විද්යුත් මෝටර් රථය ඊයේ, අද, හෙට: 3 කොටස
අන්තර්ගතය
"ලිතියම්-අයන බැටරි" යන පදය විවිධාකාර තාක්ෂණයන් සඟවයි.
එක් දෙයක් ස්ථිරයි - ලිතියම් අයන විද්යුත් රසායනය මේ සම්බන්ධයෙන් නොවෙනස්ව පවතින තාක් කල්. වෙනත් කිසිදු විද්යුත් රසායනික බලශක්ති ගබඩා කිරීමේ තාක්ෂණයකට ලිතියම් අයන සමඟ තරඟ කළ නොහැක. කෙසේ වෙතත්, කාරණය නම්, කැතෝඩ, ඇනෝඩය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝලය සඳහා විවිධ ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරන විවිධ මෝස්තර ඇති අතර, ඒ සෑම එකක්ම කල්පැවැත්ම අනුව විවිධ වාසි ඇත (විදුලි වාහන සඳහා අවසර ලත් ඉතිරි ධාරිතාව දක්වා ආරෝපණ සහ විසර්ජන චක්‍ර ගණන. 80%), නිශ්චිත බලය kWh/kg, මිල යුරෝ/kg හෝ බලයට බලය අනුපාතය.
නැවත වේලාවට
ඊනියා තුළ විද්යුත් රසායනික ක්රියාවලීන් සිදු කිරීමේ හැකියාව. ලිතියම් අයන සෛල ආරෝපණය කිරීමේදී කැතෝඩයේ ඇති ලිතියම් හන්දියෙන් ලිතියම් ප්‍රෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්රෝන වෙන් කිරීමෙනි. ලිතියම් පරමාණුව එහි ඉලෙක්ට්රෝන තුනෙන් එකක් පහසුවෙන් පරිත්‍යාග කරයි, නමුත් එම හේතුව නිසාම එය ඉතා ප්‍රතික්‍රියාශීලී වන අතර වාතයෙන් හා ජලයෙන් හුදකලා විය යුතුය. වෝල්ටීයතා ප්රභවයේ දී, ඉලෙක්ට්රෝන ඔවුන්ගේ පරිපථය දිගේ ගමන් කිරීමට පටන් ගනී, අයන කාබන්-ලිතියම් ඇනෝඩය වෙත යොමු කර ඇති අතර, පටලය හරහා ගමන් කිරීම, එයට සම්බන්ධ වේ. විසර්ජනය අතරතුර, ප්‍රතිලෝම චලනය සිදු වේ - අයන කැතෝඩයට නැවත පැමිණෙන අතර ඉලෙක්ට්රෝන අනෙක් අතට බාහිර විද්යුත් භාරය හරහා ගමන් කරයි. කෙසේ වෙතත්, වේගවත් අධි-ධාරා ආරෝපණය සහ සම්පූර්ණ විසර්ජනය නව කල් පවතින සම්බන්ධතා සෑදීමට හේතු වේ, එය බැටරියේ ක්‍රියාකාරිත්වය අඩු කරයි හෝ නතර කරයි. ලිතියම් අංශු පරිත්‍යාගශීලියෙකු ලෙස භාවිතා කිරීම පිටුපස ඇති අදහස එය සැහැල්ලු ලෝහය වන අතර නිවැරදි තත්ව යටතේ ප්‍රෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්රෝන පහසුවෙන් මුදා හැරිය හැක. කෙසේ වෙතත්, විද්‍යාඥයින් පිරිසුදු ලිතියම් භාවිතය සීඝ්‍රයෙන් අත්හරිමින් සිටින්නේ එහි ඇති අධික අස්ථාවරත්වය, වාතය සමඟ බන්ධනය වීමේ හැකියාව සහ ආරක්‍ෂිත හේතූන් මත ය.
පළමු ලිතියම්-අයන බැටරිය 1970 දශකයේ දී මයිකල් විටින්හැම් විසින් නිර්මාණය කරන ලද අතර ඔහු පිරිසිදු ලිතියම් සහ ටයිටේනියම් සල්ෆයිඩ් ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ලෙස භාවිතා කළේය. මෙම විද්යුත් රසායන විද්‍යාව තවදුරටත් භාවිතා නොකෙරේ, නමුත් ඇත්ත වශයෙන්ම ලිතියම්-අයන බැටරි සඳහා අත්තිවාරම දමයි. 1970 දශකයේ දී සමර් බාසු මිනිරන් වලින් ලිතියම් අයන අවශෝෂණය කර ගැනීමේ හැකියාව පෙන්නුම් කළ නමුත්, එම කාලයෙහි අත්දැකීම් හේතුවෙන්, ආරෝපණය කර මුදා හරින විට බැටරි ඉක්මනින් ස්වයං විනාශයට පත්වේ. 1980 දශකයේ දී, බැටරි වල කැතෝඩය සහ ඇනෝඩය සඳහා සුදුසු ලිතියම් සංයෝග සොයා ගැනීමට තීව්‍ර සංවර්ධනය ආරම්භ වූ අතර සැබෑ දියුණුව 1991 දී පැමිණියේය.
NCA, NCM ලිතියම් සෛල ... මෙය ඇත්තටම අදහස් කරන්නේ කුමක්ද?
1991 දී විවිධ ලිතියම් සංයෝග අත්හදා බැලීමෙන් පසුව, විද්යාඥයින්ගේ ප්රයත්නයන් සාර්ථක විය - සෝනි ලිතියම්-අයන බැටරි විශාල වශයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීම ආරම්භ කළේය. වර්තමානයේ, මෙම වර්ගයේ බැටරි ඉහළම නිමැවුම් බලය සහ බලශක්ති ඝනත්වය ඇති අතර, වඩාත්ම වැදගත් ලෙස, සංවර්ධනය සඳහා සැලකිය යුතු විභවයක් ඇත. බැටරි අවශ්‍යතා මත පදනම්ව, සමාගම් කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය ලෙස විවිධ ලිතියම් සංයෝග වෙත යොමු වේ. මේවා ලිතියම් කොබෝල්ට් ඔක්සයිඩ් (LCO), නිකල්, කොබෝල්ට් සහ ඇලුමිනියම් (NCA) හෝ නිකල්, කොබෝල්ට් සහ මැංගනීස් (NCM), ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LFP), ලිතියම් මැංගනීස් ස්පිනල් (LMS), ලිතියම් ටයිටේනියම් ඔක්සයිඩ් (LTO) සමඟ සංයෝග වේ. සහ වෙනත් අය. ඉලෙක්ට්‍රෝලය යනු ලිතියම් ලවණ සහ කාබනික ද්‍රාවක මිශ්‍රණයක් වන අතර ලිතියම් අයනවල "චලනය" සඳහා විශේෂයෙන් වැදගත් වන අතර ලිතියම් අයනවලට පාරගම්‍ය වීමෙන් කෙටි පරිපථ වැළැක්වීම සඳහා වගකිව යුතු බෙදුම්කරු සාමාන්‍යයෙන් පොලිඑතිලීන් හෝ පොලිප්‍රොපිලීන් වේ.
නිමැවුම් බලය, ධාරිතාව හෝ දෙකම
බැටරි වල වැදගත්ම ලක්ෂණ වන්නේ බලශක්ති ity නත්වය, විශ්වසනීයත්වය සහ ආරක්ෂාවයි. දැනට නිපදවන බැටරි මෙම ගුණාංගවල පුළුල් පරාසයක් ආවරණය කරන අතර, භාවිතා කරන ද්‍රව්‍ය මත පදනම්ව, නිශ්චිත ශක්ති පරාසයක් 100 සිට 265 W / kg (සහ ශක්ති ity නත්වය 400 සිට 700 W / L දක්වා) ඇත. මේ සම්බන්ධයෙන් හොඳම දේ වන්නේ එන්.සී.ඒ බැටරි සහ නරකම එල්එෆ්පී ය. කෙසේ වෙතත්, ද්රව්යය කාසියේ එක් පැත්තකි. නිශ්චිත ශක්තිය හා ශක්ති ity නත්වය යන දෙකම වැඩි කිරීම සඳහා, විවිධ නැනෝ ව්‍යුහයන් වැඩි ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයක් අවශෝෂණය කර අයන ප්‍රවාහයේ ඉහළ සන්නායකතාව සැපයීමට යොදා ගනී. අයන විශාල සංඛ්‍යාවක්, ස්ථාවර සංයෝගයක “ගබඩා” කර ඇති අතර, සන්නායකතාවය වේගවත් ආරෝපණය සඳහා පූර්වාවශ්‍යතාවක් වන අතර සංවර්ධනය මෙම දිශාවන්ට යොමු කෙරේ. ඒ අතරම, බැටරි සැලසුම මඟින් ධාවකයේ වර්ගය අනුව ධාරිතා අනුපාතයට අවශ්ය බලය ලබා දිය යුතුය. නිදසුනක් ලෙස, ප්ලග්-ඉන් දෙමුහුන් සඳහා පැහැදිලි හේතුන් මත බලයෙන් ධාරිතාවයට වඩා වැඩි අනුපාතයක් තිබිය යුතුය. වර්තමාන වර්ධනයන්හි අවධානය යොමු වී ඇත්තේ NCA (කැතෝඩ සහ ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩය සහිත LiNiCoAlO2) සහ NMC 811 (කැතෝඩ සහ ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩය සහිත LiNiMnCoO2) වැනි බැටරි ය. කලින් අඩංගු (ලිතියම් වලින් පිටත) නිකල් 80%, 15% කොබෝල්ට් සහ 5% ඇලුමිනියම් අඩංගු වන අතර නිශ්චිත ශක්තියක් කිලෝග්‍රෑම් 200-250 W / kg වන අතර එයින් අදහස් කරන්නේ විවේචනාත්මක කොබෝල්ට් භාවිතය සාපේක්ෂව සීමිත භාවිතයක් සහ චක්‍ර 1500 ක් දක්වා සේවා කාලයක් ඇති බවයි. එවැනි බැටරි ටෙස්ලා විසින් නෙවාඩා හි ගිගාෆැක්ටරි හිදී නිෂ්පාදනය කරනු ඇත. එය සැලසුම් කර ඇති සම්පූර්ණ ධාරිතාවයට ළඟා වූ විට (2020 හෝ 2021 දී තත්වය අනුව) බලාගාරය විසින් ගිගාවොට් පැය 35 ක බැටරි නිපදවනු ඇත. මෙය බැටරිවල පිරිවැය තවදුරටත් අඩු කරනු ඇත.
NMC 811 බැටරි වලට තරමක් අඩු නිශ්චිත ශක්තියක් (140-200W/kg) ඇත, නමුත් දිගු ආයු කාලයක් ඇත, සම්පූර්ණ චක්‍ර 2000 දක්වා ළඟා වන අතර 80% නිකල්, 10% මැංගනීස් සහ 10% කොබෝල්ට් වේ. දැනට, සියලුම බැටරි නිෂ්පාදකයින් මෙම වර්ග දෙකෙන් එකක් භාවිතා කරයි. එකම ව්යතිරේකය වන්නේ LFP බැටරි නිපදවන චීන සමාගමක් වන BYD ය. ඒවා සහිත මෝටර් රථ වඩා බරයි, නමුත් ඒවාට කොබෝල්ට් අවශ්ය නොවේ. ශක්ති ඝනත්වය සහ බල ඝණත්වය අනුව ඒවායේ ඇති වාසි නිසා විද්යුත් වාහන සඳහා NCA බැටරි සහ ප්ලග්-ඉන් දෙමුහුන් සඳහා NMC වඩාත් කැමති වේ. උදාහරණ ලෙස 2,8ක බල/ධාරිතා අනුපාතයක් සහිත විද්යුත් e-Golf සහ 8,5 අනුපාතයක් සහිත ප්ලග්-ඉන් දෙමුහුන් Golf GTE වේ. මිල අඩු කිරීමේ නාමයෙන්, VW සියලු වර්ගවල බැටරි සඳහා එකම සෛල භාවිතා කිරීමට අදහස් කරයි. තවත් එක් දෙයක් - බැටරියේ ධාරිතාව විශාල වන තරමට සම්පූර්ණ විසර්ජන සහ ආරෝපණ ගණන අඩු වන අතර මෙය එහි සේවා කාලය වැඩි කරයි, එබැවින් - බැටරිය විශාල වන තරමට වඩා හොඳය. දෙවැන්න ගැටලුවක් ලෙස දෙමුහුන් ගැන සැලකිලිමත් වේ.
වෙළඳපල ප්‍රවණතා
වර්තමානයේ, ප්රවාහනය සඳහා බැටරි සඳහා ඇති ඉල්ලුම දැනටමත් ඉලෙක්ට්රොනික නිෂ්පාදන සඳහා ඇති ඉල්ලුම ඉක්මවා ඇත. 2020 වන විට වසරකට විද්යුත් වාහන මිලියන 1,5ක් ගෝලීය වශයෙන් අලෙවි වනු ඇතැයි තවමත් පුරෝකථනය කර ඇති අතර එමඟින් බැටරිවල මිල අඩු කිරීමට උපකාරී වේ. 2010 දී ලිතියම්-අයන සෛලයක kWh 1ක මිල යුරෝ 900ක් පමණ වූ අතර දැන් එය යුරෝ 200කට වඩා අඩුය. සම්පූර්ණ බැටරියේ පිරිවැයෙන් 25% ක් කැතෝඩය සඳහා ද, 8% ඇනෝඩය, බෙදුම්කරු සහ ඉලෙක්ට්‍රෝලය සඳහා ද, අනෙකුත් සියලුම බැටරි සෛල සඳහා 16% ක් සහ සමස්ත බැටරි නිර්මාණය සඳහා 35% කි. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, ලිතියම්-අයන සෛල බැටරියක පිරිවැයට සියයට 65 ක් දායක වේ. Gigafactory 2020 සේවාවට ඇතුළු වන විට 1 සඳහා ඇස්තමේන්තුගත ටෙස්ලා මිල ගණන් NCA බැටරි සඳහා 300€/kWh පමණ වන අතර මිලට සාමාන්‍ය VAT සහ වගකීම් සහිත නිමි භාණ්ඩය ඇතුළත් වේ. තවමත් තරමක් ඉහළ මිලක්, කාලයත් සමඟ දිගටම පහත වැටෙනු ඇත.
ලිතියම් හි ප්‍රධාන සංචිත ආර්ජන්ටිනාව, බොලිවියාව, චිලී, චීනය, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය, ඕස්ට්‍රේලියාව, කැනඩාව, රුසියාව, කොංගෝව සහ සර්බියාව යන රටවල දක්නට ලැබේ. වැඩි වැඩියෙන් බැටරි එකතු වන විට, පැරණි බැටරි වලින් ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කරන ද්‍රව්‍ය සඳහා වෙළඳපොල වැඩි වනු ඇත. කෙසේ වෙතත් වඩා වැදගත් වන්නේ කොබෝල්ට් ගැටළුව වන අතර එය විශාල ප්‍රමාණවලින් පැවතියද නිකල් හා තඹ නිෂ්පාදනයේ අතුරු product ලයක් ලෙස හෑරීම සිදු කරයි. කොබෝල්ට් පතල්වල අඩු සාන්ද්‍රණයක් තිබියදීත්, කොංගෝවේ (දැනට පවතින විශාලතම සංචිත ඇති), නමුත් ආචාරධර්ම, සදාචාරය සහ පාරිසරික ආරක්ෂාව අභියෝගයට ලක් කරන තත්වයන් යටතේ පතල් කැණීම් කරනු ලැබේ.
උසස් තාක්ෂණය
නුදුරු අනාගතය සඳහා අපේක්ෂාවක් ලෙස භාවිතා කරන තාක්ෂණයන් ඇත්ත වශයෙන්ම මූලික වශයෙන් නව ඒවා නොවන නමුත් ලිතියම්-අයන විකල්පයන් බව මතක තබා ගත යුතුය. නිදසුනක් ලෙස මේවා liquid න-තත්වයේ බැටරි වන අතර ඒවා ද්‍රවයක් වෙනුවට elect න ඉලෙක්ට්‍රෝලය භාවිතා කරයි (හෝ ලිතියම් පොලිමර් බැටරිවල ජෙල්). මෙම විසඳුම ඉලෙක්ට්රෝඩවල වඩාත් ස්ථායී සැලසුමක් සපයන අතර එය පිළිවෙලින් ඉහළ ධාරාවක් ආරෝපණය කිරීමේදී ඒවායේ අඛණ්ඩතාව උල්ලං lates නය කරයි. ඉහළ උෂ්ණත්වය සහ අධික බර. මෙය ආරෝපණ ධාරාව, ඉලෙක්ට්‍රෝඩ dens නත්වය සහ ධාරිතාව වැඩි කළ හැකිය. State න රාජ්‍ය බැටරි තවමත් සංවර්ධනයේ ඉතා මුල් අවධියේ පවතින අතර දශකයේ මැද භාගය වන තෙක් මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනයට පහර දීමට අපහසුය.
ඇම්ස්ටර්ඩෑම් හි පැවති 2017 බීඑම්ඩබ්ලිව් නවෝත්පාදන තාක්‍ෂණ තරඟාවලියේ සම්මානලාභී ආරම්භයක් වූයේ බැටරි බලයෙන් ක්‍රියාත්මක වන සමාගමක් වන අතර සිලිකන් ඇනෝඩය ශක්ති ඝනත්වය වැඩි කරයි. ඇනෝඩය සහ කැතෝඩය යන ද් රව් ය දෙකටම ද් රව් ය වලට වැඩි ඝනත්වයක් සහ ශක්තියක් ලබා දීම සඳහා ඉංජිනේරුවන් විවිධ නැනෝ තාක් ෂණ මත වැඩ කරමින් සිටින අතර එක් විසඳුමක් නම් ග් රැෆීන් භාවිතා කිරීමයි. එක් පරමාණුවක ඝණකම සහ ෂඩාස්රාකාර පරමාණුක ව්‍යුහයක් සහිත මෙම අන්වීක්ෂීය මිනිරන් ස්ථර ඉතා බලාපොරොත්තු තැබිය හැකි ද්‍රව්‍යයකි. කැතෝඩය සහ ඇනෝඩ ව්‍යුහය තුළට සම්බන්ධ වූ බැටරි සෛල නිෂ්පාදකයෙකු වන සැම්සුන් එස්ඩීඅයි විසින් වැඩි දියුණු කරන ලද "ග්‍රැෆීන් බෝල" මඟින් වැඩි ශක්තියක්, පාරගම්‍යතාවයක් සහ ද්‍රව්‍යයේ ඝනත්වය සහ ඊට අනුරූපව ධාරිතාව 45% ක පමණ වැඩි වීමක් සහ පස් ගුණයක් වේගවත් ආරෝපණ කාලයක් ලබා දේ. ෆෝමියුලා ඊ කාර් වලින් ශක්තිමත්ම ආවේගය ලබා ගත හැකි අතර එවැනි බැටරි වලින් සමන්විත පළමු අවස්ථාව මෙය විය හැකිය.
මෙම අවස්ථාවෙහිදී ක්රීඩකයන්
Tier 123 සහ Tier 2020 සැපයුම්කරුවන් ලෙස ප්‍රධාන ක්‍රීඩකයින්, එනම් සෛල සහ බැටරි නිෂ්පාදකයින්, ජපානය (Panasonic, Sony, GS Yuasa සහ Hitachi Vehicle Energy), කොරියාව (LG Chem, Samsung, Kokam සහ SK නවෝත්පාදන), චීනය (BYD සමාගම) . , ATL සහ Lishen) සහ USA (Tesla, Johnson Controls, A30 Systems, EnerDel සහ Valence Technology). දැනට ජංගම දුරකථන වල ප්‍රධාන සැපයුම්කරුවන් වන්නේ LG Chem, Panasonic, Samsung SDI (Korea), AESC (Japan), BYD (China) සහ CATL (China), තුනෙන් දෙකක වෙළඳපල කොටසකි. යුරෝපයේ මෙම අදියරේදී ඔවුන්ට විරුද්ධ වන්නේ ජර්මනියේ BMZ සමූහය සහ ස්වීඩනයේ නෝර්ත්වෝල්ත් පමණි. XNUMX දී Tesla's Gigafactory දියත් කිරීමත් සමඟ මෙම අනුපාතය වෙනස් වනු ඇත - ඇමරිකානු සමාගම ලෝකයේ ලිතියම්-අයන සෛල නිෂ්පාදනයෙන් XNUMX% ක් නියෝජනය කරයි. Daimler සහ BMW වැනි සමාගම් යුරෝපයේ කම්හලක් ඉදිකරමින් සිටින CATL වැනි මෙම සමාගම් කිහිපයක් සමඟ දැනටමත් ගිවිසුම් අත්සන් කර ඇත.
