Tilkoma litíum rafhlöðufrumna í föstu ástandi hefur endurskrifað skynjun iðnaðarins að „fljótandi raflausn=öryggisáhættu“. Þegar hefðbundnum fljótandi raflausum er skipt út fyrir fast salta, ná rafgeymisfrumur ekki aðeins núllkveikju í nálargalla og útdráttarprófum, heldur mynda einnig áhrif á orkuþéttleika allt að 400Wh/kg, sem verður kjarnastefna næstu kynslóðar tækni fyrir rafhlöður.
1 „Þrjú konungsríki“ tæknilegrar leiðar: Leikurinn af mismunandi salta
Fjölliða raflausnin er byggð á PEO (pólýetýlenoxíði), með stofuhita jónaleiðni aðeins 10 ⁻⁴ s/cm, en það hefur góðan sveigjanleika og er hentugur til að tengja við mjúkar pakkafrumur. Toyota's Solid-State rafhlöðu frumgerð bíll notar þessa lausn með því að draga úr saltaþykktinni í 20 μ m og sameina hana með mikilli kísil-byggðri neikvæðri rafskaut, ná hratt hleðslu í 80% á 10 mínútum og á bilinu yfir 1000 km. Hins vegar er afköst þess að lághita þess er veikari, með 50% lækkun á leiðni með -10 gráðu, sem gerir það hentugra til notkunar á tempruðu svæðum.
Leiðni súlfíðs salta fer yfir 10 ⁻ s/cm og nálgast stig fljótandi raflausnar, en það er hætt við sprungum vegna lélegrar vélrænna eiginleika. Panasonic notar nanocomposite tækni til að blanda henni við kolefnisnanotubes og eykur togstyrk salta í 15 MPa, sem þolir rúmmálsbreytingu rafhlöðuklefans við hleðslu og losun. Stærsti kostur þess er afköst hans með lágum hita, með getu til að varðveita afkastagetu 90% við -20 gráðu, sem gerir það hentugt fyrir rafknúin ökutæki á köldum svæðum eins og Norður -Evrópu. Súlfíð eru þó viðkvæm fyrir vatnsrofi og framleiða H ₂ S gas, sem krefst mjög mikillar þéttingar í framleiðsluumhverfinu.
Oxíð raflausnir (svo sem Llzo litíum lanthanum sirkon súrefni) hafa besta stöðugleika og þolir hátt hitastig 800 gráðu. Samsung hefur gert þau að þunnum keramikblöðum með aðeins 50 μ m þykkt, tryggt einangrun og dregið úr innri viðnám. Hins vegar eru mikil brothætt og viðnám viðmóts gallar þess. Teymi frá ákveðinni kínverskri vísindaakademíu notaði „jónandi vökvaíferð“ tækni til að mynda jafnalausn milli salta og rafskautsins, draga úr viðnám viðmótsins um 60% og bæta afköst frumuhraða í 3C (að fullu hlaðinn á 30 mínútum).
2 bylting í fjöldaframleiðsluörðugleikum: stökk frá rannsóknarstofu til framleiðslulínu
Viðnám viðmóts er hæl Achilles af fastafrumum. Snertingin á milli fastra salta og jákvæðra og neikvæðra rafskauta er að mestu leyti snertingu sem leiðir til mikillar viðnáms gegn leiðni litíumjóna. Lykillinn að því að leysa þetta vandamál liggur í breytingu á viðmóti. LG Ný orka samþykkir „Atomic Layer Deposition“ tæknina til að rækta 5nm þykkt li ₂ o umbreytingarlag á yfirborði jákvæða rafskautsins, sem eykur litíum jónflutningshraða þrisvar sinnum. „Bræðsluaðferðaraðferðin“ sem þróuð er af innlendum fyrirtækjum hitar salta í bráðnu ástandi og hefur samband við það við rafskautið til að mynda þétt fast fast viðmót, sem leiðir til líftíma rafhlöðufrumna yfir 2000 sinnum.
Nýsköpun fjöldaframleiðslutækni er jafn áríðandi. Þurrt mótunarferli súlfíðs fast ástand rafgeymisfrumur útrýma bata á leysi við hefðbundið blautt húðun og dregur úr orkunotkun um 40%; Steyputækni oxíðs raflausna getur náð stöðugri framleiðslu 10 metra á mínútu, sem er 10 sinnum skilvirkari en snemma framleiðslulotuframleiðsla. Fluglínan fyrir fastan rafhlöðufrumur innlendra fyrirtækja hefur náð 78% ávöxtunarkröfu, en kostnaður er 30% hærri en í fljótandi rafhlöðufrumum. Búist er við að það fari niður á sama stig eftir stórfellda framleiðslu árið 2027.
3 Pioneering framkvæmd á sérstökum sviðum: öryggisdrifin forrit
Á sérsviðinu hafa rafhlöður á föstu ástandi sýnt fram á einstaka kosti. Rafhlöður með lágum hita í fastri ástandi í hernaðinum eru með 85% losunargetu með -40 gráðu, sem er langt umfram 50% af hefðbundnum rafhlöðum, og geta mætt aflgjafaþörfum vísindarannsóknarbúnaðar Polar og með mikilli hæð í könnunarflugvélum. Rafhlöður sem notaðar eru í lækningatækjum hafa allt að 10 ár til 10 ára vegna þess að ekki er litið á saltahættu, sem gerir þær að nýju vali fyrir hjartastuðtæki og ígræðanlegar insúlíndælur. Ígræðanleg rafhlaða ákveðins læknis notar oxíð fast ástand frumur, dregur úr rúmmáli þess um 40%og lengir klæðaburð sjúklingsins frá 1 ári í 3 ár.
Neytenda rafeindatækniiðnaðurinn er einnig farinn að prófa vötnin. Ákveðið vörumerki snjallúrs er búið fjölliða rafhlöðufrumum í föstu formi, með þykkt aðeins 2mm og orkuþéttleika 700Wh/L. Líftími rafhlöðunnar hefur verið framlengdur úr 7 dögum í 14 daga og engin hætta er á eldi eftir að hafa farið í 1,5 metra dropapróf. Á sviði ómannaðra loftbifreiða hafa háhraði einkenni súlfíðs rafhlöður stytt hraðhleðslutíma frá 1 klukkustund í 20 mínútur og bætt mjög skilvirkni í rekstri.
Þróun litíum rafhlöðufrumna í föstu formi er ekki aðeins einföld skipti á salta, heldur einnig kerfisbundinni nýsköpun í hönnun, efniskerfi og framleiðsluferli allrar rafhlöðufrumunnar. Þegar tæknin þroskast mun hún endurskilgreina öryggisstaðla og árangursmörk litíum rafhlöður og sprauta nýjum skriðþunga í nýja orkuiðnaðinn.