Waarom vinnig laai die dood van batterye is
Hulle wil die olie verander, maar hulle het steeds 'n fatale fout waaroor die vervaardigers swyg.
Die Steenkooltydperk word lankal onthou. Die era van olie kom ook tot 'n einde. In die derde dekade van die XNUMX eeu leef ons duidelik in die era van batterye.
HULLE Rol was ALTYD beduidend sedert elektrisiteit in die mens se lewe gekom het. Maar nou het drie tendense skielik energieopslag die belangrikste tegnologie op die planeet gemaak.
Die eerste tendens is die oplewing in mobiele toestelle – slimfone, tablette, skootrekenaars.Vroeër het ons batterye nodig gehad vir dinge soos flitsligte, mobiele radio's en draagbare toestelle – alles met relatief beperkte gebruike. Vandag het almal ten minste een persoonlike mobiele toestel, wat hy feitlik gedurig gebruik en waarsonder sy lewe ondenkbaar is.
Die TWEEDE NEEM is die gebruik van hernubare energiebronne en die skielike verskil tussen die pieke van elektrisiteitsproduksie en -verbruik. Dit was vroeër maklik: wanneer die eienaars saans stowe en TV's aanskakel, en verbruik skerp styg, moet operateurs van termiese kragsentrales en kernkragsentrales eenvoudig krag verhoog. Maar met die opwekking van sonkrag en wind is dit onmoontlik: die piek van produksie vind meestal plaas op 'n tyd wanneer verbruik op sy laagste vlak is. Daarom moet energie op een of ander manier gestoor word. ’n Opsie is die sogenaamde “waterstofgemeenskap”, waarin elektrisiteit in waterstof omgeskakel word en dan die brandstof na die netwerk en elektriese voertuie voer. Maar die buitengewone hoë koste van die nodige infrastruktuur en die mensdom se slegte herinneringe aan waterstof (Hindenburg en andere) laat hierdie konsep vir eers op die rug.
Die sogenaamde "slim netwerke" kyk in die gedagtes van bemarkingsafdelings: elektriese motors ontvang oortollige energie tydens piekproduksie, en kan dit, indien nodig, na die netwerk terugbring. Moderne batterye is egter nog nie gereed vir so 'n uitdaging nie.
NOG 'N MOONTLIKE ANTWOORD op hierdie probleem beloof 'n derde tendens: die vervanging van binnebrandenjins met elektriese batteryvoertuie (BEV's). Een van die belangrikste argumente ten gunste van hierdie elektriese voertuie is dat hulle aktiewe deelnemers aan die netwerk kan wees en die oorskot kan neem om dit terug te stuur indien nodig.
Elke EV-vervaardiger, van Tesla tot Volkswagen, gebruik hierdie idee in hul PR-materiaal. Nie een van hulle besef egter wat vir ingenieurs pynlik duidelik is nie: moderne batterye is nie geskik vir sulke werk nie.
Die LITIUM-ION-TEGNOLOGIE wat vandag die mark oorheers en van u fiksheidsarmband tot die vinnigste lewer, het Tesla Model S baie voordele bo ouer konsepte soos loodsuur- of nikkelmetaalhidriedbatterye. Maar dit het ook 'n paar beperkings en veral 'n neiging tot veroudering.
Die meeste mense beskou batterye as 'n soort buis waarin elektrisiteit op 'n manier "stroom". In die praktyk stoor batterye egter nie alleen elektrisiteit nie. Hulle gebruik dit om sekere chemiese reaksies te veroorsaak. Dan kan hulle die teenoorgestelde reaksie begin en hul lading herwin.
Vir litiumionbatterye lyk die reaksie met die vrystelling van elektrisiteit soos volg: litiumione word gevorm aan die anode in die battery. Dit is litiumatome wat elk een elektron verloor het. Die ione beweeg deur die vloeibare elektroliet na die katode. En die vrygestelde elektrone word deur 'n elektriese stroombaan gekanaliseer en voorsien die energie wat ons benodig. As die battery aangeskakel word vir laai, word die proses omgekeer en word die ione saam met die verlore elektrone versamel.
"Oorgroei" met litiumverbindings kan kortsluiting veroorsaak en die battery laat ontvlam.
Ongelukkig het die HOË REAKTIWITEIT wat litium so geskik maak om batterye te maak, 'n nadeel - dit is geneig om aan ander, ongewenste chemiese reaksies deel te neem. Daarom vorm 'n dun laag litiumverbindings geleidelik op die anode, wat inmeng met die reaksies. En so verminder die batterykapasiteit. Hoe meer intens dit gelaai en ontlaai word, hoe dikker word hierdie laag. Soms kan dit selfs sogenaamde "dendriete" vrystel - dink druipsteentjies van litiumverbindings - wat van die anode tot by die katode strek en, as hulle dit bereik, 'n kortsluiting kan veroorsaak en die battery aan die brand kan steek.
Elke laai- en ontladingsiklus verkort die lewe van die litiumioonbattery. Maar die onlangs modieuse vinnige laai met 'n driefase-stroom versnel die proses aansienlik. Vir slimfone is dit nie 'n groot hindernis vir vervaardigers nie, hulle wil in elk geval gebruikers dwing om elke twee tot drie jaar hul toestelle te verander.Maar motors is 'n probleem.
Om verbruikers te oortuig om elektriese voertuie te koop, moet vervaardigers hulle ook verlei met snelle laai-opsies. Maar vinnige stasies soos Ionity is nie geskik vir alledaagse gebruik nie.
DIE KOSTE VAN DIE BATTERY IS NOG 'N DERDE en selfs meer as die hele prys van vandag se elektriese motor. Om hul kliënte te oortuig dat hulle nie 'n tikkende bom koop nie, verskaf alle vervaardigers 'n aparte, langer batterywaarborg. Terselfdertyd maak hulle staat op vinniger laai om hul motors aantreklik te maak vir langafstandreise. Tot onlangs het die vinnigste laaistasies op 50 kilowatt gewerk. Maar die nuwe Mercedes EQC kan tot 110kW gelaai word, die Audi e-tron tot 150kW, soos aangebied deur Europese Ionity-laaistasies, en Tesla maak gereed om die lat nog hoër te lig.
Hierdie vervaardigers erken vinnig dat die vinnige laai batterye vernietig. Stasies soos Ioniteit is meer geskik vir noodgevalle wanneer die persoon 'n lang pad gekom het en min tyd het. Anders is dit 'n slim benadering om u battery tuis stadig te laai.
Hoe laai en ontlaai dit is, is ook belangrik vir sy lewensduur. Daarom beveel die meeste vervaardigers nie aan om meer as 80% en onder 20% te hef nie. Met hierdie benadering verloor 'n litiumionbattery gemiddeld ongeveer 2 persent van sy kapasiteit per jaar. Dit kan dus tien jaar duur, of tot ongeveer 10 200 km voordat die krag soveel daal dat dit onbruikbaar word in 'n motor.
Uiteindelik hang die BATTERY LEWE natuurlik af van die unieke chemiese samestelling daarvan. Dit is anders vir elke vervaardiger, en in baie gevalle is dit so nuut dat dit nie eers weet hoe dit mettertyd sal verouder nie. Verskeie vervaardigers belowe reeds 'n nuwe generasie batterye met 'n lewensduur van 1.6 miljoen kilometer. Volgens Elon Musk werk Tesla aan een daarvan. Die Chinese onderneming CATL, wat produkte aan BMW en 'n halfdosyn ander ondernemings verskaf, het belowe dat sy volgende battery 16 jaar of 2 miljoen kilometer sal hou. General Motors en die Koreaanse LG Chem ontwikkel ook 'n soortgelyke projek. Elkeen van hierdie ondernemings het hul eie tegnologie -oplossings wat hulle in die regte lewe wil probeer. GM sal byvoorbeeld innoverende materiale gebruik om te verhoed dat vog in batteryselle beland, 'n belangrike oorsaak van litiumskaal op die katode. CATL-tegnologie voeg aluminium by tot die nikkel-kobalt-mangaan anode. Dit verminder nie net die behoefte aan kobalt nie, wat tans die duurste van hierdie grondstowwe is, maar dit verhoog ook die batterylewe. Dit is ten minste wat die Chinese ingenieurs hoop. Potensiële kliënte weet graag of 'n idee in die praktyk werk.
