విషయము
- అంతరిక్ష ఆదా
- ఎక్కువ కాలం ఉంటుంది
- ఘన-స్థితి ఎలక్ట్రోలైట్ల రకాలు
- సన్నని ఫిల్మ్ బ్యాటరీలు
- పెద్ద, పెద్ద బ్యాటరీలు
- అధిక వాహక
- చుట్టండి
కొన్ని వారాల క్రితం, క్రిస్ మాకు ఘన-స్థితి బ్యాటరీల అంశం మరియు స్మార్ట్‌ఫోన్ బ్యాటరీ టెక్నాలజీలో తదుపరి పెద్ద పురోగతి ఎలా ఉంటుందో పరిచయం చేసింది. సంక్షిప్తంగా, ఘన-స్థితి బ్యాటరీలు సురక్షితమైనవి, ఎక్కువ రసంలో ప్యాక్ చేయగలవు మరియు సన్నగా ఉండే పరికరాలకు కూడా ఉపయోగించవచ్చు. దురదృష్టవశాత్తు, అవి ప్రస్తుతం మధ్య తరహా స్మార్ట్‌ఫోన్ సెల్‌లలో పెట్టడం చాలా ఖరీదైనది, కానీ రాబోయే సంవత్సరాల్లో అది మారవచ్చు.
కాబట్టి, ఘన-స్థితి బ్యాటరీ అంటే ఏమిటి మరియు ఇది నేటి లిథియం-అయాన్ కణాలకు ఎలా భిన్నంగా ఉందో మీరు ఆలోచిస్తున్నట్లయితే, చదవండి.
సాధారణంగా ఉపయోగించే లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ మరియు ఘన-స్థితి బ్యాటరీ మధ్య ఉన్న ముఖ్యమైన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, పూర్వం ప్రవాహ ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి ద్రవ విద్యుద్విశ్లేషణ పరిష్కారాన్ని ఉపయోగిస్తుంది, అయితే ఘన-స్థితి బ్యాటరీలు ఘన ఎలక్ట్రోలైట్‌ను ఎంచుకుంటాయి. బ్యాటరీ యొక్క ఎలక్ట్రోలైట్ అనేది వాహక రసాయన మిశ్రమం, ఇది యానోడ్ మరియు కాథోడ్ మధ్య ప్రవాహాన్ని ప్రవహిస్తుంది.
సాలిడ్ స్టేట్ బ్యాటరీలు ప్రస్తుత బ్యాటరీల మాదిరిగానే పనిచేస్తాయి, కాని పదార్థాల మార్పు బ్యాటరీ యొక్క కొన్ని లక్షణాలను మారుస్తుంది, వీటిలో గరిష్ట నిల్వ సామర్థ్యం, ఛార్జింగ్ సమయం, పరిమాణం మరియు భద్రత ఉన్నాయి.
బ్యాటరీ లోపల కరెంట్ యానోడ్ మరియు కాథోడ్ మధ్య వాహక ఎలక్ట్రోలైట్ ద్వారా వెళుతుంది, అయితే షార్ట్ సర్క్యూట్‌ను నివారించడానికి సెపరేటర్లు ఉపయోగించబడతాయి.
అంతరిక్ష ఆదా
ద్రవ నుండి ఘన ఎలక్ట్రోలైట్‌కు మారడం వల్ల తక్షణ ప్రయోజనం ఏమిటంటే బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సాంద్రత పెరుగుతుంది. ఎందుకంటే ద్రవ కణాల మధ్య పెద్ద విభజనలు అవసరమయ్యే బదులు, ఘన స్థితి బ్యాటరీలకు షార్ట్ సర్క్యూట్‌ను నివారించడానికి చాలా సన్నని అడ్డంకులు మాత్రమే అవసరమవుతాయి.
సాలిడ్-స్టేట్ బ్యాటరీలు లి-అయాన్ కంటే రెండు రెట్లు ఎక్కువ శక్తిని ప్యాక్ చేయగలవు
సాంప్రదాయ ద్రవ-నానబెట్టిన బ్యాటరీ సెపరేటర్లు 20-30 మైక్రాన్ మందంతో వస్తాయి. సాలిడ్-స్టేట్ టెక్నాలజీ సెపరేటర్లను ఒక్కొక్కటి 3-4 మైక్రాన్లకు తగ్గించగలదు, పదార్థాలను మార్చడం ద్వారా సుమారు 7 రెట్లు స్థలం ఆదా అవుతుంది.
ఏదేమైనా, ఈ సెపరేటర్లు బ్యాటరీ లోపల ఉన్న ఏకైక భాగం కాదు మరియు ఇతర బిట్‌లు అంతగా కుదించలేవు, ఘన-స్థితి బ్యాటరీల యొక్క స్థలాన్ని ఆదా చేసే సామర్థ్యాన్ని పరిమితం చేస్తాయి.
అయినప్పటికీ, ఘన-స్థితి బ్యాటరీలు లి-అయాన్ కంటే రెట్టింపు శక్తిని ప్యాక్ చేయగలవు, యానోడ్‌ను చిన్న ప్రత్యామ్నాయంతో భర్తీ చేసేటప్పుడు.
ఎక్కువ కాలం ఉంటుంది
ఘన-స్థితి ఎలక్ట్రోలైట్లు సాధారణంగా నేటి ద్రవ లేదా జెల్ కంటే తక్కువ రియాక్టివ్‌గా ఉంటాయి, కాబట్టి అవి చాలా ఎక్కువసేపు ఉంటాయని అంచనా వేయవచ్చు మరియు కేవలం 2 లేదా 3 సంవత్సరాల తర్వాత భర్తీ చేయవలసిన అవసరం లేదు. ఈ బ్యాటరీలు దెబ్బతిన్నట్లయితే లేదా తయారీ లోపాలతో బాధపడుతుంటే అవి పేలవు లేదా మంటలను పట్టుకోవు, అంటే వినియోగదారులకు సురక్షితమైన ఉత్పత్తులు.
సాలిడ్-స్టేట్ బ్యాటరీలు దెబ్బతిన్నట్లయితే లేదా తయారీ లోపాలతో బాధపడుతుంటే పేలిపోవు లేదా మంటలను పట్టుకోవు.
ప్రస్తుత స్మార్ట్‌ఫోన్‌లలో, ఒకే ఫోన్‌ను చాలా సంవత్సరాలు ఉపయోగించాలనుకునేవారికి మార్చగల బ్యాటరీలను తరచుగా కోరుకుంటారు, ఎందుకంటే అవి విచ్ఛిన్నం కావడం ప్రారంభించిన తర్వాత వాటిని మార్చుకోవచ్చు.
స్మార్ట్‌ఫోన్ బ్యాటరీలు తరచూ వాటి ఛార్జీని ఒక సంవత్సరం లేదా అంతకన్నా ఎక్కువ కాలం కలిగి ఉండవు మరియు హార్డ్‌వేర్ అస్థిరంగా మారడానికి, రీసెట్ చేయడానికి లేదా చాలా సంవత్సరాల ఉపయోగం తర్వాత పనిచేయడం కూడా ఆపవచ్చు. ఘన-స్థితి బ్యాటరీలతో, పున cell స్థాపన సెల్ అవసరం లేకుండా స్మార్ట్ఫోన్లు మరియు ఇతర గాడ్జెట్‌లు చాలా ఎక్కువసేపు ఉంటాయి.
ఒకటి మాత్రమే కాకుండా, బ్యాటరీలలో ఉపయోగించగల ఘన రసాయన సమ్మేళనాలు పుష్కలంగా ఉన్నాయి.
ద్రవ వర్సెస్ సాలిడ్ బ్యాటరీల గురించి మాట్లాడటం ఈ విషయం యొక్క అతి సరళీకరణ, ఎందుకంటే బ్యాటరీలలో ఒకటి మాత్రమే కాకుండా, ఘన రసాయన సమ్మేళనాలు పుష్కలంగా ఉన్నాయి.
ఘన-స్థితి ఎలక్ట్రోలైట్ల రకాలు
ఘన-స్థితి బ్యాటరీల యొక్క ఎనిమిది వేర్వేరు ప్రధాన వర్గాలు ఉన్నాయి, ఇవి ప్రతి ఎలక్ట్రోలైట్ కోసం వేర్వేరు పదార్థాలను ఉపయోగిస్తాయి. ఇవి లి-హాలైడ్, పెరోవ్‌స్కైట్, లి-హైడ్రైడ్, నాసికాన్ లాంటివి, గార్నెట్, ఆర్గిరోడైట్, లిపాన్ మరియు లిసికాన్ లాంటివి.
మేము ఇంకా అభివృద్ధి చెందుతున్న సాంకేతిక పరిజ్ఞానంతో వ్యవహరిస్తున్నందున, విభిన్న ఉత్పత్తి వర్గాల కోసం ఉపయోగించడానికి ఉత్తమమైన రకాల ఘన-స్థితి ఎలక్ట్రోలైట్‌తో పరిశోధకులు ఇంకా పట్టు సాధిస్తున్నారు. ఇంతవరకు ఎవరూ స్పష్టమైన నాయకులుగా బయటకు రాలేదు, కాని సల్ఫైడ్ ఆధారిత, లిపాన్ మరియు గార్నెట్ కణాలు ప్రస్తుతం అత్యంత ఆశాజనకంగా కనిపిస్తున్నాయి.
ఈ రకాలు చాలావరకు లిథియం (లి) గా ఉన్నాయని మీరు గమనించి ఉండవచ్చు, ఎందుకంటే అవి ఇప్పటికీ లిథియం ఎలక్ట్రోడ్లను ఉపయోగిస్తున్నాయి. కానీ చాలా మంది పనితీరు మెరుగుపరచడానికి కొత్త యానోడ్ మరియు కాథోడ్ ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాలను ఎంచుకుంటున్నారు.
సన్నని ఫిల్మ్ బ్యాటరీలు
ఘన-స్థితి బ్యాటరీ రకాల్లో కూడా, రెండు స్పష్టమైన కట్ ఉప రకాలు ఉన్నాయి - సన్నని ఫిల్మ్ మరియు బల్క్. ఇప్పటికే మార్కెట్లో ఉన్న అత్యంత విజయవంతమైన సన్నని-ఫిల్మ్ రకాల్లో ఒకటి లిపాన్, ఇది చాలా మంది తయారీదారులు లిథియం యానోడ్‌తో ఉత్పత్తి చేస్తారు.
లిపాన్ ఎలక్ట్రోలైట్ అద్భుతమైన బరువు, మందం మరియు వశ్యత లక్షణాలను అందిస్తుంది, ఇది ధరించగలిగే ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు చిన్న కణాలు అవసరమయ్యే గాడ్జెట్‌లకు మంచి సెల్ రకంగా మారుతుంది. దీర్ఘకాలిక కణాల విషయానికి తిరిగి వెళితే, 40,000 ఛార్జ్ చక్రాల తర్వాత 5% సామర్థ్యం తగ్గింపుతో లిపాన్ అద్భుతమైన స్థిరత్వాన్ని ప్రదర్శించింది.
లిపాన్ బ్యాటరీలు లి-అయాన్ బ్యాటరీల కంటే 40 నుండి 130 రెట్లు ఎక్కువసేపు ఉంటాయి.
పోలిక కోసం, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు 300 లేదా 1000 చక్రాల మధ్య మాత్రమే అందిస్తాయి. అంటే లిపాన్ బ్యాటరీలు లి-అయాన్ బ్యాటరీల కంటే 40 నుండి 130 రెట్లు ఎక్కువసేపు ఉంటాయి.
LiPON యొక్క ఇబ్బంది ఏమిటంటే, దాని మొత్తం శక్తి నిల్వ సామర్థ్యం మరియు వాహకత పోలిక ద్వారా చాలా తక్కువగా ఉన్నాయి. ఏదేమైనా, ప్రత్యామ్నాయ ఘన-స్థితి బ్యాటరీ సాంకేతికతలు స్మార్ట్ వాచ్‌లకు ఎక్కువ బ్యాటరీ జీవితాన్ని తీసుకురావడానికి కీలకం కావచ్చు, ఇది ప్రస్తుతం ధరించగలిగేవారిని తీసుకోకుండా చాలా మంది వినియోగదారులను నిలిపివేస్తోంది.
పెద్ద, పెద్ద బ్యాటరీలు
ఇప్పటివరకు, స్మార్ట్ఫోన్లు మరియు టాబ్లెట్లలో కనిపించే పెద్ద కణాలకు సాలిడ్ స్టేట్ బ్యాటరీలు ఇంకా సరిపోవు, ల్యాప్‌టాప్‌లు లేదా ఎలక్ట్రిక్ కార్లు మాత్రమే. ఎక్కువ సామర్ధ్యం కలిగిన పెద్ద బల్క్ సాలిడ్-స్టేట్ బ్యాటరీల కోసం, ద్రవ ఎలక్ట్రోలైట్‌లకు దగ్గరగా లేదా సరిపోయే ఉన్నతమైన వాహకత అవసరం, ఇది లిపాన్ వంటి మంచి సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని తోసిపుచ్చింది. అయానిక్ ప్రసరణ ఒక పదార్థం ద్వారా కదిలే అయాన్ల సామర్థ్యాన్ని కొలుస్తుంది మరియు మంచి ప్రసరణ అనేది అవసరమైన కణాలను నిర్ధారించడానికి పెద్ద కణాల అవసరం.
ఘన రాష్ట్ర రంగంలో మునుపటి నాయకులు లిపో, లిస్ మరియు సిస్ బ్యాటరీలపై పరిశోధనలను లిసికాన్ మరియు లిప్స్ అధిగమించాయి. అయినప్పటికీ, ఈ రకాలు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద సేంద్రీయ మరియు ద్రవ ఎలక్ట్రోలైట్ల కంటే తక్కువ వాహకతతో బాధపడుతున్నాయి, ఇవి వాణిజ్య ఉత్పత్తులకు అసాధ్యమైనవి.
అధిక వాహక
ఇక్కడే గోమేదికం-ఆక్సైడ్ (LLZO) ఎలక్ట్రోలైట్‌లపై పరిశోధన వస్తుంది, ఎందుకంటే ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక అయానిక్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది.
ద్రవ లిథియం-అయాన్ కణాలు అందించే ఫలితాల వెనుక కొంచెం వెనుకకు వచ్చే పదార్థం పదార్థం సాధిస్తుంది, మరియు ఎల్‌జిపిఎస్‌లో కొత్త అధ్యయనాలు ఈ పదార్థం కూడా సరిపోలవచ్చని సూచిస్తున్నాయి.
నేటి లి-అయాన్ కణాల వలె సమానమైన శక్తి మరియు సామర్థ్యం కలిగిన ఘన-స్థితి బ్యాటరీలు దీని అర్థం, తగ్గిన పరిమాణం మరియు ఎక్కువ ఆయుర్దాయం వంటి ప్రయోజనాలను చూడటం రియాలిటీ అవుతుంది.
గార్నెట్ గాలి మరియు నీటిలో కూడా స్థిరంగా ఉంటుంది, ఇది లి-ఎయిర్ బ్యాటరీలకు కూడా అనుకూలంగా ఉంటుంది. దురదృష్టవశాత్తు ఇది ఖరీదైన సింటరింగ్ ప్రక్రియను ఉపయోగించి కల్పించబడాలి.
ఇది ప్రస్తుతం లిథియం-అయాన్ కణాల తక్కువ ఖర్చుతో పోల్చినప్పుడు వినియోగదారుల బ్యాటరీలలో వాడటానికి ఆకర్షణీయం కాని ప్రతిపాదనగా చేస్తుంది. భవిష్యత్తులో, ఉత్పాదక పద్ధతులు శుద్ధి చేయబడినందున ఖర్చులు తగ్గే అవకాశం ఉంది, కాని వాణిజ్యపరంగా ఆచరణీయమైన ఘన-స్థితి బ్యాటరీ నుండి మేము ఇంకా కొంత దూరంలో ఉన్నాము.
చుట్టండి
ఘన-స్థితి బ్యాటరీ సాంకేతిక పరిజ్ఞానంపై ఇంకా చాలా పరిశోధనలు జరుగుతున్నాయి. ముందస్తు అంచనాల ప్రకారం, పరిపక్వ కణాలు మరో 4 లేదా 5 సంవత్సరాలు స్మార్ట్‌ఫోన్‌ల వంటి వినియోగదారు ఉత్పత్తుల్లోకి ప్రవేశించడాన్ని మేము చూడబోము. ఇతర పరికరాల్లో (డ్రోన్‌ల వంటివి) సాలిడ్-స్టేట్ బ్యాటరీలు వచ్చే ఏడాది వెంటనే కనిపిస్తాయి.
అయినప్పటికీ, తాజా పరిశోధన చివరకు లక్షణాల పరంగా ఇప్పటికే ఉన్న లి-అయాన్ బ్యాటరీలతో పోటీపడే ఫలితాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అదే సమయంలో ఘన-స్థితి ఎలక్ట్రోలైట్ల యొక్క ప్రయోజనాలను కూడా అందిస్తుంది. ఉత్పాదక ప్రక్రియలు పరిపక్వం చెందడానికి మాకు అవసరం, మరియు దీనిని నిజం చేయడానికి వనరులతో పెద్ద మరియు రాబోయే బ్యాటరీ తయారీదారులు చాలా మంది ఉన్నారు.
సారాంశంలో, వినియోగదారుల కోణం నుండి ఈ రసాయన వ్యత్యాసాల యొక్క ముఖ్య ప్రయోజనాలు: 6 రెట్లు వేగంగా ఛార్జింగ్, శక్తి సాంద్రత కంటే రెండు రెట్లు, 2 తో పోలిస్తే 10 సంవత్సరాల వరకు ఎక్కువ చక్ర జీవితం, మరియు మండే భాగాలు లేవు. ఇది ఖచ్చితంగా స్మార్ట్ఫోన్లు మరియు ఇతర పోర్టబుల్ గాడ్జెట్‌లకు ఒక వరం అవుతుంది.
