Koloi ea motlakase maobane, kajeno, hosane: karolo ea 3

Poleloana "lithium-ion batteries" e pata mefuta e mengata ea mahlale.

Ntho e 'ngoe ke 'nete - ha feela lithium-ion electrochemistry e ntse e sa fetohe tabeng ena. Ha ho na theknoloji e 'ngoe ea ho boloka matla a electrochemical e ka qothisanang lehlokoa le lithium-ion. Taba, leha ho le joalo, ke hore ho na le meralo e fapaneng e sebelisang lisebelisoa tse fapaneng bakeng sa cathode, anode le electrolyte, e 'ngoe le e' ngoe ea tsona e nang le melemo e fapaneng mabapi le ho tšoarella (palo ea litefiso le lipotoloho tsa ho lahla ho fihlela matla a setseng a lumelletsoeng bakeng sa likoloi tsa motlakase. ea 80%), matla a khethehileng kWh/kg, euro/kg ea theko kapa karolelano ea matla ho matla.

Morao koana ka nako

Monyetla oa ho phethahatsa mekhoa ea electrochemical ho seo ho thoeng ke. Lisele tsa lithium-ion li tsoa karohanong ea liprothone tsa lithium le li-elektronike ho tloha mateanong a lithium ho cathode nakong ea ho tjhaja. Athomo ea lithium e fana ka e 'ngoe ea li-electrone tse tharo habonolo, empa ka lebaka le tšoanang e sebetsa haholo' me e tlameha ho aroloa moeeng le metsi. Mohloling oa motlakase, lielektrone li qala ho tsamaea haufi le potoloho ea tsona, 'me li-ion li lebisoa ho anode ea carbon-lithium' me, ho feta lera, li hokahane le eona. Nakong ea ho tsoa, ​​ho na le motsamao o ka morao - li-ion li khutlela ho cathode, 'me li-electrone li feta ka mojaro oa motlakase o ka ntle. Leha ho le joalo, ho tjhaja ha nako e phahameng ka potlako le ho tjhaja ka botlalo ho fella ka ho thehwa ha dikgokelo tse ntjha tse tshwarellang, tse fokotsang kapa hona ho emisa tshebetso ya betri. Khopolo ea ho sebelisa lithium e le mofani oa likaroloana e bakoa ke taba ea hore ke tšepe e bobebe ka ho fetisisa 'me e ka lokolla li-proton le li-electrone habonolo tlas'a maemo a nepahetseng. Leha ho le joalo, bo-rasaense ba potlakela ho lahla tšebeliso ea lithium e hloekileng ka lebaka la ho hloka botsitso ho phahameng, bokhoni ba eona ba ho ikopanya le moea, le ka mabaka a tšireletso.

Betri ea pele ea lithium-ion e thehiloe lilemong tsa bo-1970 ke Michael Whittingham, ea neng a sebelisa lithium e hloekileng le titanium sulfide joalo ka li-electrode. Ts'ebetso ena ea motlakase ha e sa sebelisoa, empa ha e le hantle e rala metheo ea libeteri tsa lithium-ion. Lilemong tsa bo-1970, Samar Basu o ile a bonts'a bokhoni ba ho monya li-lithium ions ho tsoa ho graphite, empa ka lebaka la boiphihlelo ba nako, libeteri li itšenyeletsa kapele ha li lefisoa le ho lokolloa. Lilemong tsa bo-1980, nts'etsopele e matla e ile ea qala ho fumana metsoako e loketseng ea lithium bakeng sa cathode le anode ea libeteri, 'me tsoelo-pele ea' nete e bile ka 1991.

Lisele tsa NCA, NCM Lithium ... see se bolelang?

Ka mor'a ho leka lik'hemik'hale tse sa tšoaneng tsa lithium ka 1991, boiteko ba bo-rasaense bo ile ba e-ba le katleho - Sony e ile ea qala tlhahiso ea boima ba libeteri tsa lithium-ion. Hona joale, libeteri tsa mofuta ona li na le matla a phahameng ka ho fetisisa a hlahisoang le matla a matla, 'me haholo-holo, ke monyetla o moholo oa nts'etsopele. Ho ipapisitse le litlhoko tsa betri, lik'hamphani li fetohela ho metsoako e fapaneng ea lithium joalo ka thepa ea cathode. Tsena ke lithium cobalt oxide (LCO), metsoako e nang le nickel, cobalt le aluminium (NCA) kapa ka nickel, cobalt le manganese (NCM), lithium iron phosphate (LFP), lithium manganese spinel (LMS), lithium titanium oxide (LTO) le ba bang. Electrolyte ke motsoako oa matsoai a lithium le li-solvents 'me e bohlokoa haholo bakeng sa "motsamao" oa li-ion tsa lithium, le karohano, e ikarabellang bakeng sa ho thibela lipotoloho tse khutšoane ka ho kenella ho li-ion tsa lithium, hangata ke polyethylene kapa polypropylene.

Matla a tlhahiso, bokhoni, kapa bobeli

Litšobotsi tsa bohlokoahali tsa libeteri ke matla a matla, ts'epahalo le polokeho. Libetri tse hlahisitsoeng hajoale li koahela litšobotsi tsena tse fapaneng mme, ho latela lisebelisoa tse sebelisitsoeng, li na le matla a itseng a 100 ho ea ho 265 W / kg (le matla a matla a 400 ho isa ho 700 W / L). Tse ntle ka ho fetisisa ntlheng ena ke libeteri tsa NCA le li-LFP tse mpe ka ho fetesisa. Leha ho le joalo, thepa ke lehlakore le leng la chelete ea tšepe. Ho eketsa matla le matla a khethehileng a matla, li-nanostructures tse fapaneng li sebelisetsoa ho monya lisebelisoa tse ngata le ho fana ka tšebetso e phahameng ea molapo oa ion. Palo e kholo ea li-ion, "li bolokiloe" ka har'a sethala se tsitsitseng, 'me conductivity ke lintho tse hlokahalang bakeng sa ho tjhaja kapele, mme nts'etsopele e tataisoa ka tsela ena. Ka nako e ts'oanang, moralo oa betri o tlameha ho fana ka karolelano e hlokahalang ea matla-ho-bokhoni ho latela mofuta oa koloi. Mohlala, poone e nyalisitsoeng ea plug-in e hloka ho ba le karolelano e phahameng haholo ea matla-ho-matla ka mabaka a hlakileng. Lintlafatso tsa kajeno li shebane le libeteri tse kang NCA (LiNiCoAlO2 e nang le cathode le graphite anode) le NMC 811 (LiNiMnCoO2 e nang le cathode le graphite anode). Ea pele e ne e na le (ka ntle ho lithium) e ka bang 80% ea nickel, 15% cobalt le 5% ea aluminium ebile e na le matla a itseng a 200-250 W / kg, ho bolelang hore ba na le ts'ebeliso e fokolang ea cobalt ea bohlokoa le bophelo ba ts'ebeletso ho fihlela lipotolohong tse 1500. Libeteri tse joalo li tla hlahisoa ke Tesla ho Gigafactory ea eona e Nevada. Ha e fihla boemong ba eona bo felletseng bo reriloeng (ka 2020 kapa 2021, joalo ka ha ho ka ba joalo), semela se tla hlahisa 35 GWh ea libetri, e lekaneng ho fehla likoloi tsa 500. Sena se tla fokotsa litšenyehelo tsa libeteri.

Libetri tsa NMC 811 li na le matla a itseng a tlase hanyane (140-200W/kg) empa li na le bophelo bo bolelele, li fihlang ho li-cycle tse 2000, 'me ke 80% nickel, 10% manganese le 10% cobalt. Hona joale, baetsi bohle ba betri ba sebelisa e 'ngoe ea mefuta ena e' meli. Mokhelo feela ke k'hamphani ea China ea BYD, e etsang libeteri tsa LFP. Likoloi tse nang le tsona li boima ho feta, empa ha li hloke cobalt. Libetri tsa NCA li ratoa bakeng sa likoloi tsa motlakase le NMC bakeng sa li-plug-in hybrids ka lebaka la melemo ea tsona e fapaneng mabapi le ho teteka ha matla le matla a motlakase. Mehlala ke e-Golf ea motlakase e nang le karo-karolelano ea matla/bokhoni ba 2,8 le plug-in hybrid Golf GTE e nang le karo-karolelano ea 8,5. Lebitsong la ho theola theko, VW e ikemiselitse ho sebelisa lisele tse tšoanang bakeng sa mefuta eohle ea libeteri. 'Me ntho e' ngoe hape - e kholoanyane matla a betri, ho fokotseha ha palo ea lisebelisoa tse feletseng le litefiso, 'me sena se eketsa bophelo ba tšebeletso ea eona, ka hona - betri e kholoanyane, e molemo. Ea bobeli e ama li-hybrids e le bothata.

Mekhoa ea mmaraka

Hajoale, tlhoko ea libeteri molemong oa lipalangoang e se e feta tlhoko ea lihlahisoa tsa elektroniki. Ho ntse ho hakanngoa hore likoloi tsa motlakase tse limilione tse 2020 ka selemo li tla rekisoa lefatšeng ka bophara ka 1,5, e leng se tla thusa ho theola litšenyehelo tsa libeteri. Ka 2010, theko ea 1 kWh ea sele ea lithium-ion e ne e ka ba li-euro tse 900, 'me hona joale e ka tlaase ho li-euro tse 200. 25% ea litšenyehelo tsa betri eohle ke ea cathode, 8% bakeng sa anode, separator le electrolyte, 16% bakeng sa lisele tse ling tsohle tsa betri le 35% bakeng sa moralo oa betri ka kakaretso. Ka mantsoe a mang, lisele tsa lithium-ion li fana ka karolo ea 65 lekholong ho theko ea betri. Litheko tse hakantsoeng tsa Tesla tsa 2020 ha Gigafactory 1 e kena tšebeletsong e ka ba 300€/kWh bakeng sa libeteri tsa NCA 'me theko e kenyelletsa sehlahisoa se felileng se nang le VAT e tloaelehileng le waranti. E ntse e le theko e phahameng haholo, e tla tsoela pele ho theoha ha nako e ntse e ea.

Mehloli e meholo ea lithium e fumanoa Argentina, Bolivia, Chile, China, USA, Australia, Canada, Russia, Congo le Serbia, mme boholo ba bona bo ntse bo rafshoa matšeng a omileng. Ha libeteri tse ngata li ntse li eketseha, mmaraka oa thepa e nchafalitsoeng ho tsoa libetheng tsa khale o tla eketseha. Habohlokoa le ho feta, ke bothata ba cobalt, eo, leha e le ngata ka bongata, e rafshoang e le sehlahisoa se hlahisang nickel le koporo. Cobalt e rafshoa, leha e le tlase mobu mobung, Congo (e nang le mehloli e meholo ka ho fetisisa e fumanehang), empa maemong a phephetsang boits'oaro, boits'oaro le ts'ireletso ea tikoloho.

Mahlale a morao-rao

Re lokela ho hopola hore mahlale a amohetsoeng joalo ka tebello ea bokamoso bo haufi ha se a mantlha, empa ke likhetho tsa lithium-ion. Ka mohlala, tsena ke libeteri tse tiileng, tse sebelisang elektrolyte e tiileng ho fapana le mokelikeli (kapa gel ka libeteri tsa lithium polymer). Tharollo ena e fana ka moralo o tsitsitseng haholoanyane oa li-electrode, o tlolang botšepehi ba bona ha o lefisoa ka boemo bo phahameng ba morao-rao. mocheso o phahameng le mojaro o phahameng. Sena se ka eketsa ho tjhaja ha joale, elektronike segokanyipalo le capacitance. Libetri tse tiileng tsa mmuso li ntse li le qalong ea kholo mme ha ho na monyetla oa hore li ka hlahisa tlhahiso ea boima ho fihlela bohareng ba lilemo tse leshome.

E 'ngoe ea tse qalileng ho hapa likhau tlholisanong ea BMW Innovation Technology e Amsterdam e ne e le k'hamphani e sebelisang betri eo silicone anode ea eona e ntlafatsang matla a eona a matla. Baenjiniere ba ntse ba sebetsana le li-nanotechnologies tse fapaneng ho fana ka segokanyipalo se matla le matla ho lisebelisoa tsa anode le cathode, 'me tharollo e le ngoe ke ho sebelisa graphene. Likarolo tsena tse nyenyane haholo tsa graphite tse nang le botenya ba athomo le sebōpeho sa athomo e mahlakore a tšeletseng ke e 'ngoe ea thepa e tšepisang ka ho fetisisa. "Libolo tsa graphene" tse ntlafalitsoeng ke moetsi oa lisele tsa betri tsa Samsung SDI, tse kopantsoeng le cathode le sebopeho sa anode, li fana ka matla a phahameng, ho kenella le botenya ba thepa le keketseho e lekanang ea matla a ka bang 2017% le nako ea ho tjhaja ka potlako ka makhetlo a mahlano. e ka fumana tšusumetso e matla ho tsoa likoloi tsa Foromo E, e kanna ea ba ea pele ea ho ba le libeteri tse joalo.

Libapali mothating ona

Libapali tse ka sehloohong e le barekisi ba Tier 123 le Tier 2020, ke hore, baetsi ba lisele le betri, ke Japane (Panasonic, Sony, GS Yuasa le Hitachi Vehicle Energy), Korea (LG Chem, Samsung, Kokam le SK Innovation), China (BYD Company) . , ATL le Lishen) le USA (Tesla, Johnson Controls, A30 Systems, EnerDel le Valence Technology). Barekisi ba ka sehloohong ba mehala ea cellular hajoale ke LG Chem, Panasonic, Samsung SDI (Korea), AESC (Japan), BYD (China) le CATL (Chaena), tse nang le karolo ea 'maraka ea likarolo tse peli ho tse tharo. Nakong ena ea Europe, ba hanyetsoa feela ke BMZ Group e tsoang Jeremane le Northvolth e tsoang Sweden. Ka ho qalisoa ha Tesla's Gigafactory ka XNUMX, karolo ena e tla fetoha - k'hamphani ea Amerika e tla ikarabella bakeng sa XNUMX% ea tlhahiso ea lefats'e ea lisele tsa lithium-ion. Likhamphani tse kang Daimler le BMW li se li saenetse likonteraka le tse ling tsa likhamphani tsena, joalo ka CATL, e ntseng e aha feme Europe.