Adhartasan rèabhlaideach ann am bataraidhean carbaid dealain: A’ fuasgladh na slighe airson àm ri teachd nas uaine

Ro-ràdh

Tha carbadan dealain (EVn) air nochdadh mar fhuasgladh gealltanach airson cuir an-aghaidh atharrachadh clìomaid agus lughdachadh eisimeileachd air connadh fosail. Aig cridhe soirbheachas EVs tha na bataraidhean aca, a bhios a’ stòradh agus a’ toirt seachad lùth gus cumhachd a thoirt do motair dealain a’ charbaid. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, chaidh adhartas mòr a dhèanamh ann an teicneòlas bataraidh, a’ leantainn gu coileanadh nas fheàrr, raon nas fhaide, agus amannan cosgais nas luaithe. Tha an artaigil seo a’ sgrùdadh na h-innleachdan as ùire ann am bataraidhean carbaid dealain agus an comas cruth-atharrachadh a thoirt air gnìomhachas nan càraichean.

Leasachadh teicneòlas bataraidh

Faodar mean-fhàs bataraidhean carbaid dealain a leantainn air ais gu na bataraidhean tràth searbhag luaidhe a chaidh a chleachdadh ann an càraichean dealain o chionn ceud bliadhna. Bhon uairsin, tha teicneòlas bataraidh air a dhol air adhart gu mòr, le leasachadh bataraidhean nicil-meatailt hydride (NiMH) agus, o chionn ghoirid, bataraidhean lithium-ion.

Tha bataraidhean lithium-ion air a thighinn gu bhith mar an roghainn àbhaisteach airson EVn air sgàth an dùmhlachd lùth àrd, dealbhadh aotrom, agus beatha-beatha nas fhaide an coimeas ri ceimigean bataraidh eile. Ach, tha luchd-rannsachaidh agus luchd-saothrachaidh an-còmhnaidh a’ feuchainn ri crìochan teicneòlas bataraidh a phutadh gus dèiligeadh ri prìomh chuingealachaidhean leithid cosgais, dùmhlachd lùtha, agus astar cosgais.

Bataraidhean Solid-Stàite: An ath chrìoch

Is e aon de na h-adhartasan as gealltanach ann am bataraidhean carbaid dealain leasachadh bataraidhean stàite cruaidh. Eu-coltach ri bataraidhean lithium-ion traidiseanta, a bhios a’ cleachdadh electrolytes leaghaidh, bidh bataraidhean stàite cruaidh a’ cleachdadh electrolytes cruaidh, a’ tabhann grunn bhuannachdan:

Sàbhailteachd nas fheàrr: Chan eil bataraidhean solid-state cho buailteach do theine teirmeach agus teintean bataraidh, gan dèanamh nas sàbhailte na bataraidhean àbhaisteach lithium-ion.

Dùmhlachd lùtha nas àirde: Tha comas aig bataraidhean solid-state dùmhlachd lùtha nas àirde a choileanadh, a’ leantainn gu raointean dràibhidh nas fhaide airson carbadan dealain.

Cìsean nas luaithe: Faodaidh bataraidhean solid-state seasamh ri sruthan cosgais nas àirde, a’ comasachadh amannan cosgais nas luaithe agus a’ lughdachadh ùine downt airson sealbhadairean EV.

Tha companaidhean leithid Toyota, QuantumScape, agus Solid Power aig fìor thoiseach rannsachadh bataraidh stàite cruaidh, a’ tasgadh gu mòr ann an R&D gus an teicneòlas seo a thoirt gu malairteachd. Fhad ‘s a tha dùbhlain ann fhathast, leithid scalability agus cosgais, tha gealltanas mòr aig bataraidhean stàite cruaidh airson na tha an dàn do charbadan dealain.

Bataraidhean Silicon Anode: Fuasgail barrachd comas lùtha

Is e raon ùr-ghnàthachaidh eile ann am bataraidhean carbaid dealain cleachdadh anodes silicon. Bidh bataraidhean lithium-ion traidiseanta a’ cleachdadh anodan grafait, aig a bheil comas stòraidh lùth cuibhrichte. Faodaidh silicon, ge-tà, mòran a bharrachd ianan lithium a stòradh, a’ leantainn gu dùmhlachd lùtha nas àirde.

A dh ’aindeoin a chomas, tha dùbhlain air a bhith aig anodes silicon leithid lughdachadh luath agus leudachadh meud rè cuairtean cosgais. Tha luchd-rannsachaidh a’ sgrùdadh stuthan ùra agus dòighean innleadaireachd gus faighinn thairis air na cnapan-starra sin agus gus bataraidhean anod silicon a mhalairteachadh airson carbadan dealain.

Tha companaidhean mar Tesla, Panasonic, agus Sila Nanotechnologies gu gnìomhach a’ leasachadh theicneòlasan bataraidh stèidhichte air silicon, ag amas air bataraidhean EV a lìbhrigeadh le barrachd comas lùtha agus coileanadh nas fheàrr.

Teicneòlasan saothrachaidh adhartach

A bharrachd air ceimigean bataraidh ùra, tha adhartasan ann an dòighean saothrachaidh cuideachd a’ cur ri leasachadh bataraidhean carbaid dealain. Tha dòighean leithid giollachd rolla-gu-rolla, electrodeposition, agus clò-bhualadh 3D a’ comasachadh cinneasachadh bataraidhean le dùmhlachd lùtha nas àirde, cosgaisean nas ìsle, agus earbsachd nas fheàrr.

Le bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr den phròiseas saothrachaidh, faodaidh luchd-saothrachaidh bataraidh cinneasachadh a sgèileadh agus cosgaisean toraidh a lughdachadh, a’ dèanamh carbadan dealain nas ruigsinneach do raon nas fharsainge de luchd-cleachdaidh.

Seasmhachd Àrainneachdail agus Ath-chuairteachadh

Mar a tha gabhail ri carbadan dealain a’ sìor fhàs, tha a’ cheist mu ath-chuairteachadh bataraidh agus seasmhachd àrainneachd air fàs nas cudromaiche. Tha luchd-saothrachaidh a’ tasgadh ann an teicneòlasan ath-chuairteachaidh gus stuthan luachmhor leithid lithium, cobalt, agus nicil fhaighinn air ais bho bhataraidhean caithte.

Tha ùr-ghnàthachadh ann an ath-chuairteachadh bataraidh ag amas air sgudal a lughdachadh, eisimeileachd air stuthan mèinneadh a lughdachadh, agus sèine solair lùb dùinte a chruthachadh airson bataraidhean carbaid dealain. Tha companaidhean mar Redwood Materials, a chaidh a stèidheachadh le co-stèidheadair Tesla, JB Straubel, a’ stiùireadh na cosgais ann an iomairtean ath-chuairteachaidh bataraidh, a’ fuasgladh na slighe airson àm ri teachd nas seasmhaiche do charbadan dealain.

Co-dhùnadh

Tha na h-adhartasan ann an teicneòlas bataraidh carbaid dealain a’ riochdachadh adhartas mòr san oidhirp airson còmhdhail seasmhach. Bho bataraidhean stàite cruaidh gu anodes silicon agus dòighean saothrachaidh adhartach, tha na h-innleachdan sin a’ gealltainn dèiligeadh ri prìomh dhùbhlain agus luathachadh gabhail ri carbadan dealain air feadh an t-saoghail.

Mar a bhios teicneòlas bataraidh a’ sìor fhàs, bidh carbadan dealain a’ fàs nas ruigsinneach, nas earbsaiche agus nas càirdeile don àrainneachd, aig a’ cheann thall ag ath-dhealbhadh gnìomhachas nan càraichean agus a’ lughdachadh sgaoilidhean gualain aig ìre cruinne. Le rannsachadh leantainneach agus co-obrachadh eadar luchd-ùidh gnìomhachais, tha àm ri teachd bataraidhean carbaid dealain a’ coimhead nas gile na bha e a-riamh, a’ nochdadh àm ùr de chòmhdhail glan is èifeachdach airson ginealaichean ri teachd.