דוח מעמיק על תעשיית סוללות החשמל

ההתפשטות המתמשכת של תרחישי היישום קידמה את ההתפתחות המהירה של תעשיית הסוללות.בין אם מדובר בתעשיית רכבי האנרגיה החדשה המשגשגת או בתעשיית אגירת האנרגיה העולה,ציוד לאגירת אנרגיההוא הקישור הקריטי ביותר.מקור הכוח הכימי המבוסס על תגובת החמצון-הפחתת האלקטרוכימית יכול למנוע את ההגבלה של מחזור קרנו ויש לו יעילות המרת אנרגיה של עד 80%.זהו מוצר הכלים המתאים ביותר לתעשיית אחסון האנרגיה הגדולה.נכון לעכשיו, הדרישה לשיפור הביצועים הכוללים של הסוללה עולה ללא הרף, אך היא גם נתקלת בקשיים כמו מגבלות ביצועים פיזיקליים וכימיים חומרים, אופטימיזציה של תהליך ועלויות.

כוח כימי חווה מאה שנים של הצטברות, ומערכת מושלמת נוצרה בהנחיית תיאוריות מדעיות שעדיין ניתן לחקור.מערכת זו כוללת חלקים שונים של חומרים ותהליכי ייצור תומכים המרכיבים את הסוללה.בעתיד, עדיין יהיה מצב שבו טכנולוגיות סוללות מרובות ימשיכו להתקיים במקביל, אבל יהיו מיינסטרים ושאינם מיינסטרים.במקביל, יהיו מגוון מוצרים במערכת אחת כדי לענות על צרכים שונים במורד הזרם.

קשה להשיג אופטימיזציה של ביצועים מרובים תחת מערכת הכוח הכימית, והשיפור של ביצועים אחד מצריך לעתים קרובות הקרבה של ביצועים אחרים.לכן, בהתבסס על תרחישי היישומים העשירים במורד הזרם, הוחלט כי מערכות סוללה שונות עדיין יתקיימו יחד במשך זמן רב.אבל צריך להבין שדו קיום אין פירושו נתח שוק ממוצע.

שינויים בביצועים מושפעים ממספר גורמים, וכיוון ההשפעה עשוי להיות שונה.הכללת הסוג והיחס בין חומרים חיוביים ושליליים, כמו גם תהליך התכנון והייצור, ישפיעו על צפיפות האנרגיה וביצועי הקצב של הסוללה, מה שאומר שאם כיוון ההשפעה שונה, הביצועים לא יהיו תואמים.לדוגמה, בבטריות ליתיום, סרט ה-SEI שנוצר בין חומר האלקטרודה והאלקטרוליט בממשק המוצק-נוזל יכול להבטיח את ההחדרה והחילוץ של Li+ ובאותו הזמן לבודד אלקטרונים.עם זאת, כסרט פסיבציה, הדיפוזיה של Li+ תהיה מוגבלת, וסרט ה-SEI יעודכן.יגרום לאובדן מתמשך של Li+ ואלקטרוליט, ולאחר מכן יקטין את קיבולת הסוללה.

הקרב הטכנולוגי בתחום הקיבולת הגבוהה קובע את כיוון התבנית.שוק בעל קיבולת גדולה פירושו נתח גדול יותר.לכן, אם סוג מסוים של מערכת עונה טוב יותר על צרכי השוק בעל הקיבולת הגדולה, הכנסת מוצרים תגדיל משמעותית את נתח המערכת.הדרישות המחמירות לצפיפות האנרגיה בשדה כוח רכבאפשרו למערכות סוללות בעלות אנרגיה ספציפית גבוהה יותר לבלוט ולהחליף מערכות אחרות.