Dè a th’ ann an Aois Mìosachan?

Is e aois mìosachain an call comais a thachras ann am bataraidhean lithium-ion thar ùine, eadhon nuair nach eilear gan cleachdadh. Eu-coltach ri siostaman meacanaigeach nach bi a’ caitheamh ach rè obrachadh, bidh ceimigeachd bataraidh a’ dol sìos gu leantainneach tro ath-bheachdan electrochemical aig uachdar an anod.

Bidh an truailleadh seo a’ tachairt ge bith a bheil an EV agad na shuidhe sa gharaids, am banca cumhachd agad a’ fuireach ann an drathair, no a bheil bataraidhean stòraidh clèithe fhathast leisg. Tha am pròiseas air a stiùireadh sa mhòr-chuid le dà fheart: teòthachd stòraidh agus staid cosgais (SOC).

Aig cridhe aois mìosachain tha pròiseas a tha a’ tachairt aig an nanoscale. Nuair a bhios bataraidh lithium-ion na laighe, tha an ìre cruaidh electrolyte interphase (SEI) air an anod a’ sìor fhàs. Bidh am film dìon seo, mar as trice 100-120 nanometers de thighead, a’ cruthachadh rè a ’chiad chearcall cosgais agus cha stad e a’ leasachadh.

Tha an SEI air a dhèanamh suas de dhà shreath eadar-dhealaichte. Anns an t-sreath a-staigh tha todhar neo-organach leithid lithium carbonate (Li₂CO₃), lithium fluoride (LiF), agus lithium oxide (Li₂O). Tha an còmhdach a-muigh air a dhèanamh suas de stuthan organach leithid lithium ethylene dicarbonate. Tha adhbhar deatamach aig an dà shreath- leigidh iad le ianan lithium a dhol troimhe fhad ‘s a tha iad a’ bacadh dealanan, a’ casg chuairtean goirid.

Ach, thig an dìon seo aig cosgais. Mar a bhios an SEI a’ tiormachadh thar ùine, bidh e ag ithe lithium gnìomhach bhon chill. Tha gach ian lithium air a chaitheamh a’ riochdachadh comas caillte. Tha rannsachadh o chionn ghoirid a’ cleachdadh samhlaidhean stochastic a’ dearbhadh gu bheil fàs SEI a’ leantainn slighean freagairt iom-fhillte a bhios a’ luathachadh fo chumhachan stòraidh sònraichte.

Tha an dòigh fàis a’ leantainn ris an canar -lagh cumhachd a tha an eisimeil ùine aig luchd-rannsachaidh. An toiseach, tha crìonadh comas a 'leantainn dàimh sreathach le ùine. Mar a bhios an SEI a’ tiormachadh, bidh e nas duilghe tunail le dealanan tron t-sreath, agus bidh an truailleadh ag atharrachadh gu dàimh freumh ceàrnagach ri ùine. Ann an stòradh fad-ùine nas fhaide na grunn bhliadhnaichean, tha pròiseasan sgaoilidh is imrich a’ faighinn làmh an uachdair, a’ leantainn gu pàtrain truaillidh eadhon nas iom-fhillte.

Bidh teòthachd ag obair mar am prìomh luathaiche ann an aois mìosachain. Sheall sgrùdadh ann an 2024 thairis air 13 bliadhna agus 232 cealla malairteach thairis air ochd seòrsaichean cealla dìreach cho dona sa tha teòthachd a’ toirt buaidh air beatha bataraidh.

Aig teòthachd an t-seòmair (20-25 ceum), faodaidh bataraidhean lithium- barrachd comas 90% a chumail às deidh 15 bliadhna de stòradh nuair a thèid an cumail suas aig an SOC as fheàrr. Àrdaich an teòthachd gu 40 ceum , agus bidh an comas a’ seargadh a’ luathachadh le factar 2-3x. Aig 60 ceum, bidh ceallan a’ ruighinn an slat-tomhais deireadh-beatha (comas 80%) ann an nas lugha na sia mìosan.

Tha an dàimh a’ leantainn co-aontar Arrhenius airson mòran-ach chan eil a h-uile-cheimigean bataraidh. Tha co-dhùnaidhean o chionn ghoirid a’ toirt dùbhlan do iomchaidheachd uile-choitcheann an lagha seo. Bidh cuid de sheòrsan cealla a’ nochdadh eisimeileachd teothachd a tha a’ gluasad gu mòr bho ro-innse Arrhenius, gu sònraichte aig fìor theodhachd no thar amannan fada.

Bidh diofar cheimigean catod a’ freagairt gu eadar-dhealaichte ri cuideam teirmeach. Bidh bataraidhean lithium cobalt oxide (LCO) a’ nochdadh an cugallachd teòthachd as àirde, gu sònraichte os cionn 50% SOC. Tha ceimigean nicil-manganese-cobalt (NMC) agus nicil-cobalt-alùmanum (NCA) a’ nochdadh cugallachd meadhanach, fhad ‘s a tha lithium iarann phosphate (LFP) a’ taisbeanadh seasmhachd teirmeach coimeasach nas fheàrr. Is e ceallan lithium titanate (LTO) an fheadhainn as seasmhaiche aig teòthachd thar an speactram.

Airson-anodes co-dhèanta graifit sileacain-a’ sìor fhàs cumanta ann am bataraidhean àrd lùtha, tha an suidheachadh nas miosa. Lorg sgrùdadh san Fhaoilleach 2025 gu bheil bataraidhean le dìreach 10% de shusbaint silicon a’ faighinn lùghdachadh 4-fhillte ann am beatha mìosachain an coimeas ri anodan grafait fìor-ghlan. Tha nàdar reactive sileaconach a’ luathachadh fàs SEI, le susbaint ocsaidean san eadar-raon a’ dol am meud 26 tursan aig amannan stòraidh cho goirid ri 72 uair.

Calendar Aging

Tha SOC a’ taisbeanadh an dàrna caochladair mòr ann an aois mìosachain. Le bhith a’ stòradh bataraidhean aig ìrean cosgais àrd bidh sin a’ cruthachadh eadar-dhealachaidhean comas electrochemical a bhios a’ stiùireadh ath-bheachdan dìosganach.

Chan eil an lùb truaillidh sreathach thairis air an speactram SOC. Sheall rannsachadh a rinn sgrùdadh air 16 ìrean SOC eadar-dhealaichte bho 0% gu 100% roinnean àrdchlàr far a bheil comas a’ dol sìos mar an ceudna thar amannan SOC 20-30%. Ach, os cionn 70% SOC, tha truailleadh a’ luathachadh gu mòr.

Aig 100% SOC agus teodhachd àrdaichte, tha ìrean fèin-sgaoilidh ag èirigh gu mòr. Sheall sgrùdadh 21-mìos air ceallan NCA call mòr air comas nuair a chaidh a stòradh aig 100% SOC agus 60 ceum. Tha an cothlamadh a’ cruthachadh stoirm foirfe airson truailleadh luath.

Gu inntinneach, chan eil SOC gu math ìosal nas fheàrr nas motha. Fhad ‘s a bhios truailleadh a’ slaodadh an coimeas ri SOC àrd, faodaidh stòradh bataraidhean faisg air 0% cùisean eile adhbhrachadh, a’ toirt a-steach barrachd strì a-staigh agus duilgheadas ath-ghnìomhachadh às deidh amannan fada.

'S e eadar 40-50% SOC an t-àite milis airson a' mhòr-chuid de cheimigean lithium-ion. Aig an ìre seo, bidh an fheachd dràibhidh electrochemical airson fàs SEI a’ lughdachadh fhad ‘s a chumas e cosgais gu leòr gus casg a chuir air duilgheadasan domhainn co-cheangailte ri sgaoileadh.

Fhad ‘s a bhios aois mìosachain is baidhsagal an dà chuid a’ lughdachadh comas bataraidh, bidh iad ag obair tro dhiofar uidheamachdan agus raointean-ama.

Tha aois baidhsagal mar thoradh air cuideam meacanaigeach cuir a-steach agus toirt air falbh lithium aig àm cosgais agus sgaoileadh. Bidh an tomhas-lìonaidh ag atharrachadh - suas gu 280% ann am mìrean sileacain - gu corporra a’ sgàineadh an ìre SEI, a’ nochdadh farsaingeachd uachdar ùr gu electrolyte agus a’ toirt air adhart cruthachadh SEI ùr. Bidh am pròiseas seo ag ithe lithium gu luath agus a’ luathachadh crìonadh comas.

Bidh aois mìosachain a’ tachairt nas slaodaiche ach gu neo-sheasmhach. Eadhon ann an cealla a tha gu tur seasmhach air a chumail aig bholtadh seasmhach, tha lughdachadh electrolyte a’ leantainn. Bidh ath-bheachdan taobh a’ leantainn aig ìrean nas ìsle, a’ tiormachadh mean air mhean an SEI agus a’ caitheamh clàr lithium.

Airson a’ mhòr-chuid de thagraidhean carbaid dealain, tha aois mìosachain a’ faighinn smachd air truailleadh iomlan. Tha EVs fhathast air am pàirceadh timcheall air 96% den ùine. Fiù 's le cleachdadh cunbhalach, abataraidh ian lithium-dh’ fhaodadh gum bi 300-500 cearcall cosgais iomlan ann gach bliadhna. Faodaidh beatha rothaireachd ceallan an latha an-diugh 1,200-2,000 cearcall a ruighinn, ag eadar-theangachadh gu 4-6 bliadhna de chleachdadh gnìomhach. Aig an aon àm, bidh aois mìosachain ag obair gu leantainneach airson beatha fad 10-15 bliadhna a’ bhataraidh.

Tha coimeas stèidhichte air ùine a' nochdadh an dùbhlain. Ma bhios bataraidh EV a’ rothaireachd aon uair san latha-ìre cleachdaidh àrd-bheir e 3-5 bliadhna gus a bheatha rothaireachd a chaitheamh a-mach. Ach bidh an gleoc beatha mìosachain a ’tòiseachadh a’ cuir strìochag chun mhionaid a thèid an cealla a dhèanamh agus nach stad e gu bràth. Gu practaigeach, bidh aois mìosachain a’ dearbhadh cuin a ruigeas am bataraidh deireadh beatha airson a’ mhòr-chuid de thagraidhean.

Bidh dà phrìomh inneal a’ stiùireadh call comas rè aois mìosachain: call clàr lithium (LLI) agus call stuth gnìomhach (LAM).

Tha làmh an uachdair aig LLI aig teòthachd meadhanach (25-40 ceum). Mar a bhios an SEI a’ fàs, bidh e a’ glacadh ionsan lithium ann an todhar inert. Chan urrainn dha na h-ianan seo pàirt a ghabhail ann an ath-bheachdan sgaoilidh cosgais tuilleadh, a’ lùghdachadh comas a’ bhataraidh gu h-èifeachdach. Tha am pròiseas gu ìre mhòr neo-atharrachail - aon uair ‘s gu bheil lithium gu bhith na phàirt den SEI, bidh e air a chall gu maireannach ri rothaireachd electrochemical.

Aig teòthachd nas àirde (os cionn 60 ceum), bidh LAM a 'fàs cudromach. Bidh na stuthan gnìomhach anns an dà electrodan a’ dol tro atharrachaidhean structarail. Faodaidh sgaoileadh meatailt gluasaid bhon chatod an anod a phuinnseanachadh, a’ tasgadh mheatailtean a luathaicheas fàs SEI. Tha buaireadh structar criostal a’ lughdachadh comas an dealan-dè gus àite a thoirt dha lithium, a’ lughdachadh tuilleadh comas.

Bidh an cothromachadh eadar na h-innealan sin ag atharrachadh a rèir suidheachadh stòraidh. Tha sgrùdaidhean stèidhichte air bacadh o chionn ghoirid a’ sealltainn gu bheil ceallan a’ faighinn eòlas air LLI agus LAM aig 60 ceum aig an aon àm, agus aig ìre 20-40, tha LLI a’ dèanamh suas còrr air 90% de chomas a’ seargadh.

Airson silicon-anns a bheil anodes, bidh ath-bhualaidhean dìosganach a’ dol am meud nuair a bhios iad gan stòradh. Tha reactivity àrd uachdar silicon a’ leantainn gu lobhadh electrolyte leantainneach. Tha tomhasan microcalorimetry isothermal a’ nochdadh gu bheil e furasta dragh a chuir air fulangas silicon, eadhon às aonais baidhsagal. Bidh seo a’ cruthachadh cruinneachadh ceimigeach de ghnèithean millteach anns an electrolyte, a’ nochdadh mar spìcean gineadh teas a tha a’ nochdadh truailleadh leantainneach.

Is e aon de na taobhan as dùbhlanaiche ann a bhith a’ ro-innse aois mìosachain an eadar-dhealachadh mòr eadar ceallan, eadhon den aon dhealbhadh agus bhon aon neach-dèanamh.

Bha an sgrùdadh 13-bliadhna a chaidh ainmeachadh na bu thràithe a’ clàradh eadar-dhealachaidhean mòra ann an ìrean truaillidh am measg cheallan a bha còir a bhith air an stòradh fo na h-aon chumhachan. Chaill cuid de cheallan comas 15% agus chaill cuid eile dìreach 8% às deidh amannan stòraidh co-ionann. Tha an caochlaideachd seo a’ dèanamh iom-fhillte air ro-innse a tha a’ fàs nas sine agus an tuairmse beatha fheumail a tha air fhàgail airson siostaman riaghlaidh bataraidh.

Tha grunn nithean a’ cur ris an sgapadh seo. Bidh fulangas saothrachaidh, eadhon taobh a-staigh mion-chomharrachadh teann, a’ leantainn gu eadar-dhealachaidhean beaga ann an tiugh electrode, tomhas-lìonaidh electrolyte, agus cruthachadh SEI rè na cuairtean tùsail. Bidh na caochlaidhean beaga sin ag èirigh thar ùine, a’ cruthachadh slighean aosda eadar-dhealaichte.

Tha a’ bhuaidh a th’ aig sgrùdaidhean air aois nas luaithe cudromach. Dh’ fhaodadh nach bi modalan a chaidh an leasachadh bho shampall beaga a’ ro-innse coileanadh fìor san t-saoghal gu ceart. Tha obair o chionn ghoirid a’ toirt a-steach dòighean staitistigeil agus ionnsachadh innealan a’ feuchainn ri cunntas a thoirt air a’ chaochlaideachd seo, ach tha mì-chinnt fhathast mar phàirt de ro-innse aois mìosachain.

Bidh tuigse air dòighean aois mìosachain a’ leantainn gu dìreach gu ro-innleachdan stòraidh practaigeach.

Airson stòradh fad-ùine nas fhaide na grunn mhìosan, cùm an teòthachd eadar 10-15 ceum . Tha seo gu mòr a’ slaodadh cinneasachd fàis SEI. Faodaidh comas seargadh aig 15 ceum a bhith 4-6 tursan nas slaodaiche na aig teòthachd an t-seòmair, agus 10-15 tursan nas slaodaiche na aig 35 ceum.

Bu chòir ìre cosgais rè stòradh a bhith ag amas air 40-50% SOC. Bidh seo a’ lughdachadh an fheachd dràibhidh electroceimiceach airson ath-bhualaidhean dìosganach fhad ‘s a tha e a’ toirt seachad cosgais gu leòr gus casg a chuir air cus sgaoileadh. Bidh mòran de luchd-saothrachaidh a’ cur cheallan timcheall air 40% SOC air an adhbhar seo.

Airson EVs a tha air am pàirceadh airson amannan fada, seachain am bataraidh làn chasaid fhàgail. Ged a tha e goireasach an raon as àirde a bhith ri fhaighinn sa bhad, bidh stòradh aig 80-100% SOC a’ luathachadh aois gu mòr. Tha a’ mhòr-chuid de EVan an latha an-diugh a’ toirt a-steach “modh stòraidh” no a’ ceadachadh crìoch cosgais a shuidheachadh gu sònraichte air an adhbhar seo.

Seachain crìochan teòthachd an dà thaobh. Fhad ‘s a bhios teas a’ luathachadh truailleadh, faodaidh fìor fhuachd cùisean eile adhbhrachadh. Fo 0 ceum, bidh cunnart plating lithium ag àrdachadh rè cosgais sam bith a dh’ fhaodadh tachairt, agus bidh giùlan electrolyte a ’tuiteam. Ma dh’ fheumas am bataraidh a bhith air a stòradh ann an suidheachaidhean fuar, dèan cinnteach gu bheil e aig SOC meadhanach agus nach tèid a ghearradh gus am bi e blàth.

Tha feum air ath-luchdachadh bho àm gu àm rè stòradh fad-ùine ach bu chòir a lùghdachadh. Mean air mhean lùghdaichidh fèin-sgaoileadh SOC thar mhìosan. Le bhith a’ sgrùdadh is ag atharrachadh cosgais a h-uile 3-6 mìosan tha sin a’ cur casg air sgaoileadh fhad ‘s a tha e a’ cuingealachadh truailleadh air adhbhrachadh le cearcall.

Bidh aois mìosachain a ’cumadh beatha bataraidh EV nas motha na tha a’ mhòr-chuid de luchd-seilbh a ’tuigsinn. Bidh EVan an latha an-diugh a’ cleachdadh siostaman riaghlaidh teirmeach sòlaimte gu sònraichte gus cuir an-aghaidh an t-iongantas seo.

Bidh carbadan Tesla, mar eisimpleir, gu gnìomhach a’ fuarachadh bataraidhean eadhon nuair a tha iad air am pàirceadh ma tha teòthachd na h-àrainneachd nas àirde na ìrean sònraichte. Bidh seo a’ tarraing cumhachd bhon bhataraidh fhèin, a’ cruthachadh malairt eadar call raon sa bhad agus gleidheadh comas san fhad-ùine. Ann an teas mòr, faodaidh an riaghladh teirmeach grunn sa cheud de chomas bataraidh ithe gach seachdain.

Tha barantas luchd-saothrachaidh a’ nochdadh fìrinn aois mìosachain. Bidh a’ mhòr-chuid de bharrantasan EV a’ sònrachadh an dà chuid mìltean agus crìochan ùine-mar as trice 8 bliadhna no 100,000-150,000 mìle, ge bith dè a thig an toiseach. Tha am pàirt ùine ag aideachadh gum bi aois mìosachain a’ lughdachadh a ’bhataraidh ge bith dè an cleachdadh.

Bidh ro-innleachdan cosgais a’ toirt buaidh mhòr air aois mìosachain. Bidh cosgais luath DC a ’gineadh teas, ag àrdachadh teòthachd bataraidh airson ùine agus a’ luathachadh truailleadh rè agus dìreach às deidh cosgais. Sheall coimeas 8-bliadhna eadar cosgais àbhaisteach AC agus cosgais luath tric 10% nas lugha de ghleidheadh comais airson a’ bhuidheann le uallach luath-mòran den eadar-dhealachadh seo mar thoradh air aois mìosachain co-cheangailte ri teòthachd seach cuideam rothaireachd leis fhèin.

Airson an fhad-beatha bataraidh as fheàrr, cuir cosgais gu 80% airson cleachdadh làitheil agus dìreach cosgais gu 100% ro thursan fada. Às deidh dha ceann-uidhe a ruighinn, ma shuidheas an carbad airson làithean, lughdaich SOC air ais gu 40-60% ma ghabhas sin dèanamh. Faodaidh an cleachdadh sìmplidh seo beatha bataraidh a leudachadh 1-2 bliadhna thairis air ùine seilbh 10-bliadhna.

Tha dùbhlain sònraichte mu bhith a’ fàs nas sine aig siostaman stòraidh lùth pàipearachd. Eu-coltach ri EVs a bhios mar as trice a’ rothaireachd gach latha, faodaidh bataraidhean clèithe suidhe aig SOC àrd airson amannan fada, a’ feitheamh ri cumhachd cùl-taic a thoirt seachad no freagairt ri stùcan iarrtas.

Dh’ fhaodadh siostam stòraidh lùth bataraidh 90% den ùine aige os cionn 80% SOC a chaitheamh, deiseil airson a leigeil ma sgaoil nuair a bhios feum air. Bidh seo a 'cruthachadh cuideam mòr aois mìosachain. Feumaidh luchd-obrachaidh riatanasan seirbheis clèithe a chothromachadh an aghaidh cosgaisean lughdachadh bataraidh.

Tha ro-innleachdan as fheàrr a’ toirt a-steach riaghladh SOC stèidhichte air pàtrain cleachdaidh ris a bheil dùil. Ma thachras àrdachadh ann an iarrtas a rèir coltais, cùm bataraidhean aig SOC meadhanach gus am bi feum air goirid, agus an uairsin cuir cosgais chun ìre obrachaidh. Bidh seo a’ lùghdachadh na h-ùine a thathar a’ caitheamh aig SOC àrd.

Tha smachd teodhachd nas cudromaiche buileach airson ionadan mòra -sgèile. Faodaidh siostam 1 megawatt -uair a thìde ag obair aig 40 ceum an àite 25 ceum $50,000-100,000 a bharrachd a chall ann an luach comais thar a bheatha mar thoradh air aois mìosachain nas luaithe. Bidh dealbhadh ceart HVAC gu bhith na riatanas eaconamach.

Calendar Aging

Le bhith a’ ro-innse crìonadh comas feumaidh modalan matamataigeach a ghlacas an eadar-chluich iom-fhillte de fhactaran a tha a’ stiùireadh truailleadh.

Tha smachd aig modailean leth-impirigeach air cleachdadh làithreach. Bidh iad sin a’ cothlamadh tuigse corporra air uidheamachdan truaillidh le paramadairean air an uidheamachadh gu empirigeach. Bidh an dòigh-obrach àbhaisteach a’ cleachdadh dàimh Arrhenius airson eisimeileachd teothachd, lagh eas-chruthach no cumhachd airson eisimeileachd SOC, agus lagh cumhachd airson eisimeileachd ùine:

Call comas=A × exp(Ea/RT) × f(SOC) × t^

Far a bheil A na fhactar ro-- exponential, tha Ea na lùth gnìomhachaidh, is e R an gas seasmhach, is e T teòthachd, tha f (SOC) a’ riochdachadh eisimeileachd SOC, is e t-àm a th’ ann, agus mar as trice tha e na chomharradh ùine eadar 0.5 agus 0.75.

Ach, nochd stòr-dàta 2024 a bha a’ toirt a-steach dàta 13 bliadhna a dh’ aois a thaobh crìochan san dòigh-obrach seo. Chan eil lagh Arrhenius a’ toirt cunntas ceart air eisimeileachd teothachd airson cuid de sheòrsan cealla, gu sònraichte aig fìor theodhachd. San aon dòigh, tha an neach-aithris ùine lagh cumhachd ag atharrachadh gu mòr thar cheimigean agus cumhaichean, a’ dol bho 0.3 gu 1.0 seach a bhith a’ cruinneachadh timcheall air 0.5 mar a bhathas an dùil gu traidiseanta.

Tha modalan stèidhichte air fiosaig nas ionnsaichte-a’ toirt a-steach pròiseasan electroceimiceach gu sònraichte. Bidh iad sin a ’dèanamh atharrais air tunail dealanach tron SEI, sgaoileadh lithium, agus cineatan lobhadh electrolyte. Ged a tha iad dian gu àireamhachd, tha iad a’ tabhann comas ro-innse nas fheàrr thar shuidheachaidhean eadar-mheasgte gun uidheamachadh empirigeach farsaing.

Tha dòighean ionnsachaidh inneal a’ nochdadh gealladh airson làimhseachadh caochladair gnèitheach agus neo-fhillteachd iom-fhillte ann an aois mìosachain. Faodaidh lìonraidhean neurrach a tha air an trèanadh air stòran-dàta mòra ro-innse a dhèanamh air beatha fheumail a tha air fhàgail le cinnt nas fheàrr, ged nach eil iad cho comasach air eadar-mhìneachadh meacanaigeach a dhèanamh air modalan stèidhichte air fiosaig.

Tha an dà bhliadhna a dh’ fhalbh air lèirsinn chudromach a thoirt seachad air dòighean aois mìosachain agus ro-innleachdan lasachaidh.

Tha luchd-rannsachaidh aig MIT agus àiteachan eile air miocroscopaidh dealanach cryogenach fhastadh gus an SEI a dhealbh aig ìre faisg air{0}}rùn atamach. Tha na h-ìomhaighean sin a’ nochdadh nanostructure heterogeneous le roinnean sònraichte criostalach agus amorphous. Tha an rèiteachadh a’ toirt buaidh air ìrean còmhdhail ian lithium- agus seasmhachd meacanaigeach, a’ toirt buaidh dhìreach air ìrean aosda.

Leigidh dòighean Operando le bhith a’ coimhead ann an àm fìor air mean-fhàs SEI aig àm stòraidh. Tha microscopy eadar-theachd meòrachaidh air atharrachaidhean tiugh SEI a ghlacadh air sgèile angstroms, a’ nochdadh gu bheil fàs a’ tachairt ann an spreadhaidhean air leth seach a bhith leantainneach. Tha seo a’ nochdadh gum bi pròiseasan sgàineadh is càraidh bho àm gu àm a’ tachairt eadhon nuair a bhios iad a’ fàs nas sine.

Tha innleadaireachd electrolyte a’ nochdadh gealladh airson a bhith a’ lughdachadh aois mìosachain. Bidh stuthan cur-ris leithid fluoroethylene carbonate (FEC) ag atharrachadh co-dhèanamh SEI, a’ cruthachadh eadar-aghaidh nas seasmhaiche a chuireas an aghaidh fàs leantainneach. Bidh bataraidhean le FEC-anns a bheil electrolytes a’ nochdadh comas 20-30% nas slaodaiche rè stòradh leudaichte an taca ri cumaidhean bun-loidhne.

Airson anodes silicon, bidh còmhdach uachdar air a chuir a-steach ro cho-chruinneachadh cealla a’ lughdachadh cho dona sa tha aois mìosachain. Tha sreathan tana de alùmanum ocsaid no ceirmeag eile a 'toirt bunait seasmhach airson cruthachadh SEI, a' cur casg air na h-ath-bhualaidhean dìosganach luath a tha a 'plàigh sileacain neo-chòmhdach. Bidh bataraidhean le còmhdach sileaconach a’ sealltainn beatha mìosachain a’ tighinn faisg air beatha grafait-dìreach anodes.

Tha e na dhùbhlan fhathast an dà mhodh truaillidh seo a sgaradh ann an tagraidhean cruinne ach tha e riatanach airson riaghladh bataraidh ceart.

Tha mion-sgrùdadh bholtachd eadar-dhealaichte a’ tabhann aon dòigh-obrach. Bidh am pròifil bholtachd rè cearcall sgaoilidh iomraidh a’ gluasad gu eadar-dhealaichte airson aois mìosachain an aghaidh baidhsagal. Bidh aois mìosachain gu sònraichte ag adhbhrachadh call clàr lithium, a tha a’ nochdadh mar ghluasad còmhnard anns an lùb bholtachd eadar-dhealaichte. Bidh aois baidhsagal ag adhbhrachadh call stuthan electrode, a’ toirt a-mach gluasadan dìreach. Le bhith a’ dèanamh coimeas eadar cumaidhean lùbte thar ùine, faodaidh siostaman riaghlaidh bataraidh tuairmse a dhèanamh air tabhartas gach modh.

Tha mion-sgrùdadh comas meudachaidh a’ toirt seachad seallaidhean coltach ris. Tha comas cuilbheart an aghaidh bholtachd aig àm sgaoilidh a’ nochdadh stùcan a rèir eadar-ghluasadan ìre anns na stuthan electrode. Tha mar a bhios na stùcan sin a’ gluasad agus a’ lùghdachadh thar ùine a’ nochdadh a bheil làmh an uachdair aig LLI no LAM-agus mar sin an e aois mìosachain no rothair bun-sgoile.

Airson modaladh ro-innseach, tha sgaradh nam modhan cudromach oir tha an adhartas aca san àm ri teachd eadar-dhealaichte. Bidh aois mìosachain a’ leantainn phàtranan a tha an ìre mhath ro-innseach- stèidhichte air ùine ma dh’ fhanas an teòthachd agus an SOC seasmhach. Tha aois rothaireachd an urra ri pàtrain cleachdaidh a dh’ fhaodadh atharrachadh. Faodaidh siostam riaghlaidh bataraidh a dh ’fhaodas truailleadh iomlan a thoirt a-steach do cho-phàirtean mìosachain is baidhsagal tuairmsean beatha feumail nas cruinne a thoirt seachad.

Tha buaidh eaconamach dìreach aig aois mìosachain air teicneòlasan a tha an urra ri bataraidh.

Airson EVs, tha am bataraidh a' riochdachadh 30-40% de chosgais carbaid. Ma lùghdaicheas aois mìosachain comas fo 80% mus cruinnich an sealbhadair mìltean mòra, bidh moladh luach charbadan dealain a’ fulang. Bidh seo gu sònraichte a’ toirt buaidh air draibhearan le mìltean de mhìltean ann an gnàth-shìde theth, far a bheil aois mìosachain a’ dol air adhart gu luath fhad ‘s nach eil mòran rothaireachd fhathast ann.

Tha an dàrna{0}}apps beatha an urra ri bhith a’ tuigsinn aois mìosachain. Nuair a ruigeas bataraidh EV 70 - 80% den chomas tùsail, chan eil e iomchaidh tuilleadh airson cleachdadh chàraichean ach cumaidh e luach mòr airson tagraidhean nach eil cho cruaidh leithid stòradh lùth dachaigh no riaghladh tricead clèithe. Ach, tha aois mìosachain a’ leantainn air adhart anns na dàrna- aplacaidean beatha seo. Bidh modalan a tha a’ fàs nas sine a’ dearbhadh an toir dàrna bataraidh beatha 5 bliadhna no 10 bliadhna de sheirbheis a bharrachd - eadar-dhealachadh a bhios a’ dearbhadh comas obrachaidh eaconamach.

Tha cosgaisean barantais do luchd-saothrachaidh an urra ri ro-innse aois mìosachain. Le bhith a’ dèanamh dì-meas air ìrean truaillidh a’ leantainn gu bataraidhean daor a chur an àite fo bharrantas. Bidh cus tuairmse a’ leantainn gu meud bataraidh glèidhidh a mheudaicheas cosgais carbaid. Tha an sgrùdadh 13-bliadhna a tha a’ nochdadh barrachd caochlaideachd agus gluasad bho mhodalan àbhaisteach a’ nochdadh gur dòcha gu feum mòran ro-innse barantais ath-sgrùdadh.

Do ghnìomhaichean stòraidh clèithe, bidh aois mìosachain a’ toirt buaidh dhìreach air teachd-a-steach. Bidh siostam a chailleas comas 20% thairis air 10 bliadhna a’ gineadh nas lugha de lùth gach cearcall, a’ lughdachadh teachd a-steach bhon aon tasgadh calpa. Feumar cosgaisean ìsleachaidh a thoirt a-steach do ro-innleachdan tagraidh airson seirbheisean taice agus rèiteachadh lùtha.

Ged a tha aois mìosachain fhathast do-sheachanta, tha rannsachadh leantainneach ag amas air a’ bhuaidh aige a lughdachadh tro iomadh dòigh-obrach.

Bidh foirmlean electrolyte adhartach a’ feuchainn ri SEIan nas seasmhaiche a chruthachadh bhon chiad chuairt. Tha luchd-rannsachaidh a’ sgrùdadh lioftaichean ionic, electrolytes cruaidh, agus pasganan cuir-ris ùr-nodha a chuireas maill air fàs eadar-aghaidh. Tha cuid de electrolytes deuchainneach a’ sealltainn lùghdachadh 50% ann an ìrean aois mìosachain an taca ri staid làithreach na h-ealain.

Tha atharrachaidhean uachdar electrode a’ toirt slighe eile. Le bhith a’ cleachdadh còmhdach dìon no a’ cruthachadh sreathan SEI fuadain mus co-chruinneachadh cealla faodaidh e eadar-aghaidh seasmhach a stèidheachadh a chuireas an aghaidh fàs leantainneach. Tha an dòigh-obrach seo a’ nochdadh gealladh sònraichte airson stuthan àrd lùtha leithid silicon agus lithium meatailt.

Tha ro-innleachdan stiùiridh bataraidh nas fheàrr a’ toirt an fheum as fheàrr de shuidheachaidhean stòraidh ann am fìor phrògraman san t-saoghal. Faodaidh algorithms snasail feartan aois bataraidh fa leth ionnsachadh agus pàtrain cosgais atharrachadh, uinneagan SOC, agus riaghladh teirmeach gus lughdachadh lughdachadh. Tha cuid de shiostaman a-nis a’ ro-innse ro-innleachdan rèiteachaidh ro-chumhachdach airson carbaid gu- aplacaidean clèithe a lughdaicheas aois mìosachain 25% thairis air modhan àbhaisteach.

Tha protocolaidhean deuchainn àbhaisteach a’ tighinn air adhart gus comharrachadh nas fheàrr a dhèanamh air aois mìosachain. Bheir deuchainnean luathaichte aosda traidiseanta aig teodhachd àrdaichte agus SOC dàta feumail, ach tha sgrùdaidhean o chionn ghoirid a’ ceasnachadh a bheil toraidhean a’ dol a-mach gu ceart gu fìor shuidheachadh an t-saoghail. Tha protocolaidhean ùra a’ toirt a-steach suidheachaidhean stòraidh caochlaideach agus amannan deuchainn nas fhaide gus cruinneas ro-innse a leasachadh.

Calendar Aging

Bidh bataraidhean EV ùr-nodha a’ call timcheall air comas 2-3% gach bliadhna bho aois mìosachain fo chumhachan àbhaisteach. Ann an gnàth-shìde theth no le droch chleachdaidhean stòraidh, faodaidh seo àrdachadh gu 4-5% gach bliadhna. Às deidh 10 bliadhna, bi dùil ri call comais 20-30% eadhon le glè bheag de dhràibheadh.

Chan e, tha aois mìosachain do-sheachanta. Cho luath ‘s a thèid ions lithium ithe ann an cruthachadh SEI, chan fhaighear air ais iad. Ach, uaireannan bidh coltas gu bheil comas a’ dol suas beagan às deidh stòradh mar thoradh air buaidhean fois no atharrachaidhean ann an uachdar electrode, ach chan e fìor thionndadh air ais air aois mìosachain a tha seo.

San fharsaingeachd, chan eil aois mìosachain fhèin a’ toirt buaidh dhìreach air sàbhailteachd. Ach, faodaidh barrachd strì a-staigh bho fhàs SEI bataraidhean a dhèanamh nas buailtiche do ruith teirmeach ma thig duilgheadasan eile a-steach. Bu chòir sùil nas mionaidiche a chumail air bataraidhean nas sine fhad ‘s a tha iad a’ togail cosgais luath no aig gnìomhachd cumhachd àrd.

Bidh eadar 10-15 ceum (50-59 ceum F) a’ lughdachadh aois mìosachain fhad ‘s a tha e a’ seachnadh coileanadh nas lugha agus milleadh a dh’ fhaodadh a bhith ann bho reothadh. Tha an raon teòthachd seo a’ slaodadh cinneasachd fàis SEI le factar 4-6 an taca ri stòradh teòthachd an t-seòmair.

Tha bataraidhean LFP a’ nochdadh an aghaidh aois mìosachain nas fheàrr na NMC no NCA, gu sònraichte aig SOC àrd. Tha ceallan LTO a’ sealltainn an aois mìosachain as lugha de cheimigean lithium-ion cumanta. Tha LCO a’ taisbeanadh an aois mìosachain as miosa, gu sònraichte aig teòthachd àrdaichte agus SOC os cionn 70%.

Bùth aig 40-50% SOC airson amannan nas fhaide na seachdain. Fhad ‘s a tha làn chosgais a’ toirt seachad an raon as àirde sa bhad, tha an aois mìosachain luathaichte aig SOC àrd a ’toirt bàrr air a’ ghoireas seo airson carbadan nach tèid an draibheadh gu cunbhalach.

Tha aois mìosachain a’ riochdachadh aon de na factaran bacaidh bunaiteach ann an teicneòlas bataraidh ian lithium. Tha e do-sheachanta a’ tighinn bho nàdar dealan-cheimiceach stòradh lùtha- tha na h-aon ath-bheachdan a bheir seachad cumhachd so-ghiùlain cuideachd a’ stiùireadh truailleadh mean air mhean. Tha tuigse air na h-uidheaman, riaghladh suidheachadh stòraidh, agus leasachadh stuthan leasaichte fhathast nan raointean rannsachaidh gnìomhach. Mar a bhios bataraidhean a’ sìor fhàs aig cridhe ar bun-structair lùtha agus na siostaman còmhdhail againn, tha a bhith a’ lughdachadh aois mìosachain a’ toirt barrachd cudrom eaconamach is àrainneachdail air adhart. Dh’ fhaodadh na bataraidhean ann an EVan an latha an-diugh a dhol thairis air na carbadan iad fhèin mas urrainnear smachd a chumail air aois mìosachain tro ro-innleachdan dealbhaidh is obrachaidh tuigseach.