لماذا الشحن السريع & # 8212 ؛ الموت للبطاريات

إنهم يريدون تغيير الزيت ، لكن لا يزال لديهم عيب قاتل يلتزم المصنعون الصمت بشأنه.

لطالما تم تذكر عصر الفحم. عصر النفط يقترب من نهايته. في العقد الثالث من القرن XNUMX ، من الواضح أننا نعيش في عصر البطاريات.

لماذا الشحن السريع & # 8212 ؛ الموت للبطاريات

لقد كان دورهم دائمًا مهمًا منذ دخول الكهرباء حياة الإنسان. لكن ثلاثة اتجاهات الآن جعلت تخزين الطاقة فجأة أهم تقنية على هذا الكوكب.

الاتجاه الأول هو ازدهار الأجهزة المحمولة - الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة .. في السابق ، كنا بحاجة إلى بطاريات لأشياء مثل المصابيح الكهربائية وأجهزة الراديو المحمولة والأجهزة المحمولة - وكل ذلك باستخدام محدود نسبيًا. اليوم ، يمتلك كل شخص جهازًا محمولًا شخصيًا واحدًا على الأقل ، يستخدمه بشكل شبه دائم ، وبدونه لا يمكن تصور حياته.

الاتجاه الثاني هو استخدام مصادر الطاقة المتجددة وعدم التوافق المفاجئ بين الذروة في إنتاج الكهرباء واستهلاكها. كان الأمر سهلاً في السابق: عندما يقوم المالكون بتشغيل المواقد وأجهزة التلفزيون في المساء ، ويزداد الاستهلاك بشكل حاد ، يتعين على مشغلي محطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة النووية ببساطة زيادة قدرتها. لكن هذا لا يمكن أن يتم بتوليد الشمس والرياح: غالبًا ما تحدث ذروة الإنتاج في وقت يكون فيه الاستهلاك في أدنى مستوياته. لذلك ، يجب تخزين الطاقة بطريقة ما. أحد الخيارات هو ما يسمى بـ "مجتمع الهيدروجين" ، حيث يتم تحويل الكهرباء إلى هيدروجين ، ومن ثم توفير الوقود للشبكة والمركبات الكهربائية. لكن التكلفة العالية بشكل غير عادي للبنية التحتية الضرورية والذكريات السيئة للبشرية عن الهيدروجين (هيندنبورغ ، إلخ) تترك هذا المفهوم في الخلفية في الوقت الحالي.

لماذا الشحن السريع & # 8212 ؛ الموت للبطاريات

تبحث ما يسمى بـ "الشبكات الذكية" في أذهان أقسام التسويق: تتلقى السيارات الكهربائية الطاقة الزائدة في ذروة الإنتاج ، وبعد ذلك ، إذا لزم الأمر ، يمكن إعادتها إلى الشبكة. ومع ذلك ، فإن البطاريات الحديثة ليست جاهزة بعد لمثل هذا التحدي.

هناك إجابة أخرى محتملة لهذه المشكلة تعد باتجاه ثالث: استبدال محركات الاحتراق الداخلي بمركبات كهربائية تعمل بالبطارية (BEVs). تتمثل إحدى الحجج الرئيسية لصالح هذه المركبات الكهربائية في أنها يمكن أن تكون مشاركًا نشطًا في الشبكة وأن تأخذ الفائض لإعادتها عند الحاجة.

يستخدم كل صانع للسيارات الكهربائية ، من تسلا إلى فولكس فاجن ، هذه الفكرة في مواد العلاقات العامة الخاصة بهم. ومع ذلك ، لا يعترف أي منهم بما هو واضح بشكل مؤلم للمهندسين: البطاريات الحديثة ليست مناسبة لمثل هذا العمل.

تتمتع تقنية LITHIUM-ION TECHNOLOGY التي تهيمن على السوق اليوم وتقدم من سوار اللياقة الخاص بك إلى أسرع طراز Tesla Model S بالعديد من المزايا مقارنة بالمفاهيم القديمة مثل بطاريات حمض الرصاص أو بطاريات هيدريد النيكل المعدنية. ولكن لها أيضًا بعض القيود ، وقبل كل شيء ، الميل نحو الشيخوخة ..

لماذا الشحن السريع & # 8212 ؛ الموت للبطاريات

يعتقد معظم الناس أن البطاريات نوع من الأنبوب الذي "تتدفق" فيه الكهرباء بطريقة ما. لكن من الناحية العملية ، لا تخزن البطاريات الكهرباء من تلقاء نفسها. يستخدمونها لإثارة تفاعلات كيميائية معينة. ثم يمكنهم بدء رد الفعل المعاكس واستعادة شحنتهم.

بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون ، يبدو التفاعل مع إطلاق الكهرباء كما يلي: تتشكل أيونات الليثيوم عند القطب الموجب في البطارية. هذه هي ذرات الليثيوم ، فقدت كل منها إلكترونًا واحدًا. تنتقل الأيونات عبر السائل المنحل بالكهرباء إلى الكاثود. ويتم توجيه الإلكترونات المحررة عبر دائرة كهربائية ، مما يوفر الطاقة التي نحتاجها. عند تشغيل البطارية للشحن ، تنعكس العملية وتجمع الأيونات مع الإلكترونات المفقودة.

لماذا الشحن السريع & # 8212 ؛ الموت للبطاريات

يمكن أن يؤدي "النمو الزائد" مع مركبات الليثيوم إلى حدوث ماس كهربائي وإشعال البطارية.

لسوء الحظ ، ومع ذلك ، فإن التفاعل العالي الذي يجعل الليثيوم مناسبًا جدًا لصنع البطاريات له جانب سلبي أيضًا - فهو يميل إلى المشاركة في تفاعلات كيميائية أخرى غير مرغوب فيها لذلك ، تتشكل طبقة رقيقة من مركبات الليثيوم تدريجياً على الأنود ، مما يتداخل مع التفاعل. وبالتالي تقل سعة البطارية. كلما زادت كثافة الشحن والتفريغ ، زادت سماكة هذا الطلاء. في بعض الأحيان يمكن أن يطلق ما يسمى بـ "التشعبات" - فكر في الهوابط المصنوعة من مركبات الليثيوم - والتي تمتد من القطب الموجب إلى القطب السالب ، وإذا وصلت إليه ، يمكن أن يتسبب في حدوث ماس كهربائي وإشعال البطارية.

ستعمل كل دورة شحن وتفريغ على تقصير عمر بطارية Li-ion. لكن الشحن السريع المألوف مؤخرًا مع التيار ثلاثي الطور يسرع العملية بشكل كبير. بالنسبة للهواتف الذكية ، فهذه ليست عقبة كبيرة للمصنعين ، ف بأي حال يريدون إجبار المستخدمين على تغيير أجهزتهم كل سنتين إلى ثلاث سنوات .. لكن السيارات مشكلة.

لماذا الشحن السريع & # 8212 ؛ الموت للبطاريات

لإقناع المستهلكين بشراء السيارات الكهربائية ، يجب على الشركات المصنعة أيضًا إغرائهم بخيارات الشحن السريع. لكن المحطات السريعة مثل Ionity ليست مناسبة للاستخدام اليومي.

تكلفة البطارية هي تكلفة ثالثة أخرى وحتى أكثر من السعر الكامل للسيارة الكهربائية اليوم. لطمأنة عملائها بأنهم لا يشترون قنبلة موقوتة ، توفر جميع الشركات المصنعة ضمانًا منفصلاً أطول للبطارية. في الوقت نفسه ، يعتمدون على الشحن الأسرع لجعل سياراتهم جذابة للسفر لمسافات طويلة. حتى وقت قريب ، كانت أسرع محطات الشحن تعمل بقدرة 50 كيلووات. لكن جديد مرسيدس يمكن شحن EQC حتى 110 كيلو واط ، أودي e-tron - وما يصل إلى 150 كيلو واط ، كما تقترح محطات الشحن الأوروبية Ionity ، وتستعد Tesla لرفع المستوى أعلى.

يسارع هؤلاء المصنّعون إلى الاعتراف بأن الشحن السريع سيدمر البطاريات. تعد المحطات مثل Ionity أكثر ملاءمة لحالات الطوارئ عندما يكون الشخص قد قطع شوطًا طويلاً وقليلًا من الوقت. خلاف ذلك ، يعد شحن البطارية ببطء في المنزل طريقة ذكية.

كيف يتم شحنها وتفريغها مهم أيضًا لعمرها. لذلك ، لا توصي معظم الشركات المصنعة بفرض رسوم أعلى من 80٪ أو أقل من 20٪. مع هذا النهج ، تفقد بطارية ليثيوم أيون في المتوسط ​​حوالي 2 بالمائة من قدرتها سنويًا. وبالتالي ، يمكن أن تستمر لمدة 10 سنوات ، أو ما يصل إلى 200 كيلومتر ، قبل أن تنخفض قوتها كثيرًا بحيث تصبح غير قابلة للاستخدام في السيارة.

لماذا الشحن السريع & # 8212 ؛ الموت للبطاريات

أخيرًا ، بالطبع ، تعتمد BATTERY LIFE على تركيبتها الكيميائية الفريدة. إنه مختلف لكل مصنع ، وفي كثير من الحالات يكون جديدًا لدرجة أنه لا يعرف حتى كيف سيتقدم في العمر بمرور الوقت. تعد العديد من الشركات المصنعة بالفعل بجيل جديد من البطاريات بعمر يبلغ مليون ميل (1.6 مليون كيلومتر) وفقًا لـ Elon Musk ، تعمل Tesla على أحدها. الشركة الصينية كاتل لتوريد المنتجات بي إم دبليو ووعدت ست شركات أخرى بأن بطاريتها القادمة ستدوم 16 عامًا أو 2 مليون كيلومتر. تقوم جنرال موتورز وشركة LG Chem الكورية أيضًا بتطوير مشروع مماثل. كل من هذه الشركات لديها حلولها التكنولوجية الخاصة التي يريدون تجربتها في الحياة الواقعية. ستستخدم جنرال موتورز ، على سبيل المثال ، مواد مبتكرة لمنع الرطوبة من دخول خلايا البطارية ، وهو سبب رئيسي لتحجيم الليثيوم على الكاثود. تضيف تقنية CATL الألمنيوم إلى القطب الموجب المصنوع من النيكل والكوبالت والمنغنيز. هذا لا يقلل فقط من الحاجة إلى الكوبالت ، وهو أغلى هذه المواد الخام حاليًا ، ولكنه يزيد أيضًا من عمر البطارية. على الأقل هذا ما يأمله المهندسون الصينيون. يسعد العملاء المحتملون بمعرفة ما إذا كانت الفكرة تعمل في الممارسة.

مقالات مماثلة

اقرأ أيضا

رئيسي » مقالات » لماذا الشحن السريع هو موت البطاريات

إضافة تعليق