Me yasa saurin caji shine mutuwar batura

Suna son canza mai, amma har yanzu suna da lahani na kisa wanda masana'antun suka yi shiru game da su.

An daɗe ana tunawa da Zamanin Coal. Zamanin mai shima yazo karshe. A cikin shekaru goma na uku na karni na XNUMX, a bayyane muke rayuwa a zamanin batura.

HUKUNCINSU AKWAI mahimmanci tunda wutar lantarki ta shiga rayuwar ɗan adam. Amma yanzu yanayi guda uku kwatsam sun sanya ajiyar makamashi mafi mahimmancin fasaha a doron ƙasa.

Halin farko shine haɓakar na'urorin hannu - wayoyi, kwamfutar hannu, kwamfutar tafi-da-gidanka.Mun kasance muna buƙatar batura don abubuwa kamar fitilu, rediyon wayar hannu da na'urori masu ɗauka - duk tare da ƙarancin amfani. A yau, kowa yana da aƙalla na'urar tafi da gidanka guda ɗaya, wanda kusan koyaushe yana amfani da ita kuma ba tare da wanda ba zai iya tunanin rayuwarsa ba.

Hanya ta biyu ita ce amfani da hanyoyin samar da makamashi mai sabuntawa da kuma rashin daidaituwa kwatsam tsakanin kololuwar samar da wutar lantarki da amfani. Ya kasance yana da sauƙi: lokacin da masu mallakar suka kunna murhu da TV da yamma, kuma yawan amfani da shi ya tashi sosai, masu sarrafa wutar lantarki da na nukiliya kawai dole ne su kara ƙarfin. Amma tare da samar da hasken rana da iska, wannan ba zai yiwu ba: kololuwar samarwa galibi yana faruwa ne a lokacin da ake amfani da shi a matakin mafi ƙanƙanta. Don haka, dole ne a adana makamashi ko ta yaya. Wani zaɓi shine abin da ake kira "hydrogen society", wanda wutar lantarki ta canza zuwa hydrogen sannan kuma tana ciyar da man fetur zuwa grid da motocin lantarki. Amma tsadar abubuwan more rayuwa da ake buƙata da kuma mummunan tunanin ɗan adam na hydrogen (Hindenburg da sauransu) sun bar wannan ra'ayi a kan gaba a yanzu.

Abubuwan da ake kira "wayayyun grids" suna duban a cikin tunanin sassan kasuwanci: motocin lantarki suna karɓar ƙarfi fiye da kima a lokacin da ake kera su, sannan, idan ya cancanta, za su iya dawo da shi zuwa layin wutar. Koyaya, batir na zamani basu shirya don irin wannan ƙalubalen ba.

WATA TAMBAYA TA AMSA ga wannan matsalar ta yi alƙawarin ci gaba na uku: maye gurbin injunan ƙonewa na ciki tare da motocin batir (BEVs). Aya daga cikin manyan muhawara game da waɗannan motocin lantarki shine cewa zasu iya kasancewa masu shiga cikin layin wutar lantarki kuma su karɓi rarar domin dawo dasu lokacin da ake buƙata.

Kowane mai yin EV, daga Tesla zuwa Volkswagen, yana amfani da wannan ra'ayin a cikin kayan aikin su na PR. Koyaya, babu ɗayansu da ya fahimci abin da ke bayyane ga injiniyoyi: batura na zamani basu dace da irin wannan aikin ba.

LITHIUM-ION FASAHA wanda ya mamaye kasuwa a yau kuma yake bayarwa daga mai bibiyar lafiyar ku zuwa mafi saurin Tesla Model S yana da fa'idodi da yawa akan tsofaffin ra'ayoyi kamar su sinadarin acid ko batirin mai ƙarfe na nickel. Amma kuma yana da wasu iyakoki kuma, sama da duka, halin tsufa ..

Mafi yawan mutane suna tunanin batir a matsayin wani bututu wanda wutar lantarki ta 'gudana' a cikinsa. A aikace, duk da haka, batura basa ajiye wutar lantarki da kansu. Suna amfani da shi don haifar da wasu halayen sinadarai. Sannan zasu iya fara akasin hakan kuma su dawo da aikinsu.

Don batirin lithium-ion, aikin da aka saki tare da sakin wutan lantarki yayi kama da wannan: ion ionin lithium ana samun su a anode a cikin batirin. Wadannan kwayoyi ne na lithium, kowanne daga cikinsu ya rasa electron daya. A ions suna motsawa ta cikin lantarki electrolyte zuwa cathode. Kuma ana ba da wutar lantarki da aka saki ta hanyar lantarki, yana samar da makamashin da muke bukata. Lokacin da aka kunna batir don caji, sai aka juya aikin kuma ana tattara ions din tare da batattun lantarki.

"Garuwa" tare da mahaɗan lithium na iya haifar da gajeren zagaye da kunna batirin.

Abin takaici, DUK da haka, KYAUTA MAI KYAU wanda ke sa lithium ya dace da yin batura yana da rauni - yana ƙoƙarin shiga cikin wasu halayen sinadarai marasa so. Saboda haka, a hankali Layer na lithium mahadi a hankali yana tasowa a kan anode, wanda ke tsoma baki tare da halayen. Don haka ƙarfin baturi yana raguwa. Yayin da ake cajin shi da fitar da shi sosai, wannan rufin yana daɗa kauri. Wani lokaci yana iya sakin abin da ake kira "dendrites" - tunanin stalactites na mahadi na lithium - wanda ya tashi daga anode zuwa cathode kuma, idan sun kai shi, zai iya haifar da gajeren kewayawa kuma ya kunna baturi.

Kowane caji da zagayowar fitarwa yana rage rayuwar baturin lithium-ion. Amma kwanan nan gaye sauri caji tare da uku-lokaci halin yanzu muhimmanci gudun sama da tsari. Ga wayoyin hannu, wannan ba wani babban shinge ba ne ga masana'antun, a kowane hali, suna son tilasta masu amfani da su canza na'urorin su duk bayan shekaru biyu zuwa uku, amma motoci suna da matsala.

Don shawo kan masu amfani da su sayi motocin lantarki, masana'antun dole ne su yaudaresu da zaɓuɓɓukan cajin sauri. Amma tashoshin sauri kamar Ionity basu dace da amfanin yau da kullun ba.

KUDIN BATIRI YANA NA UKU, har ma ya zarce gaba dayan farashin motar lantarki a yau. Don shawo kan abokan cinikinsu cewa ba sa siyan bam ne, duk masana'antun suna ba da garantin baturi dabam dabam. A lokaci guda kuma, suna dogara da caji mai sauri don sanya motocin su zama masu kyan gani don tafiya mai nisa. Har zuwa kwanan nan, tashoshin caji mafi sauri suna aiki a kilowatts 50. Amma sabuwar Mercedes EQC za a iya cajin har zuwa 110kW, na Audi e-tron har zuwa 150kW, kamar yadda European Ionity cajin tashoshi miƙa, kuma Tesla yana shirin daga mashaya har ma mafi girma.

Waɗannan masana'antun suna saurin yarda cewa saurin caji zai lalata batura. Tashoshi irin su Ionity sun fi dacewa da gaggawa idan mutum ya yi doguwar tafiya kuma ba shi da ɗan lokaci. In ba haka ba, a hankali cajin batirinka a gida hanya ce mai hankali.

Yadda caji da sake shi yana da mahimmanci ga rayuwar shi. Saboda haka, yawancin masana'antun basa bada shawarar caji sama da 80% ko ƙasa da 20%. Ta wannan hanyar, batirin lithium-ion ya yi asara kimanin kashi 2 na ƙarfinsa a shekara. Don haka, zai iya ɗaukar shekaru 10, ko kuma kusan kilomita 200, kafin ƙarfinsa ya faɗi da yawa har ya zama ba shi da amfani a cikin mota.

A ƙarshe, ba shakka, RAYUWAR BATTERY ya dogara ne da keɓaɓɓiyar sinadaran ta. Ya bambanta ga kowane masana'anta, kuma a lokuta da yawa sabo ne sabo da ba a ma san yadda zai tsufa akan lokaci ba. Yawancin masana'antun sun riga sun yi alƙawarin sabon ƙarni na batir tare da rayuwar "mil mil ɗaya" (kilomita miliyan 1.6). A cewar Elon Musk, Tesla yana aiki akan ɗayansu. Kamfanin CATL na kasar Sin, wanda ke samar da kayayyaki ga BMW da sauran kamfanonin dozin dozin, ya yi alkawarin cewa batirinsa na gaba zai dauki tsawon shekaru 16, ko kilomita miliyan biyu. Janar Motors da LG Chem na Koriya su ma suna haɓaka irin wannan aikin. Kowanne daga cikin waɗannan kamfanoni yana da nasu hanyoyin fasahar da suke so su gwada a rayuwa ta ainihi. GM, alal misali, zai yi amfani da kayan ƙira don hana danshi shiga sel batir, babban abin da ke haifar da ƙarar lithium akan kathode. Fasahar CATL tana ƙara aluminium zuwa nickel-cobalt-manganese anode. Wannan ba kawai yana rage buƙatar cobalt ba, wanda a halin yanzu shine mafi tsada daga waɗannan albarkatun ƙasa, amma kuma yana haɓaka rayuwar batir. Aƙalla abin da injiniyoyin Sinawa ke fata ke nan. Abokan ciniki masu yuwuwa suna farin cikin sanin idan wani tunani yayi aiki a aikace.