ຂ້າພະເຈົ້າໄດ້ປະທັບໃຈໂດຍພະລັງງານພະລັງງານເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນອຸປະກອນຂອງພວກເຮົາ. ສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາປະຕິວັດຫຼາຍ? ໃຫ້ຂ້ອຍແບ່ງປັນສິ່ງທີ່ຂ້ອຍຄົ້ນພົບ.
ແບດເຕີຣີ້ Lithium-ion ຜະລິດໄຟຟ້າໂດຍຜ່ານການເຄື່ອນໄຫວ lithium-ion ລະຫວ່າງ anode ແລະ cathode ໃນລະຫວ່າງວົງຈອນການສາກໄຟ / ການໄຫຼ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງແລະຄວາມສາມາດໃນການສາກໄຟຂອງພວກເຂົາເຮັດໃຫ້ພວກມັນເຫມາະສົມສໍາລັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກແລະຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ບໍ່ເຫມືອນກັບທາງເລືອກທີ່ໃຊ້ແລ້ວຖິ້ມ.
ແຕ່ມີຫຼາຍກວ່ານີ້ຢູ່ໃຕ້ພື້ນຜິວ. ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບກົນຈັກຂອງເຂົາເຈົ້າເປີດເຜີຍວ່າເປັນຫຍັງພວກເຂົາຄອບງໍາເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄຫມ - ແລະສິ່ງທີ່ຈໍາກັດທີ່ພວກເຮົາຕ້ອງແກ້ໄຂ.
ແບດເຕີລີ່ lithium-ion ເຮັດວຽກແນວໃດ?
ຂ້າພະເຈົ້າເຄີຍສົງໃສກ່ຽວກັບ magic ໃນຫມໍ້ໄຟ laptop ຂອງຂ້າພະເຈົ້າ. ຄວາມເປັນຈິງແມ່ນເຖິງແມ່ນວ່າ fascinating ຫຼາຍກ່ວາ magic.
lithium ions shuttle ຈາກ cathode ກັບ anode ໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟຜ່ານ electrolyte, ການເກັບຮັກສາພະລັງງານ. ໃນລະຫວ່າງການໄຫຼ, ions ກັບຄືນສູ່ cathode, ປ່ອຍເອເລັກໂຕຣນິກຜ່ານວົງຈອນພາຍນອກ. ປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີໄຟຟ້າແບບປີ້ນກັບກັນນີ້ເຮັດໃຫ້ສາມາດນໍາໃຊ້ຄືນໄດ້.
ໃນລະດັບໂມເລກຸນ, cathode (ປົກກະຕິແລ້ວ lithium metal oxide) ປ່ອຍ lithium ions ເມື່ອການສາກໄຟເລີ່ມຕົ້ນ. ion ເຫຼົ່ານີ້ເດີນທາງຜ່ານ electrolyte ຂອງແຫຼວແລະຝັງເຂົ້າໄປໃນຊັ້ນ graphite ຂອງ anode ໃນຂະບວນການທີ່ເອີ້ນວ່າ intercalation. ໃນເວລາດຽວກັນ, ເອເລັກໂຕຣນິກໄຫຼຜ່ານເຄື່ອງຊາດຂອງທ່ານເຂົ້າໄປໃນ anode.
ເມື່ອການໄຫຼອອກ, ຂະບວນການປີ້ນກັບກັນ: Lithium ions ອອກຈາກ anode, ຜ່ານເຍື່ອແຍກ, ແລະເຂົ້າໄປໃນໂຄງສ້າງ cathode ອີກເທື່ອຫນຶ່ງ. ອິເລັກຕອນທີ່ປ່ອຍອອກມາໃຫ້ພະລັງງານອຸປະກອນຂອງທ່ານຜ່ານວົງຈອນ. ນະວັດຕະກໍາຫຼັກປະກອບມີ:
- ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ electrolyte: ສານເພີ່ມໃຫມ່ຫຼຸດຜ່ອນການສ້າງ dendrite ທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດວົງຈອນສັ້ນ
- ການອອກແບບ Solid-state: ປ່ຽນ electrolytes ຂອງແຫຼວດ້ວຍຕົວນໍາເຊລາມິກ / ໂພລີເມີເພື່ອປ້ອງກັນການຮົ່ວໄຫຼ
- ຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງ Anode: Silicon composites ເພີ່ມຄວາມສາມາດໃນການເກັບຮັກສາ lithium 10x ທຽບກັບ graphite
ຕົວແຍກມີບົດບາດສໍາຄັນດ້ານຄວາມປອດໄພ - ຮູຂຸມຂົນກ້ອງຈຸລະທັດຂອງມັນອະນຸຍາດໃຫ້ຜ່ານ ion ໃນຂະນະທີ່ຂັດຂວາງການຕິດຕໍ່ທາງດ້ານຮ່າງກາຍລະຫວ່າງ electrodes. ລະບົບການຈັດການແບດເຕີລີ່ຕິດຕາມແຮງດັນແລະອຸນຫະພູມຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອປ້ອງກັນການສາກໄຟເກີນ, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຮ້ອນ.
ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງແບດເຕີລີ່ lithium-ion ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນຫຍັງ?
ບໍ່ແມ່ນແບດເຕີລີ່ lithium ທັງຫມົດຖືກສ້າງຂື້ນເທົ່າທຽມກັນ. ຂ້ອຍໄດ້ຮຽນຮູ້ເລື່ອງນີ້ເມື່ອປຽບທຽບແບບ EV ໃນປີກາຍນີ້.
ການປ່ຽນແປງທີ່ສໍາຄັນປະກອບມີເຄມີ cathode (LCO, NMC, LFP), ການຈັດອັນດັບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ, ວົງຈອນຊີວິດ, ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນ. ແບດເຕີຣີ້ LFP ໃຫ້ອາຍຸຍືນຍາວແລະຄວາມປອດໄພທີ່ເຫນືອກວ່າ, ໃນຂະນະທີ່ NMC ສະຫນອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານທີ່ສູງກວ່າສໍາລັບໄລຍະທີ່ຍາວກວ່າ.
ອົງປະກອບຂອງ Cathode ກໍານົດລັກສະນະການປະຕິບັດ:
- LCO (Lithium Cobalt Oxide): ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງແຕ່ອາຍຸສັ້ນກວ່າ (500-800 ຮອບ). ໃຊ້ໃນໂທລະສັບສະຫຼາດ
- NMC (Nickel Manganese Cobalt): ພະລັງງານທີ່ສົມດູນ/ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານ (1,500-2,000 ຮອບ). ຄອບຄອງ EVs ເຊັ່ນ Tesla
- LFP (Lithium Iron Phosphate): ສະຖຽນລະພາບຄວາມຮ້ອນພິເສດ (3,000+ ຮອບວຽນ). ຮັບຮອງເອົາໂດຍ BYD ແລະ Tesla ລະດັບມາດຕະຖານ
- NCA (Nickel Cobalt Aluminum): ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງສຸດແຕ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງຕ່ໍາ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພິເສດ
| ຂະໜາດການປຽບທຽບ | LCO | NMC | LFP | NCA |
| ສູດເຄມີ | LiCoO₂ | LiNiMnCoO₂ | LiFePO₄ | LiNiCoAlO₂ |
| ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ | 150-200 Wh/kg | 180-250 Wh/kg | 120-160 Wh/kg | 220-280 Wh/kg |
| ວົງຈອນຊີວິດ | 500-800 ຮອບ | 1,500-2,000 ຮອບ | 3,000-7,000 ຮອບ | 800-1,200 ຮອບ |
| ການເລີ່ມຕົ້ນການແລ່ນຜ່ານຄວາມຮ້ອນ | 150°C | 210°C | 270°C | 170°C |
| ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ (ຕໍ່ kWh) | $130-$150 | $100-$120 | $80-$100 | $140-$160 |
| ອັດຕາຄ່າບໍລິການ | 0.7C (ມາດຕະຖານ) | 2-4C (ສາກໄວ) | 1-3C (ສາກໄວ) | 1C (ມາດຕະຖານ) |
| ປະສິດທິພາບອຸນຫະພູມຕໍ່າ | -20°C (ສູງສຸດ 60%) | -30°C (ສູງສຸດ 70%) | -20°C (ສູງສຸດ 80%) | -20°C (ສູງສຸດ 50%) |
| ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂັ້ນຕົ້ນ | ໂທລະສັບສະຫຼາດ/ແທັບເລັດ | EVs (Tesla, ແລະອື່ນໆ) | E-Buses/ການເກັບຮັກສາພະລັງງານ | ລົດ EV ລະດັບພຣີມຽມ (Roadster) |
| ຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນ | ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະລິມານສູງ | ການດຸ່ນດ່ຽງພະລັງງານ/ພະລັງງານ | ອາຍຸຍືນທີ່ສຸດ & ຄວາມປອດໄພ | ຄວາມໜາແໜ້ນດ້ານພະລັງງານສູງສຸດ |
| ຂໍ້ຈໍາກັດທີ່ສໍາຄັນ | ການເຫນັງຕີງຂອງລາຄາ cobalt | ການໃຄ່ບວມຂອງອາຍແກັສ (ລຸ້ນ High-Ni) | ການປະຕິບັດຄວາມເຢັນບໍ່ດີ / ຫນັກ | ການຜະລິດສະລັບສັບຊ້ອນ |
| ຜະລິດຕະພັນຕົວແທນ | ແບດເຕີຣີ້ iPhone ຂອງ Apple | ຫມໍ້ໄຟ Kirin ຂອງ CATL | BYD Blade Battery | Panasonic 21700 Cells |
ນະວັດຕະກໍາ Anode ແຍກປະເພດເພີ່ມເຕີມ:
- Graphite: ວັດສະດຸມາດຕະຖານທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ດີ
- Silicon-composite: ຄວາມອາດສາມາດສູງກວ່າ 25% ແຕ່ບັນຫາການຂະຫຍາຍ
- Lithium-titanate: ການສາກໄຟໄວສຸດ (10 ນາທີ) ແຕ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງພະລັງງານຕໍ່າກວ່າ
ສູດ Electrolyte ຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດອຸນຫະພູມ. electrolytes ໃໝ່ fluorinated ເຮັດວຽກຢູ່ທີ່ -40 ° C, ໃນຂະນະທີ່ສານເສີມເຊລາມິກເຮັດໃຫ້ການສາກໄຟໄວທີ່ສຸດ. ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ - ຈຸລັງ LFP ແມ່ນ 30% ລາຄາຖືກກວ່າ NMC ແຕ່ຫນັກກວ່າ.
ເປັນຫຍັງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ຈຶ່ງເດັ່ນໃນລົດໄຟຟ້າ?
ເມື່ອທົດສອບການຂັບຂີ່ລົດ EV, ຂ້ອຍຮູ້ວ່າແບດເຕີຣີຂອງພວກມັນບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ສ່ວນປະກອບເທົ່ານັ້ນ - ພວກມັນເປັນພື້ນຖານ.
Lithium-ion ຄອບຄອງ EVs ເນື່ອງຈາກອັດຕາສ່ວນພະລັງງານຕໍ່ນ້ໍາຫນັກທີ່ບໍ່ກົງກັນ (200+ Wh/kg), ຄວາມສາມາດໃນການສາກໄຟໄວ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ຫຼຸດລົງ (ຫຼຸດລົງ 89% ນັບຕັ້ງແຕ່ 2010). ພວກມັນສະຫນອງໄລຍະ 300+ ໄມລ໌ທີ່ເປັນໄປບໍ່ໄດ້ດ້ວຍທາງເລືອກທົດແທນອາຊິດຕະກົ່ວຫຼື nickel-metal hydride.
ສາມຂໍ້ໄດ້ປຽບດ້ານວິຊາການເຮັດໃຫ້ການເດັ່ນຂອງເຂົາເຈົ້າ:
- ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານດີກວ່າ: ນໍ້າມັນແອັດຊັງມີ 12,000 Wh/kg, ແຕ່ເຄື່ອງຈັກ ICE ມີປະສິດທິພາບພຽງແຕ່ 30%. ແບດເຕີຣີ້ NMC ທີ່ທັນສະໄຫມໃຫ້ພະລັງງານທີ່ໃຊ້ໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 4-5 ເທົ່າຕໍ່ກິໂລກ່ວາທາງເລືອກທີ່ໃຊ້ nickel, ເຮັດໃຫ້ຂອບເຂດການປະຕິບັດໄດ້.
- ປະສິດທິພາບການສາກໄຟ: Lithium-ion ຮອງຮັບການສາກໄວ 350kW+ (ເພີ່ມ 200 ໄມລ໌ພາຍໃນ 15 ນາທີ) ເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນຕໍ່າ. ຈຸລັງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຂອງໄຮໂດເຈນຕ້ອງການການຕື່ມນໍ້າມັນທີ່ຍາວກວ່າ 3 ເທົ່າສໍາລັບລະດັບທຽບເທົ່າ.
- Regenerative braking synergy: ເຄມີ Lithium ເປັນເອກະລັກ recapture 90% ຂອງພະລັງງານເບກທຽບກັບ 45% ສໍາລັບອາຊິດນໍາ. ນີ້ຂະຫຍາຍຂອບເຂດ 15-20% ໃນການຂັບຂີ່ໃນຕົວເມືອງ.
ນະວັດຕະກໍາການຜະລິດເຊັ່ນເທັກໂນໂລຍີ cell-to-pack ຂອງ CATL ກໍາຈັດອົງປະກອບແບບໂມດູລາ, ເພີ່ມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຊອງເປັນ 200Wh/kg ໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍລົງເປັນ $97/kWh (2023). Solid-state prototypes ສັນຍາວ່າ 500Wh/kg ໃນປີ 2030.
ຄວາມກັງວົນກ່ຽວກັບຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ທີ່ສໍາຄັນແມ່ນຫຍັງ?
ການເຫັນໄຟໄຫມ້ຫມໍ້ໄຟ EV ໃນຂ່າວເຮັດໃຫ້ຂ້ອຍສືບສວນຄວາມສ່ຽງທີ່ແທ້ຈິງທຽບກັບ hype.
ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ - ຄວາມຮ້ອນເກີນທີ່ບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ທີ່ເກີດຈາກວົງຈອນສັ້ນຫຼືຄວາມເສຍຫາຍ - ແມ່ນອັນຕະລາຍຕົ້ນຕໍ. ການປົກປ້ອງທີ່ທັນສະໄຫມປະກອບມີຕົວແຍກທີ່ເຄືອບເຊລາມິກ, electrolytes ທີ່ທົນທານຕໍ່ໄຟ, ແລະລະບົບການຄຸ້ມຄອງແບດເຕີຣີຫຼາຍຊັ້ນທີ່ຕິດຕາມກວດກາແຕ່ລະເຊນ 100x / ວິນາທີ.
ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນເລີ່ມຕົ້ນເມື່ອອຸນຫະພູມເກີນ 150 ອົງສາເຊ, ເຮັດໃຫ້ເກີດປະຕິກິລິຍາການເສື່ອມໂຊມ:
- ການແບ່ງຊັ້ນ SEI (80-120°C)
- ປະຕິກິລິຍາ electrolyte ກັບ anode (120-150 ° C)
- Cathode decomposition ປ່ອຍອົກຊີເຈນ (180-250 ° C)
- ການເຜົາໃຫມ້ໄຟຟ້າ (200°C+)
ຜູ້ຜະລິດປະຕິບັດຫ້າຊັ້ນປ້ອງກັນ:
- ການອອກແບບປ້ອງກັນ: ສານເສີມທີ່ສະກັດກັ້ນ Dendrite ໃນ electrolytes
- ລະບົບການບັນຈຸ”: ຊ່ອງທາງການລະບາຍຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງຈຸລັງແລະໄຟວໍ
- ການຕິດຕາມ: ເຊັນເຊີແຮງດັນ / ອຸນຫະພູມຢູ່ໃນທຸກໆຫ້ອງ
- ການຄວບຄຸມຊອບແວ”: ການແຍກຈຸລັງທີ່ເສຍຫາຍພາຍໃນມິນລິວິນາທີ
- ການປົກປ້ອງໂຄງສ້າງ”: cage ຫມໍ້ໄຟດູດຊຶມການຂັດ
ເຄມີຂອງທາດເຫຼັກ phosphate (LFP) ທົນທານຕໍ່ 300 ° C ກ່ອນທີ່ຈະ decomposing ທຽບກັບ 150 ° C ສໍາລັບ NMC. ແບດເຕີຣີໂຊດຽມ - ໄອອອນໃຫມ່ກໍາຈັດຄວາມສ່ຽງໄຟໄຫມ້ທັງຫມົດແຕ່ໃຫ້ຄວາມຫນາແຫນ້ນຕ່ໍາ. ໃຊ້ເຄື່ອງສາກທີ່ຜູ້ຜະລິດຮັບຮອງສະເໝີ – 78% ຂອງຄວາມລົ້ມເຫຼວແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບອຸປະກອນຫຼັງການຂາຍ.
ສະຫຼຸບ
ເທກໂນໂລຍີ Lithium-ion ດຸ່ນດ່ຽງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະຄວາມປອດໄພ - ແຕ່ສືບຕໍ່ພັດທະນາ. ແບດເຕີຣີຂອງແຂງໃນມື້ອື່ນອາດຈະແກ້ໄຂຂໍ້ຈໍາກັດຂອງມື້ນີ້ໃນຂະນະທີ່ພະລັງງານໃນອະນາຄົດທີ່ຍືນຍົງຂອງພວກເຮົາ.
ເວລາປະກາດ: ສິງຫາ-05-2025