بيت » مبدأ بطارية الحالة الصلبة

مبدأ بطارية الحالة الصلبة

1990
تجميع بطاريات الحالة الصلبة في مختبر تكنولوجيا المواد.

تستبدل بطاريات الحالة الصلبة الإلكتروليت السائل أو هلام البوليمر في البطاريات التقليدية بمادة صلبة موصلة للأيونات، مثل السيراميك أو البوليمر الصلب. يهدف هذا التصميم إلى تحسين السلامة من خلال التخلص من الإلكتروليتات السائلة القابلة للاشتعال وزيادة كثافة الطاقة و عمر من خلال إتاحة استخدام أنودات عالية السعة، خاصةً الأنودات النقية الليثيوم المعدن.

النواة ابتكار لبطارية الحالة الصلبة هو الإلكتروليت الصلب. ويجب أن يؤدي هذا المكون الدور المزدوج الصعب المتمثل في كونه موصل ممتاز للأيونات وفي الوقت نفسه عازل كهربائي مثالي لمنع حدوث دوائر كهربائية داخلية قصيرة. يقوم الباحثون باستكشاف عدة فئات من المواد، بما في ذلك السيراميك البلوري غير العضوي (على سبيل المثال، LLZO من نوع العقيق - Li₇La₃La₃Zr₂O₂O₁₂)، والسيراميك الزجاجي غير المتبلور، والبوليمرات الصلبة.

الدافع الرئيسي هو السلامة. تستخدم بطاريات أيونات الليثيوم التقليدية إلكتروليتات سائلة عضوية قابلة للاشتعال، والتي قد تتسرب وتشتعل في حالة التلف أو العطل، وهي ظاهرة تُعرف باسم "الهروب الحراري". يُخفف الإلكتروليت الصلب غير القابل للاشتعال من هذه المخاطر. بالإضافة إلى السلامة، يُعد الإلكتروليت الصلب عاملاً أساسياً في مواد الأنود من الجيل التالي. الأنود النهائي هو معدن الليثيوم النقي، الذي يوفر أعلى كثافة طاقة نظرية. ومع ذلك، في الإلكتروليتات السائلة، يميل معدن الليثيوم إلى تكوين هياكل إبرية تُسمى التغصنات أثناء الشحن. يمكن أن تنمو هذه التغصنات عبر الفاصل، مما يُسبب قصرًا في دائرة الخلية، ويسبب حريقًا.

يمكن للإلكتروليت الصلب القوي ميكانيكياً أن يعمل كحاجز فيزيائي، مما يمنع نمو التشعبات ويسمح بالاستخدام الآمن لأنود معدن الليثيوم. يمكن أن يؤدي ذلك إلى بطاريات ذات كثافة طاقة أعلى بكثير (مدى أكبر للمركبة الكهربائية) وعمر دورة أطول. وتبقى التحديات الرئيسية في تحقيق توصيلية أيونية عالية في درجة حرارة الغرفة، والحفاظ على واجهات مستقرة بين الإلكتروليت الصلب والأقطاب الكهربائية أثناء تغيرات الحجم، وتطوير بطاريات فعالة من حيث التكلفة تصنيع العمليات.

UNESCO Nomenclature: 3319
- تكنولوجيا المواد

النوع

الجهاز المادي

الاضطراب

ثوري

الاستخدام

التكنولوجيا الناشئة

السلائف

  • اكتشاف الموصلية الأيونية في المواد الصلبة بواسطة مايكل فاراداي
  • تطوير كيمياء بطاريات الليثيوم أيون ومواد الأقطاب الكهربائية
  • التطورات في علم السيراميك وتقنيات ترسيب الأغشية الرقيقة
  • الفهم النظري لنقل الأيونات في المواد الصلبة

التطبيقات

  • أجهزة تنظيم ضربات القلب والأجهزة الطبية القابلة للزرع الأخرى
  • علامات RFID والبطاقات الذكية
  • يمكن ارتداؤها أجهزة الاستشعار
  • المركبات الكهربائية من الجيل القادم (قيد التطوير)
  • أنظمة الفضاء والدفاع

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارات محتملة

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
ذات صلة بما يلي: بطارية الحالة الصلبة، إلكتروليت صلب، إلكتروليت صلب، كثافة الطاقة، أنود معدن الليثيوم، سلامة البطارية، إلكتروليت خزفي، تشعبات، LLZO.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مشروع، هندسة العمليات أو مدير البحث والتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم مقابل التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، التصنيع المرن، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود من Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

السياق التاريخي

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم تقديم تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

انتقل إلى الأعلى

قد يعجبك أيضاً