वर्षौंमा ब्याट्रीको घनत्व कसरी परिवर्तन भएको छ र के हामीले यस क्षेत्रमा वास्तवमै प्रगति गरेका छैनौं? [उत्तर]

इन्टरनेटमा, हामी प्राय: ब्याट्री टेक्नोलोजीमा भएको प्रगति नगण्य भएको टिप्पणीमा आउँछौं। तिनीहरू भन्छन् कि धेरै दशकहरूदेखि हामीसँग व्यावहारिक रूपमा एउटै कुरा छ, र हामी केवल तथ्यलाई चिन्ह लगाउँछौं कि हामी केहि गर्दैछौं। आज ल्यापटपहरू आउटलेटमा पहुँच बिना धेरै घण्टा चल्ने तथ्य कथित रूपमा इलेक्ट्रोनिक्स उत्पादकहरूको कारणले हो, विद्युतीय कक्षहरूमा उन्नतिको लागि होइन। हेरौं यदि यो साँच्चै हो भने।

सामग्रीको तालिका

• ऊर्जा घनत्व / ब्याट्री क्षमता त्यतिबेला र आज
  • लीड ब्याट्रीहरू: आज सम्म लामो, 20-50 प्रतिशत
  • NiCd कोशिकाहरू: 40 वर्ष पहिले, 0,05 kWh / kg, 100 प्रतिशत
  • NiMH कोशिकाहरू: 30 वर्ष पहिले, 0,1 kWh / kg, 200 प्रतिशत
  • पहिलो लिथियम-आयन / लिथियम-पोलिमर सेल: 20 वर्ष पहिले, 0,15 kWh / kg, 300 प्रतिशत
  • अन्य लिथियम-आयन कोशिकाहरू: 10 वर्ष पहिले, 0,2 kWh / kg, 400 प्रतिशत
  • अत्याधुनिक लिथियम-आयन कोशिकाहरू: आज, 0,25 kWh / kg, 500 प्रतिशत
  • अवधि: भविष्य
    • अवधि: टाढाको भविष्य

माथिको सूची नासा द्वारा बनाईएको हो। यसले ग्रेभिमेट्रिक (ठाडो स्केल, Wh / kg) र भोल्युम (तेर्सो स्केल, Wh / L) विभिन्न प्रकारका कक्षहरूको घनत्व देखाउँछ। हामीले कुन स्केलको बारेमा कुरा गर्छौं यसले वास्तवमा फरक पर्दैन, त्यसैले सुविधाको लागि, ध्यान केन्द्रित गरौं ग्रेभिमेट्रिक स्केल, अर्थात्, हामीले दिइएको पिण्डको सेलमा कति ऊर्जा प्याक गर्छौं भनेर देखाउँछ.

माथिको तालिकाले वास्तवमा सम्पूर्ण कथा बताउँछ, तर यसमा एउटा स्केलको कमी छ: समय। यसलाई थपौं।

लीड ब्याट्रीहरू: आज सम्म लामो, 20-50 प्रतिशत

सीसा एसिड क्लासिक लीड एसिड ब्याट्रीहरू। तिनीहरू अझै पनि प्रक्षेपण उद्देश्यका लागि प्रयोग गरिन्छ, तिनीहरू 1978 नमूनामा प्रस्तुत गरिएको प्रोटोटाइप इलेक्ट्रिक कारमा देखा पर्‍यो। तिनीहरूले प्रति किलोग्राम सेल (50kWh/kg) 0,05Wh भन्दा कम ऊर्जा भण्डारण गर्न सक्छन् - त्यसैले तल देखाइएको कार लामो कार्गो होल्ड हो, तर यो एकल चार्जमा मात्र 100km यात्रा गर्दछ।

लिड-एसिड सेलहरूमा पोलिश इलेक्ट्रिक वाहन, अर्थात्, क्लासिक ब्याट्रीहरू (c) Sonda, 1978

NiCd कोशिकाहरू: 40 वर्ष पहिले, 0,05 kWh / kg, 100 प्रतिशत

NiCd निकल-क्याडमियम कोशिकाहरू हुन्... तिनीहरू सत्तरीको दशकमा धेरै दशकहरूका लागि प्रयोग भएका थिए र लगभग प्रस्ताव गरिएको थियो। ५० Wh / kh (50 kWh / kg) र समयसँगै हामीले यस्तो कम ऊर्जा घनत्वको साथ थोरै गरेका छौं। यी तत्वहरू क्याडमियमको सामग्रीको कारणले बजारबाट लगभग पूर्ण रूपमा हटाइएको छ, जुन अत्यधिक विषाक्त धातु हो।

हाम्रो लागि, यो तुलनाको लागि सुरूवात बिन्दु हो, किनकि निकल-क्याडमियम कोशिकाहरूले पोर्टेबल ताररहित उपकरण, खेलौना र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको युगमा प्रवेश गरेका थिए।

NiMH कोशिकाहरू: 30 वर्ष पहिले, 0,1 kWh / kg, 200 प्रतिशत

NiMH कोशिकाहरू निकल मेटल हाइड्राइड सेलहरू हुन्। तिनीहरू मध्य 1s देखि बजारमा उपलब्ध छन् र तिनीहरू प्रसिद्ध GM EVXNUMX सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको थियो। तिनीहरूले लगभग प्रस्ताव गरे। 70-110 Wh / kg (0,07-0,11 kWh / kg) र विषाक्त क्याडमियम समावेश थिएन। निकल-क्याडमियम कोशिकाहरूको तुलनामा, हामी 100-10 वर्षमा 20% ले क्षमता बढाउँछौं। दुर्भाग्यवश, निकल-मेटल हाइड्राइड सेलहरू यति आशाजनक थिए कि अटो र तेल कम्पनीहरूले तिनीहरूमा प्याटेन्टहरू किनेका थिए र त्यसपछि ... तिनीहरूलाई सुरक्षितमा बन्द गरे।

> भिडियो: विद्युतीय कार कसले मार्यो - हेर्न लायक!

पहिलो लिथियम-आयन / लिथियम-पोलिमर सेल: 20 वर्ष पहिले, 0,15 kWh / kg, 300 प्रतिशत

नब्बे दशकको मध्यमा, लिथियम-आयन (पोलिमर) कोशिकाहरूको पहिलो भिन्नताहरू देखा पर्न थाले। कोबाल्ट डाइअक्साइड आधारित (LiCoO₂) सुरुमा लगभग 120 Wh / kg प्रस्ताव गरियो, दशकको अन्त्यमा 150 kWh पार गर्न। यसले समानान्तर रूपमा विकसित NiMH कोशिकाहरूको तुलनामा राम्रो 40 प्रतिशत वृद्धि प्रतिनिधित्व गर्दछ (पहिले अनुच्छेद हेर्नुहोस्)।

अर्को शब्दमा: सत्तरीको दशकको मध्यदेखि नब्बे दशकको अन्त्यसम्म, हामी तत्वको प्रति एकाइ द्रव्यमान क्षमतामा तीन पटक वृद्धिको लागि प्रयासरत छौं।

अन्य लिथियम-आयन कोशिकाहरू: 10 वर्ष पहिले, 0,2 kWh / kg, 400 प्रतिशत

सेल टेक्नोलोजीमा भएको प्रगति र म्याङ्गनीज प्रयोग गर्ने प्रयासहरूले हामीलाई 200 Wh/kg (0,2 kWh/kg) अवरोध पार गर्न अनुमति दिएको छ जुन अब चार्टमा देखाइएको छैन। त्यसोभए, तीस वर्षमा हामीले एउटै द्रव्यमानको एकाइमा 300 प्रतिशत शक्ति प्राप्त गरेका छौं। यहाँ उत्तम नतिजाहरू लिथियम-पोलिमर कक्षहरू हुन्, त्यो हो, जसमा इलेक्ट्रोडको सम्पूर्ण सामग्रीहरू बहुलक झोलामा बन्द हुन्छन्। तिनीहरूसँग केही बेफाइदाहरू छन् - पुन: लोड गर्दा जारी गरिएको ग्यासले कोशिकाहरूको सूजन निम्त्याउन सक्छ, तर कम तौल र उच्च घनत्वले लोभ्याउँछ।

आधुनिक लिथियम पोलिमर ब्याट्री (v) LG Chem

दुर्भाग्यवश, नासाको रेखाचित्र यहाँ समाप्त हुन्छ।

अत्याधुनिक लिथियम-आयन कोशिकाहरू: आज, 0,25 kWh / kg, 500 प्रतिशत

पहिलो NMC 811 सेलहरू (8-1-1 को अनुपातमा निकल-म्यांगनीज-कोबाल्ट समावेश) भर्खरै बजारमा प्रवेश गर्दै छन्, जसले 250 Wh प्रति किलोग्राम सेल (0,25 kWh / kg) सम्म प्याकेजिङ गर्न अनुमति दिन्छ। ग्रेफाइट एनोड भएका यी कक्षहरूको यो पहिलो पुस्ता हो। हामी अर्कोको बारेमा केहि पछि कुरा गर्नेछौं।

थप रूपमा, टेस्लाले मोडेल 3 मा 2170 कक्षहरू प्रयोग गर्दछ (वास्तवमा: 21700; तलको फोटोमा ठूलो)। तिनीहरू लगभग 0,22 kWh / kg को स्तरमा पुगे, तर सम्पूर्ण ब्याट्रीको स्तरमा, व्यक्तिगत कक्षहरू होइन। व्यक्तिगत कक्षहरूले सम्भवतः 0,25-0,3 kWh / kg प्रस्ताव गर्छन्।

> Tesla 2170 ब्याट्रीहरूमा 21700 (3) सेलहरू NMC 811 भन्दा राम्रो _future_ मा

अवधि: भविष्य

NMC 811 लिथियम एनोड सेलहरूको अर्को पुस्ता अर्को दशकको सुरुमा आउने अपेक्षा गरिएको छ र यो पनि पोल्याण्डको LG Chem प्लान्टमा निर्माण हुनेछ। प्रारम्भिक गणनाहरूले देखाउँछ कि कोशिकाहरूमा सुरुदेखि नै ऊर्जा घनत्व 0,3 kWh / kg र चाँडै 0,4 kWh / kg पुग्नुपर्दछ।

यसको मतलब यो हो कि हाम्रो काउन्टडाउनको शुरुवातबाट, हामी एनआईसीडी सेलको क्षमता प्रति एकाइ द्रव्यमानको 600 प्रतिशतमा पुग्नेछौं, जुन सेलमा भण्डारण गर्न सकिने ऊर्जाको मात्रामा XNUMX गुणा वृद्धि हो।

> ब्याट्रीमा ऊर्जा घनत्व? कालो धुलो जस्तै। के तपाईलाई DYNAMITE चाहिन्छ

अवधि: टाढाको भविष्य

अब यो विश्वास गरिएको छ कि अर्को दशकमा, ठोस-राज्य कक्षहरूले सुसज्जित ब्याट्रीहरू, जसको घनत्व 0,4 kWh / kg हुनेछ, बजारमा डेब्यू हुनेछ। तिनीहरू आजका तरल इलेक्ट्रोलाइट कोशिकाहरू भन्दा सुरक्षित हुनुपर्छ र हामीले आज देख्ने कारहरूको तुलनामा ब्याट्रीको विशेष ऊर्जालाई कम्तिमा दोब्बर गर्न अनुमति दिन्छ।

> सब भन्दा छिटो चार्ज "इलेक्ट्रिशियन"? टोयोटा ... २०२२ मा

यसको मतलब हो भविष्यका लिंकहरूद्वारा संचालित, आजको निसान लीफले एकै पटक चार्जमा २४० किलोमिटरको सट्टा ४८० किलोमिटर यात्रा गर्न सक्नेछ।... एकै समयमा, ब्याट्री डिब्बे को आकार र यसको वजन धेरै परिवर्तन हुनेछैन।

सम्पादकको नोट: माथिको सूचीमा, हामीले विद्युतीय तत्वहरू, अर्थात् ब्याट्री डिजाइनका आधारभूत तत्वहरू वर्णन गरेका छौं। सेल ब्याट्री हुन सक्छ वा नहुन सक्छ - ब्याट्री सामान्यतया BMS द्वारा नियन्त्रित कक्षहरूको सेट हो। जब हामी "अब" लेख्छौं हाम्रो मतलब उत्पादनहरू जुन भर्खरै बजारमा आएका छन्। स्पष्ट कारणहरूका लागि, मोटर वाहन अनुप्रयोगहरूमा सन्दर्भहरू 1-3 वर्ष पछि हालको पछाडि छन्।

यो तपाईंलाई रुचि हुन सक्छ: