ຄວາມຕ້ອງການອັນຮີບດ່ວນເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການປ່ອຍອາຍພິດຄາບອນແມ່ນຂັບເຄື່ອນການເຄື່ອນໄຫວຢ່າງໄວວາໄປສູ່ການຂົນສົ່ງໄຟຟ້າແລະຂະຫຍາຍການນໍາໃຊ້ພະລັງງານແສງຕາເວັນແລະພະລັງງານລົມໃນຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ.ຖ້າທ່າອ່ຽງເຫຼົ່ານີ້ເພີ່ມຂຶ້ນຕາມທີ່ຄາດໄວ້, ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບວິທີການທີ່ດີກວ່າການເກັບຮັກສາພະລັງງານໄຟຟ້າຈະຮຸນແຮງຂຶ້ນ.
ພວກເຮົາຕ້ອງການຍຸດທະສາດທັງຫມົດທີ່ພວກເຮົາສາມາດໄດ້ຮັບເພື່ອແກ້ໄຂໄພຂົ່ມຂູ່ຂອງການປ່ຽນແປງດິນຟ້າອາກາດ, ທ່ານດຣ Elsa Olivetti, ອາຈານສອນຂອງວິທະຍາສາດວັດສະດຸແລະວິສະວະກໍາຂອງ Esther ແລະ Harold E. Edgerton ກ່າວ.ແນ່ນອນ, ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີການເກັບຮັກສາມະຫາຊົນໂດຍອີງໃສ່ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າແມ່ນສໍາຄັນ.ແຕ່ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກມືຖື - ໂດຍສະເພາະແມ່ນການຂົນສົ່ງ - ການຄົ້ນຄວ້າຫຼາຍແມ່ນສຸມໃສ່ການປັບຕົວຂອງມື້ນີ້ຫມໍ້ໄຟ lithium-ionໃຫ້ມີຄວາມປອດໄພກວ່າ, ຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າ ແລະສາມາດເກັບພະລັງງານໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນສຳລັບຂະໜາດ ແລະນ້ຳໜັກຂອງພວກມັນ.
ແບດເຕີລີ່ lithium-ion ແບບດັ້ງເດີມຍັງສືບຕໍ່ປັບປຸງ, ແຕ່ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງມັນຍັງຄົງຢູ່, ສ່ວນຫນຶ່ງແມ່ນຍ້ອນໂຄງສ້າງຂອງມັນ.ຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ປະກອບດ້ວຍສອງ electrodes, ຫນຶ່ງໃນທາງບວກແລະຫນຶ່ງລົບ, sandwiched ໃນຂອງແຫຼວປອດສານພິດ (ກາກບອນ).ເມື່ອແບດເຕີຣີຖືກສາກໄຟແລະປ່ອຍອອກ, ອະນຸພາກ lithium ທີ່ຄິດຄ່າ (ຫຼື ions) ຖືກສົ່ງຜ່ານ electrode ຫນຶ່ງໄປຫາອີກ electrolyte ຂອງແຫຼວ.
ບັນຫາຫນຶ່ງຂອງການອອກແບບນີ້ແມ່ນວ່າຢູ່ໃນແຮງດັນແລະອຸນຫະພູມທີ່ແນ່ນອນ, electrolyte ຂອງແຫຼວສາມາດກາຍເປັນການລະເຫີຍແລະໄຟໄຫມ້.ທ່ານດຣ Kevin Huang Ph.D.'15, ນັກຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດໃນກຸ່ມ Olivetti ກ່າວວ່າ, ຫມໍ້ໄຟໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນປອດໄພພາຍໃຕ້ການນໍາໃຊ້ປົກກະຕິ, ແຕ່ຄວາມສ່ຽງຍັງຄົງຢູ່.
ບັນຫາອີກຢ່າງຫນຶ່ງແມ່ນວ່າຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນລົດ.ແບດເຕີລີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່, ຫນັກເອົາພື້ນທີ່, ເພີ່ມນ້ໍາຫນັກລວມຂອງຍານພາຫະນະແລະຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບນໍ້າມັນ.ແຕ່ວ່າມັນເປັນການຍາກທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ແບດເຕີລີ່ lithium-ion ໃນປະຈຸບັນມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າແລະສີມ້ານລົງໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ - ຈໍານວນພະລັງງານທີ່ເກັບໄວ້ຕໍ່ກຼາມຂອງນ້ໍາຫນັກ.
ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາເຫຼົ່ານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າກໍາລັງປ່ຽນແປງລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ເພື່ອສ້າງເປັນຮຸ່ນທີ່ແຂງ, ຫຼືແຂງທັງຫມົດ.ພວກເຂົາກໍາລັງປ່ຽນ electrolyte ແຫຼວໃນກາງດ້ວຍ electrolyte ແຂງບາງໆທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນໄລຍະຄວາມກ້ວາງຂອງແຮງດັນແລະອຸນຫະພູມ.ດ້ວຍ electrolyte ແຂງນີ້, ພວກເຂົາໃຊ້ electrode ບວກທີ່ມີຄວາມຈຸສູງແລະ electrode ໂລຫະ lithium ຄວາມອາດສາມາດສູງທີ່ມີຄວາມຫນາຫນ້ອຍກ່ວາຊັ້ນຄາບອນ porous ປົກກະຕິ.ການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ອະນຸຍາດໃຫ້ມີຈຸລັງໂດຍລວມຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມສາມາດໃນການເກັບຮັກສາພະລັງງານຂອງມັນ, ເຮັດໃຫ້ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງຂຶ້ນ.
ຄຸນນະສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ - ຄວາມປອດໄພທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຫຼາຍກວ່າເກົ່າ- ອາດຈະເປັນສອງຜົນປະໂຫຍດທີ່ໄດ້ຮັບການຊົມເຊີຍທົ່ວໄປທີ່ສຸດຂອງຫມໍ້ໄຟລັດແຂງ, ແຕ່ວ່າທັງຫມົດຂອງສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີຄວາມຫວັງແລະຫວັງວ່າສໍາລັບການ, ແລະບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງບັນລຸໄດ້.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມເປັນໄປໄດ້ນີ້ມີນັກຄົ້ນຄວ້າຫຼາຍຄົນທີ່ພະຍາຍາມຊອກຫາອຸປະກອນແລະການອອກແບບທີ່ຈະໃຫ້ຄໍາສັນຍານີ້.
ຄິດນອກເໜືອໄປຈາກຫ້ອງທົດລອງ
ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພົບກັບສະຖານະການທີ່ຫນ້າສົນໃຈຫຼາຍທີ່ເບິ່ງຄືວ່າຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງ.ແຕ່ທ່ານ Olivetti ແລະ ທ່ານ Huang ເຊື່ອໝັ້ນວ່າ ໂດຍໄດ້ຮັບຄວາມຮີບດ່ວນຂອງການທ້າທາຍຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງດິນຟ້າອາກາດ, ການພິຈາລະນາພາກປະຕິບັດເພີ່ມເຕີມອາດຈະສຳຄັນ.Olivetti ເວົ້າວ່າ ພວກເຮົານັກຄົ້ນຄວ້າມີມາດຕະການຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງ ເພື່ອປະເມີນວັດສະດຸ ແລະຂະບວນການທີ່ເປັນໄປໄດ້.ຕົວຢ່າງອາດຈະລວມເຖິງຄວາມອາດສາມາດເກັບຮັກສາພະລັງງານ ແລະອັດຕາການສາກໄຟ/ການປ່ອຍນໍ້າ.ແຕ່ຖ້າຈຸດປະສົງແມ່ນການປະຕິບັດ, ພວກເຮົາແນະນໍາໃຫ້ເພີ່ມ metrics ໂດຍສະເພາະແກ້ໄຂທ່າແຮງສໍາລັບການຂະຫຍາຍຢ່າງໄວວາ.
ວັດສະດຸແລະຄວາມພ້ອມ
ໃນໂລກຂອງ electrolytes ອະນົງຄະທາດແຂງ, ມີສອງປະເພດຂອງວັດສະດຸຕົ້ນຕໍ - oxides ທີ່ມີອົກຊີເຈນແລະ sulfides ທີ່ມີຊູນຟູຣິກ.Tantalum ແມ່ນຜະລິດເປັນຜົນມາຈາກການຂຸດຄົ້ນຂອງກົ່ວແລະ niobium.ຂໍ້ມູນປະຫວັດສາດສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຜະລິດ tantalum ແມ່ນໃກ້ຊິດກັບທ່າແຮງສູງສຸດຂອງ germanium ໃນລະຫວ່າງການຂຸດຄົ້ນຂອງກົ່ວແລະ niobium.ການມີຢູ່ຂອງ tantalum ແມ່ນມີຄວາມກັງວົນຫຼາຍກວ່າເກົ່າສໍາລັບການຂະຫຍາຍຈຸລັງທີ່ອີງໃສ່ LLZO.
ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຮູ້ເຖິງຄວາມພ້ອມຂອງອົງປະກອບໃນຫນ້າດິນບໍ່ໄດ້ແກ້ໄຂຂັ້ນຕອນທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອໃຫ້ມັນເຂົ້າໄປໃນມືຂອງຜູ້ຜະລິດ.ດັ່ງນັ້ນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສືບສວນຄໍາຖາມຕິດຕາມກ່ຽວກັບລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງຂອງອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນ - ການຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່, ການປຸງແຕ່ງ, ການຫລອມໂລຫະ, ການຂົນສົ່ງ, ແລະອື່ນໆ. ໂດຍສົມມຸດວ່າມີການສະຫນອງທີ່ອຸດົມສົມບູນ, ລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງສໍາລັບການຈັດສົ່ງວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ໄວພໍທີ່ຈະຕອບສະຫນອງການຂະຫຍາຍຕົວ. ຄວາມຕ້ອງການສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ?
ໃນການວິເຄາະຕົວຢ່າງ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ເບິ່ງວ່າລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງຂອງ germanium ແລະ tantalum ຈໍາເປັນຕ້ອງມີການຂະຫຍາຍຕົວຫຼາຍປີຕໍ່ປີເພື່ອສະຫນອງແບດເຕີລີ່ສໍາລັບຍານພາຫະນະໄຟຟ້າທີ່ຄາດຄະເນໃນປີ 2030.ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ເຮືອຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ມັກຈະອ້າງວ່າເປັນເປົ້າຫມາຍສໍາລັບປີ 2030, ຈະຕ້ອງຜະລິດຫມໍ້ໄຟພຽງພໍເພື່ອສະຫນອງພະລັງງານທັງຫມົດ 100 gigawatt ຊົ່ວໂມງ.ເພື່ອບັນລຸເປົ້າຫມາຍດັ່ງກ່າວ, ການນໍາໃຊ້ພຽງແຕ່ຫມໍ້ໄຟ LGPS, ລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງ germanium ຈະຕ້ອງຂະຫຍາຍຕົວ 50% ໃນປີຕໍ່ປີ - stretch, ເນື່ອງຈາກວ່າອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວສູງສຸດແມ່ນປະມານ 7% ໃນໄລຍະຜ່ານມາ.ການນໍາໃຊ້ພຽງແຕ່ຈຸລັງ LLZO, ລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງສໍາລັບ tantalum ຈະຕ້ອງເຕີບໂຕປະມານ 30% - ອັດຕາການເຕີບໂຕສູງກວ່າລະດັບສູງສຸດຂອງປະຫວັດສາດປະມານ 10%.
ຕົວຢ່າງເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສໍາຄັນຂອງການພິຈາລະນາຄວາມພ້ອມຂອງວັດສະດຸແລະລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງໃນເວລາທີ່ການປະເມີນທ່າແຮງການຂະຫຍາຍຂອງ electrolytes ແຂງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, Huang ເວົ້າວ່າ: ເຖິງແມ່ນວ່າປະລິມານຂອງວັດສະດຸບໍ່ແມ່ນບັນຫາ, ເຊັ່ນດຽວກັບກໍລະນີຂອງ germanium, ຂະຫຍາຍທັງຫມົດ. ຂັ້ນຕອນໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງເພື່ອໃຫ້ກົງກັບການຜະລິດຍານພາຫະນະໄຟຟ້າໃນອະນາຄົດອາດຈະຕ້ອງການອັດຕາການເຕີບໂຕທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ.
ວັດສະດຸແລະການປຸງແຕ່ງ
ປັດໄຈອື່ນທີ່ຈະພິຈາລະນາໃນເວລາທີ່ການປະເມີນທ່າແຮງການຂະຫຍາຍຂອງການອອກແບບຫມໍ້ໄຟແມ່ນຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນຂະບວນການຜະລິດແລະຜົນກະທົບທີ່ມັນອາດຈະມີຕໍ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.ມີຫຼາຍຂັ້ນຕອນທີ່ບໍ່ສາມາດຫຼີກລ່ຽງໄດ້ໃນການຜະລິດແບັດເຕີລີແຂງ, ແລະຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຂັ້ນຕອນໃດກໍ່ເພີ່ມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງແຕ່ລະຫ້ອງທີ່ຜະລິດສົບຜົນສໍາເລັດ.
ໃນຖານະຕົວແທນສໍາລັບຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຜະລິດ, Olivetti, Ceder ແລະ Huang ໄດ້ຄົ້ນຫາຜົນກະທົບຂອງອັດຕາຄວາມລົ້ມເຫຼວຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທັງຫມົດຂອງການອອກແບບຫມໍ້ໄຟແຂງໃນຖານຂໍ້ມູນຂອງພວກເຂົາ.ໃນຕົວຢ່າງຫນຶ່ງ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສຸມໃສ່ການອອກໄຊ LLZO.LLZO ມີຄວາມເສື່ອມຫຼາຍ ແລະແຜ່ນໃຫຍ່ບາງພໍທີ່ຈະໃຊ້ໃນແບດເຕີຣີຂອງແຂງທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະແຕກ ຫຼືແຕກໃນອຸນຫະພູມສູງທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຂະບວນການຜະລິດ.
ເພື່ອກໍານົດຜົນກະທົບຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຄວາມລົ້ມເຫລວດັ່ງກ່າວ, ພວກເຂົາຈໍາລອງສີ່ຂັ້ນຕອນການປຸງແຕ່ງທີ່ສໍາຄັນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບການປະກອບຈຸລັງ LLZO.ໃນແຕ່ລະຂັ້ນຕອນ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ຄິດໄລ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໂດຍອີງໃສ່ຜົນຜະລິດສົມມຸດຕິຖານ, ie ອັດຕາສ່ວນຂອງຈຸລັງທັງຫມົດທີ່ໄດ້ຮັບການປຸງແຕ່ງສົບຜົນສໍາເລັດໂດຍບໍ່ມີການລົ້ມເຫຼວ.ສໍາລັບ LLZO, ຜົນຜະລິດແມ່ນຕ່ໍາກວ່າສໍາລັບການອອກແບບອື່ນໆທີ່ພວກເຂົາສຶກສາ;ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ເມື່ອຜົນຜະລິດຫຼຸດລົງ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕໍ່ກິໂລວັດໂມງ (kWh) ຂອງພະລັງງານເຊນເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.ຕົວຢ່າງ, ເມື່ອຈຸລັງເພີ່ມເຕີມ 5% ໄດ້ຖືກເພີ່ມເຂົ້າໃນຂັ້ນຕອນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ cathode ສຸດທ້າຍ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ $ 30 / kWh - ການປ່ຽນແປງທີ່ລະເລີຍພິຈາລະນາວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເປົ້າຫມາຍທີ່ຍອມຮັບໂດຍທົ່ວໄປສໍາລັບຈຸລັງດັ່ງກ່າວແມ່ນ $ 100 / kWh.ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ, ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຜະລິດສາມາດມີຜົນກະທົບຢ່າງເລິກເຊິ່ງຕໍ່ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຮັບຮອງເອົາການອອກແບບຂະຫນາດໃຫຍ່.
ເວລາປະກາດ: ກັນຍາ-09-2022