل أثناء عملية الشحن والتفريغ للإلكتروليت السائل ، مما يحسن بشكل كبير من قابلية الدوران وعمر خدمة بطاريات الليثيوم المعدنية.

- نطاق درجة حرارة تشغيل واسع. في اختبار اختراق الأظافر ، تتمتع بطاريات الليثيوم الصلبة بمقاومة درجات الحرارة العالية والاستقرار الممتاز. يمكن أن يؤدي استخدام الإلكتروليتات الصلبة غير العضوية إلى تجنب الهروب الحراري الناجم عن تفاعل مواد القطب الموجب والسالب مع المنحل بالكهرباء في درجات حرارة عالية ، ويمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل القصوى إلى 300 درجة مئوية.

--المرونة. يمكن تحضير بطاريات الليثيوم الصلبة بالكامل في بطاريات رقيقة وبطاريات مرنة. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم السائلة المرنة ، فإن العبوة أسهل وأكثر أمانًا ، والتي يمكن تطبيقها على الأجهزة القابلة للارتداء والأجهزة الطبية القابلة للزرع في المستقبل.



معلومات اساسية
  • سنة التأسيس
    --
  • نوع العمل
    --
  • البلد / المنطقة
    --
  • الصناعة الرئيسية
    --
  • المنتجات الرئيسية
    --
  • الشخص الاعتباري
    --
  • عدد الموظفي
    --
  • قيمة الإخراج السنوي
    --
  • سوق التصدير
    --
  • تعاون العملاء
    --
Chat with Us

إرسال استفسارك

اختر لغة مختلفة
English
العربية
русский
Deutsch
Español
日本語
اللغة الحالية:العربية