Naha ngecas gancang nyaéta maotna batré

Aranjeunna hoyong ngarobih minyak, tapi aranjeunna tetep gaduh cacat fatal anu didamel ku pabrikan.

Jaman Batubara parantos émut. Jaman minyak ogé bakal bérés. Dina dékade katilu abad XNUMX, urang jelas hirup dina jaman aki.

Peran maranhanana salawasna penting saprak listrik asup kana kahirupan manusa. Tapi ayeuna tilu tren ujug-ujug ngajantenkeun panyimpenan énergi téknologi pangpentingna dina planét.

Tren anu munggaran nyaéta booming dina alat sélulér - smartphone, tablet, laptop. Urang biasa peryogi batré pikeun hal-hal sapertos senter, radio sélulér sareng alat portabel - sadayana nganggo panggunaan anu terbatas. Kiwari, sarerea boga sahanteuna hiji alat mobile pribadi, anu anjeunna ngagunakeun ampir terus-terusan sarta tanpa nu hirupna unthinkable.

TREN KADUA nyaéta pamakéan sumber énergi renewable jeung béda ngadadak antara puncak produksi jeung konsumsi listrik. Biasana gampang: nalika juragan ngaktipkeun kompor sareng TV dina sonten, sareng konsumsi naék pisan, operator pembangkit listrik termal sareng pembangkit listrik nuklir ngan saukur kedah ningkatkeun kakuatan. Tapi kalayan generasi surya sareng angin, ieu teu mungkin: puncak produksi paling sering lumangsung dina waktos konsumsi dina tingkat panghandapna. Ku alatan éta, énergi kudu disimpen kumaha bae. Hiji pilihan nyaéta nu disebut "masarakat hidrogén", nu listrik dirobah jadi hidrogén lajeng eupan suluh ka grid jeung kandaraan listrik. Tapi biaya extraordinarily tinggi infrastruktur diperlukeun jeung kenangan goréng umat manusa ngeunaan hidrogén (Hindenburg jeung sajabana) ninggalkeun konsep ieu dina backburner pikeun ayeuna.

Anu disebut "kisi pinter" katingali dina pipikiran departemén pamasaran: mobil listrik nampi langkung seueur énergi dina produksi puncak, teras, upami diperlukeun, tiasa balikkeun kana jaringan. Nanging, aki-aki modéren henteu acan siap pikeun tantangan sapertos kitu.

LAIN JAWABAN POSSIBLE pikeun masalah ieu ngajangjikeun trend anu katilu: ngagantian mesin pembakaran internal nganggo kendaraan listrik batré (BEV). Salah sahiji alesan utama anu mihak kana kandaraan listrik ieu nyaéta yén aranjeunna tiasa janten pamilon aktif dina kisi sareng nyandak surplus pikeun ngabalikeunana upami diperyogikeun.

Unggal pabrik EV, ti Tesla ka Volkswagen, nganggo ideu ieu dina bahan PR na. Nanging, teu aya diantara aranjeunna anu terang naon anu écés pisan pikeun insinyur: batré modéren henteu cocog pikeun padamelan sapertos kitu.

TECHNOLOGY LITHIUM-ION anu ngadominasi pasar ayeuna sareng nganteurkeun tina pinggel kabugaran anjeun ka Tesla Model S panggancangna ngagaduhan seueur kaunggulan tibatan konsép anu langkung lami sapertos bénsin asam hidrida atanapi hidrida logam. Tapi éta ogé ngagaduhan sababaraha watesan sareng, pang luhurna, kacenderungan nuju sepuh ..

Kaseueuran jalma nganggap batré salaku jenis tabung anu listrikna "ngalir". Dina praktékna, Nanging, aki-aki henteu nyimpen listrik ku nyalira. Aranjeunna ngagunakeunana pikeun memicu réaksi kimia anu tangtu. Maka aranjeunna tiasa ngamimitian réaksi anu sabalikna sareng meunangkeun deui muatanana.

Pikeun batré litium-ion, réaksi kalayan ngaleupaskeun listrik sapertos kieu: ion lithium kabentuk dina anoda dina batréna. Ieu atom litium, anu masing-masing kaleungitan hiji éléktron. Ion-ion ngalangkungan éléktrolit cair kana katoda. Sareng éléktron anu dileupaskeun disalurkeun ngaliwatan sirkuit listrik anu nyayogikeun énergi anu urang peryogikeun. Nalika batréna dihurungkeun pikeun ngecas, prosésna dibalikkeun sareng ion-ion dikumpulkeun sareng éléktron anu leungit.

"Tumuh" kalayan sanyawa litium tiasa nyababkeun sirkuit pondok sareng ngahurungkeun batréna.

Tapi hanjakalna, REAKTIVITAS TINGGI anu ngajantenkeun litium cocog pikeun ngadamel batré gaduh karugian - éta condong ilubiung dina réaksi kimiawi sanés anu teu dipikahoyong. Ku alatan éta, lapisan ipis sanyawa litium saeutik demi saeutik ngabentuk dina anoda, nu interferes jeung réaksi. Jeung saterusna kapasitas batré nurun. Beuki intens dieusi sareng discharged, lapisan ieu janten langkung kandel. Kadang-kadang malah bisa ngaleupaskeun disebut "dendrites" - pikir stalaktit sanyawa litium - nu manjangkeun ti anoda ka katoda jeung, lamun ngahontal eta, bisa ngabalukarkeun sirkuit pondok tur ngahurungkeun batréna.

Unggal siklus ngeusi batre jeung ngurangan umur batré litium-ion. Tapi ngecas gancang anu anyar-anyar kalayan arus tilu-fase nyata nyepetkeun prosésna. Pikeun smartphone, ieu sanés halangan ageung pikeun produsén, dina hal naon waé, aranjeunna hoyong maksa pangguna ngarobih alatna unggal dua dugi ka tilu taun, tapi mobil mangrupikeun masalah.

Pikeun ngayakinkeun konsumén pikeun mésér kandaraan listrik, pabrik ogé kedah narik aranjeunna nganggo pilihan ngecas gancang. Tapi stasiun gancang sapertos Ionity henteu cocog pikeun dianggo sadidinten.

HARGA BATTERI NU KETIGA LAIN komo leuwih ti sakabéh harga mobil listrik kiwari. Pikeun ngayakinkeun konsumén maranéhanana yén maranéhna teu meuli bom ticking, sadaya pabrik nyadiakeun misah, jaminan batré panjang. Dina waktos anu sami, aranjeunna ngandelkeun ngecas langkung gancang pikeun ngajantenkeun mobilna pikaresepeun pikeun perjalanan anu langkung panjang. Nepi ka ayeuna, stasiun ngecas panggancangna beroperasi dina 50 kilowatts. Tapi Mercedes EQC anyar tiasa dicas dugi ka 110kW, Audi e-tron dugi ka 150kW sapertos anu ditawarkeun ku stasiun ngecas Ionity Éropa, sareng Tesla nuju nyiapkeun pikeun naékkeun bar anu langkung luhur.

Pabrikan ieu gancang ngaku yén ngecas gancang bakal ngancurkeun aki-aki. Stasion sapertos Ionity langkung cocog pikeun kaayaan darurat nalika jalma éta parantos jauh sareng gaduh waktos sakedik. Upami teu kitu, lalaunan ngecas batré anjeun di bumi mangrupikeun cara anu pinter.

Kumaha ngecas sareng ngaleupaskeun éta ogé penting pikeun umur hirupna. Ku alatan éta, kaseueuran pabrik henteu nyarankeun muatan di luhur 80% sareng di handap 20%. Kalayan pendekatan ieu, batré litium-ion kaleungitan rata-rata sakitar 2 persén kapasitas na per taun. Maka, éta tiasa lami 10 taun, atanapi dugi ka 200 km, sateuacan kakuatanana turun pisan janten teu tiasa dianggo dina mobil.

Tungtungna, tangtosna, HIRUP BATERAN gumantung kana komposisi kimia unik na. Éta béda-béda pikeun masing-masing pabrik, sareng dina kaseueuran kasus éta énggal pisan anu bahkan henteu dipikaterang kumaha bakal lami langkung lami. Sababaraha pabrik parantos ngajangjikeun batré generasi anyar kalayan hirup "sajuta mil" (1.6 juta kilométer). Numutkeun ka Elon Musk, Tesla damel dina salah sahiji diantarana. Perusahaan Cina CATL, anu nyayogikeun produk ka BMW sareng satengah belasan perusahaan sanés, parantos ngajanjikeun yén batréna salajengna bakalan 16 taun, atanapi 2 juta kilométer. General Motors sareng LG Chem Korea ogé ngembangkeun proyek anu sami. Masing-masing perusahaan ngagaduhan solusi téknologi nyalira anu aranjeunna hoyong nyobian dina kahirupan nyata. GM, contona, bakal nganggo bahan inovatif pikeun nyegah kalembaban lebet kana sél batré, anu janten sabab utama skala litium dina katoda. Téknologi CATL nambihan aluminium kana anoda nikel-kobalt-mangan. Ieu henteu ngan ukur ngirangan kabutuhan kobalt, anu ayeuna paling mahal tina bahan baku ieu, tapi ogé ningkatkeun umur batre. Sahenteuna éta anu diarepkeun ku insinyur Cina. Poténsial klien resep terang upami ideu tiasa dianggo dina prakték.