რატომ არის სწრაფი დატენვა ბატარეების სიკვდილი

მათ სურთ ზეთის შეცვლა, მაგრამ მათ მაინც აქვთ საბედისწერო ნაკლი, რომელზეც მწარმოებლები ჩუმად არიან.

ნახშირის ხანა დიდი ხანია ახსოვთ. დასასრულს უახლოვდება ნავთობის ეპოქა. XNUMX საუკუნის მესამე ათწლეულში აშკარად ბატარეების ეპოქაში ვცხოვრობთ.

მათი როლი ყოველთვის მნიშვნელოვანი იყო მას შემდეგ, რაც ელექტროენერგია შემოვიდა ადამიანის ცხოვრებაში. მაგრამ ახლა სამმა ტენდენციამ ენერგიის შენახვა მოულოდნელად პლანეტის ყველაზე მნიშვნელოვან ტექნოლოგიად აქცია.

პირველი ტენდენცია არის მობილური მოწყობილობების ბუმი - სმარტფონები, ტაბლეტები, ლეპტოპები. ჩვენ გვჭირდებოდა ბატარეები ისეთი ნივთებისთვის, როგორიცაა ფანრები, მობილური რადიოები და პორტატული მოწყობილობები - ეს ყველაფერი შედარებით შეზღუდული ხმარებით. დღეს ყველას აქვს მინიმუმ ერთი პერსონალური მობილური მოწყობილობა, რომელსაც თითქმის მუდმივად იყენებს და რომლის გარეშეც მისი ცხოვრება წარმოუდგენელია.

მეორე ტენდენცია არის განახლებადი ენერგიის წყაროების გამოყენება და უეცარი შეუსაბამობა ელექტროენერგიის წარმოებისა და მოხმარების პიკებს შორის. ადრე ადვილი იყო: როცა მფლობელები საღამოს რთავენ ღუმელებსა და ტელევიზორებს და მოხმარება მკვეთრად იზრდება, თბოელექტროსადგურების და ატომური ელექტროსადგურების ოპერატორებს უბრალოდ უწევთ ენერგიის გაზრდა. მაგრამ მზისა და ქარის წარმოქმნით, ეს შეუძლებელია: წარმოების პიკი ყველაზე ხშირად ხდება იმ დროს, როდესაც მოხმარება ყველაზე დაბალ დონეზეა. ამიტომ ენერგია როგორმე უნდა იყოს შენახული. ვარიანტი არის ეგრეთ წოდებული "წყალბადის საზოგადოება", რომელშიც ელექტროენერგია გარდაიქმნება წყალბადად და შემდეგ მიეწოდება საწვავი ქსელს და ელექტრო მანქანებს. მაგრამ საჭირო ინფრასტრუქტურის არაჩვეულებრივად მაღალი ღირებულება და კაცობრიობის ცუდი მოგონებები წყალბადის შესახებ (ჰინდენბურგი და სხვები) ამ კონცეფციას ახლა ზურგზე ტოვებს.

ე.წ. ”ჭკვიანი ქსელები” მარკეტინგის განყოფილებების გონებაში იხილავს: ელექტრომობილები მიიღებენ ზედმეტ ენერგიას პიკის წარმოების დროს, შემდეგ კი, საჭიროების შემთხვევაში, შეუძლიათ დააბრუნონ იგი ქსელში. ამასთან, თანამედროვე ელემენტები ჯერ კიდევ არ არიან მზად ასეთი გამოწვევისთვის.

ამ პრობლემაზე კიდევ ერთი შესაძლო პასუხი მესამე ტენდენციას გვპირდება: შიდაწვის ძრავების შეცვლა ბატარეის ელექტრომობილებით (BEV). ერთ-ერთი მთავარი არგუმენტი ამ ელექტრომობილების სასარგებლოდ არის ის, რომ მათ შეუძლიათ იყვნენ ქსელის აქტიური მონაწილეები და მიიღონ ზედმეტი თანხა საჭიროების შემთხვევაში მათი დაბრუნების მიზნით.

EV– ის ყველა მწარმოებელი, ტესლადან დაწყებული ფოლკსვაგენამდე, ამ იდეას იყენებს PR მასალებში. ამასთან, არცერთი მათგანი არ აღიარებს იმას, რაც მტკივნეულად ნათელია ინჟინრებისთვის: თანამედროვე ელემენტები არ არის შესაფერისი ასეთი სამუშაოსთვის.

LITHIUM-ION TECHNOLOGY, რომელიც დღეს ბაზარზე დომინირებს და თქვენი ფიტნეს ტრეკერიდან ყველაზე სწრაფად Tesla Model S- ს გადასცემს, ბევრ უპირატესობას ანიჭებს ძველ კონცეფციებს, როგორიცაა ტყვიის მჟავა ან ნიკელის ლითონის ჰიდრიდის ბატარეები. ამას ასევე აქვს გარკვეული შეზღუდვები და, უპირველეს ყოვლისა, მიდრეკილება დაბერებისკენ.

ადამიანების უმეტესობა ბატარეებზე ფიქრობს, როგორც ერთგვარი მილის, რომელშიც ელექტროენერგია რატომღაც "მიედინება". პრაქტიკაში, ელემენტები თავისით არ ინახავენ ელექტროენერგიას. ისინი მას იყენებენ გარკვეული ქიმიური რეაქციების გასაზრდელად. შემდეგ მათ შეუძლიათ საპირისპირო რეაქციის დაწყება და მუხტის აღდგენა.

ლითიუმ-იონური ელემენტებისათვის ელექტროენერგიის გამოყოფასთან დაკავშირებული რეაქცია ასე გამოიყურება: ბატარეის ანოდში წარმოიქმნება ლითიუმის იონები. ეს არის ლითიუმის ატომები, რომელთაგან თითოეულმა დაკარგა ერთი ელექტრონი. იონები თხევადი ელექტროლიტის საშუალებით გადადიან კათოდზე. და გამოთავისუფლებული ელექტრონები ელექტრონული წრის საშუალებით კანალიზდება, რაც ჩვენთვის საჭირო ენერგიას უზრუნველყოფს. როდესაც ბატარეა ჩართულია დამუხტვისთვის, პირიქით ხდება პროცესი და იონებს აგროვებენ დაკარგული ელექტრონები.

"ჭარბი ზრდა" ლითიუმის ნაერთებით შეიძლება გამოიწვიოს მოკლე ჩართვა და ანთება ბატარეა.

სამწუხაროდ, თუმცა, მაღალი რეაქტიულობა, რომელიც ლითიუმს ასე შესაფერისს ხდის ბატარეების დასამზადებლად, აქვს უარყოფითი მხარე - ის მიდრეკილია მონაწილეობა მიიღოს სხვა, არასასურველ ქიმიურ რეაქციებში. ამიტომ ანოდზე თანდათან წარმოიქმნება ლითიუმის ნაერთების თხელი ფენა, რომელიც ერევა რეაქციებში. ასე რომ, ბატარეის მოცულობა მცირდება. რაც უფრო ინტენსიურად იტენება და იხსნება, მით უფრო სქელი ხდება ეს საფარი. ზოგჯერ მას შეუძლია ეგრეთ წოდებული "დენდრიტებიც" გამოუშვას - ლითიუმის ნაერთების სტალაქტიტები - რომლებიც ანოდიდან კათოდამდე ვრცელდება და თუ მიაღწევენ მას, შეიძლება გამოიწვიოს მოკლე ჩართვა და ბატარეის ანთება.

ყოველი დამუხტვისა და განმუხტვის ციკლი ამცირებს ლითიუმ-იონური ბატარეის სიცოცხლეს. მაგრამ ახლახან მოდური სწრაფი დატენვა სამფაზიანი დენით მნიშვნელოვნად აჩქარებს პროცესს. სმარტფონებისთვის ეს არ არის დიდი ბარიერი მწარმოებლებისთვის, ნებისმიერ შემთხვევაში, მათ სურთ აიძულონ მომხმარებლები შეცვალონ მოწყობილობები ყოველ ორ-სამ წელიწადში ერთხელ, მაგრამ მანქანები პრობლემაა.

იმისათვის, რომ მომხმარებლები დაარწმუნონ შეიძინონ ელექტრომანქანები, მწარმოებლებმა ასევე უნდა აცდუნონ სწრაფი დატენვის ვარიანტები. მაგრამ სწრაფი სადგურები, როგორიცაა Ionity, არ არის შესაფერისი ყოველდღიური გამოყენებისათვის.

ბატარეის ღირებულება არის კიდევ ერთი მესამედი და კიდევ უფრო მეტი, ვიდრე დღევანდელი ელექტრომობილის მთლიანი ფასი. იმისათვის, რომ დაარწმუნონ თავიანთი მომხმარებლები, რომ ისინი არ ყიდულობენ ბომბს, ყველა მწარმოებელი იძლევა ცალკე, ხანგრძლივ ბატარეის გარანტიას. ამავე დროს, ისინი ეყრდნობიან უფრო სწრაფ დამუხტვას, რათა მათი მანქანები მიმზიდველი გახადონ გრძელი მოგზაურობისთვის. ბოლო დრომდე ყველაზე სწრაფი დამტენი სადგურები მუშაობდნენ 50 კილოვატზე. მაგრამ ახალი Mercedes EQC-ის დამუხტვა შესაძლებელია 110 კვტ-მდე, Audi e-tron 150 კვტ-მდე, როგორც ამას ევროპული Ionity დამტენი სადგურები გვთავაზობენ, ხოლო Tesla ემზადება კიდევ უფრო მაღლა ასწიოს ბარი.

ეს მწარმოებლები სწრაფად აღიარებენ, რომ სწრაფი დატენვა ბატარეებს გაანადგურებს. ისეთი სადგურები, როგორიცაა Ionity, უფრო შესაფერისია საგანგებო სიტუაციების დროს, როდესაც ადამიანს გრძელი გზა აქვს გადავლილი და ცოტა დრო აქვს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, თქვენს ბატარეას სახლში ნელა დატენვა ჭკვიანი მიდგომაა.

მისი დატვირთვა და დატვირთვა ასევე მნიშვნელოვანია მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობისთვის. ამიტომ, მწარმოებლების უმეტესობა არ გირჩევთ დატენოთ 80% -ზე მეტი ან 20% -ზე ნაკლები. ამ მიდგომით, ლითიუმ-იონის ბატარეა წელიწადში საშუალოდ კარგავს მისი ტევადობის დაახლოებით 2 პროცენტს. ამრიგად, მას შეუძლია გაგრძელდეს 10 წელი, ან დაახლოებით 200 კმ-მდე, სანამ მისი სიმძლავრე იმდენად დაეცემა, რომ მანქანაში გამოუსადეგარი გახდეს.

საბოლოოდ, რა თქმა უნდა, BATTERY LIFE დამოკიდებულია მის უნიკალურ ქიმიურ შემადგენლობაზე. ის განსხვავდება თითოეული მწარმოებლისთვის და ხშირ შემთხვევაში ის იმდენად ახალია, რომ არც კი არის ცნობილი, როგორ ბერდება იგი დროთა განმავლობაში. რამდენიმე მწარმოებელი უკვე გვპირდება ახალი თაობის ბატარეებს, რომელთა სიცოცხლეა "ერთი მილიონი მილი" (1.6 მილიონი კილომეტრი). ილონ მასკის თქმით, ტესლა ერთ -ერთ მათგანზე მუშაობს. ჩინური კომპანია CATL, რომელიც ამარაგებს პროდუქციას BMW– ს და სხვა ათეულ კომპანიას, პირობა დადო, რომ მისი შემდეგი ბატარეა გაგრძელდება 16 წელი, ანუ 2 მილიონი კილომეტრი. General Motors და კორეული LG Chem ასევე ავითარებენ მსგავს პროექტს. თითოეულ ამ კომპანიას აქვს საკუთარი ტექნოლოგიური გადაწყვეტილებები, რომელთაც სურთ გამოსცადონ რეალურ ცხოვრებაში. GM, მაგალითად, გამოიყენებს ინოვაციურ მასალებს, რათა თავიდან აიცილოს ტენიანობა ბატარეის უჯრედებში, რაც არის კათოდზე ლითიუმის მასშტაბირების მთავარი მიზეზი. CATL ტექნოლოგია ალუმინს მატებს ნიკელ-კობალტ-მანგანუმის ანოდს. ეს არა მხოლოდ ამცირებს კობალტის საჭიროებას, რომელიც ამჟამად ყველაზე ძვირია ამ ნედლეულისგან, არამედ ზრდის ბატარეის ხანგრძლივობას. ყოველ შემთხვევაში, ამის იმედი აქვთ ჩინელ ინჟინრებს. პოტენციურმა კლიენტებმა სიამოვნებით იციან, მუშაობს თუ არა იდეა პრაქტიკაში.