Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » مبدأ بطارية الحالة الصلبة

مبدأ بطارية الحالة الصلبة

1990
تجميع بطاريات الحالة الصلبة في مختبر تكنولوجيا المواد.

(صورة تم إنشاؤها للتوضيح فقط)

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.

يكمن الابتكار الأساسي في بطاريات الحالة الصلبة في الإلكتروليت الصلب. يجب أن يؤدي هذا المكون دورًا مزدوجًا بالغ الأهمية، فهو موصل ممتاز للأيونات وعازل كهربائي مثالي لمنع حدوث دوائر قصر داخلية. ويبحث الباحثون في عدة فئات من المواد، بما في ذلك السيراميك البلوري غير العضوي (مثل LLZO من نوع العقيق Li₇La₃Zr₂O₁₂)، 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 أن يعمل الإلكتروليت الصلب المتين ميكانيكيًا كحاجز مادي، مما يمنع نمو الشجيرات، ويسمح بالاستخدام الآمن لأنود معدن الليثيوم. قد يؤدي هذا إلى بطاريات ذات كثافة طاقة أعلى بكثير (مدى أطول للسيارات الكهربائية) وعمر دورة أطول. لا تزال هناك تحديات رئيسية تتمثل في تحقيق موصلية أيونية عالية في درجة حرارة الغرفة، والحفاظ على واجهات مستقرة بين الإلكتروليت الصلب والأقطاب الكهربائية أثناء تغير الحجم، وتطوير عمليات تصنيع فعالة من حيث التكلفة.

UNESCO Nomenclature: 3319
- تكنولوجيا المواد

يكتب

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
  • أجهزة استشعار قابلة للارتداء
  • المركبات الكهربائية من الجيل القادم (قيد التطوير)
  • أنظمة الفضاء والدفاع

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

ذات صلة بما يلي: بطارية الحالة الصلبة، إلكتروليت صلب، إلكتروليت صلب، كثافة الطاقة، أنود معدن الليثيوم، سلامة البطارية، إلكتروليت خزفي، تشعبات، LLZO.

السياق التاريخي

مبدأ بطارية الحالة الصلبة

1987
1989
1990
1990
1990
1990
1990
1986
1987-03
1990
1990
1990
1990
1990
1990

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

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.