پس منظر

1800 ۾، اطالوي فزڪسسٽ A. وولٽا وولٽيڪ پائل ٺاهي، جنهن عملي بيٽرين جي شروعات کي کوليو ۽ پهريون ڀيرو اليڪٽررو ڪيميڪل توانائي اسٽوريج ڊوائيسز ۾ اليڪٽرولائٽ جي اهميت کي بيان ڪيو. اليڪٽرولائٽ کي منفي ۽ مثبت اليڪٽرروڊس جي وچ ۾ داخل ٿيل مائع يا سڪل جي صورت ۾ برقي طور تي موصل ۽ آئن-ڪنڊڪٽر پرت جي طور تي ڏسي سگھجي ٿو. في الحال، سڀ کان وڌيڪ ترقي يافته اليڪٽرولائٽ ٺھيل آھي ٺھيل ليٿيم لوڻ (مثال طور LiPF6) کي غير آبي نامياتي ڪاربونيٽ محلول (مثال طور EC ۽ DMC) ۾. عام سيل فارم ۽ ڊزائن جي مطابق، اليڪٽرولائٽ عام طور تي سيل جي وزن جي 8٪ کان 15٪ تائين حساب ڪري ٿو. ڇا's وڌيڪ، ان جي flammability ۽ بهترين آپريٽنگ گرمي پد جي حد -10°سي کان 60°سي بيٽري توانائي جي کثافت ۽ حفاظت جي وڌيڪ بهتري کي تمام گهڻو روڪي ٿو. تنهن ڪري، جديد اليڪٽرولائيٽ فارموليشن کي نئين بيٽرين جي ايندڙ نسل جي ترقي لاء اهم قابل سمجهيو وڃي ٿو.

محقق پڻ ڪم ڪري رهيا آهن مختلف اليڪٽرولائيٽ سسٽم کي ترقي ڪرڻ لاء. مثال طور، fluorinated solvents جو استعمال جيڪي حاصل ڪري سگھن ٿا موثر ليتيم ڌاتو سائيڪلنگ، نامياتي يا غير نامياتي سولائيز اليڪٽرولائٽس جيڪي گاڏين جي صنعت لاءِ فائديمند آھن ۽ ”سولڊ اسٽيٽ بيٽريز“ (SSB). بنيادي سبب اهو آهي ته جيڪڏهن مضبوط اليڪٽرولائيٽ اصل مائع اليڪٽرولائيٽ ۽ ڊافرام کي تبديل ڪري، بيٽري جي حفاظت، واحد توانائي جي کثافت ۽ زندگي کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو. اڳيون، اسان بنيادي طور تي مختلف مواد سان مضبوط اليڪٽرولائٽس جي تحقيق جي ترقي کي مختصر ڪريون ٿا.

غير نامياتي مضبوط اليڪٽرولائٽس

غير نامياتي سولڊ اليڪٽرولائٽس ڪمرشل اليڪٽرڪ ڪيميڪل انرجي اسٽوريج ڊوائيسز ۾ استعمال ڪيون ويون آهن، جيئن ته ڪي اعليٰ درجه حرارت ريچارجبل بيٽريون Na-S، Na-NiCl2 بيٽريون ۽ پرائمري Li-I2 بيٽريون. واپس 2019 ۾، هٽاچي زوسن (جاپان) 140 mAh جي تمام سولڊ اسٽيٽ پائوچ بيٽري جو مظاهرو ڪيو جيڪو خلا ۾ استعمال ڪيو وڃي ۽ انٽرنيشنل اسپيس اسٽيشن (ISS) تي آزمايو وڃي. هي بيٽري سلفائيڊ اليڪٽرولائيٽ ۽ ٻين اڻ ڄاڻايل بيٽري حصن تي مشتمل آهي، جيڪا -40 جي وچ ۾ ڪم ڪرڻ جي قابل آهي.°سي ۽ 100°C. 2021 ۾ ڪمپني متعارف ڪرائيندي 1,000 mAh جي وڌيڪ گنجائش واري سولڊ بيٽري. هٽاچي زوسن سخت ماحول لاءِ مضبوط بيٽرين جي ضرورت کي ڏسي ٿو جهڙوڪ خلائي ۽ صنعتي سامان هڪ عام ماحول ۾ ڪم ڪندڙ. ڪمپني 2025 تائين بيٽري جي گنجائش کي ٻيڻو ڪرڻ جو ارادو رکي ٿي. پر اڃا تائين، ڪو به آف-دي شيلف آل سولڊ اسٽيٽ بيٽري پراڊڪٽ ناهي جيڪو برقي گاڏين ۾ استعمال ڪري سگهجي.

نامياتي نيم سڪل ۽ مضبوط اليڪٽرولائٽس

نامياتي سولڊ اليڪٽرولائيٽ جي درجي ۾، فرانس جي Bolloré ڪاميابيءَ سان هڪ جيل-قسم PVDF-HFP اليڪٽرولائيٽ ۽ جيل-قسم جي پي اي او اليڪٽرولائيٽ جو ڪمرشلائز ڪيو آهي. ڪمپني هن بيٽري ٽيڪنالاجي کي برقي گاڏين تي لاڳو ڪرڻ لاءِ اتر آمريڪا، يورپ ۽ ايشيا ۾ ڪار شيئرنگ پائلٽ پروگرام پڻ شروع ڪيا آهن، پر هي پوليمر بيٽري ڪڏهن به مسافر گاڏين ۾ وڏي پيماني تي استعمال نه ڪئي وئي آهي. انهن جي خراب تجارتي اپنائڻ ۾ هڪ عنصر اهو آهي ته اهي صرف نسبتا تيز گرمي پد تي استعمال ڪري سگھجن ٿيون (50°سي کان 80 تائين°ج) ۽ گھٽ وولٹیج جون حدون. اهي بيٽريون هاڻي ڪمرشل گاڏين ۾ استعمال ٿي رهيون آهن، جهڙوڪ ڪجهه شهري بسون. ڪمري جي حرارت تي خالص سولڊ پوليمر اليڪٽرولائيٽ بيٽرين سان ڪم ڪرڻ جا ڪي به ڪيس نه آهن (يعني تقريباً 25°ج).

سيمي سولڊ درجي ۾ انتهائي ويسڪس اليڪٽرولائٽس شامل آهن، جهڙوڪ لوڻ جو محلول، اليڪٽرولائٽ محلول جنهن ۾ لوڻ جو ڪنسنٽريشن معياري 1 mol/L کان وڌيڪ هوندو آهي، جنهن ۾ ڪنسنٽريشن يا saturation پوائنٽون 4 mol/L کان وڌيڪ هونديون آهن. مرڪوز اليڪٽرولائيٽ مرکبن سان هڪ خدشو اهو آهي ته نسبتا اعلي مواد فلورين ٿيل نموني جو، جيڪو پڻ سوال پيدا ڪري ٿو ليٿيم مواد ۽ ماحولياتي اثر بابت اهڙن اليڪٽرولائٽس. اهو ئي سبب آهي ته هڪ بالغ پيداوار جي ڪمرشلائيزيشن جي ضرورت آهي هڪ جامع زندگي چڪر تجزيو. ۽ تيار ڪيل نيم سڪل اليڪٽرولائٽس لاءِ خام مال به سادو ۽ آساني سان دستياب هجڻ ضروري آهي ته جيئن برقي گاڏين ۾ وڌيڪ آسانيءَ سان ضم ٿي وڃي.

هائبرڊ اليڪٽرولائٽس

هائبرڊ اليڪٽرولائٽس، جنهن کي مخلوط اليڪٽرولائٽس جي نالي سان به سڃاتو وڃي ٿو، تبديل ڪري سگهجي ٿو آبي/نامياتي محلول هائبرڊ اليڪٽرولائٽس جي بنياد تي يا هڪ غير آبي مائع اليڪٽرولائٽ حل کي مضبوط اليڪٽرولائيٽ ۾ شامل ڪري، سولڊ اليڪٽرولائٽس جي پيداوار ۽ اسڪيبلٽي ۽ اسٽيڪنگ ٽيڪنالاجي جي ضرورتن تي غور ڪندي. بهرحال، اهڙي هائبرڊ اليڪٽرولائٽس اڃا تائين تحقيق جي مرحلي ۾ آهن ۽ ڪو به تجارتي مثال موجود ناهي.

اليڪٽرولائٽس جي تجارتي ترقي لاء غور

سولڊ اليڪٽرولائٽس جا سڀ کان وڏو فائدا اعليٰ حفاظت ۽ ڊگھي چڪر واري زندگي آهن، پر متبادل مائع يا سڪل اليڪٽرولائٽس جو جائزو وٺڻ وقت هيٺين نقطن تي ڌيان ڏيڻ گهرجي:

• ٺاھڻ جي عمل ۽ سسٽم ڊيزائن جو مضبوط اليڪٽرولائٽ. ليبارٽري گيج بيٽريون عام طور تي سڪل اليڪٽرولائيٽ ذرڙن تي مشتمل هونديون آهن جن ۾ ڪيترائي سؤ مائڪرون ٿلها هوندا آهن، جيڪي اليڪٽروڊس جي هڪ پاسي تي ليٽيل هوندا آهن. اهي ننڍڙا سڪل سيلز وڏي سيلز (10 کان 100Ah) لاءِ گهربل ڪارڪردگيءَ جا نمائندا نه آهن، جيئن ته 10 ~ 100Ah جي گنجائش موجوده پاور بيٽرين لاءِ گهربل گهٽ ۾ گهٽ وضاحت آهي.
• سولڊ اليڪٽرولائٽ پڻ ڊافرام جي ڪردار کي تبديل ڪري ٿو. جيئن ته ان جو وزن ۽ ٿلهو PP/PE ڊافرام کان وڌيڪ آهي، ان کي وزن جي کثافت حاصل ڪرڻ لاءِ ترتيب ڏيڻ لازمي آهي.≥350Wh/kg۽ توانائي جي کثافت≥900Wh/ايل ان جي ڪمرشلائيزيشن کي روڪڻ کان بچڻ لاء.

بيٽري هميشه ڪنهن حد تائين حفاظت جو خطرو آهي. سڪل اليڪٽرولائٽس، جيتوڻيڪ اهو مائع کان وڌيڪ محفوظ آهي، لازمي طور تي غير ٻرندڙ نه آهي. ڪجھ پوليمر ۽ غير نامياتي اليڪٽرولائٽس آڪسيجن يا پاڻي سان رد عمل ڪري سگھن ٿا، گرمي ۽ زهريلي گيس پيدا ڪن ٿيون جيڪي پڻ باهه ۽ ڌماڪي جو خطرو پيدا ڪن ٿيون. سنگل سيلز کان علاوه، پلاسٽڪ، ڪيس ۽ پيڪ مواد غير ڪنٽرول دھڻ جو سبب بڻجي سگھن ٿا. تنهنڪري آخرڪار، هڪ مجموعي، سسٽم-سطح جي حفاظت جي امتحان جي ضرورت آهي.