பின்னணி

1800 ஆம் ஆண்டில், இத்தாலிய இயற்பியலாளர் ஏ. வோல்டா மின்னழுத்தக் குவியலை உருவாக்கினார், இது நடைமுறை பேட்டரிகளின் தொடக்கத்தைத் திறந்து, மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்களில் எலக்ட்ரோலைட்டின் முக்கியத்துவத்தை முதல் முறையாக விவரித்தார். எலக்ட்ரோலைட்டை எலக்ட்ரானிக் இன்சுலேடிங் மற்றும் அயனி-கடத்தும் அடுக்காக திரவ அல்லது திட வடிவத்தில் காணலாம், எதிர்மறை மற்றும் நேர்மறை மின்முனைகளுக்கு இடையில் செருகப்படுகிறது. தற்போது, ​​மிகவும் மேம்பட்ட எலக்ட்ரோலைட் திடமான லித்தியம் உப்பை (எ.கா. LiPF6) நீர் அல்லாத கரிம கார்பனேட் கரைப்பானில் (எ.கா. EC மற்றும் DMC) கரைப்பதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது. பொதுவான செல் வடிவம் மற்றும் வடிவமைப்பின் படி, எலக்ட்ரோலைட் பொதுவாக செல் எடையில் 8% முதல் 15% வரை இருக்கும். என்ன'மேலும், அதன் எரியக்கூடிய தன்மை மற்றும் உகந்த இயக்க வெப்பநிலை வரம்பு -10°C முதல் 60 வரை°பேட்டரி ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் பாதுகாப்பை மேலும் மேம்படுத்துவதற்கு C பெரிதும் தடையாக இருக்கிறது. எனவே, புதுமையான எலக்ட்ரோலைட் சூத்திரங்கள் அடுத்த தலைமுறை புதிய பேட்டரிகளின் வளர்ச்சிக்கு முக்கிய உதவியாகக் கருதப்படுகிறது.

பல்வேறு எலக்ட்ரோலைட் அமைப்புகளை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பணியாற்றி வருகின்றனர். எடுத்துக்காட்டாக, திறமையான லித்தியம் உலோக சைக்கிள் ஓட்டுதலை அடையக்கூடிய புளோரினேட்டட் கரைப்பான்களின் பயன்பாடு, வாகனத் தொழில் மற்றும் "திட நிலை பேட்டரிகள்" (SSB) ஆகியவற்றிற்கு நன்மை பயக்கும் கரிம அல்லது கனிம திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள். முக்கிய காரணம் திட எலக்ட்ரோலைட் அசல் திரவ எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் உதரவிதானத்தை மாற்றினால், பேட்டரியின் பாதுகாப்பு, ஒற்றை ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் ஆயுளை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும். அடுத்து, வெவ்வேறு பொருட்களுடன் திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் ஆராய்ச்சி முன்னேற்றத்தை முக்கியமாக சுருக்கமாகக் கூறுகிறோம்.

கனிம திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள்

கனிம திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள் வணிக மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, சில உயர்-வெப்பநிலை ரிச்சார்ஜபிள் பேட்டரிகள் Na-S, Na-NiCl2 பேட்டரிகள் மற்றும் முதன்மை Li-I2 பேட்டரிகள் போன்றவை. 2019 ஆம் ஆண்டில், ஹிட்டாச்சி ஜோசென் (ஜப்பான்) 140 mAh இன் அனைத்து திட-நிலை பை பேட்டரியை விண்வெளியில் பயன்படுத்தவும், சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் (ISS) சோதிக்கவும் செய்தார். இந்த பேட்டரி ஒரு சல்பைட் எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் பிற வெளியிடப்படாத பேட்டரி கூறுகளால் ஆனது, இது -40 க்கு இடையில் இயங்கக்கூடியது.°சி மற்றும் 100°C. 2021 இல் நிறுவனம் 1,000 mAh அதிக திறன் கொண்ட திட பேட்டரியை அறிமுகப்படுத்துகிறது. ஹிட்டாச்சி ஜோசென் விண்வெளி மற்றும் தொழில்துறை உபகரணங்கள் போன்ற கடுமையான சூழல்களுக்கு திடமான பேட்டரிகளின் தேவையை ஒரு பொதுவான சூழலில் பார்க்கிறது. 2025 ஆம் ஆண்டுக்குள் பேட்டரி திறனை இரட்டிப்பாக்க நிறுவனம் திட்டமிட்டுள்ளது. ஆனால் இதுவரை, மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்தக்கூடிய ஆஃப்-தி-ஷெல்ஃப் ஆல்-சாலிட்-ஸ்டேட் பேட்டரி தயாரிப்பு எதுவும் இல்லை.

கரிம அரை-திட மற்றும் திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள்

ஆர்கானிக் திட எலக்ட்ரோலைட் பிரிவில், பிரான்சின் பொல்லோரே, ஜெல் வகை PVDF-HFP எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் ஜெல் வகை PEO எலக்ட்ரோலைட் ஆகியவற்றை வெற்றிகரமாக வணிகமயமாக்கியுள்ளது. இந்த பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தை மின்சார வாகனங்களுக்குப் பயன்படுத்துவதற்காக வட அமெரிக்கா, ஐரோப்பா மற்றும் ஆசியாவில் கார்-பகிர்வு பைலட் திட்டங்களை நிறுவனம் தொடங்கியுள்ளது, ஆனால் இந்த பாலிமர் பேட்டரி ஒருபோதும் பயணிகள் கார்களில் பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படவில்லை. அவர்களின் மோசமான வணிக தத்தெடுப்புக்கு பங்களிக்கும் ஒரு காரணி என்னவென்றால், அவை ஒப்பீட்டளவில் அதிக வெப்பநிலையில் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படலாம் (50°C முதல் 80 வரை°சி) மற்றும் குறைந்த மின்னழுத்த வரம்புகள். இந்த பேட்டரிகள் இப்போது சில நகரப் பேருந்துகள் போன்ற வணிக வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அறை வெப்பநிலையில் (அதாவது சுமார் 25°C)

செமிசோலிட் வகையானது உப்பு-கரைப்பான் கலவைகள் போன்ற அதிக பிசுபிசுப்பான எலக்ட்ரோலைட்டுகளை உள்ளடக்கியது, நிலையான 1 mol/L ஐ விட அதிக உப்பு செறிவு கொண்ட எலக்ட்ரோலைட் கரைசல், செறிவு அல்லது செறிவு புள்ளிகள் 4 mol/L. செறிவூட்டப்பட்ட எலக்ட்ரோலைட் கலவைகள் பற்றிய கவலையானது ஃவுளூரினேட்டட் உப்புகளின் ஒப்பீட்டளவில் அதிக உள்ளடக்கம் ஆகும், இது லித்தியம் உள்ளடக்கம் மற்றும் அத்தகைய எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் சுற்றுச்சூழல் தாக்கம் பற்றிய கேள்விகளை எழுப்புகிறது. ஏனென்றால், ஒரு முதிர்ந்த தயாரிப்பின் வணிகமயமாக்கலுக்கு விரிவான வாழ்க்கை சுழற்சி பகுப்பாய்வு தேவைப்படுகிறது. மேலும் தயாரிக்கப்பட்ட அரை-திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கான மூலப்பொருட்களும் எளிமையானதாகவும், எளிதில் கிடைக்கக்கூடியதாகவும் இருக்க வேண்டும்.

கலப்பின எலக்ட்ரோலைட்டுகள்

கலப்பு எலக்ட்ரோலைட்டுகள் என்றும் அழைக்கப்படும் கலப்பின எலக்ட்ரோலைட்டுகள், நீர்/கரிம கரைப்பான் ஹைப்ரிட் எலக்ட்ரோலைட்களின் அடிப்படையில் மாற்றியமைக்கப்படலாம் அல்லது திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளில் நீர் அல்லாத திரவ எலக்ட்ரோலைட் கரைசலை சேர்ப்பதன் மூலம் திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் உற்பத்தி மற்றும் அளவிடுதல் மற்றும் அடுக்கி வைக்கும் தொழில்நுட்பத்தின் தேவைகளைக் கருத்தில் கொண்டு மாற்றலாம். இருப்பினும், அத்தகைய கலப்பின எலக்ட்ரோலைட்டுகள் இன்னும் ஆராய்ச்சி நிலையில் உள்ளன மற்றும் வணிக எடுத்துக்காட்டுகள் எதுவும் இல்லை.

எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் வணிக வளர்ச்சிக்கான பரிசீலனைகள்

திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் மிகப்பெரிய நன்மைகள் அதிக பாதுகாப்பு மற்றும் நீண்ட சுழற்சி வாழ்க்கை ஆகும், ஆனால் மாற்று திரவம் அல்லது திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளை மதிப்பிடும்போது பின்வரும் புள்ளிகளை கவனமாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்:

• திட எலக்ட்ரோலைட்டின் உற்பத்தி செயல்முறை மற்றும் அமைப்பு வடிவமைப்பு. ஆய்வக கேஜ் பேட்டரிகள் பொதுவாக பல நூறு மைக்ரான்கள் தடிமன் கொண்ட திட எலக்ட்ரோலைட் துகள்களைக் கொண்டிருக்கும், மின்முனைகளின் ஒரு பக்கத்தில் பூசப்பட்டிருக்கும். இந்த சிறிய திட செல்கள் பெரிய செல்களுக்கு (10 முதல் 100Ah வரை) தேவைப்படும் செயல்திறனின் பிரதிநிதியாக இல்லை, ஏனெனில் 10~100Ah திறன் தற்போதைய மின்கலங்களுக்கு தேவையான குறைந்தபட்ச விவரக்குறிப்பாகும்.
• திட எலக்ட்ரோலைட் உதரவிதானத்தின் பங்கையும் மாற்றுகிறது. அதன் எடை மற்றும் தடிமன் PP/PE உதரவிதானத்தை விட அதிகமாக இருப்பதால், எடை அடர்த்தியை அடைய அதை சரிசெய்ய வேண்டும்.≥350Wh/கிலோமற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தி≥900Wh/அதன் வணிகமயமாக்கலைத் தடுக்க எல்.

பேட்டரி எப்போதுமே ஓரளவுக்கு பாதுகாப்பு அபாயம். திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள், திரவங்களை விட பாதுகாப்பானது என்றாலும், எரியாமல் இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. சில பாலிமர்கள் மற்றும் கனிம எலக்ட்ரோலைட்டுகள் ஆக்ஸிஜன் அல்லது தண்ணீருடன் வினைபுரிந்து, வெப்பம் மற்றும் நச்சு வாயுக்களை உருவாக்குகின்றன, அவை தீ மற்றும் வெடிப்பு அபாயத்தையும் ஏற்படுத்துகின்றன. ஒற்றை செல்கள் கூடுதலாக, பிளாஸ்டிக், வழக்குகள் மற்றும் பேக் பொருட்கள் கட்டுப்படுத்த முடியாத எரிப்பு ஏற்படுத்தும். எனவே இறுதியில், ஒரு முழுமையான, கணினி அளவிலான பாதுகாப்பு சோதனை தேவைப்படுகிறது.