Dè th' ann an lithium-ion?

Tha am pàirt “lithium-ion” dìreach a’ ciallachadh gu bheil sinn a’ gluasad ionsan lithium timcheall an àite, leithid, ions luaidhe (bataraidhean luaidhe-acid) no ions nicil (bataraidhean NiMH). Tha lithium nas aotroime agus a’ pacadh barrachd lùth gach gram. Fiosaigeachd adhbharan.

Simple ceart? Ach a-mhàin chan eil dad mu na bataraidhean sin gu math sìmplidh aon uair ‘s gun tòisich thu a’ cladhach a-steach don fhiosrachadh, a tha mi gu bhith a ’dèanamh oir chan urrainn dhomh mi fhìn a chuideachadh.

Àireamh eileamaid 3. Hydrogen, helium, lithium. Sin an t-òrdugh. Atamach glè bheag oir chan eil ann ach 3 protons.

Agus seo an rud mu dheidhinn lithium - tha e dha-rìribh ag iarraidh faighinn cuidhteas an dealan a-muigh aige. Mar a bhith ag iarraidh gu mòr. Tha e caran neo-sheasmhach san dòigh sin. A bheil fios agad air na bhideothan sin de dhaoine a’ tilgeil sodium a-steach don uisge agus a ’sìolachadh agus a’ glacadh teine? Bidh lithium a’ dèanamh sin ach TUILLEADH. Chunnaic mi cuideigin a’ leigeil pìos de mheatailt lithium a-steach do bhucaid uisge aon uair aig taisbeanadh sàbhailteachd ann an 2011 (no 2012?) Leagh am bucaid.

Fuirich, cha do leag am bucaid. Bhruich an t-uisge agus chaidh an lithium na theine air an uachdar. Bha am bucaid gu math. Tha mo chuimhne sgìth.

Co-dhiù is e a’ phuing: tha lithium meatailt fìor-ghlan cunnartach. Sin as coireach nach bi bataraidhean lithium-ion an latha an-diugh a’ cleachdadh lithium fìor-mheatailt - bidh iad a’ cleachdadh lithium IONS. Lithium air a oxidachadh mu thràth. Am foirm Li+. Dòigh nas seasmhaiche.

Tha an bholtadh a gheibh thu timcheall air 3.6-3.7V gach cealla a tha reusanta. Nas fheàrr na alkaline (1.5V) no NiMH (1.2V). A’ ciallachadh gu bheil feum agad air nas lugha de cheallan gus an bholtaids targaid agad a bhualadh. Sin as coireach gu bheil 6 ceallan aig bataraidh an laptop agad an àite leithid 15.

Cuideachd - agus bu chòir dhomh a bhith air iomradh a thoirt air a' chiad - lithium is SOLAS. An treas eileamaid as aotrom. Mar sin gheibh thu dùmhlachd lùth àrd às aonais cuideam gealtach. Sin as coireach gu bheil EVs a' cleachdadh ian lithium agus chan e searbhag luaidhe. Bhiodh bataraidh searbhag luaidhe leis an aon lùth gu litearra 5-6 tursan nas motha. Dh'fheumadh do Tesla forklift gus am bataraidh atharrachadh.

lithium-ion

Anode (taobh àicheil):

Mar as trice graphite. Tha, an aon stuth a tha ann am peansailean, ach a-mhàin dòigh nas glaine agus air a phròiseasadh ann an dòigh eadar-dhealaichte.

Tha an structar criostal sreathach seo aig graphite - smaoinich air deic chairtean aig an ìre atamach. Tha na sreathan air an cumail còmhla le feachdan lag van der Waals (ceimigeachd àrd-sgoile a 'tighinn air ais gus do shàrachadh). Faodaidh ions lithium sleamhnachadh eadar na sreathan sin agus dìreach ... crochadh a-mach an sin. 'S e "intercalation" an teirm theicnigeach ach tha mi a' smaoineachadh air mar chàraichean a phàirceadh ann an garaids ioma-sgeulachd.

Is e comas teòiridheach as àirde 372 milliamp-uair a thìde gach gram. Saoghal fìor gheibh thu 340-360 mAh/g mura dèan an saothrachadh deoghal. Tha mi air ceallan fhaicinn bho chuid de luchd-saothrachaidh Sìneach a dh ’fhaodadh a bhith gann a’ bualadh air 310 mAh / g. Gun a bhith ag ainmeachadh ainmean ach ma chuireas tu na litrichean ann an “BYD” air dòigh gheibh thu... ceart gu leòr tha mi ag ainmeachadh ainmean. Bha na ceallan tràth aca garbh. Tha iad air fàs fada nas fheàrr bho leithid 2018 ge-tà.

A-nis tha a h-uile duine a ’cumail a’ bruidhinn mu dheidhinn anodes silicon oir faodaidh silicon gu teòiridheach 10x barrachd lithium a chumail na grafait. Fuaimean iongantach ceart? 3700+ mAh/g comas teòiridheach.

'S e an duilgheadas - agus seo an duilgheadas a tha "cha mhòr air fhuasgladh" bhon a thòisich mi sa ghnìomhachas seo - 's e gu bheil sileaconach a' leudachadh mu 300% nuair a bhios tu ga lithiatadh. Bidh na mìrean gu litearra a’ briseadh às a chèile. Smaoinich air bailiùn a chuir a-steach am broinn bloc concrait. Chan eil a’ chruadhtan sùbailte, tha e dìreach a’ briseadh.

Bidh Tesla a’ cleachdadh beagan silicon a-nis, measgaichte le grafait. Is dòcha 5-10% silicon? Chuala mi gur e 8% a bh’ ann ach is dòcha gu bheil mi ceàrr. Is e a’ phuing gur e meud beag a th’ ann. Chan eil anodes silicon fìor-ghlan fhathast deiseil a dh’ aindeoin na tha deic pitch Series A aig a h-uile neach-tòiseachaidh ag ràdh.

Cathod (taobh adhartach):

O bhalaich. Seo far a bheil e a’ fàs meallta oir tha 6 diofar cheimigean catod ann agus tha beachdan aig a h-uile duine air dè am fear as fheàrr agus tha iad uile ceàrr oir tha e an urra ris an tagradh agad.

B' e am fear tùsail bho Sony ann an 1991 lithium cobalt oxide - LiCoO₂. Canaidh sinn “LCO” ris airson goirid. Tha dùmhlachd lùtha math gu leòr - 150-200 mAh/g a rèir cò rinn e. Ach tha an seasmhachd teirmeach uamhasach. Ma chuireas tu cus thairis air no ma gheibh thu e ro theth, bidh an structar criostal a’ leigeil a-mach ocsaidean. Oxygen + organach electrolyte + teas=droch latha. 'S dòcha gu bheil am fòn agad a' cleachdadh LCO ge-tà a chionn 's nach fheum fònaichean mairsinn 10 bliadhna agus chan eil thu luath- gan cur orra aig 10C.

An uairsin tha NMC - nicil manganese cobalt oxide ann. Is e seo a bhios a’ mhòr-chuid de EVs a’ cleachdadh a-nis. Tha an co-mheas de nicil gu manganese gu cobalt a’ sìor atharrachadh. Thòisich e mar 1: 1: 1 (pàirtean co-ionann). An uairsin ghluais luchd-saothrachaidh gu 5: 3: 2. An uairsin 6:2:2. A-nis tha sinn mar 8:1:1 no fiù 's 9:0.5:0.5 ann an cuid de cheallan àrd.

Carson a tha an tionndadh? Tha Cobalt daor. Mar dha-rìribh daor. Cuideachd tha a’ mhòr-chuid de chobalt a’ tighinn bhon DRC (Poblachd Deamocratach a’ Chongo) agus tha suidheachadh nam mèinnean an sin... toinnte. Saothair chloinne, suidheachaidhean mì-shàbhailte, an làn bhreugan. Mar sin tha a h-uile duine a’ feuchainn ri nas lugha de chobalt a chleachdadh.

Barrachd nicil=barrachd comais ach nas lugha seasmhachd teirmeach. Barrachd manganese=nas saoire agus nas seasmhaiche ach nas lugha de chomas. Barrachd cobalt=nas seasmhaiche agus beatha rothaireachd nas fheàrr ach $$$ agus cùisean beusanta.

'S e -malairt a tha ann an-còmhnaidh. An-còmhnaidh. Tha uimhir de argamaidean air a bhith agam le manaidsearan toraidh mu dheidhinn seo. Tha iad ag iarraidh dùmhlachd lùth àrd AGUS beatha rothaireachd fada AGUS cosgais ìosal AGUS sàbhailteachd mhath. Faodaidh tu dhà a thaghadh. 'S dòcha.

Tha NCA - nicil cobalt aluminium ann cuideachd. Chleachd Tesla seo airson bliadhnaichean anns na pacaidean raon fada aca. Rinn Panasonic iad aig gigafactory Nevada. Chaidh mi air turas gu factaraidh bataraidh eile aon turas - chan e sin, ach goireas farpaiseach - agus bha an seòmar tioram leis fhèin às a chiall. Is dòcha gun cosg an siostam làimhseachaidh adhair ${50+ millean. Feumaidh a h-uile dad a bhith nas ìsle na -40 puing drùchd no bidh an salann electrolyte a ’gabhail a-steach taiseachd agus a’ cruthachadh searbhag hydrofluoric. Ithidh HF tro rud sam bith. Glainne, meatailt, cnàimh. Stuthan neònach.

Oh agus LFP - lithium iarann phosphate. Tha am fear seo a’ tighinn air ais. Tha e nas sàbhailte, nas saoire gach kWh, agus mairidh e nas fhaide. Tha mi air cluinntinn mu cheallan LFP a' dèanamh 5000+ cuairtean gu comas 80%. 'S dòcha eadhon 6000. 'S e an ìsleachadh dùmhlachd lùtha nas ìsle - dìreach mar 120-140 mAh/g vs 180-200 airson NMC.

Thòisich Tesla air LFP a chuir anns na Modalan Raon Coitcheann 3 aca timcheall air 2021. Fhuair margaidh Shìona iad an toiseach. A' dèanamh ciall - 'S e CATL an neach-dèanamh LFP as motha agus tha iad ann an Sìona.

Bidh cuid de dhaoine a’ gearain mu chall raon LFP ann an aimsir fhuar. Tha e nas miosa na NMC. Ach tha na ceallan nas saoire agus mairidh iad nas fhaide agus mar sin airson tòrr thagraidhean 's fhiach e-a mhalairt. Bheirinn pasgan LFP airson càr baile-mòr. Airson cuairt-mara rathaid fada -s dòcha nach eil.

Electrolyte:

Is e seo an leaghan sa mheadhan. Bidh e a’ giùlan ionsan ach chan e dealanan, rud a tha cudromach oir nam biodh e a’ giùlan eleactronan cha bhiodh agad ach cuairt ghoirid.

Mar as trice tha e lithium hexafluorophosphate - LiPF₆ - leaghadh ann organach solvents. Mar as trice tha na fuasglaidhean mar mheasgachadh de ethylene carbonate (EC) agus dimethyl carbonate (DMC) no diethyl carbonate (DEC).

Seo mion-fhiosrachadh neònach: tha EC cruaidh aig teòthachd an t-seòmair. Tha an ìre leaghaidh timcheall air 36 ceum. Mar sin bhiodh EC fìor-ghlan a 'reothadh sa gheamhradh. Sin as coireach gu bheil thu ga mheasgachadh le DMC no DEC a tha leaghan sìos gu mar -70 ceum no ge bith dè. Bidh am measgachadh a 'fuireach ann an suidheachaidhean reusanta.

Tha carbonatan organach cuideachd lasaichte. Chan e gasoline-ìre lasanta ach gu cinnteach lasanta. Chunnaic mi deuchainn treòrachaidh ìnean aon uair far an do dhràibh sinn tairn a dh’aona ghnothach tro chill làn chìsean. Dh'fhuasgail e gas an toiseach - fuaim popping - agus an uair sin loisg na lasraichean a-mach toll an fhionna. Ràinig e mar 2 mheatair a dh'àirde. Ràinig an cealla gu lèir is dòcha 800 ceum stèidhichte air fiolm camara teirmeach.

Bha sin na dheuchainn fo smachd le casg teine agus a h-uile càil. Tha e eagallach ge-tà.

Tha an salann LiPF₆ hygroscopic mar ifrinn. Is toigh leis uisge. Ma dh'fhàsas e fliuch bidh e a' uisgeachadh gu HF. Sin as coireach gu bheil saothrachadh bataraidh a’ tachairt ann an seòmraichean air leth tioram. Tha mi a’ bruidhinn puing drùchd de -40 ceum no nas ìsle. Mar as trice is e an siostam dehumidification aon de na luchd-cleachdaidh lùtha as motha ann am factaraidh cealla.

Thadhail mi air goireas aon uair far an robh an seòmar tioram cho tioram is gun do ghoirtich mi anail. Thiormaich do shròn taobh a-staigh mionaidean. Dh'fheumadh a h-uile duine a bha ag obair ann spraeadh saline a chleachdadh daonnan. Chan e àrainneachd obrach thlachdmhor a th’ ann.

Sgaradair:

Am pàirt a dhìochuimhnich. Is e dìreach membran polymer tana a th’ ann ach tha e deatamach.

Mar as trice polypropylene (PP) no polyethylene (PE). Uaireannan trilayer le PP-PE-PP. Mar as trice tha tiughad 20-25 micron. Tha sin tana. Nas taine na falt daonna (70-100 microns).

Tha pòlaichean miocroscopach aige - mar 100 nanometer trast-thomhas - a leigeas ions troimhe ach a chuireas bacadh air dealanan. Bidh e cuideachd a’ cumail an anod agus an catod air an sgaradh gu corporra. Ma bheanas iad ri=cuairt ghoirid=tachraidh rudan dona gu luath.

Cuimhnich air na teintean Samsung Galaxy Note 7? 2016. Bha sin gu ìre mar thoradh air milleadh dealaiche. Dhealbhaich Samsung am bataraidh ro ionnsaigheach. Ro tana, pacaichte ro theann, gun fhulangas airson leudachadh. Bha cuid de cheallan air an dealaiche a bhrùthadh ro chruaidh ann an aon oisean. Àite lag air a leasachadh. Mu dheireadh fhuair mi toll. Taobh a-staigh goirid. Ruigsinneachd teirmeach. Teine.

Chuimhnich iad air 2.5 millean fòn. Air a thoirmeasg bho phlèanaichean. Chosg Samsung billeanan. Uile air sgàth pìos plastaig nas taine na pàipear.

Tha beachdan agam mu dhealbhadh bataraidh ionnsaigheach. Bidh luchd-saothrachaidh a’ putadh nas taine agus nas aotroime gus a’ cho-fharpais a bhualadh. Ach tha crìoch ann. Chan eil dragh aig fiosaig mu chlàr cur air bhog an toraidh agad.

A 'cur cosgais:

Tha thu air am fòn agad a chuir a-steach. Bidh an charger a’ toirt dealanan a-steach don anod agus gan tarraing bhon chatod. Tha seo a’ toirt air an catod ions lithium a leigeil ma sgaoil. Bidh na h-ianan a’ siubhal tron electrolyte chun an anod. Bidh iad air an eadar-cheangal a-steach don structar grafait.

Smaoinich air mar a bhith a’ teannachadh fuaran. Chan eil na h-ianan lithium ag iarraidh a bhith san anod gu nàdarra - tha iad nas seasmhaiche sa chatóid. Ach tha thu gan sparradh a-null an sin le bhith a’ cleachdadh bholtaids. Lùth air a stòradh.

A' sgaoileadh:

Bidh thu a’ dì-phlugadh agus a’ cleachdadh am fòn agad. Tha an t-earrach air a leigeil ma sgaoil. Bidh ions lithium a 'sruthadh air ais chun a' chatod tron electrolyte. Bidh dealanan a’ sruthadh tro chuairt an fhòn agad bho anod gu catod. Bidh an sruth dealanach sin a’ toirt cumhachd don inneal agad.

Tha an bholtadh an urra ri ceimigeachd agus staid cosgais. Airson NMC no NCA:

Cosgais iomlan: ~ 4.2V

Ainm: ~3.7V

Air a sgaoileadh gu h-iomlan: ~ 3.0V

Na bi nas ìsle na 3.0V no tòisichidh tu a’ plating lithium metal a tha cunnartach. Na bi a’ dol nas àirde na 4.2V no tha cunnart ann gun tèid thu air falbh gu teas. Sin as coireach gu bheil siostaman riaghlaidh bataraidh (BMS) ann. Bidh iad a’ cumail sùil air bholtaids is teòthachd agus sruth agus a’ dùnadh rudan sìos ma tha dad ceàrr.

Tha deagh dhealbhadh BMS cruaidh. Gu math cruaidh. Feumaidh tu amannan freagairt luath, mothachaidhean ceart, sgrùdaidhean sàbhailteachd gun fheum. Is e BMS saor aon de na dòighean as luaithe air bataraidh reusanta a thionndadh gu bhith na chunnart teine.

lithium-ion

Problem 1: Tha truailleadh do-sheachanta

Bidh a h-uile cosgais a' dèanamh cron air a' bhataraidh. Do-sheachanta. Teirmidinimic.

Sin an rud ris an canar an còmhdach SEI - solid electrolyte interphase - a tha a’ cruthachadh air uachdar an anod. Tha e dha-rìribh riatanach gum bi am bataraidh ag obair. Ach tha e a 'sìor fhàs thar ùine agus a' caitheamh lithium gnìomhach. Às deidh 500 cearcall is dòcha gum bi comas 90% agad air fhàgail. Às deidh 1000 is dòcha 80%. Às deidh 2000 ... an urra.

Tha MacBook agam bho 2015 a tha fhathast a’ sealltainn slàinte bataraidh 78%. Bidh mi ga phàisde ged - is ann ainneamh a leigeas leam a dhol fo 40%, cùm air a phlugadh a-steach nuair as urrainnear, na cuir cosgais ann an càr teth gu bràth. Tha MacBook 2018 aig mo bhean a tha aig 62% slàinte oir tha i ga ruith gu cruaidh. Cuairtean slàn gach latha, ga fhàgail a’ cur cosgais thar oidhche, ga chleachdadh air a h-uchd fhad ‘s a tha e teth. Tha mar a làimhsicheas tu am bataraidh gu mòr cudromach.

Bidh an catod a 'crìonadh cuideachd. Tha NMC àrd nicil gu sònraichte dona. Os cionn 4.3V bidh an uachdar catod a’ tòiseachadh ag ath-fhreagairt le electrolyte. Faodaidh ionsan meatailt eadar-ghluasaid (nickel, manganese, cobalt) sgaoileadh agus imrich chun anod far am bi iad a’ milleadh an SEI. Tha an rud seo ann cuideachd ris an canar dùmhlachd catod far a bheil an structar criostal a’ dlùthachadh gu slaodach agus a’ call porosity.

Chan urrainn dha-rìribh casg a chuir air seo. Is e dìreach ceimigeachd a th’ ann. Bidh entropy an-còmhnaidh a’ buannachadh.

Problem 2: Bidh teòthachd a 'sgrios a h-uile càil

Fo 0 ceum bidh an electrolyte a’ fàs slaodach mar mil fhuar. Bidh còmhdhail Ion a 'slaodadh sìos. 'S dòcha gun caill thu comas 20-30% aig -10 ceum . Nas miosa buileach, ma dh’ fheuchas tu ri bataraidh fuar a ghearradh gu sgiobalta cuiridh tu lithium meatailteach air an anod an àite a bhith ga cheangal. Bidh sin a’ cruthachadh dendrites - structaran coltach ri snàthad de lithium meatailt a dh’ fhaodas fàs agus mu dheireadh a tholladh air an dealaiche. Taobh a-staigh goirid. Teine.

Os cionn 40-45 ceum, bidh na h-ath-bhualaidhean truaillidh a 'luathachadh. Riaghailt òrdail: bidh gach àrdachadh 10 ceum a’ dùblachadh an ìre freagairt. Mar sin bidh bataraidh aig 45 ceum a’ dol sìos mu 4x nas luaithe na aig 25 ceum.

Tha mi a fuireach ann an Texas. Bhuail teòthachd an t-samhraidh 100 ceum F + (38 ceum +). Tha mi air bataraidhean EV fhaicinn a chaill comas 15% ann an 3 bliadhna dìreach bho bhith a’ nochdadh teas. Aig an aon àm cha mhòr gu bheil EVs ann am Minnesota a’ dol sìos as t-samhradh - ach bidh iad a’ call raon sa gheamhradh air sgàth an fhuachd. Chan urrainn buannachadh.

Is e an teòthachd obrachaidh as fheàrr mar 20-25 ceum. Math fortanach a bhith a’ cumail sin san t-saoghal fhìor.

Duilgheadas 3: Tha cosgais luath na dhuilgheadas dha-rìribh

Tha a h-uile duine ag iarraidh cosgais EV 10-mionaid mar stèisean gas. Ach le bhith a’ putadh cumhachd mòr tro bataraidh a’ gineadh teas. Call I²R - an aghaidh amannan ceàrnagach gnàthach. Tha an aghaidh beag ach chan eil e neoni. Aig cosgais 250kW bidh thu a’ gineadh teas mòr.

Cuideachd bidh cosgais luath a ’cur cuideam air na stuthan electrode gu meacanaigeach. A’ toirt air ions gluasad gu luath tron structar. Faodaidh e sgàineadh agus briseadh ghràinean adhbhrachadh thar ùine.

Faodaidh Tesla Superchargers (V3) stùc 250kW a dhèanamh. Ach tha iad a 'tuiteam sìos gu sgiobalta. Is dòcha 250kW airson 5 mionaidean, an uairsin 150kW, an uairsin 100kW, an uairsin 50kW. Is e sin am BMS a tha a’ dìon nan ceallan.

Faodaidh siostaman 800V nas ùire bho Porsche agus Hyundai 350kW a dhèanamh. Ach a-mhàin goirid. Is e fiosaig a th’ ann am fiosaig.

Tha rannsachadh ga dhèanamh air-charge-dealbhaidhean dealan-dè as fheàrr. Electrodes nas taine, mìrean nas lugha, còmhdach nas fheàrr. Tha e na chuideachadh. Ach chan urrainn dhut thermodynamics a mhealladh.

Problem 4: Teine

Cha bhi bataraidhean lithium-ionan a’ dol na theine gu tric. Nas lugha na càraichean gasoline. Ach nuair a nì iad tha e dràmadach.

Ruigsinneachd teirmeach. Cho luath ‘s a bhuaileas cealla teòthachd èiginneach - bidh e ag atharrachadh a rèir ceimigeachd, is dòcha 150-200 ceum - tòisichidh ath-bheachdan exothermic. Tha SEI a’ dol sìos. Bidh dealaiche a 'leaghadh. Bidh electrolyte a 'goil. Bidh catod a 'leigeil a-mach ocsaidean. Bidh gach freagairt a’ toirt a-mach teas a bhrosnaicheas barrachd ath-bheachdan. Cearcall fios-air-ais adhartach.

Chan urrainn dhut a chuir às le uisge mar theine àbhaisteach. Tha mi a’ ciallachadh gun urrainn dhut uisge a dhumpadh air gus a fhuarachadh ach bidh an cealla a’ gineadh teas a-staigh. Tha gràin aig roinnean teine air teintean EV. Gabh uairean airson a chuir a-mach. Faodaidh ath-bheothachadh nas fhaide air adhart.

Tha feartan sàbhailteachd aig ceallan an latha an-diugh ge-tà. Sgaradairean dùnadh a bhios a’ dùnadh nuair a thèid an teasachadh. Innealan cuideam. Briseadh làithreach. Fuses teirmeach. A bharrachd air an sin bidh am BMS a’ coimhead a h-uile càil.

Bidh e a’ tachairt uaireannan ge-tà. A’ dèanamh na naidheachdan a h-uile turas ged a tha EVs gu staitistigeil nas sàbhailte na càraichean gas. PR duilgheadas.

Duilgheadas 5: Beusachd Cobalt

Tha 70% de chobalt a’ tighinn bhon DRC. Tòrr dheth bho mhèinnean artisanal le droch shuidheachadh obrach. Aithisgean air obair-cloinne. Milleadh àrainneachdail. Tha e na bhreugan.

Tha a h-uile duine a’ feuchainn ri nas lugha de chobalt a chleachdadh. Is e glè bheag a chleachdas NMC àrd-nicil. Bidh LFP a’ cleachdadh neoni. Ach bidh cobalt a’ bunailteachadh structar catod. Às aonais feumaidh tu riaghladh teirmeach nas fheàrr agus crìochan bholtachd nas cruaidhe.

Tha prìsean cobalt cuideachd mì-chinnteach. Nas lugha na $30k/tunna ann an 2016. Snìomh gu $90k+ ann an 2018. Thuit e gu $25k ann an 2020. A-nis timcheall air $35k/tuna. Ciamar a bhios tu a’ dealbhadh cinneasachadh nuair a bhios cosgais an stuth amh agad ag atharrachadh 3x?

Duilgheadas 6: Mì-riaghailt slabhraidh solair

Chaidh prìsean lithium gu math ùr ann an 2021-2022. $6k/tonna ann an 2020. Aig àirde mar $80k/tunna aig deireadh 2022. Thuit e gu $12k/tunna ann an 2024. A-nis timcheall air $15k/tunna ann an 2025.

Tha a’ mhòr-chuid de lithium a’ tighinn à Astràilia (mèinneadh creige cruaidh) no Ameireaga a Deas (tarraing sàl bho flataichean salainn ann an Chile/Argentina/Bolivia - an “triantan lithium”). Ach tha a’ mhòr-chuid de ghiollachd a’ tachairt ann an Sìona. Coltach ri 75% de chomas grinneachadh lithium cruinneil.

Bidh smachd aig Sìona cuideachd air saothrachadh bataraidh - 75% de chinneasachadh cealla cruinneil. Agus 90% de stuthan anod (giollachd grafait).

Sin as coireach gu bheil na SA agus an Roinn Eòrpa a’ sporghail gus slabhraidhean solair dachaigheil a thogail. Ach tha e slaodach. Bheir e bliadhnaichean airson gigafactory a thogail. Bheir e nas fhaide an t-sèine solair shuas an abhainn a thogail.

Feumaidh bataraidh lithium ìre a bhith fìor-ghlan. Nas lugha na 0.01% neo-chunbhalachd. Chan eil an ìre sin de ghrinneachadh saor no luath.

A dh'aindeoin a h-uile rud a bha mi dìreach a' gearan mu dheidhinn, 's e lithium-ion an roghainn as fheàrr fhathast aig ìre malairteach.

Dùmhlachd lùtha: 250-300 Wh / kg aig ìre cealla. Is dòcha 160-180 Wh / kg aig ìre pacaid às deidh fuarachadh agus structar agus BMS a chuir ris. Tha sin gu leòr airson 300+ mìle EVs gun chuideam gòrach.

Dèan coimeas:

Lead{0}}searbhag: 30-50 Wh/kg (trom mar fuck)

NiMH: 60-120 Wh / kg (dè chleachd Prius)

NiCd: 40-60 Wh / kg (cuideachd puinnseanta, sa mhòr-chuid air a thoirt a-mach às a chèile)

Tha cinneasachadh aibidh. Dusanan de sholaraichean. Ioma gigafactories. Stèidhich slabhraidhean solair. Eaconamas meud.

Bidh gigafactory Tesla ann an Nevada ag amas air 35 GWh / bliadhna. Tha sin gu leòr airson 500k+ EVs. Bidh CATL ann an Sìona a' dèanamh eadhon barrachd - tha mi a' smaoineachadh 200+ GWh/bliadhna? Is dòcha 300? B’ fheudar dhomh sgrùdadh.

Tha am bun-structair gu lèir a' gabhail ri lithium-ion cuideachd. Inbhean cosgais (CCS, NACS, CHAdeMO). Algorithms BMS. Riaghailtean sàbhailteachd. Pròiseasan ath-chuairteachaidh. Chan urrainn dìreach suaip a dhèanamh ann an ceimigeachd eile gun a h-uile càil ath-dhealbhadh.

lithium-ion

Bataraidhean stàite soladach:Cuir ceirmeag cruaidh no glainne no stuth sulfide an àite electrolyte leaghan. Buannachdan: gun aodion, nas lugha de chunnart teine, is dòcha gun cleachdar anodan lithium meatailt airson dùmhlachd lùtha nas àirde.

QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - tha a h-uile duine ag obair air. Tha QuantumScape a’ tagradh 800 Wh/kg ann an ceallan obair-lann le 800+ cearcallan. Dreach ma tha e fìor.

Duilgheadasan: Frith-aghaidh eadar-aghaidh eadar electrolyte cruaidh agus electrodan. Doirbh conaltradh math a chumail thairis air mìltean de chuairtean mar a bhios stuthan a’ leudachadh / a’ dèanamh cùmhnant. Tha a’ mhòr-chuid de electrolytes cruaidh - brisg is urrainn dondrites sgàineadh troimhe. Tha saothrachadh aig sgèile gu tur neo-dhearbhte.

Tha mi teagmhach gum faic sinn seo ann an càraichean prìomh-shruthach ro 2030. Is dòcha 2028 ma tha adhartas aig cuideigin. Ach is dòcha nas fhaide air adhart. Tha mi air “staid chruaidh-a tha 5 bliadhna air falbh" a chluinntinn airson nan 10 bliadhna a dh’ fhalbh.

Lithium-sulfair:Dùmhlachd lùth teòiridheach de 2600 Wh / kg. Tha sulfur saor agus pailt.

Duilgheadas: buaidh shuttle polysulfide. Bidh toraidhean eadar-mheadhanach a ’sgaoileadh ann an electrolyte ag adhbhrachadh comas luath a’ seargadh. Às deidh 50 cearcall tha am bataraidh air a thòstadh.

Tha seo "cha mhòr air fhuasgladh" airson 20+ bliadhna. Chan eil fhathast ann.

ion sodium:Dìreach a 'tachairt a-nis. Thòisich CATL riochdachadh ann an 2023. BYD ag obair air.

Tha sodium anns a h-uile àite (uisge mara). Gu math nas saoire na lithium. Faodar uidheamachd saothrachaidh coltach ris a chleachdadh.

Ach tha dùmhlachd lùtha nas ìsle: 150-160 Wh/kg vs 250-300 airson lithium-ion.

A’ dèanamh ciall airson stòradh pàipearachd agus EVan buidseit. Gun a bhith a' cur an àite lithium-ion ann am bathar àrd-ìre uair sam bith a dh'aithghearr.

Anodes meatailt lithium:Cleachd lithium meatailt an àite grafait. Cùm electrolyte leaghan. Dh'fhaodadh bualadh 400-500 Wh / kg aig ìre cealla.

Tha duilgheadas dendrite fhathast ann. Tha am fuasgladh fhèin aig a h-uile duine - còmhdach, cuir-ris electrolyte, msaa. Chì sinn cò a shoirbhicheas an toiseach.

Ach agusbataraidhean lithium polymerBu chòir do - iomradh a thoirt orra sin. Bidh iad a’ cleachdadh gel no electrolyte polymer cruaidh an àite lionn. Cumaidhean nas taine, nas aotroime, nas sùbailte. Is dòcha gu bheil fear aig na fònaichean-cluaise gun uèir agad. Beagan nas sàbhailte na leaghan ach tha dùmhlachd lùth timcheall air an aon rud. Is e teicneòlas lithium-ion a th’ ann fhathast, dìreach air a phacaigeadh ann an dòigh eadar-dhealaichte. Is toil le roinnean margaidheachd a bhith gan ainmeachadh mar “LiPo” mar gur e rud rèabhlaideach a th’ ann. Chan eil.