Оддӣ, дуруст? Ба ғайр аз ин, чизе дар бораи ин батареяҳо воқеан оддӣ нест, вақте ки шумо ба кофтани тафсилот шурӯъ мекунед, ки ман ин корро карданӣ ҳастам, зеро ман ба худам кӯмак карда наметавонам.
Аммо чаро литий? (Дар ин ҷо ман хашмгин мешавам)
Элементи раками 3. Гидроген, гелий, литий. Чунин аст фармон. Атом хеле хурд аст, зеро он танҳо 3 протон дорад.
Ва ин аст, ки дар бораи литий - он дар ҳақиқат мехоҳад аз электрони берунии худ халос шавад. Мисли он ки сахт мехоҳад. Он дар ин роҳ як навъ ноустувор аст. Шумо он видеоҳоро медонед, ки одамон натрийро ба об мепартоянд ва он газ мезанад ва оташ мегирад? Литий ин корро мекунад, аммо БЕШТАР. Ман дидам, ки касе дар як намоиши бехатарӣ дар соли 2011 (ё 2012?) як пораи металли литийро ба як сатил об партофт ва ростқавлона даҳшатнок буд, ки он чӣ қадар зуд вокуниш нишон дод. Сатил об шуд.
Интизор шавед, не, сатил об нашуд. Об ҷӯшид ва литий дар рӯи замин оташ гирифт. Сатил хуб буд. Хотираи ман бад аст.
Ба ҳар ҳол нукта ин аст: металли холиси литий хатарнок аст. Аз ин рӯ, батареяҳои муосири литий- металли холиси литийро истифода намебаранд - онҳо литий ионҳоро истифода мебаранд. Аллакай литий оксид шудааст. Шакли Li+. Ба таври устувортар.
Шиддате, ки шумо мегиред, дар як ҳуҷайра тақрибан 3,6-3,7 В аст, ки хуб аст. Беҳтар аз сілтӣ (1,5V) ё NiMH (1,2V). Ин маънои онро дорад, ки ба шумо ҳуҷайраҳои камтар лозим аст, то ба шиддати мавриди ҳадафатон бирасад. Аз ин рӯ, батареяи ноутбуки шумо ба ҷои 15 адад 6 ҳуҷайра дорад.
Инчунин - ва ман бояд дар бораи ин - литий НУР аст. Унсури сеюми сабуктарин. Ҳамин тавр, шумо бе вазни девона зичии баланди энергия мегиред. Аз ин рӯ, мошинҳои электротехникӣ литий-иро истифода мебаранд, на кислотаи сурб-. Батареяи сурб{8}}кислота бо энергияи якхела 5—6 маротиба зиёдтар вазн мекунад. Tesla-и шумо барои иваз кардани батарея ба борбардор ниёз дорад.
Ҷузъҳои воқеӣ (бапка кунед, ки ин техникӣ мешавад)
Анод (тарафи манфӣ):
Одатан графит. Бале, ҳамон ашёе, ки дар қалам аст, ба истиснои роҳи тозатар ва ба таври гуногун коркардшуда.
Графит дорои чунин сохтори булӯрии қабати - саҳни кортҳоро дар сатҳи атом тасаввур кунед. Қабатҳоро қувваҳои заиф ван дер Ваалс якҷоя нигоҳ медоранд (химияи мактаби миёна ба шумо бармегардад). Ионҳои литий метавонанд дар байни ин қабатҳо лағжанд ва танҳо... дар он ҷо овезон шаванд. Истилоҳи техникӣ "интеркалатсия" аст, аммо ман онро мисли таваққуфгоҳи мошинҳо дар гаражи бисёрошёна- фикр мекунам.
Иқтидори максималии назариявӣ 372 миллиам{1}}соат дар як грамм аст. -Дар ҷаҳони воқеӣ шумо 340-360 мАч/г мегиред, агар истеҳсолот бад набошад. Ман ҳуҷайраҳои баъзе истеҳсолкунандагони чиниро дидаам, ки ба 310 мАч / г мерасад. Номҳоро номбар карданӣ нестам, аммо агар шумо ҳарфҳоро дар "BYD" иваз кунед, шумо хоҳед гирифт... хуб ман номҳоро номбар мекунам. Ҳуҷайраҳои аввали онҳо ноҳамвор буданд. Онҳо аз соли 2018 хеле беҳтар шуданд.
Ҳоло ҳама дар бораи анодҳои кремний ҳарф мезананд, зеро кремний метавонад аз ҷиҳати назариявӣ назар ба графит 10 маротиба зиёдтар литийро нигоҳ дорад. Аҷоиб садо медиҳад, дуруст? 3700+ Иқтидори назариявии мАч/г.
Мушкилот - ва ин мушкилотест, ки аз замоне, ки ман дар ин соҳа оғоз кардам - "қариб ҳал шудааст" ин аст, ки кремний ҳангоми литий кардани он тақрибан 300% васеъ мешавад. Зарраҳо аслан аз ҳам ҷудо мешаванд. Тасаввур кунед, ки пуфакро дар дохили блоки бетонӣ варам кунед. Бетон намекашад, вай мешиканад.
Тесла ҳоло каме кремнийро бо графит омехта истифода мебарад. Шояд 5-10% кремний? Ман шунидам, ки ин 8% буд, аммо ман хато мекунам. Нуқтаи он аст, ки он миқдори кам аст. Новобаста аз он ки ҳар як саҳни стартап Series A даъво мекунад, анодҳои холиси кремний ҳанӯз омода нестанд.
Катод (тарафи мусбат):
Эй писар. Дар ин ҷо он бесарусомон мешавад, зеро тақрибан 6 химияи гуногуни катод вуҷуд дорад ва ҳама дар бораи кадоме аз онҳо фикру ақида доранд ва ҳамаашон нодурустанд, зеро ин аз дархости шумо вобаста аст.
Аввалин нусхаи аслии Sony дар соли 1991 оксиди кобальти литий - LiCoO₂ буд. Мо онро барои кӯтоҳ "LCO" меномем. Зичии энергия вобаста аз он ки онро кӣ сохтааст, - 150-200 мАч/г хеле хуб аст. Аммо устувории гармӣ даҳшатнок аст. Агар шумо онро аз ҳад зиёд пур кунед ё онро хеле гарм кунед, сохтори кристалл оксигенро хориҷ мекунад. Оксиген + электролитҳои органикӣ + гармӣ=рӯзи бад. Эҳтимол телефони шумо LCO-ро истифода мебарад, зеро телефонҳо набояд 10 сол кор кунанд ва шумо онҳоро дар ҳарорати 10С зуд пур карда наметавонед.
Сипас NMC - оксиди кобальти марганец никел мавҷуд аст. Ин ҳамон чизест, ки ҳоло аксари EV-ҳо истифода мебаранд. Таносуби никел ба марганец ба кобальт доимо тағйир меёбад. Бо ҳисоби 1:1:1 (қисмҳои баробар) оғоз ёфт. Баъд истехсолкунандагон ба хисоби 5:3:2 гузаштанд. Баъд 6:2:2. Ҳоло мо дар 8:1:1 ё ҳатто 9:0,5:0,5 дар баъзе ҳуҷайраҳои баланд-ем.
Чаро смена? Кобальт гарон аст. Мисли воқеан гарон. Инчунин аксари кобальт аз Конго (Ҷумҳурии Демократии Конго) меояд ва вазъи истихроҷи маъдан дар он ҷо... мураккаб аст. Меҳнати кӯдакон, шароити хатарнок, тамоми бесарусомонӣ. Аз ин рӯ, ҳама кӯшиш мекунанд, ки кобальтро камтар истифода баранд.
Никел бештар=иқтидори бештар, аммо устувории гармии камтар. Бештар марганец=арзонтар ва устувортар, вале иқтидори камтар. Кобальти бештар=мӯътадилтар ва беҳтари давраи сикли, аммо $$$ ва масъалаҳои ахлоқӣ.
Ин ҳамеша хариду-ст. Ҳамеша. Ман бо менеҷерони маҳсулот дар ин бора баҳсҳои зиёде доштам. Онҳо мехоҳанд, ки зичии баланди энергия ва мӯҳлати тӯлонӣ ва арзиши кам ва бехатарии хуб дошта бошанд. Шумо метавонед ду нафарро интихоб кунед. Мумкин ки.
Инчунин NCA - алюминийи кобальти никелӣ мавҷуд аст. Тесла инро дар тӯли солҳо дар бастаҳои дарозмӯҳлати худ- истифода мебурд. Panasonic онҳоро дар гигафабрикаи Невада сохт. Боре ман як корхонаи дигари батареяро - на он корхона, балки як корхонаи рақиб - тамошо кардам ва танҳо ҳуҷраи хушк девона буд. Эҳтимол, системаи коркарди ҳаво 50+ миллион доллар арзиш дорад. Ҳама чиз бояд аз -40 дараҷа пасттар бошад, ё намаки электролит намиро ҷаббида, кислотаи гидрофторитро ба вуҷуд меорад. HF ҳама чизро мехӯрад. Шиша, металл, устухон. Чизҳои бад.
Оҳ ва LFP - фосфати оҳани литий. Ин як бозгашт мекунад. Он бехатар, арзонтар барои як кВт соат аст ва дарозтар давом мекунад. Ман шунидам, ки ҳуҷайраҳои LFP то 80% иқтидор 5000+ давраро иҷро мекунанд. Шояд ҳатто 6000. Камбудӣ зичии камтари энергия аст - танҳо ба монанди 120-140 мАч/г против 180-200 барои NMC.
Tesla ба гузоштани LFP дар модели Standard Range 3-и худ тақрибан соли 2021 оғоз кард. Бозори Чин онҳоро аввал гирифт. Ин маънои онро дорад, ки - CATL бузургтарин истеҳсолкунандаи LFP аст ва онҳо дар Чин ҳастанд.
Баъзе одамон дар бораи аз даст додани диапазони LFP дар ҳавои сард шикоят мекунанд. Он аз NMC бадтар аст. Аммо ҳуҷайраҳо арзонтаранд ва дарозтар давом мекунанд, аз ин рӯ барои бисёре аз барномаҳо он ба маблағи харид-аст. Ман як бастаи LFP барои мошини шаҳр мегирам. Барои крейсери шоҳроҳи дур-шояд не.
Электролит:
Ин моеъ дар мобайн аст. Он ионҳоро мегузаронад, аммо на электронҳо, ин муҳим аст, зеро агар он электронҳоро гузаронад, шумо танҳо як расиши кӯтоҳ хоҳед дошт.
Одатан он гексафторофосфати литий - LiPF₆ - дар ҳалкунандаҳои органикӣ гудохта шудааст. Маҳлулҳо одатан омехтаи карбонати этилен (EC) ва диметилкарбонати (DMC) ё диэтилкарбонати (DEC) мебошанд.
Ин як ҷузъиёти аҷиб аст: EC дар ҳарорати хонагӣ сахт аст. Нуқтаи обшавӣ тақрибан 36 дараҷа аст. Ҳамин тавр, EC-и пок дар зимистон ях мекунад. Аз ин рӯ, шумо онро бо DMC ё DEC омехта мекунед, ки моеъи то -70 дараҷа ё ҳар чизест. Омехта дар шароити муътадил моеъ мемонад.
Карбонатҳои органикӣ низ оташгиранда мебошанд. Бензин не,-дараҷаи оташгиранда, вале бешубҳа даргиранда. Боре ман санҷиши воридшавии нохунро дидам, ки дар он мо дидаву дониста мехро тавассути ҳуҷайраи пур пуркардашуда мерондем. Он аввал газро берун кард - садои тирпарронӣ - ва баъд алангаи сӯрохи вентилятсия берун баромад. Баландӣ ба 2 метр мерасад. Дар асоси наворҳои камераи гармидиҳӣ тамоми ҳуҷайра шояд ба 800 дараҷа расид.
Ин як озмоиши назоратшаванда бо хомӯш кардани оташ ва ҳама чиз буд. Бо вуҷуди он ки ҳанӯз даҳшатнок.
Намаки LiPF₆ мисли ҷаҳаннам гигроскопӣ аст. Обро дӯст медорад. Агар он тар шавад, он ба HF гидролиз мешавад. Аз ин рӯ, истеҳсоли батарея дар ҳуҷраҳои хеле хушк сурат мегирад. Ман дар бораи нуқтаи шабнам -40 дараҷа ё камтар гап мезанам. Системаи хушккунӣ одатан яке аз бузургтарин истеъмолкунандагони энергия дар як корхонаи ҳуҷайра мебошад.
Боре ман ба як муассиса дидан кардам, ки дар он ҳуҷраи хушк он қадар хушк буд, ки нафаскашӣ дард мекард. Биниатон дар давоми чанд дақиқа хушк мешавад. Хар як нафаре, ки дар он чо кор мекунад, бояд пайваста дорупошии намакро истифода барад. Муҳити кори гуворо нест.
Ҷудокунанда:
Компоненти фаромӯшшуда. Ин танҳо як мембранаи тунуки полимерӣ аст, аммо муҳим аст.
Одатан полипропилен (PP) ё полиэтилен (PE). Баъзан сеқабати PP-PE-PP. Ғафсӣ одатан 20-25 микрон аст. Ин борик аст. Аз мӯи одам бориктар аст (70-100 микрон).
Он дорои сӯрохиҳои микроскопӣ - монанди диаметри 100 нанометр -, ки ионҳоро мегузаранд, вале электронҳоро манъ мекунанд. Он инчунин анод ва катодро аз ҷиҳати ҷисмонӣ ҷудо нигоҳ медорад. Агар онҳо ба=ноқилҳои кӯтоҳ=даст зананд, корҳои бад зуд рух медиҳанд.
Сӯхторҳои Samsung Galaxy Note 7-ро дар хотир доред? 2016. Ин қисман аз сабаби зарари сепаратор буд. Samsung батареяро хеле хашмгин сохтааст. Аз ҳад лоғар, печонидани хеле танг, таҳаммул барои васеъшавӣ нест. Баъзе ҳуҷайраҳо сепараторро дар як гӯша хеле сахт пахш карданд. Нуқтаи заиф инкишоф ёфтааст. Ниҳоят як сӯрох гирифт. Кӯтоҳи дохилӣ. Гурезони гармидиҳӣ. Оташ.
Онҳо 2,5 миллион телефонро бозпас гирифтанд. Ба ҳавопаймоҳо манъ карда шудааст. Ба Samsung миллиардҳо доллар арзиш дорад. Ҳамааш аз як пораи пластикӣ аз коғаз бориктар аст.
Ман дар бораи тарҳрезии батареяи хашмгин фикрҳо дорам. Истеҳсолкунандагон кӯшиш мекунанд, ки бориктар ва сабуктар шаванд, то рақобатро мағлуб кунанд. Аммо маҳдудият вуҷуд дорад. Физика ба ҷадвали оғози маҳсулоти шумо аҳамият надорад.
Чӣ тавр он воқеан кор мекунад (қисмеро, ки ҳама мегузаранд)
Пур кардан:
Шумо телефони худро васл кунед. Пуркунандаи барқ электронҳоро ба анод ворид мекунад ва онҳоро аз катод мегирад. Ин водор мекунад, ки катод ионҳои литийро хориҷ кунад. Ионҳо тавассути электролит ба анод мераванд. Онҳо ба сохтори графит дохил мешаванд.
Онро мисли фишурдани чашма фикр кунед. Ионҳои литий намехоҳанд, ки табиатан дар анод бошанд - онҳо дар катод устувортаранд. Аммо шумо онҳоро бо истифодаи шиддат маҷбур мекунед. Энергияи захирашуда.
Баровардани:
Шумо телефони худро канда ва истифода баред. Баҳор мебарояд. Ионҳои литий тавассути электролит ба катод бармегарданд. Электронҳо тавассути схемаи телефони шумо аз анод ба катод мегузаранд. Ин ҷараёни электрон ба дастгоҳи шумо нерӯ медиҳад.
Шиддат аз химия ва ҳолати заряд вобаста аст. Барои NMC ё NCA:
Пурра пур карда шудааст: ~ 4.2V
Номиналӣ: ~3.7V
Пурра холӣ карда шудааст: ~ 3.0V
Аз 3,0 В паст нашавед, вагарна шумо ба пӯхтани металли литий шурӯъ мекунед, ки хатарнок аст. Аз 4,2 В зиёд наравед, вагарна хатари гурезиши гармӣ доред. Барои ҳамин системаҳои идоракунии батареяҳо (BMS) вуҷуд доранд. Онҳо шиддат, ҳарорат ва ҷараёнро назорат мекунанд ва агар чизе нодуруст ба назар расад, чизҳоро хомӯш мекунанд.
Тарҳрезии хуби BMS душвор аст. Дар ҳақиқат душвор. Ба шумо вақти вокуниши зуд, сенсорҳои дақиқ, санҷишҳои бехатарии зиёдатӣ лозим аст. BMS арзон яке аз роҳҳои зудтарини табдил додани батареяи арзанда ба хатари сӯхтор мебошад.
Мушкилот (эй одам, мушкилоти зиёде ҳастанд)
Мушкилоти 1: Деградатсия ногузир аст
Ҳар як давраи барқ{0}}батареяро вайрон мекунад. Ногузир. Термодинамика.
Ин чизе ҳаст, ки қабати SEI - интерфазаи сахти электролитӣ - дар сатҳи анод ба вуҷуд меояд. Он воқеан барои кор кардани батарея зарур аст. Аммо он бо мурури замон афзоиш меёбад ва литийи фаъолро истеъмол мекунад. Пас аз 500 давра шумо шояд 90% иқтидор боқӣ монад. Пас аз 1000 шояд 80%. Баъди соли 2000... вобаста аст.
Ман як MacBook аз соли 2015 дорам, ки то ҳол 78% саломатии батареяро нишон медиҳад. Ман онро кӯдак мекунам, гарчанде ки - хеле кам иҷозат медиҳад, ки аз 40% паст шавад, то ҳадди имкон онро ба варақ пайваст нигоҳ доред ва ҳеҷ гоҳ онро дар мошини гарм пур накунед. Зани ман як MacBook-и соли 2018 дорад, ки саломатии 62% дорад, зеро вай онро сахт идора мекунад. Ҳамарӯза давраҳои пурраи онро мегузоранд, онро як шабонарӯз пур мекунад ва ҳангоми гарм буданаш онро дар зонуи худ истифода мебарад. Батареяро чӣ гуна муносибат мекунед, хеле муҳим аст.
Катод низ паст мешавад. NMC баланд- никел махсусан бад аст. Зиёда аз 4,3 В сатҳи катод ба реаксия бо электролит оғоз мекунад. Ионҳои металлии гузаранда (никель, марганец, кобальт) метавонанд ба анод гудохта шаванд ва дар он ҷо SEI-ро вайрон кунанд. Ин чизе низ ҳаст, ки зичии катод номида мешавад, ки дар он сохтори кристалл оҳиста-оҳиста фишурда мешавад ва ковокиро гум мекунад.
Инро аслан пешгирӣ карда наметавонад. Ин танҳо химия аст. Энтропия ҳамеша ғолиб меояд.
Масъалаи 2: Ҳарорат ҳама чизро вайрон мекунад
Дар зери 0 дараҷа электролит мисли асали сард часпак мешавад. Интиқоли ионҳо суст мешавад. Шумо дар -10 дараҷа иқтидори 20{7}}30% -ро аз даст медиҳед. Ҳатто бадтараш, агар шумо кӯшиш кунед, ки батареяи сардро зуд пур кунед, ба ҷои он, ки онро ба ҳам пайваст кунед, ба анод литийи металлӣ мезанед. Ин дендритҳоро ба вуҷуд меорад - сохторҳои сӯзан монанд аз металли литий, ки метавонанд калон шаванд ва дар ниҳоят сепараторро сӯрох кунанд. Кӯтоҳи дохилӣ. Оташ.
Зиёда аз 40-45 дараҷа, ҳама реаксияҳои деградатсия суръат мегиранд. Қоидаи асосӣ: ҳар 10 дараҷа афзоиш суръати реаксияро дучанд мекунад. Ҳамин тавр, батарея дар 45 дараҷа назар ба 25 дараҷа тақрибан 4 маротиба тезтар хароб мешавад.
Ман дар Техас зиндагӣ мекунам. Ҳарорати тобистон ба 100 дараҷа F+ (38 дараҷа +) мерасад. Ман батареяҳои EV-ро дидаам, ки дар тӯли 3 сол танҳо аз таъсири гармӣ 15% иқтидори худро гум карданд. Дар ҳамин ҳол, EV-ҳо дар Миннесота дар тобистон базӯр таназзул мекунанд -, аммо дар фасли зимистон аз сабаби хунукӣ масофаи худро аз даст медиҳанд. Ғолиб шуда наметавонад.
Ҳарорати идеалии корӣ тақрибан 20-25 дараҷа аст. Муваффақият дар нигоҳ доштани он дар ҷаҳони воқеӣ.
Мушкилоти 3: Пуркунии зуд табиатан мушкил аст
Ҳама мехоҳанд, ки 10{3}}дақиқа барқро ба мисли истгоҳи сӯзишворӣ пур кунанд. Аммо тела додани қувваи азим тавассути батарея гармиро тавлид мекунад. Талафоти I²R - муқовимат ба квадрати ҷорӣ. Муқовимат хурд аст, аммо сифр нест. Ҳангоми пуркунии 250 кВт шумо гармии назаррас тавлид мекунед.
Инчунин пуркунии зуд ба маводи электрод ба таври механикӣ фишор меорад. Ионҳоро маҷбур мекунад, ки дар дохили сохтор зуд ҳаракат кунанд. Метавонад бо мурури замон кафидан ва шикастани зарраҳоро ба вуҷуд орад.
Superchargers Tesla (V3) метавонад қуллаи 250 кВт-ро иҷро кунад. Аммо онҳо зуд кам мешаванд. Шояд 250 кВт барои 5 дақиқа, баъд 150 кВт, баъд 100 кВт, баъд 50 кВт. Ин BMSест, ки ҳуҷайраҳоро муҳофизат мекунад.
Системаҳои нави 800V аз Porsche ва Hyundai метавонанд 350 кВт кор кунанд. Аммо танҳо мухтасар. Физика физика аст.
Тадқиқот оид ба тарҳрезии электродҳои зуд-барҷ- оптимизатсияшуда вуҷуд дорад. Электродҳои тунуктар, зарраҳои хурдтар, рӯйпӯшҳои беҳтар. Он кӯмак мекунад. Аммо шумо наметавонед термодинамикаро фиреб диҳед.
Масъалаи 4: Сӯхтор
Батареяҳои литий{0}} аксар вақт оташ намегиранд. Хеле камтар аз мошинҳои бензин. Аммо вақте ки онҳо мекунанд, ин драмавӣ аст.
Гурезони гармидиҳӣ. Вақте ки ҳуҷайра ба ҳарорати критикӣ мерасад, - аз рӯи химия фарқ мекунад, шояд 150-200 дараҷа - реаксияҳои экзотермикӣ оғоз мешаванд. SEI таҷзия мешавад. Сепаратор гудохта мешавад. Электролит ҷӯш мекунад. Катод оксигенро хориҷ мекунад. Ҳар як реаксия гармиро ба вуҷуд меорад, ки реаксияҳои бештарро ба вуҷуд меорад. Давраи бозгашти мусбӣ.
Онро мисли оташи муқаррарӣ бо об хомӯш кардан мумкин нест. Ман дар назар дорам, ки шумо метавонед обро ба он резед, то онро хунук кунед, аммо ҳуҷайра дар дохили он гармиро тавлид мекунад. Шӯъбаҳои оташнишонӣ аз сӯхторҳои EV нафрат доранд. Барои хомӯш кардани он соатҳо вақт ҷудо кунед. Метавонед баъдтар дубора оташ занад.
Ҳуҷайраҳои муосир дорои хусусиятҳои бехатарӣ мебошанд. Сепараторҳои хомӯшкунӣ, ки ҳангоми гармкунӣ пӯшида мешаванд. Шабакаҳои фишор. Танаффусҳои ҷорӣ. Принтерҳои гармидиҳӣ. Илова бар ин, BMS ҳама чизро тамошо мекунад.
Ҳарчанд баъзан рӯй медиҳад. Ҳар дафъа хабар медиҳад, гарчанде ки аз рӯи омор EV-ҳо аз мошинҳои газ бехатартаранд. Мушкилоти PR.
Масъалаи 5: Этикаи кобальт
70% кобальт аз Конго меояд. Бисьёрии он аз конхои хунарманди шароити бади кор. Ҳисобот дар бораи меҳнати кӯдакон. Зарар ба муҳити зист. Ин бесарусомонӣ аст.
Ҳама кӯшиш мекунанд, ки кобальтро камтар истифода баранд. Никели баланд-NMC хеле кам истифода мебарад. LFP сифрро истифода мебарад. Аммо кобальт сохтори катодро устувор мекунад. Бе он ба шумо идоракунии беҳтари гармӣ ва маҳдудиятҳои шадидтари шиддат лозим аст.
Нархи кобальт низ девона аст. Камтар аз 30 ҳазор доллар/тонна дар соли 2016. Дар соли 2018 то 90 ҳазор доллар боло рафт. Дар соли 2020 то 25 ҳазор доллар коҳиш ёфт. Ҳоло тақрибан 35 ҳазор доллар/тонна. Вақте ки арзиши ашёи хоми шумо 3 маротиба тағйир меёбад, шумо истеҳсолотро чӣ гуна ба нақша мегиред?
Мушкилоти 6: Бетартибии занҷираи таъминот
Нархи литий дар солҳои 2021-2022 комилан бад шуд. 6 ҳазор доллар/тонна дар соли 2020. Дар охири соли 2022 ба 80 ҳазор доллар/тонна расид. Дар соли 2024 то 12 ҳазор доллар/тонна коҳиш ёфт. Ҳоло дар соли 2025 тақрибан 15 ҳазор доллар/тонна.
Аксарияти литий аз Австралия (истихроҷи сангҳои сахт) ё Амрикои Ҷанубӣ (истихроҷи намакоб аз намакҳо дар Чили/Аргентина/Боливия - "секунҷаи литий") меояд. Аммо бештари коркард дар Чин сурат мегирад. Мисли 75% иқтидори ҷаҳонии коркарди литий.
Чин инчунин - 75% истеҳсоли ҷаҳонии ҳуҷайраҳои батареяро назорат мекунад. Ва 90 фоизи масолехи анод (коркарди графит).
Ин аст, ки чаро ИМА ва Аврупо барои сохтани занҷирҳои таъминоти дохилӣ мубориза мебаранд. Аммо он суст аст. Барои сохтани гигафабрика солхо лозим меояд. Барои сохтани занҷири таъминоти болоӣ вақти зиёдтар мегирад.
Литиуми дараҷаи батарея- бояд хеле тоза бошад. Камтар аз 0,01% наҷосат. Ин сатҳи тозакунӣ арзон ё зуд нест.
Чаро мо бо литий-мондаем (ҳоло)
Сарфи назар аз он чизе, ки ман шикоят кардам, литий-он то ҳол беҳтарин вариант дар миқёси тиҷоратӣ мебошад.
Зичии энергия: 250-300 Вт/кг дар сатҳи ҳуҷайра. Шояд 160-180 Вт / кг дар сатҳи баста пас аз илова кардани хунуккунӣ ва сохтор ва BMS. Ин барои 300+ мил EV бе вазни хандаовар кифоя аст.
Муқоиса кунед:
Кислотаи сурб{{0}: 30-50 Вт/кг (вазнин)
NiMH: 60-120 Вт/кг (чи Prius истифода кардааст)
NiCd: 40-60 Вт/кг (инчунин заҳролуд, асосан аз байн меравад)
Истеҳсолот пухтааст. Даҳҳо таъминкунандагон. Гигафабрикаҳои сершумор. Занҷирҳои таъминот таъсис дода шудаанд. Иқтисоди миқёс.
Заводи гигафабрикаи Тесла дар Невада 35 ГВт/соатро ба нақша гирифтааст. Ин барои 500k+ EV кифоя аст. CATL дар Чин боз ҳам зиёдтар - ба назар мерасад, ба фикрам 200+ ГВт/соат дар як сол? Шояд 300? Ман бояд тафтиш кунам.
Ҳама инфрасохторҳо литий-ионро низ дар назар доранд. Стандартҳои пуркунии барқ (CCS, NACS, CHAdeMO). Алгоритмҳои BMS. Қоидаҳои бехатарӣ. Равандҳои коркарди такрорӣ. Бе аз нав тарҳрезии ҳама чиз наметавонад танҳо як химияи дигарро иваз кард.
Чӣ метавонад онро дар ниҳоят иваз кунад
Батареяҳои ҳолати сахт-:Электролити моеъро бо маводи сафолии сахт ё шиша ё сулфид иваз кунед. Афзалиятҳо: ҳеҷ гуна ихроҷ, камтар хатари сӯхтор, шояд барои зичии баландтари энергия анодҳои металлии литий истифода баред.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - ҳама дар болои он кор мекунанд. QuantumScape 800 Вт/кг дар ҳуҷайраҳои лабораторӣ бо давраҳои 800+ талаб мекунад. Агар рост бошад, таъсирбахш.
Мушкилот: муқовимати интерфейси байни электролитҳои сахт ва электродҳо. Муносибати хубро дар тӯли ҳазорон давраҳо нигоҳ доштан душвор аст, зеро маводҳо васеъ мешаванд / шартнома мебанданд. Аксарияти электролитҳои сахти сахт - дендритҳо метавонанд шикаста шаванд. Истеҳсол дар миқёс комилан исбот нашудааст.
Ман шубҳа дорам, ки мо инро дар мошинҳои асосӣ то соли 2030 мебинем. Шояд соли 2028 агар касе пешрафте дошта бошад. Аммо эҳтимол дертар. Ман дар давоми 10 соли охир шунидам, ки "давлат{4}}мустаҳкам 5 сол аст".
Литий{0}}сульфур:Зичии энергияи назариявии 2600 Вт/кг. Сульфур арзон ва фаровон аст.
Мушкилот: таъсири полисульфид. Маҳсулоти мобайнӣ дар электролит ҳал мешавад, ки боиси зуд пажмурда шудани иқтидор мегардад. Пас аз 50 давра батарея вудкои аст.
Ин 20+ сол боз "қариб ҳал шудааст". Ҳанӯз дар он ҷо нест.
Натрий-ион:Дар асл ҳоло рӯй дода истодааст. CATL истеҳсолотро дар соли 2023 оғоз кард. BYD дар болои он кор мекунад.
Натрий дар ҳама ҷо мавҷуд аст (оби баҳр). Аз литий хеле арзонтар аст. Тачхизоти истехсолии монандро истифода бурда метавонад.
Аммо зичии энергия камтар аст: 150-160 Вт/кг ва 250-300 барои литий-ион.
Барои нигоҳдории статсионарӣ ва EV-ҳои буҷавӣ маъно дорад. Ба зудӣ литий-ро дар маҳсулоти премиум иваз накунед.
Анодҳои металлии литий:Ба ҷои графит металли литийро истифода баред. Электролити моеъро нигоҳ доред. Дар сатҳи ҳуҷайра метавонад ба 400-500 Вт/кг мерасад.
Проблемаи дендрит боқӣ мемонад. Ҳар кас дорои маҳлули худ - пӯшишҳо, иловаҳои электролитӣ ва ғайра дорад. Мо мебинем, ки кӣ аввал муваффақ мешавад.
О вабатареяҳои литий полимерӣ- эҳтимол инҳоро бояд зикр кунад. Онҳо ба ҷои моеъ гел ё электролитҳои сахти полимериро истифода мебаранд. Шаклҳои бориктар, сабуктар ва чандиртар. Гӯшмонакҳои бесими шумо эҳтимолан якто дошта бошанд. Каме бехатартар аз моеъ, аммо зичии энергия тақрибан якхела аст. Он то ҳол технологияи литий- аст, танҳо ба таври дигар бастабандӣ шудааст. Шӯъбаҳои маркетинг онҳоро "LiPo" номиданро дӯст медоранд, ки ин як чизи инқилобӣ аст. Ин не.
