Global energiya tejaydigan, barqaror va iqtisodiy tejamkor energiya echimlari elektr transport vositalari (EVS), qayta tiklanadigan energiya tizimlari va ko'chma elektronikalarning ko'tarilishiga olib keladi. Lityum-ion batareyalari (libes) hozirgi paytda energiya zichligi va ishonchliligi tufayli bozorda hukmronlik qiladi. Biroq, Litiyning tanqisligi, atrof-muhit ta'siri va xavfsizlik masalalari muqobil materiallarga qiziqish uyg'otdi. Alyuminiy, mo'l-ko'l va arzon metall, istiqbolli nomzod sifatida paydo bo'ldi.
1. Lityum-ion batareyalarining cheklanishi
Lityum-ion batareyalari bir nechta muhim muammolarga duch keladi:
Resurslar tanqisligi: lityum qo'riqxonalari bir necha mamlakatlarda (masalan, Chili, Avstraliya), geosiyosiy va ta'minot zanjiri xavfini oshiradi.
Atrof-muhitning ta'siri: lityum va kobalt (katodalarda ishlatiladigan kobalt) ko'pincha suvning ifloslanishi, yashash joylari va yuqori uglerod chiqindilarini o'z ichiga oladi.
Xavfsizlik xatarlari: libiyalar haddan tashqari qizib ketish va termal qochishga moyil bo'lib, yong'in yoki portlashlarga olib keladi.
Xarajatlarning o'zgarishi: Litiy narxi pasayish va cheklangan ta'minot tufayli o'sish sezilarli darajada o'zgardi.
Ushbu masalalar xavfsizroq, arzonroq va yanada barqaror bo'lgan alternativalarni qidirishni boshqaradi.
2. Alyuminiyning afzalliklari batareya materiallari sifatida
Alyuminiy bir nechta majburiy imtiyozlarni taklif qiladi:
Ko'pchilik: alyuminiy er qobig'ining eng ko'p uchinchi qismidir, barqaror ta'minot zanjirini ta'minlaydi.
Xarajat-samaradorligi: u lityumdan ancha arzonroq (~ 2/ KGforMinuminumvlar. 2/ KGformaluminuminumlar. Litiy karbonat uchun 80 / kg.
Yuqori nazariy sig'im: alyuminiy lityum uchun (lichi) uchta elektronni (ligum) solishtirishi mumkin, u yuqori energiya zichligini ta'minlaydi.
Xavfsizlik: Alyuminiy batareyalari kamroq yonadigan va liboslardan ko'ra ko'proq ichak tutadi.
3. Alyuminiy batareya texnologiyasining hozirgi holati
RUsertlar alyuminiy asoslangan batareyaning ikkita asosiy turlarini o'rganmoqdalar:
A) alyuminiy-ion batareyalari (AIBS)
AIBs alyuminiy metalidan anod va grafit yoki organik birikma katod sifatida ishlatishadi. So'nggi yutuqlarga quyidagilar kiradi:
Tez zaryadlash: ba'zi prototiplar, liboslarni qiziqtirgan daqiqada to'liq zaryadlanmoqda.
Uzoq tsikl hayoti: Stenford universitetida tadqiqotchilar o'ndan ortiq, 000 muhim tanazzulsiz, {{1} tsiklini namoyish etdilar.
Xona-haroratning ishlashi: lityum-metal batareyalaridan farqli o'laroq, AIBS funktsiyani bajarish uchun yuqori harorat kerak emas.
Biroq, hozirgi paytda AIBS pastki energiya zichligidan aziyat chekmoqda (~ 70 wh / kg va xonlik '250-300 wh / kg), ular EVS yoki smartfonlarda foydalanishni cheklaydilar.
B) alyuminiy havo batareyalari
Ushbu batareyalar elektr energiyasini havoda oksidlantirish bilan ta'minlaydi. Ular maqtanishadi:
Ultra-yuqori energiya zichligi: 1300 dona / kg gacha, hatto benzin ham.
Engil dizayn: dronlar yoki harbiy dasturlar uchun ideal.
Shunga qaramay, alyuminiy have batareyalari odatda qayta hisoblab bo'lmaydigan va sarflangan alyumin plitalarini mexanik almashtirishni talab qiladi. Qayta tiklanadigan versiyalarni yaratish bo'yicha harakatlar korroziya va elektrolitlar beqarorlik kabi zararkunandalarga to'sqinlik qiladi.
4. Alyuminiy batareyalar uchun asosiy muammolar
Ularning va'dalariga qaramay, alyuminiy batareyalari tanqidiy to'siqlarni engishi kerak:
Elektrod emirilish: alyuminiy anodes vaqt o'tishi bilan samaradorlikni kamaytiradigan oksid qatlamlarini hosil qiladi.
Elektrolyte mosligi: Yon reaktsiyalarning oldini olishga xalaqit beradigan barqaror elektrolitlarni topish qiyin bo'lib qolmoqda.
Energiya zichligi Gap: Hozirgi AIBlar liboslar ortida qoldirib, ularni yuqori energiya uchun mos kelmaydi.
Infratuzilma: alyuminiy batareyalar uchun ishlab chiqarish va qayta ishlash jarayonlari bekor qilinadirivojlangan.
5. Potentsial dasturlar
Alyuminum batareyalarida darhol libni barcha sohalarda zudlik bilan almashtirmasligi mumkin, ular ma'lum bir bo'shliqlarda Excel-ni olishlari mumkin:
PanjaraSaqlash: ularning uzoq tsikllari va xavfsizligi ularni qayta tiklanadigan energetikani saqlash uchun ideal qiladi.
Kam narxli Electronics: og'irligi va o'lchami kamroq tanqid qiladigan qurilmalar uchun, masalan, quyosh energiyali sensorlar.
Transport: Alyuminiy-Air batareyalari qo'shimcha energiya si sifatida uzoq masofadan ko'proq quvvat olishi mumkinBizning.
6. Oldinda yo'l
R & D-da muhim sarmoyalar jadal rivojlanmoqda. Finergiya (Isroil) va Fuji pigmenti (Yaponiya) kompaniyalar alyuminiy-havo tizimlarini tijoratlashtiradi, akademik laboratoriyalar AIBSni yaxshilashga qaratilgan. Gibrid dizaynlar, masalan, alyuminiyni litiy yoki oltingugurt bilan birlashtirish, shuningdek, ishlash kamchiliklari ham bo'lishi mumkin.
Xulosa
Alyuminiy batareyalari lityum-ion texnologiyalariga alternativani anglatadi, barqarorlik, xavfsizlik va xarajatlar afzalliklarini taklif qiladi. Ular liblarni yaqin muddatda to'liq almashtirishga loyiq emaslar - ayniqsa EVS singari yuqori energiya dasturlarida, ularning boshlang'ich omborida va uyali bozorlarda ularning imkoniyatlari katta. Materialshunoslik va muhandislik sohasidagi innovatsiya alyuminiy ertangi energiya omborining asosi sifatida paydo bo'lishi mumkinligini aniqlaydi. Hozircha u Litiydan tashqari batareya texnologiyalarini diversifikatsiya qilishda jumboqning jozibali qismidir.
