Dè a th’ ann an truailleadh bataraidh?

Is e truailleadh bataraidh an lùghdachadh maireannach ann an comas bataraidh lùth a stòradh agus a lìbhrigeadh thar ùine. Bidh am pròiseas seo ag adhbhrachadh gum bi innealan a’ cumail nas lugha de chìs agus nach dèan iad cho èifeachdach, a’ fàs nas miosa mean air mhean le gach cearcall cosgais agus bliadhna seachad.

Taobh a-staigh gach bataraidh ath-thagraidh, bidh ath-bheachdan ceimigeach a’ comasachadh stòradh agus leigeil ma sgaoil lùtha. Nuair a bhios tu a ’cur cosgais agus a’ sgaoileadh, bidh ions lithium a ’gluasad eadar dà electrod tro fhuasgladh electrolyte. Bidh na gluasadan sin a-rithist a’ toirt air adhart ath-bheachdan taobh a nì milleadh slaodach air pàirtean a-staigh.

Bidh an còmhdach cruaidh electrolyte interphase (SEI) a ’cruthachadh air an anod rè a’ chiad chosgais agus a ’leantainn air adhart a’ fàs fad beatha a ’bhataraidh. Fhad ‘s a tha an ìre seo a’ dìon an dealan an toiseach, bidh an leudachadh leantainneach aige ag ithe ions lithium agus a ’cur bacadh air an gluasad. Tha sgrùdaidhean bho 2024 a’ comharrachadh fàs SEI mar a’ phrìomh dhòigh air cùl comas a bhith a’ seargadh a-steachbataraidh lithium-ionsiostaman.

Bidh cuideam corporra a 'dèanamh cron air milleadh ceimigeach. Bidh stuthan electrode a’ leudachadh agus a’ dèanamh cùmhnant anns gach cearcall, a’ cruthachadh sgàinidhean microscopach. Bidh na briseadh sin a 'lùghdachadh farsaingeachd uachdar an dealain a tha ri fhaighinn airson ath-bheachdan. Bidh lobhadh electrolyte aig an aon àm a’ meudachadh strì an taobh a-staigh, ga dhèanamh nas duilghe dha ions sruthadh. Tha an cothlamadh de na h-innealan sin a’ mìneachadh carson a chailleas bataraidhean 1-3% den chomas aca gach bliadhna fo chleachdadh àbhaisteach.

Battery Degradation

Tha teòthachd na sheasamh mar am feart cuideam as cudromaiche. Tha rannsachadh bho Fiosaig Cheimigeach Ceimigeachd Corporra a’ sealltainn gu bheil gluasadan bho 25 ceum a’ luathachadh ìrean fàilligeadh. Bidh teas os cionn 40 ceum a’ luathachadh ath-bheachdan ceimigeach a bhios a’ briseadh sìos co-phàirtean bataraidh, fhad ‘s a tha fuachd fo 0 ceum a’ cur bacadh air gluasad ian agus a dh’ fhaodadh plating lithium cronail a bhrosnachadh aig àm cosgais.

Bidh pàtrain cosgais a’ toirt buaidh dhìreach air astar truaillidh. Bidh cosgais luath a’ gineadh teas a-staigh agus a’ toirt air ions gluasad gu luath, a’ meudachadh cuideam meacanaigeach air electrodan. Tha dàta bho sgrùdadh Geotab 2024 a’ nochdadh gu bheil bataraidhean EV a’ dol sìos aig dìreach 1.8% sa bhliadhna le riaghladh teirmeach ceart, sìos bho 2.3% ann an 2019. Tha an leasachadh 22% seo gu ìre mhòr a’ tighinn bho smachd teothachd nas fheàrr aig àm cosgais.

Tha an staid cosgais aig a bheil thu a’ stòradh no a’ cumail suas bataraidhean cudromach gu mòr. Le bhith a’ cumail bataraidhean aig cosgais 100% bidh sin a’ luathachadh oxidation electrode, agus faodaidh an stòradh faisg air 0% milleadh structarail adhbhrachadh. Bidh aois mìosachain a’ tachairt fiù ’s nuair nach eilear a’ cleachdadh bataraidhean-rudeigin air a stiùireadh le ath-bheachdan ceimigeach leantainneach a bhios a’ leantainn ge bith dè an cleachdadh.

Bidh doimhneachd sgaoilidh a’ toirt buaidh air pàtrain caitheamh. Bidh cuairtean eu-domhainn eadar 20-80% ag adhbhrachadh nas lugha de chuideam na làn chuairtean bho 0-100%. Ach, tha a 'bhuaidh a' dearbhadh nas lugha na buaidhean teòthachd. Mairidh bataraidh air a chuairteachadh gu meadhanach ann an àrainneachd fhionnar na bataraidh làn teas, eadhon ged nach fhaic an tè mu dheireadh feum sam bith.

Tha lughdachadh ùine ruith a’ nochdadh mar an comharra as fhollaisiche. Dh’ fhaodadh fòn cliste a mhair 12 uair a thìde dìreach 9 uairean às deidh bliadhna de chleachdadh. Tha raon charbadan dealain a’ crìonadh, ged a chumas EVan an latha an-diugh coileanadh làidir-Fhuair sgrùdadh Geotab air 5,000 carbad a-mach nach eil na modailean as fheàrr a’ nochdadh ach 1.0% de dh’ ìsleachadh bliadhnail.

Bidh strì an taobh a-staigh a’ dol am meud mar a bhios truailleadh a’ dol air adhart, ag adhbhrachadh gum bi bataraidhean a’ teasachadh barrachd nuair a bhios iad gan cleachdadh. Bidh seo a’ cruthachadh lùb fios-air-ais far am bi teòthachd nas àirde a’ luathachadh tuilleadh truailleadh. Is dòcha gu mothaich thu innealan a’ fàs nas blàithe nuair a bhios iad a’ cur cosgais no a’ leigeil ma sgaoil na bha iad ùr.

Bidh lìbhrigeadh cumhachd a’ lagachadh ann am bataraidhean a tha air an lughdachadh gu mòr. Tha coileanadh as àirde a’ fulang, a’ leantainn gu astaran cosgais nas slaodaiche agus nas lugha de chomas dèiligeadh ri iarrtasan cumhachd àrd. Tha seo a’ mìneachadh carson a dh’ fhaodadh seann fhònaichean sgairteil dùnadh sìos gun dùil aig cosgais 20%-chan urrainn dhan bhataraidh an cumhachd a tha a dhìth a lìbhrigeadh tuilleadh, a dh’aindeoin an comas a tha air fhàgail a nochdadh.

Tha neo-sheasmhachd bholtachd a’ nochdadh mar thaisbeanair eile. Dh’ fhaodadh ìrean cosgais leum gun dùil, no dh’ fhaodadh an àireamh sa cheud tuiteam gu sgiobalta fo luchd agus an uairsin faighinn air ais nuair a tha e leisg. Tha na comharran sin a’ comharrachadh gu bheil ceimigeachd a-staigh a’ bhataraidh air a dhol sìos nas fhaide na call comas sìmplidh.

Battery Degradation

Bheir cumail suas cosgais eadar 20-80% an dìon as èifeachdaiche. Bidh an raon seo a’ lughdachadh cuideam bholtachd air electrodan fhad ‘s a tha e a’ seachnadh a ’mhilleadh structarail a dh’ adhbhraicheas sgaoileadh domhainn. Airson ceimigeachd lithium iarann phosphate (LFP) gu sònraichte, bidh luchd-saothrachaidh a ’moladh cosgaisean iomlan bho àm gu àm gu 100% airson calibration, ach tha seo a’ riochdachadh eisgeachd don riaghailt choitcheann.

Tha riaghladh teòthachd airidh air aire cho-ionann. Seachain a bhith a’ nochdadh innealan gu fìor theas no fuachd. Nuair a bhios tu a’ pàirceadh charbadan dealain as t-samhradh, faigh sgàil. Tron gheamhradh, cuir a-steach am bataraidh fhad ‘s a tha e fhathast air a phlugadh a-steach seach a bhith a’ cleachdadh cumhachd bataraidh airson teasachadh. Glèidh innealan nach cleachd thu airson seachdainean aig teòthachd meadhanach timcheall air 20 ceum le cosgais 50%.

Cuir crìoch air cosgais luath gu suidheachaidhean nuair a tha fìor fheum agad air astar. Fhad ‘s a tha e goireasach, bidh cosgais luath tric a’ gineadh teas a luathaicheas truailleadh. Bidh ìrean cosgais àbhaisteach nas cinntiche air ceimigeachd bataraidh agus faodaidh iad beatha fheumail a leudachadh grunn bhliadhnaichean. Sheall rannsachadh bho 2022 gu robh bataraidhean a chaidh a ghearradh a-mhàin aig ìrean luath air eòlas fhaighinn air 3% nas ìsleachaidh na an fheadhainn a bha a’ cleachdadh dhòighean nas slaodaiche.

Bidh siostaman riaghlaidh bataraidh ann an innealan ùr-nodha a’ làimhseachadh mòran den optimization gu fèin-ghluasadach. Dèan comas air feartan mar “cosgais làn-leasaichte” a dh’ ionnsaicheas na pàtrain cleachdaidh agad agus a lughdaicheas an ùine a chaitheas tu aig cosgais 100%. Faodaidh na siostaman sin slaodachadh mòr a dhèanamh air truailleadh gun a bhith feumach air eadar-theachd làimhe.

Tha an uirsgeul “calibration làn sgaoilidh” a’ leantainn a dh’ aindeoin a bhith seann-fhasanta. Fhuair bataraidhean nas sine a bha stèidhichte air nicil buannachd bho bhith air an leigeil ma sgaoil bho àm gu àm gus buaidh cuimhne a chasg, ach tha -cheimigean stèidhichte air lithium ag obair ann an dòigh eadar-dhealaichte. Bidh làn sgaoilidhean gu dearbh a’ dèanamh cron air bataraidhean lithium-ion le bhith a’ cur cuideam air na dealanan agus a’ dol an cunnart thairis air brosnachaidhean dìon sgaoilidhean.

Cha ghlèidh bataraidhean reòta iad. Bidh teodhachd fo -20 ceum ag adhbhrachadh criostalachadh electrolyte agus faodaidh iad comas a lùghdachadh gu buan. Tha stòradh teòthachd seòmar aig cosgais 50% a’ toirt seachad gleidheadh fad-ùine fada nas fheàrr.

Cha bhith cosgais gun uèir a’ lughdachadh bataraidhean nas luaithe na cosgais uèirleas-tha an teas a thèid a chruthachadh an urra ri buileachadh. Bidh siostaman uèirleas air an deagh dhealbhadh le fuarachadh gnìomhach ag adhbhrachadh glè bheag de chaitheamh a bharrachd, agus bidh feadhainn air an droch chur an gnìomh a leigeas le àrdachadh teothachd a’ luathachadh truailleadh.

Chan urrainn dha ùrachadh bathar-bog stad a chuir air truailleadh ceimigeach. Ged a dh’ fhaodadh ùrachaidhean algorithms riaghlaidh bataraidh a leasachadh no comharran cosgais ath-chothromachadh, chan urrainn dhaibh ions lithium a chaidh a chall mar thoradh air ath-bheachdan taobh a thoirt air ais no dealanan sgàinte a chàradh. Mar as trice bidh tagraidhean mu ath-nuadhachadh comas stèidhichte air bathar-bog a’ nochdadh ceartachaidhean calibrachaidh seach ath-bheothachadh comais.

Tha bataraidhean a tha a’ tuiteam fo chomas 80% fhathast feumail airson mòran thagraidhean. Gu tric bidh bataraidhean EV a tha air an leigeil a-mach à carbadan a’ cumail 70-80% de chomas tùsail-gu leòr airson raon dràibhidh ach sàr-mhath airson stòradh lùth na stad. Bidh na tagraidhean dàrna beatha seo a’ leudachadh beatha bataraidh iomlan gu 15-20 bliadhna.

Faodaidh siostaman stòraidh clèithe gabhail ri truailleadh nas fheàrr na carbadan. Chan fheum ballachan cumhachd agus goireasan sgèile-an dùmhlachd lùtha a tha a dhìth airson còmhdhail. Tha bataraidh le comas 70% fhathast a’ toirt seachad an aon toradh cumhachd, dìreach airson ùine nas giorra.

Tha teicneòlas ath-chuairteachaidh a 'sìor leasachadh. Bidh pròiseasan ùr-nodha a’ faighinn air ais còrr air 95% de stuthan luachmhor leithid lithium, cobalt, agus nicil bho bhataraidhean caithte. Mar a bhios ath-chuairteachadh a’ dol suas, tha buaidh àrainneachdail truailleadh a’ dol sìos tro shruth stuthan cruinn.

Battery Degradation

Bidh a’ mhòr-chuid de bhataraidhean lithium-ion a’ call comas 1-3% sa chiad bhliadhna fo chleachdadh meadhanach. Bidh EVan an latha an-diugh a’ nochdadh toraidhean eadhon nas fheàrr, le dàta 2024 a’ nochdadh crìonadh bliadhnail cuibheasach 1.8%. Tha buaidh mhòr aig factaran mar nochdadh teòthachd agus cleachdaidhean cosgais air an ìre seo.

Chan e, tha truailleadh a’ toirt a-steach atharrachaidhean ceimigeach agus structarail maireannach. Chan urrainnear ions lithium caillte, electrodan sgàinte, agus lobhadh electrolyte a thionndadh air ais. Ach, faodaidh cùram ceart maill a chuir air truailleadh san àm ri teachd. Is e ath-nuadhachadh bataraidh an aon dòigh air coileanadh tùsail a thoirt air ais.

Bidh innealan ùr-nodha a’ cleachdadh siostaman cosgais snasail a lughdaicheas milleadh a dh’ fhaodadh a bhith ann. Bidh iad a’ stad air cosgais gnìomhach aig 100% agus ag atharrachadh gu bhith a’ cumail suas cosgais gun a bhith a’ rothaireachd am bataraidh gu leantainneach. Ach, le bhith a’ cumail bataraidhean aig cosgais 100% airson amannan fada bidh sin a’ luathachadh aois mìosachain. Bheir cleachdadh crìochan cosgais gus stad aig 80-85% nuair a bhios iad rim faighinn a’ toirt slàinte nas fheàrr san fhad-ùine.

Bidh teodhachd fhuar a’ lughdachadh an comas a tha ri fhaighinn airson ùine ach chan eil sin gu riatanach a’ luathachadh truailleadh maireannach. Ach, faodaidh cosgais ann am fìor fhuar (fo 0 ceum) adhbhrachadh lithium plating - fìor uidheamachd truaillidh far a bheil lithium meatailteach a’ tasgadh air an anod. Faodaidh a’ bhuaidh seo comas a lùghdachadh 3.6% ann an aon chearcall cosgais aig 0 ceum le ìrean gnàthach àrd. Teas am bataraidh mus cuir thu cosgais sa gheamhradh.

Tha truailleadh bataraidh a’ riochdachadh aon de na dùbhlain bunaiteach ann an teicneòlas stòraidh lùtha, ach tha tuigse air na h-innealan aige a’ toirt cumhachd do riaghladh nas fheàrr. Leanaidh an ceimigeachd taobh a-staigh nan ceallan sin a’ fàs, le bataraidhean stàite cruaidh agus electrolytes leasaichte a’ gealltainn ìrean truaillidh nas slaodaiche. Tha teicneòlas ion lithium-an-dràsta, nuair a thathar a’ faighinn cùram ceart, mu thràth a’ toirt seachad fad-beatha iongantach-bataraidhean EV an latha an-diugh mar as trice nas àirde na na carbadan aca.

Tha am beàrn eadar na cleachdaidhean as fheàrr agus cleachdaidhean cleachdaidh cumanta fhathast farsaing. Faodaidh atharrachaidhean beaga air cleachdaidhean cosgais agus mothachadh teothachd leudachadh a dhèanamh air beatha bataraidh 30-50%, ach tha mòran de luchd-cleachdaidh a’ roghnachadh goireasachd thairis air optimization. Mar a bhios bataraidhean a’ sìor fhàs aig cridhe ar bun-structair còmhdhail is lùtha, tha cuideam àrainneachdail is eaconamach air na co-dhùnaidhean sin.