生态过渡是我们日常生活的中心,现在能源生产问题及其存储问题现在是许多研究项目的重点。随着我们日常生活设备的电气越来越大,尤其是随着电动汽车的兴起,电池的寿命终止,尤其是锂离子电池(LIBS)的问题成为了真正的挑战。的确,这种类型的电池的建筑要素,例如铜,铝,尤其是钴或镍不仅昂贵,而且在非常本地化的区域和地球上的数量有限。因此,必须实施这些电池收回这些金属并满足市场需求不断增长的回收过程。回收技术(例如pyro-和hydmetallurgy)已被用来收回经济利益的要素。但是,这些破坏性过程有局限性:i)恢复的元素的纯度不足以重用它们制造新电池,ii)ii)它们需要高能输入或大量使用酸。另一方面,直接回收策略旨在将电池的不同部分分开并独立回收,因此成为实现此目标的最可信的替代方法。
系统的能量比可以显着影响性能[1-3]。 碳纤维(CFS)在实现结构电池的潜力方面起着核心作用。 以其出色的特性而闻名,包括轻量级,高强度和刚度与重量比以及良好的电导率,CFS是这项创新技术的关键推动力。 通过用作储能的结构组件和导电途径,CFS可以实现结构电池的目标[1]。 但是,结构电池目前面临与其正电极成分相关的约束。 要开发完全依赖于CF的电池,必须在正电极上的CF施加活性材料。 这需要每个单独的纤维的全包涂层,优化轻量级CFS并启用系统的能量比可以显着影响性能[1-3]。碳纤维(CFS)在实现结构电池的潜力方面起着核心作用。以其出色的特性而闻名,包括轻量级,高强度和刚度与重量比以及良好的电导率,CFS是这项创新技术的关键推动力。通过用作储能的结构组件和导电途径,CFS可以实现结构电池的目标[1]。但是,结构电池目前面临与其正电极成分相关的约束。要开发完全依赖于CF的电池,必须在正电极上的CF施加活性材料。这需要每个单独的纤维的全包涂层,优化轻量级CFS并启用
1MW PEM电解器质子交换膜电解器包含四个具有负和正电极的细胞堆栈。当电流通过水时,氢质子越过膜在阴极处形成氢,而在阳极形成阳性的氧气离子。
1MW PEM电解器质子交换膜电解器包含四个具有负和正电极的细胞堆栈。当电流通过水时,氢质子越过膜在阴极处形成氢,而在阳极形成阳性的氧气离子。
控制对锂离子电池的制造过程(可能会受到爆炸或火灾风险)的制造过程,控制正电极与负电极隔离的分离器的厚度绝对必不可少。高准确的长度测量机VL-50最适合这种厚度测量,这要归功于低测量力,可最大程度地减少材料的失真。另外,测量显微镜用于检查层压型锂离子电池内的任何污染。
电解质负责在正电极和负电极之间进行载体离子,同时将正极电极绝缘以防止短路。固体电解质比常规液体中使用的有机溶剂电解质更阻燃,因此所有固定状态电池有望非常安全。此外,可以通过制造堆叠的细胞来实现高能密度。在常规液体的情况下,将几个小电池串联连接以实现高压,而在全稳态电池中,可以通过堆叠阴极,电解质,阳极和电流收集器来轻松实现高电压。另外,由于固体电解质不是液体,因此可以用作单个单元格不同组件的材料,即对于正电极,负电极和分离器,可提供高度的电池设计自由度。也有可能使用高容量电极活性材料,例如金属锂和硫,5-8在常规液体中很难使用,并且对于实现下一代电池的实现而言,人们的期望很高。全稳态电池有两种主要类型:薄膜和散装。薄膜全稳态电池是通过使用蒸气相的底物上的阴极,电解质和阳极的生长晶体制成的。这种薄膜电池的优点是,在电极和电解质之间实现了良好的界面接触。9,10
电池101在1980年代开发,并获得2019年诺贝尔化学奖的认可,锂离子电池已成为世界上最常用的电池之一。它为大多数手机和笔记本电脑提供动力,并且驱动了电动汽车生产的激增。与大多数电池一样,锂离子电池由三个主要组件组成:正电极(阴极),负电极(阳极)和两个之间的离子传输介质(电解质)。对于每个组件使用的材料都有多种选择,但是最常见的设计具有石墨制成的阳极(碳);由含锂的金属氧化物制成的阴极,例如氧化锂或锰氧化锂;以及结合锂盐和有机溶剂的电解质。
电池按用于电极的材料类型进行分类。例如,汽车电池被称为铅电池,因为它们使用铅用于正电极和负电极。大多数家用电池(通常用于遥控器,摄像机和玩具)中的家用电池,使用碱,镍金属氢化物和镍镉。锂离子(锂离子)电池使用锂化合物作为负电极处正极和石墨的材料。锂离子电池可充电,设计可持续很长时间:锂离子电池可以执行500至10,000个循环的充电和放电。取决于充电的频率,电池在几个月之间(例如,由专业人士的工艺工人使用的电动工具)和20多年的时间(例如,存储应用程序)达到了生命的尽头。