Urget necessitas emissiones carbonis incisas excitat celeri motu ad mobilitatem electrificatam et dilatatur instruere instruere solaris et venti in electrico craticulae. Si inclinationes illae ut expectatur escalatentur, necessitas meliorum methodorum energiae electricae actarum augebit.
Patet, technologiae elaborandi in repositione craticulae substructio in magna magnitudine critica est. Sed ad applicationes mobiles - in specie, in translatione - multae investigationes spectat in accommodando lithium hodiernae pugnae ad versiones tutiores, minores faciendas, ac magis acrem pro magnitudine et pondere reponere.
Traditional lithium-ion batteries emendare pergunt, sed limitationes habent quae perstant, partim propter structuram. Lithium ion pugna constat ex duobus electrodes, una positiva et una negativa, quae circa liquidum organicum (carbon-continens) consistit. Cum altilium oneratur et emittitur, electrically particulas (vel iones) lithii ab uno electrode ad alteram per electrolytici liquidi transeunt.
Difficultas una cum eo consilio est quod in quibusdam voltages et temperaturis liquor electrolytici volatilis fieri et ignem capere potest. Pugnae plerumque in usu communi tutae sunt, sed periculum supersit.
Alia quaestio est quod gravida lithium-ion in vehiculis usui non sunt idoneae. Magnae, graves sarcinae pugnae spatium sumunt et vehiculum altiore pondere augent, efficientiam fuel minuendo. Sed difficile demonstratur ut gravidae hodie minora et leviora lithium faciamus, servato eorum densitate energiae, id est, quantitatem industriae per gram ponderis reponunt.
Ad quaestiones illas solvendas, inquisitores mutantur lineamenta clavis lithii-ionis ut totum solidum vel "status-solidum" facere possit. Electrolytum liquidum in medio reponunt cum tenui, solido, electrolytici stabilis, amplis intentionibus et temperaturis. Cum solido illo electrolytici, altae capacitatis positivi electrode et summa capacitate utuntur, electrode metalli lithii negativo longe tenuior est quam strato carbonis porosi consueto. Mutationes illae efficere possunt ut altiore pugna aliqualiter reformentur, servata sua industria capacitatem repono, quo altiorem energiae densitatem assequuntur.
Illae lineamenta - salus et densitas maior energiae consecutae sunt probabiliter duo commoda soliditatis solidi potentialis altilium.
Ex experientia industriae in gravida lithium-ion, inquisitores MIT et collegae suadeant tres quaestiones latas quae adiuvare possunt angustias potentiales in futura scala, quae ex materia delectu cognoscitur. Primum, cum hoc altilium consilio, materiae promptitudo, copia catenae, vel pretium LEVITAS quaestio fieri potest ut squamae productionis ascendant? (Nota quod in environmental et aliae sollicitudines, quae per metalla extensa sunt, extra ambitum istius studii sunt.) Secundo, figet gravida ex his materiis difficilis fabricandi gradus, quibus partes deficere solent? Et tertio, utrum fabricandis remediis necessariis ad efficiendum productum summus perficientur his innixum rebus tandem inferioribus, aut gravidarum sumptum educunt productarum?
Ad eorum adventum demonstrandum, Olivetti, Ceder, et Huang nonnulla chemiae electrolyticae et machinae structurae ab investigatoribus nunc investigatae sunt. Exempla sua eligere, ad priorem laborem conversi sunt, quo ipsi et eorum fautores technologiam adhibebant, et technicas fodiendarum notitias colligendas in materias et singula quae in litteris relata sunt. Ex illa datorum copia, paucas optiones frequentius nuntiantes elegerunt quae possibilitates varias repraesentant.
Materiae et disponibilitate
In mundo solidi electrolytici inorganici duo praecipua materiae genera sunt, oxides, quae oxygenium continent, et sulfides quae sulphuris continent.
Manipulus sulfide consideratus erat LGPS, qui componit lithium, germanium, phosphorum et sulphur. In considerationibus disponibilitate fundata, germanium posuerunt, elementum quod partim curas movet, quod non generaliter de se ipso determinatur. Sed in fodienda carbonis et zinci producta est byproductum.
Ad eius disponibilitatem investigandam, investigatores inspexerunt quantum germanium quotannis in praeteritis sex decenniis carbone et zinci fodiendi productum esset ac deinde quantum produci posset. Eventus suadet plus 100 pluries germanium produci potuisse, etiam in annis proximis. Cum copia illa potentiale, promptitudo germanium non verisimile est coarctare scalam-status solidi pugnae secundum electrolytici LGPS.
Res minus promittebat cum oxydatum, LLZO, quod ex lithio, lanthano, zirconio et oxygenio constat. Extractio et processus lanthani late in Sinis concentrati sunt, et notitiae limitatae ibi in promptu sunt, itaque investigatores suam promptitudinem enucleare non conabantur. Alia tria elementa abundanter in promptu sunt. Attamen in praxi, parva quantitas alterius elementi, quod dopant vocatur, adiciendum est ut LLZO faciliter ad processum fiat. Ita turma in tantalum feruntur, saepissime dopant, ut elementum principale curae LLZO.
Tantalum producto stagni et niobium fodiendi nascitur. Historica notitia ostendunt quantitatem tantalum productarum in fodienda plumbi et niobium multo propinquiorem esse potentiae maximo quam cum germanium. Ita promptitudo tantalum sollicitudinis magis est quam scalae possibilis an LLZO-substructio altilium.
Sciens autem disponibilitatem elementi in terra non petit gradus ad fabricam requirendum. Itaque inquisitores investigaverunt quaestionem de copia catenarum elementorum criticarum, fodinarum, processus, conflationum, navium, et similium. Posito quod copiae copiosae suppetant, potestne copia vinculorum, qui illas materias liberant, satis cito dilatare ad gravidae postulationem crescentis?
In sample analysibus spectaverunt quanta catenae copiarum germanium et tantalum anno in annum crescere necesse esset ut gravida classi vehiculorum electricorum in 2030 projecta praeberet. Exemplum, classis electrici vehiculum saepe pro 2030 propositum affertur. satis gravidarum productionem exigeret ad totalem 100-gigawatt horarum energiae tradendam. Ad propositum utentem batteries LGPS, copia catenae pro Germanium crescere necesse esset per 50 centesimas ab anno in annum — tractum, cum maximum incrementum in praeterito tempore circiter 7 centesimae fuerit. Modo LLZO batteries utens, copia catenae tantalum augere debet per circiter 30 centesimae — incrementi sui altitudinem supra historicam altitudinem circiter 10 centesimae.
Exempla illa demonstrant momentum considerandi tum materiam disponibilitatem et catenas subministrare cum aestimandis diversis solidis electrolytis pro eorum potentia gradatio. Etiam cum materiae copia in promptu non est, cura, sicut apud germanium, omnes gradus scalae in copia catenae ad futuram productionem aequandam. vehicles electrica potest requirere incrementum rate quod litteram inauditum.
Materiae et dispensando
In perpendendis potentiae ad scalam machinae machinae, aliud elementum considerare est difficultas processus fabricandi et quomodo sumptus incursum possit. Pugna solida-status fabricans multos gradus necessario implicat, et defectus in quovis gradu sumptus singularum pugnae feliciter effectae suscitat.
Cum procurator ad difficultatem fabricandam inquisitores exploraverunt impulsum defectus in altiore sumptus ad consilia in datorum solidorum statuta pugna delecti. Uno exemplo notavimus oxydatum LLZO. LLZO valde fragilis est, et in magnis temperaturis in fabricandis involutus, linteum magnum quod satis tenue utatur in altilium solida-state alta, crepitare vel stamine verisimile est.
Ad ictum talis defectivorum in pecunia determinanda, quattuor gradus processus key in LLZO fundatis batteries formabant. Singulis passibus sumptus supposito cede fundato computaverunt, id est fractionem totius unitatum quae feliciter processit sine defectu. Cum LLZO, longe humilius quam cum reliquis consiliis cessus erat; et, ut cede descendit, sumptus uniuscuiusque kilowatt horae (kWh) pugnae industriae signanter ascendit. Exempli gratia, cum 5 centesimae plus unitates in ultimo cathode calefactionis gradu defecerunt, sumptus auctus est circa $30/kWh- mutationem nontrivialem considerans quod scopum acceptum communis pro talibus batteriis pretium est $100/kWh. Ut patet, difficultates fabricantes altam ictum habere possunt in viability consilii ad magnarum adoptionis.
Materiae et effectus
Una e praecipuorum provocationum ad designandum pugnae solidae totius oritur ex "interfaces" id est, ubi una pars alteri occurrit. Durante fabricando vel operando, materiae in his instrumentis instabiles fieri possunt. Atomis locis ire incipiunt ut non debeant, et pugna fit diminutio.
Quam ob rem multae investigationes impendendae sunt cum modis interfaces stabiliendi in diversis consiliis altilium. Multi propositae agendi modos augent; et consequenter, sumptus pilae in dollariis per kWh descendentis. Sed tales solutiones fovere plerumque materias et tempus involvit, augendo sumptus per kWh in magnarum fabricationum.
Ad commercium artis illustrandum, investigatores primum spodium suum examinaverunt, LLZO. Hic, finis est stabilire interfaciem inter electrolytici LLZO et electrodi negativi, tenui strato stanneo inter utrumque inserendo. Impulsuum tam positiuum quam negativum enucleaverunt in sumptum solutionis illius exsequendae. Inventores stagni separatoris addere facultatem industria repono auget et perficiendi meliores, quae unitas sumptus in pupa/kWh minuit. Sumptus autem inclusorum stanneorum peculiorum excedit ita ut sumptus finalis altior sumptus originalis sit.
In altera analysi, sulfide electrolytici LPSCl vocati, quod constat ex lithio, phosphoro et sulphure cum chlorino addito, inspexerunt. Hoc in casu, positivus electrode incorporat particulas electronici materialis - modum curandi ut lithium iones iter per electronicum ad alterum electrode inveniant. Nihilominus, particulae electrolyticae additae cum aliis particulis in positivis electrode - alia problema interfaciei non compatiuntur. Hoc in casu, norma solutionis ligamen addere est, alia materia quae particulas cohaerere facit.
Eorum analysin confirmatur sine ligante, effectum esse pauperem, et sumptus LPSCl-substructio altilium plus quam $500/kWh esse. Ligans addit signanter effectum meliorem, et sumptus guttae fere $ 300/kWh. In hoc casu, sumptus ligantis in fabricandis addendi tam gravis est ut essentialiter omnes sumptus diminuantur, ne ligans addendo impleatur. Methodus hic ad effectum solvendi quaestionem interfaciendi solverit inferioribus sumptibus.
Inquisitores alia studia in solido-state batteries in litteris relata nuntiaverunt, eorumque eventus constantes fuerunt: Electio materiae et processus pugnae non solum eventus ad terminum in lab sed etiam in facundia et sumptus fabricandi potest afficere. Pugna solida-statu proposita proponitur, ut necessaria ad occursum futuri postulati. Eventus etiam demonstravit considerantes omnes tres simul factores, promptibilitatem, processus necessitates, et pugnas effectus, magni momenti esse quod effectus collectivi et mercaturae implicatae sint.
Technologiae apud Massachusetts instituta
- Aliquam volutpat id auctor non.