Қарапайым емес пе? Тек егжей-тегжейлерді зерттей бастағанда, бұл батареялар туралы ештеңе оңай емес, мен мұны істеймін, өйткені мен өзіме көмектесе алмаймын.
Неліктен литий? (Міне, мен тітіркендіремін)
Элемент нөмірі 3. Сутегі, гелий, литий. Бұйрық солай. Өте кішкентай атом, өйткені оның құрамында тек 3 протон бар.
Міне, литий - оның сыртқы электронынан құтылғысы келеді. Қатты қалайтын сияқты. Бұл тұрақсыз сияқты. Натрийді суға лақтырып жіберген кезде оның жанып, жанып жатқаны түсірілген бейнелерді білесіз бе? Литий мұны істейді, бірақ КӨБІРЕК. Мен 2011 жылы (немесе 2012 жылы?) қауіпсіздік демонстрациясында біреудің бір рет литий металының бір бөлігін суға шелек тастағанын көрдім және оның қаншалықты жылдам әрекет еткені қорқынышты болды. Шелек еріді.
Күте тұрыңыз, шелек еріген жоқ. Су қайнап, литий бетінде отқа оранды. Шелек жақсы болды. Менің есте сақтауым сұмдық.
Кез келген мәселе: таза литий металы қауіпті. Сондықтан қазіргі литий{1}}батареялар таза литий металын пайдаланбайды - олар литий иондарын пайдаланады. Қазірдің өзінде тотыққан литий. Li+ формасы. Тұрақтырақ.
Сіз алатын кернеу бір ұяшыққа шамамен 3,6-3,7 В құрайды, бұл лайықты. Сілтілік (1,5 В) немесе NiMH (1,2 В) қарағанда жақсы. Мақсатты кернеуге жету үшін сізге аз ұяшықтар қажет дегенді білдіреді. Сондықтан ноутбук батареясында 15 емес, 6 ұяшық бар.
Сондай-ақ - мен бұл бірінші - литийдің ЖЕҢІЛ екенін айтуым керек еді. Үшінші ең жеңіл элемент. Осылайша сіз ақылсыз салмақсыз жоғары энергия тығыздығына ие боласыз. Сондықтан электромобильдер қорғасын қышқылын емес, литий-ионын пайдаланады. Бірдей энергиясы бар қорғасын қышқылды батареяның салмағы 5-6 есе артық болады. Сіздің Tesla батареясын ауыстыру үшін жүк көтергіш қажет болады.
Нақты құрамдас бөліктер (бұл техникалық сипатта болады)
Анод (теріс жағы):
Әдетте графит. Иә, қарындаштардағы бірдей заттар, тек таза және басқаша өңделгеннен басқа.
Графиттің бұл қабатты кристалдық құрылымы бар - атом деңгейіндегі карталар палубасын елестетіңіз. Қабаттар әлсіз ван дер Ваальс күштерімен бірге ұсталады (жоғары мектептегі химия сізге қайта оралады). Литий иондары осы қабаттар арасында сырғып, жай ғана... сонда қалуы мүмкін. Техникалық термин "интеркалация", бірақ мен оны көп қабатты гаражға-көліктерді қою сияқты ойлаймын.
Теориялық максималды сыйымдылығы граммына 372 миллиам-сағ. Шынайы{3}}әлемде, егер өндіріс нашар болмаса, 340-360 мАч/г аласыз. Мен кейбір қытайлық өндірушілердің ұяшықтарын көрдім, олар 310 мАч/г-ға әрең жетеді. Аттарды атамай-ақ қояйын, бірақ «BYD» әріптерін қайта реттесеңіз, сіз аласыз... жарайды, мен атауларды атаймын. Олардың алғашқы жасушалары өрескел болды. 2018 жылдан бері олар әлдеқайда жақсырақ болды.
Қазір бәрі кремний анодтары туралы айта береді, өйткені кремний теориялық тұрғыдан графитке қарағанда 10 есе көп литийді ұстай алады. Керемет естіледі, солай ма? 3700+ мАч/г теориялық сыйымдылық.
- мәселесі және мен осы салада - жұмыс істей бастағаннан бері "шешілді" дерлік мәселе мынада: кремний оны литийлеу кезінде шамамен 300%-ға кеңейеді. Бөлшектер тура мағынада жарылып кетеді. Бетон блоктың ішіндегі шарды үрлеуді елестетіп көріңіз. Бетон иілмейді, ол жай ғана бұзылады.
Tesla қазір графитпен араласқан кремнийді пайдаланады. Мүмкін 5-10% кремний? Мен 8% деп естідім, бірақ қателесуім мүмкін. Мәселе мынада, бұл аз мөлшерде. Әрбір стартаптың A сериясы қадамдық палубасы мәлімдегеніне қарамастан, таза кремний анодтары әлі дайын емес.
Катод (оң жағы):
Ой балам. Дәл осы жерде лас болады, өйткені 6 түрлі катодтық химия бар және әрқайсысының қайсысы жақсы екендігі туралы пікірі бар және олардың барлығы қате, өйткені бұл сіздің қолданбаңызға байланысты.
1991 жылы Sony компаниясының түпнұсқасы литий кобальт оксиді - LiCoO₂ болды. Біз оны қысқаша «LCO» деп атаймыз. Энергия тығыздығы оны жасаған адамға байланысты өте жақсы - 150-200 мАч/г. Бірақ термиялық тұрақтылық қорқынышты. Егер сіз оны шамадан тыс зарядтасаңыз немесе тым қызып кетсеңіз, кристалдық құрылым оттегін шығарады. Оттегі + органикалық электролит + жылу=жаман күн. Телефондар 10 жыл қызмет етуді қажет етпейтіндіктен және сіз оларды 10°C температурада жылдам зарядтамайтындықтан, телефоныңыз LCO пайдаланатын болуы мүмкін.
Содан кейін NMC - никель марганец кобальт оксиді бар. Бұл қазір электрлі көліктердің көпшілігі қолданатын нәрсе. Никель мен марганецтің кобальтқа қатынасы үнемі өзгеріп отырады. 1:1:1 (тең бөліктер) ретінде басталды. Содан кейін өндірушілер 5:3:2-ге көшті. Содан кейін 6:2:2. Енді біз кейбір жоғары деңгейлі ұяшықтарда 8:1:1 немесе тіпті 9:0,5:0,5 сияқтымыз.
Неліктен ауысым? Кобальт қымбат. Шынымен қымбат сияқты. Сондай-ақ, кобальттың басым бөлігі Конго Демократиялық Республикасынан келеді және ол жердегі тау-кен жағдайы... күрделі. Балалар еңбегі, қауіпті жағдайлар, барлық тәртіпсіздік. Сондықтан барлығы кобальтты аз қолдануға тырысады.
Сыйымдылығы жоғары никель =, бірақ термиялық тұрақтылық аз. Көбірек марганец=арзанырақ және тұрақтырақ, бірақ сыйымдылығы аз. Көбірек кобальт=тұрақты және жақсырақ цикл мерзімі, бірақ $$$ және этикалық мәселелер.
Бұл әрқашан айырбастау-. Әрқашан. Мен бұл туралы өнім менеджерлерімен көп дауластым. Олар жоғары энергия тығыздығы мен ұзақ циклдің қызмет ету мерзімін, төмен баға мен жақсы қауіпсіздікті қалайды. Мүмкін екеуін таңдауға болады. Мүмкін.
Сондай-ақ NCA - никель кобальт алюминийі бар. Tesla мұны жылдар бойы ұзақ мерзімді пакеттерінде қолданды. Panasonic оларды Невада гигафабрикасында жасады. Мен бір рет басқа аккумулятор зауытын араладым - ол емес, бәсекелестің - мекемесін және құрғақ бөлменің өзі ақылсыз болды. Ауа өңдеу жүйесі 50+ миллион доллар тұратын шығар. Барлығы -40 градустан төмен шық нүктесі болуы керек немесе электролит тұзы ылғалды сіңіріп, фтор қышқылын жасайды. HF кез келген нәрсені жейді. Шыны, металл, сүйек. Жағымсыз заттар.
О және LFP - литий темір фосфаты. Бұл қайтып келеді. Бұл қауіпсіз, бір кВт/сағ үшін арзанырақ және ұзақ қызмет етеді. Мен LFP ұяшықтары 80% сыйымдылыққа дейін 5000+ цикл жасайтыны туралы естідім. Мүмкін тіпті 6000. Кемшілігі - энергия тығыздығы - тек 120-140 мАч/г сияқты NMC үшін 180-200.
Tesla LFP-ті 2021 жылы өзінің Standard Range Model 3 моделіне енгізе бастады. Қытай нарығы оларды бірінші болып алды. Маңызды - CATL - ең ірі LFP өндірушісі және олар Қытайда.
Кейбір адамдар суық мезгілде LFP диапазонының жоғалуына шағымданады. Бұл NMC-тен де нашар. Бірақ ұяшықтар арзанырақ және ұзағырақ қызмет етеді, сондықтан көптеген қолданбалар үшін -төмендеуге тұрарлық. Мен қалалық көлікке LFP пакетін алар едім. Ұзақ қашықтықтағы тас жол крейсері үшін-болмауы мүмкін.
Электролит:
Бұл ортадағы сұйықтық. Ол электрондарды емес, иондарды өткізеді, бұл маңызды, өйткені ол электрондарды өткізсе, сізде қысқа тұйықталу болады.
Әдетте бұл органикалық еріткіштерде ерітілген литий гексафторофосфат - LiPF₆ -. Еріткіштер әдетте этилен карбонат (EC) және диметилкарбонат (DMC) немесе диэтил карбонат (DEC) қоспасы болып табылады.
Мұнда біртүрлі деталь бар: EC бөлме температурасында қатты күйде болады. Балқу температурасы шамамен 36 градус. Сондықтан таза ЭК қыста қатып қалады. Сондықтан сіз оны -70 градусқа дейін сұйық DMC немесе DEC араластырасыз. Қолайлы жағдайларда қоспасы сұйық күйде қалады.
Сондай-ақ органикалық карбонаттар жанғыш. Бензин деңгейі-жанғыш емес, бірақ анық тұтанғыш. Мен бір рет тырнақтың ену сынамасын көрдім, онда біз толық зарядталған ұяшық арқылы тырнақты әдейі өткізген болатынбыз. Ол алдымен газды шығарды - тарсылдаған дыбыс -, содан кейін желдеткіш тесігінен жалын шықты. Биіктігі 2 метрге жетті. Жылу камерасының түсіріліміне сүйене отырып, бүкіл ұяшық 800 градусқа жетті.
Бұл өртті сөндіру және бәрі бар бақыланатын сынақ болды. Әлі де қорқынышты.
LiPF₆ тұзы тозақ сияқты гигроскопиялық. Суды жақсы көреді. Ылғал болса, ол HF-ге гидролизденеді. Сондықтан аккумуляторды өндіру өте құрғақ бөлмелерде болады. Мен -40 градус немесе одан төмен шық нүктесін айтып отырмын. Құрғату жүйесі әдетте жасуша зауытындағы ең үлкен энергия тұтынушыларының бірі болып табылады.
Мен бір рет мекемеге бардым, ол жерде құрғақ бөлме соншалықты құрғақ болғандықтан, тыныс алу қиын болды. Мұрын бірнеше минут ішінде кебеді. Онда жұмыс істейтіндердің барлығы тұзды спрейді үнемі қолдануға мәжбүр болды. Жағымсыз жұмыс ортасы емес.
Бөлгіш:
Ұмытылған компонент. Бұл жай ғана жұқа полимерлі мембрана, бірақ өте маңызды.
Әдетте полипропилен (PP) немесе полиэтилен (PE). Кейде PP-PE-PP бар үш қабатты. Қалыңдығы әдетте 20-25 микрон. Бұл жұқа. Адам шашынан жұқа (70-100 микрон).
Оның диаметрі 100 нанометр - сияқты - иондарды өткізетін, бірақ электрондарды бөгейтін микроскопиялық тесіктері бар. Сондай-ақ ол анод пен катодты физикалық түрде ажыратады. Олар=қысқа тұйықталуға=тисе, жағымсыз жағдайлар тез болады.
Samsung Galaxy Note 7 өрттері есіңізде ме? 2016. Бұл ішінара сепаратордың бұзылуына байланысты болды. Samsung аккумуляторды тым агрессивті түрде жасады. Тым жұқа, тым тығыз оралған, кеңейтуге төзімділік жоқ. Кейбір ұяшықтардың бір бұрышында сепаратор тым қатты басылған. Әлсіз нүкте дамыды. Ақырында саңылау пайда болды. Ішкі қысқа. Термиялық қашу. Өрт.
Олар 2,5 миллион телефонды қайтарып алған. Ұшақпен жүруге тыйым салынған. Samsung компаниясының құны миллиардтаған. Мұның бәрі қағаздан жұқа пластмассаның кесірінен.
Менде агрессивті батарея дизайны туралы пікірлерім бар. Өндірушілер бәсекелестікті жеңу үшін жұқа және жеңілірек итермелейді. Бірақ шегі бар. Физика сіздің өнімді іске қосу кестесіне мән бермейді.
Бұл қалай жұмыс істейді (барлығы өткізіп жіберетін бөлік)
Зарядтау:
Сіз телефоныңызды қосыңыз. Зарядтағыш электрондарды анодқа күштеп салып, оларды катодтан тартып алады. Бұл катодты литий иондарын шығарады. Иондар электролит арқылы анодқа өтеді. Олар графит құрылымына араласады.
Бұны серіппені қысу сияқты елестетіп көріңіз. Литий иондары анодта болғысы келмейді - олар катодта тұрақтырақ. Бірақ сіз оларды кернеуді қолдану арқылы мәжбүрлейсіз. Сақталған энергия.
Зарядтау:
Сіз телефонды желіден ажыратып, пайдаланасыз. Көктем шығады. Литий иондары электролит арқылы катодқа қайта ағады. Электрондар телефон тізбегі арқылы анодтан катодқа өтеді. Бұл электрон ағыны құрылғыңызға қуат береді.
Кернеу химиялық және заряд күйіне байланысты. NMC немесе NCA үшін:
Толық зарядталған: ~4,2 В
Номиналды: ~3,7 В
Толық зарядсызданған: ~3,0 В
3,0 В төмен түспеңіз, әйтпесе сіз литий металын қаптай бастайсыз, бұл қауіпті. 4,2 В-тан жоғары өтпеңіз, әйтпесе термиялық қашу қаупі бар. Сондықтан батареяны басқару жүйелері (BMS) бар. Олар кернеуді, температураны және токты бақылайды және бірдеңе дұрыс емес болып көрінсе, заттарды өшіреді.
Жақсы BMS дизайны қиын. Шынымен қиын. Сізге жылдам жауап беру уақыты, дәл сенсорлар, артық қауіпсіздік тексерулері қажет. Арзан BMS - лайықты батареяны өрт қаупіне айналдырудың ең жылдам тәсілдерінің бірі.
Мәселелер (о, адам көп проблемалар бар)
1-мәселе: Деградация сөзсіз
Әрбір зарядтау циклі{0}} батареяны зақымдайды. Сөзсіз. Термодинамика.
Анод бетінде пайда болатын SEI қабаты - қатты электролит интерфазасы - деп аталатын нәрсе бар. Бұл батареяның жұмыс істеуі үшін қажет. Бірақ ол уақыт өте келе өсіп, белсенді литийді тұтынады. 500 циклден кейін сізде 90% сыйымдылық қалуы мүмкін. 1000-нан кейін 80% болуы мүмкін. 2000 жылдан кейін... байланысты.
Менде 2015 жылғы MacBook бар, ол әлі де батареяның 78% жұмыс істейді. Мен оны - сирек 40%-дан төмен түсіріп жіберетініне қарамастан, мүмкіндігінше розеткаға қосулы ұстаймын, ыстық көлікте ешқашан зарядтамаңыз. Менің әйелімде 2018 жылғы MacBook бар, оның денсаулығы 62%, өйткені ол оны қатты жұмыс істейді. Күнделікті толық цикл жасайды, оны түнде зарядтауға қалдырады, ыстық кезде оны тізесінде пайдаланады. Батареяға қалай қарайтыныңыз КӨП маңызды.
Катод та нашарлайды. Жоғары{1}}никель NMC әсіресе нашар. 4,3 В-тан жоғары катод беті электролитпен әрекеттесе бастайды. Өтпелі металл иондары (никель, марганец, кобальт) ериді және анодқа ауыса алады, онда олар SEI-ді бұзады. Сондай-ақ катодты тығыздау деп аталатын нәрсе бар, онда кристалдық құрылым баяу тығыздалады және кеуектілігін жоғалтады.
Бұған тосқауыл қою мүмкін емес. Бұл жай ғана химия. Энтропия әрқашан жеңеді.
2-мәселе: Температура бәрін бұзады
0 градустан төмен электролит суық бал сияқты тұтқыр болады. Иондардың тасымалдануы баяулайды. -10 градуста 20{7}}30% сыйымдылықты жоғалтуыңыз мүмкін. Одан да сорақысы, егер сіз суық аккумуляторды жылдам зарядтауға тырыссаңыз, оны интеркалациялаудың орнына анодқа металл литийді жағасыз. Бұл дендриттерді жасайды - литий металының ине тәрізді құрылымдары өсіп, сайып келгенде сепараторды тесіп алады. Ішкі қысқа. Өрт.
40-45 градустан жоғары барлық ыдырау реакциялары жеделдейді. Негізгі ереже: әрбір 10 градустық жоғарылау реакция жылдамдығын екі есе арттырады. Осылайша, 45 градус температурада батарея 25 градусқа қарағанда шамамен 4 есе жылдам тозады.
Мен Техас штатында тұрамын. Жазғы температура 100 градус F+ (38 градус +) жетеді. Мен жылу әсерінен 3 жыл ішінде 15% сыйымдылығын жоғалтқан EV батареяларын көрдім. Миннесотадағы электрлі көліктер жазда - әрең нашарлайды, бірақ қыста суыққа байланысты қашықтығын жоғалтады. Жеңуге болмайды.
Оңтайлы жұмыс температурасы 20-25 градус. Оны нақты әлемде сақтауда сәттілік.
3-мәселе: Жылдам зарядтау проблемалы
Барлығы жанармай құю станциясы сияқты 10-минуттық электр қуатын зарядтағысы келеді. Бірақ үлкен қуатты батарея арқылы итеру жылу тудырады. I²R жоғалтулар - кедергінің ток квадратына көбейтіндісі. Қарсылық аз, бірақ нөлге тең емес. 250 кВт зарядтау кезінде сіз айтарлықтай жылу шығарасыз.
Сондай-ақ жылдам зарядтау электродтық материалдарға механикалық қысым жасайды. Иондарды құрылым арқылы жылдам қозғалуға мәжбүр етеді. Уақыт өте келе крекинг пен бөлшектердің сынуына әкелуі мүмкін.
Tesla Superchargers (V3) 250 кВт шыңына жетеді. Бірақ олар тез төмендейді. Мүмкін 5 минут ішінде 250кВт, содан кейін 150кВт, содан кейін 100кВт, содан кейін 50кВт. Бұл жасушаларды қорғайтын BMS.
Porsche және Hyundai жаңа 800 В жүйелері 350 кВт-қа жетеді. Бірақ қысқаша ғана. Физика – физика.
Жылдам зарядтау-оңтайландырылған электрод конструкциялары туралы зерттеулер бар. Жіңішке электродтар, кішірек бөлшектер, жақсы жабындар. Бұл көмектеседі. Бірақ термодинамиканы алдауға болмайды.
4-есеп: Өрт
Литий{0}}иондық батареялар жиі жанбайды. Бензинмен жүретін көліктерге қарағанда әлдеқайда аз. Бірақ олар жасаған кезде бұл драмалық болады.
Термиялық қашу. Жасуша критикалық температураға жеткенде - химияға байланысты өзгереді, мүмкін 150-200 градус - экзотермиялық реакциялар басталады. SEI ыдырайды. Сепаратор ериді. Электролит қайнайды. Катод оттегін шығарады. Әрбір реакция көбірек реакцияларды тудыратын жылу шығарады. Оң кері байланыс циклі.
Оны кәдімгі от сияқты сумен өшіре алмайсың. Айтайын дегенім, оны салқындату үшін суды төгуге болады, бірақ ұяшық ішкі жылуды сақтайды. Өрт сөндіру бөлімдері EV өрттерін жек көреді. Өшіру үшін бірнеше сағат қажет. Кейін қайта жануы мүмкін.
Қазіргі жасушалардың қауіпсіздік мүмкіндіктері бар. Қыздырылған кезде жабылатын ажыратқыштар. Қысымды желдеткіштер. Ағымдағы үзілістер. Термиялық сақтандырғыштар. Сонымен қатар, BMS барлығын бақылайды.
Дегенмен кейде болады. Статистикалық тұрғыдан EV көліктері газбен жүретін көліктерге қарағанда қауіпсіз болса да, жаңалықтарды әр уақытта жасайды. PR мәселесі.
5-мәселе: Кобальт этикасы
Кобальттың 70% ДРК-дан келеді. Оның көп бөлігі жұмыс жағдайлары нашар қолдан жасалған шахталардан. Балалар еңбегі туралы есептер. Қоршаған ортаның зақымдануы. Бұл тәртіпсіздік.
Барлығы кобальтты аз қолдануға тырысады. Жоғары никельді NMC өте аз пайдаланады. LFP нөлді пайдаланады. Бірақ кобальт катод құрылымын тұрақтандырады. Онсыз сізге жақсырақ термиялық басқару және қатаң кернеу шектеулері қажет.
Кобальт бағасы да ақылсыз. 2016 жылы 30 мың доллар/тоннадан аз. 2018 жылы 90 мың долларға дейін өсті. 2020 жылы 25 мың долларға дейін төмендеді. Қазір шамамен $35 мың/тонна. Шикізат құны 3 есе өзгерген кезде өндірісті қалай жоспарлайсыз?
6-мәселе: Жеткізу тізбегіндегі хаос
Литий бағасы 2021-2022 жылдары мүлдем құлдырады. 2020 жылы 6 мың доллар/тонна. 2022 жылдың соңында 80 мың доллар/тоннаға жетті. 2024 жылы 12 мың доллар/тоннаға дейін төмендеді. Қазір 2025 жылы шамамен $15 мың/тонна.
Литийдің көп бөлігі Австралиядан (қатты тау жыныстарын өндіру) немесе Оңтүстік Америкадан (Чили/Аргентина/Боливиядағы тұзды суларды алу - «литий үшбұрышы») келеді. Бірақ көбінесе өңдеу Қытайда жүреді. Әлемдік литийді өңдеу қуатының 75%-ы сияқты.
Қытай сонымен қатар әлемдік ұяшықтар өндірісінің - 75% аккумулятор өндірісін бақылайды. Ал 90% анодтық материалдар (графитті өңдеу).
Сондықтан АҚШ пен Еуропа ішкі жеткізу тізбегін құруға тырысуда. Бірақ баяу. Гигафабрика салу үшін жылдар қажет. Жоғары ағынды жеткізу тізбегін құру үшін ұзағырақ уақыт қажет.
Батареядағы литий- өте таза болуы керек. 0,01%-дан аз қоспалар. Бұл өңдеу деңгейі арзан немесе жылдам емес.
Неліктен біз литий{0}}ионына жабысып қалдық (қазірге)
Жаңа ғана шағымданғаныма қарамастан, литий{0}}ионы коммерциялық ауқымдағы ең жақсы нұсқа болып қала береді.
Энергия тығыздығы: жасуша деңгейінде 250-300 Вт/кг. Салқындату мен құрылымды және BMS қосқаннан кейін пакет деңгейінде 160-180 Вт/кг болуы мүмкін. Бұл күлкілі салмағы жоқ 300+ миль EV үшін жеткілікті.
Салыстыру:
Қорғасын{0}}қышқылы: 30-50 Вт/кг (өте ауыр)
NiMH: 60-120 Вт/кг (Prius пайдаланған)
NiCd: 40-60 Вт/кг (сонымен қатар улы, негізінен жойылады)
Өндіріс жетілген. Ондаған жеткізушілер. Бірнеше гигафабрикалар. Белгіленген жеткізу тізбегі. Масштаб экономикасы.
Тесланың Невададағы гигафабрикасы жылына 35 ГВт/сағ өндіруді мақсат етеді. Бұл 500 мыңнан астам EV үшін жеткілікті. Қытайдағы CATL одан да көп - Менің ойымша, 200+ ГВт/сағ? Мүмкін 300? Мен тексеруім керек еді.
Барлық инфрақұрылым литий-ионын қабылдайды. Зарядтау стандарттары (CCS, NACS, CHAdeMO). BMS алгоритмдері. Қауіпсіздік ережелері. Қайта өңдеу процестері. Барлығын қайта жасамай, басқа химияны жай ғана ауыстыра алмайсыз.
Ақыр соңында оны не алмастыруы мүмкін
Қатты күйдегі-батареялар:Сұйық электролитті қатты керамика немесе шыны немесе сульфидті материалмен ауыстырыңыз. Артықшылықтары: ағып кетудің болмауы, өрт қаупі аз, энергияның жоғары тығыздығы үшін литий металды анодтарды қолдануға болады.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - барлығы осымен жұмыс істейді. QuantumScape 800+ циклі бар зертханалық жасушаларда 800 Вт/кг талап етеді. Рас болса әсерлі.
Мәселелер: Қатты электролит пен электродтар арасындағы интерфейс кедергісі. Мыңдаған циклдар бойымен жақсы байланыста болу қиын, өйткені материалдар кеңейеді/келіседі. Қатты электролиттердің көпшілігі сынғыш - дендриттер олар арқылы жарылып кетуі мүмкін. Масштабта өндіру мүлдем дәлелденбеген.
Мен мұны 2030 жылға дейін негізгі көліктерде көретінімізге күмәнданамын. Мүмкін 2028 жылы біреу серпіліс жасаса. Бірақ кейінірек шығар. Мен соңғы 10 жыл бойы "қатты күй-5 жыл қалды" дегенді естідім.
Литий{0}}күкірт:Теориялық энергия тығыздығы 2600 Вт/кг. Күкірт арзан әрі мол.
Мәселе: полисульфидті шаттл эффектісі. Аралық өнімдер электролитте ериді, бұл қуаттың тез жоғалуына әкеледі. 50 циклден кейін батарея зарядсызданады.
Бұл 20+ жыл бойы "шешілді". Әлі жоқ.
Натрий-ионы:Іс жүзінде қазір болып жатыр. CATL өндірісін 2023 жылы бастады. BYD онымен жұмыс істеп жатыр.
Натрий барлық жерде (теңіз суы) бар. Литийден әлдеқайда арзан. Ұқсас өндірістік жабдықты пайдалана алады.
Бірақ энергия тығыздығы төмен: 150-160 Вт/кг және литий-ион үшін 250-300.
Стационарлық сақтау және бюджеттік EV үшін мағынасы бар. Жақында премиум өнімдердегі литий-ионын алмастырмайды.
Литий металл анодтары:Графиттің орнына литий металын қолданыңыз. Сұйық электролит ұстаңыз. Жасуша деңгейінде 400-500 Вт/кг жетуі мүмкін.
Дендрит мәселесі сақталады. Әркімнің өз шешімі бар - жабындары, электролиттік қоспалары және т.б. Кім бірінші болып табысқа жететінін көреміз.
О жәнелитий полимерлі батареялар- оларды атап өтуі мүмкін. Олар сұйықтықтың орнына гельді немесе қатты полимерлі электролитті пайдаланады. Жұқа, жеңіл, икемді пішіндер. Сымсыз құлаққаптарыңызда біреу болуы мүмкін. Сұйықтықтан сәл қауіпсіз, бірақ энергия тығыздығы шамамен бірдей. Бұл әлі де басқаша оралған литий{6}}иондық технология. Маркетинг бөлімдері оларды «LiPo» деп атағанды жақсы көреді, бұл революциялық нәрсе сияқты. Ол емес.
