إطلاق العنان لإمكانات بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة: مسار تكنولوجي جديد اقترحه باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين
ميزة بطارية الليثيوم الصلبة على بطارية ليثيوم أيون:
تعد تقنية البطاريات أحد المكونات الأساسية لتقنيات “الكربون المزدوج” ، بما في ذلك مركبات الطاقة الجديدة وتخزين الطاقة. توفر بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة بالكامل ، والتي تستخدم إلكتروليتات صلبة غير عضوية غير قابلة للاشتعال بدلا من الشوارد السائلة العضوية ، أمانا أعلى وإمكانات أكبر لزيادة كثافة الطاقة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون التجارية. نتيجة لذلك ، أصبحوا النقطة المحورية للبحث عن الجيل القادم من بطاريات الليثيوم.
مادة القطب الموجب لجميع بطاريات الحالة الصلبة:
اهميه:
وفقا لجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين ، اقترح البروفيسور ما تشنغ مسارا تقنيا جديدا لمادة القطب الموجب لبطاريات الحالة الصلبة بالكامل. يمكن لهذه التقنية أن تزيد بشكل كبير من تحميل المواد الفعالة داخل القطب الموجب المركب ، مما يتيح التحقيق الكامل لإمكانات كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة بالكامل.
شرط لتحقيق أقصى أداء:
وفقا للباحثين ، لتسخير أداء بطاريات الحالة الصلبة بالكامل ، تحتاج مواد القطب الموجب إلى تلبية شرطين على الأقل:
- الموصلية الأيونية ممتازة
- تشوه جيد.
يمثل تحقيق هذين الجانبين تحديا في مواد الأكسيد مثل أكسيد الكوبالت الليثيوم وفوسفات الحديد الليثيوم المستخدم في بطاريات الليثيوم أيون التجارية حاليا.
تصميم المواد:
في هذه الدراسة ، اعتمد فريق بحث البروفيسور ما تشنغ نهجا غير تقليدي لتصميم المواد وقام ببناء مادة قطب موجب جديدة لبطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة باستخدام الكلوريدات ، والمعروفة باسم كلوريد التيتانيوم الليثيوم.
مزايا كلوريد التيتانيوم الليثيوم:
وجد البحث أن كلوريد التيتانيوم الليثيوم مرن للغاية ، حيث يحقق كثافة نسبية تزيد عن 86.1٪ مع الضغط البارد فقط. .
يظهر موصلية أيونية عالية في درجة حرارة الغرفة تبلغ 1.04 مللي سيمنز لكل سنتيمتر ، متجاوزا مواد القطب الموجب للأكسيد وحتى ينافس مواد الإلكتروليت ذات الحالة الصلبة المسؤولة بشكل أساسي عن نقل الأيونات داخل البطارية.
ميزة كلوريد التيتانيوم الليثيوم على فوسفات الحديد الليثيوم وأكسيد الكوبالت الليثيوم:
يمكن للأقطاب الموجبة المركبة القائمة على كلوريد التيتانيوم الليثيوم تحقيق تحميل جماعي للمواد الفعالة يصل إلى 95٪ ، وهو ما يتجاوز بكثير حدود مواد القطب الموجب للأكسيد مثل فوسفات الحديد الليثيوم وأكسيد كوبالت الليثيوم في جميع بطاريات الحالة الصلبة.
النطاق المستقبلي:
تشير نتائج البحث إلى أن مواد القطب الموجب للكلوريد ، مع كلوريد تيتانيوم الليثيوم كممثل ، تحمل وعدا كبيرا باعتبارها “مرشحة” للقطب الموجب في بطاريات الليثيوم ذات الحالة الصلبة بالكامل ، مما يتيح مزيدا من فتح الإمكانات في كثافة الطاقة لهذه البطاريات.
