Жалынга каршы материалдар деген эмне?
Мага өткөн айда Огайо штатындагы таңгак монтаждоочу телефон чалды. Анын кардары литий клеткаларын сактай баштагандан кийин эмне үчүн кампа камсыздандыруусу 40% кымбаттаганын билгиси келген. Андеррайтер термикалык качууну келтирди. Монтаждоочу менден электролиттин коопсуздугу жөнүндө эмне айта аларын сурады. Мен ага баарына айта турган нерсени айттым. Сиздин клеткаларыңыздагы карбонат эриткичтери күйүп кетет. Бул тууралуу эмне кыласыз деген суроо туулат.
Электролит клетканын салмагынын 10-15% түзөт. этилен карбонат, диметилкарбонат, этил метил карбонат. Булар жумушчу аттар. Алар литий туздарын жакшы эритет. Алар иондордун тез кыймылын камсыздайт. Ошондой эле алар 30-40 градус диапазондо жаркыраган чекиттерге ээ. Тешилген баштык клеткасы бир мүнөттүн ичинде 200 градуска чейин жетет. Математика татаал эмес.
Фосфордун кошулмалары 2003-жылы аккумулятордун электролиттеринде пайда болгон. Триметилфосфат адамдар биринчи жолу олуттуу аракет кылган. Ал ысык болгондо PO радикалдарын чыгаруу менен иштейт. Ал радикалдар жалындын алдыңкы бөлүгүнөн суутекти кармап, күйүү чынжыр реакциясын токтотот. Өзүн-өзү өчүрүү убактысын -бир грамм үчүн 50+ секунддан бир орундуу санга чейин кыскарта аласыз. Соода - илешкектүүлүк. Фосфаттар электролиттерди коюулантат. Иондук өткөрүмдүүлүк төмөндөйт. Сиз чен мүмкүнчүлүгүн жоготот.
Клеткаларды сатып алган компаниялар үчүн сиздинлитий батарея пакетин өндүрүүчүсүэлектролит түзүү жөнүндө азыр стандарттуу практика болушу керек. 2020-жылдан бери пейзаж өзгөрдү. Кытайлык клетка өндүрүүчүлөр азыр фосфат-эфир аралашмасы бар өнүмдөрдү жөнөтүп жатышат, алар беш жыл мурун жапон клеткалары эки эсе арзан баада сатылгандай жалындуу өзгөчөлүктөргө ээ. Zhangjiagang Guotai-Huarong бир нече негизги клетка өндүрүүчүлөрдү электролит менен камсыз кылат. Коопсуздукту жакшыртуулар ылдый жакка жылдырылды.
Фторлуу кошулмалар кийинчерээк пайда болгон. Гидрофторэфирлер. FEC жана FEMC сыяктуу фтордуу карбонаттар. Молекуладагы фтор атомдору радикалдын таралышын фосфорго караганда башкача бузат. Натыйжалар жакшы. Чыгымдар жок. Фторлуу материалдар дагы эле стандарттык карбонаттар үчүн төлөгөндөн 3-5 эсе көп иштейт. Мен материалдардын эсебин жок кылбастан, коопсуздук чегин басып өтүү үчүн аларды 5-10% менен көрсөткөн балдарды билем.
Иондук суюктуктар 2015-2018-жылы көп басылган. Нөлгө жакын буу басымы. Кадимки кыянаттык сценарийинде күйбөйт. Мен Мюнстердеги лабораторияны кыдырып чыктым, ал аларда алты жылдан бери иштеп келген. Изилдөөчү мага 200 градус сырткы жылытууга вентиляторсуз туруштук бере алган клеткаларды көрсөттү. Ал ошондой эле иондук суюктук үчүн €85/кг төлөп жатышканын айтты. Коммерциялык EC/DMC аралашмаларынын баасы €4/кгдан төмөн. Экономика аны унаа үчүн өлтүрдү. Кээ бир аэрокосмостук колдонмолор бул чыгымды өзүнө тарта алат. Көпчүлүгү албайт.
Гель-полимердик электролиттер башка ыкманы колдонушат. Сиз суюк фазаны полимердик матрицага түшүрөсүз. PVDF-HFP кеңири таралган. Кээ бир топтор фосфорду түз эле полимердик омурткага салышат. Жалынга туруктуулук структуралык болуп калат. Циндао университетинин изилдөөчүлөрү өткөн жылы фосфазин каптал чынжырлары бар полиимиддик системалар боюнча эмгектерин жарыялашкан. Өзүн-өзү өчүрүү-5 секунддан аз убакыт. Дендриттин өсүшүн басаңдатуу үчүн жетиштүү механикалык күч. Кыйынчылык - өндүрүш. Гель электролиттеринин-роллдон{13}}роололго каптоосу суюктук толтуруу сыяктуу жетилген эмес.
баалоодо абажы литий батарея жеткирүүчүөнөр жай колдонмолору үчүн, коопсуздук жөнүндө конкреттүү суроолорду бер. Сиздин электролит формулаңыздын SET деген эмне? Сиз оттон сактагычтын кандай концентрациясын колдонуп жатасыз? Сиз конус калориметриялык маалыматтарды бере аласызбы? Кээ бир клетка жасоочулар бул маалыматты бөлүшөт. Башкалар аны менчик катары карашат. Премиум бренддер адатта стандарттуу унаа клеткаларында 12-18% фосфат негизиндеги кошумчаны иштетишет.
Өнөр жай отко туруктуулукту бир нече жол менен сынайт. Өзүн-өзү өчүрүү- бул тез убакыт. Сиз үлгүнү күйгүзөсүз жана ал күйгүзүү булагын алып салгандан кийин канча убакыт күйөт. Кычкылтектин чектөө индекси күйүүнү камсыз кылуу үчүн зарыл болгон минималдуу O2 концентрациясын көрсөтөт. UL 2054 жана IEC 62133 даяр уячалар үчүн өтүү/кабыл алуу критерийлерин койгон. Кытайдын GB 38031-2020 жылуулук таралышы пакеттеги чектеш клеткаларга жеткенге чейин 5 мүнөт эскертүү убактысын талап кылат. Бул өзгөчөлүккө жооп берүү үчүн көбүнчө отко чыдамдуу электролиттер талап кылынат.
Эскерүүлөр бул маселени алдыга жылдырды. GM 2021-жылдан баштап 140 000 Bolt EV унаасын артка тартты. Hyundai Kona Electricsти кайра чакыртып алды. Форд Lightning өндүрүшүн кечеңдеткен. Негизги себептери ар кандай болгон. Кээ бирлери өндүрүштүк кемчиликтер болгон. Кээ бир клетка дизайн маселелери болгон. Алардын баары OEM сатып алуу бөлүмдөрүн кыйыныраак суроолорду берүүгө мажбурлашты. каалаганлитий батарея OEM өнөктөш2019-жылга караганда, азыр унаа үчүн квалификация алууга аракет кылып, жылуулук коопсуздук документтери боюнча көбүрөөк текшерүүгө дуушар болушат.
Материалдык чыгымдар масштабда реалдуу акчага кошулат. 60 кВт/саат унаа таңгагында клетканын форматына жана жүктөөсүнө жараша болжол менен 40-50 кг электролит бар. $15/кг кошумча наркы боюнча 15% отко туруштук берүүчү кошуу бир пакетке $90-110 түзөт. Кытайдан эң арзан LFP призматикалык клеткалары үчүн клетка деңгээлиндеги чыгымдар 100 доллар/кВт сааттан төмөн түштү. Бул оттон сактагыч клетканын наркынын болжол менен 1,5% түзөт. Сатып алуу топтору кВт/саатына тыйын жөнүндө талашып жатышат. Бул тыйын эмес.
менен мамилелерди куруу компаниялар үчүнлитий батарейкасынын модулун монтаждоочу, электролит спецификациясы көбүнчө алгачкы талкууларда көз жаздымда калат. Адамдар кубаттуулукка, циклдин жашоосуна, C-ченине көңүл бурушат. Өрткө чыдамдуулук кийинчерээк, адатта акыркы кардар коопсуздук документтерин сураганда пайда болот. Ага чейин клетканын дизайны кулпуланган. Башка электролит формуласын кайра жабдуу импедансты, кубаттуулукту жана карылык мүнөздөмөлөрүн өзгөртө алат. Алдын ала тактоо жакшыраак.
Изилдөө түтүкчөсүндө кызыктуу иштер бар. Локалдаштырылган жогорку{1}}концентрациялуу электролиттер күйүүчү эмес фтордуу эфирлер- менен суюлтулган фосфат эриткичтерин колдонушат. Сиз фосфаттардын отко чыдамдуулугун салттуу карбонаттардын илешкектүүлүгү жана өткөрүмдүүлүгү менен аласыз. Бул тууралуу Аргонна жарыялады. Кытайдагы бир нече университет топтору вариациялардын үстүндө иштеп жатышат. Коммерциялык жеткиликтүүлүк, балким, унаа классы үчүн 2-3 жыл.
Катуу{0}}кабаттуу клеткалар күйүү маселесин толугу менен чечмек. Керамикалык жана сульфиддик электролиттер күйбөйт. Алар дагы автомобиль өндүрүшүнүн масштабында жок. CATL, Samsung SDI, Toyota жана QuantumScape акыркы жарыяларында өздөрүнүн -штаттык мөөнөттөрүн 2-4 жылга артка жылдырышты. каалаганлитий батарейка коопсуздук чечимдерди камсыздоочуотко чыдамдуу суюк электролиттер көпчүлүк колдонмолор үчүн жок дегенде 2028-жылга чейин практикалык жооп болуп калаарын айтып берет.
Бул маселенин үстүндө ар кандай ролдордо иштеп, он беш жыл иштедим. Техника жакшырды. Чыгымдар төмөндөдү. Клеткадагы өрт дагы эле болуп турат. Алар он жыл мурункуга караганда азыраак болот жана бүгүнкү күндө клеткалар ошол кездеги клеткаларга караганда көбүрөөк энергия топтойт. Өнөр жай туура багытка өттү. Кыла турган иштер дагы бар.
