इलेक्ट्रिक कार हिजो, आज, भोली: भाग।

शब्द "लिथियम आयन ब्याट्री" विभिन्न प्रविधिहरूको लुकाउँछ।

एउटा कुरा पक्का छ - जबसम्म लिथियम-आयन इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री यस सन्दर्भमा अपरिवर्तित रहन्छ। अन्य कुनै पनि इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भण्डारण प्रविधिले लिथियम-आयनसँग प्रतिस्पर्धा गर्न सक्दैन। तर, बिन्दु यो हो कि क्याथोड, एनोड र इलेक्ट्रोलाइटका लागि विभिन्न सामग्रीहरू प्रयोग गर्ने विभिन्न डिजाइनहरू छन्, जसमध्ये प्रत्येकको स्थायित्वको सन्दर्भमा फरक फरक फाइदाहरू छन् (विद्युतीय सवारीहरूको लागि स्वीकार्य अवशिष्ट क्षमता सम्म चार्ज र डिस्चार्ज चक्रहरूको संख्या। 80%), विशिष्ट पावर kWh/kg, मूल्य यूरो/kg वा पावर र पावर अनुपात।

समयमै फर्किनु

तथाकथित इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाहरू पूरा गर्ने सम्भावना। लिथियम-आयन कोशिकाहरू चार्ज गर्ने क्रममा क्याथोडमा लिथियम जंक्शनबाट लिथियम प्रोटोन र इलेक्ट्रोनहरूको विभाजनबाट आउँछन्। लिथियम एटमले सजिलैसँग यसको तीन इलेक्ट्रोन मध्ये एक दान गर्दछ, तर उही कारणको लागि यो अत्यधिक प्रतिक्रियाशील छ र हावा र पानीबाट अलग हुनुपर्छ। भोल्टेज स्रोतमा, इलेक्ट्रोनहरू तिनीहरूको सर्किटमा सार्न थाल्छन्, र आयनहरू कार्बन-लिथियम एनोडमा निर्देशित हुन्छन् र, झिल्लीबाट गुजर्दै, यसमा जडान हुन्छन्। डिस्चार्जको समयमा, उल्टो आन्दोलन हुन्छ - आयनहरू क्याथोडमा फर्किन्छन्, र इलेक्ट्रोनहरू, बारीमा, बाह्य विद्युतीय भार मार्फत जान्छ। यद्यपि, द्रुत उच्च-वर्तमान चार्ज र पूर्ण डिस्चार्जले नयाँ टिकाऊ जडानहरूको गठनमा परिणाम दिन्छ, जसले ब्याट्रीको कार्यलाई घटाउँछ वा रोक्छ। लिथियमलाई कण दाताको रूपमा प्रयोग गर्नुको पछाडिको विचार यो तथ्यबाट उत्पन्न हुन्छ कि यो सबैभन्दा हल्का धातु हो र यसले सही परिस्थितिमा प्रोटोन र इलेक्ट्रोनहरू सजिलै निकाल्न सक्छ। यद्यपि, वैज्ञानिकहरूले शुद्ध लिथियमको उच्च अस्थिरता, वायुसँग बन्धन गर्ने क्षमता र सुरक्षा कारणहरूका कारण यसको प्रयोगलाई द्रुत रूपमा त्यागिरहेका छन्।

पहिलो लिथियम-आयन ब्याट्री १ 1970 s० मा माइकल व्हिटिंगहैमले सिर्जना गरेको थियो, जसले शुद्ध लिथियम र टाइटेनियम सल्फाइडलाई इलेक्ट्रोडको रूपमा प्रयोग गर्थे। यो इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री अब प्रयोग गरिएको छैन, तर वास्तवमा लिथियम-आयन ब्याट्रीको लागि जग हो। १ 1970 s० को दशकमा, समर बसुले ग्रेफाइटबाट लिथियम आयनहरू अवशोषित गर्ने क्षमता प्रदर्शन गरे, तर समयको अनुभवका कारण ब्याट्रीहरू चाँडो र डिस्चार्ज हुँदा चाँडै नै स्वयं-नष्ट हुन्छन्। १ 1980 s० को दशकमा, गहन विकासले ब्याट्रीहरूको क्याथोड र एनोडको लागि उपयुक्त लिथियम यौगिकहरू फेला पार्न शुरू गर्यो, र वास्तविक सफलता १ 1991 XNUMX १ मा आयो।

एनसीए, NCM लिथियम सेलहरू ... यसको वास्तविक अर्थ के हो?

1991 मा विभिन्न लिथियम यौगिकहरु संग प्रयोग पछि, वैज्ञानिकहरु को प्रयासहरु को सफलता संग मुकुट गरियो - सोनी ले लिथियम आयन ब्याट्री को ठूलो उत्पादन शुरू गर्यो। हाल, यस प्रकारका ब्याट्रीहरूसँग उच्चतम उत्पादन शक्ति र ऊर्जा घनत्व छ, र सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण रूपमा, विकासको लागि महत्त्वपूर्ण सम्भावना। ब्याट्री आवश्यकताहरूमा निर्भर गर्दै, कम्पनीहरूले क्याथोड सामग्रीको रूपमा विभिन्न लिथियम यौगिकहरूमा फर्किरहेका छन्। यी हुन् लिथियम कोबाल्ट अक्साइड (LCO), निकल, कोबाल्ट र एल्युमिनियम (NCA) वा निकल, कोबाल्ट र म्यांगनीज (NCM), लिथियम आइरन फस्फेट (LFP), लिथियम म्यांगनीज स्पिनल (LMS), लिथियम टाइटेनियम अक्साइड (LTO) सँगको यौगिकहरू। र अन्य। इलेक्ट्रोलाइट लिथियम लवण र जैविक विलायकहरूको मिश्रण हो र विशेष गरी लिथियम आयनहरूको "गतिशीलता" को लागि महत्त्वपूर्ण छ, र विभाजक, जो लिथियम आयनहरूमा पारगम्य भएर सर्ट सर्किटहरू रोक्नको लागि जिम्मेवार छ, सामान्यतया पोलीथिलीन वा पोलीप्रोपाइलिन हो।

आउटपुट शक्ति, क्षमता, वा दुबै

ब्याट्री को सबै भन्दा महत्वपूर्ण विशेषताहरु ऊर्जा घनत्व, विश्वसनीयता र सुरक्षा हो। ब्याट्रीहरूले हाल उत्पादन गरेको यी गुणहरूको विस्तृत श्रृंखलालाई कभर गर्दछ र प्रयोग गरिएको सामग्रीमा निर्भर गर्दछ, १०० देखि २100 डब्ल्यू / किग्रा (र 265०० देखि W०० डब्ल्यू / एल को एक ऊर्जा घनत्व) को एक विशिष्ट ऊर्जा दायरा हुन्छ। यस सम्बन्धमा सब भन्दा राम्रो एनसीए ब्याट्रीहरू र सबैभन्दा खराब एलएफपीहरू हुन्। जे होस्, सामग्री सिक्का को एक पक्ष हो। दुबै विशिष्ट ऊर्जा र उर्जा घनत्व वृद्धि गर्न, विभिन्न नानोस्स्ट्रक्चरहरू अधिक सामग्री लिन र आयन स्ट्रिमको उच्च चालकता प्रदान गर्न प्रयोग गरिन्छ। आयनहरूको एक ठूलो संख्या, स्थिर कम्पाउन्डमा "भण्डारण गरिएको", र चालकता द्रुत चार्जिंगको लागि आवश्यक शर्तहरू हुन्, र विकास यी दिशाहरूमा निर्देशित छ। एकै समयमा, ब्याट्री डिजाइन ड्राइव को प्रकार को आधार मा आवश्यक बिजली गर्न क्षमता अनुपात प्रदान गर्नु पर्छ। उदाहरण को लागी, प्लग-इन हाइब्रिडहरु को स्पष्ट कारणहरु को लागी एक धेरै उच्च शक्ति को क्षमता अनुपात हुनु पर्छ। आजको घटनाक्रम एनसीए (क्याथोड र ग्रेफाइट एनोडको साथ LiNiCoAlO400) र NMC 700 (क्याथोड र ग्रेफाइट एनोडको साथ LiNiMnCoO2) जस्ता ब्याट्रीहरूमा केन्द्रित छन्। पहिलेको (लिथियम बाहिर) करीव %०% निकल, १%% कोबाल्ट र%% एल्युमिनियम हुन्छ र यसको २००-२811० डब्ल्यू / किलोग्रामको एक विशिष्ट ऊर्जा हुन्छ, जसको मतलब हो कि उनीहरूसँग तुलनात्मक रूपमा सीमित कोबाल्टको सीमित प्रयोग र १ 2०० चक्र सम्मको सेवा जीवन छ। त्यस्ता ब्याट्री टेस्लाले नेवादाको गिगाफ्याक्ट्रीमा निर्माण गर्ने छन्। जब यो योजनाबद्ध पूर्ण क्षमतामा पुग्छ (२०२० वा २०२०, स्थितिमा निर्भर गर्दै), प्लान्टले G 80 गीगावाट ब्याट्री उत्पादन गर्दछ, 15००,००० सवारी सवारीसाधनको लागि पर्याप्त छ। यसले ब्याट्रीहरूको लागतलाई कम गर्दछ।

NMC 811 ब्याट्रीहरूसँग थोरै कम विशिष्ट ऊर्जा (140-200W/kg) हुन्छ तर लामो आयु हुन्छ, 2000 पूर्ण चक्रमा पुग्छ, र 80% निकल, 10% म्याङ्गनीज र 10% कोबाल्ट हुन्छ। हाल, सबै ब्याट्री निर्माताहरूले यी दुई प्रकारहरू मध्ये एक प्रयोग गर्छन्। एक मात्र अपवाद चिनियाँ कम्पनी BYD हो, जसले LFP ब्याट्रीहरू बनाउँछ। तिनीहरूसँग सुसज्जित कारहरू भारी छन्, तर तिनीहरूलाई कोबाल्ट आवश्यक छैन। एनसीए ब्याट्रीहरू विद्युतीय सवारीसाधनका लागि र एनएमसीलाई प्लग-इन हाइब्रिडहरूका लागि प्राथमिकता दिइन्छ किनभने ऊर्जा घनत्व र शक्ति घनत्वको सन्दर्भमा तिनीहरूको सम्बन्धित फाइदाहरू छन्। उदाहरणहरू 2,8 को पावर/क्षमता अनुपात भएको इलेक्ट्रिक ई-गोल्फ र 8,5 को अनुपात भएको प्लग-इन हाइब्रिड गोल्फ GTE हुन्। मूल्य घटाउने नाममा, VW ले सबै प्रकारका ब्याट्रीहरूको लागि समान कक्षहरू प्रयोग गर्न चाहन्छ। र अर्को कुरा - ब्याट्रीको क्षमता जति ठूलो हुन्छ, पूर्ण डिस्चार्ज र चार्जहरूको संख्या कम हुन्छ, र यसले यसको सेवा जीवन बढाउँछ, त्यसैले - ठूलो ब्याट्री, राम्रो। दोस्रो समस्याको रूपमा हाइब्रिडहरू चिन्ता गर्दछ।

बजार प्रवृत्ति

हाल, यातायात उद्देश्यका लागि ब्याट्रीहरूको माग पहिले नै इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूको माग भन्दा बढी छ। यो अझै पनि अनुमान गरिएको छ कि प्रति वर्ष 2020 मिलियन इलेक्ट्रिक वाहनहरू 1,5 सम्म विश्वव्यापी रूपमा बिक्री हुनेछ, जसले ब्याट्रीको लागत घटाउन मद्दत गर्नेछ। 2010 मा, लिथियम-आयन सेल को 1 kWh को मूल्य लगभग 900 यूरो थियो, र अब यो 200 यूरो भन्दा कम छ। सम्पूर्ण ब्याट्रीको लागतको 25% क्याथोडको लागि, 8% एनोड, सेपरेटर र इलेक्ट्रोलाइटको लागि, 16% अन्य सबै ब्याट्री सेलहरूको लागि र 35% समग्र ब्याट्री डिजाइनको लागि हो। अर्को शब्दमा, लिथियम-आयन सेलहरूले ब्याट्रीको लागतमा 65 प्रतिशत योगदान दिन्छ। 2020 का लागि अनुमानित टेस्ला मूल्यहरू जब Gigafactory 1 सेवामा प्रवेश गर्छ NCA ब्याट्रीहरूको लागि लगभग 300€/kWh छ र मूल्यमा केहि औसत VAT र वारेन्टी सहित समाप्त उत्पादन समावेश छ। अझै पनि एकदम उच्च मूल्य, जुन समय संग गिरावट जारी रहनेछ।

लिथियमको मुख्य भण्डार अर्जेन्टिना, बोलिभिया, चिली, चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका, अष्ट्रेलिया, क्यानडा, रसिया, क and्गो र सर्बियामा पाइन्छ र हाल बहुसंख्यक भाग सुक्खा तालबाट खानीमा छ। अधिक र अधिक ब्याट्री जम्मा हुँदै जाँदा, पुरानो ब्याट्रीबाट रिसाइकल सामग्रीको बजार बढ्नेछ। यद्यपि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कोबाल्टको समस्या भने निकेल र तामाको उत्पादनमा उप-उत्पादनको रूपमा खनिज रहेको छ। कोबाल्ट खनन गरिएको छ, माटोमा यसको कम सration्द्रताको बावजूद क Cong्गोमा (जुन सबैभन्दा ठूलो उपलब्ध भण्डार रहेको छ), तर त्यस्तो परिस्थितिमा जसले नैतिकता, नैतिकता र वातावरणीय संरक्षणलाई चुनौती दिन्छ।

उन्नत टेक्नोलोजी

यो ध्यानमा राख्नुपर्दछ कि निकट भविष्यको सम्भावनाको रूपमा स्वीकार गरिएका प्रविधिहरू वास्तवमा मौलिक रूपमा नयाँ छैनन्, तर लिथियम-आयन विकल्पहरू हुन्। यी उदाहरणका लागि, ठोस-राज्य ब्याट्रीहरू हुन् जसले तरलको सट्टा ठोस इलेक्ट्रोलाइट प्रयोग गर्छन् (वा लिथियम पोलिमर ब्याट्रीहरूमा जेल)। यो समाधानले इलेक्ट्रोडहरूको अधिक स्थिर डिजाइन प्रदान गर्दछ, जसले उनीहरूको अखण्डता उल्लंघन गर्दछ जब क्रमशः उच्च प्रवाहको साथ चार्ज हुँदा। उच्च तापमान र उच्च लोड। यसले वर्तमान चार्जिंग, इलेक्ट्रोड घनत्व र समाई क्षमता बढाउन सक्छ। ठोस राज्य ब्याट्री अझै विकासको एक प्रारम्भिक चरण मा छन् र मध्य दशक सम्म व्यापक उत्पादन मा हिट संभावना छैन।

एम्स्टर्डम मा 2017 बीएमडब्ल्यू इनोवेशन टेक्नोलोजी प्रतियोगिता मा एक पुरस्कार विजेता स्टार्ट अप एक ब्याट्री संचालित कम्पनी जसको सिलिकन एनोड ऊर्जा घनत्व मा सुधार भएको थियो। ईन्जिनियरहरु विभिन्न nanotechnologies मा काम गरीरहेका छन् दुबै anode र क्याथोड सामाग्री को लागी अधिक घनत्व र शक्ति प्रदान गर्न को लागी, र एक समाधान graphene को उपयोग गर्न को लागी हो। एक एकल परमाणु मोटाई र हेक्सागोनल परमाणु संरचना संग ग्रेफाइट को यी सूक्ष्म तहहरु सबैभन्दा आशाजनक सामाग्री मध्ये एक हो। ब्याट्री सेल निर्माता सैमसंग एसडीआई द्वारा विकसित "ग्राफीन बल", क्याथोड र एनोड संरचना मा एकीकृत, उच्च शक्ति, पारगम्यता र सामग्री को घनत्व र लगभग ४५% को क्षमता मा एक समान वृद्धि र पाँच गुना छिटो चार्ज समय प्रदान गर्दछ। फार्मूला ई कारहरु बाट सबैभन्दा बलियो आवेग प्राप्त गर्न सक्नुहुन्छ, जो यस्तो ब्याट्री संग सुसज्जित हुन सक्छ।

यस चरणमा खेलाडीहरू

टियर १ र टियर २ आपूर्तिकर्ताको रूपमा मुख्य खेलाडीहरू, अर्थात् सेल र ब्याट्री निर्माताहरू, जापान (पानासोनिक, सोनी, जीएस युआसा र हिताची भेहिकल इनर्जी), कोरिया (एलजी केम, सैमसंग, कोकम र एसके इनोभेसन), चीन (बीवाईडी कम्पनी) हुन्। । , ATL र Lishen) र USA (Tesla, Johnson Controls, A123 Systems, EnerDel र Valence Technology)। सेलफोनका मुख्य आपूर्तिकर्ताहरू हाल LG Chem, Panasonic, Samsung SDI (कोरिया), AESC (जापान), BYD (चीन) र CATL (चीन) हुन्, जसको दुई तिहाइ बजार हिस्सा छ। युरोपमा यस चरणमा, तिनीहरू जर्मनीको BMZ समूह र स्वीडेनको नर्थभोल्थले मात्र विरोध गरिरहेका छन्। २०२० मा Tesla को Gigafactory को सुरुवात संग, यो अनुपात परिवर्तन हुनेछ - अमेरिकी कम्पनी ले लिथियम आयन कोशिकाहरु को दुनिया को उत्पादन को 2020% को लागी खाता हुनेछ। डेमलर र BMW जस्ता कम्पनीहरूले युरोपमा प्लान्ट निर्माण गर्ने CATL जस्ता यी मध्ये केही कम्पनीहरूसँग पहिले नै सम्झौता गरिसकेका छन्।