පසුබිම

1800 දී ඉතාලි භෞතික විද්යාඥ A. Volta විසින් වෝල්ටීය ගොඩවල් ගොඩනඟා ඇති අතර, එය ප්රායෝගික බැටරි ආරම්භය විවෘත කරන ලද අතර පළමු වරට විද්යුත් රසායනික බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ උපකරණවල ඉලෙක්ට්රෝලය වැදගත්කම විස්තර කළේය. විද්‍යුත් විච්ඡේදකය සෘණ සහ ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩ අතරට ඇතුල් කරන ලද ද්‍රව හෝ ඝන ආකාරයෙන් ඉලෙක්ට්‍රොනිකව පරිවාරක සහ අයන සන්නායක ස්ථරයක් ලෙස දැකිය හැක. දැනට, වඩාත්ම දියුණු ඉලෙක්ට්‍රෝලය සෑදී ඇත්තේ ඝන ලිතියම් ලවණ (උදා: LiPF6) ජලීය නොවන කාබනික කාබනේට් ද්‍රාවකයේ (උදා: EC සහ DMC) දියකරමිනි. සාමාන්‍ය සෛල ආකෘතිය සහ සැලසුම අනුව, ඉලෙක්ට්‍රෝලය සාමාන්‍යයෙන් සෛල බරෙන් 8% සිට 15% දක්වා වේ. කුමක් ද'වැඩි වශයෙන්, එහි දැවිල්ල සහ ප්‍රශස්ත මෙහෙයුම් උෂ්ණත්ව පරාසය -10°C සිට 60 දක්වා°C බැටරි ශක්ති ඝනත්වය සහ ආරක්ෂාව තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීමට බෙහෙවින් බාධා කරයි. එබැවින්, නව්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් සූත්‍රගත කිරීම් ඊළඟ පරම්පරාවේ නව බැටරි සංවර්ධනය සඳහා ප්‍රධාන සක්‍රීයකාරකය ලෙස සැලකේ.

විවිධ විද්‍යුත් විච්ඡේදක පද්ධති සංවර්ධනය කිරීමට ද පර්යේෂකයෝ කටයුතු කරමින් සිටිති. උදාහරණයක් ලෙස, වාහන කර්මාන්තයට සහ "ඝන තත්වයේ බැටරි" (SSB) සඳහා ප්‍රතිලාභ ගෙන දෙන කාර්යක්ෂම ලිතියම් ලෝහ බයිසිකල්, කාබනික හෝ අකාබනික ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය ලබා ගත හැකි ෆ්ලෝරිනීකෘත ද්‍රාවක භාවිතය. ප්රධාන හේතුව වන්නේ ඝන ඉලෙක්ට්රෝලය මුල් ද්රව ඉලෙක්ට්රෝලය සහ ප්රාචීරය වෙනුවට නම්, බැටරියේ ආරක්ෂාව, තනි ශක්ති ඝනත්වය සහ ආයු කාලය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කළ හැකිය. මීලඟට, අපි ප්රධාන වශයෙන් විවිධ ද්රව්ය සමඟ ඝන ඉලෙක්ට්රෝලයක පර්යේෂණ ප්රගතිය සාරාංශ කරමු.

අකාබනික ඝන ඉලෙක්ට්රෝලය

අකාබනික ඝන ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් වාණිජ විද්‍යුත් රසායනික ශක්ති ගබඩා උපාංගවල භාවිතා කර ඇත, සමහර අධි-උෂ්ණත්ව නැවත ආරෝපණය කළ හැකි බැටරි Na-S, Na-NiCl2 බැටරි සහ ප්‍රාථමික Li-I2 බැටරි වැනි. නැවත 2019 දී, Hitachi Zosen (ජපානය) අභ්‍යවකාශයේ භාවිතා කිරීමට සහ ජාත්‍යන්තර අභ්‍යවකාශ මධ්‍යස්ථානයේ (ISS) පරීක්‍ෂා කිරීමට 140 mAh සම්පූර්ණ ඝන-රාජ්‍ය බෑග් බැටරියක් ප්‍රදර්ශනය කළේය. මෙම බැටරිය -40 අතර ක්‍රියා කළ හැකි සල්ෆයිඩ් ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් සහ අනෙකුත් අනාවරණය නොකළ බැටරි සංරචක වලින් සමන්විත වේ.°සී සහ 100°C. 2021 දී සමාගම 1,000 mAh හි ඉහළ ධාරිතාවයකින් යුත් ඝන බැටරියක් හඳුන්වා දෙයි. සාමාන්‍ය පරිසරයක ක්‍රියාත්මක වන අභ්‍යවකාශය සහ කාර්මික උපකරණ වැනි කටුක පරිසරයන් සඳහා ඝන බැටරි අවශ්‍යතාවය Hitachi Zosen දකී. සමාගම 2025 වන විට බැටරි ධාරිතාව දෙගුණ කිරීමට සැලසුම් කරයි. නමුත් මේ වන තෙක්, විදුළි වාහනවල භාවිතා කළ හැකි ඝණ තත්ත්වයේ බැටරි නිෂ්පාදනයක් නොමැත.

කාබනික අර්ධ ඝන සහ ඝන ඉලෙක්ට්රෝලය

කාබනික ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක කාණ්ඩයේ, ප්‍රංශයේ Bolloré විසින් ජෙල් වර්ගයේ PVDF-HFP ඉලෙක්ට්‍රෝලය සහ ජෙල් වර්ගයේ PEO ඉලෙක්ට්‍රෝලය වාණිජකරණය කර ඇත. මෙම බැටරි තාක්‍ෂණය විදුලි වාහන සඳහා යොදා ගැනීම සඳහා සමාගම විසින් උතුරු ඇමරිකාව, යුරෝපය සහ ආසියාවේ මෝටර් රථ බෙදාගැනීමේ නියමු වැඩසටහන් ද දියත් කර ඇත, නමුත් මෙම පොලිමර් බැටරිය කිසි විටෙකත් මගී මෝටර් රථවල බහුලව භාවිතා වී නොමැත. ඔවුන්ගේ දුර්වල වාණිජමය සම්මතයට දායක වන එක් සාධකයක් නම්, ඒවා භාවිතා කළ හැක්කේ සාපේක්ෂව ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී (50) පමණි.°C සිට 80 දක්වා°C) සහ අඩු වෝල්ටීයතා පරාසයන්. මෙම බැටරි දැන් සමහර නගර බස් රථ වැනි වාණිජ වාහනවල භාවිතා වේ. කාමර උෂ්ණත්වයේ (එනම්, 25 පමණ) පිරිසිදු ඝන පොලිමර් ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් බැටරි සමඟ වැඩ කිරීමේ අවස්ථා නොමැත.°C).

අර්ධ ඝණ කාණ්ඩයට ලුණු-ද්‍රාවක මිශ්‍රණ වැනි අධික දුස්ස්රාවී විද්‍යුත් විච්ඡේදක ඇතුළත් වේ, සාමාන්‍ය 1 mol/L ට වඩා ලුණු සාන්ද්‍රණයක් ඇති විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රාවණය, සාන්ද්‍රණ හෝ සන්තෘප්ත ස්ථාන 4 mol/L තරම් ඉහළ ය. සාන්ද්‍රිත විද්‍යුත් විච්ඡේදක මිශ්‍රණ පිළිබඳ සැලකිල්ලක් වන්නේ ෆ්ලෝරිනීකෘත ලවණවල සාපේක්ෂ ඉහළ අන්තර්ගතය වන අතර, එවැනි විද්‍යුත් විච්ඡේදකවල ලිතියම් අන්තර්ගතය සහ පාරිසරික බලපෑම පිළිබඳව ද ප්‍රශ්න මතු කරයි. මක්නිසාද යත් පරිණත නිෂ්පාදනයක් වාණිජකරණය කිරීම සඳහා පුළුල් ජීවන චක්‍ර විශ්ලේෂණයක් අවශ්‍ය වන බැවිනි. තවද සකස් කරන ලද අර්ධ-ඝන ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් සඳහා අමුද්‍රව්‍ය ද සරල හා පහසුවෙන් විද්‍යුත් වාහනවලට ඒකාබද්ධ කිරීමට අවශ්‍ය වේ.

දෙමුහුන් ඉලෙක්ට්රෝලය

මිශ්‍ර විද්‍යුත් විච්ඡේදක ලෙසද හඳුන්වන දෙමුහුන් විද්‍යුත් විච්ඡේදක, ජලීය/කාබනික ද්‍රාවක දෙමුහුන් විද්‍යුත් විච්ඡේදක මත පදනම්ව හෝ ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදකයකට ජලීය නොවන ද්‍රව විද්‍යුත් විච්ඡේදක ද්‍රාවණයක් එක් කිරීමෙන්, ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක නිෂ්පාදනය සහ පරිමාණය කිරීමේ හැකියාව සහ ගොඩගැසීමේ තාක්ෂණයේ අවශ්‍යතා සැලකිල්ලට ගනිමින් වෙනස් කළ හැක. කෙසේ වෙතත්, එවැනි දෙමුහුන් ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් තවමත් පර්යේෂණ මට්ටමේ පවතින අතර වාණිජ උදාහරණ නොමැත.

විද්‍යුත් විච්ඡේදක වාණිජ සංවර්ධනය සඳහා සලකා බැලීම්

ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදකවල ඇති ලොකුම වාසි වන්නේ ඉහළ ආරක්‍ෂාව සහ දිගු චක්‍ර ආයු කාලයයි, නමුත් විකල්ප ද්‍රව හෝ ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක ඇගයීමේදී පහත කරුණු ප්‍රවේශමෙන් සලකා බැලිය යුතුය:

• ඝන ඉලෙක්ට්රෝලය නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය සහ පද්ධති නිර්මාණය. රසායනාගාර මිනුම් බැටරි සාමාන්‍යයෙන් සමන්විත වන්නේ මයික්‍රෝන සිය ගණනක ඝනකම සහිත, ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල එක් පැත්තක ආලේප කර ඇති ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය අංශු වලින්ය. මෙම කුඩා ඝන සෛල විශාල සෛල (10 සිට 100Ah) සඳහා අවශ්ය කාර්ය සාධනය නියෝජනය නොවේ, 10 ~ 100Ah ධාරිතාව වත්මන් බල බැටරි සඳහා අවශ්ය අවම පිරිවිතර වේ.
• ඝන ඉලෙක්ට්රෝලය ද ප්රාචීරයේ භූමිකාව ප්රතිස්ථාපනය කරයි. එහි බර සහ ඝනකම PP/PE ප්රාචීරය වඩා වැඩි බැවින්, බර ඝනත්වය ලබා ගැනීම සඳහා එය සකස් කළ යුතුය.≥350Wh/kgසහ බලශක්ති ඝනත්වය≥900Wh/එහි වාණිජකරණයට බාධා නොකිරීමට එල්.

බැටරිය සෑම විටම යම් දුරකට ආරක්ෂිත අවදානමකි. ඝන විද්‍යුත් විච්ඡේදක, එය ද්‍රවවලට වඩා ආරක්ෂිත වුවද, අනිවාර්යයෙන්ම ගිනි නොගන්නා ඒවා නොවේ. සමහර පොලිමර් සහ අකාබනික ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ඔක්සිජන් හෝ ජලය සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කළ හැකි අතර, තාපය හා විෂ වායු නිපදවන අතර එය ගින්නක් හා පිපිරුම් අනතුරක් ද ඇති කරයි. තනි සෛල වලට අමතරව, ප්ලාස්ටික්, නඩු සහ ඇසුරුම් ද්රව්ය පාලනය කළ නොහැකි දහනය ඇති විය හැක. එබැවින් අවසාන වශයෙන්, පරිපූර්ණ, පද්ධති මට්ටමේ ආරක්ෂණ පරීක්ෂණයක් අවශ්ය වේ.