லித்தியம்-அயன் என்றால் என்ன?

"லித்தியம்-அயன்" பகுதி என்பது, ஈய அயனிகள் (லெட்-அமில பேட்டரிகள்) அல்லது நிக்கல் அயனிகள் (NiMH பேட்டரிகள்) போன்றவற்றுக்குப் பதிலாக லித்தியம் அயனிகளை நகர்த்துகிறோம். லித்தியம் இலகுவானது மற்றும் ஒரு கிராமுக்கு அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. இயற்பியல் காரணங்கள்.

எளிமையானது சரியா? நீங்கள் விவரங்களைத் தோண்டத் தொடங்கியவுடன், இந்த பேட்டரிகளைப் பற்றி எதுவும் உண்மையில் எளிதானது அல்ல, நான் செய்யப் போகிறேன், ஏனென்றால் என்னால் உதவ முடியாது.

உறுப்பு எண் 3. ஹைட்ரஜன், ஹீலியம், லித்தியம். அதுதான் உத்தரவு. சூப்பர் சிறிய அணு, ஏனெனில் அதில் 3 புரோட்டான்கள் மட்டுமே உள்ளன.

இதோ லித்தியம் - அதன் வெளிப்புற எலக்ட்ரானை அகற்ற விரும்புகிறது. தீவிரமாக விரும்புவது போல. அந்த வகையில் இது நிலையற்றது. மக்கள் சோடியத்தை தண்ணீரில் வீசும் வீடியோக்கள் உங்களுக்குத் தெரியுமா? லித்தியம் அதைச் செய்கிறது ஆனால் இன்னும் அதிகம். 2011 (அல்லது 2012?) இல் ஒரு பாதுகாப்பு ஆர்ப்பாட்டத்தில் ஒருமுறை யாரோ ஒருவர் லித்தியம் உலோகத்தை ஒரு வாளி தண்ணீருக்குள் விடுவதை நான் பார்த்தேன், அது எவ்வளவு வேகமாக நடந்துகொண்டது என்பது உண்மையாகவே பயமாக இருந்தது. வாளி கரைந்தது.

காத்திருங்கள், வாளி உருகவில்லை. தண்ணீர் கொதித்தது மற்றும் லித்தியம் மேற்பரப்பில் தீ பிடித்தது. வாளி நன்றாக இருந்தது. என் ஞாபகம் கெட்டது.

எப்படியிருந்தாலும் புள்ளி: தூய லித்தியம் உலோகம் ஆபத்தானது. அதனால்தான் நவீன லித்தியம்{1}}அயன் பேட்டரிகள் தூய லித்தியம் உலோகத்தைப் பயன்படுத்துவதில்லை - அவை லித்தியம் அயான்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஏற்கனவே ஆக்ஸிஜனேற்றப்பட்ட லித்தியம். Li+ வடிவம். மேலும் நிலையானது.

நீங்கள் பெறும் மின்னழுத்தம் ஒரு கலத்திற்கு 3.6-3.7V ஆகும், இது ஒழுக்கமானது. அல்கலைன் (1.5V) அல்லது NiMH (1.2V) ஐ விட சிறந்தது. உங்கள் இலக்கு மின்னழுத்தத்தைத் தாக்க உங்களுக்கு குறைவான செல்கள் தேவை என்று அர்த்தம். அதனால்தான் உங்கள் லேப்டாப் பேட்டரியில் 15 செல்களுக்கு பதிலாக 6 செல்கள் உள்ளன.

மேலும் - மற்றும் நான் இதை முதலில் குறிப்பிட்டிருக்க வேண்டும் - லித்தியம் லேசானது. மூன்றாவது லேசான உறுப்பு. எனவே நீங்கள் பைத்தியக்காரத்தனமான எடை இல்லாமல் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியைப் பெறுவீர்கள். அதனால்தான் EVகள் லித்தியம்-அயனைப் பயன்படுத்துகின்றன, ஈய{6}}அமிலத்தைப் பயன்படுத்துவதில்லை. அதே ஆற்றல் கொண்ட லீட்{8}}ஆசிட் பேட்டரி 5-6 மடங்கு அதிக எடையைக் கொண்டிருக்கும். பேட்டரியை மாற்ற உங்கள் டெஸ்லாவுக்கு ஃபோர்க்லிஃப்ட் தேவைப்படும்.

lithium-ion

அனோட் (எதிர்மறை பக்கம்):

பொதுவாக கிராஃபைட். ஆம், பென்சில்களில் இருக்கும் அதே பொருட்கள், தூய்மையான மற்றும் வித்தியாசமாக செயலாக்கப்பட்டவை தவிர.

கிராஃபைட் இந்த அடுக்கு படிக அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது - அணு மட்டத்தில் அட்டைகளின் அடுக்கை கற்பனை செய்து பாருங்கள். பலவீனமான வான் டெர் வால்ஸ் படைகளால் அடுக்குகள் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன (உயர்நிலைப் பள்ளி வேதியியல் மீண்டும் உங்களை வேட்டையாட வருகிறது). லித்தியம் அயனிகள் இந்த அடுக்குகளுக்கு இடையில் நழுவி... அங்கேயே தொங்கவிடலாம். தொழில்நுட்பச் சொல் "இன்டர்கேலேஷன்" ஆனால் பல-அடுக்குக் கேரேஜில் கார்களை நிறுத்துவது போலத்தான் நான் நினைக்கிறேன்.

கோட்பாட்டு அதிகபட்ச கொள்ளளவு ஒரு கிராமுக்கு 372 மில்லியாம்ப்{1}} மணிநேரம். உண்மையான-உலகில் நீங்கள் 340-360 mAh/g உற்பத்தி செய்யவில்லை என்றால். 310 mAh/g ஐ எட்டக்கூடிய சில சீன உற்பத்தியாளர்களின் செல்களை நான் பார்த்திருக்கிறேன். பெயர்களுக்குப் பெயரிடப் போவதில்லை, ஆனால் "BYD" இல் உள்ள எழுத்துக்களை மறுசீரமைத்தால் உங்களுக்கு கிடைக்கும்... சரி நான் பெயர்களை பெயரிடுகிறேன். அவர்களின் ஆரம்பகால செல்கள் கடினமானவை. இருப்பினும் 2018 ஆம் ஆண்டிலிருந்து அவர்கள் சிறந்து விளங்கியுள்ளனர்.

சிலிக்கான் கோட்பாட்டளவில் கிராஃபைட்டை விட 10 மடங்கு அதிக லித்தியத்தை வைத்திருக்கும் என்பதால் இப்போது அனைவரும் சிலிக்கான் அனோட்களைப் பற்றி பேசுகிறார்கள். ஆச்சரியமாக இருக்கிறது, இல்லையா? 3700+ mAh/g தத்துவார்த்த திறன்.

பிரச்சனை - மற்றும் நான் இந்தத் துறையில் தொடங்கியதில் இருந்து "கிட்டத்தட்ட தீர்க்கப்பட்ட" பிரச்சனை இதுவே - சிலிக்கான் நீங்கள் லிதியேட் செய்யும் போது சுமார் 300% விரிவடைகிறது. துகள்கள் உண்மையில் பிளவுபடுகின்றன. ஒரு கான்கிரீட் தொகுதிக்குள் ஒரு பலூனை ஊதுவதை கற்பனை செய்து பாருங்கள். கான்கிரீட் நெகிழ்வதில்லை, அது உடைகிறது.

டெஸ்லா இப்போது கிராஃபைட்டுடன் சில சிலிக்கனைப் பயன்படுத்துகிறது. ஒருவேளை 5-10% சிலிக்கான்? 8% என்று கேள்விப்பட்டேன் ஆனால் நான் தவறாக இருக்கலாம். இது ஒரு சிறிய தொகை தான். ஒவ்வொரு ஸ்டார்ட்அப்பின் சீரிஸ் ஏ பிட்ச் டெக் கூறினாலும் தூய சிலிக்கான் அனோட்கள் இன்னும் தயாராக இல்லை.

கேத்தோடு (நேர்மறை பக்கம்):

ஓ பையன். இங்குதான் குழப்பம் ஏற்படுகிறது, ஏனெனில் 6 வெவ்வேறு கேத்தோடு வேதியியல்கள் உள்ளன, மேலும் எது சிறந்தது என்பதைப் பற்றிய கருத்துக்கள் அனைவருக்கும் உள்ளன, மேலும் அவை அனைத்தும் தவறானவை, ஏனெனில் இது உங்கள் பயன்பாட்டைப் பொறுத்தது.

1991 இல் சோனியில் இருந்து அசல் லித்தியம் கோபால்ட் ஆக்சைடு - LiCoO₂. சுருக்கமாக "எல்சிஓ" என்று அழைக்கிறோம். ஆற்றல் அடர்த்தி நன்றாக இருக்கும் - 150-200 mAh/g அதை உருவாக்கியவர். ஆனால் வெப்ப நிலைத்தன்மை பயங்கரமானது. நீங்கள் அதை அதிகமாகச் சார்ஜ் செய்தால் அல்லது அதிக சூடாக இருந்தால், படிக அமைப்பு ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுகிறது. ஆக்ஸிஜன் + ஆர்கானிக் எலக்ட்ரோலைட் + வெப்பம்=மோசமான நாள். ஃபோன்கள் 10 வருடங்கள் நீடிக்கத் தேவையில்லை என்பதாலும், அவற்றை 10C இல் நீங்கள் வேகமாக சார்ஜ் செய்யாததாலும், உங்கள் ஃபோன் LCO ஐப் பயன்படுத்தக்கூடும்.

பின்னர் NMC - நிக்கல் மாங்கனீஸ் கோபால்ட் ஆக்சைடு உள்ளது. இதைத்தான் இப்போது பெரும்பாலான EVகள் பயன்படுத்துகின்றன. நிக்கல் மற்றும் மாங்கனீசு மற்றும் கோபால்ட் விகிதம் மாறிக்கொண்டே இருக்கிறது. 1:1:1 (சம பாகங்கள்) என தொடங்கியது. பின்னர் உற்பத்தியாளர்கள் 5:3:2 க்கு நகர்ந்தனர். பிறகு 6:2:2. இப்போது சில உயர்நிலைக் கலங்களில் 8:1:1 அல்லது 9:0.5:0.5 ஆக இருக்கிறோம்.

ஏன் மாறுதல்? கோபால்ட் விலை உயர்ந்தது. உண்மையில் விலை உயர்ந்தது போல. மேலும் பெரும்பாலான கோபால்ட் DRC (காங்கோ ஜனநாயக குடியரசு) இலிருந்து வருகிறது மற்றும் அங்குள்ள சுரங்க நிலைமை... சிக்கலானது. குழந்தை தொழிலாளர்கள், பாதுகாப்பற்ற சூழ்நிலைகள், முழு குழப்பம். எனவே அனைவரும் குறைந்த கோபால்ட்டை பயன்படுத்த முயற்சிக்கின்றனர்.

அதிக நிக்கல்=அதிக திறன் ஆனால் குறைந்த வெப்ப நிலைப்புத்தன்மை. அதிக மாங்கனீசு=மலிவானது மற்றும் நிலையானது ஆனால் குறைந்த திறன். அதிக கோபால்ட்=இன்னும் நிலையான மற்றும் சிறந்த சுழற்சி வாழ்க்கை ஆனால் $$$ மற்றும் நெறிமுறை சிக்கல்கள்.

இது எப்போதும் வர்த்தகம்-தான். எப்போதும். இதைப் பற்றி தயாரிப்பு மேலாளர்களுடன் நான் பல வாதங்களைக் கொண்டிருந்தேன். அவர்கள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் நீண்ட சுழற்சி வாழ்க்கை மற்றும் குறைந்த செலவு மற்றும் நல்ல பாதுகாப்பு ஆகியவற்றை விரும்புகிறார்கள். நீங்கள் இரண்டை தேர்வு செய்யலாம். இருக்கலாம்.

NCA - நிக்கல் கோபால்ட் அலுமினியமும் உள்ளது. டெஸ்லா இதை பல ஆண்டுகளாக தங்கள் நீண்ட{2}}பேக்குகளில் பயன்படுத்தியது. பானாசோனிக் அவற்றை நெவாடா ஜிகாஃபாக்டரியில் உருவாக்கியது. நான் ஒரு முறை வேறு பேட்டரி தொழிற்சாலையை சுற்றிப்பார்த்தேன் - அது இல்லை, ஆனால் போட்டியாளரின் வசதி - மற்றும் உலர் அறை மட்டும் பைத்தியமாக இருந்தது. காற்று கையாளுதல் அமைப்புக்கு $50+ மில்லியன் செலவாகும். அனைத்தும் -40 டிகிரி பனி புள்ளிக்கு கீழே இருக்க வேண்டும் அல்லது எலக்ட்ரோலைட் உப்பு ஈரப்பதத்தை உறிஞ்சி ஹைட்ரோஃப்ளூரிக் அமிலத்தை உருவாக்குகிறது. HF எதையும் சாப்பிடும். கண்ணாடி, உலோகம், எலும்பு. கேவலமான விஷயங்கள்.

ஓ மற்றும் LFP - லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட். இது மீண்டும் மீண்டும் வருகிறது. இது பாதுகாப்பானது, kWhக்கு மலிவானது மற்றும் நீண்ட காலம் நீடிக்கும். LFP செல்கள் 5000+ சுழற்சிகளை 80% திறன் கொண்டதாகக் கேள்விப்பட்டிருக்கிறேன். 6000 கூட இருக்கலாம். என்எம்சிக்கு 120-140 mAh/g vs 180-200 போன்ற குறைந்த ஆற்றல் அடர்த்தி - மட்டுமே உள்ளது.

டெஸ்லா LFPயை 2021 ஆம் ஆண்டு வாக்கில் தங்களுடைய ஸ்டாண்டர்ட் ரேஞ்ச் மாடல் 3s இல் வைக்கத் தொடங்கியது. சீனச் சந்தை முதலில் அவற்றைப் பெற்றது. அர்த்தமுள்ளதாக இருக்கிறது - CATL மிகப்பெரிய LFP உற்பத்தியாளர் மற்றும் அவர்கள் சீனாவில் உள்ளனர்.

சிலர் குளிர் காலநிலையில் LFP வரம்பு இழப்பைப் பற்றி புகார் கூறுகின்றனர். இது என்எம்சியை விட மோசமானது. ஆனால் செல்கள் மலிவானவை மற்றும் நீண்ட காலம் நீடிக்கும், எனவே பல பயன்பாடுகளுக்கு இது வர்த்தக-ஆஃப் ஆகும். சிட்டி காருக்கு LFP பேக்கை எடுத்துக்கொள்வேன். நீண்ட-ஹைவே க்ரூஸருக்கு இல்லை.

எலக்ட்ரோலைட்:

இது நடுவில் உள்ள திரவம். இது அயனிகளை நடத்துகிறது, ஆனால் எலக்ட்ரான்கள் அல்ல, இது முக்கியமானது, ஏனெனில் இது எலக்ட்ரான்களை நடத்தினால், உங்களுக்கு ஒரு குறுகிய சுற்று இருக்கும்.

பொதுவாக இது லித்தியம் ஹெக்ஸாபுளோரோபாஸ்பேட் - LiPF₆ - கரிம கரைப்பான்களில் கரைக்கப்படுகிறது. கரைப்பான்கள் பொதுவாக எத்திலீன் கார்பனேட் (EC) மற்றும் டைமெத்தில் கார்பனேட் (DMC) அல்லது டைதில் கார்பனேட் (DEC) ஆகியவற்றின் கலவையாகும்.

இங்கே ஒரு வித்தியாசமான விவரம்: அறை வெப்பநிலையில் EC திடமானது. உருகுநிலை சுமார் 36 டிகிரி ஆகும். எனவே தூய EC குளிர்காலத்தில் உறைந்துவிடும். அதனால்தான் நீங்கள் அதை DMC அல்லது DEC உடன் கலக்கிறீர்கள், அவை -70 டிகிரி அல்லது வேறு எதுவாக இருந்தாலும். கலவையானது நியாயமான நிலையில் திரவமாக இருக்கும்.

மேலும் கரிம கார்பனேட்டுகள் எரியக்கூடியவை. பெட்ரோல்{1}}அளவிலான எரியக்கூடியது அல்ல, ஆனால் நிச்சயமாக எரியக்கூடியது. ஒரு முறை ஆணி ஊடுருவல் சோதனையை நான் பார்த்தேன், அங்கு நாங்கள் வேண்டுமென்றே முழு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட செல் வழியாக ஒரு ஆணியை ஓட்டினோம். அது முதலில் வாயுவை வெளியேற்றியது - உறுத்தும் ஒலி - பிறகு தீப்பிழம்புகள் வென்ட் ஓட்டையை வெளியேற்றியது. 2 மீட்டர் உயரத்தை எட்டியது. தெர்மல் கேமரா காட்சிகளின் அடிப்படையில் முழு செல் 800 டிகிரிக்கு வந்திருக்கலாம்.

அது தீயை அடக்குதல் மற்றும் எல்லாவற்றையும் கொண்ட ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சோதனை. இருந்தாலும் இன்னும் பயமாக இருக்கிறது.

LiPF₆ உப்பு நரகத்தைப் போல ஹைக்ரோஸ்கோபிக் ஆகும். தண்ணீரை விரும்புகிறது. ஈரமானால் அது HF ஆக ஹைட்ரோலைஸ் செய்கிறது. அதனால்தான் பேட்டரி உற்பத்தி மிகவும் உலர்ந்த அறைகளில் நடக்கிறது. நான் -40 டிகிரி அல்லது அதற்கும் குறைவான பனி புள்ளியைப் பற்றி பேசுகிறேன். டீஹைமிடிஃபிகேஷன் சிஸ்டம் பொதுவாக செல் தொழிற்சாலையில் மிகப்பெரிய ஆற்றல் நுகர்வோர்களில் ஒன்றாகும்.

நான் ஒரு முறை ஒரு வசதியைப் பார்வையிட்டேன், அங்கு உலர் அறை மிகவும் வறண்டது, அது சுவாசிக்க வலித்தது. உங்கள் மூக்கு சில நிமிடங்களில் வறண்டுவிடும். அங்கு பணிபுரியும் அனைவரும் சலைன் ஸ்பிரேயை தொடர்ந்து பயன்படுத்த வேண்டும். இனிமையான பணிச்சூழல் இல்லை.

பிரிப்பான்:

மறந்த கூறு. இது ஒரு மெல்லிய பாலிமர் சவ்வு ஆனால் அது முக்கியமானதாகும்.

பொதுவாக பாலிப்ரோப்பிலீன் (PP) அல்லது பாலிஎதிலீன் (PE). சில நேரங்களில் PP{{1}PE-PP உடன் டிரைலேயர். தடிமன் பொதுவாக 20-25 மைக்ரான்கள். அது மெல்லியது. மனித முடியை விட மெல்லியது (70-100 மைக்ரான்).

இது 100 நானோமீட்டர் விட்டம் - போன்ற நுண்ணிய துளைகளைக் கொண்டுள்ளது - அவை அயனிகளை வழியாகச் செல்ல அனுமதிக்கின்றன, ஆனால் எலக்ட்ரான்களைத் தடுக்கின்றன. மேலும் இது அனோட் மற்றும் கேதோடை உடல் ரீதியாக பிரிக்கிறது. அவர்கள்=ஷார்ட் சர்க்யூட்டை=தொட்டால் கெட்ட விஷயங்கள் வேகமாக நடக்கும்.

Samsung Galaxy Note 7 தீ விபத்து நினைவிருக்கிறதா? 2016. அது பிரிப்பான் சேதம் காரணமாக இருந்தது. சாம்சங் பேட்டரியை மிகவும் ஆக்ரோஷமாக வடிவமைத்துள்ளது. மிகவும் மெல்லியதாக, மிகவும் இறுக்கமாக நிரம்பியுள்ளது, விரிவாக்கத்திற்கு சகிப்புத்தன்மை இல்லை. சில செல்கள் பிரிப்பான் ஒரு மூலையில் மிகவும் கடினமாக அழுத்தப்பட்டிருக்கும். பலவீனமான இடம் உருவாகியுள்ளது. இறுதியில் ஒரு துளை கிடைத்தது. உள் குறுகிய. தெர்மல் ரன்வே. நெருப்பு.

அவர்கள் 2.5 மில்லியன் போன்களை திரும்ப அழைத்தனர். விமானங்களில் செல்ல தடை விதிக்கப்பட்டுள்ளது. சாம்சங் பில்லியன்கள் செலவாகும். எல்லாவற்றிற்கும் காரணம் காகிதத்தை விட மெல்லிய பிளாஸ்டிக் துண்டு.

ஆக்கிரமிப்பு பேட்டரி வடிவமைப்பு பற்றி எனக்கு கருத்துகள் உள்ளன. உற்பத்தியாளர்கள் போட்டியை முறியடிக்க மெல்லியதாகவும் இலகுவாகவும் தள்ளுகிறார்கள். ஆனால் ஒரு எல்லை இருக்கிறது. உங்கள் தயாரிப்பு வெளியீட்டு அட்டவணையைப் பற்றி இயற்பியல் கவலைப்படுவதில்லை.

சார்ஜ்:

உங்கள் மொபைலைச் செருகவும். சார்ஜர் எலக்ட்ரான்களை அனோடில் செலுத்துகிறது மற்றும் அவற்றை கேத்தோடிலிருந்து இழுக்கிறது. இது கத்தோடை லித்தியம் அயனிகளை வெளியிடுகிறது. அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் வழியாக அனோடிற்கு பயணிக்கின்றன. அவை கிராஃபைட் கட்டமைப்பில் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்படுகின்றன.

ஒரு ஸ்பிரிங் அமுக்குவது போல் நினைத்துப் பாருங்கள். லித்தியம் அயனிகள் இயற்கையாகவே அனோடில் இருக்க விரும்புவதில்லை - அவை கேத்தோடில் மிகவும் நிலையாக இருக்கும். ஆனால் மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் நீங்கள் அவர்களை அங்கு கட்டாயப்படுத்துகிறீர்கள். சேமிக்கப்பட்ட ஆற்றல்.

வெளியேற்றுதல்:

உங்கள் மொபைலைத் துண்டித்து உபயோகிக்கிறீர்கள். வசந்தம் வெளியிடுகிறது. லித்தியம் அயனிகள் எலக்ட்ரோலைட் மூலம் மீண்டும் கேத்தோடிற்கு பாய்கின்றன. எலக்ட்ரான்கள் உங்கள் ஃபோனின் சர்க்யூட் வழியாக அனோடில் இருந்து கேத்தோடிற்கு பாய்கின்றன. அந்த எலக்ட்ரான் ஓட்டம் உங்கள் சாதனத்தை இயக்குகிறது.

மின்னழுத்தம் வேதியியல் மற்றும் சார்ஜ் நிலையைப் பொறுத்தது. NMC அல்லது NCA க்கு:

முழுமையாக சார்ஜ்: ~4.2V

பெயரளவு: ~3.7V

முழுமையாக வெளியேற்றப்பட்டது: ~3.0V

3.0V க்கு கீழே செல்ல வேண்டாம் அல்லது ஆபத்தான லித்தியம் உலோகத்தை முலாம் பூசத் தொடங்குங்கள். 4.2V க்கு மேல் செல்ல வேண்டாம் அல்லது நீங்கள் வெப்ப ரன்வே ஆபத்தில் இருக்கிறீர்கள். அதனால்தான் பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்புகள் (பிஎம்எஸ்) உள்ளன. அவை மின்னழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை மற்றும் மின்னோட்டத்தைக் கண்காணித்து, ஏதேனும் தவறாகத் தோன்றினால் விஷயங்களை மூடுகின்றன.

நல்ல BMS வடிவமைப்பு கடினமானது. மிகவும் கடினமானது. உங்களுக்கு வேகமான பதில் நேரம், துல்லியமான சென்சார்கள், தேவையற்ற பாதுகாப்பு சோதனைகள் தேவை. மலிவான BMS என்பது ஒரு ஒழுக்கமான பேட்டரியை தீ அபாயமாக மாற்றுவதற்கான விரைவான வழிகளில் ஒன்றாகும்.

lithium-ion

பிரச்சனை 1: சீரழிவு தவிர்க்க முடியாதது

ஒவ்வொரு சார்ஜ்-டிஸ்சார்ஜ் சுழற்சியும் பேட்டரியை சேதப்படுத்தும். தவிர்க்க முடியாதது. வெப்ப இயக்கவியல்.

SEI லேயர் - திட எலக்ட்ரோலைட் இடைநிலை - என்று அழைக்கப்படும் இந்த விஷயம் நேர்மின்வாயில் மேற்பரப்பில் உருவாகிறது. பேட்டரி செயல்பட இது உண்மையில் அவசியம். ஆனால் அது காலப்போக்கில் வளர்ந்து செயலில் உள்ள லித்தியத்தை உட்கொள்கிறது. 500 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு உங்களிடம் 90% திறன் இருக்கும். 1000க்குப் பிறகு 80% இருக்கலாம். 2000க்குப் பிறகு... சார்ந்தது.

என்னிடம் மேக்புக் 2015 இல் உள்ளது, அது இன்னும் 78% பேட்டரி ஆரோக்கியத்தைக் காட்டுகிறது. ஐ பேபி இட் என்றாலும் - அரிதாகவே 40% க்கு கீழே செல்ல அனுமதிக்கவும், முடிந்தால் அதை செருகவும், சூடான காரில் சார்ஜ் செய்யவே இல்லை. எனது மனைவிக்கு 2018 மேக்புக் உள்ளது, அது 62% ஆரோக்கியத்துடன் உள்ளது, ஏனெனில் அவர் அதை கடினமாக இயக்குகிறார். தினசரி முழு சுழற்சிகள், அதை ஒரே இரவில் சார்ஜ் செய்து விட்டு, சூடாக இருக்கும் போது அதை தன் மடியில் பயன்படுத்துகிறது. பேட்டரியை எவ்வாறு கையாள்வது என்பது மிகவும் முக்கியமானது.

கேத்தோடும் சிதைகிறது. உயர்-நிக்கல் என்எம்சி குறிப்பாக மோசமானது. 4.3Vக்கு மேல் கேத்தோடு மேற்பரப்பு எலக்ட்ரோலைட்டுடன் வினைபுரியத் தொடங்குகிறது. நிலைமாற்ற உலோக அயனிகள் (நிக்கல், மாங்கனீசு, கோபால்ட்) கரைந்து, அவை SEI ஐ குழப்பும் நேர்மின்முனைக்கு நகர்த்தலாம். கத்தோட் அடர்த்தி என்று அழைக்கப்படும் இந்த விஷயமும் உள்ளது, அங்கு படிக அமைப்பு மெதுவாக சுருக்கப்பட்டு போரோசிட்டியை இழக்கிறது.

இதை உண்மையில் தடுக்க முடியாது. இது வெறும் வேதியியல். என்ட்ரோபி எப்போதும் வெற்றி பெறும்.

பிரச்சனை 2: வெப்பநிலை எல்லாவற்றையும் அழிக்கிறது

0 டிகிரிக்குக் கீழே எலக்ட்ரோலைட் குளிர்ந்த தேன் போன்ற பிசுபிசுப்பைப் பெறுகிறது. அயன் போக்குவரத்து குறைகிறது. நீங்கள் -10 டிகிரியில் 20-30% திறனை இழக்கலாம். இன்னும் மோசமானது, நீங்கள் குளிர்ந்த பேட்டரியை வேகமாக சார்ஜ் செய்ய முயற்சித்தால், அதை ஒன்றிணைப்பதற்குப் பதிலாக அனோடில் உலோக லித்தியத்தை தட்டுவீர்கள். இது டென்ட்ரைட்டுகளை உருவாக்குகிறது - லித்தியம் உலோகத்தின் ஊசி போன்ற கட்டமைப்புகள் வளர்ந்து இறுதியில் பிரிப்பானைத் துளைக்கும். உள் குறுகிய. நெருப்பு.

40-45 டிகிரிக்கு மேல், அனைத்து சிதைவு எதிர்வினைகளும் துரிதப்படுத்தப்படுகின்றன. கட்டைவிரல் விதி: ஒவ்வொரு 10 டிகிரி அதிகரிப்பும் எதிர்வினை வீதத்தை இரட்டிப்பாக்குகிறது. எனவே 45 டிகிரியில் உள்ள பேட்டரி 25 டிகிரியை விட 4 மடங்கு வேகமாக சிதைகிறது.

நான் டெக்சாஸில் வசிக்கிறேன். கோடை கால வெப்பநிலை 100 டிகிரி F+ (38 டிகிரி +) ஐ எட்டியது. 3 ஆண்டுகளில் 15% திறன் இழந்த EV பேட்டரிகளை வெப்ப வெளிப்பாட்டால் பார்த்திருக்கிறேன். இதற்கிடையில், மின்னசோட்டாவில் EVகள் கோடையில் - அரிதாகவே சிதைந்துவிடும், ஆனால் குளிர் காரணமாக குளிர்காலத்தில் வரம்பை இழக்கின்றன. வெல்ல முடியாது.

உகந்த இயக்க வெப்பநிலை 20-25 டிகிரி ஆகும். நிஜ உலகில் அதை பராமரிக்க நல்ல அதிர்ஷ்டம்.

சிக்கல் 3: வேகமாக சார்ஜ் செய்வது இயல்பாகவே பிரச்சனைக்குரியது

எரிவாயு நிலையம் போல 10-நிமிட EV சார்ஜிங்கை அனைவரும் விரும்புகிறார்கள். ஆனால் பேட்டரி மூலம் பாரிய சக்தியை செலுத்துவது வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. I²R இழப்புகள் - தற்போதைய ஸ்கொயர் மடங்கு ரெசிஸ்டன்ஸ். எதிர்ப்பு சிறியது ஆனால் பூஜ்ஜியமாக இல்லை. 250kW சார்ஜிங்கில் நீங்கள் குறிப்பிடத்தக்க வெப்பத்தை உருவாக்குகிறீர்கள்.

மேலும் வேகமாக சார்ஜ் செய்வது எலக்ட்ரோடு பொருட்களை இயந்திரத்தனமாக அழுத்துகிறது. அயனிகளை கட்டமைப்பின் வழியாக வேகமாக நகர்த்துமாறு கட்டாயப்படுத்துகிறது. காலப்போக்கில் விரிசல் மற்றும் துகள் முறிவு ஏற்படலாம்.

டெஸ்லா சூப்பர்சார்ஜர்ஸ் (V3) 250kW உச்சத்தை அடைய முடியும். ஆனால் அவை வேகமாக குறையும். 5 நிமிடங்களுக்கு 250kW, பிறகு 150kW, பிறகு 100kW, பிறகு 50kW. அதுதான் BMS செல்களைப் பாதுகாக்கிறது.

போர்ஷே மற்றும் ஹூண்டாய் புதிய 800V சிஸ்டங்கள் 350kW செய்ய முடியும். ஆனால் சுருக்கமாக மட்டுமே. இயற்பியல் என்பது இயற்பியல்.

வேகமான-சார்ஜ்-உகந்த மின்முனை வடிவமைப்புகள் பற்றிய ஆராய்ச்சி உள்ளது. மெல்லிய மின்முனைகள், சிறிய துகள்கள், சிறந்த பூச்சுகள். இது உதவுகிறது. ஆனால் நீங்கள் வெப்ப இயக்கவியலை ஏமாற்ற முடியாது.

பிரச்சனை 4: தீ

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் அடிக்கடி தீப்பிடிக்காது. பெட்ரோல் கார்களை விட மிகக் குறைவு. ஆனால் அவர்கள் செய்யும் போது அது வியத்தகு.

தெர்மல் ரன்வே. ஒரு செல் தீவிர வெப்பநிலையைத் தாக்கியதும் - வேதியியலின்படி மாறுபடும், ஒருவேளை 150-200 டிகிரி - வெளிவெப்ப எதிர்வினைகள் தொடங்கும். SEI சிதைகிறது. பிரிப்பான் உருகும். எலக்ட்ரோலைட் கொதித்தது. கத்தோட் ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுகிறது. ஒவ்வொரு எதிர்வினையும் வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது, இது அதிக எதிர்வினைகளைத் தூண்டுகிறது. நேர்மறை கருத்து வளையம்.

சாதாரண நெருப்பைப் போல் தண்ணீரால் அணைக்க முடியாது. அதாவது, நீங்கள் அதை குளிர்விக்க தண்ணீரை ஊற்றலாம், ஆனால் செல் உள்நாட்டில் வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. தீயணைப்புத் துறைகள் EV தீயை வெறுக்கின்றன. வெளியேற்றுவதற்கு மணிநேரம் ஆகும். பின்னர் மீண்டும் எரியலாம்.

நவீன செல்கள் பாதுகாப்பு அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளன. சூடாக்கும்போது மூடப்படும் ஷட் டவுன் பிரிப்பான்கள். அழுத்த துவாரங்கள். தற்போதைய குறுக்கீடுகள். வெப்ப உருகிகள். மேலும் BMS எல்லாவற்றையும் பார்க்கிறது.

இன்னும் சில நேரங்களில் நடக்கும். புள்ளியியல் ரீதியாக EVகள் எரிவாயு கார்களை விட பாதுகாப்பானவை என்றாலும் ஒவ்வொரு முறையும் செய்திகளை உருவாக்குகிறது. PR பிரச்சனை.

பிரச்சனை 5: கோபால்ட் நெறிமுறைகள்

70% கோபால்ட் DRC இலிருந்து வருகிறது. மோசமான வேலை நிலைமைகளைக் கொண்ட கைவினைஞர் சுரங்கங்களில் இருந்து நிறைய. குழந்தை தொழிலாளர் அறிக்கைகள். சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பு. இது ஒரு குழப்பம்.

எல்லோரும் குறைந்த கோபால்ட்டைப் பயன்படுத்த முயற்சிக்கிறார்கள். உயர்-நிக்கல் NMC மிகவும் குறைவாகவே பயன்படுத்துகிறது. LFP பூஜ்ஜியத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. ஆனால் கோபால்ட் கேத்தோடு கட்டமைப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது. இது இல்லாமல் உங்களுக்கு சிறந்த வெப்ப மேலாண்மை மற்றும் கடுமையான மின்னழுத்த வரம்புகள் தேவை.

கோபால்ட் விலையும் அபத்தமானது. 2016 இல் $30k/tonக்கு கீழ். 2018 இல் $90k+ ஆக உயர்ந்துள்ளது. 2020 இல் $25k ஆக சரிந்தது. இப்போது $35k/ton. உங்கள் மூலப்பொருள் விலை 3 மடங்கு ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும்போது உற்பத்தியை எவ்வாறு திட்டமிடுகிறீர்கள்?

சிக்கல் 6: விநியோகச் சங்கிலி குழப்பம்

லித்தியம் விலை 2021-2022 இல் முற்றிலும் நட்டமடைந்தது. 2020 இல் $6k/ton. 2022 இன் பிற்பகுதியில் $80k/ton ஆக உயர்ந்தது. 2024 இல் $12k/ton ஆக வீழ்ச்சியடைந்தது. இப்போது 2025 இல் $15k/டன்.

பெரும்பாலான லித்தியம் ஆஸ்திரேலியாவிலிருந்து (கடினப் பாறை சுரங்கம்) அல்லது தென் அமெரிக்காவிலிருந்து வருகிறது (சிலி/அர்ஜென்டினா/பொலிவியாவில் உள்ள உப்புத் தளங்களில் இருந்து உப்புநீரைப் பிரித்தெடுத்தல் - "லித்தியம் முக்கோணம்"). ஆனால் பெரும்பாலான செயலாக்கம் சீனாவில் நடக்கிறது. உலக லித்தியம் சுத்திகரிப்பு திறனில் 75% போன்றது.

உலகளாவிய செல் உற்பத்தியில் - 75% பேட்டரி உற்பத்தியையும் சீனா கட்டுப்படுத்துகிறது. மற்றும் 90% அனோட் பொருட்கள் (கிராஃபைட் செயலாக்கம்).

இதனால்தான் அமெரிக்காவும் ஐரோப்பாவும் உள்நாட்டு விநியோகச் சங்கிலியை உருவாக்கத் துடிக்கின்றன. ஆனால் அது மெதுவாக உள்ளது. ஒரு ஜிகாஃபாக்டரியை உருவாக்க பல ஆண்டுகள் ஆகும். அப்ஸ்ட்ரீம் விநியோகச் சங்கிலியை உருவாக்க அதிக நேரம் எடுக்கும்.

பேட்டரி-கிரேடு லித்தியம் மிகத் தூய்மையாக இருக்க வேண்டும். 0.01%க்கும் குறைவான அசுத்தங்கள். அந்த அளவிலான சுத்திகரிப்பு மலிவானது அல்லது வேகமானது அல்ல.

நான் இப்போது புகார் செய்திருந்தாலும், வணிக அளவில் லித்தியம்-அயன் இன்னும் சிறந்த தேர்வாக உள்ளது.

ஆற்றல் அடர்த்தி: செல் அளவில் 250-300 Wh/kg. குளிரூட்டல் மற்றும் அமைப்பு மற்றும் BMS ஆகியவற்றைச் சேர்த்த பிறகு பேக் அளவில் 160-180 Wh/kg இருக்கலாம். அபத்தமான எடை இல்லாத 300+ மைல் EVகளுக்கு இது போதுமானது.

ஒப்பிடு:

ஈயம்-அமிலம்: 30-50 Wh/kg (கடுமையானது)

NiMH: 60-120 Wh/kg (பிரியஸ் பயன்படுத்தியது)

NiCd: 40-60 Wh/kg (மேலும் நச்சு, பெரும்பாலும் படிப்படியாக வெளியேற்றப்பட்டது)

உற்பத்தி முதிர்ச்சியடைந்துள்ளது. டஜன் கணக்கான சப்ளையர்கள். பல ஜிகாஃபாக்டரிகள். விநியோகச் சங்கிலிகள் நிறுவப்பட்டன. அளவிலான பொருளாதாரம்.

டெஸ்லாவின் நெவாடா ஜிகாஃபாக்டரி 35 GWh/வருடத்தை இலக்காகக் கொண்டுள்ளது. 500k+ EVகளுக்கு இது போதுமானது. சீனாவில் CATL இன்னும் அதிகமாகச் செய்கிறது - நான் நினைக்கிறேன் 200+ GWh/வருடம்? ஒருவேளை 300? நான் சரிபார்க்க வேண்டும்.

அனைத்து உள்கட்டமைப்புகளும் லித்தியம்-அயனையும் கருதுகிறது. சார்ஜிங் தரநிலைகள் (CCS, NACS, CHAdeMO). BMS அல்காரிதம்கள். பாதுகாப்பு விதிமுறைகள். மறுசுழற்சி செயல்முறைகள். எல்லாவற்றையும் மறுவடிவமைப்பு செய்யாமல் வேறு வேதியியலில் மாற்ற முடியாது.

lithium-ion

சாலிட்{0}}நிலை பேட்டரிகள்:திரவ எலக்ட்ரோலைட்டை திட பீங்கான் அல்லது கண்ணாடி அல்லது சல்பைட் பொருட்களுடன் மாற்றவும். நன்மைகள்: கசிவு இல்லை, குறைந்த தீ ஆபத்து, அதிக ஆற்றல் அடர்த்திக்கு லித்தியம் உலோக அனோட்களைப் பயன்படுத்தலாம்.

QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - எல்லோரும் அதில் வேலை செய்கிறார்கள். QuantumScape ஆனது 800+ சுழற்சிகளைக் கொண்ட ஆய்வகக் கலங்களில் 800 Wh/kg எனக் கூறுகிறது. உண்மையாக இருந்தால் ஈர்க்கக்கூடியது.

சிக்கல்கள்: திட எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் மின்முனைகளுக்கு இடையே உள்ள இடைமுக எதிர்ப்பு. பொருட்கள் விரிவடையும்/சுருங்கும்போது ஆயிரக்கணக்கான சுழற்சிகளில் நல்ல தொடர்பைப் பராமரிப்பது கடினம். பெரும்பாலான திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள் உடையக்கூடியவை - டென்ட்ரைட்டுகள் அவற்றின் வழியாக விரிசல் அடையும். அளவில் உற்பத்தி முற்றிலும் நிரூபிக்கப்படவில்லை.

2030 க்கு முன் இதை மெயின்ஸ்ட்ரீம் கார்களில் பார்க்கலாம் என்று எனக்கு சந்தேகம் உள்ளது. ஒருவேளை 2028 இல் யாராவது முன்னேற்றம் கண்டால். ஆனால் அநேகமாக பின்னர். கடந்த 10 வருடங்களாக "திட-நிலை இன்னும் 5 வருடங்கள் தொலைவில் உள்ளது" என்று கேள்விப்பட்டிருக்கிறேன்.

லித்தியம்{0}}சல்பர்:கோட்பாட்டு ஆற்றல் அடர்த்தி 2600 Wh/kg. சல்பர் மலிவானது மற்றும் ஏராளமாக உள்ளது.

சிக்கல்: பாலிசல்பைட் ஷட்டில் விளைவு. இடைநிலை பொருட்கள் எலக்ட்ரோலைட்டில் கரைந்து விரைவான திறன் மங்கலை ஏற்படுத்துகிறது. 50 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு பேட்டரி டோஸ்ட் ஆகும்.

இது 20+ ஆண்டுகளாக "கிட்டத்தட்ட தீர்க்கப்பட்டது". இன்னும் இல்லை.

சோடியம்-அயன்:உண்மையில் இப்போது நடக்கிறது. CATL 2023 இல் உற்பத்தியைத் தொடங்கியது. BYD அதைச் செயல்படுத்தி வருகிறது.

சோடியம் எல்லா இடங்களிலும் உள்ளது (கடல் நீர்). லித்தியத்தை விட மலிவானது. ஒத்த உற்பத்தி உபகரணங்களைப் பயன்படுத்தலாம்.

ஆனால் ஆற்றல் அடர்த்தி குறைவாக உள்ளது: லித்தியம்-அயனுக்கு 150-160 Wh/kg எதிராக 250-300.

நிலையான சேமிப்பு மற்றும் பட்ஜெட் EV களுக்கு அர்த்தமுள்ளதாக இருக்கிறது. எந்த நேரத்திலும் பிரீமியம் தயாரிப்புகளில் லித்தியம்{1}}அயனை மாற்ற முடியாது.

லித்தியம் உலோக அனோடுகள்:கிராஃபைட்டுக்குப் பதிலாக லித்தியம் உலோகத்தைப் பயன்படுத்தவும். திரவ எலக்ட்ரோலைட்டை வைத்திருங்கள். செல் அளவில் 400-500 Wh/kg ஐ அடையலாம்.

டென்ட்ரைட் பிரச்சனை தொடர்கிறது. ஒவ்வொருவருக்கும் அவரவர் தீர்வு - பூச்சுகள், எலக்ட்ரோலைட் சேர்க்கைகள் போன்றவை உள்ளன. முதலில் யார் வெற்றி பெறுவார்கள் என்று பார்ப்போம்.

ஓ மற்றும்லித்தியம் பாலிமர் பேட்டரிகள்- அவர்கள் குறிப்பிட வேண்டும். அவை திரவத்திற்கு பதிலாக ஜெல் அல்லது திட பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன. மெல்லிய, இலகுவான, அதிக நெகிழ்வான வடிவங்கள். உங்கள் வயர்லெஸ் இயர்பட்களில் ஒன்று இருக்கலாம். திரவத்தை விட சற்று பாதுகாப்பானது ஆனால் ஆற்றல் அடர்த்தி ஒரே மாதிரியாக இருக்கும். இது இன்னும் லித்தியம்-அயன் தொழில்நுட்பம், வித்தியாசமாக தொகுக்கப்பட்டுள்ளது. சந்தைப்படுத்தல் துறைகள் அவர்களை "லிபோ" என்று அழைக்க விரும்புகின்றன, இது சில புரட்சிகரமான விஷயம். அது இல்லை.