Dde syml? Ac eithrio dim byd am y batris hyn mewn gwirionedd yn syml ar ôl i chi ddechrau cloddio i mewn i'r manylion, yr wyf ar fin ei wneud oherwydd ni allaf helpu fy hun.
Ond pam lithiwm? (Dyma lle dwi'n mynd yn flin)
Elfen rhif 3. Hydrogen, heliwm, lithiwm. Dyna'r drefn. Atom bach iawn oherwydd dim ond 3 proton sydd ganddo.
A dyma'r peth am lithiwm - mae'n SYLWEDDOL eisiau cael gwared ar ei electron allanol. Fel taer eisiau. Mae'n fath o ansefydlog yn y ffordd honno. Rydych chi'n gwybod y fideos hynny o bobl yn taflu sodiwm i mewn i ddŵr ac mae'n ffisian ac yn mynd ar dân? Mae lithiwm yn gwneud hynny ond MWY. Gwyliais rywun yn gollwng talp o fetel lithiwm i mewn i fwced o ddŵr unwaith mewn arddangosiad diogelwch yn 2011 (neu 2012?) ac yn onest roedd yn frawychus pa mor gyflym yr ymatebodd. Toddodd y bwced.
Arhoswch na, nid oedd y bwced yn toddi. Berwodd y dŵr a aeth y lithiwm ar dân ar yr wyneb. Roedd y bwced yn iawn. Mae fy nghof yn shit.
Beth bynnag pwynt yw: mae metel lithiwm pur yn beryglus. Dyna pam nad yw batris ïon lithiwm modern yn defnyddio metel lithiwm pur - maent yn defnyddio IONS lithiwm. Lithiwm ocsidiedig eisoes. Y ffurflen Li+. Yn fwy sefydlog.
Mae'r foltedd a gewch tua 3.6-3.7V y gell sy'n weddus. Gwell nag alcalïaidd (1.5V) neu NiMH (1.2V). Yn golygu bod angen llai o gelloedd arnoch i gyrraedd eich foltedd targed. Dyna pam mae gan eich batri gliniadur 6 cell yn lle tebyg i 15.
Hefyd - a dylwn i fod wedi sôn am y - lithiwm cyntaf hwn yn GOLAU. Trydydd elfen ysgafnaf. Felly rydych chi'n cael dwysedd ynni uchel heb bwysau gwallgof. Dyna pam mae cerbydau trydan yn defnyddio ïon lithiwm ac nid asid plwm. Byddai batri asid plwm gyda'r un egni yn pwyso'n llythrennol 5-6 gwaith yn fwy. Byddai angen fforch godi ar eich Tesla i newid y batri.
Y cydrannau gwirioneddol (bwcl i fyny mae hyn yn mynd yn dechnegol)
Anod (ochr negyddol):
Fel arfer graffit. Ie, yr un pethau sydd mewn pensiliau, ac eithrio ffordd purach a'u prosesu'n wahanol.
Mae gan graffit y strwythur crisial haenog hwn - dychmygwch ddec o gardiau ar y lefel atomig. Mae'r haenau'n cael eu dal at ei gilydd gan rymoedd gwan van der Waals (cemeg ysgol uwchradd yn dod yn ôl i'ch aflonyddu). Gall ïonau lithiwm lithro rhwng yr haenau hyn a dim ond... hongian allan yna. Y term technegol yw "intercalation" ond dwi'n meddwl amdano fel parcio ceir mewn garej aml-stori.
Uchafswm capasiti damcaniaethol yw 372 miliamp-awr y gram. -byd go iawn fe gewch 340-360 mAh/g os nad yw'r gweithgynhyrchu yn sugno. Rwyf wedi gweld celloedd gan rai gweithgynhyrchwyr Tsieineaidd a allai prin daro 310 mAh / g. Ddim yn mynd i enwi enwau ond os ydych chi'n aildrefnu'r llythrennau yn "BYD" fe gewch chi... iawn dwi'n enwi enwau. Roedd eu celloedd cynnar yn arw. Ond maen nhw wedi gwella'n sylweddol ers fel 2018.
Nawr mae pawb yn siarad yn barhaus am anodau silicon oherwydd gall silicon yn ddamcaniaethol ddal 10x yn fwy o lithiwm na graffit. Swnio'n anhygoel iawn? 3700+ mAh/g capasiti damcaniaethol.
Y broblem - a dyma'r broblem sydd "bron wedi'i datrys" ers i mi ddechrau yn y diwydiant hwn - yw bod silicon yn ehangu tua 300% pan fyddwch chi'n ei lithio. Mae'r gronynnau'n cracio'n llythrennol. Dychmygwch chwyddo balŵn y tu mewn i floc concrit. Nid yw'r concrit yn ystwytho, mae'n torri.
Mae Tesla yn defnyddio rhywfaint o silicon nawr, wedi'i gymysgu â graffit. Efallai 5-10% silicon? Clywais ei fod yn 8% ond efallai fy mod yn anghywir. Pwynt yw ei fod yn swm bach. Nid yw anodau silicon pur yn barod o hyd er gwaethaf yr hyn y mae dec traw Cyfres A pob cychwyn yn ei honni.
Cathod (ochr bositif):
O fachgen. Dyma lle mae'n mynd yn flêr oherwydd mae yna fel 6 chemistries catod gwahanol ac mae gan bawb farn am ba un sydd orau ac maen nhw i gyd yn anghywir oherwydd mae'n dibynnu ar eich cais.
Yr un gwreiddiol gan Sony ym 1991 oedd lithiwm cobalt ocsid - LiCoO₂. Rydym yn ei alw'n "LCO" yn fyr. Mae dwysedd ynni yn eithaf da - 150-200 mAh/g yn dibynnu ar bwy wnaeth ei gynhyrchu. Ond mae'r sefydlogrwydd thermol yn ofnadwy. Os ydych chi'n codi gormod arno neu'n ei gael yn rhy boeth, mae'r strwythur grisial yn rhyddhau ocsigen. Ocsigen + electrolyt organig + gwres=diwrnod gwael. Mae'n debyg bod eich ffôn yn defnyddio LCO serch hynny oherwydd nid oes angen i ffonau bara am 10 mlynedd ac nid ydych chi'n codi tâl cyflym o 10C arnynt.
Yna mae NMC - nicel manganîs cobalt ocsid. Dyma beth mae'r rhan fwyaf o EVs yn ei ddefnyddio nawr. Mae'r gymhareb o nicel i fanganîs i cobalt yn newid o hyd. Dechreuwyd fel 1:1:1 (rhannau cyfartal). Yna symudodd gweithgynhyrchwyr i 5:3:2. Yna 6:2:2. Nawr rydyn ni fel 8:1:1 neu hyd yn oed 9:0.5:0.5 mewn rhai celloedd pen uchel.
Pam y shifft? Mae Cobalt yn ddrud. Fel drud iawn. Hefyd mae'r rhan fwyaf o cobalt yn dod o'r DRC (Gweriniaeth Ddemocrataidd y Congo) ac mae'r sefyllfa lofaol yno... gymhleth. Llafur plant, amodau anniogel, y llanast cyfan. Felly mae pawb yn ceisio defnyddio llai o cobalt.
Mwy o nicel=mwy o gapasiti ond llai o sefydlogrwydd thermol. Mwy o fanganîs=yn rhatach ac yn fwy sefydlog ond llai o gapasiti. Mwy o cobalt=mwy sefydlog a gwell bywyd beicio ond $$$ a materion moesegol.
Mae'n-fasnachu i ffwrdd bob amser. Bob amser. Rwyf wedi cael cymaint o ddadleuon gyda rheolwyr cynnyrch am hyn. Maen nhw eisiau dwysedd ynni uchel A bywyd beicio hir A chost isel A diogelwch da. Gallwch ddewis dau efallai. Efallai.
Mae yna hefyd NCA - nicel cobalt alwminiwm. Defnyddiodd Tesla hwn am flynyddoedd yn eu-pecynnau ystod hir. Gwnaeth Panasonic nhw yn gigafactory Nevada. Fe es i ar daith i ffatri batris gwahanol unwaith - nid yr un yna, ond roedd cyfleuster cystadleuydd - ac roedd yr ystafell sych yn unig yn wallgof. Mae'n debyg bod y system trin aer wedi costio $50+ miliwn. Rhaid i bopeth fod yn is na -40 gradd pwynt gwlith neu mae'r halen electrolyte yn amsugno lleithder ac yn creu asid hydrofluorig. Bydd HF yn bwyta trwy unrhyw beth. Gwydr, metel, asgwrn. Stwff cas.
O a LFP - ffosffad haearn lithiwm. Mae hwn yn dod yn ôl. Mae'n fwy diogel, yn rhatach fesul kWh, ac yn para'n hirach. Rwyf wedi clywed am gelloedd LFP yn gwneud 5000+ o gylchoedd i gapasiti o 80%. Efallai hyd yn oed 6000. Yr anfantais yw dwysedd ynni is - dim ond fel 120-140 mAh/g vs 180-200 ar gyfer NMC.
Dechreuodd Tesla roi LFP yn eu Model Ystod Safonol 3s tua 2021. Y farchnad Tsieineaidd a'u rhoddodd yn gyntaf. Yn gwneud synnwyr - CATL yw'r gwneuthurwr LFP mwyaf ac maen nhw yn Tsieina.
Mae rhai pobl yn cwyno am golli ystod LFP mewn tywydd oer. Mae'n waeth na'r NMC. Ond mae'r celloedd yn rhatach ac yn para'n hirach felly ar gyfer llawer o gymwysiadau mae'n werth y fasnach-i ffwrdd. Byddwn yn cymryd pecyn LFP ar gyfer car dinas. Efallai ddim ar gyfer mordaith priffyrdd ystod hir.
Electrolyte:
Dyma'r hylif yn y canol. Mae'n dargludo ïonau ond nid electronau, sy'n bwysig oherwydd pe bai'n dargludo electronau byddai gennych gylched fer yn unig.
Fel arfer mae'n lithiwm hexafluorophosphate - LiPF₆ - hydoddi mewn toddyddion organig. Mae'r toddyddion fel arfer yn gymysgedd o garbonad ethylene (EC) a dimethyl carbonate (DMC) neu ddiethyl carbonad (DEC).
Dyma fanylion rhyfedd: mae EC yn solet ar dymheredd ystafell. Mae'r pwynt toddi tua 36 gradd. Felly byddai EC pur yn rhewi yn y gaeaf. Dyna pam rydych chi'n ei gymysgu â DMC neu DEC sy'n hylif i lawr i fel -70 gradd neu beth bynnag. Mae'r gymysgedd yn aros yn hylif o dan amodau rhesymol.
Hefyd mae carbonadau organig yn fflamadwy. Nid yw lefel gasoline yn fflamadwy ond yn bendant yn fflamadwy. Gwelais brawf treiddiad ewinedd unwaith lle buom yn gyrru hoelen yn fwriadol trwy gell llawn gwefr. Fe wyntyllodd nwy yn gyntaf - swn popio - yna saethodd fflamau allan y twll fent. Wedi cyrraedd 2 fetr o uchder. Cyrhaeddodd y gell gyfan efallai 800 gradd yn seiliedig ar y ffilm camera thermol.
Roedd hwnnw'n brawf rheoledig gydag atal tân a phopeth. Serch hynny, yn dal yn frawychus.
Mae'r halen LiPF₆ yn hygrosgopig fel uffern. Wrth ei fodd â dŵr. Os yw'n gwlychu mae'n hydrolyze i HF. Dyna pam mae gweithgynhyrchu batri yn digwydd mewn ystafelloedd sych iawn. Rwy'n siarad pwynt gwlith o -40 gradd neu is. Mae'r system dehumidification fel arfer yn un o'r defnyddwyr ynni mwyaf mewn ffatri gell.
Ymwelais â chyfleuster unwaith lle'r oedd yr ystafell sych mor sych nes iddo frifo anadlu. Byddai eich trwyn yn sychu o fewn munudau. Roedd yn rhaid i bawb oedd yn gweithio yno ddefnyddio chwistrell halwynog yn gyson. Ddim yn amgylchedd gwaith dymunol.
Gwahanydd:
Y gydran anghofiedig. Dim ond pilen bolymer denau ydyw ond mae'n hollbwysig.
Fel arfer polypropylen (PP) neu polyethylen (PE). Weithiau trihaenog gyda PP-PE-PP. Trwch fel arfer yw 20-25 micron. Mae hynny'n denau. Yn deneuach na gwallt dynol (70-100 micron).
Mae ganddo fandyllau microsgopig - fel diamedr 100 nanomedr - sy'n gadael ïonau drwodd ond yn rhwystro electronau. Hefyd mae'n cadw'r anod a'r catod wedi'u gwahanu'n gorfforol. Os ydyn nhw'n cyffwrdd â=cylched byr=mae pethau drwg yn digwydd yn gyflym.
Cofiwch y tanau Samsung Galaxy Note 7? 2016. Roedd hynny'n rhannol oherwydd difrod gwahanydd. Dyluniodd Samsung y batri yn rhy ymosodol. Rhy denau, wedi'i bacio'n rhy dynn, dim goddefgarwch ar gyfer ehangu. Roedd y gwahanydd wedi'i wasgu'n rhy galed mewn un gornel mewn rhai celloedd. Man gwan wedi datblygu. Yn y diwedd cael twll pin. Byr mewnol. Rhedeg thermol. Tân.
Roeddent yn cofio 2.5 miliwn o ffonau. Gwahardd o awyrennau. Costio biliynau i Samsung. Y cyfan oherwydd darn o blastig yn deneuach na phapur.
Mae gen i farn am ddyluniad batri ymosodol. Mae cynhyrchwyr yn gwthio'n deneuach ac yn ysgafnach i guro'r gystadleuaeth. Ond mae terfyn. Nid yw ffiseg yn poeni am amserlen lansio'ch cynnyrch.
Sut mae'n gweithio mewn gwirionedd (y rhan y mae pawb yn ei hepgor)
Codi tâl:
Rydych chi'n plygio'ch ffôn i mewn. Mae'r gwefrydd yn gorfodi electronau i'r anod ac yn eu tynnu o'r catod. Mae hyn yn gwneud y catod rhyddhau ïonau lithiwm. Mae'r ïonau'n teithio drwy'r electrolyt i'r anod. Maent yn cael eu rhyngosod i'r strwythur graffit.
Meddyliwch amdano fel cywasgu sbring. Nid yw'r ïonau lithiwm am fod yn yr anod yn naturiol - maent yn fwy sefydlog yn y catod. Ond rydych chi'n eu gorfodi draw yno trwy gymhwyso foltedd. Ynni wedi'i storio.
Rhyddhau:
Rydych chi'n dad-blygio ac yn defnyddio'ch ffôn. Mae'r gwanwyn yn rhyddhau. Mae ïonau lithiwm yn llifo yn ôl i'r catod drwy'r electrolyte. Mae electronau'n llifo trwy gylched eich ffôn o anod i gatod. Mae'r llif electron hwnnw'n pweru'ch dyfais.
Mae'r foltedd yn dibynnu ar y cemeg a'r cyflwr gwefr. Ar gyfer NMC neu NCA:
Wedi'i wefru'n llawn: ~4.2V
Enwol: ~3.7V
Wedi'i ryddhau'n llawn: ~ 3.0V
Peidiwch â mynd o dan 3.0V neu rydych chi'n dechrau platio metel lithiwm sy'n beryglus. Peidiwch â mynd yn uwch na 4.2V neu rydych mewn perygl o redeg i ffwrdd thermol. Dyna pam mae systemau rheoli batri (BMS) yn bodoli. Maen nhw'n monitro foltedd a thymheredd a cherrynt ac yn cau pethau i lawr os bydd unrhyw beth yn edrych o'i le.
Mae dyluniad BMS da yn galed. Yn galed iawn. Mae angen amseroedd ymateb cyflym, synwyryddion cywir, gwiriadau diogelwch diangen. BMS rhad yw un o'r ffyrdd cyflymaf o droi batri gweddus yn berygl tân.
Y problemau (o ddyn mae cymaint o broblemau)
Problem 1: Mae diraddio yn anochel
Mae pob cylch gollwng gwefr yn niweidio'r batri. Anorfod. Thermodynameg.
Mae'r peth hwn a elwir yn haen SEI - rhyngffas electrolyt solet - sy'n ffurfio ar wyneb yr anod. Mewn gwirionedd mae'n angenrheidiol i'r batri weithredu. Ond mae'n parhau i dyfu dros amser ac yn cymryd llawer o lithiwm gweithredol. Ar ôl 500 o gylchoedd efallai y bydd gennych gapasiti o 90% ar ôl. Ar ôl 1000 efallai 80%. Ar ôl 2000... yn dibynnu.
Mae gen i MacBook o 2015 sy'n dal i ddangos iechyd batri 78%. Rwy'n ei fabi er - anaml y bydd yn gadael iddo fynd o dan 40%, cadwch ef wedi'i blygio i mewn pan fo'n bosibl, peidiwch byth â'i wefru mewn car poeth. Mae gan fy ngwraig MacBook 2018 sydd ar iechyd 62% oherwydd ei bod yn ei redeg yn galed. Cylchoedd llawn bob dydd, yn ei adael yn gwefru dros nos, yn ei ddefnyddio ar ei glin tra mae'n boeth. Mae sut rydych chi'n trin y batri yn bwysig LLAWER.
Mae'r catod yn diraddio hefyd. Mae NMC nicel uchel yn arbennig o wael. Uchod 4.3V mae'r wyneb catod yn dechrau adweithio ag electrolyt. Gall ïonau metel trosiannol (nicel, manganîs, cobalt) hydoddi a mudo i'r anod lle maen nhw'n gwneud llanast o'r SEI. Mae yna hefyd y peth hwn a elwir yn ddwyseiddiad catod lle mae'r strwythur grisial yn cywasgu'n araf ac yn colli mandylledd.
Methu atal hyn mewn gwirionedd. Dim ond cemeg ydyw. Mae entropi bob amser yn ennill.
Problem 2: Mae tymheredd yn dinistrio popeth
O dan 0 gradd mae'r electrolyte yn mynd yn gludiog fel mêl oer. Mae trafnidiaeth Ion yn arafu. Efallai y byddwch yn colli 20-30% o gapasiti ar -10 gradd . Hyd yn oed yn waeth, os ceisiwch wefru batri oer yn gyflym byddwch yn rhoi lithiwm metelaidd ar yr anod yn hytrach na'i gydosod. Mae hynny'n creu dendrites - strwythurau tebyg i nodwydd o fetel lithiwm a all dyfu ac yn y pen draw dyllu'r gwahanydd. Byr mewnol. Tân.
Yn uwch na 40-45 gradd, mae'r holl adweithiau diraddio yn cyflymu. Rheol bawd: mae pob cynnydd o 10 gradd yn dyblu'r gyfradd adwaith. Felly mae batri ar 45 gradd yn diraddio tua 4x yn gyflymach nag ar 25 gradd.
Dw i'n byw yn Texas. Mae tymhorau'r haf yn cyrraedd 100 gradd F+ (38 gradd +). Rwyf wedi gweld batris EV a gollodd gapasiti o 15% mewn 3 blynedd yn unig o amlygiad gwres. Yn y cyfamser, prin y bydd cerbydau trydan yn Minnesota yn diraddio yn yr haf - ond yn colli eu dosbarthiad yn y gaeaf oherwydd yr oerfel. Methu ennill.
Mae'r tymheredd gweithredu delfrydol fel 20-25 gradd. Pob lwc i gynnal hynny yn y byd go iawn.
Problem 3: Mae codi tâl cyflym yn gynhenid yn broblemus
Mae pawb eisiau gwefru EV 10-munud fel gorsaf nwy. Ond mae gwthio pŵer enfawr trwy fatri yn cynhyrchu gwres. Colledion I²R - gwrthiant amserau sgwâr cyfredol. Mae'r gwrthiant yn fach ond nid yn sero. Gyda gwefr 250kW rydych chi'n cynhyrchu gwres sylweddol.
Hefyd mae codi tâl cyflym yn pwysleisio'r deunyddiau electrod yn fecanyddol. Yn gorfodi ïonau i symud yn gyflym drwy'r strwythur. Gall achosi cracio a thorri asgwrn gronynnau dros amser.
Gall Tesla Superchargers (V3) wneud uchafbwynt 250kW. Ond maen nhw'n lleihau'n gyflym. Efallai 250kW am 5 munud, yna 150kW, yna 100kW, yna 50kW. Dyna'r BMS sy'n amddiffyn y celloedd.
Gall systemau 800V mwy newydd o Porsche a Hyundai wneud 350kW. Ond dim ond yn fyr. Ffiseg yw ffiseg.
Mae ymchwil i- wefru - ddyluniadau electrod cyflym wedi'u optimeiddio. Electrodau teneuach, gronynnau llai, haenau gwell. Mae'n helpu. Ond ni allwch dwyllo thermodynameg.
Problem 4: Tân
Nid yw batris ion lithiwm yn mynd ar dân yn aml. Ffordd llai na cheir gasoline. Ond pan maen nhw'n gwneud mae'n ddramatig.
Rhedeg thermol. Unwaith y bydd cell yn taro tymheredd critigol - yn amrywio yn ôl cemeg, efallai 150-200 gradd - mae adweithiau ecsothermig yn dechrau. SEI yn dadelfennu. Gwahanydd yn toddi. Mae electrolyte yn berwi. Mae catod yn rhyddhau ocsigen. Mae pob adwaith yn cynhyrchu gwres sy'n sbarduno mwy o adweithiau. Dolen adborth gadarnhaol.
Ni allwch ei ddiffodd â dŵr fel tân arferol. Rwy'n golygu y gallwch chi adael dŵr arno i'w oeri ond mae'r gell yn dal i gynhyrchu gwres yn fewnol. Mae adrannau tân yn casáu tanau cerbydau trydan. Cymerwch oriau i'w rhoi allan. Gall ailgynnau yn ddiweddarach.
Fodd bynnag, mae gan gelloedd modern nodweddion diogelwch. Gwahanyddion diffodd sy'n cau pan gânt eu gwresogi. Fentiau pwysau. Cyfredol yn torri ar draws. Ffiwsiau thermol. Hefyd mae'r BMS yn gwylio popeth.
Ond mae'n dal i ddigwydd weithiau. Yn gwneud y newyddion bob tro er bod EVs yn ystadegol yn fwy diogel na cheir nwy. Problem cysylltiadau cyhoeddus.
Problem 5: Moeseg Cobalt
Daw 70% o'r cobalt o'r DRC. Llawer ohono o fwyngloddiau artisanal gydag amodau gwaith gwael. Adroddiadau llafur plant. Difrod amgylcheddol. Mae'n llanast.
Mae pawb yn ceisio defnyddio llai o cobalt. Ychydig iawn y mae NMC nicel uchel yn ei ddefnyddio. Mae LFP yn defnyddio sero. Ond mae cobalt yn sefydlogi'r strwythur catod. Hebddo mae angen gwell rheolaeth thermol arnoch a therfynau foltedd llymach.
Mae prisiau cobalt hefyd yn wallgof. O dan $30k/tunnell yn 2016. Wedi cynyddu i $90k+ yn 2018. Cwymp i $25k yn 2020. Erbyn hyn tua $35k/tunnell. Sut ydych chi'n cynllunio cynhyrchu pan fydd eich cost deunydd crai yn amrywio 3x?
Problem 6: Anrhefn cadwyn gyflenwi
Aeth prisiau lithiwm yn hollol newydd yn 2021-2022. $6k/tunnell yn 2020. Wedi cyrraedd uchafbwynt fel $80k/tunnell ar ddiwedd 2022. Cwymp i $12k/tunnell yn 2024. Bellach tua $15k/tunnell yn 2025.
Daw'r rhan fwyaf o lithiwm o Awstralia (cloddio creigiau caled) neu Dde America (echdynnu heli o fflatiau halen yn Chile/Ariannin/Bolivia - y "triongl lithiwm"). Ond mae'r rhan fwyaf o brosesu yn digwydd yn Tsieina. Fel 75% o gapasiti mireinio lithiwm byd-eang.
Mae Tsieina hefyd yn rheoli gweithgynhyrchu batri - 75% o gynhyrchu celloedd byd-eang. A 90% o ddeunyddiau anod (prosesu graffit).
Dyma pam mae'r Unol Daleithiau ac Ewrop yn sgrialu i adeiladu cadwyni cyflenwi domestig. Ond mae'n araf. Mae'n cymryd blynyddoedd i adeiladu ffatri gigactor. Mae'n cymryd mwy o amser i adeiladu'r gadwyn gyflenwi i fyny'r afon.
Mae angen i'r batri lithiwm gradd fod yn hynod bur. Llai na 0.01% amhureddau. Nid yw'r lefel honno o fireinio yn rhad nac yn gyflym.
Pam rydyn ni'n sownd ag ion lithiwm (am y tro)
Er gwaethaf popeth yr wyf newydd gwyno amdano, lithiwm-ion yw'r opsiwn gorau o hyd ar raddfa fasnachol.
Dwysedd ynni: 250-300 Wh / kg ar lefel cell. Efallai 160-180 Wh / kg ar lefel pecyn ar ôl ychwanegu oeri a strwythur a BMS. Mae hynny'n ddigon ar gyfer 300+ milltir EVs heb bwysau chwerthinllyd.
Cymharwch:
Asid plwm: 30-50 Wh/kg (trwm fel ffyc)
NiMH: 60-120 Wh/kg (yr hyn a ddefnyddiodd Prius)
NiCd: 40-60 Wh/kg (hefyd yn wenwynig, wedi'i ddileu'n raddol yn bennaf)
Mae gweithgynhyrchu yn aeddfed. Dwsinau o gyflenwyr. Gigafactories lluosog. Cadwyni cyflenwi sefydledig. Economeg maint.
Mae gigafactory Tesla yn Nevada yn targedu 35 GWh y flwyddyn. Mae hynny'n ddigon ar gyfer 500k+ EVs. Mae CATL yn Tsieina yn gwneud hyd yn oed mwy - dwi'n meddwl 200+ GWh/blwyddyn? Efallai 300? Byddai'n rhaid i mi wirio.
Mae'r holl seilwaith yn rhagdybio ïon lithiwm hefyd. Safonau codi tâl (CCS, NACS, CHAdeMO). Algorithmau BMS. Rheoliadau diogelwch. Prosesau ailgylchu. Methu cyfnewid mewn cemeg gwahanol heb ailgynllunio popeth.
Beth allai gymryd ei le yn y pen draw
Batris cyflwr solid:Amnewid electrolyt hylif gyda deunydd ceramig solet neu wydr neu sylffid. Manteision: dim gollyngiad, llai o risg tân, efallai defnyddio anodau metel lithiwm ar gyfer dwysedd ynni uwch.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - mae pawb yn gweithio arno. Mae QuantumScape yn hawlio 800 Wh/kg mewn celloedd labordy gyda 800+ chylchredau. Yn drawiadol os yn wir.
Problemau: Gwrthiant rhyngwyneb rhwng electrolyt solet ac electrodau. Anodd cynnal cyswllt da dros filoedd o gylchoedd wrth i ddeunyddiau ehangu/contractio. Mae'r rhan fwyaf o electrolytau solet yn frau - gall dendritau gracio drwyddynt. Mae gweithgynhyrchu ar raddfa yn gwbl heb ei brofi.
Rwy'n amheus y byddwn yn gweld hyn mewn ceir prif ffrwd cyn 2030. Efallai 2028 os bydd rhywun yn torri tir newydd. Ond yn ddiweddarach mae'n debyg. Rwyf wedi clywed bod "cyflwr solet 5 mlynedd i ffwrdd" am y 10 mlynedd diwethaf.
Lithiwm-sylffwr:Dwysedd egni damcaniaethol o 2600 Wh/kg. Mae sylffwr yn rhad ac yn helaeth.
Problem: effaith gwennol polysulfide. Mae cynhyrchion canolradd yn hydoddi mewn electrolyte gan achosi pylu cynhwysedd cyflym. Ar ôl 50 cylchred, caiff y batri ei dost.
Mae hyn "bron wedi'i ddatrys" ers 20+ o flynyddoedd. Dal ddim yno.
Sodiwm-ion:Mewn gwirionedd yn digwydd nawr. Dechreuodd CATL gynhyrchu yn 2023. Mae BYD yn gweithio arno.
Mae sodiwm ym mhobman (dŵr môr). Yn rhatach na lithiwm. Yn gallu defnyddio offer gweithgynhyrchu tebyg.
Ond mae dwysedd ynni yn is: 150-160 Wh/kg yn erbyn 250-300 ar gyfer lithiwm-ion.
Mae'n gwneud synnwyr ar gyfer storfa sefydlog a EVs rhad. Peidio â disodli ïon lithiwm mewn cynhyrchion premiwm unrhyw bryd yn fuan.
Anodau metel lithiwm:Defnyddiwch fetel lithiwm yn lle graffit. Cadwch electrolyt hylif. Gallai daro 400-500 Wh/kg ar lefel cell.
Mae problem dendrit yn parhau. Mae gan bawb eu datrysiadau eu hunain - haenau, ychwanegion electrolyte, ac ati. Gawn ni weld pwy fydd yn llwyddo gyntaf.
O abatris polymer lithiwmMae'n debyg y dylai - sôn am y rheini. Maent yn defnyddio gel neu electrolyt polymer solet yn lle hylif. Siapiau teneuach, ysgafnach, mwy hyblyg. Mae'n debyg bod gan eich clustffonau di-wifr un. Ychydig yn fwy diogel na hylif ond mae dwysedd ynni tua'r un peth. Mae'n dal i fod yn dechnoleg ion lithiwm, newydd ei becynnu'n wahanol. Mae adrannau marchnata wrth eu bodd yn eu galw'n "LiPo" fel rhywbeth chwyldroadol. Dyw e ddim.
