Neden hızlı şarj pillerin ölümüdür?

Yağı değiştirmek istiyorlar ama yine de üreticilerin sessiz kaldığı ölümcül bir kusurları var.

Kömür Çağı uzun zamandır hatırlanıyor. Petrol çağı da sona eriyor. XNUMX yüzyılın üçüncü on yılında, açıkça pil çağında yaşıyoruz.

Elektrik insan yaşamına girdiğinden beri HER ZAMAN önemli rol oynamıştır. Ancak şimdi üç trend birdenbire enerji depolamayı gezegendeki en önemli teknoloji haline getirdi.

İlk trend, akıllı telefonlar, tabletler, dizüstü bilgisayarlar gibi mobil cihazlarda yaşanan patlamadır. Eskiden el fenerleri, mobil radyolar ve taşınabilir cihazlar gibi nispeten sınırlı kullanımları olan şeyler için pillere ihtiyacımız vardı. Bugün herkesin neredeyse sürekli kullandığı ve onsuz hayatının düşünülemeyeceği en az bir kişisel mobil cihazı var.

İKİNCİ EĞİLİM, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve elektrik üretimi ile tüketimi arasındaki ani uyumsuzluktur. Eskiden kolaydı: mal sahipleri akşamları sobaları ve televizyonları açtığında ve tüketim keskin bir şekilde arttığında, termik santral ve nükleer santral operatörlerinin gücü artırması yeterlidir. Ancak güneş ve rüzgar üretimi ile bu imkansızdır: üretimin zirvesi çoğu zaman tüketimin en düşük seviyede olduğu bir zamanda gerçekleşir. Bu nedenle, enerjinin bir şekilde depolanması gerekir. Bir seçenek, elektriğin hidrojene dönüştürüldüğü ve ardından yakıtı şebekeye ve elektrikli araçlara beslediği sözde "hidrojen toplumu". Ancak gerekli altyapının olağanüstü yüksek maliyeti ve insanlığın hidrojenle ilgili kötü anıları (Hindenburg ve diğerleri), bu kavramı şimdilik arka planda bırakıyor.

Pazarlama departmanlarının zihninde "akıllı şebekeler" denen şey: elektrikli arabalar en yüksek üretimde fazla enerji alır ve daha sonra gerekirse şebekeye geri döndürebilir. Ancak, modern piller henüz böyle bir zorluğa hazır değil.

Bu soruna başka bir OLASI CEVAP üçüncü bir eğilim vaat ediyor: içten yanmalı motorların pilli elektrikli araçlarla (BEV'ler) değiştirilmesi. Bu elektrikli araçların lehine olan ana argümanlardan biri, şebekede aktif katılımcılar olabilmeleri ve gerektiğinde geri vermek için fazlalıkları alabilmeleridir.

Tesla'dan Volkswagen'e kadar her elektrikli araç üreticisi bu fikri PR materyallerinde kullanıyor. Bununla birlikte, hiçbiri mühendisler için acı verici derecede açık olanı kabul etmiyor: modern piller bu tür işler için uygun değil.

Bugün pazara hakim olan ve fitness bileziğinizden en hızlı Tesla Model S'ye teslim eden LİTYUM-İYON TEKNOLOJİSİ, kurşun asit veya nikel metal hidrit piller gibi eski konseptlere göre birçok avantaja sahiptir. Ama aynı zamanda bazı sınırlamaları ve hepsinden önemlisi yaşlanma eğilimi vardır.

Çoğu insan pilleri, elektriğin bir şekilde "aktığı" bir tür tüp olarak düşünür. Ancak pratikte piller kendi başlarına elektrik depolamazlar. Bazı kimyasal reaksiyonları tetiklemek için kullanırlar. Daha sonra ters tepkiyi başlatabilir ve sorumluluklarını yeniden kazanabilirler.

Lityum iyon piller için, elektriğin serbest bırakılmasıyla reaksiyon şuna benzer: pilin anotunda lityum iyonları oluşur. Bunlar, her biri bir elektron kaybetmiş lityum atomlarıdır. İyonlar sıvı elektrolit içinden katoda doğru hareket eder. Ve açığa çıkan elektronlar, ihtiyacımız olan enerjiyi sağlayan bir elektrik devresi aracılığıyla kanalize edilir. Pil şarj için açıldığında süreç tersine döner ve iyonlar kaybolan elektronlarla birlikte toplanır.

Lityum bileşiklerle "aşırı büyüme" kısa devreye neden olabilir ve pili tutuşturabilir.

Ne yazık ki, ANCAK, lityumu pil yapmak için bu kadar uygun kılan YÜKSEK REAKTİVİTE'nin bir dezavantajı vardır - diğer istenmeyen kimyasal reaksiyonlara katılma eğilimindedir. Bu nedenle, anot üzerinde yavaş yavaş ince bir lityum bileşikleri tabakası oluşur ve bu da reaksiyonlara müdahale eder. Ve böylece pil kapasitesi azalır. Ne kadar yoğun bir şekilde şarj edilir ve boşaltılırsa, bu kaplama o kadar kalın hale gelir. Hatta bazen anottan katoda uzanan sözde "dendritleri" - lityum bileşiklerinin sarkıtlarını düşünün - serbest bırakabilir ve eğer ulaşırlarsa kısa devreye neden olabilir ve pili ateşleyebilir.

Her şarj ve deşarj döngüsü, lityum iyon pilin ömrünü kısaltır. Ancak son zamanlarda moda olan üç fazlı hızlı şarj, süreci önemli ölçüde hızlandırır. Akıllı telefonlar için bu, üreticiler için büyük bir engel değil, her halükarda kullanıcıları iki ila üç yılda bir cihazlarını değiştirmeye zorlamak istiyorlar, ancak arabalar bir sorun.

Tüketicileri elektrikli araçlar satın almaya ikna etmek için, üreticilerin onları hızlı şarj seçenekleriyle de ikna etmesi gerekiyor. Ancak Ionity gibi hızlı istasyonlar günlük kullanım için uygun değildir.

PİLİNİN MALİYETİ BAŞKA BİR ÜÇTE DAHA, hatta günümüzün elektrikli arabalarının tüm fiyatından daha fazla. Müşterilerini bir saatli bomba almadıklarına ikna etmek için tüm üreticiler ayrı, daha uzun bir pil garantisi sunar. Aynı zamanda, arabalarını uzun mesafeli yolculuklar için cazip hale getirmek için daha hızlı şarj etmeye güveniyorlar. Yakın zamana kadar en hızlı şarj istasyonları 50 kilovat ile çalışıyordu. Ancak Avrupa Ionity şarj istasyonlarının sunduğu yeni Mercedes EQC 110kW'a, Audi e-tron 150kW'a kadar şarj edilebiliyor ve Tesla çıtayı daha da yükseltmeye hazırlanıyor.

Bu üreticiler, hızlı şarjın pilleri yok edeceğini kabul etmekte hızlılar. İyonite gibi istasyonlar, kişinin çok yol kat ettiği ve zamanının az olduğu acil durumlar için daha uygundur. Aksi takdirde, pilinizi evde yavaşça şarj etmek akıllıca bir yaklaşımdır.

Ne kadar şarj ve deşarj olduğu, ömrü için de önemlidir. Bu nedenle, çoğu üretici% 80'in üzerinde ve% 20'nin altında şarjı önermemektedir. Bu yaklaşımla bir lityum iyon pil, her yıl kapasitesinin yaklaşık yüzde 2'sini kaybeder. Bu nedenle, gücü o kadar çok düşmeden, bir arabada kullanılamaz hale gelmeden önce 10 yıl veya yaklaşık 200 km'ye kadar dayanabilir.

Son olarak, elbette PİL ÖMRÜ, benzersiz kimyasal bileşimine bağlıdır. Her üretici için farklıdır ve çoğu durumda o kadar yenidir ki zamanla nasıl eskiyeceği bile bilinmez. Birkaç üretici şimdiden "bir milyon mil" (1.6 milyon kilometre) ömürlü yeni nesil piller vaat ediyor. Elon Musk'a göre Tesla bunlardan biri üzerinde çalışıyor. BMW ve diğer yarım düzine şirkete ürün tedarik eden Çinli CATL şirketi, bir sonraki pilinin 16 yıl veya 2 milyon kilometre dayanacağını taahhüt etti. General Motors ve Kore'den LG Chem de benzer bir proje geliştiriyor. Bu şirketlerin her birinin gerçek hayatta denemek istedikleri kendi teknoloji çözümleri var. Örneğin GM, katotta lityum ölçeklenmesinin ana nedeni olan nemin pil hücrelerine girmesini önlemek için yenilikçi malzemeler kullanacak. CATL teknolojisi, nikel-kobalt-manganez anoda alüminyum ekler. Bu sadece şu anda bu hammaddelerin en pahalısı olan kobalt ihtiyacını azaltmakla kalmıyor, aynı zamanda pil ömrünü de artırıyor. En azından Çinli mühendislerin umduğu şey bu. Potansiyel müşteriler, bir fikrin pratikte işe yarayıp yaramadığını bilmekten memnuniyet duyar.