Te motuka hiko inanahi, inaianei, apopo: waahanga 3

Ko te kupu "pahiko lithium-ion" e huna ana i te tini o nga momo hangarau.

Ko tetahi mea e tino mohio ana - i te mea kei te noho tonu te matū hiko lithium-ion i tenei kaupapa. Kaore he hangarau rokiroki hiko hiko e taea te whakataetae ki te lithium-ion. Ko te mea nui, he rereke nga hoahoa e whakamahi ana i nga rauemi rereke mo te cathode, anode me te electrolyte, he rereke nga painga o ia mea mo te roa (te maha o nga utu me nga huringa whakaheke ki te kaha toenga e whakaaetia ana mo nga waka hiko. o 80%), kWh/kg mana motuhake, utu euro/kg ranei mana ki te ōwehenga mana.

Hoki i roto i te wa

Ko te taea o te kawe i roto i ngā tukanga hiko i roto i te pera-ka karanga. Ko nga pūtau Lithium-ion ka puta mai i te wehenga o nga iraoho lithium me nga irahiko mai i te hononga lithium i te cathode i te wa e utu ana. Ko te ngota lithium he mea ngawari ki te koha i tetahi o ana irahiko e toru, engari mo taua take he tino hohenga, me wehe mai i te hau me te wai. I roto i te puna ngaohiko, ka timata nga irahiko ki te neke haere i runga i to raatau ara iahiko, ka anga nga katote ki te anode waro-lithium, a, ka haere i roto i te membrane, ka hono atu ki a ia. I te wa o te tukunga, ka puta te nekehanga whakamuri - ka hoki mai nga katote ki te cathode, a, ko nga irahiko, ka haere i roto i te kawenga hiko o waho. Heoi, ko te utu tere o naianei me te tukunga katoa ka puta he hononga hou hou, ka whakaiti, ka mutu ranei te mahi a te pākahiko. Ko te whakaaro i muri i te whakamahi i te lithium hei koha matūriki i ahu mai i te meka ko te whakarewa tino maamaa ka taea te tuku i nga iraoho me nga irahiko i raro i nga tikanga tika. Heoi ano, kei te whakarere tere nga kaiputaiao i te whakamahinga o te lithium parakore na te nui o te rereketanga, te kaha ki te hono ki te hau, me nga take haumaru.

Ko te pākahiko lithium-ion tuatahi i hangaia i te 1970s e Michael Whittingham, nana i whakamahi te lithium parakore me te titanium sulfide hei hiko. Ko tenei matū hiko kua kore e whakamahia, engari kei te whakatakoto i nga turanga mo nga pākahiko lithium-ion. I nga tau 1970, i whakaatu a Samar Basu i te kaha ki te tango i nga katote lithium mai i te kauwhata, engari he mihi ki nga wheako o te waa, ka tere te pakaru o nga pākahiko i te wa ka tukuna me te tuku. I te tekau tau atu i 1980, ka timata te whakawhanaketanga kaha ki te kimi i nga pūhui lithium e tika ana mo te cathode me te anode o nga pākahiko, a, i puta te tino pakaruhanga i te tau 1991.

NCA, NCM pūtau lithium ... he aha te tikanga o tenei?

Whai muri i te whakamatautau ki nga momo momo pūhui lithium i te tau 1991, ka karaunatia nga mahi a nga kaiputaiao ki te angitu - i timata a Sony ki te hanga papatipu pākahiko lithium-ion. I tenei wa, ko nga pākahiko o tenei momo te mana whakaputa teitei me te kiato pūngao, me te mea nui, he kaha nui mo te whanaketanga. I runga i nga whakaritenga o te pākahiko, kei te huri nga kamupene ki nga momo puhui lithium hei rauemi cathode. Ko enei ko te lithium cobalt oxide (LCO), nga pūhui me te nickel, cobalt me ​​te konumohe (NCA) ranei ki te nickel, cobalt me ​​te manganese (NCM), lithium iron phosphate (LFP), lithium manganese spinel (LMS), lithium titanium oxide (LTO) me etahi atu. Ko te electrolyte he ranunga o nga tote lithium me nga whakarewa pararopi, he mea tino nui mo te "nekeneke" o nga katote lithium, me te kaiwhakawehe, he kawenga mo te aukati i nga iahiko poto ma te uru ki nga katote lithium, ko te polyethylene, ko te polypropylene ranei.

Te mana whakaputa, te kaha, te rua ranei

Ko nga ahuatanga tino nui o nga pākahiko ko te kiato o te kaha, te pono me te haumaru. Ko nga pākahiko i hangaia i tenei wa ka kapi i te whānuitanga o enei ahuatanga, a, i runga i nga rauemi e whakamahia ana, he awhe pūngao motuhake o 100 ki te 265 W / kg (me te kiato pūngao o te 400 ki te 700 W / L). Ko nga mea pai rawa atu mo tenei ahuatanga ko nga pākahiko NCA me nga LFP kino rawa atu. Heoi, ko te rauemi tetahi taha o te moni. Hei whakanui ake i te kaha motuhake me te kiato pūngao, ka whakamahia nga momo hanganga nano ki te tango i etahi atu rawa me te whakakaha ake i te kawe o te awa katote. Ko te maha o nga katote, "kua rongoa" ki roto i te puhui pumau, me te kawe he tikanga mo te utu tere, a ka anga te whanaketanga ki enei ahunga. I te wa ano, me whakarato te hoahoa pākahiko i te owehenga mana-ki-kaha e hiahiatia ana i runga i te momo puku. Hei tauira, me nui ake te owehenga mana-ki-kaha mo nga ranu mono-mai mo nga take e kitea ana. Ko nga whanaketanga o enei ra e aro ana ki nga pākahiko penei i te NCA (LiNiCoAlO2 me te cathode me te graphite anode) me te NMC 811 (LiNiMnCoO2 me te cathode me te graphite anode). Ko nga mea o mua kei roto (kei waho o te lithium) mo te 80% nickel, 15% cobalt me ​​te 5% konumohe me te kaha motuhake o te 200-250 W / kg, ko te tikanga he iti noa te whakamahi o te cobalt tino nui me te oranga o te mahi. ki te 1500 huringa. Ko enei pākahiko ka hangaia e Tesla i tana Gigafactory i Nevada. Ka tae ki tona kaha katoa i whakamaheretia (i te 2020, 2021 ranei, i runga i te ahuatanga), ka whakaputahia e te tipu te 35 GWh o nga pākahiko, he nui ki te hiko 500 waka. Ma tenei ka iti ake te utu o nga pākahiko.

Ko nga pākahiko NMC 811 he iti ake te kaha motuhake (140-200W/kg) engari he roa ake te ora, ka eke ki te 2000 nga huringa katoa, he 80% nickel, 10% manganese me te 10% cobalt. I tenei wa, ka whakamahia e nga kaihanga pākahiko katoa tetahi o enei momo e rua. Ko te mea anake ko te kamupene Hainamana BYD, e hanga ana i nga pākahiko LFP. He taumaha ake nga motuka e mau ana ki a raatau, engari kaore e hiahiatia he cobalt. He pai ake nga pākahiko NCA mo nga waka hiko me te NMC mo nga ranu mono-in na runga i o raatau painga i runga i te kaha o te kaha me te kaha o te hiko. Ko nga tauira ko te e-Golf hiko me te owehenga mana/kaha o te 2,8 me te mono-in hybrid Golf GTE me te ōwehenga o te 8,5. I runga i te ingoa o te whakaheke i te utu, ko te whakaaro a VW ki te whakamahi i nga pūtau rite mo nga momo pākahiko katoa. Ko tetahi atu mea - ko te nui ake o te kaha o te pākahiko, ko te iti o te maha o nga tukunga me nga utu katoa, a ka piki ake tona oranga mahi, na reira - ko te nui o te pākahiko, ko te pai ake. Ko te tuarua e pa ana ki nga ranu hei raru.

Nga Tikanga Maakete

I tenei wa, ko te tono mo nga pākahiko mo nga kaupapa kawe waka kua nui ake i te tono mo nga hua hiko. Ko te matapae tonu ko te 2020 miriona nga waka hiko ia tau ka hokona i te ao katoa hei te tau 1,5, ka awhina i te whakaheke i te utu o nga pākahiko. I te tau 2010, ko te utu o te 1 kWh o te pūtau lithium-ion e tata ana ki te 900 euros, a inaianei kua iti iho i te 200 euros. 25% o te utu o te pākahiko katoa mo te cathode, 8% mo te anode, whakawehe me te electrolyte, 16% mo etahi atu pūtau pākahiko katoa me te 35% mo te hoahoa pākahiko katoa. Arā, ko nga pūtau lithium-ion e 65 ōrau ki te utu o te pākahiko. Ko nga utu a Tesla mo te 2020 ka uru mai a Gigafactory 1 ki te ratonga kei te tata ki te 300 €/kWh mo nga pākahiko NCA me te utu kei roto ko te hua kua oti me etahi VAT toharite me te whakamana. He utu nui tonu, ka heke tonu i te waa.

Ko nga rahui matua o te lithium ka kitea i Argentina, Bolivia, Chile, Haina, USA, Ahitereiria, Kanata, Russia, Congo me Serbia, me te nuinga kei te kena mai i nga roto maroke. I te nui haere o nga pākahiko, ka piki ake te maakete mo nga rawa hangarua mai i nga pākahiko tawhito. Ko te mea nui ake, ko te raruraru o te cobalt, ahakoa kei roto i nga rahinga nui, ka keria hei hua i roto i te hanga nickel me te parahi. Ko te Cobalt te kena, ahakoa te iti o te kukū o te oneone, i Kongo (kei a ia nga rahui nui rawa atu), engari i raro i nga tikanga e whakawero ana i te matatika, te morare me te tiaki taiao.

Hangarau Hangarau

Me maumahara ko nga hangarau i tangohia hei tirohanga mo nga wa e heke mai nei ehara i te mea hou, engari ko nga whiringa lithium-ion. Ko enei, hei tauira, nga pākahiko totika, e whakamahi ana i te electrolyte totoka hei utu mo te wai (he ra ranei i roto i nga pākahiko lithium polymer). Ko tenei otinga e whakarato ana i te hoahoa pai ake o nga electrodes, e takahi ana i to raatau pono i te wa e kiihia ana e te waa teitei. teitei te pāmahana me te kawenga nui. Ka taea e tenei te whakanui ake i te utu o naianei, te kiato hiko, me te kaha. Kei te timatanga tonu o te whakawhanaketanga o nga pākahiko totika, a kare pea e pa ki te whakaputa papatipu tae noa ki waenganui o te tekau tau.

Ko tetahi o nga timatanga toa-toa i te Whakataetae Hangarau Hangarau BMW 2017 i Amsterdam he kamupene hikohiko hikoi ko te anode silicon te whakanui ake i te kaha o te kaha. Kei te mahi nga miihini ki nga momo hangarau nano kia nui ake te kiato me te kaha ki nga rawa o te anode me te cathode, a ko tetahi otinga ko te whakamahi graphene. Ko enei paparanga moroiti o te kauwhata me te matotoru o te ngota kotahi me te hanganga ngota hexagonal tetahi o nga rawa tino pai. Ko nga "poi graphene" i whakawhanakehia e te kaiwhakanao pūtau pākahiko Samsung SDI, kua whakauruhia ki roto i te cathode me te hanganga anode, ka kaha ake te kaha, te uruhanga me te kiato o te rauemi me te pikinga o te kaha o te 45% me te rima nga wa tere atu. Ka taea e nga hangarau te tiki mai i nga motuka Formula E, koinei pea te mea tuatahi ki te whakauru ki enei pākahiko.

Ko nga kaitakaro i tenei wahanga

Ko nga kaitakaro matua hei kaiwhakarato Tier 123 me Tier 2020, ara ko nga kaihanga pūtau me te pākahiko, ko Japan (Panasonic, Sony, GS Yuasa me Hitachi Vehicle Energy), Korea (LG Chem, Samsung, Kokam me SK Innovation), Haina (Kamupene BYD) . , ATL me Lishen) me nga USA (Tesla, Johnson Controls, A30 Systems, EnerDel me Valence Technology). Ko nga kaiwhakarato matua o nga waea waea i tenei wa ko LG Chem, Panasonic, Samsung SDI (Korea), AESC (Japan), BYD (Haina) me CATL (Haina), he rua hautoru te wahanga o te maakete. I tenei wahanga i Uropi, ko te roopu BMZ anake mai i Tiamana me Northvolth mai Sweden. Na te whakarewatanga o te Tesla's Gigafactory i te XNUMX, ka huri tenei waahanga - ko te kamupene Amerika te utu mo te XNUMX% o te hanga o te ao o nga pūtau lithium-ion. Ko nga kamupene penei i a Daimler me BMW kua haina kirimana me etahi o enei kamupene, penei i te CATL, kei te hanga tipu ki Uropi.