سادو صحيح؟ سواءِ انهن بيٽرين جي ڪا به شيءِ اصل ۾ سادي ناهي هڪ دفعو توهان تفصيل ۾ کوٽڻ شروع ڪيو، جيڪو مان ڪرڻ وارو آهيان ڇاڪاڻ ته مان پنهنجي مدد نه ٿو ڪري سگهان.
ڇو ته ليتيم؟ (هتي آهي جتي مون کي ناراض ڪيو)
عنصر نمبر 3. هائيڊروجن، هيليم، ليٿيم. اهو حڪم آهي. سپر ننڍڙو ايٽم ڇاڪاڻ ته ان ۾ صرف 3 پروٽون آهن.
۽ ھتي ليٿيم جي ڳالھ آھي - اھو واقعي پنھنجي ٻاھرين اليڪٽران مان جان ڇڏائڻ چاھي ٿو. جيئن بيحد چاهي ٿو. اهو ان طريقي سان غير مستحڪم آهي. توهان انهن وڊيوز کي ڄاڻو ٿا جيڪي ماڻهو سوڊيم کي پاڻي ۾ اڇلائي ڇڏيندا آهن ۽ اهو باهه ۽ پڪڙيندو آهي؟ ليتيم اهو ڪري ٿو پر وڌيڪ. مون ڏٺو ته ڪنهن کي 2011 (يا 2012؟) ۾ حفاظتي مظاهري ۾ هڪ ڀيرو ليٿيم ڌاتو جو هڪ ٽڪرو پاڻيءَ جي بالٽ ۾ اڇلائي ڇڏيو هو ۽ اهو ايمانداري طور خوفناڪ هو ته اهو ڪيترو جلدي رد عمل ڪيو. ٻڪري ڳري وئي.
انتظار نه ڪريو، بالٽ نه ڳري. پاڻي ابلڻ لڳو ۽ ليٿيم کي مٿاڇري تي باهه لڳي وئي. ٻڪري ٺيڪ هئي. منهنجي يادگيري خراب آهي.
بهرحال نقطو آهي: خالص ليتيم ڌاتو خطرناڪ آهي. ان ڪري جديد ليٿيم-آئن بيٽريون خالص ليٿيم ڌاتو استعمال نه ٿيون ڪن - اهي ليٿيم IONS استعمال ڪن ٿيون. اڳ ۾ ئي oxidized lithium. لي + فارم. وڌيڪ مستحڪم.
جيڪو وولٹیج توهان حاصل ڪيو اهو تقريباً 3.6-3.7V في سيل آهي جيڪو مهذب آهي. الڪائن (1.5V) يا NiMH (1.2V) کان بهتر. مطلب ته توهان کي پنهنجي ٽارگيٽ وولٽيج کي مارڻ لاءِ گهٽ سيلز جي ضرورت آهي. اهو ئي سبب آهي ته توهان جي ليپ ٽاپ جي بيٽري ۾ 15 جي بدران 6 سيل آهن.
انهي سان گڏ - ۽ مون کي اهو پهريون ذڪر ڪرڻ گهرجي - ليٿيم روشني آهي. ٽيون سڀ کان ہلڪو عنصر. تنهنڪري توهان بغير وزن جي اعلي توانائي جي کثافت حاصل ڪريو. اهو ئي سبب آهي ته EVs ليٿيم-آئن استعمال ڪن ٿيون ۽ ليڊ- تيزاب نه آهن. ساڳي توانائي سان هڪ ليڊ- تيزابي بيٽري جو وزن لفظي طور تي 5-6 ڀيرا وڌيڪ هوندو. توهان جي ٽسلا کي بيٽري تبديل ڪرڻ لاءِ فورڪ لفٽ جي ضرورت پوندي.
اصل جزا (بڪل اپ هي ٽيڪنيڪل ٿي وڃي ٿو)
انوڊ (منفي پاسي):
عام طور تي graphite. ها، ساڳيو سامان جيڪو پنسلن ۾ هوندو آهي، سواءِ ان کان سواءِ ته صاف ۽ مختلف طريقي سان عمل ڪيو وڃي.
گريفائيٽ وٽ هي پرت وارو ڪرسٽل ڍانچو آهي - تصور ڪريو ته ڪارڊن جي ڊيڪ تي ايٽمي سطح تي. پرتون ڪمزور وان ڊير والز قوتن سان گڏ آهن (هاءِ اسڪول ڪيمسٽري توهان کي پريشان ڪرڻ لاءِ واپس اچي رهي آهي). ليتيم آئنز انهن پرتن جي وچ ۾ ڦٽي سگهن ٿا ۽ بس... اتي ئي ٽنگيو. ٽيڪنيڪل اصطلاح ”انٽرڪاليشن“ آهي پر مان سمجهان ٿو ته ان جي باري ۾ هڪ گهڻ-ڪهاڻي گيراج ۾ پارڪنگ ڪارن وانگر.
نظرياتي وڌ ۾ وڌ گنجائش 372 milliamp- ڪلاڪ في گرام آهي. حقيقي-دنيا توهان کي 340-360 mAh/g ملي ٿي جيڪڏهن پيداوار خراب نه ٿئي. مون ڪجھ چيني ٺاهيندڙن جا سيلز ڏٺا آهن جيڪي مشڪل سان 310 mAh/g کي ماري سگھن ٿا. نالن جو نالو ڏيڻ وارو نه آهيان پر جيڪڏهن توهان "BYD" ۾ اکر کي ٻيهر ترتيب ڏيو ٿا ته توهان حاصل ڪندا... ٺيڪ آهي مان نالا رکي رهيو آهيان. سندن شروعاتي سيلون سڪل هيون. جيتوڻيڪ اهي 2018 کان بهتر ٿي چڪا آهن.
هاڻي هرڪو سلڪون انوڊس بابت ڳالهائيندو رهي ٿو ڇاڪاڻ ته سلڪون نظرياتي طور تي گريفائٽ کان 10x وڌيڪ ليٿيم رکي سگهي ٿو. عجيب آواز صحيح؟ 3700+ mAh/g نظرياتي صلاحيت.
مسئلو - ۽ هي اهو مسئلو آهي جيڪو "تقريبا حل" ٿي چڪو آهي جڏهن کان مون هن صنعت ۾ شروعات ڪئي آهي - اهو آهي ته سلڪون تقريباً 300 سيڪڙو وڌي ٿو جڏهن توهان ان کي لٿو. ذرڙا لفظي طور تي جدا ٿي ويندا آهن. هڪ ڪنڪريٽ بلاڪ جي اندر هڪ بالون کي ڦهلائڻ جو تصور ڪريو. ڪنڪريٽ لچڪ ناهي، اهو صرف ڀڃي ٿو.
ٽسلا هاڻي ڪجهه سلکان استعمال ڪري ٿو، گرافائٽ سان ملايو. ٿي سگهي ٿو 5-10٪ سلکان؟ مون ٻڌو ته اهو 8٪ هو پر مان غلط ٿي سگهي ٿو. نقطي اهو آهي ته اها هڪ ننڍڙي رقم آهي. خالص سلڪون انوڊ اڃا تائين تيار نه آهن جيتوڻيڪ هر شروعاتي سيريز A پچ ڊيڪ دعوي ڪئي آهي.
ڪيٿوڊ (مثبت طرف):
اي ڇوڪرو. هي اهو آهي جتي اهو گندو آهي ڇو ته اتي 6 مختلف ڪيٿوڊ ڪيمسٽري وانگر آهن ۽ هر ڪنهن جي راءِ آهي ته ڪهڙي هڪ بهترين آهي ۽ اهي سڀ غلط آهن ڇو ته اهو توهان جي درخواست تي منحصر آهي.
1991 ۾ سوني کان اصل هڪ ليٿيم ڪوبالٽ آڪسائيڊ - LiCoO₂ هو. اسان ان کي مختصر طور تي "LCO" سڏين ٿا. توانائي جي کثافت تمام سٺي آهي - 150-200 mAh/g ان تي منحصر آهي ته اهو ڪنهن ٺاهيو. پر حرارتي استحڪام خوفناڪ آهي. جيڪڏهن توهان ان کي اوور چارج ڪيو يا ان کي تمام گهڻو گرم ڪيو، ڪرسٽل جي جوڙجڪ آڪسيجن جاري ڪري ٿي. آڪسيجن + نامياتي اليڪٽرولائٽ + گرمي=خراب ڏينهن. توهان جو فون شايد LCO استعمال ڪري ٿو، ڇاڪاڻ ته فونن کي 10 سالن تائين هلڻ جي ضرورت ناهي ۽ توهان تيز نه آهيو-انهن کي 10C تي چارج ڪري رهيا آهيو.
ان کان پوء NMC - نڪيل مينگنيز ڪوبالٽ آڪسائيڊ آهي. اھو اھو آھي جيڪو سڀ کان وڌيڪ EVs ھاڻي استعمال ڪن ٿا. نڪيل ۽ مينگنيز کان ڪوبالٽ جو تناسب تبديل ٿيندو رهي ٿو. 1 جي طور تي شروع ڪيو: 1: 1 (برابر حصا). پوء ٺاهيندڙن کي منتقل ڪيو ويو 5: 3: 2. پوءِ 6:2:2. ھاڻي اسين آھيون 8:1:1 يا اڃا 9:0.5:0.5 تي ڪجھ اعليٰ-خيلن ۾.
تبديلي ڇو؟ ڪوبالٽ قيمتي آهي. واقعي قيمتي وانگر. ان کان علاوه اڪثر ڪوبالٽ ڊي آر سي (ڊيموڪريٽڪ ريپبلڪ آف ڪانگو) مان اچي ٿو ۽ اتي کان کني جي صورتحال پيچيده آهي. ٻار مزدوري، غير محفوظ حالتون، سڄي گندگي. تنهنڪري هرڪو ڪوشش ڪري رهيو آهي گهٽ ڪوبالٽ استعمال ڪرڻ.
وڌيڪ نڪل=وڌيڪ ظرفيت پر گھٽ حرارتي استحڪام. وڌيڪ مينگنيز=سستا ۽ وڌيڪ مستحڪم پر گھٽ گنجائش. وڌيڪ ڪوبالٽ=وڌيڪ مستحڪم ۽ بهتر چڪر واري زندگي پر $$$ ۽ اخلاقي مسئلا.
اهو هميشه واپار-آف آهي. هميشه. مون کي ان بابت پراڊڪٽ مينيجرز سان ڪيترائي دليل ڏنا آهن. اهي اعلي توانائي جي کثافت ۽ ڊگهي چڪر جي زندگي ۽ گهٽ قيمت ۽ سٺي حفاظت چاهيندا آهن. توهان شايد ٻه چونڊي سگهو ٿا. ٿي سگهي ٿو.
هتي پڻ NCA - نڪيل ڪوبالٽ ايلومينيم آهي. Tesla ھن کي سالن تائين پنھنجي ڊگھي-رينج پيڪ ۾ استعمال ڪيو. Panasonic انهن کي نيواڊا گيگا فيڪٽري ۾ ٺاهيو. مون هڪ دفعي هڪ مختلف بيٽري فيڪٽري جو دورو ڪيو - اهو هڪ نه، پر هڪ مقابلي جي سهولت - ۽ خشڪ ڪمرو اڪيلو چريو هو. ايئر هينڊلنگ سسٽم جي قيمت شايد $50+ ملين. هر شي کي -40 درجا اوس پوائنٽ کان هيٺ هجڻ گهرجي يا اليڪٽرولائٽ لوڻ نمي جذب ڪري ٿو ۽ هائيڊروفلورڪ ايسڊ ٺاهي ٿو. HF ڪنهن به شيء جي ذريعي کائيندو. شيشو ، ڌاتو ، هڏي. گندو سامان.
اوه ۽ LFP - ليٿيم آئرن فاسفيٽ. هي هڪ واپسي ڪري رهيو آهي. اهو محفوظ، سستو في ڪلوواٽ آهي، ۽ گهڻي وقت تائين رهي ٿو. مون ٻڌو آهي LFP سيلز 80% ظرفيت تي 5000+ چڪر ڪندا آهن. ٿي سگهي ٿو 6000 به. هيٺيون پاسو آهي گھٽ توانائي جي کثافت - صرف 120-140 mAh/g vs 180-200 NMC لاءِ.
Tesla 2021 جي ڀرسان LFP کي پنھنجي معياري رينج ماڊل 3s ۾ رکڻ شروع ڪيو. چيني مارڪيٽ انھن کي پھريون ڀيرو حاصل ڪيو. سمجھ ۾ اچي ٿو - CATL سڀ کان وڏو LFP ٺاھيندڙ آھي ۽ اھي چين ۾ آھن.
ڪجهه ماڻهو شڪايت ڪن ٿا LFP رينج نقصان سرد موسم ۾. اهو NMC کان وڌيڪ خراب آهي. پر سيل سستا آهن ۽ گهڻي وقت تائين هلن ٿا انڪري ڪيترن ئي ايپليڪيشنن لاءِ اهو واپار-بند ڪرڻ جي لائق آهي. مان شهر جي ڪار لاءِ LFP پيڪ وٺندس. ڊگھي-رينج لاءِ هاءِ وي ڪروزر شايد نه.
اليڪٽرولائٽ:
اهو وچ ۾ مائع آهي. اهو آئنز هلائي ٿو پر اليڪٽران نه، جيڪو اهم آهي ڇو ته جيڪڏهن اهو اليڪٽران هلائيندو ته توهان وٽ صرف هڪ شارٽ سرڪٽ هوندو.
عام طور تي اهو lithium hexafluorophosphate - LiPF₆ - نامياتي محلولن ۾ ڦهليل آهي. محلول عام طور تي ethylene carbonate (EC) ۽ dimethyl carbonate (DMC) يا Diethyl carbonate (DEC) جو ميلاپ هوندا آهن.
هتي هڪ عجيب تفصيل آهي: EC ڪمري جي حرارت تي مضبوط آهي. پگھلڻ وارو نقطو تقريبا 36 درجا آهي. تنهنڪري خالص EC سياري ۾ منجمد ٿي ويندو. انهي ڪري توهان ان کي ڊي ايم سي يا ڊي اي سي سان ملايو جيڪي مائع آهن -70 درجا يا ٻيو ڪجهه به. مرکب مناسب حالتن ۾ مائع رهي ٿو.
پڻ نامياتي ڪاربونيٽس ٻرندڙ آهن. گئسولين نه آهي-سطح ٻرندڙ پر يقيني طور تي ٻرندڙ. مون هڪ دفعي هڪ نيل جي دخول جو امتحان ڏٺو جتي اسان ڄاڻي واڻي هڪ مڪمل طور تي چارج ٿيل سيل ذريعي هڪ نيل ڪڍيو. ان گيس کي پهرين - پاپنگ جو آواز ڏنو - پوءِ شعلا ٻاهر نڪرندا وين هول. 2 ميٽر جي اوچائي وانگر پهچي ويو. سڄو سيل ٿي سگھي ٿو 800 درجا ٿي ويو تھرمل ڪئميرا فوٽيج جي بنياد تي.
اهو هڪ ڪنٽرول امتحان هو باهه جي دٻاء ۽ هر شيء سان. اڃا به خوفناڪ.
LiPF₆ لوڻ جهنم وانگر هائگروسکوپي آهي. پاڻي پياري ٿو. جيڪڏهن اهو گندو ٿي وڃي ته اهو HF ۾ هائيڊولائيز ڪري ٿو. اهو ئي سبب آهي ته بيٽري جي پيداوار انتهائي خشڪ ڪمرن ۾ ٿئي ٿي. مان ڳالهائي رهيو آهيان اوس پوائنٽ -40 درجا يا گهٽ. dehumidification سسٽم عام طور تي سيل ڪارخاني ۾ سڀ کان وڏي توانائي جي استعمال ڪندڙن مان هڪ آهي.
مون هڪ دفعي هڪ سهولت جو دورو ڪيو جتي سڪل ڪمرو ايترو سڪل هو جو سانس وٺڻ ۾ ڏکيائي ٿي. توهان جي نڪ منٽن اندر سڪي ويندي. اتي ڪم ڪندڙ سڀني کي مسلسل سالين اسپري استعمال ڪرڻو پوندو هو. نه خوشگوار ڪم ماحول.
جدا ڪندڙ:
وساريل جزو. اهو صرف هڪ پتلي پوليمر جھلي آهي پر اهو نازڪ آهي.
عام طور تي polypropylene (PP) يا polyethylene (PE). ڪڏهن ڪڏهن PP-PE-PP سان ٽريلر. ٿولهه عام طور تي 20-25 microns آهي. اهو پتلي آهي. انساني وار کان وڌيڪ پتلي (70-100 مائڪرون).
ان ۾ خوردبيني سوراخ آهن - جهڙوڪ 100 نانو ميٽر قطر - جيڪي آئن کي ذريعي ڪن ٿا پر اليڪٽران کي بلاڪ ڪن ٿا. اهو پڻ رکي ٿو انوڊ ۽ ڪيٿوڊ جسماني طور تي الڳ الڳ. جيڪڏھن اھي ڇھندا آھن=شارٽ سرڪٽ=خراب شيون جلدي ٿينديون آھن.
ياد رکو سامسنگ گليڪسي نوٽ 7 فائر؟ 2016. اھو جزوي طور تي جدا ڪندڙ نقصان جي سبب ھو. Samsung بيٽري کي تمام جارحتي طور تي ڊزائين ڪيو. تمام پتلي، ڀريل تمام تنگ، وڌائڻ لاء برداشت نه آهي. ڪجهه سيلن ۾ جدا ڪندڙ کي هڪ ڪنڊ ۾ تمام گهڻو دٻايو ويو هو. ڪمزور جڳهه ترقي ڪئي. آخرڪار هڪ pinhole مليو. اندروني مختصر. حرارتي ڀڄڻ. باهه.
انهن 2.5 ملين فون ياد ڪيا. هوائي جهازن تي پابندي. سامسنگ بلين جي قيمت. اهو سڀ ڪجهه ڪاغذ کان پتلي پلاسٽڪ جي هڪ ٽڪري جي ڪري.
مون وٽ جارحاڻي بيٽري ڊيزائن بابت رايا آهن. ٺاهيندڙ مقابلي کي مات ڏيڻ لاءِ ٿلهي ۽ لائٽر کي زور ڏئي رهيا آهن. پر اتي هڪ حد آهي. فزڪس توهان جي پراڊڪٽ لانچ شيڊول جي پرواهه ناهي.
اهو اصل ۾ ڪيئن ڪم ڪري ٿو (جنهن کي هرڪو ڇڏي ٿو)
چارج ڪرڻ:
توهان پنهنجي فون ۾ پلگ ان ڪريو. چارجر اليڪٽرانن کي انوڊ ۾ مجبور ڪري ٿو ۽ انهن کي ڪيٿوڊ مان ڇڪي ٿو. اهو ڪري ٿو ڪيٿوڊ ڇڏڻ ليتيم آئنز. آئنز اليڪٽرولائيٽ ذريعي انوڊ تائين سفر ڪندا آهن. اهي graphite جي جوڙجڪ ۾ intercalated حاصل.
ان جي باري ۾ سوچيو هڪ بهار کي دٻائڻ وانگر. ليٿيم آئنز نه ٿا چاهن ته انوڊ ۾ قدرتي طور تي - اهي ڪيٿوڊ ۾ وڌيڪ مستحڪم آهن. پر توهان انهن کي مجبور ڪري رهيا آهيو اتي وولٹیج لاڳو ڪندي. ذخيرو ٿيل توانائي.
خارج ڪرڻ:
توهان unplug ۽ توهان جي فون استعمال ڪريو. بهار جاري آهي. ليتيم آئنز اليڪٽرولائيٽ ذريعي ڪيٿوڊ ڏانهن واپس وهندا آهن. اليڪٽران توهان جي فون جي سرڪٽ ذريعي انوڊ کان ڪيٿوڊ تائين وهندا آهن. اهو اليڪٽران وهڪرو توهان جي ڊوائيس کي طاقت ڏئي ٿو.
وولٹیج ڪيمسٽري ۽ چارج جي حالت تي منحصر آهي. NMC يا NCA لاءِ:
مڪمل طور تي چارج ٿيل: ~ 4.2V
نامزدگي: ~ 3.7V
مڪمل طور تي ختم ٿيل: ~ 3.0V
3.0V کان هيٺ نه وڃو يا توهان ليتيم ڌاتو کي پليٽ ڪرڻ شروع ڪيو جيڪو خطرناڪ آهي. 4.2V کان مٿي نه وڃو يا توهان کي تھرمل ڀڄڻ جو خطرو آھي. اهو ئي سبب آهي ته بيٽري مينيجمينٽ سسٽم (BMS) موجود آهن. اهي وولٹیج ۽ گرمي پد ۽ موجوده مانيٽر ڪن ٿا ۽ شين کي بند ڪن ٿا جيڪڏهن ڪجهه غلط نظر اچي ٿو.
سٺي BMS ڊيزائن سخت آهي. واقعي سخت. توھان کي ضرورت آھي تيز جوابي وقت، درست سينسر، بيڪار حفاظتي چڪاس. هڪ سستو بي ايم ايس تيز ترين طريقن مان هڪ آهي هڪ مهذب بيٽري کي باهه جي خطري ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ.
مسئلا (اي انسان تمام گهڻا مسئلا آهن)
مسئلو 1: تباهي ناگزير آهي
هر چارج-ڊسچارج چڪر بيٽري کي نقصان پهچائي ٿو. ناگزير. Thermodynamics.
اتي اها شيءِ آهي جنهن کي SEI پرت - سولڊ اليڪٽرولائيٽ انٽرفيس - سڏيو ويندو آهي جيڪو انوڊ سطح تي ٺاهيندو آهي. اهو اصل ۾ بيٽري جي ڪم ڪرڻ لاء ضروري آهي. پر اهو وقت سان گڏ وڌندو رهي ٿو ۽ فعال ليتيم استعمال ڪري ٿو. 500 سائيڪلن کان پوءِ توھان وٽ ٿي سگھي ٿو 90٪ گنجائش ڇڏي. 1000 کان پوء شايد 80٪. 2000 کان پوء ... منحصر آهي.
مون وٽ 2015 کان هڪ MacBook آهي جيڪو اڃا تائين ڏيکاري ٿو 78٪ بيٽري صحت. مان ان کي بيبي ڪريان ٿو جيتوڻيڪ - گهٽ ۾ گهٽ ان کي 40٪ کان هيٺ وڃڻ ڏيو، ان کي پلگ ان رکو جڏهن ممڪن هجي، ان کي گرم ڪار ۾ ڪڏهن به چارج نه ڪريو. منهنجي زال وٽ هڪ 2018 ميڪ بڪ آهي جيڪو 62 سيڪڙو صحت تي آهي ڇاڪاڻ ته هوءَ ان کي سخت هلائي ٿي. روزانو مڪمل چڪر، ان کي رات جو چارج ڪري ڇڏيندو آهي، ان کي پنهنجي گود تي استعمال ڪري ٿو جڏهن اهو گرم آهي. توهان بيٽري کي ڪيئن علاج ڪيو تمام گهڻو اهم آهي.
ڪيٿوڊ پڻ خراب ٿي. هاء-نڪل NMC خاص طور تي خراب آهي. 4.3V کان مٿي ڪيٿوڊ جي مٿاڇري تي اليڪٽرولائٽ سان رد عمل شروع ٿئي ٿو. منتقلي ڌاتو آئن (نڪل، مينگنيز، ڪوبالٽ) کي ڦهلائي سگهي ٿو ۽ انوڊ ڏانهن لڏپلاڻ ڪري سگهي ٿو جتي اهي SEI کي خراب ڪن ٿا. هتي اها شيءِ پڻ آهي جنهن کي ڪيٿوڊ ڊينسيشن سڏيو ويندو آهي جتي ڪرسٽل جو ڍانچو آهستي آهستي ٺهندو آهي ۽ پورسيٽي وڃائيندو آهي.
هن واقعي کي روڪي نه ٿو سگهي. اهو صرف ڪيمسٽري آهي. Entropy هميشه جيت.
مسئلو 2: درجه حرارت هر شيء کي تباهه ڪري ٿو
0 درجا هيٺ اليڪٽرولائٽ ٿڌي ماکيءَ وانگر ويسڪ ٿي ويندي آهي. آئن ٽرانسپورٽ سست ٿي. توھان وڃائي سگھو ٿا 20-30% ظرفيت -10 درجا تي. ان کان به بدتر، جيڪڏهن توهان ٿڌي بيٽري کي تيزيءَ سان چارج ڪرڻ جي ڪوشش ڪندا ته توهان انوڊ تي ميٽيلڪ ليٿيم پليٽ ڪندا ان کي وچڙائڻ بدران. اهو ڊينڊريٽس ٺاهي ٿو - ليٿيم ڌاتو جي سوئي وانگر اڏاوتون جيڪي وڌي سگهن ٿيون ۽ آخرڪار جدا ڪندڙ کي سوراخ ڪري سگهن ٿيون. اندروني مختصر. باهه.
40-45 درجا کان مٿي، سڀ تباهي رد عمل تيز ٿين ٿا. انگن جو قاعدو: هر 10 درجا اضافو رد عمل جي شرح کي ٻيڻو ڪري ٿو. تنهن ڪري 45 درجا تي هڪ بيٽري 25 درجا جي ڀيٽ ۾ 4x تيزي سان گهٽجي ٿي.
مان ٽيڪساس ۾ رهندو آهيان. اونهاري جي گرمي پد 100 درجا F+ (38 درجا +). مون EV بيٽريون ڏٺيون آهن جيڪي 3 سالن ۾ 15 سيڪڙو ظرفيت وڃائي ويٺيون آهن صرف گرمي جي نمائش کان. ان دوران مينيسوٽا ۾ EVs اونهاري ۾ بمشڪل خراب ٿينديون آهن - پر سياري ۾ سردي جي ڪري حد وڃائي ويهنديون آهن. کٽي نه سگھندو.
مثالي آپريٽنگ گرمي پد 20-25 درجا آهي. سٺي قسمت انهي کي حقيقي دنيا ۾ برقرار رکڻ.
مسئلو 3: فاسٽ چارجنگ فطري طور تي مسئلو آهي
هرڪو چاهي ٿو 10- منٽ EV چارجنگ هڪ گيس اسٽيشن وانگر. پر بيٽري ذريعي وڏي طاقت کي زور ڏيڻ سان گرمي پيدا ٿئي ٿي. I²R نقصان - موجوده چورس وقت جي مزاحمت. مزاحمت ننڍڙو آهي پر صفر نه آهي. 250kW چارج ڪرڻ تي توهان اهم گرمي پيدا ڪري رهيا آهيو.
انهي سان گڏ تيز چارج ڪرڻ اليڪٽرروڊ مواد کي ميڪاني طور تي زور ڏئي ٿو. آئن کي ساخت جي ذريعي تيزيء سان منتقل ڪرڻ لاء مجبور ڪري ٿو. وقت سان ٽڪرائڻ ۽ ذرات جي ڀڃڪڙي سبب ٿي سگھي ٿو.
Tesla Superchargers (V3) ڪري سگھي ٿو 250kW چوٽي. پر اهي تيزيء سان گهٽجي ويندا آهن. ٿي سگهي ٿو 5 منٽن لاءِ 250kW، پوءِ 150kW، پوءِ 100kW، پوءِ 50kW. اهو BMS سيلز جي حفاظت ڪري ٿو.
پورش ۽ هائيڊائي کان جديد 800V سسٽم 350kW ڪري سگھن ٿا. پر صرف مختصر طور. فزڪس فزڪس آهي.
تيز-چارج-بهتر ٿيل اليڪٽروڊ ڊيزائن ۾ تحقيق آهي. ٿلهي اليڪٽروڊس، ننڍا ذرات، بهتر ڪوٽنگ. اهو مدد ڪري ٿو. پر توهان thermodynamics کي ٺڳي نٿا سگهو.
مسئلو 4: باهه
ليٿيم-آئن بيٽرين کي اڪثر باهه نه لڳندي آهي. گئسولين ڪارن کان گهٽ. پر جڏهن اهي ڪندا ته اهو ڊرامائي آهي.
حرارتي ڀڄڻ. هڪ دفعو سيل هڪ نازڪ درجه حرارت تي اچي ٿو - ڪيميا جي لحاظ کان مختلف ٿي سگهي ٿو، شايد 150-200 درجا - خارجي رد عمل شروع ٿئي ٿو. SEI کي ختم ڪري ٿو. جدا ڪندڙ ڳري ٿو. اليڪٽرولائٽ اڀرڻ. ڪيٿوڊ آڪسيجن جاري ڪري ٿو. هر ردعمل گرمي پيدا ڪري ٿو جيڪو وڌيڪ ردعمل کي متحرڪ ڪري ٿو. مثبت موٽ موٽڻ وارو لوپ.
توھان ان کي عام باھ وانگر پاڻيءَ سان نٿو وسائي سگھو. منهنجو مطلب آهي ته توهان ان تي پاڻي اڇلائي سگهو ٿا ان کي ٿڌو ڪرڻ لاء پر سيل اندر اندر گرمي پيدا ڪندو رهي ٿو. فائر ڊپارٽمينٽ اي وي فائر کان نفرت ڪن ٿا. ٻاهر ڪڍڻ لاء ڪلاڪ وٺو. بعد ۾ ٻيهر ٿي سگهي ٿو.
جيتوڻيڪ جديد سيلن ۾ حفاظتي خاصيتون آهن. بند ڌار ڌار ڪندڙ جيڪي بند ٿيڻ وقت گرم ٿين ٿا. پريشر وينٽس. موجوده مداخلتون. حرارتي فيوز. پلس BMS هر شي کي ڏسي ٿو.
اڃا به ڪڏهن ڪڏهن ٿيندو آهي. هر وقت خبر ٺاهي ٿو جيتوڻيڪ شمارياتي طور تي EVs گئس ڪارن کان وڌيڪ محفوظ آهن. پي آر جو مسئلو.
مسئلو 5: ڪوبالٽ اخلاقيات
ڪوبالٽ جو 70٪ DRC مان اچي ٿو. خراب ڪم ڪرڻ واري حالتن سان هن جو گهڻو حصو هنر جي ماينن مان. چائلڊ ليبر رپورٽون. ماحولياتي نقصان. اهو هڪ گندو آهي.
هر ڪو گهٽ ڪوبالٽ استعمال ڪرڻ جي ڪوشش ڪري رهيو آهي. هاء-نڪل NMC تمام گهٽ استعمال ڪري ٿو. LFP صفر استعمال ڪري ٿو. پر ڪوبالٽ ڪيٿوڊ جي جوڙجڪ کي مستحڪم ڪري ٿو. ان جي بغير توهان کي بهتر حرارتي انتظام ۽ سخت وولٹیج جي حدن جي ضرورت آهي.
ڪوبالٽ جون قيمتون پڻ چريو آهن. 2016 ۾ $30k/ton کان گھٽ. 2018 ۾ $90k+ تائين وڌي ويو. 2020 ۾ $25k تائين پھچي ويو. ھاڻي تقريباً $35k/ton. توهان ڪيئن پيداوار جي منصوبابندي ڪندا آهيو جڏهن توهان جي خام مال جي قيمت 3x ۾ ڦيرڦار ٿئي ٿي؟
مسئلو 6: سپلائي زنجير افراتفري
ليتيم جون قيمتون 2021-2022 ۾ بلڪل خراب ٿي ويون. 2020 ۾ $6k/ton. 2022 جي آخر ۾ $80k/ton تي وڌي ويو. 2024 ۾ $12k/ton تي ڪري پيو. ھاڻي 2025 ۾ $15k/ton جي لڳ ڀڳ.
گهڻو ڪري ليٿيم آسٽريليا (هارڊ راڪ مائننگ) يا ڏکڻ آمريڪا مان اچي ٿو (چلي/ارجنٽينا/بوليويا ۾ لوڻ جي فليٽ مان برائن ڪڍڻ - ”ليٿيم مثلث“). پر سڀ کان وڌيڪ پروسيسنگ چين ۾ ٿئي ٿي. عالمي ليتيم ريفائننگ جي صلاحيت جو 75٪ وانگر.
چين عالمي سيل جي پيداوار جي - 75٪ بيٽري جي پيداوار کي پڻ ڪنٽرول ڪري ٿو. ۽ 90٪ anode مواد (graphite پروسيسنگ).
اهو ئي سبب آهي ته آمريڪا ۽ يورپ گهريلو سپلائي زنجيرن ٺاهڻ جي ڪوشش ڪري رهيا آهن. پر اهو سست آهي. گيگا فيڪٽري ٺاهڻ ۾ سال لڳن ٿا. اپ اسٽريم سپلائي چين ٺاهڻ ۾ گهڻي وقت لڳندي آهي.
بيٽري-گريڊ ليٿيم کي الٽرا خالص هجڻ جي ضرورت آهي. 0.01٪ کان گھٽ نجاست. ريفائننگ جي اها سطح سستو يا تيز ناهي.
اسان ڇو لٿيم-آئن سان ڦاسي پيا آهيون (هاڻي لاءِ)
هر شيءِ جي باوجود مون صرف شڪايت ڪئي، ليٿيم-آئن اڃا تائين تجارتي پيماني تي بهترين اختيار آهي.
توانائي جي کثافت: سيل جي سطح تي 250-300 Wh/kg. ٿي سگهي ٿو 160-180 Wh/kg پيڪ جي سطح تي کولنگ ۽ ساخت ۽ BMS شامل ڪرڻ کان پوءِ. اھو ڪافي آھي 300+ ميل EVs لاءِ بغير مضحکہ خیز وزن جي.
ڀيٽ ڪريو:
ليڊ- تيزاب: 30-50 ڪلاڪ / ڪلوگرام (ڀان وانگر ڳري)
NiMH: 60-120 Wh/kg (جيڪو Prius استعمال ڪيو)
NiCd: 40-60 Wh/kg (پڻ زهر، گهڻو ڪري مرحليوار)
پيداوار بالغ آهي. درجنين سپلائرز. گھڻن گيگا فيڪٽريز. سپلائي زنجير قائم ڪئي. پيماني جي اقتصاديات.
ٽسلا جي نيواڊا گيگا فيڪٽري جو مقصد 35 GWh / سال آهي. اھو ڪافي آھي 500k+ EVs لاءِ. چين ۾ CATL اڃا به وڌيڪ - مان سمجهان ٿو 200+ GWh/سال؟ ٿي سگهي ٿو 300؟ مون کي چيڪ ڪرڻو پوندو.
سمورو انفراسٽرڪچر ليٿيم-آئن پڻ فرض ڪري ٿو. چارجنگ معيار (CCS، NACS، CHAdeMO). بي ايم ايس الگورتھم. حفاظتي ضابطا. ري سائیکلنگ جي عملن. هر شيءِ کي نئين سر ترتيب ڏيڻ کان سواءِ صرف مختلف ڪيمسٽري ۾ ادل نه ٿو ڪري سگھجي.
ڇا ان کي آخر ۾ تبديل ڪري سگهي ٿو
سولڊ- اسٽيٽ بيٽريون:مائع اليڪٽرولائٽ کي مضبوط سيرامڪ يا گلاس يا سلفائيڊ مواد سان تبديل ڪريو. فائدا: ڪابه رسي، گهٽ باهه جو خطرو، شايد اعلي توانائي جي کثافت لاء ليتيم ڌاتو انوڊس استعمال ڪريو.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - هرڪو ان تي ڪم ڪري رهيو آهي. QuantumScape دعويٰ ڪري ٿو 800 Wh/kg ليبارٽري سيلز ۾ 800+ چڪر سان. متاثر ڪندڙ جيڪڏهن سچ.
مسئلا: مضبوط اليڪٽرولائيٽ ۽ اليڪٽرروڊس جي وچ ۾ انٽرفيس مزاحمت. ھزارين چڪرن تي سٺي رابطي کي برقرار رکڻ مشڪل آھي جيئن مواد وڌايو/معاهدو. گهڻيون سڪل اليڪٽرولائٽس brittle آهن - dendrites انهن ذريعي ڦاٽي سگهن ٿيون. پيماني تي پيداوار مڪمل طور تي غير ثابت ٿيل آهي.
مون کي شڪ آهي ته اسان هن کي 2030 کان اڳ مين اسٽريم ڪارن ۾ ڏسنداسين. ٿي سگهي ٿو 2028 جيڪڏهن ڪنهن کي ڪاميابي ملي. پر شايد بعد ۾. مون گذريل 10 سالن کان ”سولڊ-رياست 5 سال پري آهي“ ٻڌو آهي.
ليٿيم- سلفر:نظرياتي توانائي جي کثافت 2600 Wh/kg. سلفر سستو ۽ گهڻو آهي.
مسئلو: polysulfide شٽل اثر. وچولي پراڊڪٽس اليڪٽرولائٽ ۾ ڦهلجي وڃن ٿيون، جنهن جي ڪري تيزيءَ سان ظرفيت ختم ٿي وڃي ٿي. 50 چڪر کان پوء، بيٽري ٽوسٽ آهي.
هي 20+ سالن کان ”تقريبا حل ٿيل“ آهي. اڃا تائين نه آهي.
سوڊيم-آئن:حقيقت ۾ هاڻي ٿي رهيو آهي. CATL 2023 ۾ پيداوار شروع ڪئي. BYD ان تي ڪم ڪري رهيو آهي.
سوڊيم هر جڳهه آهي (سمنڊ جو پاڻي). ليتيم جي ڀيٽ ۾ سستي. ساڳي پيداوار سامان استعمال ڪري سگهو ٿا.
پر توانائي جي کثافت گھٽ آھي: 150-160 Wh/kg vs 250-300 lithium-ion لاءِ.
اسٽيشنري اسٽوريج ۽ بجيٽ EVs لاء احساس پيدا ڪري ٿي. جلد ئي ڪنهن به وقت پريميئم پروڊڪٽس ۾ ليٿيم-آئن کي تبديل نه ڪيو وڃي.
Lithium ڌاتو anodes:گريفائٽ جي بدران ليتيم ڌاتو استعمال ڪريو. مائع اليڪٽرروليٽ رکو. سيل جي سطح تي 400-500 Wh/kg ماري سگھي ٿو.
ڏندن جو مسئلو جاري آهي. هر ڪنهن وٽ پنهنجو حل آهي - ڪوٽنگ، اليڪٽرولائيٽ ايڊيٽيو، وغيره. اسان ڏسنداسين ته ڪير ڪامياب ٿئي ٿو.
او ۽lithium polymer بيٽرين- شايد انهن جو ذڪر ڪرڻ گهرجي. اهي مائع جي بدران جيل يا مضبوط پوليمر اليڪٽرولائٽ استعمال ڪندا آهن. پتلي، لائٽر، وڌيڪ لچڪدار شڪلون. توهان جي وائرليس ائربڊس ۾ شايد هڪ آهي. مائع کان ٿورو وڌيڪ محفوظ آهي پر توانائي جي کثافت ساڳي آهي. اهو اڃا تائين ليٿيم-آئن ٽيڪنڪ آهي، بس مختلف طرح سان پيڪيج ٿيل آهي. مارڪيٽنگ ڊپارٽمينٽ انهن کي "LiPo" سڏين ٿا جهڙوڪ اهو ڪجهه انقلابي شيء آهي. اهو نه آهي.
