क्या सॉलिड स्टेट बैटरी लिथियम का उपयोग करती है?

क्या एसॉलिड स्टेट बैटरीलिथियम का प्रयोग करें? 

हाँ - लेकिन उसी तरह नहीं

हाँ,ठोस अवस्था बैटरियाँलिथियम का प्रयोग करें. वह हिस्सा सीधा है. क्या अधिक दिलचस्प है - और यह समझने की कोशिश करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए अधिक उपयोगी है कि ठोस राज्य बैटरियां पारंपरिक बैटरी से अलग प्रदर्शन क्यों करती हैं - यह है कि लिथियम का उपयोग कैसे किया जाता है, और जब आप तरल-इलेक्ट्रोलाइट डिज़ाइन से ठोस में जाते हैं तो क्या परिवर्तन होता है।

अंतर केवल इंजीनियरिंग विवरण का नहीं है। यह सॉलिड स्टेट बैटरी मार्केटिंग में आपके द्वारा देखे जाने वाले प्रदर्शन दावों की व्याख्या करता है और आपको यह मूल्यांकन करने में मदद करता है कि क्या वे दावे उस विशिष्ट बैटरी पर लागू होते हैं जिस पर आप विचार कर रहे हैं।

किसी भी बैटरी में लिथियम की भूमिका

प्रत्येक लिथियम बैटरी में - ठोस अवस्था या पारंपरिक - लिथियम कार्यशील आयन है। चार्जिंग के दौरान, लिथियम आयन कैथोड (सकारात्मक इलेक्ट्रोड) छोड़ते हैं, इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से यात्रा करते हैं, और एनोड (नकारात्मक इलेक्ट्रोड) में संग्रहीत होते हैं। डिस्चार्ज के दौरान, वह प्रक्रिया उलट जाती है: लिथियम आयन एनोड से वापस इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से कैथोड में चले जाते हैं, और उस गति में निकलने वाली ऊर्जा ड्रोन को शक्ति प्रदान करती है।

इलेक्ट्रोलाइट का काम केवल इलेक्ट्रॉनों को अवरुद्ध करते हुए लिथियम आयनों को इसके माध्यम से गुजरने देना है - जो मोटरों को शक्ति प्रदान करने के बजाय बाहरी सर्किट के माध्यम से यात्रा करने के लिए मजबूर होते हैं। चाहे वह इलेक्ट्रोलाइट तरल हो या ठोस, लिथियम वही मौलिक कार्य कर रहा है।

क्या परिवर्तन होता है कि लिथियम को एनोड में कहाँ संग्रहित किया जाता है, और वह भंडारण कितनी कुशलता से होता है।

पारंपरिक बैटरियां एनोड पर लिथियम का भंडारण कैसे करती हैं

मानक लिथियम पॉलिमर बैटरियों में, एनोड ग्रेफाइट से बना होता है। लिथियम आयन केवल ग्रेफाइट पर जमा नहीं होते हैं - वे आपस में जुड़ते हैं, जिसका अर्थ है कि वे ग्रेफाइट क्रिस्टल संरचना में कार्बन परमाणुओं की परतों के बीच फिसलते हैं। प्रत्येक ग्रेफाइट इकाई केवल लिथियम आयनों की एक निश्चित संख्या ही धारण कर सकती है, जो उसके क्रिस्टल ज्यामिति द्वारा निर्धारित होती है।

यह अंतर्कलन तंत्र स्थिर और अच्छी तरह से समझा जाता है, लेकिन यह एक सख्त सीमा निर्धारित करता है कि एक ग्रेफाइट एनोड प्रति ग्राम सामग्री में कितना लिथियम संग्रहीत कर सकता है। वह सीमा पारंपरिक लीपो बैटरियों की ऊर्जा घनत्व को पैक स्तर पर लगभग 200 से 260 Wh/kg तक सीमित करने का हिस्सा है - चाहे बाकी डिज़ाइन कितना भी अच्छा क्यों न हो।

कैसे सॉलिड स्टेट बैटरियां लिथियम का अलग तरीके से उपयोग कर सकती हैं

यहीं पर सॉलिड स्टेट डिज़ाइन एक सार्थक प्रदर्शन का अवसर पैदा करता है।

क्योंकि ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स भौतिक रूप से डेंड्राइट प्रवेश को अवरुद्ध कर सकते हैं - धातु के फिलामेंट्स जो तरल-इलेक्ट्रोलाइट बैटरियों में लिथियम धातु एनोड को खतरनाक बनाते हैं - ठोस अवस्था बैटरियां ग्रेफाइट एनोड को शुद्ध लिथियम धातु से बदल सकती हैं।

लिथियम धातु आपस में जुड़ती नहीं है। यह चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान सीधे थोक धातु के रूप में प्लेट और स्ट्रिप करता है। और लिथियम धातु ग्रेफाइट की तुलना में प्रति ग्राम लगभग 10 गुना अधिक लिथियम आयन संग्रहीत करती है।

परिणाम: लिथियम धातु एनोड के साथ एक ठोस अवस्था बैटरी ग्रेफाइट-एनोड डिजाइन के समान ऊर्जा घनत्व सीमा तक नहीं पहुंचती है। यह उन्नत सॉलिड स्टेट बैटरियों से जुड़े 350 से 400+ Wh/kg पैक-स्तरीय ऊर्जा घनत्व आंकड़ों के पीछे की वास्तुकला है - संख्याएं जो इलेक्ट्रोलाइट प्रकार की परवाह किए बिना ग्रेफाइट एनोड के साथ प्राप्त करने योग्य नहीं हैं।

उत्पादों का मूल्यांकन करते समय यह अंतर क्यों मायने रखता है?

सभी सॉलिड स्टेट बैटरियां लिथियम मेटल एनोड का उपयोग नहीं करती हैं। पहली पीढ़ी के ठोस अवस्था डिज़ाइन अक्सर ग्रेफाइट एनोड को बनाए रखते हैं और केवल इलेक्ट्रोलाइट को प्रतिस्थापित करते हैं। वे बैटरियां लीपो की तुलना में बेहतर सुरक्षा और चक्र जीवन प्रदान करती हैं - वास्तविक लाभ - लेकिन उनकी ऊर्जा घनत्व पारंपरिक लिथियम आयन बैटरी के समान है, नाटकीय रूप से अधिक नहीं।

जब आप 350+ Wh/kg का दावा करने वाली एक ठोस अवस्था वाली बैटरी देखते हैं, तो उस संख्या के पीछे एक लिथियम धातु एनोड होता है। जब आप किसी को 210 से 240 Wh/kg का दावा करते हुए देखते हैं, तो वह लगभग निश्चित रूप से ग्रेफाइट का उपयोग कर रहा होता है - इलेक्ट्रोलाइट बदल गया, लेकिन एनोड नहीं।

ठोस अवस्था विकल्पों के बीच चयन करने वाले यूएवी ऑपरेटरों से पूछा जाता है, "क्या यह बैटरी लिथियम धातु एनोड या ग्रेफाइट का उपयोग करती है?" आपको तुरंत बताता है कि ऊर्जा घनत्व के दावे पूर्ण ठोस अवस्था लाभ पर आधारित हैं या केवल इलेक्ट्रोलाइट प्रतिस्थापन पर।

Zyeबैटरी का एनोड आर्किटेक्चर दस्तावेज़ीकरण

Zyeबैटरीठोस अवस्था लिथियम आयन और उच्च-प्रदर्शन लिथियम पॉलिमर यूएवी बैटरियों के लिए एनोड आर्किटेक्चर विनिर्देश प्रदान करता है - क्योंकि यह जानना कि एनोड पर लिथियम धातु या ग्रेफाइट है या नहीं, यह निर्धारित करता है कि स्पेक शीट पर ऊर्जा घनत्व संख्या पूर्ण ठोस राज्य डिजाइन या हाइब्रिड दृष्टिकोण से है या नहीं।

ठोस अवस्था बैटरियाँलिथियम का प्रयोग करें. अधिक उपयोगी प्रश्न यह है कि कहां और कैसे - और उस प्रश्न का एक विशिष्ट, दस्तावेजी उत्तर है।