Чаму хуткая зарадка - смерць для акумулятараў
Яны хочуць замяніць алей, але ў іх усё яшчэ ёсць фатальны недахоп, аб якім вытворцы замоўчваюць.
Вугальны век даўно застаўся ў памяці. Эпоха нафты таксама падыходзіць да канца. У трэцім дзесяцігоддзі XNUMX стагоддзя мы відавочна жывем у эпоху батарэй.
ІХ РОЛЯ ЗАЎСЁДЫ была значнай з тых часоў, як электрычнасць ўвайшло ў жыццё чалавека. Але зараз тры тэндэнцыі нечакана зрабілі захоўванне электраэнергіі самай важнай тэхналогіяй на планеце.
Першая тэндэнцыя - бум мабільных прылад - смартфонаў, планшэтаў, наўтбукаў .. Раней нам былі патрэбныя батарэйкі для такіх рэчаў, як ліхтарыкі, мабільныя радыёпрымачы і партатыўныя прылады - усё з адносна абмежаваным выкарыстаннем. Сёння ў кожнага ёсць хоць бы адна асабістая мабільная прылада, якім ён карыстаецца практычна ўвесь час і без якога неймавернае яго жыццё.
ДРУГАЯ ТЭНДЭНЦЫЯ - гэта выкарыстанне аднаўляльных крыніц энергіі і раптоўнае неадпаведнасць паміж пікамі вытворчасці і спажывання электраэнергіі. Раней было лёгка: калі ўвечары гаспадары ўключаюць пліты і тэлевізары, а спажыванне рэзка ўзрастае, аператарам ТЭС і АЭС проста даводзіцца павялічваць магутнасць. Але з генерацыяй сонца і вятры зрабіць гэта немагчыма: пік вытворчасці часцей за ўсё прыпадае на той час, калі спажыванне знаходзіцца на самым нізкім узроўні. Такім чынам, энергію трэба неяк захоўваць. Варыянтам з'яўляецца так званае "вадароднае грамадства", у якім электрычнасць пераўтворыцца ў вадарод, а затым падае паліва ў сетку і электрамабілі. Але незвычайна высокі кошт неабходнай інфраструктуры і дрэнныя ўспаміны чалавецтва аб вадародзе ("Гіндэнбург" і інш.) Пакуль пакідаюць гэтую канцэпцыю на другім плане.
Так званыя «разумныя сеткі» выглядаюць у свядомасці аддзелаў маркетынгу: электрамабілі атрымліваюць залішнюю энергію на піку вытворчасці, а затым, пры неабходнасці, могуць вярнуць яе ў электрасетку. Аднак сучасныя акумулятары яшчэ не гатовыя да такога выкліку.
Яшчэ адзін магчымы АДКАЗ на гэтую праблему абяцае трэцюю тэндэнцыю: замену рухавікоў унутранага згарання электрамабілямі з батарэямі (BEV). Адным з асноўных аргументаў на карысць гэтых электрамабіляў з'яўляецца тое, што яны могуць быць актыўнымі ўдзельнікамі электрасеткі і браць лішкі, каб вярнуць іх, калі гэта неабходна.
Кожны вытворца электрамабіляў, ад Tesla да Volkswagen, выкарыстоўвае гэтую ідэю ў сваіх PR-матэрыялах. Аднак ніхто з іх не прызнае таго, што да болю зразумела інжынерам .: сучасныя акумулятары для такой працы не падыходзяць.
Літыева-іённая ТЭХНАЛОГІЯ, якая сёння дамінуе на рынку і забяспечвае ад вашага фітнес-бранзалет да самай хуткай Tesla Model S, мае шмат пераваг у параўнанні з больш старымі канцэпцыямі, такімі як свінцова-кіслотныя або нікель-металагідрыдныя батарэі. Але ў яго таксама ёсць некаторыя абмежаванні і, перш за ўсё, схільнасць да старэння ..
Большасць людзей думае пра батарэях як аб нейкай трубцы, у якую нейкім чынам «ўліваецца» электрычнасць. Аднак на практыцы батарэі самі па сабе не назапашваюць электрычнасць. Яны выкарыстоўваюць яго для запуску пэўных хімічных рэакцый. Тады яны могуць пачаць процілеглы рэакцыю і вярнуць свой зарад.
Для літый-іённых акумулятараў рэакцыя з вылучэннем электрычнасці выглядае так: іёны літыя ўтвараюцца на анодзе ў батарэі. Гэта атамы літыя, кожны з якіх страціў па адным электронных. Іёны рухаюцца праз вадкі электраліт да катода. А выпушчаныя электроны накіроўваюцца па электрычнай ланцугу, забяспечваючы неабходную нам энергію. Калі акумулятар ўключаецца для зарадкі, працэс мяняецца на супрацьлеглы, і іёны збіраюцца разам з страчанымі электронамі.
«Разрастанне» злучэннямі літыя можа выклікаць кароткае замыканне і запаліць акумулятар.
На жаль, АДНАК, Высокая рэакцыйная здольнасць, якая робіць літый настолькі прыдатным для вырабу акумулятараў, мае і адваротны бок - ён мае тэндэнцыю ўдзельнічаць у іншых, непажаданых хімічных рэакцыях. Таму на анодзе паступова ўтворыцца тонкі пласт са злучэнняў літыя, які замінае праходжанню рэакцый. І так ёмістасць акумулятара памяншаецца. Чым больш інтэнсіўна ён зараджаецца і разраджаецца, тым тоўшчы становіцца гэта пакрыццё. Часам ён можа нават вылучаць так званыя «дэндрыты» – уявіце сабе сталактыты са злучэнняў літыя – якія распасціраюцца ад анода да катода і, калі яны дасягаюць яго, могуць выклікаць кароткае замыканне і ўзгараць акумулятар.
Кожны цыкл зарадкі і разрадкі скарачае тэрмін службы літый-іённай батарэі. А вось модная ў апошні час хуткая зарадка трохфазным токам значна паскарае працэс. Для смартфонаў гэта не вялікая перашкода для вытворцаў, у любым выпадку, яны хочуць прымусіць карыстальнікаў мяняць свае прылады кожныя два-тры гады.. Але аўтамабілі – гэта праблема.
Каб пераканаць спажыўцоў купляць электрамабілі, вытворцы таксама павінны спакусіць іх опцыямі хуткай зарадкі. Але хуткія станцыі накшталт Ionity не пасуюць для паўсядзённага выкарыстання.
КОШТ АКУМУЛЯТАРЫ Чарговы трэці і нават больш, чым увесь кошт сённяшняга электрамабіля. Каб пераканаць сваіх кліентаў, што яны не купляюць цікаўную бомбу, усе вытворцы падаюць асобную больш працяглую гарантыю на акумулятары. У той жа час, каб зрабіць свае аўтамабілі прывабнымі для далёкіх паездак, яны належаць на хутчэйшую зарадку. Да нядаўняга часу самыя хуткія зарадныя станцыі працавалі на 50 кілават. Але новы Mercedes EQC можна зараджаць да 110 квт, Audi e-tron і да 150 квт, як прапануюць еўрапейскія зарадныя станцыі Ionity, і Tesla рыхтуецца падняць планку яшчэ вышэй.
Гэтыя вытворцы з паўслова прызнаюць, што звычайная хуткая зарадка разбурае акумулятары. Такія станцыі, як Ionity, больш падыходзяць для экстранных выпадкаў, калі чалавек зрабіў доўгі шлях і ў яго мала часу. У адваротным выпадку разумным падыходам будзе павольная зарадка акумулятара дома.
Наколькі ён зараджаны і разраджаны, таксама важны для яго працягласці жыцця. Таму большасць вытворцаў не рэкамендуюць зараджаць вышэй 80% і ніжэй за 20%. Пры такім падыходзе літый-іённы акумулятар губляе ў сярэднім каля 2 адсоткаў сваёй ёмістасці ў год. Такім чынам, ён можа праслужыць 10 гадоў або прыкладна да 200 000 км, перш чым яго магутнасць ўпадзе настолькі, што ён стане непрыдатным для выкарыстання ў аўтамабілі.
Нарэшце, вядома, тэрмін службы акумулятара залежыць ад яго унікальнага хімічнага складу. У кожнага вытворцы ён розны, і ў многіх выпадках ён настолькі новы, што нават невядома, як ён будзе старэць з часам. Некаторыя вытворцы ўжо абяцаюць новае пакаленне акумулятараў з тэрмінам службы «адзін мільён міль" (1.6 мільёна кіламетраў). Калі верыць Ілону Маску, Tesla працуе над адным з іх. Кітайская кампанія CATL, якая пастаўляе прадукцыю BMW і паўтузіна іншых кампаній, паабяцала, што яе наступная батарэя праслужыць 16 гадоў альбо 2 мільёны кіламетраў. General Motors і карэйская LG Chem таксама распрацоўваюць аналагічны праект. У кожнай з гэтых кампаній ёсць свае тэхналагічныя рашэнні, якія яна хоча апрабаваць у рэальным жыцці. GM, напрыклад, будзе выкарыстоўваць інавацыйныя матэрыялы для прадухілення пранікнення вільгаці ў акумулятарныя элементы, што з'яўляецца асноўнай прычынай адукацыі шумавіння літыя на катодзе. Тэхналогія CATL дадае алюміній да нікель-кобальт-марганцевой анода. Гэтая не толькі зніжае патрэба ў кобальту, які ў цяперашні час з'яўляецца самым дарагім з гэтай сыравіны, але таксама павялічвае тэрмін службы батарэі. Прынамсі, так спадзяюцца кітайскія інжынеры. Патэнцыйным кліентам прыемна даведацца, ці працуе ідэя на практыцы.
