Nyenzo za Kuzuia Moto ni Nini?
Nilipigiwa simu mwezi uliopita kutoka kwa mkusanyaji wa pakiti huko Ohio. Mteja wake alitaka kujua kwa nini bima yao ya ghala ilipanda 40% baada ya kuanza kuhifadhi seli za lithiamu. Mwandishi wa chini alitoa mfano wa kukimbia kwa joto. Mkusanyaji aliniuliza angeweza kuwaambia nini kuhusu usalama wa elektroliti. Nilimwambia kitu kile kile ninachomwambia kila mtu. Vimumunyisho vya kaboni kwenye seli zako vitaungua. Swali ni nini unafanya kuhusu hilo.
Electroliti hufanya labda 10-15% ya uzito wa seli. Ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate. Hawa ndio farasi wa kazi. Wanafuta chumvi za lithiamu vizuri. Wanaruhusu ions kusonga haraka. Pia wana alama za flash katika safu ya digrii 30-40. Seli ya pochi iliyotobolewa inaweza kugonga digrii 200 ndani ndani ya dakika moja. Hesabu sio ngumu.
Misombo ya fosforasi ilionyesha katika elektroliti za betri karibu 2003. Fosfati ya Trimethyl ilikuwa ya kwanza ambayo watu walijaribu kwa umakini. Inafanya kazi kwa kutoa itikadi kali za PO inapopata joto. Radikali hizo hunyakua hidrojeni kutoka upande wa mbele wa moto na kuzima mwitikio wa msururu wa mwako. Unaweza kupunguza{4}}muda wa kujizima kutoka sekunde 50+ hadi tarakimu moja. Tradeoff ni mnato. Phosphates huzidisha elektroliti. Ion conductivity matone. Unapoteza uwezo wa kiwango.
Kwa makampuni yanayotafuta seli, uliza yakomtengenezaji wa pakiti ya betri ya lithiamukuhusu uundaji wa elektroliti inapaswa kuwa mazoezi ya kawaida sasa. Mazingira yamebadilika tangu 2020. Watengenezaji seli wa China sasa husafirisha bidhaa zilizo na fosfeti-michanganyiko ya ester ambayo inafikia viwango sawa vya miali ya moto kama seli za Kijapani zilizouzwa kwa bei mara mbili ya miaka mitano iliyopita. Zhangjiagang Guotai-Huarong hutoa elektroliti kwa wazalishaji kadhaa wakuu wa seli. Maboresho ya usalama yamesonga chini.
Misombo ya florini ilikuja baadaye. Hydrofluorothers. Kabonati zenye florini kama vile FEC na FEMC. Atomi za florini kwenye uti wa mgongo wa molekuli huharibu uenezi mkali tofauti na fosforasi inavyofanya. Matokeo ni mazuri. Gharama sio. Nyenzo zenye florini bado zinafanya kazi mara 3-5 ya kile unacholipa kwa kabonati za kawaida. Ninajua watu ambao wanawabainisha kwa 5-10% ili tu kufikia kizingiti cha usalama bila kuharibu bili yao ya nyenzo.
Vimiminiko vya Ionic vilipata habari nyingi mnamo 2015-2018. Shinikizo la mvuke karibu na sifuri. Haitawaka chini ya hali yoyote ya kawaida ya unyanyasaji. Nilitembelea maabara huko Münster ambayo ilikuwa ikizifanyia kazi kwa miaka sita. Mtafiti alinionyesha seli ambazo zilinusurika joto la nje la digrii 200 bila uingizaji hewa. Pia aliniambia walikuwa wakilipa €85/kg kwa kioevu cha ionic. Gharama ya mchanganyiko wa EC/DMC ni chini ya €4/kg. Uchumi uliiua kwa magari. Baadhi ya programu za angani zinaweza kuchukua gharama hiyo. Wengi hawawezi.
Elektroliti za polima za gel huchukua njia tofauti. Unanasa awamu ya kioevu kwenye tumbo la polima. PVDF-HFP ni ya kawaida. Vikundi vingine hujenga fosforasi moja kwa moja kwenye uti wa mgongo wa polima. Ucheleweshaji wa moto unakuwa wa kimuundo. Watafiti katika Chuo Kikuu cha Qingdao walichapisha kazi mwaka jana kuhusu mifumo ya polyimide yenye minyororo ya pembeni ya phosphazene. Nyakati za kujizima- chini ya sekunde 5. Nguvu ya mitambo ya juu ya kutosha kupunguza ukuaji wa dendrite. Changamoto ni viwanda. Upakaji{12}}hadi{13}}kuviringisha wa elektroliti za gel haujakomaa kama kujaza kioevu.
Wakati wa kutathmini amuuzaji wa betri ya lithiamu maalumkwa maombi ya viwandani, uliza maswali mahususi kuhusu usalama. SETI ya uundaji wako wa elektroliti ni nini? Je, unatumia mkusanyiko gani wa nyongeza ya kuzuia moto? Je, unaweza kutoa data ya kalori ya koni? Baadhi ya waunda seli watashiriki maelezo haya. Wengine huchukulia kama umiliki. Chapa zinazolipiwa kwa kawaida hutumia 12-18% ya nyongeza ya fosfeti kulingana na uzani katika seli zao za kawaida za magari.
Sekta hupima ucheleweshaji wa moto kwa njia kadhaa. Wakati wa kujizima{1}ndio wa haraka. Unawasha sampuli na muda gani inawaka baada ya kuondoa chanzo cha kuwasha. Kikomo cha faharasa ya oksijeni hukuambia kiwango cha chini cha O2 kinachohitajika ili kudumisha mwako. UL 2054 na IEC 62133 zimeweka vigezo vya kupita/kufeli kwa visanduku vilivyokamilika. GB 38031-2020 ya Uchina inahitaji muda wa onyo wa dakika 5 kabla ya uenezi wa joto kufikia seli zilizo karibu kwenye pakiti. Mkutano huo mara nyingi unahitaji elektroliti zinazorudisha nyuma moto.
Makumbusho yalisukuma suala hili mbele. GM ilirudisha nyuma 140,000 za Bolt EV kuanzia 2021. Hyundai ilikumbuka kampuni ya Kona Electrics. Ford ilichelewesha uzalishaji wa umeme. Sababu za mizizi zilikuwa tofauti. Baadhi zilikuwa kasoro za utengenezaji. Baadhi yalikuwa masuala ya muundo wa seli. Zote zilifanya idara za ununuzi za OEM kuuliza maswali magumu zaidi. Yoyotebetri ya lithiamu mshirika wa OEMkujaribu kupata sifa za magari sasa kunakabiliwa na uchunguzi zaidi juu ya hati za usalama wa joto kuliko walivyofanya mnamo 2019.
Gharama za nyenzo huongeza hadi pesa halisi kwa kiwango. Kifurushi cha kigari cha kWh 60 kina takriban kilo 40-50 za elektroliti kulingana na umbizo la kisanduku na upakiaji. Kuongeza 15% ya kizuizi cha mwali kwa gharama ya nyongeza ya $15/kg inamaanisha $90-110 kwa kila pakiti. Gharama za kiwango cha seli zimepungua chini ya $100/kWh kwa seli za bei nafuu zaidi za LFP kutoka Uchina. Kidhibiti hicho cha mwali kinawakilisha takriban 1.5% ya gharama ya seli. Timu za ununuzi hubishana kuhusu senti kwa kila kWh. Hizi sio senti.
Kwa makampuni yanayojenga mahusiano na amtoaji wa mkutano wa moduli ya betri ya lithiamu, vipimo vya elektroliti mara nyingi hupuuzwa katika mijadala ya mapema. Watu huzingatia uwezo, maisha ya mzunguko, -kiwango. Ucheleweshaji wa moto huonekana baadaye, kwa kawaida mteja anapouliza hati za usalama. Wakati huo muundo wa seli umefungwa. Kuweka upya uundaji tofauti wa elektroliti kunaweza kubadilisha hali ya kutoweza kutokea, uwezo na sifa za kuzeeka. Bora kutaja mapema.
Bomba la utafiti lina kazi ya kuvutia ndani yake. Elektroliti za ukolezi-zilizojanibishwa zaidi hutumia viyeyusho vya fosfeti vilivyochanganywa na-etha zenye florini zisizoweza kuwaka. Unapata upungufu wa moto wa phosphates na viscosity na conductivity ya carbonates ya jadi. Argonne amechapisha juu ya hili. Vikundi kadhaa vya vyuo vikuu nchini China vinafanyia kazi tofauti. Upatikanaji wa kibiashara labda ni miaka 2-3 kwa daraja la magari.
Seli imara-zingetatua tatizo la kuwaka kabisa. Elektroliti za kauri na sulfidi hazichomi. Pia hazipo katika kiwango cha uzalishaji wa magari bado. CATL, Samsung SDI, Toyota, na QuantumScape zote zimeweka kalenda zao thabiti za hali-katika miaka 2-4 katika matangazo ya hivi majuzi. Yoyotemtoaji wa suluhisho za usalama wa betri ya lithiamuitakuambia kuwa elektroliti za kioevu zinazorudisha nyuma mwali hubaki kuwa jibu la vitendo kupitia angalau 2028 kwa matumizi mengi.
Nilitumia miaka kumi na tano kushughulikia shida hii katika majukumu tofauti. Teknolojia imeboreshwa. Gharama zimeshuka. Moto wa seli bado hutokea. Hutokea mara chache kuliko ilivyokuwa miaka kumi iliyopita, na seli leo huhifadhi nishati zaidi kuliko seli wakati huo. Sekta ilihamia katika mwelekeo sahihi. Kuna kazi zaidi ya kufanya.
