მომავალი ზემოთ არის, როგორ ცვლის ლითიუმ-იონური ბატარეები მომავალს?

著者：Iflowpower – Fornitur Portable Power Station

ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში ელექტრომობილები ფართომასშტაბიან განვითარებას მიიღებენ. IEA-ს პროგნოზის მიხედვით, 2030 წლისთვის ელექტრომობილების გლობალური გარანტია 2017 წელს 3,7 მილიონიდან 130 მილიონამდე გაიზრდება, ხოლო გაყიდვების წლიური მოცულობა 2-ს მიაღწევს.

1,5 მილიონი. ამ სცენარით, ყოველწლიური ახალი ბატარეის სიმძლავრე გაიზრდება 2017 წელს 68 GW W11-დან 775 GW-მდე, საიდანაც 84% გამოყენებული იქნება მსუბუქ მანქანებში.

ჩემი ქვეყანა, ევროკავშირი, ინდოეთი, აშშ მოთხოვნამ შეადგინა შესაბამისად 50%, 18%, 12% და 7%. ბოლო ორი ათწლეულის განმავლობაში, წარმოების მასშტაბის დიდი ზომით, საგრძნობლად გაუმჯობესდა ძირითადი ელექტრო სატრანსპორტო საშუალების ბატარეის ლითიუმ-იონური ბატარეის ტექნოლოგია, ფასი მკვეთრად დაეცა, ისე, რომ ელექტრო მანქანების ღირებულება იწყება საწვავის მანქანით. წამყვანი ფაქტორები 1990 წლიდან, ლითიუმ-იონური ბატარეა ფართოდ გამოიყენება სამომხმარებლო ელექტრონიკაში, ენერგიის შესანახად (საყოფაცხოვრებო, კომუნალური მომსახურება) და ელექტროძრავის ინდუსტრიაში.

წარმოების მასშტაბის ზომით, მისი შესრულება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა, ფასი მნიშვნელოვნად შემცირდა. მომავალი. ქიმიური მასალები.

ბატარეის მუშაობაზე გავლენას ახდენს პოლარიზაციის მასალები. კათოდური მასალა მჭიდროდ შეიცავს ლითიუმის ნიკელის მანგანუმის კობალტს (NMC), ლითიუმის ნიკელის კობალტის ალუმინის ოქსიდს (NCA), ლითიუმის მანგანუმის ოქსიდს (LMO) და ლითიუმის რკინის ფოსფატს (LFP); ანოდის მასალის უმეტესობა იყენებს გრაფიტს, მძიმე მანქანებს მძიმე სატრანსპორტო საშუალებებში ცირკულაციის სიცოცხლე, ლითიუმის ტიტანატი (LTO). NMC და NCA ტექნოლოგია არის ის, რომ ენერგიის სიმკვრივე უფრო მაღალია, დომინირებს მსუბუქი ბატარეის ბაზარზე; LFP-ის ენერგეტიკული სიმკვრივე დაბალია, მაგრამ მან ისარგებლა უფრო მაღალი ციკლის სიცოცხლისა და უსაფრთხოების მახასიათებლებით, ეს არის სურვილი გამოიყენოს მძიმე ელექტრო მანქანებით (ანუ სამგზავრო მანქანებით) ქიმიური მასალა.

ქიმიურ მასალებს დიდი გავლენა აქვთ ბატარეის ხარჯებზე, სხვადასხვა ქიმიური მასალის გამოყენებით და მათი ფასის სხვაობამ შეიძლება მიაღწიოს 20%-ს. ბატარეის მოცულობა და ზომა. ელექტრო ავტომობილის ბატარეის სიმძლავრე ძალიან განსხვავებულია, ჩემს ქვეყანაში სამი მცირე ელექტრომობილის ბატარეის ტევადობა არის 18.

3 ~ 23 კვტ.სთ; ევროპისა და ჩრდილოეთ ამერიკის საშუალო ზომის ავტომობილების ბატარეის სიმძლავრეა 23 ~ 60 კვტ/სთ; დიდი მანქანების ბატარეის სიმძლავრე 75 ~ 100 კვტ/სთ. რაც უფრო დიდია ბატარეის ტევადობა, მით ნაკლებია ღირებულება. შეფასებულია, რომ 70 კვტ ჩინურ ბატარეის ენერგიის ღირებულება 25%-ით დაბალია, ვიდრე 30 კვტ.

დამუშავების მასშტაბი. Zhang Da დამუშავების მასშტაბი გააცნობიეროს მასშტაბის ეკონომიკა კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორია. ამჟამად, ტიპიური წარმოების დიაპაზონი არის დაახლოებით 0.

5 ~ 8 JW / წელიწადში, გამომუშავების უმეტესი ნაწილი დაახლოებით 3 GW / წელიწადში. 20 ~ 75 კვტ/სთ ტიპიური სიმძლავრის მიხედვით, გამოითვლება ერთი ელექტრო მანქანა და ერთი ქარხნის გამომუშავება უდრის წელიწადში 6000-400000 ბატარეის დამუშავებას. ამჟამად გერმანიაში, შეერთებულ შტატებში, ჩემს ქვეყანაში, ინდოეთსა და სხვა ადგილებში არის ახლად აშენებული უფრო დიდი ბატარეების ქარხნების პარტია, მათ შორის სუპერ ქარხანა, როდესაც ტესლას წელი 35 გვტ-ს მიაღწევს.

დატენვის სიჩქარე. ამჟამინდელ ტექნოლოგიას შეუძლია დატენოს 80% 40-60 წუთში. ამ მიმართვამ დაამატა ბატარეის დიზაინის სირთულე, როგორიცაა ელექტროდის სისქის შემცირება, რაც დაამატებს ბატარეის ხარჯებს; ამცირებს ბატარეის ენერგიის სიმკვრივეს, რითაც ამცირებს ბატარეის ხანგრძლივობას.

აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის დაშლის განცხადებამ შეცვალა ბატარეის დიზაინი 400 კილოვატი დატენვისთვის, რაც გაზრდის ბატარეის ხარჯებს. მატერიალური რევოლუციის მთავარი ტენდენცია დაფუძნებული იქნება IEA-ს დაშლაზე და ლითიუმ-იონური ბატარეა კვლავ დომინირებს ოცი წლის განმავლობაში, მაგრამ მისი ქიმიური მასალები თანდათან შეიცვლება. 2025 წლამდე ახალი თაობის ლითიუმის იონური ბატარეები, რომლებსაც აქვთ დაბალი კობალტი, მაღალი ენერგიის სიმკვრივე და კათოდური ლითიუმის ნიკელის მანგანუმის კობალტი (NMC) 811 და ა.შ.

მასობრივ წარმოებაში შევა. გრაფიტის ანოდში ემატება მცირე რაოდენობით სილიციუმი და ენერგიის სიმკვრივე შეიძლება გაიზარდოს 50%-ით, ხოლო ელექტროლიტური მარილი, რომელიც უძლებს მაღალ ძაბვას, ასევე ხელს შეუწყობს მუშაობის გაუმჯობესებას. 2025-დან 2030 წლამდე პერიოდში, ლითიუმის მეტალი არის კათოდი, გრაფიტი/სილიკონის კომპოზიტური მასალა ანოდისთვის, ლითიუმის იონური ბატარეისთვის, შეიძლება შევიდეს დიზაინის ფაზაში და შეუძლია მყარი ელექტროლიტების დანერგვაც კი ენერგიის სიმკვრივისა და ბატარეის უსაფრთხოების გასაუმჯობესებლად.

გარდა ამისა, ლითიუმის იონის ტექნოლოგია შეიძლება შეიცვალოს სხვა ენერგიის სიმკვრივით და დაბალი თეორიული ხარჯებით ლითიუმის ჰაერით, ლითიუმის გოგირდით და ა.შ. თუმცა, ამ ტექნოლოგიების განვითარების დონე ჯერ კიდევ ძალიან დაბალია და რეალური შესრულება ჯერ კიდევ შესწავლილია. სტატიაში, რომელიც გამოქვეყნდა Nature Journal-ში 2018 წლის 26 ივლისს, სტატიაში სათაურით "TenyearsleftToredesignlithium-Ion Batteries" აღნიშნულია, რომ ლითიუმ-იონური ბატარეის მუშაობის და ფასის ევოლუცია ნელია.

ამგვარად გამოწვეული ზემოაღნიშნული პრობლემა მოიცავს: ელექტროდის მასალის კრისტალურ სტრუქტურაში, მუხტის რაოდენობა, რომელიც შეიძლება შეინახოს, სწრაფად უახლოვდება თეორიულ მაქსიმუმს; ბაზრის ზრდა ძნელია გააგრძელოს ფასის დიდი შემცირება. უარესი, ელექტროდის მასალა, როგორიცაა კობალტი და ნიკელი, ძალიან მწირია და ფასი ძვირია. თუ ახალი ცვლილება არ იქნება, მოსალოდნელია 2030-2037 წლებში (ან უფრო ადრე), კობალტისა და ნიკელის მოთხოვნა.

მოსავლიანობის გადაჭარბება. მეორეს მხრივ, ახალი ალტერნატიული ელექტროდების მასალები, როგორიცაა რკინა, სპილენძი, სპილენძი, ჯერ კიდევ ადრეულ კვლევის ეტაპზეა. სტატია მოუწოდებს მასალების შემსწავლელებს, ინჟინრებს და დაფინანსების სააგენტოებს, გაზარდონ კვლევები ელექტროდის მასალებზე, რომლებიც დაფუძნებულია რკინაზე, სპილენძზე და სხვა მასალებზე, როგორიცაა რეზერვები.

წინააღმდეგ შემთხვევაში, ელექტრომობილების ფართომასშტაბიანი განვითარება შეიზღუდება. ეკონომიკური 掂 掂 影响 因 紧 因 因 因 因 因: 因::: 程: 程: 里 行 里 里 里 里 里 (程, 里 (程, 里里, 里 (里, 里,. ბატარეის ფასების მხრივ არის აკუმულატორი, რომელიც არის 70-35 კვტ/სთ/წელი, აკუმულატორის სიმძლავრე 70 ~ 80 კვტ/სთ/წელიწადში, აკუმულატორის სიმძლავრე 70 ~ 80 კვტ/სთ, ხოლო 2030 წლის ღირებულება შეიძლება შემცირდეს 100 ~ 122 აშშ დოლარი/კვტ. და იაპონიის ღირებულების ღირებულება (92 $ / კვტ) ძალიან ახლოს არის.

ელექტრომობილებისა და საწვავის მატარებლების ღირებულებას შორის სხვაობა თანდათან შემცირდება, მაგრამ აკუმულატორისა და ბენზინის ფასი აჭარბებს სხეულის ზომას. მაგალითად, ბატარეის ფასი უდრის 400 აშშ დოლარს / კვტ/სთ, ელექტრო მანქანები ძალიან კონკურენტუნარიანია და საწვავის მანქანები უფრო ეკონომიური იქნება. თუ ელექტრო მანქანის აკუმულატორის ფასი დაბალია, ბენზინს აქვს მაღალი ფასი და ყოველდღიური გარბენი მაღალია, აირჩიეთ პატარა ელექტრო მანქანა ან დანამატი ჰიბრიდული მანქანა, ვიდრე პატარა საწვავის მანქანები უფრო ეკონომიური.

მაგალითად, ბატარეის ფასი 120$/კვტ/სთ-ია, ბენზინის ფასი დღესთან შედარებით მაღალია, მაშინ სუფთა ელექტრომობილი იქნება უფრო ეკონომიური არჩევანი გრძელვადიანი გარბენის მიუხედავად. თუ ბატარეის ფასი უდრის 260$/კვტ/სთ, გარბენი 35000 კილომეტრზე მეტია/წელიწადში, ზეთის ფასი 1,5$/ლიტრს აღწევს, ეს უფრო ეკონომიური არჩევანია.

დიდი ელექტროავტობუსებისთვის, თუ ბატარეის ფასი 260 აშშ დოლარზე ნაკლებია/კვტ/სთ-ზე ნაკლებია, ელექტროავტობუსი 4-დან 50 000 კილომეტრამდე/წლიურად კონკურენტუნარიანია რეგიონში დიზელის მაღალი გადასახადის სისტემით.