Oddiy, to'g'rimi? Agar siz tafsilotlarni o'rganishni boshlaganingizdan so'ng, bu batareyalar haqida hech narsa oddiy emas, men buni qilmoqchiman, chunki men o'zimga yordam bera olmayman.
Nima uchun lityum? (Mana bu erda meni bezovta qilaman)
Element raqami 3. Vodorod, geliy, litiy. Bu buyruq. Juda kichik atom, chunki u faqat 3 protonga ega.
Va bu erda litiy - haqida gap bor, u haqiqatan ham tashqi elektrondan xalos bo'lishni xohlaydi. Chindan ham xohlagandek. Bu qandaydir beqaror. Natriyni suvga tashlagan odamlarning o'sha videolarini bilasizmi va u gazlanib, yonib ketadi. Lityum buni qiladi, lekin KO'PROQ. Men 2011-yilda (yoki 2012-yildami?) xavfsizlik namoyishida kimdir bir marta lityum metallning bir bo‘lagini suvga bir chelak suvga tashlaganini ko‘rganman va bu qanchalik tez reaksiyaga kirishgani juda qo‘rqinchli edi. Chelak erib ketdi.
Kuting, yo'q, chelak erimadi. Suv qaynadi va litiy yuzada yonib ketdi. Paqir yaxshi edi. Mening xotiram yomon.
Baribir nuqta: sof lityum metall xavfli. Shuning uchun zamonaviy lityum{1}}ionli batareyalar sof lityum metalldan foydalanmaydi - ular litiy ionlaridan foydalanadilar. Allaqachon oksidlangan lityum. Li+ shakli. Barqarorroq.
Siz olgan kuchlanish har bir hujayra uchun 3,6-3,7V atrofida bo'ladi, bu yaxshi. Ishqoriy (1,5V) yoki NiMH (1,2V) dan yaxshiroq. Maqsadli kuchlanishga erishish uchun sizga kamroq hujayra kerak degan ma'noni anglatadi. Shuning uchun noutbuk akkumulyatorida 15 emas, 6 ta hujayra mavjud.
Shuningdek, - va men bu birinchi - litiyning YENGI ekanligini aytib o'tishim kerak edi. Uchinchi eng engil element. Shunday qilib, siz aqldan ozgan vaznsiz yuqori energiya zichligiga ega bo'lasiz. Shuning uchun elektromobillar qo‘rg‘oshin kislotasidan emas, balki litiy-ionidan foydalanadi. Bir xil energiyaga ega qo'rg'oshin kislotali akkumulyator- tom ma'noda 5-6 baravar og'irlik qiladi. Batareyani almashtirish uchun Tesla-ga forklift kerak bo'ladi.
Haqiqiy komponentlar (bu texnik xususiyatga ega bo'ladi)
Anod (salbiy tomon):
Odatda grafit. Ha, qalamlardagi bir xil narsalar, faqat toza va boshqacha ishlangan.
Grafit bu qatlamli kristall tuzilishga ega - atom darajasidagi kartalar palubasini tasavvur qiling. Qatlamlar zaif van der Waals kuchlari tomonidan ushlab turiladi (o'rta maktab kimyosi sizni ta'qib qilish uchun qaytib keladi). Litiy ionlari bu qatlamlar orasidan sirg'alib o'tishi mumkin va shunchaki... u erda osib qo'yiladi. Texnik atama "interkalatsiya" dir, lekin men buni ko'p qavatli garajda mashinalar-to'xtash kabi tushunaman.
Nazariy maksimal quvvat har bir gramm uchun 372 milliamper{1}}soat. Haqiqiy{3}}agar ishlab chiqarish yomon bo'lmasa, siz 340-360 mAh/g olasiz. Men ba'zi xitoylik ishlab chiqaruvchilarning 310 mA / g ga zo'rg'a erisha oladigan hujayralarini ko'rdim. Ismlarni aytmoqchi emasman, lekin agar siz "BYD" dagi harflarni o'zgartirsangiz, siz ... yaxshi, men nomlarni nomlayman. Ularning dastlabki hujayralari qo'pol edi. 2018 yildan beri ular ancha yaxshilandi.
Endi hamma kremniy anodlari haqida gapirishda davom etmoqda, chunki kremniy nazariy jihatdan grafitga qaraganda 10 baravar ko'proq litiyni ushlab turishi mumkin. Ajoyib eshitiladi, to'g'rimi? 3700+ mAh/g nazariy quvvat.
Muammo - va men ushbu sohada ish boshlaganimdan beri "deyarli hal qilingan" muammo - shundaki, kremniy uni litiyalashganda taxminan 300% ga kengayadi. Zarrachalar tom ma'noda yorilib ketadi. Beton blok ichidagi sharni shishirayotganingizni tasavvur qiling. Beton egilmaydi, faqat sinadi.
Tesla hozirda grafit bilan aralashtirilgan kremniydan foydalanmoqda. Balki 5-10% kremniy? Men 8% deb eshitdim, lekin noto'g'ri bo'lishim mumkin. Gap shundaki, bu kichik miqdor. Sof kremniy anodlari har bir startapning A Series pitch deck da'volariga qaramay, hali ham tayyor emas.
Katod (ijobiy tomoni):
Oh bola. Bu yerda ish chigallashadi, chunki 6 xil katod kimyosi mavjud va ularning qaysi biri eng yaxshi ekanligi haqida hamma o'z fikriga ega va ularning barchasi noto'g'ri, chunki bu sizning arizangizga bog'liq.
1991 yilda Sony tomonidan ishlab chiqarilgan asl nusxa lityum kobalt oksidi - LiCoO₂ edi. Biz uni qisqacha "LCO" deb ataymiz. Energiya zichligi kim tomonidan yaratilganiga qarab juda yaxshi - 150-200 mAh/g. Ammo termal barqarorlik dahshatli. Agar siz uni ortiqcha zaryad qilsangiz yoki juda qizib ketsangiz, kristall struktura kislorodni chiqaradi. Kislorod + organik elektrolitlar + issiqlik=yomon kun. Telefoningiz LCO dan foydalanishi mumkin, chunki telefonlar 10 yil xizmat qilishi shart emas va siz ularni 10C da tez quvvatlay olmaysiz.
Keyin NMC - nikel marganets kobalt oksidi mavjud. Hozir ko'pchilik EVs foydalanadigan narsa. Nikel va marganets va kobalt nisbati o'zgarib turadi. 1:1:1 (teng qismlar) sifatida boshlandi. Keyin ishlab chiqaruvchilar 5: 3: 2 ga o'tishdi. Keyin 6:2:2. Endi biz yuqori darajali katakchalarda 8:1:1 yoki hatto 9:0,5:0,5-damiz.
Nima uchun siljish? Kobalt qimmat. Haqiqatan ham qimmat kabi. Bundan tashqari, kobaltning ko'p qismi DRC (Kongo Demokratik Respublikasi) dan keladi va u erda konchilik bilan bog'liq vaziyat ... murakkab. Bolalar mehnati, xavfli sharoitlar, butun tartibsizlik. Shuning uchun hamma kobaltdan kamroq foydalanishga harakat qilmoqda.
Ko'proq nikel=ko'proq sig'im, lekin kamroq termal barqarorlik. Ko'proq marganets=arzonroq va barqarorroq, lekin kamroq quvvat. Yana kobalt=barqarorroq va yaxshi aylanish muddati, lekin $$$ va axloqiy muammolar.
Bu har doim savdo{0}}dir. Har doim. Men bu borada mahsulot menejerlari bilan ko'p bahslashdim. Ular yuqori energiya zichligi va uzoq umr ko'rish, arzon narx va yaxshi xavfsizlikni xohlashadi. Ehtimol, ikkitasini tanlashingiz mumkin. Balki.
Bundan tashqari, NCA - nikel-kobalt alyuminiy ham mavjud. Tesla buni yillar davomida o'zining uzoq{2}}paketlarida ishlatgan. Panasonic ularni Nevada gigafabrikasida ishlab chiqardi. Men bir marta boshqa akkumulyator zavodini aylanib chiqdim - u emas, balki raqobatchining zavodi - va quruq xonaning o‘zi aqldan ozgan edi. Havoni boshqarish tizimi, ehtimol, 50+ million dollarga tushadi. Har bir narsa -40 darajadan past bo'lishi kerak shudring nuqtasi yoki elektrolitlar tuzi namlikni yutadi va gidroflorik kislota hosil qiladi. HF hamma narsa bilan ovqatlanadi. Shisha, metall, suyak. Yomon narsalar.
Oh va LFP - lityum temir fosfat. Bu qaytadi. Bu xavfsizroq, kVt/soat uchun arzonroq va uzoqroq xizmat qiladi. Men LFP xujayralari 5000+ tsiklni 80% sig'imga aylantirganini eshitganman. Balki hatto 6000. Salbiy tomoni energiya zichligining pastligi - faqat NMC uchun 120-140 mAh/g va 180-200 kabi.
Tesla LFP-ni 2021-yilda Standart Range Model 3-ga qo'yishni boshladi. Xitoy bozori ularni birinchi bo'lib oldi. Mantiqiy - CATL eng yirik LFP ishlab chiqaruvchisi va ular Xitoyda.
Ba'zi odamlar sovuq havoda LFP diapazoni yo'qolishi haqida shikoyat qiladilar. Bu NMC dan ham yomonroq. Biroq, hujayralar arzonroq va uzoqroq xizmat qiladi, shuning uchun ko'plab ilovalar uchun uni almashtirishga arziydi-. Men shahar mashinasi uchun LFP paketini olaman. Uzoq masofaga{5}}magistral kreyser uchun emas.
Elektrolit:
Bu o'rtadagi suyuqlik. U ionlarni o'tkazadi, lekin elektronlarni emas, bu juda muhim, chunki agar u elektronlarni o'tkazsa, sizda qisqa tutashuv bo'ladi.
Odatda bu organik erituvchilarda erigan litiy geksaftorofosfat - LiPF₆ -. Erituvchilar odatda etilen karbonat (EK) va dimetil karbonat (DMC) yoki dietil karbonat (DEC) aralashmasidir.
Mana g'alati tafsilot: EK xona haroratida qattiq. Erish nuqtasi taxminan 36 daraja. Shunday qilib, toza EK qishda muzlaydi. Shuning uchun siz uni -70 darajaga qadar suyuq bo'lgan DMC yoki DEC bilan aralashtirasiz. Aralash o'rtacha sharoitda suyuq bo'lib qoladi.
Bundan tashqari, organik karbonatlar yonuvchan. Yonuvchan emas-benzin, lekin aniq alangalanadi. Men bir marta tirnoqning penetratsiyasi testini ko'rdim, u erda biz qasddan to'liq zaryadlangan hujayra orqali mixni urib o'tkazdik. Avval gaz chiqardi - shovqin -, so‘ng shamollatish teshigidan alanga chiqdi. Balandligi 2 metrga yetdi. Termal kamera tasvirlari asosida butun hujayra 800 darajaga yetdi.
Bu yong'inni o'chirish va hamma narsa bilan boshqariladigan sinov edi. Hali ham qo'rqinchli.
LiPF₆ tuzi do'zax kabi gigroskopikdir. Suvni yaxshi ko'radi. Agar ho'l bo'lsa, u HF ga gidrolizlanadi. Shuning uchun batareyani ishlab chiqarish juda quruq xonalarda sodir bo'ladi. Men -40 daraja yoki undan pastroq shudring nuqtasi haqida gapiryapman. Quritish tizimi odatda hujayra zavodidagi eng katta energiya iste'molchilaridan biridir.
Bir marta men bir muassasaga tashrif buyurdim, u erda quruq xona juda quruq edi, nafas olish og'riydi. Buruningiz bir necha daqiqada quriydi. U erda ishlaydigan har bir kishi doimiy ravishda sho'r suvdan foydalanishga majbur bo'ldi. Yoqimli ish muhiti emas.
Ajratuvchi:
Unutilgan komponent. Bu shunchaki yupqa polimer membrana, lekin bu juda muhim.
Odatda polipropilen (PP) yoki polietilen (PE). Ba'zan PP-PE-PP bilan uch qatlam. Qalinligi odatda 20-25 mikron. Bu nozik. Inson sochidan yupqaroq (70-100 mikron).
Uning diametri 100 nanometr - kabi mikroskopik teshiklari - bor, ular ionlarni oʻtkazib yuboradi, lekin elektronlarni toʻsib qoʻyadi. Bundan tashqari, u anod va katodni jismoniy jihatdan ajratadi. Agar ular=qisqa tutashuvga=tegsa, yomon ishlar tez sodir bo'ladi.
Samsung Galaxy Note 7 yong'inlarini eslaysizmi? 2016. Bu qisman ajratuvchining shikastlanishi bilan bog'liq edi. Samsung batareyani juda agressiv ishlab chiqqan. Juda nozik, juda qattiq qadoqlangan, kengayish uchun tolerantlik yo'q. Ba'zi hujayralar ajratgichni bir burchakda juda qattiq bosgan. Zaif nuqta rivojlangan. Oxir-oqibat teshik paydo bo'ldi. Ichki qisqa. Termal qochish. Yong'in.
Ular 2,5 million telefonni chaqirib olishdi. Samolyotlardan foydalanish taqiqlangan. Samsung milliardlab dollarga tushdi. Hammasi qog'ozdan yupqaroq plastmassa bo'lagi tufayli.
Agressiv batareya dizayni haqida fikrlarim bor. Ishlab chiqaruvchilar raqobatni engish uchun nozikroq va engilroq bo'lishni davom ettirmoqdalar. Lekin chegara bor. Fizika sizning mahsulotingizni ishga tushirish jadvaliga ahamiyat bermaydi.
Bu aslida qanday ishlaydi (hamma o'tkazib yuboradigan qism)
Zaryadlash:
Siz telefoningizni ulaysiz. Zaryadlovchi elektronlarni anodga majbur qiladi va ularni katoddan tortib oladi. Bu katodni litiy ionlarini chiqaradi. Ionlar elektrolitlar orqali anodga o'tadi. Ular grafit tuzilishiga aralashadi.
Buni bahorni siqish kabi o'ylab ko'ring. Litiy ionlari tabiiy ravishda anodda bo'lishni xohlamaydilar - ular katodda barqarorroq. Lekin siz kuchlanishni qo'llash orqali ularni u erga majburlayapsiz. Saqlangan energiya.
Bo'shatish:
Siz telefoningizni elektr tarmog'idan uzib, ishlatasiz. Bahor chiqadi. Litiy ionlari elektrolitlar orqali katodga qaytadi. Elektronlar telefoningiz zanjiri bo'ylab anoddan katodga o'tadi. Bu elektron oqimi qurilmangizga quvvat beradi.
Kuchlanish kimyoviy va zaryad holatiga bog'liq. NMC yoki NCA uchun:
To'liq zaryadlangan: ~4,2V
Nominal: ~3,7V
To'liq zaryadsizlangan: ~3,0V
3,0V dan pastga tushmang, aks holda siz lityum metallni qoplay boshlaysiz, bu xavfli. 4,2V dan yuqori bo'lmang, aks holda termal qochib ketish xavfi mavjud. Shuning uchun batareyani boshqarish tizimlari (BMS) mavjud. Ular kuchlanish, harorat va oqimni kuzatadilar va agar biror narsa noto'g'ri ko'rinsa, narsalarni o'chiradi.
Yaxshi BMS dizayni qiyin. Haqiqatan ham qiyin. Sizga tezkor javob vaqtlari, aniq sensorlar, ortiqcha xavfsizlik tekshiruvlari kerak. Arzon BMS - munosib batareyani yong'in xavfiga aylantirishning eng tezkor usullaridan biri.
Muammolar (oh, odam juda ko'p muammolar bor)
Muammo 1: Degradatsiya muqarrar
Har bir zaryadsizlanish davri-batareyaga zarar yetkazadi. Muqarrar. Termodinamika.
Anod yuzasida hosil bo'ladigan SEI qatlami - qattiq elektrolitlar interfazasi - deb ataladigan narsa bor. Bu, albatta, batareyaning ishlashi uchun zarurdir. Ammo u vaqt o'tishi bilan o'sib boradi va faol litiyni iste'mol qiladi. 500 tsikldan so'ng sizda 90% sig'im qolishi mumkin. 1000 dan keyin, ehtimol 80%. 2000 yildan keyin... bog'liq.
Menda 2015 yilda ishlab chiqarilgan MacBook bor, u hali ham 78% batareya quvvatini ko'rsatadi. Men uni kamdan-kam hollarda - 40% dan pastga tushirib qoʻysa ham, iloji boʻlsa, uni elektr tarmogʻiga ulab qoʻying va issiq mashinada hech qachon quvvatlantirmang. Xotinimda 2018-yilda ishlab chiqarilgan MacBook bor, u 62% sog'lig'iga ega, chunki u qattiq ishlaydi. Har kuni to'liq tsikl ishlaydi, uni bir kechada zaryad qiladi va issiqda tizzasida ishlatadi. Batareyaga qanday munosabatda bo'lishingiz juda muhim.
Katod ham yomonlashadi. Yuqori{1}}nikel NMC ayniqsa yomon. 4,3 V dan yuqori bo'lsa, katod yuzasi elektrolitlar bilan reaksiyaga kirisha boshlaydi. O'tish metall ionlari (nikel, marganets, kobalt) eriydi va anodga o'tishi mumkin, bu erda ular SEIni buzadi. Kristal strukturasi asta-sekin siqilib, g'ovaklikni yo'qotadigan katod zichligi deb ataladigan narsa ham bor.
Buning oldini olish mumkin emas. Bu shunchaki kimyo. Entropiya har doim g'alaba qozonadi.
2-muammo: Harorat hamma narsani buzadi
0 darajadan pastroqda elektrolit sovuq asal kabi yopishqoq bo'ladi. Ionlarni tashish sekinlashadi. Siz -10 daraja haroratda 20{7}}30% quvvatni yo‘qotasiz. Bundan ham yomoni, agar siz sovuq batareyani tez zaryad qilmoqchi bo'lsangiz, uni o'zaro bog'lash o'rniga anodga metall lityum qo'yasiz. Bu dendritlarni hosil qiladi - lityum metallning ignasimon tuzilmalari o'sishi va oxir-oqibat separatorni teshishi mumkin. Ichki qisqa. Yong'in.
40-45 darajadan yuqori bo'lsa, barcha degradatsiya reaktsiyalari tezlashadi. Asosiy qoida: har 10 daraja oshirish reaktsiya tezligini ikki baravar oshiradi. Shunday qilib, 45 daraja haroratda batareya 25 darajaga qaraganda taxminan 4 baravar tezroq yomonlashadi.
Men Texasda yashayman. Yozgi harorat 100 daraja F+ (38 daraja +) ni tashkil qiladi. Men faqat issiqlik ta'siridan 3 yil ichida 15% quvvatini yo'qotgan EV batareyalarini ko'rdim. Ayni paytda Minnesotadagi EVlar yozda - zo'rg'a yomonlashadi, lekin qishda sovuq tufayli masofani yo'qotadi. G'alaba qozona olmadim.
Ideal ish harorati 20-25 daraja. Buni haqiqiy dunyoda saqlab qolishda omad tilaymiz.
3-muammo: Tez zaryadlash tabiatan muammoli
Hamma yoqilg‘i quyish shoxobchasi kabi 10-daqiqalik elektr quvvati quvvatlanishini xohlaydi. Ammo katta quvvatni batareya orqali itarish issiqlik hosil qiladi. I²R yo'qotishlari - oqim kvadratiga qarshilik. Qarshilik kichik, lekin nolga teng emas. 250 kVt quvvatda siz sezilarli issiqlik hosil qilasiz.
Bundan tashqari, tez zaryadlash elektrod materiallarini mexanik ravishda kuchaytiradi. Ionlarni struktura bo'ylab tez harakat qilishga majbur qiladi. Vaqt o'tishi bilan yorilish va zarrachalar sinishi mumkin.
Tesla Superchargers (V3) 250 kVt quvvatga ega. Ammo ular tezda pasayadi. Ehtimol, 5 daqiqa davomida 250 kVt, keyin 150 kVt, keyin 100 kVt, keyin 50 kVt. Bu hujayralarni himoya qiluvchi BMS.
Porsche va Hyundai'ning yangi 800V tizimlari 350 kVt quvvatga ega. Lekin faqat qisqacha. Fizika bu fizika.
Tez{0}}zaryad qilish-optimallashtirilgan elektrod dizayni bo‘yicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Yupqa elektrodlar, kichikroq zarralar, yaxshiroq qoplamalar. Bu yordam beradi. Ammo siz termodinamikani alday olmaysiz.
Muammo 4: Yong'in
Lityum{0}}ion batareyalar tez-tez yonib ketmaydi. Benzinli mashinalarga qaraganda ancha past. Ammo ular buni qilganda dramatik bo'ladi.
Termal qochish. Hujayra kritik haroratga yetganda - kimyoga qarab o'zgaradi, ehtimol 150-200 daraja - ekzotermik reaksiyalar boshlanadi. SEI parchalanadi. Separator eriydi. Elektrolitlar qaynaydi. Katod kislorod chiqaradi. Har bir reaktsiya issiqlik hosil qiladi, bu esa ko'proq reaktsiyalarni keltirib chiqaradi. Ijobiy teskari aloqa davri.
Oddiy olov kabi suv bilan uni o'chira olmaysiz. Aytmoqchimanki, siz uni sovutish uchun suvni to'kib tashlashingiz mumkin, lekin hujayra ichkarida issiqlik hosil qiladi. Yong'in bo'limlari EV yong'inlaridan nafratlanadi. O'chirish uchun soatlab oling. Keyinchalik qayta yoqish mumkin.
Zamonaviy hujayralar xavfsizlik xususiyatlariga ega. Qizdirilganda yopiladigan o'chirish ajratgichlari. Bosim teshiklari. Hozirgi uzilishlar. Termal sigortalar. Bundan tashqari, BMS hamma narsani kuzatib boradi.
Shunga qaramay, ba'zida shunday bo'ladi. Statistik ma'lumotlarga ko'ra, EV'lar gazli avtomobillarga qaraganda xavfsizroq bo'lsa ham, har safar yangilik qiladi. PR muammosi.
5-muammo: Kobalt etikasi
Kobaltning 70% DRCdan keladi. Ularning ko'pchiligi yomon ish sharoitlari bo'lgan hunarmandchilik konlaridan. Bolalar mehnati hisobotlari. Atrof-muhitga zarar. Bu tartibsizlik.
Hamma kobaltdan kamroq foydalanishga harakat qilmoqda. Yuqori{1}}nikel NMC juda kam foydalanadi. LFP noldan foydalanadi. Ammo kobalt katod tuzilishini barqarorlashtiradi. Busiz sizga yaxshiroq issiqlik boshqaruvi va qattiqroq kuchlanish chegaralari kerak.
Kobalt narxi ham aqldan ozgan. 2016 yilda 30 ming dollar/tonnadan kam. 2018 yilda 90 ming dollardan oshdi. 2020 yilda 25 ming dollarga tushib ketdi. Hozir 35 ming dollar/tonna atrofida. Xom ashyo tannarxingiz 3 baravar o'zgarganda ishlab chiqarishni qanday rejalashtirasiz?
6-muammo: Ta'minot zanjiridagi tartibsizlik
Lityum narxlari 2021-2022 yillarda mutlaqo yomonlashdi. 2020-yilda 6 ming dollar/tonna. 2022-yil oxirida 80 ming dollar/tonnaga yetdi. 2024-yilda 12 ming dollar/tonnaga tushib ketdi. Hozir 2025-yilda 15 ming dollar/tonna atrofida.
Litiyning ko'p qismi Avstraliyadan (qattiq tosh qazib olish) yoki Janubiy Amerikadan (Chili/Argentina/Boliviyadagi tuzli qatlamlardan sho'r suv qazib olish - "litiy uchburchagi") keladi. Ammo ko'pincha qayta ishlash Xitoyda sodir bo'ladi. Global lityumni qayta ishlash quvvatining 75% kabi.
Xitoy shuningdek, global hujayra ishlab chiqarishning - 75% batareya ishlab chiqarishni nazorat qiladi. Va 90% anod materiallari (grafitni qayta ishlash).
Shuning uchun AQSh va Evropa ichki ta'minot zanjirlarini qurishga intilishmoqda. Lekin sekin. Gigafabrika qurish uchun yillar ketadi. Yuqori ta'minot zanjirini qurish uchun ko'proq vaqt ketadi.
Batareya darajasidagi litiy-oʻta toza boʻlishi kerak. 0,01% dan kam aralashmalar. Bunday tozalash darajasi arzon yoki tez emas.
Nega biz litiy{0}}ioniga yopishib qoldik (hozircha)
Men shikoyat qilgan hamma narsaga qaramay, litiy{0}}ion hali ham tijorat miqyosida eng yaxshi variant.
Energiya zichligi: hujayra darajasida 250-300 Wh / kg. Sovutish va tuzilish va BMS qo'shilgandan keyin paket darajasida 160-180 Wh / kg bo'lishi mumkin. Bu kulgili vaznsiz 300+ mil EV uchun yetarli.
Taqqoslash:
Qo'rg'oshin{0}}kislota: 30-50 Vt/kg (o'ta og'ir)
NiMH: 60-120 Vt/kg (Prius nima ishlatgan)
NiCd: 40-60 Vt/kg (shuningdek, zaharli, asosan bosqichma-bosqich chiqariladi)
Ishlab chiqarish yetuk. O'nlab etkazib beruvchilar. Bir nechta gigafabrikalar. O'rnatilgan ta'minot zanjirlari. Masshtab iqtisodiyoti.
Tesla kompaniyasining Nevada gigafabriki yiliga 35 GVt/soat ishlab chiqarishni maqsad qilgan. Bu 500 mingdan ortiq EV uchun etarli. Xitoyda CATL bundan ham ko'proq - menimcha 200+ GVt/yil? Balki 300? Tekshirishim kerak edi.
Barcha infratuzilma litiy{0}}ionini ham o‘z ichiga oladi. Zaryadlash standartlari (CCS, NACS, CHAdeMO). BMS algoritmlari. Xavfsizlik qoidalari. Qayta ishlash jarayonlari. Hamma narsani qayta ishlab chiqmasdan turib, boshqa kimyoni almashtirib bo'lmaydi.
Oxir-oqibat uni nima almashtirishi mumkin
Qattiq{0}}batareyalar:Suyuq elektrolitni qattiq keramika yoki shisha yoki sulfidli material bilan almashtiring. Afzalliklari: qochqinning yo'qligi, yong'in xavfi kamroq, yuqori energiya zichligi uchun lityum metall anodlardan foydalanish mumkin.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - hamma ishlamoqda. QuantumScape 800+ siklli laboratoriya hujayralarida 800 Vt/kg talab qiladi. Agar rost bo'lsa ta'sirli.
Muammolar: qattiq elektrolitlar va elektrodlar orasidagi interfeys qarshiligi. Minglab tsikllar davomida yaxshi aloqani saqlab qolish qiyin, chunki materiallar kengayadi/kesiladi. Ko'pgina qattiq elektrolitlar mo'rt - dendritlar ular orqali yorilib ketishi mumkin. Miqyosda ishlab chiqarish mutlaqo isbotlanmagan.
Men buni 2030-yilgacha asosiy avtomobillarda ko‘rishimizga shubha bilan qarayman. Balki 2028-yilda kimdir yutuq bo‘lsa. Lekin, ehtimol, keyinroq. Oxirgi 10 yil davomida "qattiq{4}}holat 5 yil qoldi" degan gapni eshitdim.
Litiy-oltingugurt:Nazariy energiya zichligi 2600 Vt / kg. Oltingugurt arzon va ko'p.
Muammo: polisulfid ta'siri. Oraliq mahsulotlar elektrolitda eriydi, bu esa sig'imning tez pasayishiga olib keladi. 50 tsikldan keyin batareya tost bo'ladi.
Bu 20+ yildan beri "deyarli hal qilingan". Hali ham yo'q.
Natriy-ioni:Aslida hozir sodir bo'lmoqda. CATL 2023 yilda ishlab chiqarishni boshlagan. BYD bu borada ishlamoqda.
Natriy hamma joyda (dengiz suvi). Lityumdan ancha arzon. Shu kabi ishlab chiqarish uskunasidan foydalanishi mumkin.
Ammo energiya zichligi pastroq: litiy-ion uchun 150-160 Vt/kg va 250-300.
Statsionar saqlash va byudjetli EV uchun mantiqiy. Tez orada premium mahsulotlardagi litiy-ionni almashtirib bo'lmaydi.
Lityum metall anodlar:Grafit o'rniga lityum metalldan foydalaning. Suyuq elektrolitni saqlang. Hujayra darajasida 400-500 Vt/kg ga yetishi mumkin.
Dendrit muammosi davom etmoqda. Har kimning o'z yechimi - qoplamalari, elektrolitlar qo'shimchalari va boshqalar bor. Kim birinchi bo'lib muvaffaqiyat qozonishini ko'ramiz.
Oh valityum polimer batareyalar- bularni eslatib o'tishi mumkin. Ular suyuqlik o'rniga jel yoki qattiq polimer elektrolitdan foydalanadilar. Yupqaroq, engilroq, moslashuvchan shakllar. Sizning simsiz quloqchinlaringiz bitta bo'lishi mumkin. Suyuqlikdan bir oz xavfsizroq, ammo energiya zichligi taxminan bir xil. Bu hali ham litiy{6}}ion texnologiyasi, faqat boshqacha tarzda qadoqlangan. Marketing bo'limlari ularni "LiPo" deb atashni yaxshi ko'radi, go'yo bu qandaydir inqilobiy narsa. Emas.
