Dè a th 'ann an ceallan siolandair?

'S e bataraidhean lithium-ion a th' ann an ceallan siolandair, air an cumail ann an còmhdach meatailt siolandair teann le dealanan air an leòn ann an rèiteachadh shnìomhanach. Bidh iad a 'stòradh agus a' lìbhrigeadh lùth dealain tro ath-bheachdan electrochemical eadar anod le sreathan, catod, dealaiche, agus stuthan electrolyte.

Fhuair na bataraidhean sin uchd-mhacachd farsaing leis gu bheil an cumadh siolandair aca gu nàdarrach a’ cuairteachadh cuideam a-staigh agus teas gu cothromach thairis air a’ chòmhdach. Tha na tomhasan àbhaisteach -mar 18650 (trast-thomhas 18mm, fad 65mm) agus 21700 (trast-thomhas 21mm, fad 70mm)-gan dèanamh mar an cruth bataraidh as fèin-ghluasadach agus as cosgaiche airson saothrachadh. Rinn Tesla mòr-chòrdte air an cleachdadh ann an carbadan dealain, le modalan tràth anns an robh 6,000 gu 9,000 cealla fa leth air an cruinneachadh ann am pasganan bataraidh.

Tha ailtireachd a-staigh cheallan siolandair a’ leantainn pàtran cunbhalach thar luchd-saothrachaidh. Aig a 'mheadhan tha mandrel timcheall air a bheil siotaichean dealain a' snìomh a-mach anns na tha innleadairean ris an canar structar "rolla jelly".

Mar as trice bidh an catod a’ cleachdadh stuthan mar lithium cobalt oxide (LCO), cobalt nicil manganese (NMC), no lithium iarann phosphate (LiFePO4). Tha an anod air a dhèanamh suas de choimeasgaidhean stèidhichte air grafait no silicon-. Bidh membran dealaiche polyolefin a ’cur casg air cuairtean goirid agus aig an aon àm a’ leigeil le ions lithium gluasad eadar electrodan rè cuairtean cosgais is sgaoilidh.

Tha am fuasgladh electrolyte -salainn lithium air a leaghadh ann an solventan organach-a’ comasachadh còmhdhail ion. Tha an co-chruinneachadh gu lèir na shuidhe taobh a-staigh còmhdach stàilinn no alùmanum a bheir seachad dìon meacanaigeach agus a tha na chrìoch àicheil. Bidh a’ mhòr-chuid de cheallan siolandair a’ suidheachadh a’ chrìoch adhartach aig a’ mheadhan gu h-àrd leis a’ chrìoch àicheil aig a’ bhonn, ged a tha cruthan nas motha mar an 4680 a’ cur an dà cheann-uidhe air an uachdar àrd.

Tha àite deatamach aig a’ chòmhdach meatailt nas fhaide na dìon sìmplidh. Bidh e a’ cumail suas ionracas structarail fo chuideam a-staigh bho thogail gas nuair a bhios e a’ fàs nas sine. Bidh an geoimeatraidh siolandair a’ cuairteachadh a’ chuideam seo gu co-ionnan thairis air na ballachan, a’ ceadachadh còmhdach nas taine an coimeas ri cruthan prismatic. Bidh seo a’ lughdachadh cuideam stuthan neo-ghnìomhach agus ag àrdachadh dùmhlachd lùtha beagan aig ìre cealla.

Tha gnìomhachas a’ bhataraidh air grunn chruthan cealla siolandair àbhaisteach a stèidheachadh, gach fear air ainmeachadh a rèir a tomhasan ann am millimeters. Bha smachd aig a’ chill 18650 air electronics luchd-cleachdaidh agus innealan cumhachd bho na 1990n, a’ tabhann comasan eadar 1,200 agus 3,500 mAh le ìrean sgaoilidh suas gu 30A a rèir ceimigeachd agus dealbhadh.

Nochd an cruth 21700 ann am meadhan-2010n fhad ‘s a bha luchd-saothrachaidh a’ sireadh cheallan le comas nas àirde. Tha an tomhas-lìonaidh 50% nas motha aige an coimeas ri ceallan 18650 a’ leigeil le comasan ruighinn 4,000 gu 5,000 mAh. Leasaich Tesla agus Panasonic an cruth seo airson Modail 3, a’ coileanadh dùmhlachd lùtha timcheall air 300 Wh / kg - timcheall air 20% nas àirde na ceallan ginealach 18650 roimhe. Lùghdaich an cruth nas motha an àireamh cealla a bha a dhìth airson gach carbad, a’ sìmpleachadh cruinneachaidh agus a’ lughdachadh cosgaisean siostam timcheall air 9%.

Tha cealla 4680 Tesla a’ riochdachadh an mean-fhàs as ùire ann am bataraidhean siolandair cruth mòr. Le trast-thomhas de 46mm agus fad 80mm, tha barrachd air còig uiread de lùth cealla 21700 ann. Tha a 'chompanaidh ag agairt gu bheil an cruth seo a' lìbhrigeadh 5x an comas lùtha agus 6x an toradh cumhachd an coimeas ri ceallan 21700, ag eadar-theangachadh gu 16% barrachd raon dràibhidh. Ach, tha sgèile cinneasachaidh air a bhith dùbhlanach, le Tesla a’ toirt a-mach an 100 milleanmh cealla 4680 aige a-mhàin san t-Sultain 2024 às deidh ceithir bliadhna de leasachadh.

Tha cruthan cumanta eile a’ toirt a-steach an cealla 26650 (26mm x 65mm) le comasan ainmichte timcheall air 3,200 mAh, mòr-chòrdte ann an innealan cumhachd agus siostaman stòraidh lùtha. Bidh an cruth 14500 nas lugha (14mm x 50mm) a’ frithealadh electronics so-ghiùlain le comasan faisg air 1,600 mAh.

Tha cinneasachadh cealla siolandair a’ faighinn buannachd bho dheicheadan de optimization pròiseas agus fèin-ghluasad. Bidh am pròiseas lùbach a chruthaicheas an rolla jelly ag obair aig astaran àrd le smachd teannachaidh mionaideach, a’ dèanamh cinnteach à co-thaobhadh electrode cunbhalach agus glè bheag de lochdan. Bidh uidheamachd fèin-ghluasadach a’ làimhseachadh còmhdach electrode, lùbach, cuir a-steach, lìonadh electrolyte, agus seulachadh le glè bheag de eadar-theachd daonna.

Tha am bun-structar saothrachaidh aibidh seo ag eadar-theangachadh gu dìreach gu buannachdan cosgais. Tha dàta gnìomhachais bho 2024 a’ nochdadh gum faodar ceallan siolandair a thoirt a-mach nas luaithe na roghainnean prismatic no pouch, a’ gineadh barrachd kilowatt-uair a thìde gach uair toraidh. Tha na cruthan àbhaisteach a’ toirt comas do luchd-saothrachaidh uidheamachd innealan sònraichte, àrd-slighe a leasachadh nach biodh comasach gu h-eaconamach airson dealbhadh cealla prismatic àbhaisteach.

Tha eaconamaidhean meud mòr. Tha luchd-saothrachaidh bataraidh air billeanan a thasgadh ann an loidhnichean toraidh 18650 agus 21700. Faodaidh aon ghoireas milleanan de cheallan a thoirt a-mach gach mìos aon uair ‘s gu bheil iad làn rampa. Bidh an tomhas seo a’ lughdachadh chosgaisean gach aonad tro bhith a’ lughdachadh sgudal stuthan, slabhraidhean solair as fheàrr, agus ìrean toraidh nas fheàrr a tha a-nis nas àirde na 98% aig prìomh luchd-saothrachaidh.

Tha cunbhalachd càileachd a’ riochdachadh neart saothrachaidh eile. Bidh am pròiseas lùbach fèin-ghluasadach a’ toirt a-mach rolagan jelly fìor èideadh le feartan dealain a tha dùil. Tha eadar-dhealachaidhean cealla ann an comas, strì a-staigh, agus fèin-sgaoileadh fhathast nas teinne an coimeas ri ceallan prismatic le làmh. Tha an cunbhalachd seo a’ sìmpleachadh dealbhadh siostam riaghlaidh bataraidh agus a’ leasachadh coileanadh ìre pacaid.

Cylindrical Cells

Tha an cumadh siolandair a’ cruthachadh buannachdan nàdarra airson sgaoileadh teas a tha gu math cudromach ann an tagraidhean cumhachd àrd. Nuair a bhios ceallan air am pacadh a-steach do mhodalan bataraidh, bidh na beàrnan eadar uachdar siolandair a’ cruthachadh seanalan airson cuairteachadh fuarachaidh. Tha na slighean sin a’ leigeil le siostaman fuarachaidh leaghaidh no convection adhair barrachd farsaingeachd uachdar cealla a ruighinn an taca ri dealbhaidhean prismatic teann.

Bidh an geoimeatraidh cruinn a’ brosnachadh cuairteachadh teòthachd eadhon taobh a-staigh gach cealla. Feumaidh teas a thèid a chruthachadh aig cridhe an electrode aig àm cosgais no sgaoileadh siubhal a-mach tro na sreathan rolla jelly chun chòmhdach. Fhad ‘s a tha ceallan le trast-thomhas nas motha an aghaidh barrachd strì teirmeach aig na h-ionadan aca, tha an roinn crois siolandair a’ lughdachadh àiteachan teth an taca ri ceallan prismatic ceart-cheàrnach far am bi oiseanan a’ cruinneachadh teas.

Tha samhlaidhean teirmeach de cheallan 4680 a 'sealltainn gu bheil stuthan taigheadais alùmanum a' leasachadh coileanadh fuarachaidh gu mòr thairis air stàilinn traidiseanta nicil. Rè cosgais luath 3C, bidh còmhdach alùmanum a’ lughdachadh an teòthachd cealla as àirde timcheall air 11 ceum às deidh 10 mionaidean an taca ri ceallan fiosrachaidh stàilinn. Bidh am buannachd teòthachd seo a’ fàs nas fhollaisiche le rèiteachadh fuarachaidh balla-taobh.

Bidh fuarachadh bunaiteach an aghaidh fuarachadh balla-taobh a’ toirt seachad malairt dealbhaidh. Airson ceallan 21700, bidh fuarachadh bunaiteach a’ lìbhrigeadh timcheall air 12% nas motha de shruth teas airson caiseadan teodhachd co-ionann an coimeas ri dòighean-obrach balla-taobh. Bidh an roghainn ro-innleachd fuarachaidh gu tric an urra ri ailtireachd pacaid-co-dhiù a tha an dealbhadh a’ gabhail a-steach bunait nas àirde-rèiteachadh fuarachadh no a bheil feum air lorg-coise nas fharsainge de fhuarachadh balla-taobh.

Bidh na cruthan siolandair àbhaisteach a’ sìmpleachadh dealbhadh siostam riaghlaidh teirmeach. Faodaidh innleadairean pacaid bataraidh feartan gluasad teas a mhodaladh aon uair agus na crìochan sin a chuir an sàs thar milleanan de cheallan. Bidh an ro-aithris seo a’ lughdachadh ùine leasachaidh agus a’ ceadachadh dealbhadh plàta fuarachaidh a bharrachadh, cleachdadh paste teirmeach, agus pàtrain sruthadh fuarachaidh.

Bidh ceallan siolandair a’ toirt cumhachd do raon air leth eadar-mheasgte de thagraidhean, bho innealan milliwatt gu siostaman megawatt. Tha electronics luchd-cleachdaidh a’ riochdachadh a’ mhargaidh thùsail, le ceallan 18650 fhathast cumanta ann am pacaidean bataraidh laptop, flashlights, agus bancaichean cumhachd so-ghiùlain. Tha am meud àbhaisteach gan dèanamh eadar-ghluasadach thar innealan, a’ toirt taic do eag-shiostam làidir iar-mhargaid.

Bidh carbadan dealain ag ithe an àireamh as motha de cheallan siolandair an-diugh. Ann am pasganan bataraidh Tesla ann an carbadan Model S tha timcheall air 7,000 cealla fa leth 18650 no 21700 air an rèiteachadh ann am modalan le siostaman fuarachaidh agus sgrùdaidh sòlaimte. Bidh an Lucid Air Dream a’ cleachdadh 6,600 cealla siolandair 21700 gus pasgan 113 kWh a choileanadh. Dh’ainmich BMW gun gabh na modalan NEUE KLASSE aca ri ceallan siolandair le trast-thomhas de 46mm, le cùmhnantan air an luachadh anns na deichean de bhilleanan de euros.

Tha innealan cumhachd air gabhail ri ceallan 21700 barrachd is barrachd airson na comasan sgaoilidh as fheàrr aca. Bidh pasgan bataraidh 18V àbhaisteach a’ cleachdadh ceallan 18650 a’ lìbhrigeadh timcheall air 800W de thoradh, fhad ‘s a bheir pacaidean stèidhichte 21700- suas gu 1,440W - àrdachadh cumhachd 80%. Leigidh seo le innealan gun sreang a bhith a’ maidseadh no a’ dol thairis air coileanadh co-ionann ri sreang.

Tha sgrùdadh fànais an urra ri ceallan siolandair leis gu bheil an structar teann aca a’ seasamh ri eadar-dhealachaidhean cuideam mòr agus cuideam meacanaigeach. Bidh an heileacoptair Mars Ingenuity agus an rover Perseverance le chèile ag obair a’ cleachdadh ceallan ian lithium siolandair a bhios ag obair gu earbsach a dh’ aindeoin àrainneachd chruaidh Martian. Bidh càraichean rèisidh Formula E a’ cleachdadh chruthan cealla coltach ris, a’ taisbeanadh an coileanadh fo chumhachan dùbhlanach.

Tha innealan meidigeach, siostaman cùl-taic èiginneach, agus stòradh lùth sgèile-clèithe a' sìor fhàs a' gabhail a-steach ceallan siolandair. Tha an clàr sàbhailteachd dearbhte aca, beatha rothaireachd fada (gu tric nas àirde na cearcallan cosgais / sgaoilidh 500), agus an comas seasamh an aghaidh mì-ghnàthachadh meacanaigeach gan dèanamh freagarrach airson misean{3}} tagraidhean èiginneach far a bheil droch bhuaidh aig fàilligeadh.

Tha dùmhlachd lùtha a’ riochdachadh prìomh mheatrach dèanadais far a bheil ceallan siolandair a’ farpais gu h-èifeachdach. Bidh ceallan 21700 NMC ùr-nodha a’ coileanadh 250- 300 Wh / kg aig ìre cealla, le dùmhlachd ìre pacaid a’ ruighinn 170-200 Wh / kg às deidh cunntas a thoirt air structaran modal agus siostaman riaghlaidh teirmeach. Tha an cruth 4680 ag amas air 244 Wh / kg a rèir mion-chomharrachadh Tesla, ged a dhearbhas deuchainnean neo-eisimeileach toraidhean toraidh malairteach.

Tha dùmhlachd cumhachd a’ dèanamh eadar-dhealachadh air ceallan siolandair bho roghainnean eile prismatic ann an cuid de thagraidhean. Leis gu bheil ceallan siolandair ceangailte ann an co-shìnte, bidh iad a’ toirt seachad barrachd shlighean gnàthach gach amp-uair de chomas. Tha an ailtireachd seo a’ comasachadh ìrean sgaoilidh suas gu 35A airson tagraidhean drèanaidh àrd. Bidh na ceanglaichean ioma-cho-shìnte a’ cuairteachadh gineadh teas thairis air barrachd cheallan, a’ cur casg air ceallan fa leth bho bhith a’ teasachadh cus aig àm iarrtasan cumhachd as àirde.

Tha beatha rothaireachd gu mòr an urra ri ceimigeachd, suidheachaidhean obrachaidh, agus doimhneachd sgaoilidh. Faodaidh ceallan siolandair LiFePO4 a dhol thairis air 2,000 cearcall fhad ‘s a chumas iad comas 80%, gan dèanamh tarraingeach airson stòradh pàipearachd. Mar as trice bidh ceimigeachd NMC a’ lìbhrigeadh cearcallan 500-1,000 fo phròifil cleachdadh chàraichean le ìrean cosgais measgaichte agus teòthachd àrainneachd. Bidh an còmhdach làidir a’ dìon phàirtean a-staigh bho chuideam meacanaigeach a bhios a’ lughdachadh cruthan eile.

Bidh strì an taobh a-staigh a’ toirt buaidh air gach cuid coileanadh agus feartan teasachaidh. Bidh ceallan siolandair air an deagh dhealbhadh a’ cumail an aghaidh ìosal tro cheanglaichean taba leasaichte agus cruinneachadh gnàthach. Bidh dealbhadh bùird a chaidh a thoirt a-steach le ceallan 4680 a ’cur às do chlàran traidiseanta, an àite sin a’ ceangal an oir electrode gu lèir gu dìreach ris a ’chas. Bidh seo a’ lughdachadh strì timcheall air 50% agus a’ leasachadh coileanadh teirmeach gu mòr.

Tha ìrean fèin-sgaoilidh airson ceallan siolandair càileachd fhathast nas ìsle na 3% gach mìos aig teòthachd an t-seòmair. Bidh an còmhdach meatailt a tha air a seuladh gu hermetically a’ cur casg air taiseachd a dhol a-steach agus a’ lughdachadh ath-bheachdan taobh a luathaicheas aois. Tha an seasmhachd seo a’ comasachadh beatha sgeilp fhada agus a’ dèanamh cheallan siolandair freagarrach airson siostaman cumhachd cùl-taic nach eilear a’ cleachdadh gu tric.

Feumaidh a bhith a’ cruinneachadh cheallan siolandair a-steach do phasgan bataraidh lithium-ion gnìomh aire chùramach do dhealbhadh meacanaigeach, dealain agus teirmeach. Feumaidh na ceallan a bhith air an suidheachadh gu tèarainte gus seasamh an aghaidh crith agus clisgeadh fhad ‘s a chumas iad conaltradh teirmeach le siostaman fuarachaidh.

Mar as trice bidh dealbhadh pacaidean bataraidh a’ cur cheallan air dòigh ann an rèiteachaidhean sreath-co-shìnte gus bholtaids agus comas targaid a choileanadh. Dh’ fhaodadh pasgan carbaid dealain 400V a bhith a’ cleachdadh 96 cealla ann an sreath (96S) le grunn shreathan co-shìnte gus na h-ìrean amp-uair a tha thu ag iarraidh a ruighinn. Ma chleachdas tu ceallan 21700 le comas 5 Ah, feumaidh coileanadh 100 kWh 20,000 ceallan ann an rèiteachadh 96S208P.

Tha eadar-cheanglaichean cealla a’ nochdadh dùbhlain innleadaireachd mòra. Feumaidh gach ceann-uidhe adhartach is àicheil a bhith air a thàthadh gu bàraichean-bus no air truinnsearan eadar-cheangail le seasmhachd cunbhalach. Bidh droch thàthadh a’ cruthachadh àiteachan teth agus mì-chothromachadh bholtachd thairis air a’ phasgan. Bidh siostaman tàthaidh laser fèin-ghluasadach no ultrasonic a ’dèanamh cinnteach à ath-aithris, ged a chuireas iad iom-fhillteachd saothrachaidh an coimeas ri ceallan prismatic a dh’ fheumas nas lugha de cheanglaichean iomlan.

Bidh an siostam riaghlaidh bataraidh a’ cumail sùil air bholtaids cealla fa leth, teòthachd agus sruthan gus obrachadh sàbhailte a chumail suas. Airson pacaidean le mìltean de cheallan siolandair, feumaidh am BMS barrachd aonadan fa leth a leantainn an coimeas ri dealbhaidhean prismatic co-ionann. Bidh seo a’ meudachadh iom-fhillteachd agus cosgais an t-siostaim, ged a bhios ailtireachd modular BMS a’ cuideachadh le bhith a’ riaghladh an sgèile.

Mar as trice bidh pacadh meacanaigeach de cheallan siolandair a’ cleachdadh pacadh dlùth sia-thaobhach gus èifeachdas tomhas-lìonaidh a mheudachadh, ged a tha seo fhathast a’ fàgail timcheall air 10% de dh’ àite falamh eadar ceallan. Gabhaidh na beàrnan sin ri seanalan fuarachaidh ach lughdaichidh iad dùmhlachd lùth pacaid an coimeas ri ceallan prismatic a choileanas faisg air 100% de chleachdadh àite. Bidh an malairt eadar riaghladh teirmeach agus èifeachdas tomhas-lìonaidh a’ cumadh co-dhùnaidhean ailtireachd pacaid.

Bheir leaghadh ìre cealla buannachdan sàbhailteachd ann am pacaidean siolandair. Ma dh’ fhailicheas aon chealla, bidh fuses fa leth ga sgaradh bhon t-sreang, a’ leigeil leis a’ chòrr den phasgan cumail orra ag obair aig comas nas lugha. Tha e nas duilghe an fhulangas sgàinidh seo a choileanadh le ceallan prismatic cruth mòra far am faod fàilligidhean cealla singilte milleadh a dhèanamh air modalan slàn.

Tha an roghainn eadar ceallan siolandair agus prismatic a’ toirt a-steach iomadach malairt theicnigeach agus eaconamach. Bidh ceallan prismatic a’ tabhann barrachd feum de rùm, leis an cumadh ceart-cheàrnach aca a’ cur às do na beàrnan eadar uachdar siolandair. Tha seo ag eadar-theangachadh gu dùmhlachd lùth meudach 10-20% nas àirde aig ìre pacaid, a tha gu mòr cudromach airson raon carbaid agus àite bathair.

Ach, tha ceallan prismatic a’ cosg barrachd airson saothrachadh. Tha an cruth nas motha aca a' cur feum air cruachadh mionaideach no lùbach-agus-pròiseasan rèidh a tha ag obrachadh nas slaodaiche na lùbach siolandair. Tha na tomhasan gnàthaichte airson diofar àrd-ùrlaran carbaid a’ cur casg air eaconamaidhean sgèile, le luchd-saothrachaidh a’ toirt a-mach dusanan de dhealbhaidhean cealla prismatic sònraichte an taca ri dòrlach de chruthan siolandair àbhaisteach.

Tha iom-fhillteachd riaghladh teirmeach gu math eadar-dhealaichte. Bidh ceallan prismatic a’ pacadh gu teann ri chèile, a’ feumachdainn lannan fuarachaidh eadar ceallan no air uachdar pacaid. Tha tarraing teas bho na h-ionadan cealla na dhùbhlan, gu sònraichte airson ceallan prismatic cruth mòr nas àirde na comas 100 Ah. Bidh ceallan siolandair gu nàdarrach a’ cuairteachadh teas tro na h-earrannan croise as lugha aca agus a’ faighinn buannachd bho na beàrnan a leigeas le cuairteachadh fuarachaidh.

Bidh ìrean easbhaidh saothrachaidh a’ toirt buaidh air earbsachd an t-siostam. Faodaidh aon chill prismatic easbhaidheach modal slàn a mhilleadh air sgàth ceangal sreath de cheallan mòra le comas. Bidh pacaidean siolandair a’ cuairteachadh comas thar mhìltean de cheallan, agus mar sin chan eil ach glè bheag de bhuaidh aig fàilligeadh fa leth. Bidh am pròiseas saothrachaidh siolandair aibidh cuideachd a’ toirt a-mach nas lugha de lochdan gach cealla.

Tha gnàthachadh cruth siolandair a’ comasachadh slabhraidhean solair sùbailte. Faodaidh luchd-saothrachaidh pacaid bataraidh ceallan 18650 no 21700 a lorg bho ioma-solaraiche agus luchd-reic atharrachadh ma tha feum air. Mar as trice bidh ceallan prismatic a’ feumachdainn dealbhadh gnàthaichte ceangailte ri solaraichean sònraichte, a’ lughdachadh sùbailteachd agus a dh’ fhaodadh a bhith ag àrdachadh chunnartan slabhraidh solair.

Bho shealladh càraidh is cumail suas, tha pasganan siolandair modular a 'toirt cothrom do theicneòlaichean ceallan fa leth no modalan beaga a chur an àite. Gu tric feumaidh dealbhadh pacaidean prismatic ath-chur air modalan ioma-chealla gu lèir, ag àrdachadh chosgaisean seirbheis. Tha seo gu sònraichte cudromach airson cabhlaichean charbadan malairteach far a bheil lughdachadh ùine downt agus cosgaisean càraidh a’ toirt buaidh air cosgais iomlan seilbh.

Bidh ceallan siolandair a’ toirt a-steach grunn dhòighean sàbhailteachd gus casg a chuir air fàilligidhean cunnartach. Tha an còmhdach meatailt a 'toirt seachad a' chiad loidhne dìon, anns a bheil co-phàirtean a-staigh agus a 'cumail suas ionracas structarail fo chuideam meacanaigeach. Bidh fionnaichean faochadh cuideam a’ dol an gnìomh ma tha cuideam a-staigh a’ dol thairis air ìrean sàbhailte, a’ leigeil a-mach gas mus bris an cealla gu tubaisteach.

Bidh innealan brisidh gnàthach (CID) a’ dì-cheangal a’ chill gu maireannach ma dh’ èiricheas cuideam a-staigh gu cunnartach. Bidh membran tana a’ briseadh aig ìrean cuideam ro-shuidhichte, a ’sgaradh gu corporra an inneal adhartach bho na ceallan a-staigh. Bidh seo a’ cur casg air tuilleadh ath-bhualaidhean electroceimiceach agus a’ cur às do chunnart spreadhaidh, ged a dh’ fhàsas an cealla ciorramach gu maireannach.

Tha an geoimeatraidh siolandair fhèin a’ cur ri sàbhailteachd. Bidh cuideam a-staigh bho ghineadh gas a’ cuairteachadh gu cothromach thairis air na ballachan lùbte, a’ lughdachadh dùmhlachd cuideam. Bidh ceallan prismatic ceart-cheàrnach a’ faighinn cuideam nas àirde aig oiseanan, a dh’ fhaodadh leantainn gu deformachadh cùise no aodion. Bidh an cumadh cruinn cuideachd a’ cumail suas ionracas structarail aig tachartasan ruith teirmeach, a’ stiùireadh ghasaichean teth tron ghaoith faochaidh seach a bhith a’ briseadh a’ chas.

Bidh siostaman riaghlaidh bataraidh a ’toirt seachad smachdan sàbhailteachd dealanach le bhith a’ cumail sùil air bholtadh cealla, sruth agus teòthachd. Ma tha paramadair sam bith nas àirde na crìochan sàbhailte, faodaidh am BMS ìrean cosgais / sgaoilidh a lughdachadh no am pasgan a dhì-cheangal bho luchdan gu tur. Airson ceallan siolandair, tha sgrùdadh cealla fa leth a ‘ceadachadh lorg tràth de cheallan fàilligeadh mus toir iad buaidh air nàbaidhean.

Tha teicheadh teirmeach-am modh fàilligeadh bataraidh ian lithium-an trom-chùis- fhathast na adhbhar dragh thar gach cruth. Ann an ceallan siolandair tha nas lugha de lùth iomlan gach aonad an taca ri ceallan prismatic cruth mòr, agus mar sin bidh tachartasan ruith teirmeach a’ leigeil nas lugha de theas. Tha an ailtireachd ioma-chealla a’ ciallachadh nach bi aon chealla a’ dol a-steach a’ ruith air falbh sa bhad a’ brosnachadh fàilligidhean cascadaidh ma bhios cnapan-starra teirmeach ceart a’ sgaradh cheallan.

Tha deuchainn sàbhailteachd gnìomhachais a’ toirt a-steach dol a-steach ìnean, cuairteachadh goirid taobh a-muigh, cus cosgais, cus sgaoileadh, agus deuchainnean nochdaidh teòthachd àrd. Bidh ceallan siolandair càileachd a’ dol seachad air na deuchainnean sin gun teine no spreadhadh. Bidh an còmhdach meatailt agus feartan sàbhailteachd ag obair còmhla gus casg a chuir air builean cunnartach eadhon nuair a bhios ceallan a’ fulang droch dhìol nas fhaide na suidheachaidhean obrachaidh àbhaisteach.

Cylindrical Cells

Tha dealbhadh cealla bùird a’ riochdachadh an innleachdas as cudromaiche o chionn ghoirid ann an teicneòlas cealla siolandair. Bidh ceallan traidiseanta a’ cleachdadh tabaichean-stiallan meatailt tana air an tàthadh gu cinn an dealain-gus sruth a ghiùlan eadar an rolla jelly agus na cinn-uidhe. Bidh na tabaichean sin a’ cruthachadh strì an aghaidh dealain agus gineadh teas, a’ cuingealachadh coileanadh.

Bidh dealbhadh bùird a’ cuir às do na tabaichean air leth sin le bhith a’ ceangal an oir electrode gu lèir gu dìreach ris a’ chòmhdach cealla agus a’ chaip. Tha seo gu mòr a’ lughdachadh fad slighe gnàthach agus strì, a’ leasachadh an dà chuid coileanadh dealain is teirmeach. Tha cealla 4680 Tesla a’ cleachdadh dealbhadh leth-bhòrd a lughdaicheas an aghaidh timcheall air 50% an taca ri ceallan tabaichte 21700.

Tha còmhdach alùmanum a’ dol an àite stàilinn nickel traidiseanta ann an tagraidhean àrd-choileanaidh. Tha giùlan teirmeach adhartach alùmanum (timcheall air 205 W / m · K an aghaidh 50 W / m · K airson stàilinn) a’ comasachadh às-tharraing teas nas èifeachdaiche. Bidh pròiseasan saothrachaidh domhainn agus iarnaigeadh balla a’ cruthachadh canaichean alùmanum le ballachan 0.75mm agus bunaitean 0.9mm, a’ cumail neart meacanaigeach fhad ‘s a tha iad a’ lughdachadh cuideam.

Tha -stuthan anod leasaichte le silicon a’ gealltainn leasachaidhean mòra dùmhlachd lùtha. Le bhith a’ cur an àite cuid de ghrafait le sileaconach, àrdaichidh e comas leis gu bheil sileaconach a’ stòradh barrachd lithium gach aonad. Ach, bidh silicon a 'leudachadh gu mòr aig àm lithiation, a' cruthachadh cuideam meacanaigeach anns an rolla jelly. Tha luchd-saothrachaidh a’ leasachadh anodes co-dhèanta silicon-grafait a bhios a’ cothromachadh buannachdan comais an aghaidh dùbhlain seasmhachd structarail.

Dh’ fhaodadh pròiseasan còmhdach electrode tioram cosgaisean saothrachaidh agus buaidh àrainneachd a lughdachadh. Feumaidh cinneasachadh electrode traidiseanta siodaran stèidhichte air solvent a dh’ fheumar a thiormachadh, a’ caitheamh mòran lùth. Bidh dòighean còmhdach tioram a’ cleachdadh stuthan gnìomhach às aonais fuasglaidhean, a’ cur às do cheumannan tiormachaidh agus a’ comasachadh electrodan nas tiugha le dùmhlachd lùtha nas àirde.

Tha an gnìomhachas a 'leantainn air adhart a' sgrùdadh chruthan siolandair nas motha nas fhaide na 4680. Bidh sgrùdaidhean teòiridheach a 'sgrùdadh 5070 agus eadhon ceallan 6080, ged a tha dùbhlain rianachd teirmeach ag àrdachadh le trast-thomhas. Bidh am meud as fheàrr a’ cothromachadh èifeachdas saothrachaidh, lughdachadh cosgais tro lughdachadh cunntais cealla, agus feartan teirmeach a ghabhas riaghladh.

Ràinig margaidh cealla siolandair $61.04 billean air feadh na cruinne ann an 2024, suas bho $39.02 billean ann an 2023. Tha an t-slighe fàis seo a’ leantainn air adhart le bhith a’ gabhail ri carbaid dealain, cleachdadh siostam stòraidh lùtha, agus a’ leudachadh thagraidhean ann an innealan cumhachd agus electronics luchd-cleachdaidh.

'S e carbadan dealain am prìomh dhraibhear fàis, le ro-mheasaidhean a' moladh gum faodadh a' mhargaidh cruth siolandair 46xx ruighinn $82.22 billean ro 2031. Tha ioma-innealan fèin-obrachail nas fhaide na Tesla a' gabhail ri ceallan siolandair cruth mòr, a' gabhail a-steach cùmhnantan ioma-billean euro BMW le CATL agus EVE Energy airson carbadan NEUE KLASSE.

Bidh farpais bho cheallan prismatic a’ teannachadh mar a bhios luchd-saothrachaidh a’ dèanamh an fheum as fheàrr de na pròiseasan toraidh aca. Tha smachd aig cruthan prismatic air margaidh EV Shìona agus tha iad a’ faighinn tarraing air feadh na cruinne. Ach, tha buannachdan aig ceallan siolandair ann am margaidhean stèidhichte far an deach slabhraidhean solair, bun-structar saothrachaidh, agus dealbhadh pacaidean a mheudachadh thar deicheadan.

Bidh mean-fhàs ceimigeachd a’ cumadh daineamaigs margaidh. Tha ceallan siolandair iarann litiam (LFP) a’ faighinn roinn den mhargaidh air sgàth cosgaisean stuthan nas ìsle agus sàbhailteachd nas fheàrr an coimeas ri ceimigean stèidhichte air nicil. Fhad ‘s a tha LFP a’ tabhann dùmhlachd lùtha nas ìsle, tha a bhuannachd cosgais agus beatha rothaireachd sàr-mhath ga dhèanamh tarraingeach do charbadan malairteach agus stòradh pàipearachd far a bheil cuingealachaidhean àite nas lugha na cosgais iomlan an t-siostaim.

Faodaidh leasachadh bataraidh stàite cruaidh dragh a chuir air ailtireachd cealla siolandair. Bidh electrolytes solid a ’cur às don electrolyte leaghaidh, a dh’ fhaodadh a bhith comasach air dùmhlachd lùtha nas àirde agus sàbhailteachd nas fheàrr. Ach, tha an leudachadh meacanaigeach aig àm cosgais a ’toirt dhùbhlain don structar rolla jelly leòn a thathas a’ cleachdadh ann an ceallan siolandair. Tha cuid de luchd-rannsachaidh a’ moladh gum faodadh teicneòlas stàite cruaidh a bhith fàbharach do chruthan prismatic no pouch.

Tha nàdar àbhaisteach cheallan siolandair a’ toirt seachad seasmhachd an aghaidh atharrachaidhean draghail. Fiù ‘s mar a nochdas ceimigean agus cruthan cealla ùra, tha an ionad mòr de dh’ innealan agus de charbadan a tha a’ cleachdadh cheallan siolandair a’ dèanamh cinnteach gum bi cinneasachadh leantainneach ann airson feadhainn ùra agus tagraidhean iar-mhargaidh.

Bidh ceallan siolandair a’ cleachdadh structar rolla jelly lot taobh a-staigh can cruinn meatailt, fhad ‘s a bhios ceallan prismatic a’ cleachdadh dealanan air an cruachadh no air an leòn-agus-còmhnard ann an còmhdach ceart-cheàrnach. Tha an cruth siolandair a’ tabhann sgaoileadh teas nas fheàrr agus cosgaisean saothrachaidh nas ìsle mar thoradh air cinneasachadh fèin-ghluasadach, ach bidh ceallan prismatic a’ coileanadh barrachd feum de rùm ann am pasganan bataraidh.

Tha beatha rothaireachd an urra ri ceimigeachd agus suidheachaidhean cleachdaidh. Mar as trice bidh ceallan siolandair iarann litiam (LFP) a’ lìbhrigeadh 2,000-3,000 cearcall mus tuit an comas gu 80%. Bidh ceallan ceimigeachd NMC a’ toirt seachad 500-1,000 cearcall ann an tagraidhean chàraichean. Bidh beatha mìosachain gu tric nas àirde na 10 bliadhna nuair a thèid a stòradh aig teòthachd meadhanach fo 25 ceum.

Tha ceallan beaga siolandair a’ tabhann buannachdan ann an riaghladh teirmeach, inbheachd saothrachaidh, agus fulangas sgàinidhean. Tha na beàrnan eadar ceallan a’ comasachadh fuarachadh èifeachdach, tha na cruthan àbhaisteach a’ luathachadh eaconamaidhean sgèile, agus chan eil fàilligeadh cealla fa leth a’ toirt buaidh air a’ phasgan gu lèir. Ach, tha an gluasad gu cruthan nas motha leithid ceallan 4680 ag amas air cunntadh cealla a lughdachadh fhad ‘s a chumas iad na buannachdan sin.

Tha ceallan siolandair càileachd a’ toirt a-steach grunn fheartan sàbhailteachd a’ toirt a-steach fionnaichean faochadh cuideam, innealan brisidh gnàthach, agus còmhdach meatailt làidir. Nuair a thèid an dèanamh agus an cleachdadh gu ceart taobh a-staigh shònrachaidhean, tha fàilligidhean tubaisteach gu math tearc. Bheir siostaman stiùiridh bataraidh dìon a bharrachd seachad le bhith a’ cur casg air cus cosgais, cus sgaoileadh is cus teasachadh.

Cylindrical Cells

Tha an cruth cealla siolandair air a bhith air leth sùbailte, ag atharrachadh bho bataraidhean laptop gu bhith a’ toirt cumhachd do charbadan agus siostaman stòraidh clèithe. Fhad ‘s a tha roghainnean eile prismatic agus pouch a’ tabhann buannachdan sònraichte, tha an cothlamadh de èifeachdas saothrachaidh, comasan riaghlaidh teirmeach, agus deicheadan de optimization a ’cumail ceallan siolandair farpaiseach thar grunn thagraidhean. Tha leasachadh leantainneach air cruthan nas motha, ceimigean leasaichte, agus dòighean saothrachaidh adhartach a’ moladh gum bi ceallan siolandair fhathast aig cridhe fuasglaidhean stòraidh lùtha airson bliadhnaichean ri thighinn, gu sònraichte ann an tagraidhean a tha a’ cur luach air earbsachd, cosgais-èifeachdas, agus coileanadh dearbhte thairis air an èifeachdas tomhas-lìonaidh as àirde.