Analiżi prospettiva ta 'Batteriji tal-Litju li Jissostitwixxu l-aċidu taċ-ċomb fil-Qasam tal-Batteriji tal-Karozzi

Il-batteriji taċ-ċomb u l-aċidu bħalissa huma s-sors ewlieni tal-enerġija għall-SLI fil-vetturi bil-mutur, u ngħataw ukoll ħafna applikazzjonijiet oħra. Il-vantaġġi tal-batteriji tal-litju bħala batteriji SLI minflok batteriji taċ-ċomb-aċidu prinċipalment jinsabu fil-ħajja itwal tagħhom u densità ogħla ta 'enerġija. F'termini ta' sikurezza, ir-regolamenti Ewropej il-ġodda dwar il-batteriji dwar l-użu ta' materjali restrittivi fil-vetturi huma kkunsidrati, kif ukoll l-ispeċifikazzjonijiet tal-ispejjeż, tad-disinn u tat-testijiet. Jitqiesu wkoll iċ-ċiklu tal-ħajja u r-riċiklaġġ taż-żewġ batteriji.

1. Sostituzzjoni tal-batterija

Matul is-snin, l-istandards tal-kimika u tal-manifattura tal-batteriji taċ-ċomb u l-aċidu ġew adattati għal rekwiżiti u sfidi ġodda tal-enerġija relattivament malajr billi ġew aġġustati l-addittivi u jittejbu l-proċessi ta' manifattura eżistenti, aktar milli jippruvaw jiddisinjaw mill-ġdid sistema ta' batterija kompletament ġdida. Fis-sittinijiet, il-ħajja tas-servizz ta 'batterija SLI taċ-ċomb-aċidu kienet ta' madwar 3 snin, u sal-2015, hekk kif ir-rekwiżiti tal-enerġija u l-applikazzjoni jiżdiedu, il-batterija tista 'ddum sa ħames snin jew aktar.

Il-batteriji taċ-ċomb u l-aċidu żammew is-sehem tas-suq, prinċipalment minħabba li jistgħu jissodisfaw il-kurrent għoli meħtieġ għall-istartjar ICE kiesaħ, id-durabilità taċ-ċiklu ta 'temperatura għolja, is-sikurezza relattivament għolja, u l-ispiża relattivament baxxa. Jekk qed tippjana li tipparteċipa f'dan is-suq, allura dawn huma l-isfidi li kwalunkwe teknoloġija ġdida tal-batterija trid tiffaċċja. F'dawn l-aħħar snin, l-istabbiltà tal-batteriji tal-litju f'termini ta' kimika u manifattura tjiebet b'mod sinifikanti, l-ispiża tnaqqset kontinwament, u l-prestazzjoni tjiebet kontinwament. F'sens usa', meta mqabbel mal-batteriji taċ-ċomb u l-aċidu, il-vantaġġi ewlenin attwali tal-batteriji SLI tal-jone tal-litju huma d-densità għolja tal-enerġija u l-ħajja twila tagħhom.

Il-batteriji SLI tal-jone tal-litju għandhom prestazzjoni simili għall-batteriji SLI eżistenti taċ-ċomb-aċidu, u ġew introdotti testijiet addizzjonali biex tiġi evalwata l-istabbiltà tal-batteriji SLI tal-jone tal-litju. Inklużi miżuri stretti ta' sikurezza, bħall-protezzjoni mill-iċċarġjar żejjed, it-testijiet tal-qerda tat-tip ta' tgħaffiġ jew tat-titqib, l-iskariku u l-iċċarġjar kontinwi b'temperatura baxxa, u l-evalwazzjoni tal-impatt tad-depożizzjoni tal-litju.

2. Disinn tas-sikurezza tal-batterija tal-jone tal-litju

L-isfida ewlenija fl-iżvilupp tal-batteriji SLI tal-jone tal-litju hija kemm il-batterija hija sikura taħt kundizzjonijiet ta 'abbuż jew ta' tixjiħ, u jekk hux se sseħħ runaway termali. Saru ħafna testijiet biex tiġi evitata din is-sitwazzjoni, iżda mhux is-sitwazzjonijiet kollha huma prevedibbli. Minħabba li l-inċident ikkawża ħsara eċċessiva lill-intern tal-vettura, li jista' jikkawża li l-batterija tinħaraq minħabba nirien esterni jew interni, il-prekawzjonijiet meħuda jiżguraw li l-batterija bil-ħsara ma tkomplix tikkawża xrar, u b'hekk tnaqqas it-tixrid tan-nar wara l-inċident. Barra minn hekk, fattur uniku tal-batterija huwa ċ-ċirkwit intern qasir (ISC) li jista 'jseħħ minħabba x-xjuħija tiegħu. Xi kundizzjonijiet komuni, bħall-formazzjoni ta' dendriti tal-litju, jippenetraw id-dijaframma biex jikkawżaw ċirkwit qasir, li jikkawża li d-dijaframma tiċkien minħabba s-sħana u tikkawża ċirkwit qasir ta' żona kbira. Sfida oħra għall-ittestjar standardizzat tal-batteriji hija li l-istruttura esterna tal-batteriji tal-jone tal-litju tista 'tkun ċilindrika, borża (pakkett artab) jew kwadru. Għalhekk, kull tip ta' batterija teħtieġ proċedura ta' test mekkaniku differenti. Dawn it-tekniki jistgħu jintużaw biex jiggwidaw il-fehim tal-korrelazzjoni bejn l-ittestjar tas-sikurezza u l-batteriji SLI tal-jone tal-litju.

3. Disinn tal-batterija SLI

Fid-disinn tal-batteriji SLI, hemm varjetà ta 'materjali tal-elettrodi u kombinazzjonijiet ta' batteriji minn fejn jagħżlu. Madankollu, meta l-vultaġġ globali tal-batterija jkun limitat għal 12V tipiku, huwa possibbli li tissostitwixxi l-batterija eżistenti taċ-ċomb-aċidu f'dan il-każ. Bħalissa, ftit batteriji konnessi f'serje biss jistgħu jilħqu l-vultaġġ korrett tal-batterija.

Minbarra r-rekwiżit li jinkiseb vultaġġ tal-batterija qrib it-12-ilV, jeħtieġ li jiġu kkunsidrati fatturi oħra bħad-disponibbiltà faċli fis-suq tal-konsumatur. Meta mqabbla ma 'batteriji standard taċ-ċomb-aċidu, dawn il-materjali jistgħu jagħmlu batteriji SLI kostkompetittivi. Il-materjali katodi tal-batteriji tal-jone tal-litju jistgħu jinqasmu f'tipi f'saffi, spinel u olivini. Il-materjal anodu huwa prinċipalment karbonju. Minbarra li jikkunsidraw il-kompatibbiltà tal-materjali tal-katodu u tal-anodu biex jipprovdu l-vultaġġ korrett tal-batterija u l-kapaċità tal-enerġija, l-ewwel tal-batteriji tal-jone tal-litju It-tliet komponenti importanti huma l-elettrolit tiegħu. Għall-biċċa l-kbira tal-batteriji kummerċjali, l-elettroliti likwidi organiċi jintużaw flimkien ma' melħ tal-litju li jinħall, li jista' jipprovdi l-konduttività meħtieġa tal-jone tal-litju. L-aktar melħ komuni li jintuża bħalissa huwa LiPF6.

Fil-BEV, il-batterija SLI tal-jone tal-litju ta' 12-il V tista' tintuża biex tinżamm is-sistema elettronika abbord il-vettura meta l-vettura ma tkunx qed issuq. L-użu ta 'batteriji SLI taċ-ċomb-aċidu f'din l-applikazzjoni mhuwiex ideali minħabba li normalment huwa ddisinjat għal qawwa għolja u Mhuwiex neċessarjament adattat għax-xenarji ta' applikazzjoni ta 'kwittanza ta' kurrent baxx ħafna. F'dan ir-rigward, il-batteriji SLI tal-jone tal-litju biss jagħmlu tajjeb għan-nuqqasijiet tal-batteriji SLI taċ-ċomb-aċidu.

4. Disinn tal-bilanċ tal-batterija u tas-sistema ta 'ġestjoni tal-batterija (BMS)

B'differenza mill-batteriji SLI taċ-ċomb-aċidu, l-isfida għat-teknoloġija tal-batterija tal-jone tal-litju hija li għandhom effiċjenza għolja ta 'ċċarġjar qrib 95% u għandhom jaħdmu strettament fit-tieqa tal-vultaġġ tal-batterija. Meta l-batteriji tal-jone tal-litju jiġu mmuntati f'serje u ċċarġjati, jistgħu faċilment jinfirxu barra t-tieqa tal-vultaġġ tal-batterija, il-materjal attiv jista 'jibda jesperjenza bidliet irriversibbli fil-fażi, u l-elettrolit jista' jibda jiddekomponi. Dan imbagħad iżid ir-reżistenza interna tal-batterija, u b'hekk iżid l-effett tal-iżbilanċ tal-batterija. Għalhekk, il-ġestjoni tal-batteriji u l-monitoraġġ ta 'pakketti individwali tal-batteriji saru prattiki standard għall-moduli tal-jone tal-litju, u normalment jinbnew fil-kaxxa tal-batterija. Hemm numru kbir ta 'sistemi BMS fis-suq, li ħafna minnhom huma mfassla apposta għal kimiċi speċifiċi tal-batterija tal-jone tal-litju. Il-metodu tal-iċċarġjar l-aktar sempliċi u l-aktar kosteffikaċi huwa li tillimita l-iċċarġjar tal-pakkett tal-batterija tas-serje. Metodu aħjar huwa li jippermetti r-ridistribuzzjoni tal-enerġija bejn il-batteriji ladarba l-batterija tilħaq il-limitu tal-vultaġġ ta 'fuq tagħha, u tipprevjeni batterija waħda milli tiċċarġja żżejjed u tikkawża kwistjonijiet ta' sikurezza.

5. L-ispiża tal-batterija

Meta mqabbel mat-teknoloġiji eżistenti, waħda mill-isfidi ewlenin tal-batteriji SLI tal-jone tal-litju hija li l-konsumaturi jingħataw prezz kompetittiv. Ir-riċerkaturi qed jaħdmu qatigħ biex jistudjaw il-kwistjonijiet tal-katina tal-valur fil-manifattura tal-batteriji tal-jone tal-litju. Fil-preżent, kważi 60% tal-ispejjeż tal-batteriji huma kkunsidrati li huma magħmula minn materjali inattivi bħal kolletturi attwali, separaturi u kisi tal-batteriji. L-ispiża addizzjonali tiġi minn interfażi elettrolita solida (SEI). ) Il-ħin u l-enerġija mqattgħin fil-proċess tal-formazzjoni.

6. Politiki u leġiżlazzjoni

L-ixprunaturi ewlenin tat-teknoloġija normalment ikunu akkumpanjati minn ċerti politiki nazzjonali u internazzjonali relatati mas-saħħa u s-sikurezza, segwiti mil-leġiżlazzjoni. Dawn normalment jinvolvu l-użu ta' ċerti kimiċi jew aċċessorji kimiċi li huma kkunsidrati ta' ħsara għall-bniedem u għall-ambjent. Speċjalment meta dawn is-sustanzi ta' ħsara jintużaw fil-vetturi, il-kunċett tad-disinn tagħhom għandu jkun jista' jikseb "riċiklaġġ ekoloġiku", jiġifieri, jista' jiżżarma sabiex diversi materjali jkunu jistgħu jerġgħu jintużaw, jiġu rriċiklati jew jintremew b'mod sikur mingħajr ma jikkawżaw xi tniġġis fl-ambjent.

7. Standards u speċifikazzjonijiet

Matul id-deċennji, tfaċċaw speċifikazzjonijiet u standards u żviluppaw gradwalment biex jadattaw għall-prestazzjoni u s-sikurezza ta 'kważi l-applikazzjonijiet kollha tal-batteriji, inklużi l-batteriji SLI għall-vetturi. Min-naħa l-oħra, il-leġiżlazzjoni ta' ċerti pajjiżi jew reġjuni tista' tirreferi għal standards meta jittrattaw ċerti rekwiżiti li normalment ikollhom impatt dirett fuq is-sikurezza u s-saħħa tal-komunità u tal-ambjent. L-Alleanza Avvanzata tal-Batteriji tal-Istati Uniti (USABC) ġabret manwal għall-ittestjar tal-batteriji (Reviżjoni 2) għad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti (DoE).

8. Riċiklaġġ tal-batteriji

Bħalissa kumpanija b'ċerta saħħa fir-riċiklaġġ tal-batteriji tal-jone tal-litju.

Dan ta' hawn fuq jiġbor fil-qosor li xi kumpaniji kbar qed jipparteċipaw b'mod attiv fil-proċess stabbilit ta' riċiklaġġ fuq skala industrijali tal-batteriji tal-jone tal-litju. Il-kapaċità ta' riċiklaġġ tal-industrija tar-riċiklaġġ emerġenti se tiżdied mill-inqas ħames darbiet fis-7 sa 10 snin li ġejjin.

9. Konklużjonijiet u prospetti

Dan l-artikolu jiġbor fil-qosor xi fatturi tas-sostituzzjoni tal-batteriji SLI taċ-ċomb-aċidu b'batteriji SLI tal-jone tal-litju, li se jkun proċess gradwali fil-ftit snin li ġejjin. Bl-użu massiv tal-ħżin tas-sistema tal-enerġija rinnovabbli, l-użu ta' batteriji taċ-ċomb u l-aċidu se jkompli jikber, u l-enfasi tal-batteriji SLI tal-jone tal-litju se tintuża f'vetturi ICE minn nofs sa għoli li jinsabu fl-Ewropa, li wħud minnhom jinsabu fl-Asja u fl-Istati Uniti. Għal ħafna vetturi ICE żgħar u rħas, il-batterija SLI taċ-ċomb-aċidu se tkompli tintuża, minħabba li l-ispiża tas-sostituzzjoni tal-batterija dejjem se tkun il-fattur deċiżiv. Barra minn hekk, is-suq globali tal-konsumatur se jżid l-użu ta' prodotti tal-"ekonomija ċirkolari", li se jiffokaw fuq it-tnaqqis tal-iskart ambjentali filwaqt li jżidu r-riċiklaġġ tal-materja prima. Għalkemm ir-riċiklaġġ tal-batteriji tal-jone tal-litju għadu fil-bidu tiegħu, iċ-Ċina, il-Ġappun u pajjiżi oħra diġà wettqu inizjattivi ewlenin. L-Istati Uniti, l-Awstralja u l-pajjiżi Ewropej kollha wrew il-funzjonijiet il-ġodda ta' materjali ta' riċiklaġġ fil-batteriji tal-jone tal-litju. Dawn il-proċessi ta' riċiklaġġ se jsiru fil-ħames sa ħames snin li ġejjin. Perfetta f'għaxar snin.