ભવિષ્ય ઉપર છે, લિથિયમ આયન બેટરી ભવિષ્યને કેવી રીતે બદલી શકે છે?

著者：Iflowpower – Fornitur Portable Power Station

છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, ઇલેક્ટ્રિક વાહનોનો મોટા પાયે વિકાસ થશે. IEA ની આગાહી મુજબ, 2030 સુધીમાં, વૈશ્વિક ઇલેક્ટ્રિક વાહન ગેરંટી 2017 માં 3.7 મિલિયનથી વધીને 130 મિલિયન થશે, અને વાર્ષિક વેચાણ વોલ્યુમ 2 સુધી પહોંચશે.

૧.૫ મિલિયન. આ પરિસ્થિતિમાં, વાર્ષિક નવી બેટરી ક્ષમતા 2017 માં 68 GW W11 થી વધીને 775 GW થશે, જેમાંથી 84% નો ઉપયોગ હળવી કારમાં થશે.

મારા દેશ, EU, ભારત, યુએસમાં માંગ અનુક્રમે 50%, 18%, 12% અને 7% હતી. છેલ્લા બે દાયકામાં, ઉત્પાદન સ્કેલના મોટા કદ સાથે, મુખ્ય ઇલેક્ટ્રિક વાહન બેટરીની લિથિયમ-આયન બેટરી ટેકનોલોજીમાં ઘણો સુધારો થયો છે, કિંમતમાં તીવ્ર ઘટાડો થયો છે, જેથી ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની કિંમત કામગીરી ઇંધણ કારથી શરૂ થાય છે. મુખ્ય પ્રેરક પરિબળો 1990 થી, લિથિયમ-આયન બેટરીનો ઉપયોગ ગ્રાહક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, ઊર્જા સંગ્રહ (ઘરગથ્થુ, ઉપયોગિતાઓ) અને ઇલેક્ટ્રિક મોટર ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

ઉત્પાદન સ્કેલના કદ સાથે, તેની કામગીરીમાં ઘણો સુધારો થયો છે, કિંમતમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે. ભવિષ્ય. રાસાયણિક પદાર્થો.

બેટરીની કામગીરી ધ્રુવીકરણ સામગ્રીથી પ્રભાવિત થાય છે. કેથોડ સામગ્રીમાં લિથિયમ નિકલ મેંગેનીઝ કોબાલ્ટ (NMC), લિથિયમ નિકલ કોબાલ્ટ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ (NCA), લિથિયમ મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડ (LMO) અને લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ (LFP)નો સમાવેશ થાય છે; મોટાભાગની એનોડ સામગ્રી ગ્રેફાઇટનો ઉપયોગ કરે છે, ભારે વાહનોમાં ભારે કારનું પરિભ્રમણ જીવન, લિથિયમ ટાઇટેનેટ (LTO). NMC અને NCA ટેકનોલોજી એવી છે કે ઊર્જા ઘનતા વધારે છે, જે લાઇટ બેટરી માર્કેટમાં પ્રભુત્વ ધરાવે છે; LFP ની ઊર્જા ઘનતા ઓછી છે, પરંતુ તેને ઉચ્ચ ચક્ર જીવન અને સલામતી પ્રદર્શનથી ફાયદો થયો છે, તે ભારે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (એટલે ​​કે પેસેન્જર કાર) દ્વારા ઉપયોગ કરવાની ઇચ્છા છે. રાસાયણિક સામગ્રી.

વિવિધ રાસાયણિક પદાર્થોનો ઉપયોગ કરીને, રાસાયણિક પદાર્થો બેટરીના ખર્ચ પર મોટી અસર કરે છે, અને તેમની કિંમતનો તફાવત 20% સુધી પહોંચી શકે છે. બેટરી ક્ષમતા અને કદ. ઇલેક્ટ્રિક વાહનની બેટરી ક્ષમતા ખૂબ જ અલગ છે, મારા દેશમાં ત્રણ નાના ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની બેટરી ક્ષમતા 18 છે.

૩ ~ ૨૩ kWh; યુરોપ અને ઉત્તર અમેરિકાની મધ્યમ કદની ઓટોમોટિવ બેટરી ક્ષમતા ૨૩ ~ ૬૦ kWh છે; મોટી કારની બેટરી ક્ષમતા ૭૫ ~ ૧૦૦ kWh છે. બેટરીની ક્ષમતા જેટલી વધારે હશે, તેટલી કિંમત ઓછી હશે. એવો અંદાજ છે કે 70 kW ની ચાઇના બેટરી યુનિટનો ઉર્જા ખર્ચ 30 kW કરતા 25% ઓછો છે.

મશીનિંગ સ્કેલ. ઝાંગ દા સ્કેલ ઇકોનોમીને સાકાર કરવા માટે સ્કેલ પ્રોસેસિંગ એ બીજું મહત્વનું પરિબળ છે. હાલમાં, લાક્ષણિક ઉત્પાદન શ્રેણી લગભગ 0 છે.

૫ ~ ૮ JW/વર્ષ, મોટાભાગનું ઉત્પાદન લગભગ ૩ GW/વર્ષ છે. 20 ~ 75 kWh ની લાક્ષણિક ક્ષમતા અનુસાર, સિંગલ ઇલેક્ટ્રિક વાહનની ગણતરી કરવામાં આવે છે, અને એક પ્લાન્ટનું આઉટપુટ દર વર્ષે 6000-400,000 બેટરી પેકના મશીનિંગ જેટલું છે. હાલમાં, જર્મની, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ, મારો દેશ, ભારત અને અન્ય સ્થળોએ નવા ઉત્પાદન મોટા બેટરી ફેક્ટરીઓનો સમૂહ બનાવવામાં આવી રહ્યો છે, જેમાં ટેસ્લા વર્ષ 35 GW સુધી પહોંચે ત્યારે સુપર ફેક્ટરીનો સમાવેશ થાય છે.

ચાર્જિંગ ઝડપ. વર્તમાન ટેકનોલોજી 40 થી 60 મિનિટમાં 80% ચાર્જ થઈ શકે છે. આ આકર્ષણથી બેટરી ડિઝાઇનની જટિલતામાં વધારો થયો છે, જેમ કે ઇલેક્ટ્રોડની જાડાઈ ઘટાડવી, જે બેટરીના ખર્ચમાં વધારો કરશે; બેટરીની ઉર્જા ઘનતા ઘટાડશે, જેનાથી બેટરીનું જીવન ટૂંકું થશે.

યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જીના એક વિઘટન નિવેદનમાં 400 કિલોવોટ ચાર્જિંગને સમાવવા માટે બેટરી ડિઝાઇનમાં ફેરફાર કરવાથી બેટરીના ખર્ચમાં વધારો થશે. ભૌતિક ક્રાંતિનો મુખ્ય વલણ IEA ના વિઘટન પર આધારિત હશે, અને લિથિયમ-આયન બેટરી હજુ પણ વીસ વર્ષ સુધી પ્રભુત્વ ધરાવશે, પરંતુ તેના રાસાયણિક પદાર્થો ધીમે ધીમે બદલાશે. 2025 પહેલા, લિથિયમ આયન બેટરીઓની નવી પેઢી જેમાં ઓછી કોબાલ્ટ, ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા અને કેથોડ લિથિયમ નિકલ મેંગેનીઝ કોબાલ્ટ (NMC) 811, વગેરે હોય.

મોટા પાયે ઉત્પાદનમાં પ્રવેશ કરશે. ગ્રેફાઇટ એનોડમાં, થોડી માત્રામાં સિલિકોન ઉમેરવામાં આવે છે, અને ઊર્જા ઘનતા 50% વધારી શકાય છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ક્ષાર જે ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો સામનો કરી શકે છે તે પણ કામગીરી સુધારવામાં મદદ કરશે. 2025 થી 2030 ના સમયગાળા દરમિયાન, લિથિયમ ધાતુ એ કેથોડ છે, એનોડ માટે ગ્રેફાઇટ/સિલિકોન સંયુક્ત સામગ્રી, લિથિયમ આયન બેટરી, ડિઝાઇન તબક્કામાં પ્રવેશી શકે છે, અને ઊર્જા ઘનતા અને બેટરી સલામતીને વધુ સુધારવા માટે ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ પણ રજૂ કરી શકે છે.

વધુમાં, લિથિયમ આયન ટેકનોલોજીને અન્ય ઉર્જા ઘનતા દ્વારા બદલી શકાય છે અને લિથિયમ હવા, લિથિયમ સલ્ફર, વગેરે સાથે સૈદ્ધાંતિક ખર્ચ ઓછો થઈ શકે છે. જોકે, આ ટેકનોલોજીનો વિકાસ સ્તર હજુ પણ ખૂબ નીચું છે, અને વાસ્તવિક કામગીરી હજુ પણ તપાસવામાં આવી રહી છે. 26 જુલાઈ, 2018 ના રોજ નેચર જર્નલમાં પ્રકાશિત થયેલા "TenyearsleftToredesignlithium-Ionbatteries" શીર્ષકવાળા લેખમાં નિર્દેશ કરવામાં આવ્યો હતો કે લિથિયમ-આયન બેટરીના પ્રદર્શન અને કિંમતનો ઉત્ક્રાંતિ ધીમો પડી ગયો છે.

ઉપરોક્ત સમસ્યાને કારણે ઊભી થયેલી કડકતામાં શામેલ છે: ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીના સ્ફટિક માળખામાં, સંગ્રહિત કરી શકાય તેવો ચાર્જ સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ સુધી પહોંચવા માટે ઝડપી છે; બજારમાં વધારો થવાથી કિંમતમાં મોટો ઘટાડો ચાલુ રાખવો મુશ્કેલ છે. ખરાબ વાત એ છે કે, કોબાલ્ટ અને નિકલ જેવા ઇલેક્ટ્રોડ મટિરિયલ ખૂબ જ દુર્લભ છે, અને કિંમત પણ મોંઘી છે. જો કોઈ નવો ફેરફાર નહીં થાય, તો તે 2030 ~ 2037 (અથવા તે પહેલાં) માં કોબાલ્ટ અને નિકલની માંગમાં વધારો થવાની ધારણા છે.

ઉપજ કરતાં વધુ. બીજી બાજુ, લોખંડ, તાંબુ, તાંબુ જેવા નવા વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રોડ પદાર્થો હજુ પણ પ્રારંભિક સંશોધન તબક્કામાં છે. આ લેખમાં મટીરીયલ વૈજ્ઞાનિકો, ઇજનેરો અને ફંડિંગ એજન્સીઓને લોખંડ, તાંબુ અને અનામત જેવી અન્ય સામગ્રી પર આધારિત ઇલેક્ટ્રોડ મટીરીયલ પર સંશોધન વધારવા માટે હાકલ કરવામાં આવી છે.

નહિંતર, ઇલેક્ટ્રિક વાહનોના મોટા પાયે વિકાસ પર પ્રતિબંધ મૂકવામાં આવશે. આર્થિક 掂掂 影响 因 紧 因 因 因 因 因 因 因 : 程 : 里 行 里 里 里 里 (里 里 里 里里, 里, 里 (里, 里,. બેટરીના ભાવની વાત કરીએ તો, એવી બેટરી છે જે 70-35 kWh/વર્ષની છે, બેટરી ક્ષમતા 70 ~ 80 kWh/વર્ષની છે, અને બેટરી ક્ષમતાની કિંમત 70 ~ 80 kWh છે, અને 2030 ની કિંમત 100 ~ 122 US ડોલર/kWh સુધી ઘટાડી શકાય છે, EU ($93/kW), મારો દેશ ($116/kW) અને જાપાન ($92/kW) ની કિંમત ખૂબ નજીક છે.

ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને ઇંધણ ટ્રેનોના ખર્ચ વચ્ચેનો તફાવત ધીમે ધીમે ઘટશે, પરંતુ બેટરી અને ગેસોલિનની કિંમત શરીરના કદ કરતાં વધી જશે. ઉદાહરણ તરીકે, બેટરીની કિંમત $400/kWh જેટલી છે, ઇલેક્ટ્રિક કાર ખૂબ જ સ્પર્ધાત્મક છે, અને ઇંધણથી ચાલતા વાહનો વધુ આર્થિક હશે. જો ઇલેક્ટ્રિક કારની બેટરીની કિંમત ઓછી હોય, પેટ્રોલની કિંમત ઊંચી હોય, અને દૈનિક માઇલેજ વધારે હોય, તો નાની ઇંધણવાળી કાર કરતાં નાની ઇલેક્ટ્રિક કાર અથવા પ્લગ-ઇન હાઇબ્રિડ કાર પસંદ કરો જે વધુ આર્થિક હોય.

ઉદાહરણ તરીકે, બેટરીની કિંમત $120/kWh છે, ગેસોલિનની કિંમત આજ કરતાં વધુ છે, તો પછી શુદ્ધ ઇલેક્ટ્રિક કાર લાંબા ગાળાના માઇલેજને ધ્યાનમાં લીધા વિના વધુ આર્થિક પસંદગી હશે. જો બેટરીની કિંમત $260/kWh જેટલી હોય, માઇલેજ 35,000 કિલોમીટર/વર્ષ કરતાં વધુ હોય, તેલની કિંમત $1.5/લિટર સુધી પહોંચે, તો તે વધુ આર્થિક પસંદગી છે.

મોટી ઇલેક્ટ્રિક બસો માટે, જો બેટરીની કિંમત 260 યુએસ ડોલર / kWh કરતા ઓછી હોય, તો 4 થી 50,000 કિલોમીટર / વર્ષ સુધીની ઇલેક્ટ્રિક બસ ઉચ્ચ ડીઝલ કર પ્રણાલીવાળા પ્રદેશમાં ખર્ચ સ્પર્ધાત્મક છે.