Жөнөкөй, туурабы? Бул батарейкалар жөнүндө эч нерседен тышкары, сиз майда-чүйдөсүнө чейин казып баштаганыңызда, чынында жөнөкөй эмес, мен муну жасайм деп жатам, анткени мен өзүмө жардам бере албайм.
Эмне үчүн литий? (Бул жерде мен тажадым)
Элемент саны 3. Суутек, гелий, литий. Тартип ушундай. Супер кичинекей атом, анткени анда 3 протон гана бар.
Жана бул жерде литий - жөнүндө бир нерсе, ал ЧЫНДЫГында өзүнүн сырткы электронунан арылууну каалайт. Аябай каалагандай. Бул жагынан туруксуз. Адамдардын натрийди сууга ыргытып жиберген видеолорун билесиңерби, ал сууга жыгылат жана күйүп кетет? Литий муну жасайт, бирок КӨБҮРӨК. Мен 2011-жылы (же 2012-жылы?) коопсуздук демонстрациясында кимдир бирөө литий металлынын бир бөлүгүн бир чака сууга таштаганын көрдүм жана анын канчалык тез реакция кылганы абдан коркунучтуу болду. Чака эрип кетти.
Күтө туруңуз, чака эриген жок. Суу кайнап, бетинде литий күйүп кетти. Чака жакшы эле. Менин эсим бок.
Баары бир пункт: таза литий металл коркунучтуу. Ошондуктан заманбап литий{1}}батареялар таза литий металлын колдонбойт - алар литий иондорун колдонушат. Буга чейин кычкылданган литий. Li+ формасы. Бир кыйла туруктуу.
Сиз алган чыңалуу бир клеткага 3,6-3,7V тегерегинде, бул татыктуу. щелочтуу (1,5V) же NiMH (1,2V) караганда жакшыраак. Сиздин максаттуу чыңалууга жетиш үчүн сизге азыраак клетка керек дегенди билдирет. Ошондуктан ноутбукуңуздун батареясында 15 эмес, 6 клетка бар.
Ошондой эле - жана мен бул биринчи - литийдин ЖАРЫК экенин айтышым керек болчу. Үчүнчү эң жеңил элемент. Ошентип, сиз жинди салмаксыз жогорку энергия тыгыздыгын аласыз. Ошондуктан электр машиналары коргошун кислотасын эмес, литий-ионун колдонушат. Бир эле энергияга ээ коргошун{8}}кислота батареясынын салмагы 5-6 эсе көп болмок. Сиздин Tesla батарейканы алмаштыруу үчүн жүк көтөргүч керек болот.
Чыныгы компоненттер (бул техникалык болуп калат)
Анод (терс жагы):
Көбүнчө графит. Ооба, карандаштагы бир эле нерсе, тазараак жана башкача иштетилгенден башкасы.
Графит бул катмарлуу кристалл түзүлүшкө ээ - атомдук деңгээлдеги карталар палубасын элестетиңиз. Катмарлар алсыз ван дер Ваальс күчтөрү менен бирге кармалып турат (жогорку мектептеги химия сизге кайтып келет). Литий иондору бул катмарлардын ортосунда тайып, жөн гана... ошол жерде илинип калышы мүмкүн. Техникалык термин "интеркалация", бирок мен муну көп кабаттуу гаражга унааларды токтотуу сыяктуу эле түшүнөм.
Теориялык максималдуу кубаттуулугу граммына 372 миллиам-саат. Чыныгы{3}}дүйнөдө, эгерде өндүрүш начар болбосо, 340-360 мАч/г аласыз. Мен кээ бир кытайлык өндүрүүчүлөрдүн клеткаларын көрдүм, алар 310 мАч/г араң жетет. Аты-жөнүн атабай эле коёюн, бирок "BYD" ичиндеги тамгаларды кайра иретке келтирсеңиз, анда сиз... макул мен аттарды атап жатам. Алардын алгачкы клеткалары орой болгон. Алар 2018-жылдан бери жакшыраак болуп калды.
Азыр баары кремний аноддору жөнүндө айта беришет, анткени кремний теориялык жактан графитке караганда 10 эсе көп литийди кармай алат. Укмуштуудай угулат, туурабы? 3700+ мАч/г теориялык кубаттуулугу.
- көйгөйү жана бул тармакта иштей баштагандан бери "дээрлик чечилген" маселе - кремнийди литийациялаганыңызда болжол менен 300% кеңейет. Бөлүкчөлөр түзмө-түз бөлүнөт. Бетон блоктун ичиндеги шарды үйлөп жатканыңызды элестетиңиз. Бетон ийилбейт, жөн эле сынып калат.
Тесла азыр кремнийди графит менен аралаштырып колдонот. Балким, 5-10% кремний? Мен 8% деп уктум, бирок жаңылышым мүмкүн. Маанилүү нерсе - бул аз сумма. Таза кремний аноддору дагы эле даяр эмес, ар бир стартаптын A Series Pitch Deck ырастаганына карабастан.
Катод (оң жагы):
Ой бала. Бул жерде ал башаламан болуп калат, анткени 6 түрдүү катод химиясы бар жана ар кимдин кайсынысы эң жакшы деген пикири бар жана алардын баары туура эмес, анткени бул сиздин колдонууңузга жараша болот.
1991-жылы Sony оригиналдуу литий кобальт оксиди - LiCoO₂ болгон. Биз аны кыскача "LCO" деп атайбыз. Энергиянын тыгыздыгы ким жасаганына жараша абдан жакшы - 150-200 мАч/г. Бирок жылуулук туруктуулугу коркунучтуу. Эгер сиз аны ашыкча заряддасаңыз же өтө ысып кетсеңиз, кристаллдык түзүлүш кычкылтекти бөлүп чыгарат. Кычкылтек + органикалык электролит + жылуулук=жаман күн. Телефонуңуз LCO колдонот окшойт, анткени телефондор 10 жыл иштеши керек эмес жана сиз аларды 10 градуста-тез кубаттай албайсыз.
Андан кийин NMC - никель марганец кобальт оксиди бар. Бул азыр көпчүлүк электр унаалары колдонгон нерсе. Никелдин марганецке кобальттын катышы өзгөрүп турат. 1:1:1 (тең бөлүктөр) катары башталды. Андан кийин өндүрүүчүлөр 5:3:2ге өтүштү. Анда 6:2:2. Азыр биз кээ бир жогорку уячаларда 8:1:1 же атүгүл 9:0,5:0,5-дейбиз.
Эмне үчүн нөөмөт? Кобальт кымбат. Чынында эле кымбат. Ошондой эле көпчүлүк кобальт DRC (Конго Демократиялык Республикасы) келет жана ал жерде тоо-кен абалы ... татаал. Балдар эмгеги, кооптуу шарттар, баш аламандык. Ошондуктан бардыгы кобальтты азыраак колдонууга аракет кылып жатышат.
Никелден=көбүрөөк сыйымдуулук, бирок жылуулукка туруктуулугу азыраак. Көбүрөөк марганец=арзаныраак жана туруктуураак, бирок кубаттуулугу азыраак. Көбүрөөк кобальт=туруктуураак жана жакшыраак цикл өмүрү, бирок $$$ жана этикалык маселелер.
Бул ар дайым соода-болот. Ар дайым. Мен бул боюнча продукт менеджерлери менен көп талашып-тартышты. Алар энергиянын жогорку тыгыздыгын жана узак цикл өмүрүн, арзан баада жана жакшы коопсуздукту каалашат. Сиз, балким, эки тандай аласыз. Балким.
Ошондой эле NCA - никель кобальт алюминий бар. Тесла муну узак-топтомдорунда көп жылдар бою колдонгон. Panasonic аларды Невада гигафабрикасында жасаган. Мен бир жолу башка аккумулятор заводун кыдырдым - ал эмес, атаандаштын мекемесин - жана кургак бөлмө жалгыз жинди экен. Аба башкаруу системасы, кыязы, $50+ миллион доллар турат. Баары -40 градустан төмөн шүүдүрүм чекити болушу керек, болбосо электролит тузу нымдуулукту өзүнө сиңирип, фторит кислотасын жаратат. HF баарын жейт. Айнек, металл, сөөк. Жаман нерселер.
О жана LFP - литий темир фосфаты. Бул кайра келип жатат. Бул коопсуз, кВт/саатына арзан жана узакка созулат. Мен LFP клеткалары 80% сыйымдуулукка чейин 5000+ цикл жасаганын уктум. Балким, ал тургай, 6000. терс жагы төмөн энергия тыгыздыгы болуп саналат - гана NMC үчүн 120-140 мАч/г vs 180-200 сыяктуу.
Tesla LFPди 2021-жылы стандарттык диапазондогу 3 моделине киргизе баштады. Кытай рыногу аларды биринчилерден болуп алды. Мааниси бар - CATL эң чоң LFP өндүрүүчүсү жана алар Кытайда.
Кээ бир адамдар суук аба ырайында LFP диапазонун жоготууга нааразы. Бул NMCден да жаман. Бирок клеткалар арзаныраак жана узакка созулат, андыктан көптөгөн колдонмолор үчүн аны арзандатуу-талат. Мен шаардык унаа үчүн LFP пакетин алмакмын. Узак аралыкка-жолдуу крейсер үчүн андай эмес.
Электролит:
Бул ортодогу суюктук. Ал иондорду өткөрөт, бирок электрондорду эмес, бул маанилүү, анткени ал электрондорду өткөрсө, сизде кыска туташуу болот.
Көбүнчө бул органикалык эриткичтерде эриген литий гексафторофосфат - LiPF₆ -. Эриткичтер, адатта, этилен карбонат (EC) жана диметил карбонат (DMC) же диэтил карбонат (DEC) аралашмасы болуп саналат.
Бул жерде кызыктай детал: EC бөлмө температурасында катуу болот. Эрүү температурасы 36 градуска жакын. Ошентип таза ЭК кышында тоңуп калат. Ошондуктан сиз аны -70 градуска чейин суюк DMC же DEC менен аралаштырасыз. аралашма акылга сыярлык шарттарда суюк бойдон калууда.
Ошондой эле органикалык карбонаттар күйүүчү болуп саналат. Бензин-деңгээлинде күйүүчү эмес, бирок сөзсүз күйүүчү. Мен бир жолу тырмактын өтүү тестин көрдүм, анда биз атайылап толук заряддалган клетка аркылуу мык сүзгөнбүз. Адегенде газды чыгарды - жарылган үн - андан кийин вентилятордон жалын чыкты. Бийиктиги 2 метрге жеткен. Термикалык камеранын кадрларынын негизинде бүт клетка 800 градуска жеткен.
Бул өрттү өчүрүү жана бардыгы менен көзөмөлгө алынган сыноо болду. Дагы деле коркунучтуу.
LiPF₆ тузу тозок сыяктуу гигроскопиялык. Сууну жакшы көрөт. Эгерде ал нымдуу болсо, ал HFге гидролизге айланат. Ошондуктан батарейканы өндүрүү өтө кургак бөлмөлөрдө болот. Мен -40 градус же андан төмөн шүүдүрүм чекити жөнүндө айтып жатам. Кургатуу системасы, адатта, клетка фабрикасында энергияны эң ири керектөөчүлөрдүн бири болуп саналат.
Мен бир жолу бир мекемеге бардым, ал жерде кургак бөлмө ушунчалык кургак болгондуктан, дем алуу оорлоду. Бир нече мүнөттүн ичинде мурунуңуз кургап калат. Ал жерде иштегендердин баары тынымсыз туздуу спрей колдонууга аргасыз болгон. Жагымдуу иш чөйрөсү эмес.
Бөлүүчү:
Унутулган компонент. Бул жөн эле жука полимердик мембрана, бирок бул өтө маанилүү.
Көбүнчө полипропилен (PP) же полиэтилен (ПЭ). Кээде PP-PE-PP менен үч катмар. Калыңдыгы адатта 20-25 микрон. Бул жука. Адамдын чачынан ичке (70-100 микрон).
Анын диаметри 100 нанометр - сыяктуу - микроскопиялык тешикчелери бар, алар иондорду өткөрөт, бирок электрондорду өткөрбөйт. Ошондой эле анод менен катодду физикалык жактан бөлүп турат. Алар=кыска туташуу=тийсе, жаман нерселер тез болот.
Samsung Galaxy Note 7 өрттөрү эсиңиздеби? 2016. Бул сепаратордун бузулушуна байланыштуу болгон. Samsung батареяны өтө агрессивдүү иштеп чыккан. Өтө ичке, өтө тыгыз пакеттелген, кеңейүүгө эч кандай чыдамкайлык жок. Кээ бир клеткалардын бир бурчуна сепаратор өтө катуу басылган. Алсыз жери өнүккөн. Акыры тешик пайда болду. Ички кыска. Термикалык качуу. Өрт.
Алар 2,5 миллион телефонду чакыртып алышкан. Самолёттон учууга тыюу салынган. Samsung миллиарддаган чыгым. Мунун баары кагаздан жука пластмассадан улам.
Мен агрессивдүү батарейканын дизайны жөнүндө пикирлерим бар. Өндүрүүчүлөр атаандаштыкты жеңүү үчүн ичке жана жеңилирээк түртүп жатышат. Бирок чек бар. Физика сиздин продукцияңызды ишке киргизүү графигиңизге маани бербейт.
Бул иш жүзүндө кантип иштейт (бардыгы өткөрүп жиберген бөлүгү)
Заряддоо:
Телефонуңузду сайсыз. Заряддагыч электрондорду анодго киргизет жана аларды катоддон тартат. Бул катодду литий иондорун чыгарат. Иондор электролит аркылуу анодго барат. Алар графит структурасына аралашат.
Муну пружинаны кысуу сыяктуу элестетиңиз. Литий иондору табигый түрдө аноддо болгусу келбейт - алар катоддо туруктуураак. Бирок сиз аларды чыңалуу менен ал жакка мажбурлап жатасыз. Сакталган энергия.
Заряддоо:
Телефонуңузду розеткадан ажыратып, колдоносуз. Жаз чыгат. Литий иондору электролит аркылуу катодго кайра агышат. Электрондор телефонуңуздун схемасы аркылуу аноддон катодго өтөт. Бул электрон агымы сиздин аппаратты кубаттайт.
Чыңалуу химияга жана заряддын абалына жараша болот. NMC же NCA үчүн:
Толук заряддалган: ~4.2V
Номиналдуу: ~3.7V
Толук разряд: ~3.0V
3.0V төмөн түшпөңүз, болбосо литий металлын каптап баштайсыз, бул кооптуу. 4.2V жогору чыкпаңыз, болбосо термикалык качуу коркунучу бар. Ошондуктан батареяны башкаруу системалары (BMS) бар. Алар чыңалууну, температураны жана токту көзөмөлдөп, бир нерсе туура эмес көрүнсө, нерселерди өчүрүшөт.
Жакшы BMS дизайн кыйын. Чынында эле кыйын. Сизге тез жооп берүү убакыттары, так сенсорлор, ашыкча коопсуздук текшерүүлөрү керек. Арзан BMS - татыктуу батареяны өрт коркунучуна айландыруунун эң тез жолдорунун бири.
Көйгөйлөр (о, адам, көптөгөн көйгөйлөр бар)
1-маселе: Деградация сөзсүз болот
Ар бир кубаттоо{0}}разряд цикли батареяга зыян келтирет. Сөзсүз. Термодинамика.
Аноддун бетинде пайда болгон SEI катмары - катуу электролит интерфаза - деп аталган нерсе бар. Бул чындыгында батареянын иштеши үчүн зарыл. Бирок ал убакыттын өтүшү менен өсүп, активдүү литийди керектей берет. 500 циклден кийин сизде 90% кубаттуулук калып калышы мүмкүн. 1000ден кийин 80% болушу мүмкүн. 2000-жылдан кийин... көз каранды.
Менде 2015-жылкы MacBook бар, ал дагы деле 78% батареянын ден соолугун көрсөтөт. Мен аны балам, бирок - аны 40%дан сейрек түшүрүп коёт, мүмкүн болсо аны электр розеткасына сайып туруңуз жана ысык унаада эч качан заряддабаңыз. Жубайымда 2018-жылы чыгарылган MacBook бар, анын ден соолугу 62%, анткени ал аны катуу иштетет. Күн сайын толук цикл жасап, аны түнү бою кубаттап, ысыкта кучагында колдонот. Батареяга кандай мамиле кылганыңыз КӨП маанилүү.
Катод да бузулат. Жогорку-никель NMC өзгөчө жаман. 4.3V жогоруда катоддун бети электролит менен реакцияга кирет. Өткөөл металл иондору (никель, марганец, кобальт) эрип, анодго өтүшү мүмкүн, ал жерде алар SEIди бузушат. Катоддун тыгыздыгы деп аталган нерсе дагы бар, мында кристаллдык түзүлүш акырындык менен тыгыздалат жана көзөнөктүүлүгүн жоготот.
Чынында муну алдын алуу мүмкүн эмес. Бул жөн гана химия. Энтропия ар дайым жеңет.
2-маселе: Температура баарын жок кылат
0 градустан төмөн электролит муздак бал сыяктуу илешкек болот. Иондорду ташуу жайлайт. -10 градуста 20-30% сыйымдуулукту жоготуп аласыз. Андан да жаманы, эгер сиз муздак аккумуляторду тез заряддоого аракет кылсаңыз, анодго металлдык литийди аралаштыруунун ордуна, аны жабасыз. Бул дендриттерди пайда кылат - литий металлынын ийне сымал структуралары өсүп, акыры сепараторду теше алат. Ички кыска. Өрт.
40-45 градустан жогору бардык деградация реакциялары тездейт. Эреже: ар бир 10 градуска жогорулаган реакциянын ылдамдыгы эки эсеге көбөйөт. Ошентип, 45 градустагы батарея 25 градуска караганда 4 эсе тез бузулат.
Мен Техас штатында жашайм. Жайкы температура 100 градус F+ (38 градус +) чейин жетет. Мен жылуулуктун таасиринен 3 жылдын ичинде 15% сыйымдуулугун жоготкон EV батареяларын көрдүм. Ошол эле учурда Миннесотадагы электр машиналары жай - араң эле начарлайт, бирок кышында сууктан улам аралыгы жоголот. Жеңиш мүмкүн эмес.
Идеалдуу иштөө температурасы 20-25 градус. Аны чыныгы дүйнөдө сактап калууга ийгилик.
Көйгөй 3: Тез кубаттоо табиятынан көйгөйлүү
Ар бир адам май куюучу станциядай 10-мүнөттө кубатталышын каалайт. Бирок чоң кубаттуулукту батарейка аркылуу түртүү жылуулукту жаратат. I²R жоготуулар - учурдагы квадраттык каршылык. Каршылык кичинекей, бирок нөл эмес. 250 кВт кубаттоодо сиз олуттуу жылуулукту жаратасыз.
Ошондой эле тез кубаттоо электрод материалдарын механикалык жактан баса белгилейт. Иондорду түзүмдүн ичинде тез жылып кетүүгө мажбурлайт. Убакыттын өтүшү менен жарака жана бөлүкчөлөрдүн сынуусуна алып келиши мүмкүн.
Tesla Superchargers (V3) 250kW чокусуна жете алат. Бирок алар тез эле азайып кетет. Балким 250кВт 5 мүнөт, анан 150кВт, анан 100кВт, анан 50кВт. Бул клеткаларды коргогон BMS.
Porsche жана Hyundai жаңы 800V системалары 350kW кыла алат. Бирок кыскача гана. Физика бул физика.
Ылдамдык{0}}зарядды-оптималдаштырылган электроддордун дизайны боюнча изилдөөлөр бар. Жука электроддор, кичинекей бөлүкчөлөр, жакшыраак каптоо. Бул жардам берет. Бирок термодинамиканы алдай албайсың.
4-маселе: Өрт
Литий{0}}иондук батареялар көп күйбөйт. Бензин менен жүрүүчү унааларга караганда алда канча аз. Бирок алар жасаганда бул драмалык болот.
Термикалык качуу. Клетка критикалык температурага жеткенде - химияга жараша өзгөрөт, балким 150-200 градуска чейин - экзотермиялык реакциялар башталат. SEI ажырайт. Сепаратор эрийт. Электролит кайнайт. Катод кычкылтекти бөлүп чыгарат. Ар бир реакция көбүрөөк реакцияларды козгогон жылуулукту чыгарат. Позитивдүү жооп кайтаруу цикли.
Кадимки оттой суу менен өчүрө албайсың. Айтайын дегеним, сууну муздатуу үчүн ага куюп койсоңуз болот, бирок клетка ички жылуулукту жаратып турат. Өрт өчүрүү бөлүмдөрү EV өрттөрдү жек көрүшөт. Өчүрүү үчүн бир нече саат талап кылынат. Кийин кайра жанышы мүмкүн.
Заманбап клеткалар да коопсуздук өзгөчөлүктөрүнө ээ. Жылытылганда жабылуучу өчүрүүчү сепараторлор. Басым желдеткичтери. Учурдагы үзгүлтүктөр. Термикалык сактагычтар. Мындан тышкары, BMS баарын карап турат.
Ошентсе да кээде болот. Статистикалык жактан алганда, электр унаалары газ унааларына караганда коопсузураак болсо да, жаңылыктарды ар дайым чыгарат. PR көйгөйү.
5-маселе: Кобальт этикасы
Кобальттын 70% Конгодон келет. Анын көп бөлүгү эмгек шарты начар кол өнөрчүлүк ишканаларынан. Балдар эмгегинен кабардар. Экологиялык зыян. Бул баш аламандык.
Бардыгы кобальтты азыраак колдонууга аракет кылып жатышат. Жогорку-никель NMC өтө аз колдонот. LFP нөлдү колдонот. Бирок кобальт катоддун структурасын турукташтырат. Ансыз сизге жакшыраак жылуулук башкаруу жана катуу чыңалуу чектөөлөрү керек.
Кобальттын баасы да акылсыз. 2016-жылы 30 миң доллар/тоннадан аз. 2018-жылы 90 миң доллардан ашкан. 2020-жылы 25 миң долларга чейин төмөндөгөн. Азыр 35 миң доллар/тоннанын тегерегинде. Сиздин чийки заттын баасы 3 эсеге өзгөрүп турганда өндүрүштү кантип пландаштырасыз?
6-маселе: Жеткирүү чынжырындагы башаламандык
Литийдин баасы 2021-2022-жылдары таптакыр жаңгак болду. 2020-жылы 6 миң доллар/тонна. 2022-жылдын аягында 80 миң доллар/тоннага жеткен. 2024-жылы 12 миң доллар/тоннага чейин төмөндөгөн. Азыр 2025-жылы 15 миң доллар/тоннага жакын.
Литийдин көбү Австралиядан (катуу тоо-кен казып алуу) же Түштүк Америкадан (Чили/Аргентина/Боливия - "литий үч бурчтугу") туздуу жерлерден туздуу сууну казып алуудан келет. Бирок кайра иштетүүнүн көбү Кытайда болот. Литийди кайра иштетүү боюнча дүйнөлүк кубаттуулуктун 75% сыяктуу.
Кытай ошондой эле дүйнөлүк клетка өндүрүшүнүн - 75% батарейканын өндүрүшүн көзөмөлдөйт. Ал эми аноддук материалдардын 90% (графит иштетүү).
Мына ушундан улам АКШ менен Европа ички жеткирүү түйүндөрүн курууга аракет кылып жатышат. Бирок ал жай. Гигафабриканы курууга бир нече жыл керек. Агымдагы жеткирүү чынжырын куруу үчүн көбүрөөк убакыт талап кылынат.
Батареядагы литий- өтө таза болушу керек. 0,01% кем аралашмалар. Мындай тазалоо деңгээли арзан же тез эмес.
Эмне үчүн биз литий-ионуна тыгылып калдык (азыр)
Мен жаңы эле нааразы болгонуна карабастан, литий-ион коммерциялык масштабда дагы эле эң жакшы вариант.
Энергия тыгыздыгы: клетка деңгээлинде 250-300 Вт/кг. Мүмкүн 160-180 Wh/kg муздатуу жана түзүмүн жана BMS кошкондон кийин пакетинин деъгээлинде. Бул күлкүлүү салмагы жок 300+ миль EV үчүн жетиштүү.
Салыштыруу:
Коргошун{0}}кислота: 30-50 Вт/кг (өтө оор)
NiMH: 60-120 Вт/кг (Prius колдонгон)
NiCd: 40-60 Вт/кг (ошондой эле уулуу, негизинен жоюлган)
Өндүрүш жетилген. Ондогон жабдуучулар. Бир нече гигафабрикалар. Түзүлгөн жеткирүү чынжырлары. Масштабдын экономикасы.
Тесланын Невададагы гигафабрикасы жылына 35 ГВт/саат өндүрүүнү максат кылат. Бул 500 миңден ашык EV үчүн жетиштүү. Кытайдагы CATL андан да көп - Менимче, 200+ ГВт/саат? Балким 300? Мен текшеришим керек эле.
Бардык инфраструктура литий-ионду да кабыл алат. Заряддоо стандарттары (CCS, NACS, CHAdeMO). BMS алгоритмдери. Коопсуздук эрежелери. Кайра иштетүү процесстери. Баарын кайра конструкциялабай туруп, башка химияны алмаштыра албайбыз.
Аны акыры эмне алмаштырышы мүмкүн
Катуу{0}}батареялар:Суюк электролиттерди катуу керамика же айнек же сульфиддик материал менен алмаштырыңыз. Артыкчылыктары: агып кетпеши, өрт коркунучу аз, энергиянын тыгыздыгы үчүн литий металл аноддорун колдонсоңуз болот.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - бардыгы мунун үстүндө иштеп жатышат. QuantumScape 800+ цикл менен лабораториялык клеткаларда 800 Вт/кг деп ырастайт. Чын болсо таасирдүү.
Көйгөйлөр: Катуу электролит менен электроддордун ортосундагы каршылык. Миңдеген циклдер боюнча жакшы байланышты сактоо кыйын, анткени материалдар кеңейет/келишим түзүлөт. Көпчүлүк катуу электролиттер морт - дендриттер аларды жарып өтүшү мүмкүн. Масштабда өндүрүш толугу менен далилденбеген.
Мен муну 2030-жылга чейин негизги унааларда көрөбүз деп ишенбейм. Мүмкүн 2028-жылы кимдир-бирөөнүн ачылышы болсо. Бирок, балким, кийинчерээк. Мен акыркы 10 жылдан бери "катуу-мамлекет 5 жыл калды" деген сөздү уктум.
Литий-күкүрт:Теориялык энергиянын тыгыздыгы 2600 Вт/кг. Күкүрт арзан жана көп.
Маселе: полисульфиддик челнок эффекти. Аралык продуктылар электролитте эрип, кубаттуулугу тез өчүп калат. 50 циклден кийин батарея тост болуп саналат.
Бул 20+ жылдан бери "дээрлик чечилди". Дагы деле жок.
Натрий-ион:Чынында азыр болуп жатат. CATL өндүрүшүн 2023-жылы баштаган. BYD анын үстүндө иштеп жатат.
Натрий бардык жерде (деңиз суусу). Литийден алда канча арзан. Окшош өндүрүш жабдууларын колдоно алат.
Бирок энергиянын тыгыздыгы төмөн: 150-160 Вт/кг жана литий-ион үчүн 250-300.
Стационардык сактоо жана бюджеттик EV үчүн мааниси бар. Жакында премиум өнүмдөрдөгү литий-ионду алмаштырбайбыз.
Литий металл аноддору:Графиттин ордуна литий металлын колдонуңуз. Суюк электролит сактаңыз. Клетка деңгээлинде 400-500 Вт/кг жетиши мүмкүн.
Дендрит көйгөйү уланууда. Ар кимдин өзүнүн чечими бар - каптоо, электролит кошулмалары, ж.б. Ким биринчи ийгиликке жетээрин көрөбүз.
О жаналитий полимердик батарейкалар- буларды айтып коюшу мүмкүн. Алар суюктуктун ордуна гелди же катуу полимердик электролитти колдонушат. Ичке, жеңил, ийкемдүү формалар. Зымсыз гарнитураңызда бирөө болсо керек. Суюктуктан бир аз коопсуз, бирок энергиянын тыгыздыгы бирдей. Бул дагы эле литий{6}}иондук технология, жөн гана башкача пакеттелген. Маркетинг бөлүмдөрү аларды кандайдыр бир революциялык нерседей "LiPo" деп атаганды жакшы көрүшөт. андай эмес.
