Għaliex l-iċċarġjar mgħaġġel huwa l-mewt tal-batteriji

Iridu jibdlu ż-żejt, iżda xorta għandhom difett fatali li l-manifatturi ma jgħidulekx dwarha.

L-Età tal-Faħam ilha minsija. L-era taż-żejt ukoll waslet fi tmiemha. Fit-tielet deċennju tas-seklu XNUMX, qed ngħixu b'mod ċar fl-era tal-batteriji.

IR-RWOL TAGĦHOM DEJJEM kien sinifikanti minn meta l-elettriku daħal fil-ħajja tal-bniedem. Imma issa tliet tendenzi f'daqqa għamlu l-ħażna tal-enerġija l-aktar teknoloġija importanti fuq il-pjaneta.

L-ewwel xejra hija l-isplużjoni fl-apparati mobbli - smartphones, tablets, laptops... Qabel, kellna bżonn batteriji għal affarijiet bħal flashlights, radjijiet mobbli u tagħmir portabbli - kollha b'użu relattivament limitat. Illum, kulħadd għandu mill-inqas apparat mobbli personali wieħed, li juża kważi kontinwament u li mingħajru ħajtu hija inkonċepibbli.

IT-TIENI TENDIRA hija l-użu ta’ sorsi ta’ enerġija rinnovabbli u d-diskrepanza f’daqqa bejn il-qċaċet tal-produzzjoni u l-konsum tal-elettriku. Kien ikun faċli: meta s-sidien jixegħlu stufi u televiżjonijiet filgħaxija, u l-konsum jiżdied drastikament, l-operaturi tal-impjanti tal-enerġija termali u l-impjanti tal-enerġija nukleari sempliċement ikollhom iżidu l-enerġija. Iżda dan huwa impossibbli li jsir bil-ġenerazzjoni tax-xemx u tar-riħ: il-quċċata tal-produzzjoni ħafna drabi sseħħ fi żmien meta l-konsum huwa fl-iktar livell baxx. Għalhekk, l-enerġija trid tinħażen b'xi mod. Għażla hija l-hekk imsejħa "soċjetà ta 'l-idroġenu", li fiha l-elettriku jiġi kkonvertit f'idroġenu u mbagħad idaħħal il-fjuwil fil-grilja u f'vetturi elettriċi. Iżda l-ispiża mhux tas-soltu għolja tal-infrastruttura meħtieġa u l-memorji ħżiena tal-umanità tal-idroġenu ("Hindenburg", eċċ.) Qed iħallu dan il-kunċett fl-isfond għalissa.

L-hekk imsejħa "grids intelliġenti" huma dak li jaħsbu dwarhom id-dipartimenti tal-kummerċjalizzazzjoni: l-EVs jaqbdu l-enerġija żejda fl-ogħla produzzjoni u mbagħad jistgħu jreġġgħuha lura fil-grilja meta jkun meħtieġ. Madankollu, batteriji moderni għadhom mhumiex lesti għal sfida bħal din.

TWEĠIBA POSSIBBLI OĦRA għal din il-problema twiegħed it-tielet xejra: is-sostituzzjoni tal-magni tal-kombustjoni interna b'vetturi elettriċi tal-batteriji (BEVs). Wieħed mill-punti ewlenin tal-bejgħ għal dawn il-vetturi elettriċi huwa li jistgħu jkunu parteċipanti attivi fil-grid tal-elettriku u jieħdu żejjed biex jirritornaw meta jkun meħtieġ.

Kull manifattur tal-vetturi elettriċi, minn Tesla sa Volkswagen, juża din l-idea fil-materjali PR tagħhom. Madankollu, ħadd minnhom ma jammetti dak li huwa ċar bi tbatija għall-inġiniera: batteriji moderni mhumiex adattati għal xogħol bħal dan.

IT-TEKNOLOĠIJA TAL-JONI TAL-LITJU, li tiddomina s-suq illum u tħaddem kollox mill-istrixxa tal-fitness tiegħek sa l-aktar Tesla Model S mgħaġġla, għandha ħafna vantaġġi fuq kunċetti eqdem bħal batteriji taċ-ċomb-aċidu jew tan-nikil-idrur tal-metall. Iżda għandha wkoll xi limitazzjonijiet u, fuq kollox, tendenza li tixjieħ.

Ħafna nies jaħsbu tal-batteriji bħala tubu li fih l-elettriku b'xi mod jiċċirkola. Madankollu, fil-prattika, il-batteriji ma jaħżnux l-elettriku huma stess. Huma jużawha biex iqanqlu ċerti reazzjonijiet kimiċi. Imbagħad jistgħu jibdew ir-reazzjoni opposta u jerġgħu jiksbu l-inkarigu tagħhom.

Għal batteriji tal-jone tal-litju, ir-reazzjoni li tirrilaxxa l-elettriku tidher bħal din: joni tal-litju huma ffurmati fl-anodu fil-batterija. Dawn huma atomi tal-litju, li kull wieħed minnhom tilef elettron wieħed. Il-joni jiċċaqilqu mill-elettrolit likwidu għall-katodu. U l-elettroni rilaxxati jintbagħtu tul ċirkwit elettriku, li jipprovdi l-enerġija li neħtieġu. Meta l-batterija tkun mixgħula biex tiċċarġja, il-proċess jinqaleb u l-joni jinġabru flimkien mal-elettroni mitlufa.

It-tkabbir żejjed tal-litju jista 'jikkawża ċirkwit qasir u jaqbad il-batterija.

Sfortunatament, MADANKOLL, IR-REATTIVITÀ GĦOLJA li tagħmel il-litju daqshekk adattat biex isiru batteriji għandha wkoll żvantaġġ - għandha t-tendenza li tipparteċipa f'reazzjonijiet kimiċi oħra mhux mixtieqa. Għalhekk, saff irqiq ta 'komposti tal-litju gradwalment jifforma fuq l-anodu, li jinterferixxi mar-reazzjonijiet. U għalhekk il-kapaċità tal-batterija tonqos. Iktar ma jiċċarġja u jarmi b'mod intens, iktar isir eħxen dan il-kisi. Xi drabi tista 'saħansitra tirrilaxxa l-hekk imsejħa "dendriti"—aħseb stalaktiti ta' komposti tal-litju—li jestendu mill-anodu sal-katodu u, jekk jilħquh, jistgħu jqassru u jaqbdu l-batterija.

Kull ċiklu ta 'ċarġ u skariku jqassar il-ħajja tal-batterija tal-jone tal-litju. Iżda l-iċċarġjar mgħaġġel ta 'moda reċentement b'kurrent bi tliet fażijiet iħaffef b'mod sinifikanti l-proċess. Għall-smartphones, dan mhuwiex ostaklu kbir għall-manifatturi; fi kwalunkwe każ, iridu jġiegħel lill-utenti jibdlu l-apparat tagħhom kull sentejn jew tlieta. Iżda l-karozzi huma problema.

Biex jikkonvinċu lill-konsumaturi biex jixtru vetturi elettriċi, il-manifatturi għandhom ukoll iħajruhom b'għażliet ta 'ċċarġjar veloċi. Iżda stazzjonijiet veloċi bħal Ionity mhumiex adattati għall-użu ta 'kuljum.

L-ISPIJA TAL-BATTERIJA HIJA TERZ IEOR u anke aktar mill-prezz kollu tal-karozza elettrika tal-lum. Biex iserrħu moħħ il-klijenti tagħhom li mhumiex qed jixtru bomba, il-manifatturi kollha jipprovdu garanzija separata u itwal fuq il-batteriji. Fl-istess ħin, biex jagħmlu l-karozzi tagħhom attraenti għal vjaġġi twal, jiddependu fuq iċċarġjar aktar mgħaġġel. Sa ftit ilu, l-istazzjonijiet tal-iċċarġjar l-aktar veloċi kienu joperaw b'50 kilowatt. Iżda l-Mercedes EQC il-ġdid jista 'jiġi ċċarġjat sa 110 kW, l-Audi e-tron jista' jiġi ċċarġjat sa 150 kW, kif offrut mill-istazzjonijiet tal-iċċarġjar tal-Ionity Ewropej, u Tesla qed tipprepara biex tgħolli l-livell saħansitra ogħla.

Dawn il-manifatturi jammettu faċilment li l-iċċarġjar mgħaġġel konvenzjonali jeqred il-batteriji. Stazzjonijiet bħal Ionity huma aktar adattati għal sitwazzjonijiet ta 'emerġenza meta persuna tkun ivvjaġġa triq twila u tkun qasira fil-ħin. Inkella, l-iċċarġjar tal-batterija tiegħek bil-mod id-dar huwa approċċ intelliġenti.

Kif iċċarġjat u skarikat huwa wkoll importanti għall-ħajja tiegħu. Għalhekk, ħafna mill-manifatturi ma jirrakkomandawx iċċarġjar 'il fuq minn 80% u taħt l-20%. B'dan l-approċċ, batterija tal-jone tal-litju titlef bħala medja madwar 2 fil-mija tal-kapaċità tagħha kull sena. Għalhekk jista 'jdum 10 snin jew sa madwar 200 km qabel ma tinżel il-qawwa tagħha tant li ma ssirx tajba għall-użu tal-karozzi.

Fl-aħħarnett, ovvjament, il-ĦAJJA TA 'BATTERIJA tiddependi fuq il-kompożizzjoni kimika unika tagħha. Huwa differenti għal kull manifattur, u f'ħafna każijiet huwa tant ġdid li lanqas biss taf kif se tixjieħ maż-żmien. Xi manifatturi diġà qed iwiegħdu ġenerazzjoni ġdida ta 'batteriji b'ħajja ta' servizz ta '"miljun mil" (1.6 miljun kilometru). Skont Elon Musk, Tesla qed taħdem fuq waħda minnhom. Il-kumpanija Ċiniża CATL, li tforni lil BMW u nofs tużżana kumpaniji oħra, wiegħdet il-batterija li jmiss tagħha se ddum 16-il sena jew 2 miljun kilometru. General Motors u LG Chem tal-Korea qed jiżviluppaw ukoll proġett simili. Kull waħda minn dawn il-kumpaniji għandha s-soluzzjonijiet tat-teknoloġija tagħha stess li trid tittestja fil-ħajja reali. GM, pereżempju, se juża materjali innovattivi biex jipprevjeni li l-umdità tippenetra ċ-ċelloli tal-batterija, li hija l-kawża ewlenija tal-formazzjoni tal-iskala tal-litju fuq il-katodu. It-teknoloġija CATL żżid l-aluminju ma 'anodu tan-nikil-kobalt-manganiż. Dan mhux biss inaqqas il-ħtieġa għall-kobalt, bħalissa l-aktar għali minn dawn il-materja prima, iżda jżid ukoll il-ħajja tal-batterija. Mill-inqas hekk jittamaw l-inġiniera Ċiniżi. Klijenti potenzjali huma kuntenti li jkunu jafu jekk l-idea taħdimx fil-prattika.