Эмне үчүн тез кубаттоо - бул батареялардын өлүшү

Алар майын алмаштыргысы келет, бирок дагы деле болсо өндүрүүчүлөр унчукпай келе жаткан кемчиликтер бар.

Көмүр доору илгертен бери эсибизде. Мунай доору да аяктап баратат. XNUMX кылымдын үчүнчү он жылдыгында, биз батарейкалар доорунда жашап жатабыз.

АДАМДАРДЫН РОЛУ АР ДАЙЫМ ЭЛЕКТР ЭЛЕКТР ЭЛЕКТР ТУРМУШУНА КИРГЕНДЕН БЕРИ. Бирок азыр үч тенденция күтүлбөгөн жерден энергияны сактоо планетанын эң маанилүү технологиясына айланды.

Биринчи тенденция – бул мобилдик түзүлүштөрдүн – смартфондордун, планшеттердин, ноутбуктардын өсүүсү.Бизге мурда кол чырактар, мобилдик радиолор жана портативдик түзүлүштөр үчүн батарейкалар керек болчу – бардыгы салыштырмалуу чектелген колдонуу менен. Бүгүнкү күндө ар бир адамдын жок дегенде бирден жеке мобилдик аппараты бар, аны дээрлик дайыма колдонот жана ансыз анын жашоосун элестетүү мүмкүн эмес.

ЭКИНЧИ ТЕНДЕНЦИЯ – энергиянын кайра жаралуучу булактарын пайдалануу жана электр энергиясын өндүрүү менен керектөөнүн чокуларынын ортосундагы күтүүсүз айырмачылык. Мурда оңой эле: үй ээлери кечинде мештерди, телевизорлорду күйгүзүп, керектөө кескин өскөндө ТЭЦтин жана атомдук электр станцияларынын операторлору жөн эле электр энергиясын көбөйтүүгө туура келет. Бирок күндүн жана шамалдын жаралышы менен бул мүмкүн эмес: өндүрүштүн туу чокусу көбүнчө керектөө эң төмөнкү деңгээлде болгон учурда болот. Демек, энергия кандайдыр бир жол менен сакталышы керек. Электр энергиясы суутекке айландырылып, андан кийин күйүүчү майды электр тармактарына жана электр транспортторуна бере турган "суутек коому" деп аталган бир вариант. Бирок зарыл болгон инфраструктуранын өзгөчө кымбаттыгы жана адамзаттын суутек жөнүндө жаман эскерүүсү (Гинденбург жана башкалар) бул концепцияны азырынча артта калтырууда.

"Акылдуу тармактар" деп аталган нерсе маркетинг бөлүмдөрүнүн эсинде: электромобилдер ашыкча энергияны эң жогорку деңгээлде алат, андан кийин, керек болсо, аны кайра тармакка кайтарып бере алат. Бирок, заманбап батарейкалар мындай кыйынчылыкка азырынча даяр эмес.

Дагы бир ЫЙЫК ЖООП, бул көйгөй үчүнчү тенденцияны убада кылат: ички күйүүчү кыймылдаткычтарды батарейка-электр унааларына (БЭВ) алмаштыруу. Бул электр унааларынын пайдасына келтирилген негизги аргументтердин бири - бул тармактын активдүү катышуучулары болушу мүмкүн жана ашыкча каражаттарды керек болгондо кайтарып берүү үчүн.

Тесладан Фольксвагенге чейинки ар бир EV чыгаруучу бул идеяны PR материалдарында колдонот. Бирок, алардын эч кимиси инженерлер үчүн оор болгон нерсени түшүнүшпөйт: заманбап батарейкалар мындай жумушка ылайыктуу эмес.

Бүгүнкү күндө рынокто үстөмдүк кылган жана фитнес трекериңизден эң тез Tesla Model Sге жеткирген ЛИТИЙ-ИОН ТЕХНОЛОГИЯСЫ коргошун кислотасы же никель метал гидрид батареялары сыяктуу эски түшүнүктөргө караганда көптөгөн артыкчылыктарга ээ. Бирок, анын чектөөлөрү жана баарынан мурда, карылыкка жакын тенденциясы бар ..

Көпчүлүк адамдар батареяларды кандайдыр бир жол менен "агып жаткан" түтүкчө деп эсептешет. Бирок иш жүзүндө батареялар электр энергиясын өз алдынча сактабайт. Алар аны белгилүү бир химиялык реакцияларды козгоо үчүн колдонушат. Ошондо алар карама-каршы реакцияны баштап, заряддарын калыбына келтире алышат.

Литий-ион батарейкалары үчүн электр тогун бөлүп чыгаруу менен реакция мындай көрүнөт: батареядагы аноддо литий иондору пайда болот. Булар литий атомдору, алардын ар бири бирден электрон жоготкон. Иондор суюк электролит аркылуу катодго өтөт. Бошонгон электрондор электрдик чынжыр аркылуу өткөрүлүп, бизге керектүү энергияны берет. Батарея кубаттоо үчүн күйгүзүлгөндө, процесс тескерисинче болуп, жоголгон электрондор менен бирге иондор чогулат.

Литий кошулмалары менен "ашыкча өсүү" кыска туташууга алып келип, батарейканы күйгүзүшү мүмкүн.

Тилекке каршы, БИРИК, литийди батареяларды жасоо үчүн абдан ылайыктуу кылган ЖОГОРКУ РЕАКТИВДҮҮЛҮКТҮН терс жагы бар - ал башка, каалабаган химиялык реакцияларга катышат. Ошондуктан аноддо бара-бара литий бирикмелеринин жука катмары пайда болуп, реакцияларга тоскоол болот. Ошентип, батареянын сыйымдуулугу төмөндөйт. Ал канчалык катуу заряддалып, разрядталса, бул каптоо ошончолук калыңыраак болот. Кээде ал атүгүл "дендриттер" деп аталгандарды да чыгарышы мүмкүн - литий кошулмаларынын сталактиттери - аноддон катодго чейин созулуп, эгер алар ага жетсе, кыска туташууга алып келип, батареяны күйгүзүшү мүмкүн.

Ар бир заряддоо жана разряд цикли литий-иондук батареянын иштөө мөөнөтүн кыскартат. Бирок акыркы модалуу үч фазалуу ток менен тез кубаттоо процессти кыйла тездетет. Смартфондор үчүн бул өндүрүүчүлөр үчүн чоң тоскоол эмес, кандай болгон күндө да алар колдонуучуларды эки-үч жыл сайын түзмөктөрүн алмаштырууга мажбурлагылары келет.Бирок унаалар көйгөй жаратат.

Керектөөчүлөрдү электр унааларын сатып алууга ынандыруу үчүн, өндүрүүчүлөр аларды тез кубаттоо жолдору менен азгырышы керек. Бирок Ionity сыяктуу тез станциялар күнүмдүк колдонууга ылайыксыз.

БАТАРЕЯНЫН БААСЫ ДАГЫ ҮЧҮНЧҮ, ал тургай бүгүнкү күндөгү электромобилдин баасынан да жогору. Кардарларын бомбаны сатып албашына ынандыруу үчүн бардык өндүрүүчүлөр батареяга өзүнчө, узунураак кепилдик беришет. Ошол эле учурда, алар унааларын алыскы саякатка жагымдуу кылуу үчүн ылдамыраак кубаттоого таянышат. Акыркы убакка чейин эң ылдам кубаттоочу станциялар 50 киловатт менен иштеп келген. Бирок жаңы Mercedes EQC 110 кВтка чейин, Audi e-tron 150 кВтка чейин кубаттоого болот, муну европалык Ionity кубаттоочу станциялары сунуштайт жана Тесла мындан да жогору деңгээлди көтөрүүгө даярданып жатат.

Бул өндүрүүчүлөр тез кубаттоо батареяларды жок кылат деп тез кабыл алышат. Ionity сыяктуу станциялар адам узак жолду басып өткөн жана убактысы аз болгон учурда өзгөчө кырдаалдарга ылайыктуу болот. Болбосо, акырындык менен батарейканы үйдө кубаттоо - бул акылдуу ыкма.

Канчалык заряддалган жана разряддалган, ошондой эле анын жашоосу үчүн маанилүү. Ошондуктан, көпчүлүк өндүрүүчүлөр 80% дан жогору же 20% дан төмөн кубат алууну сунушташпайт. Мындай ыкма менен литий-ион батареясы жылына орто эсеп менен 2 пайыз кубатын жоготот. Ошентип, ал кубаттуулугу ушунчалык төмөндөгөнгө чейин унаада жараксыз болуп калгандан 10 жылга чейин же болжол менен 200 кмге чейин созулушу мүмкүн.

Акырында, албетте, BATTERY LIFE анын уникалдуу химиялык курамына көз каранды. Бул ар бир өндүрүүчү үчүн ар башка, жана көп учурларда ал ушунчалык жаңы болгондуктан, убакыттын өтүшү менен анын кантип картая турганы да белгисиз. Бир нече өндүрүүчүлөр буга чейин "бир миллион миль" (1.6 миллион километр) өмүргө ээ болгон жаңы муундагы батареяларды убада кылып жатышат. Илон Масктын айтымында, Tesla алардын биринин үстүндө иштеп жатат. BMW жана башка ондогон компанияларга продукция жеткирүүчү CATL кытайлык компаниясы кийинки батареясы 16 жылга же 2 миллион километрге жетет деп убада берди. General Motors жана Кореянын LG Chem компаниясы дагы ушундай долбоорду иштеп чыгууда. Бул компаниялардын ар биринин реалдуу жашоодо сынап көргүсү келген өзүнүн технологиялык чечимдери бар. Мисалы, GM нымдын батарея клеткаларына киришине жол бербөө үчүн инновациялык материалдарды колдонот, катоддо литийдин масштабдалышынын негизги себеби. CATL технологиясы никель-кобальт-марганец анодуна алюминий кошот. Бул учурда бул чийки заттын эң кымбаты болгон кобальтка болгон муктаждыкты азайтып эле койбостон, батареянын иштөө мөөнөтүн да жогорулатат. Жок дегенде кытайлык инженерлердин үмүтү ушундай. Потенциалдуу кардарлар идея иш жүзүндө иштээрин билүүгө кубанычта.