Anailís Ionchais ar Chadhnraí Litiam Ag Athsholáthar Aigéad Luaidhe i Réimse Cadhnraí Feithicleach

Faoi láthair is iad cadhnraí aigéad luaidhe an príomhfhoinse cumhachta do SLI i mótarfheithiclí, agus tugadh go leor feidhmchlár eile dóibh freisin. Is iad na buntáistí a bhaineann le cadhnraí litiam mar chadhnraí SLI in ionad cadhnraí aigéad luaidhe go príomha ina saol níos faide agus dlús fuinnimh níos airde. Maidir le sábháilteacht, breathnaítear ar na rialacháin nua ceallraí Eorpacha maidir le húsáid ábhar sriantach i bhfeithiclí, chomh maith le sonraíochtaí costais, dearaidh agus tástála. Cuirtear saolré agus athchúrsáil an dá chadhnraí san áireamh freisin.

1. Athsholáthar ceallraí

Thar na blianta, rinneadh caighdeáin cheimic agus déantúsaíochta cadhnraí aigéad luaidhe a oiriúnú do riachtanais agus dúshláin chumhachta nua go réasúnta tapa trí bhreiseáin a choigeartú agus trí phróisis déantúsaíochta atá ann cheana a fheabhsú, seachas iarracht a dhéanamh córas ceallraí nua go hiomlán a athdhearadh. Sna 1960idí, bhí saol seirbhíse ceallraí SLI aigéad-luaidhe thart ar 3 bliana, agus faoi 2015, de réir mar a mhéadaíonn na riachtanais chumhachta agus iarratais, d’fhéadfadh go mairfeadh an ceallraí chomh fada le cúig bliana nó níos mó.

Choinnigh cadhnraí aigéad luaidhe sciar den mhargadh, go príomha toisc go bhféadann siad an sruth ard atá riachtanach le haghaidh tosaithe fuar ICE, marthanacht timthriall ardteochta, sábháilteacht réasúnta ard, agus costas réasúnta íseal a chomhlíonadh. Má tá sé ar intinn agat páirt a ghlacadh sa mhargadh seo, ansin seo na dúshláin a gcaithfidh teicneolaíocht nua ceallraí a bheith rompu. Le blianta beaga anuas, tá feabhas suntasach tagtha ar chobhsaíocht cadhnraí litiam i dtéarmaí ceimice agus déantúsaíochta, laghdaíodh an costas go leanúnach, agus feabhsaíodh an fheidhmíocht go leanúnach. Sa chiall is leithne, i gcomparáid le cadhnraí aigéad luaidhe, is iad na príomhbhuntáistí atá ag cadhnraí SLI litiam-ian ná a ndlús ardfhuinnimh agus a saolré fada.

Tá feidhmíocht chomhchosúil ag cadhnraí litiam-ian SLI le cadhnraí SLI aigéad luaidhe atá ann cheana, agus tugadh isteach tástálacha breise chun cobhsaíocht cadhnraí SLI litiam-ian a mheas. Lena n-áirítear dianbhearta sábháilteachta, mar chosaint ró-mhuirear, tástálacha scriosta brúite nó puncture, urscaoileadh agus muirearú íseal-teocht leanúnach, agus meastóireacht ar thionchar sil-leagan litiam.

2. Dearadh sábháilteachta ceallraí litiam-ian

Is é an príomhdhúshlán i bhforbairt cadhnraí litiam-ian SLI ná cé chomh sábháilte agus atá an ceallraí faoi mhí-úsáid nó faoi dhálaí ag dul in aois, agus an dtarlóidh rith chun srutha theirmeach. Rinneadh go leor tástálacha chun an cás seo a chosc, ach níl gach cás intuartha. Toisc go ndearna an timpiste damáiste iomarcach don taobh istigh den fheithicil, rud a d’fhéadfadh a bheith ina cúis leis an gceallraí a dhó de bharr tinte seachtracha nó inmheánacha, cinnteoidh na réamhchúraimí a thógfar nach gcuirfidh an ceallraí a ndearnadh damáiste dóibh spréacha tuilleadh, agus ar an gcaoi sin scaipfear an tine tar éis an timpiste. Ina theannta sin, fachtóir uathúil den cheallraí is ea an ciorcad gearr inmheánach (ISC) a d’fhéadfadh tarlú mar gheall ar a dul in aois. Téann roinnt coinníollacha coitianta, mar shampla foirmiú dendrítí litiam, tríd an scairt chun ciorcad gearr a chur faoi deara, rud a fhágann go laghdaíonn an scairt de bharr teasa agus a chuireann ciorcad gearr mór-limistéir faoi deara. Dúshlán eile le haghaidh tástála caighdeánaithe ceallraí is ea gur féidir le struchtúr seachtrach cadhnraí litiam-ian a bheith sorcóireach, pouch (pacáiste bog) nó cearnach. Dá bhrí sin, teastaíonn nós imeachta tástála meicniúil difriúil ó gach cineál ceallraí. Is féidir na teicnící seo a úsáid chun tuiscint ar an gcomhghaol idir tástáil sábháilteachta agus cadhnraí litiam-ian SLI a threorú.

3. Dearadh ceallraí SLI

I ndearadh cadhnraí SLI, tá éagsúlacht ábhar leictreoid agus teaglaim ceallraí le roghnú. Mar sin féin, nuair a bhíonn voltas foriomlán na ceallraí teoranta do 12V tipiciúil, is féidir an ceallraí aigéad luaidhe atá ann cheana a athsholáthar sa chás seo. Faoi láthair, ní féidir ach cúpla cadhnraí atá ceangailte i sraith an voltas ceart ceallraí a bhaint amach.

Chomh maith leis an gceanglas voltas ceallraí a fháil gar do 12V, is gá tosca eile mar infhaighteacht éasca i margadh na dtomhaltóirí a mheas. I gcomparáid le cadhnraí caighdeánacha aigéad luaidhe, is féidir leis na hábhair seo cadhnraí SLI atá iomaíoch ó thaobh costais de a dhéanamh. Is féidir ábhair chatóide cadhnraí litiam-ian a roinnt ina gcineálacha sraitheacha, spinel agus olivine. Is carbón den chuid is mó an t-ábhar anóide. Chomh maith le comhoiriúnacht ábhair catóide agus anóide a mheas chun an voltas ceallraí ceart agus an acmhainn chumhachta a sholáthar, an chéad cheann de chadhnraí litiam-ian Is iad na trí chomhpháirt thábhachtacha a leictrilít. I gcás fhormhór na gcadhnraí tráchtála, úsáidtear leictrilítí leachtacha orgánacha mar aon le salainn litiam intuaslagtha, ar féidir leo an seoltacht ian litiam riachtanach a sholáthar. Is é an salann is coitianta a úsáidtear faoi láthair LiPF6.

I BEV, is féidir an ceallraí 12 V litiam-ian SLI a úsáid chun córas leictreonach ar bord na feithicle' s a chothabháil nuair nach bhfuil an fheithicil ag tiomáint. Níl sé oiriúnach cadhnraí SLI aigéad luaidhe a úsáid san fheidhmchlár seo toisc go bhfuil sé deartha de ghnáth le haghaidh ardchumhachta agus Ní gá go mbeadh sé oiriúnach do na cásanna iarratais a bhaineann le scardadh domhain domhain íseal. Maidir leis seo, déanann cadhnraí SLI litiam-ian suas easnaimh cadhnraí SLI aigéad luaidhe.

4. Cothromaíocht ceallraí agus córas bainistíochta ceallraí (BMS) a dhearadh

Murab ionann agus cadhnraí SLI aigéad luaidhe, is é an dúshlán do theicneolaíocht ceallraí litiam-ian ná go bhfuil ardéifeachtúlacht athluchtaithe acu gar do 95% agus go gcaithfidh siad oibriú go docht laistigh den fhuinneog voltais ceallraí. Nuair a chuirtear cadhnraí litiam-ian le chéile i sraitheanna agus go ngearrtar iad, is féidir leo sruthlú go héasca lasmuigh de fhuinneog voltas na ceallraí, féadfaidh an t-ábhar gníomhach tosú ag athrú céim dochúlaithe, agus féadfaidh an leictrilít tosú ag lobhadh. Méadaíonn sé seo friotaíocht inmheánach na ceallraí, agus ar an gcaoi sin méadaítear éifeacht neamhchothromaíochta na ceallraí. Dá bhrí sin, tá bainistíocht agus monatóireacht ceallraí ar phacáistí ceallraí aonair ina ngnáthchleachtais do mhodúil litiam-ian, agus de ghnáth tógtar isteach sa tithíocht bosca ceallraí iad. Tá líon mór córas BMS ar an margadh, agus tá go leor acu saindeartha do cheimiceáin shonracha ceallraí litiam-ian. Is é an modh luchtaithe is simplí agus is éifeachtaí ó thaobh costais ná muirearú an phacáiste ceallraí sraithe a theorannú. Modh níos fearr is ea ligean d’athdháileadh fuinnimh idir na cadhnraí a luaithe a shroicheann an ceallraí a uasteorainn voltais, ag cosc ​​ar cheallraí aonair ró-mhuirear a ghearradh agus saincheisteanna sábháilteachta a chur faoi deara.

5. Costas na ceallraí

I gcomparáid le teicneolaíochtaí atá ann cheana, is é ceann de na príomhdhúshláin a bhaineann le cadhnraí litiam-ian SLI praghas iomaíoch a sholáthar do thomhaltóirí. Tá taighdeoirí ag obair go crua chun staidéar a dhéanamh ar shaincheisteanna an tslabhra luacha i ndéantúsaíocht cadhnraí litiam-ian. Faoi láthair, meastar go bhfuil beagnach 60% de chostais ceallraí comhdhéanta d’ábhair neamhghníomhacha mar bhailitheoirí reatha, deighilteoirí agus cásálacha ceallraí. Tagann an costas breise ó idirphase soladach leictrilít (SEI). ) An t-am agus an fuinneamh a chaitear sa phróiseas foirmithe.

6. Polasaithe agus reachtaíocht

Is gnách go mbíonn beartais náisiúnta agus idirnáisiúnta áirithe a bhaineann le sláinte agus sábháilteacht in éineacht le príomhthiománaithe na teicneolaíochta, agus reachtaíocht ina dhiaidh sin. De ghnáth bíonn ceimiceáin nó gabhálais cheimiceacha áirithe i gceist leo seo a mheastar a bheith díobhálach do dhaoine agus don chomhshaol. Go háirithe nuair a úsáidtear na substaintí díobhálacha seo i bhfeithiclí, ba cheart go mbeadh a gcoincheap dearaidh in ann" athchúrsáil glas", is é sin, is féidir iad a dhíshuiteáil ionas gur féidir ábhair éagsúla a athúsáid, a athchúrsáil nó a dhiúscairt go sábháilte gan aon truailliú a dhéanamh ar an gcomhshaol.

7. Caighdeáin agus sonraíochtaí

Le blianta fada anuas, tá sonraíochtaí agus caighdeáin tagtha chun cinn agus á bhforbairt de réir a chéile chun oiriúnú d’fheidhmíocht agus do shábháilteacht beagnach gach feidhmchlár ceallraí, lena n-áirítear cadhnraí SLI d’fheithiclí. Ar an láimh eile, is féidir le reachtaíocht tíortha nó réigiún áirithe tagairt a dhéanamh do chaighdeáin agus iad ag déileáil le riachtanais áirithe a mbíonn tionchar díreach acu de ghnáth ar shábháilteacht agus ar shláinte an phobail agus an chomhshaoil. Tá lámhleabhar tástála ceallraí (Athbhreithniú 2) curtha le chéile ag Comhghuaillíocht Casta Battery na Stát Aontaithe (USABC) do Roinn Fuinnimh na SA (DoE).

8. Athchúrsáil ceallraí

Faoi láthair cuideachta a bhfuil neart áirithe aici maidir le cadhnraí litiam-ian a athchúrsáil.

Tugtar achoimre thuas go bhfuil roinnt cuideachtaí móra ag glacadh páirte go gníomhach sa phróiseas athchúrsála bunaithe ar scála tionsclaíoch de chadhnraí litiam-ian. Méadóidh cumas athchúrsála an tionscail athchúrsála atá ag teacht chun cinn cúig huaire ar a laghad sna 7 go 10 mbliana amach romhainn.

9. Conclúidí agus ionchais

Déanann an t-alt seo achoimre ar roinnt fachtóirí a bhaineann le cadhnraí SLI litiam-ian a chur in ionad cadhnraí SLI aigéad luaidhe, a bheidh ina phróiseas de réir a chéile sna blianta beaga amach romhainn. Agus úsáid ollmhór á baint as stóráil an chórais fuinnimh in-athnuaite, leanfaidh úsáid cadhnraí aigéad luaidhe ag fás, agus úsáidfear fócas cadhnraí litiam-ian SLI i bhfeithiclí ICE lár-go-ard atá lonnaithe san Eoraip, cuid de atá san Áise agus sna Stáit Aontaithe. I gcás go leor feithiclí ICE beaga agus saor, leanfar ag úsáid na ceallraí SLI aigéad-luaidhe, mar go mbeidh costas cinntitheach i gcónaí ar an gceallraí a athsholáthar. Ina theannta sin, méadóidh an margadh domhanda tomhaltóirí an úsáid a bhaintear as" geilleagar ciorclach" táirgí, a dhíreoidh ar dhramhaíl chomhshaoil ​​a laghdú agus athchúrsáil amhábhar a mhéadú. Cé go bhfuil athchúrsáil cadhnraí litiam-ian fós ina thús, tá tionscnaimh mhóra curtha i gcrích ag an tSín, an tSeapáin agus tíortha eile cheana féin. Léirigh na Stáit Aontaithe, an Astráil agus tíortha Eorpacha go léir feidhmeanna nua ábhar athchúrsála i gcadhnraí litiam-ian. Beidh na próisis athchúrsála seo ar siúl sna cúig go cúig bliana amach romhainn. Foirfe i gceann deich mbliana.