Sadə deyilmi? Bu batareyalar haqqında heç bir şey istisna olmaqla, təfərrüatları araşdırmağa başlasanız, əslində sadə deyil, mən bunu etmək üzrəyəm, çünki özümə kömək edə bilmirəm.
Bəs niyə litium? (Burada əsəbiləşirəm)
Element nömrəsi 3. Hidrogen, helium, litium. Sifariş belədir. Super kiçik atom, çünki cəmi 3 proton var.
Və burada litium - ilə bağlı bir şey var ki, o, HƏQİQƏTİNƏ öz xarici elektronundan xilas olmaq istəyir. Çarəsiz istədiyi kimi. Bu şəkildə bir növ qeyri-sabitdir. İnsanların suya natrium atan o videoları bilirsiniz və o, yanıb-sönür? Litium bunu edir, lakin daha çox. Mən 2011-ci ildə (və ya 2012-ci ildə?) təhlükəsizlik nümayişində kiminsə bir dəfə bir vedrə suya bir parça litium metal atdığını izlədim və bunun nə qədər sürətli reaksiya verməsi, səmimi olaraq qorxulu idi. Vedrə əridi.
Gözləyin, yox, vedrə ərimədi. Su qaynadı və litium səthdə alovlandı. Kova yaxşıdı. Yaddaşım pisdir.
Hər halda nöqtə budur: təmiz litium metal təhlükəlidir. Buna görə də müasir litium{1}}ion batareyaları təmiz litium metaldan istifadə etmir - litium ionlarından istifadə edirlər. Artıq oksidləşmiş litium. Li+ forması. Daha stabil.
Aldığınız gərginlik hər bir hüceyrə üçün 3,6-3,7V civarındadır ki, bu da layiqdir. Qələvi (1,5V) və ya NiMH (1,2V) ilə müqayisədə daha yaxşıdır. Hədəf gərginliyinizə çatmaq üçün daha az hüceyrəyə ehtiyacınız olduğunu bildirir. Buna görə laptopun batareyasında 15 əvəzinə 6 hüceyrə var.
Həmçinin - və mən bu ilk - litiumun LIGHT olduğunu qeyd etməliydim. Üçüncü ən yüngül element. Beləliklə, dəli çəki olmadan yüksək enerji sıxlığı əldə edirsiniz. Buna görə də elektrikli avtomobillər qurğuşun turşusundan yox, litium-ionundan istifadə edirlər. Eyni enerjiyə malik qurğuşun{8}}turşu akkumulyatoru sözün əsl mənasında 5-6 dəfə daha ağır olacaq. Tesla batareyanı dəyişdirmək üçün bir forkliftə ehtiyac duyacaq.
Həqiqi komponentlər (bu texniki olur)
Anod (mənfi tərəf):
Adətən qrafit. Bəli, daha təmiz və fərqli şəkildə işlənmiş istisna olmaqla, qələmlərdə olan eyni şeylər.
Qrafit bu qatlı kristal quruluşa malikdir - atom səviyyəsində bir kart göyərtəsini təsəvvür edin. Qatlar zəif van der Waals qüvvələri tərəfindən bir yerdə tutulur (orta məktəb kimyası sizi təqib etmək üçün geri gəlir). Litium ionları bu təbəqələr arasında sürüşə bilər və sadəcə... orada qala bilər. Texniki termin "interkalasiya"dır, lakin mən bunu çoxmərtəbəli qarajda avtomobillərin saxlanması kimi düşünürəm.
Nəzəri maksimum tutum qram başına 372 milliamper{1}}saatdır. İstehsal uğursuzluqla-dünyada 340-360 mAh/g alırsınız. Mən bəzi Çin istehsalçılarının 310 mAh/g-ni çətinliklə vura bilən hüceyrələri gördüm. Adları deməyəcəm, amma "BYD"-də hərfləri yenidən yerləşdirsəniz, alırsınız... tamam adları çəkirəm. Onların erkən hüceyrələri kobud idi. Baxmayaraq ki, 2018-ci ildən bəri daha da yaxşılaşıblar.
İndi hamı silikon anodlar haqqında danışmağa davam edir, çünki silikon nəzəri olaraq qrafitdən 10 qat daha çox litium saxlaya bilir. Heyrətamiz səslənir, elə deyilmi? 3700+ mAh/g nəzəri tutum.
Problem - və bu sənayeyə başladığımdan bəri "demək olar ki, həll olunan" problem - ondan ibarətdir ki, silisium daşladığınız zaman təxminən 300% genişlənir. Hissəciklər sözün əsl mənasında parçalanır. Təsəvvür edin ki, beton blokun içərisində bir şar şişirdilir. Beton əyilmir, sadəcə qırılır.
Tesla indi qrafitlə qarışdırılmış bir qədər silikon istifadə edir. Bəlkə 5-10% silikon? 8% olduğunu eşitdim, amma səhv edə bilərəm. Məsələ ondadır ki, bu kiçik bir məbləğdir. Təmiz silikon anodlar, hər bir startapın A seriyası meydançasının iddia etdiyinə baxmayaraq, hələ də hazır deyil.
Katod (müsbət tərəf):
ey oğlan. Burada qarışıqlıq yaranır, çünki 6 fərqli katod kimyası var və hər kəsin hansının ən yaxşı olduğuna dair fikirləri var və hamısı səhvdir, çünki bu, tətbiqinizdən asılıdır.
1991-ci ildə Sony-dən orijinal litium kobalt oksidi - LiCoO₂ idi. Biz buna qısaca “LCO” deyirik. Enerji sıxlığı kimin yaratdığından asılı olaraq olduqca yaxşı - 150-200 mAh/g-dir. Ancaq termal sabitlik dəhşətlidir. Onu həddən artıq yükləsəniz və ya çox qızdırsanız, kristal quruluş oksigen buraxır. Oksigen + üzvi elektrolit + istilik=pis gün. Telefonların 10 il işləməsinə ehtiyac olmadığı və siz onları 10C-də-sürətlə doldura bilməyəcəyiniz üçün telefonunuz LCO-dan istifadə edir.
Sonra NMC - nikel manqan kobalt oksidi var. İndi əksər EV-lərin istifadə etdiyi budur. Nikelin manqan və kobalt nisbəti dəyişməyə davam edir. 1:1:1 (bərabər hissələr) kimi başladı. Daha sonra istehsalçılar 5:3:2 nisbətinə keçdilər. Sonra 6:2:2. İndi bəzi yüksək səviyyəli xanalarda 8:1:1 və ya hətta 9:0.5:0.5-dəyik.
Niyə yerdəyişmə? Kobalt bahadır. Həqiqətən bahalı kimi. Həmçinin kobaltın çoxu DRC-dən (Konqo Demokratik Respublikası) gəlir və orada mədən vəziyyəti... mürəkkəbdir. Uşaq əməyi, təhlükəli şərtlər, bütün qarışıqlıq. Beləliklə, hər kəs daha az kobalt istifadə etməyə çalışır.
Daha çox nikel=daha çox tutum, lakin daha az istilik sabitliyi. Daha çox manqan=daha ucuz və daha sabit, lakin daha az tutum. Daha çox kobalt=daha stabil və daha yaxşı dövriyyə ömrü, lakin $$$ və etik problemlər.
Həmişə alış-veriş-dir. Həmişə. Bu barədə məhsul menecerləri ilə çox mübahisə etmişəm. Onlar yüksək enerji sıxlığı və uzun dövr ömrü, aşağı qiymət və yaxşı təhlükəsizlik istəyirlər. Siz bəlkə iki seçə bilərsiniz. Bəlkə.
NCA - nikel kobalt alüminium da var. Tesla bunu uzun müddətli paketlərində illərlə istifadə etdi. Panasonic onları Nevada gigafabrikasında istehsal etdi. Mən bir dəfə fərqli batareya zavodunu gəzdim - o deyil, rəqibin obyekti - və tək quru otaq dəli idi. Kondisioner sistemi yəqin ki, 50+ milyon dollara başa gəlir. Hər şey -40 dərəcədən aşağı şeh nöqtəsi olmalıdır, yoxsa elektrolit duzu nəm udur və hidrofluorik turşu yaradır. HF hər şeyi yeyəcək. Şüşə, metal, sümük. Pis şeylər.
Oh və LFP - litium dəmir fosfat. Bu geri dönüş edir. Bu, daha təhlükəsizdir, kVt/saat üçün daha ucuzdur və daha uzun müddət işləyir. Mən LFP hüceyrələrinin 80% tutumla 5000+ dövr etdiyini eşitmişəm. Ola bilsin ki, hətta 6000. İşin mənfi tərəfi daha az enerji sıxlığıdır - yalnız NMC üçün 120-140 mAh/g və 180-200 kimi.
Tesla LFP-ni 2021-ci ildə Standart Range Model 3-lərə qoymağa başladı. Çin bazarı onları ilk olaraq aldı. Məntiqlidir - CATL ən böyük LFP istehsalçısıdır və onlar Çindədir.
Bəzi insanlar soyuq havada LFP diapazonunun itirilməsindən şikayətlənirlər. NMC-dən daha pisdir. Lakin hüceyrələr daha ucuzdur və daha uzun ömürlüdür, buna görə də bir çox proqramlar üçün bu, -indirməyə dəyər. Şəhər maşını üçün LFP paketi götürərdim. Uzun məsafəli şosse kreyseri üçün-olmaya bilər.
Elektrolit:
Bu ortadakı mayedir. O, elektronları deyil, ionları keçirir, bu vacibdir, çünki elektronları keçirsə, sadəcə qısaqapanma olar.
Adətən üzvi həlledicilərdə həll olunan litium heksaftorofosfat - LiPF₆ - olur. Həlledicilər adətən etilen karbonat (EC) və dimetil karbonat (DMC) və ya dietil karbonatın (DEC) qarışığıdır.
Burada qəribə bir detal var: EC otaq temperaturunda bərkdir. Ərimə nöqtəsi təxminən 36 dərəcədir. Beləliklə, təmiz EC qışda donar. Buna görə də onu -70 dərəcəyə qədər maye olan DMC və ya DEC ilə qarışdırırsınız. Qarışıq məqbul şəraitdə maye qalır.
Həmçinin üzvi karbonatlar alışqandır. Yanan-səviyyədə benzin deyil, lakin mütləq yanır. Mən bir dəfə dırnaqların nüfuz etmə testini gördüm, burada biz qəsdən tam doldurulmuş hüceyrədən mismar vurduq. O, əvvəlcə qazı buraxdı - sıçrayış səsi -, sonra alov havalandırma dəliyindən çıxdı. Hündürlüyü 2 metrə çatdı. Termal kamera görüntüləri əsasında bütün hüceyrə bəlkə də 800 dərəcəyə çatdı.
Bu, yanğının söndürülməsi və hər şeylə idarə olunan bir sınaq idi. Hələ də qorxulu olsa da.
LiPF₆ duzu cəhənnəm kimi higroskopikdir. Suyu sevir. Nəm olarsa, HF-ə hidroliz olur. Buna görə akkumulyator istehsalı çox quru otaqlarda baş verir. Mən -40 dərəcə və ya daha aşağı olan şeh nöqtəsindən danışıram. Nəmsizləşdirmə sistemi adətən hüceyrə fabrikində ən böyük enerji istehlakçılarından biridir.
Mən bir dəfə bir müəssisəyə baş çəkdim, orada quru otaq o qədər quru idi ki, nəfəs almaq ağrıdı. Burnunuz bir neçə dəqiqə ərzində quruyacaq. Orada işləyən hər kəs davamlı olaraq şoran spreyindən istifadə etməli idi. Xoş iş mühiti deyil.
Ayırıcı:
Unudulmuş komponent. Bu, sadəcə nazik polimer membrandır, lakin çox vacibdir.
Adətən polipropilen (PP) və ya polietilen (PE). Bəzən PP-PE-PP ilə üçqat. Qalınlığı adətən 20-25 mikrondur. Bu nazikdir. İnsan saçından daha nazik (70-100 mikron).
Onun 100 nanometr diametrli - kimi mikroskopik məsamələri - var, ionları keçir, lakin elektronları bloklayır. Həmçinin anod və katodu fiziki olaraq ayrı saxlayır.=qısaqapanmaya=toxunsalar, pis şeylər sürətlə baş verir.
Samsung Galaxy Note 7 yanğınlarını xatırlayırsınız? 2016. Bu qismən separatorun zədələnməsi ilə bağlı idi. Samsung batareyanı çox aqressiv dizayn edib. Çox nazik, çox sıx qablaşdırılıb, genişlənməyə dözümlü deyil. Bəzi hücrələrdə separator bir küncdə çox bərk sıxılmışdı. Zəif nöqtə inkişaf etmişdir. Nəhayət, bir deşik var. Daxili qısa. Termal qaçış. Yanğın.
Onlar 2,5 milyon telefonu geri çağırıblar. Təyyarələrə qadağa qoyuldu. Samsung-a milyardlarla xərclənib. Hamısı kağızdan daha nazik bir plastik parçasına görə.
Aqressiv batareya dizaynı haqqında fikirlərim var. İstehsalçılar rəqabəti məğlub etmək üçün daha incə və yüngül olmağa davam edirlər. Amma bir limit var. Fizika məhsulunuzun satış cədvəlinə əhəmiyyət vermir.
Əslində necə işləyir (hər kəsin atladığı hissə)
Doldurulur:
Telefonunuzu qoşursunuz. Şarj cihazı elektronları anoda məcbur edir və onları katoddan çıxarır. Bu, katodun litium ionlarını buraxmasına səbəb olur. İonlar elektrolit vasitəsilə anoda doğru hərəkət edir. Onlar qrafit strukturuna interkalasiya olunur.
Bunu bir yayı sıxmaq kimi düşünün. Litium ionları təbii olaraq anodda olmaq istəmirlər - onlar katodda daha sabitdirlər. Amma siz gərginlik tətbiq etməklə onları oraya məcbur edirsiniz. Saxlanan enerji.
Boşaltma:
Telefonunuzu şəbəkədən ayırıb istifadə edirsiniz. Bahar buraxır. Litium ionları elektrolit vasitəsilə katoda geri axır. Elektronlar telefonunuzun dövrəsindən anoddan katoda keçir. Bu elektron axını cihazınızı gücləndirir.
Gərginlik kimyadan və yükün vəziyyətindən asılıdır. NMC və ya NCA üçün:
Tam doldurulmuş: ~4.2V
Nominal: ~3.7V
Tam boşaldılmış: ~3.0V
3.0V-dən aşağı düşməyin və ya təhlükəli olan litium metal örtməyə başlayırsınız. 4.2V-dən yuxarı qalxmayın, əks halda termal qaçış riski daşıyırsınız. Buna görə batareya idarəetmə sistemləri (BMS) mövcuddur. Onlar gərginliyə, temperatura və cərəyana nəzarət edirlər və hər hansı bir səhv görünsə, hər şeyi bağlayırlar.
Yaxşı BMS dizaynı çətindir. Həqiqətən çətin. Sizə sürətli cavab vaxtları, dəqiq sensorlar, lazımsız təhlükəsizlik yoxlamaları lazımdır. Ucuz BMS, layiqli batareyanı yanğın təhlükəsinə çevirməyin ən sürətli yollarından biridir.
Problemlər (ey insan çox problem var)
Problem 1: Deqradasiya qaçılmazdır
Hər doldurulma-boşaltma dövrü batareyanı zədələyir. Qaçılmaz. Termodinamika.
Anod səthində əmələ gələn SEI qatı - bərk elektrolit interfazası - adlı bir şey var. Batareyanın işləməsi üçün əslində lazımdır. Ancaq zamanla böyüməyə davam edir və aktiv litium istehlak edir. 500 dövrədən sonra 90% tutumunuz qala bilər. 1000-dən sonra bəlkə 80%. 2000-ci ildən sonra... asılıdır.
2015-ci ildən bəri hələ də 78% batareyanın sağlamlığını göstərən MacBook-um var. Mən onu körpəliyəm, baxmayaraq ki, - nadir hallarda 40%-dən aşağı buraxır, mümkün olduqda onu elektrik şəbəkəsinə qoşulmuş saxlayın və heç vaxt isti avtomobildə doldurmayın. Həyat yoldaşımın 2018-ci il MacBook-u var, sağlamlığı 62% -dir, çünki onu çox işlədir. Gündəlik tam dövrə edir, bir gecədə şarj edir, isti olanda qucağında istifadə edir. Batareyaya necə davrandığınız çox vacibdir.
Katod da pisləşir. Yüksək-nikel NMC xüsusilə pisdir. 4.3V-dən yuxarı olan katod səthi elektrolitlə reaksiya verməyə başlayır. Keçid metal ionları (nikel, manqan, kobalt) həll oluna və SEI-ni pozduğu anoda miqrasiya edə bilər. Kristal strukturun yavaş-yavaş sıxlaşdığı və məsaməliyini itirdiyi katod sıxlığı adlanan bir şey də var.
Bunun qarşısını həqiqətən almaq olmaz. Sadəcə kimyadır. Entropiya həmişə qalib gəlir.
Problem 2: Temperatur hər şeyi məhv edir
0 dərəcədən aşağı elektrolit soyuq bal kimi özlü olur. İonların nəqli yavaşlayır. -10 dərəcədə 20{7}}30% tutum itirirsiniz. Daha da pisi, soyuq batareyanı sürətli doldurmağa çalışsanız, onu birləşdirmək əvəzinə anodun üzərinə metal litium tökəcəksiniz. Bu, dendritləri yaradır - böyüyə və nəticədə separatoru deşə bilən litium metalın iynə kimi strukturları. Daxili qısa. Yanğın.
40-45 dərəcədən yuxarı, bütün deqradasiya reaksiyaları sürətlənir. Əsas qayda: hər 10 dərəcə artım reaksiya sürətini iki dəfə artırır. Beləliklə, 45 dərəcə olan bir batareya 25 dərəcə ilə müqayisədə təxminən 4 dəfə daha sürətli xarab olur.
Mən Texasda yaşayıram. Yay temperaturları 100 dərəcə F+ (38 dərəcə +) təşkil edir. Mən yalnız istilik təsirindən 3 il ərzində 15% tutumunu itirən EV batareyalarını görmüşəm. Bu arada, Minnesotada elektrikli avtomobillər - yayda güclə pisləşir, lakin qışda soyuqlar səbəbindən uçuş məsafəsini itirirlər. Qazanmaq olmaz.
İdeal əməliyyat temperaturu 20-25 dərəcədir. Bunu real dünyada saxlamaqda uğurlar.
Problem 3: Sürətli doldurma təbii olaraq problemlidir
Hər kəs EV-nin yanacaqdoldurma məntəqəsi kimi 10-dəqiqəlik doldurulmasını istəyir. Lakin batareyadan böyük güc itələmək istilik yaradır. I²R itkiləri - cari müqavimətin kvadratı. Müqavimət kiçikdir, lakin sıfır deyil. 250 kVt doldurmaqla siz əhəmiyyətli istilik yaradırsınız.
Həmçinin sürətli şarj elektrod materiallarını mexaniki olaraq gərginləşdirir. İonları strukturda sürətlə hərəkət etməyə məcbur edir. Zamanla çatlamağa və hissəciklərin qırılmasına səbəb ola bilər.
Tesla Superchargers (V3) 250kW zirvəyə çata bilər. Lakin onlar sürətlə azalır. Bəlkə 5 dəqiqə ərzində 250kW, sonra 150kW, sonra 100kW, sonra 50kW. Hüceyrələri qoruyan BMS budur.
Porsche və Hyundai-nin daha yeni 800V sistemləri 350 kVt gücə malikdir. Ancaq qısaca. Fizika fizikadır.
Sürətli{0}}doldurma-optimallaşdırılmış elektrod dizaynları ilə bağlı araşdırmalar aparılır. Daha nazik elektrodlar, daha kiçik hissəciklər, daha yaxşı örtüklər. Bu kömək edir. Ancaq termodinamikanı aldada bilməzsiniz.
Problem 4: Yanğın
Litium{0}}ion batareyaları tez-tez alışmır. Benzinli avtomobillərdən qat-qat azdır. Ancaq bunu edəndə dramatik olur.
Termal qaçış. Hüceyrə kritik temperatura çatdıqdan sonra - kimyaya görə dəyişir, bəlkə də 150-200 dərəcə - ekzotermik reaksiyalar başlayır. SEI parçalanır. Ayırıcı əriyir. Elektrolit qaynayır. Katod oksigen buraxır. Hər reaksiya daha çox reaksiyaya səbəb olan istilik yaradır. Müsbət rəy döngəsi.
Onu adi yanğın kimi su ilə söndürə bilməzsən. Demək istəyirəm ki, onu soyutmaq üçün üzərinə su tökə bilərsiniz, lakin hüceyrə daxili istilik yaratmağa davam edir. Yanğınsöndürmə idarələri EV yanğınlarına nifrət edirlər. Söndürmək üçün saatlar ayırın. Daha sonra yenidən alovlana bilər.
Müasir hüceyrələr təhlükəsizlik xüsusiyyətlərinə malikdir. Qızdırıldıqda bağlanan ayırıcılar. Təzyiq ventilyatorları. Cari fasilələr. Termal qoruyucular. Üstəlik, BMS hər şeyi izləyir.
Hələ də bəzən olur. Statistik olaraq elektrikli avtomobillər qazlı avtomobillərdən daha təhlükəsiz olsa da, hər dəfə xəbər verir. PR problemi.
Problem 5: Kobalt etikası
Kobaltın 70%-i DRC-dən gəlir. Çoxu pis iş şəraiti olan kustar mədənlərdən. Uşaq əməyi ilə bağlı hesabatlar. Ətraf mühitə ziyan. Bu qarışıqlıqdır.
Hər kəs daha az kobalt istifadə etməyə çalışır. Yüksək-nikel NMC çox az istifadə edir. LFP sıfırdan istifadə edir. Lakin kobalt katod strukturunu sabitləşdirir. Onsuz daha yaxşı istilik idarəetməsi və daha sərt gərginlik məhdudiyyətləri lazımdır.
Kobalt qiymətləri də ağılsızdır. 2016-cı ildə 30 min dollar/tondan az. 2018-ci ildə 90 min dollardan yuxarı qalxdı. 2020-ci ildə 25 min dollara düşdü. İndi təxminən 35 min dollar/ton. Xammal dəyəriniz 3 dəfə dəyişdikdə istehsalı necə planlaşdırırsınız?
Problem 6: Təchizat zəncirinin xaosu
Litium qiymətləri 2021-2022-ci illərdə tamamilə çılpaqlaşdı. 2020-ci ildə 6 min dollar/ton. 2022-ci ilin sonunda 80 min dollar/tona kimi zirvəyə çatdı. 2024-cü ildə 12 min dollar/tona düşdü. İndi 2025-ci ildə təxminən 15 min dollar/ton.
Litiumun çoxu Avstraliyadan (bərk qaya hasilatı) və ya Cənubi Amerikadan (Çili/Argentina/Boliviyada duzlu suların çıxarılması - "litium üçbucağı") gəlir. Lakin ən çox emal Çində baş verir. Qlobal litium emalı qabiliyyətinin 75%-i kimi.
Çin həmçinin qlobal hüceyrə istehsalının - 75%-nə batareya istehsalına nəzarət edir. Və 90% anod materialları (qrafit emalı).
Buna görə də ABŞ və Avropa daxili təchizat zəncirləri qurmaq üçün mübarizə aparır. Amma yavaş. Gigafabriki tikmək üçün illər lazımdır. Upstream təchizat zəncirinin qurulması daha uzun çəkir.
Batareya{0}} dərəcəli litium ultra təmiz olmalıdır. 0,01%-dən az çirkləri. Bu təmizlənmə səviyyəsi ucuz və ya sürətli deyil.
Niyə biz litium{0}}ionu ilə sıxışmışıq (hazırda)
Şikayət etdiyim hər şeyə baxmayaraq, litium-ion hələ də kommersiya miqyasında ən yaxşı seçimdir.
Enerji sıxlığı: hüceyrə səviyyəsində 250-300 Wh/kq. Soyutma və quruluş və BMS əlavə edildikdən sonra paket səviyyəsində bəlkə 160-180 Wh/kq. Bu, gülünc çəkisi olmayan 300+ mil EV üçün kifayətdir.
Müqayisə edin:
Qurğuşun{0}}turşu: 30-50 Vt/kq (ağırdır)
NiMH: 60-120 Wh/kq (Priusun istifadə etdiyi)
NiCd: 40-60 Wh/kq (həmçinin zəhərli, əsasən ləğv edilir)
İstehsalat yetkindir. Onlarla təchizatçı. Çoxsaylı gigafabrikalar. Təchizat zəncirləri quruldu. Miqyas iqtisadiyyatı.
Tesla-nın Nevada gigafabriki ildə 35 GWh hədəfləyir. Bu, 500k+ EV üçün kifayətdir. Çində CATL daha çox - Məncə, 200+ GWh/il edir? Bəlkə 300? Yoxlamalıydım.
Bütün infrastruktur litium{0}}ionunu da qəbul edir. Doldurma standartları (CCS, NACS, CHAdeMO). BMS alqoritmləri. Təhlükəsizlik qaydaları. Təkrar emal prosesləri. Hər şeyi yenidən dizayn etmədən başqa bir kimya ilə əvəz etmək olmaz.
Sonda onu nə əvəz edə bilər
Bərk{0}}batareyalar:Maye elektroliti bərk keramika və ya şüşə və ya sulfid materialı ilə əvəz edin. Üstünlüklər: sızma yoxdur, daha az yanğın riski, daha yüksək enerji sıxlığı üçün litium metal anodlardan istifadə edə bilərsiniz.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - hamı bunun üzərində işləyir. QuantumScape, 800+ dövrü olan laboratoriya hüceyrələrində 800 Wh/kq iddia edir. Doğrudursa təsir edici.
Problemlər: Bərk elektrolit və elektrodlar arasında interfeys müqaviməti. Materiallar genişləndikcə/daraldıqca minlərlə dövr ərzində yaxşı əlaqə saxlamaq çətindir. Bərk elektrolitlərin əksəriyyəti kövrəkdir - dendritlər onların vasitəsilə çatlaya bilər. Ölçülü istehsal tamamilə sübuta yetirilməmişdir.
2030-cu ildən əvvəl bunu əsas avtomobillərdə görəcəyimizə şübhə ilə yanaşıram. Kiminsə bir irəliləyişi olarsa, bəlkə 2028-ci ildə. Amma yəqin ki, sonra. Mən son 10 ildə "bərk-vəziyyətə 5 il qalıb" eşitmişəm.
Litium{0}}kükürd:Nəzəri enerji sıxlığı 2600 Wh/kq. Kükürd ucuz və boldur.
Problem: polisulfid servis effekti. Aralıq məhsullar elektrolitdə həll olunaraq tutumun sürətlə azalmasına səbəb olur. 50 dövrədən sonra batareya tost olur.
Bu, 20+ ildir ki, "demək olar ki, həll olunub". Hələ orada deyil.
Natrium-ionu:Əslində indi baş verir. CATL 2023-cü ildə istehsala başlayıb. BYD bunun üzərində işləyir.
Natrium hər yerdədir (dəniz suyu). Litiumdan qat-qat ucuzdur. Oxşar istehsal avadanlıqlarından istifadə edə bilər.
Lakin enerji sıxlığı daha azdır: litium-ion üçün 150-160 Wh/kq-a qarşı 250-300.
Stasionar saxlama və büdcəli elektrikli avtomobillər üçün məna kəsb edir. Tezliklə premium məhsullarda litium-ionu əvəz etməyəcək.
Litium metal anodlar:Qrafit yerinə litium metaldan istifadə edin. Maye elektroliti saxlayın. Hüceyrə səviyyəsində 400-500 Wh/kq-a çata bilər.
Dendrit problemi davam edir. Hər kəsin öz həlli - örtükləri, elektrolit qatqıları və s. Kimin birinci uğur qazanacağını görəcəyik.
Oh vəlitium polimer batareyalar- yəqin ki, bunları qeyd etməlidir. Onlar maye əvəzinə gel və ya bərk polimer elektrolitdən istifadə edirlər. Daha incə, daha yüngül, daha elastik formalar. Simsiz qulaqlıqlarınızda yəqin ki, biri var. Mayedən bir qədər təhlükəsizdir, lakin enerji sıxlığı təxminən eynidir. O, hələ də litium{6}}ion texnologiyasıdır, sadəcə fərqli şəkildə qablaşdırılıb. Marketinq şöbələri onları "LiPo" adlandırmağı sevirlər, sanki bu, inqilabi bir şeydir. deyil.
