ලිතියම් බැටරි: අනාගතය මෙහෙයවන්නේ කෙසේද?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Dobavitelj prenosnih elektrarn

පසුගිය දශක කිහිපය තුළ විදුලි වාහන විශාල පරිමාණයේ සංවර්ධනයක් ලබා ගනු ඇත. IEA අනාවැකියට අනුව, 2030 වන විට ගෝලීය විදුලි වාහන ඇපකරය 2017 දී මිලියන 3.7 සිට මිලියන 130 දක්වා ඉහළ යනු ඇති අතර වාර්ෂික විකුණුම් පරිමාව 2 දක්වා ළඟා වනු ඇත.

මිලියන 1.5 කි. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, වාර්ෂික නව බැටරි ධාරිතාව 2017 දී 68 GW W11 සිට 775 GW දක්වා ඉහළ යනු ඇති අතර, එයින් 84% ක් සැහැල්ලු මෝටර් රථවල භාවිතා වේ.

මගේ රට, EU, ඉන්දියාව, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය යන රටවල ඉල්ලුම පිළිවෙලින් 50%, 18%, 12% සහ 7% ක් විය. පසුගිය දශක දෙක තුළ, නිෂ්පාදන පරිමාණයේ ප්‍රමාණයත් සමඟ, ප්‍රමුඛ පෙළේ විදුලි වාහන බැටරියේ ලිතියම්-අයන තාක්ෂණය බෙහෙවින් වැඩිදියුණු වී ඇති අතර, මිල තියුනු ලෙස පහත වැටී ඇති බැවින්, විදුලි වාහනවල පිරිවැය කාර්ය සාධනය ඉන්ධන මෝටර් රථයෙන් ආරම්භ වේ. ප්‍රධාන ධාවක සාධක 1990 සිට, ලිතියම්-අයන බැටරිය පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ, බලශක්ති ගබඩා කිරීම (ගෘහස්ථ, උපයෝගිතා) සහ විදුලි මෝටර් කර්මාන්තයේ බහුලව භාවිතා වේ.

නිෂ්පාදන පරිමාණයේ ප්‍රමාණයත් සමඟ එහි ක්‍රියාකාරිත්වය බෙහෙවින් වැඩිදියුණු වී ඇති අතර මිල සැලකිය යුතු ලෙස පහත වැටී ඇත. අනාගතය. රසායනික ද්‍රව්‍ය.

ධ්‍රැවීකරණ ද්‍රව්‍ය මගින් බැටරි ක්‍රියාකාරිත්වයට බලපායි. කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය වැදගත් වන්නේ ලිතියම් නිකල් මැංගනීස් කොබෝල්ට් (NMC), ලිතියම් නිකල්-කොබෝල්ට් ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් (NCA), ලිතියම් මැංගනීස් ඔක්සයිඩ් (LMO) සහ ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LFP) ය; බොහෝ ඇනෝඩ ද්‍රව්‍ය ග්‍රැෆයිට්, බර වාහන භාවිතා කරයි. සංසරණය වන ජීවය, ලිතියම් ටයිටනේට් (LTO) ය. NMC සහ NCA තාක්ෂණයේ වැදගත් වාසිය වන්නේ ඉහළ ශක්ති ඝනත්වයයි, එය සැහැල්ලු බැටරි වෙළඳපොළ ආධිපත්‍යය දරයි; LFP හි ශක්ති ඝනත්වය අඩුය, නමුත් එය ඉහළ චක්‍රීය ආයු කාලය සහ ආරක්ෂිත ක්‍රියාකාරිත්වයෙන් ප්‍රතිලාභ ලබා ඇත, එය බර විදුලි වාහන (එනම් මගී මෝටර් රථ) රසායනික ද්‍රව්‍යවල වැදගත් වැදගත්කමකි.

රසායනික ද්‍රව්‍ය බැටරි පිරිවැයට විශාල බලපෑමක් ඇති කරයි, විවිධ රසායනික ද්‍රව්‍ය භාවිතා කරන අතර ඒවායේ මිල පරතරය 20% දක්වා ළඟා විය හැකිය. බැටරි ධාරිතාව සහ ප්‍රමාණය. විදුලි වාහන බැටරි ධාරිතාව බෙහෙවින් වෙනස් ය, මගේ රටේ කුඩා විදුලි වාහන තුනක බැටරි ධාරිතාව 18 කි.

3 ~ 23 kWh; යුරෝපයේ සහ උතුරු ඇමරිකානු මධ්‍යම ප්‍රමාණයේ මෝටර් රථ බැටරි ධාරිතාව 23 ~ 60 kWh; විශාල මෝටර් රථ බැටරි ධාරිතාව 75 ~ 100 kWh. බැටරි ධාරිතාව වැඩි වන තරමට පිරිවැය අඩු වේ. 70 kW චයිනීස් බැටරි ඒකකයක බලශක්ති පිරිවැය 30 kW ට වඩා 25% කින් අඩු බව ඇස්තමේන්තු කර ඇත.

යන්ත්‍රෝපකරණ පරිමාණය. පරිමාණ ආර්ථිකය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා ෂැං ඩා සැකසුම් පරිමාණය තවත් වැදගත් සාධකයකි. වර්තමානයේ, සාමාන්‍ය නිෂ්පාදන පරාසය 0 ක් පමණ වේ.

වසරකට 5 ~ 8 JW, බොහෝ නිමැවුම වසරකට 3 GW පමණ වේ. සාමාන්‍ය ධාරිතාව 20 ~ 75 kWh අනුව, තනි විදුලි වාහනය ගණනය කරනු ලබන අතර, එක් බලාගාරයක ප්‍රතිදානය වසරකට බැටරි පැක් 6000-400,000 ක් යන්ත්‍රෝපකරණ කිරීමට සමාන වේ. වර්තමානයේ, ජර්මනිය, ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය, මගේ රට, ඉන්දියාව සහ අනෙකුත් ස්ථානවල අලුතින් ඉදිකරන ලද විශාල බැටරි කර්මාන්තශාලා සමූහයක් ඇත, ටෙස්ලා වර්ෂය 35 GW කරා ළඟා වන විට සුපිරි කර්මාන්තශාලාව ඇතුළුව.

ආරෝපණ වේගය. වත්මන් තාක්ෂණයට මිනිත්තු 40 ~ 60 කින් 80% ක් ආරෝපණය කළ හැකිය. මෙම ආකර්ෂණය බැටරි සැලසුමට සංකීර්ණත්වයක් එක් කර ඇත, එනම් ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ ඝණකම අඩු කිරීම බැටරි පිරිවැය එකතු කරයි; බැටරියේ ශක්ති ඝනත්වය අඩු කරයි, එමඟින් බැටරියේ ආයු කාලය කෙටි කරයි.

එක්සත් ජනපද බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ වියෝජන ප්‍රකාශයක් මඟින් බැටරි සැලසුම කිලෝවොට් 400 ක ආරෝපණයකට ඉඩ සැලසෙන පරිදි වෙනස් කිරීම බැටරි පිරිවැය වැඩි කරයි. ද්‍රව්‍ය විප්ලවයේ ප්‍රධාන ප්‍රවණතාවය IEA හි වියෝජනය මත පදනම් වනු ඇති අතර, ලිතියම්-අයන බැටරිය වසර විස්සක් ඇතුළත තවමත් ආධිපත්‍යය දරනු ඇත, නමුත් එහි රසායනික ද්‍රව්‍ය ක්‍රමයෙන් වෙනස් වනු ඇත. 2025 ට පෙර, අඩු කොබෝල්ට්, ඉහළ ශක්ති ඝනත්වය සහ කැතෝඩ ලිතියම් නිකල් මැංගනීස් කොබෝල්ට් (NMC) 811 ආදිය ඇති නව පරම්පරාවේ ලිතියම් අයන බැටරි.

මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනයට පිවිසෙනු ඇත. ග්‍රැෆයිට් ඇනෝඩයට සිලිකන් කුඩා ප්‍රමාණයක් එකතු කරන අතර ශක්ති ඝනත්වය 50% කින් වැඩි කළ හැකි අතර ඉහළ වෝල්ටීයතාවයකට ඔරොත්තු දිය හැකි ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ලුණු ද කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීමට උපකාරී වේ. 2025 සිට 2030 දක්වා කාලය තුළ, ලිතියම් ලෝහය ඇනෝඩය සඳහා කැතෝඩයක්, ග්‍රැෆයිට් / සිලිකන් සංයුක්ත ද්‍රව්‍යයක් වන ලිතියම් අයන බැටරිය, සැලසුම් අදියරට ඇතුළු විය හැකි අතර, ශක්ති ඝනත්වය සහ බැටරි ආරක්ෂාව තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ඝන ඉලෙක්ට්‍රෝලය පවා හඳුන්වා දිය හැකිය.

ඊට අමතරව, ලිතියම් අයන තාක්ෂණය අනෙකුත් ශක්ති ඝනත්වයන් මගින් ප්‍රතිස්ථාපනය කළ හැකි අතර ලිතියම් වාතය, ලිතියම් සල්ෆර් ආදිය සමඟ න්‍යායාත්මක පිරිවැය අඩු කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, මෙම තාක්ෂණයන්හි සංවර්ධන මට්ටම තවමත් ඉතා අඩු මට්ටමක පවතින අතර, සැබෑ කාර්ය සාධනය තවමත් පරීක්ෂාවට ලක් කෙරේ. 2018 ජූලි 26 වන දින Nature Journal හි පළ වූ "TenyearsleftToredesignlithium-Ionbatteries" යන මාතෘකාවෙන් යුත් ලිපියකින් ලිතියම්-අයන බැටරි ක්‍රියාකාරිත්වයේ සහ මිලෙහි පරිණාමය මන්දගාමී බව පෙන්වා දී ඇත.

ඉහත ගැටළු වලට ඇතුළත් වීම වැදගත් වන්නේ: ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍යයේ ස්ඵටික ව්‍යුහය තුළ, ගබඩා කළ හැකි ආරෝපණ ප්‍රමාණය න්‍යායාත්මක උපරිමයට ආසන්න වනු ඇත; වෙළඳපල ප්‍රමාණය විශාල මිල අඩු කිරීමක් ගෙන ඒම දිගටම කරගෙන යාම දුෂ්කර ය. නරකම දෙය නම්, කොබෝල්ට් සහ නිකල් වැනි ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය ඉතා දුර්ලභ වන අතර, නව වෙනසක් නොමැති නම්, එය 2030 ~ 2037 (හෝ ඊට පෙර) දී අපේක්ෂා කෙරේ. කොබෝල්ට් සහ නිකල් ඉල්ලුම අස්වැන්න ඉක්මවා යාමයි. අනෙක් අතට, යකඩ, තඹ, තඹ වැනි නව විකල්ප ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය තවමත් මුල් පර්යේෂණ අවධියේ පවතී.

යකඩ, තඹ සහ සංචිත වැනි අනෙකුත් ද්‍රව්‍ය මත පදනම් වූ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය පිළිබඳ පර්යේෂණ වැඩි කරන ලෙස ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥයින්, ඉංජිනේරුවන් සහ අරමුදල් සපයන ආයතනවලින් ලිපිය ඉල්ලා සිටී. එසේ නොවුවහොත්, විදුලි වාහන මහා පරිමාණයෙන් සංවර්ධනය කිරීම සීමා වනු ඇත. විදුලි වාහන සහ ඉන්ධන වාහනවල පිරිවැයට බලපාන වැදගත් සාධක අතරට බැටරි මිල, ශරීර ප්‍රමාණය (ඉන්ධන ආර්ථිකයට සහ විදුලි වාහන බැටරි ප්‍රමාණයට බලපෑම් කිරීම), ඉන්ධන මිල සහ වසරින් වසර ධාවනය කළ හැකි දුර ප්‍රමාණය ඇතුළත් වේ.

බැටරි මිල අනුව, වසරකට 7.5 සිට 80 kWh දක්වා බැටරියක් ඇත, බැටරි ධාරිතාව 70 ~ 80 kWh වන අතර, බැටරි ධාරිතාවයේ පිරිවැය 70-80 kWh වන අතර, 2030 වන විට පිරිවැය 100 ~ 122 US ඩොලර් / kWh දක්වා අඩු කළ හැකිය, EU ($ 93 / kW), මගේ රට ($ 116 / kW) සහ ජපානය ($ 92 / kW) පිරිවැය ඉතා ආසන්නයි. විදුලි වාහන සහ ඉන්ධන දුම්රියවල පිරිවැය අතර පරතරය ක්‍රමයෙන් අඩු වනු ඇත, නමුත් බැටරියේ සහ පෙට්‍රල් වල මිල ශරීරයේ ශරීර ප්‍රමාණය ඉක්මවා යයි.

උදාහරණයක් ලෙස, බැටරියක මිල ඩොලර් 400 / kWh ට සමාන වේ, විදුලි මෝටර් රථ ඉතා තරඟකාරී වන අතර ඉන්ධන වාහන වඩාත් ලාභදායී වනු ඇත. විදුලි කාර් බැටරිවල මිල අඩු නම්, පෙට්‍රල් මිල ඉහළ නම්, ධාවනය වන දුර වැඩි නම්, කුඩා ඉන්ධන කාර් එකකට වඩා කුඩා විදුලි කාර් එකක් හෝ ප්ලග්-ඉන් දෙමුහුන් කාර් එකක් තෝරන්න. උදාහරණයක් ලෙස, බැටරි මිල ඩොලර් 120 / kWh වන විට, පෙට්‍රල් මිල අදට වඩා වැඩි නම්, දිගු කාලීන සැතපුම් ගණන කුමක් වුවත් පිරිසිදු විදුලි මෝටර් රථයක් වඩාත් ආර්ථිකමය තේරීමක් වනු ඇත.

බැටරි මිල ඩොලර් 260 / kWh ට සමාන නම්, සැතපුම් ගණන වසරකට කිලෝමීටර 35,000 ට වඩා වැඩි නම්, තෙල් මිල ඩොලර් 1.5 / ලීටරයකට ළඟා වේ නම්, එය වඩාත් ආර්ථිකමය තේරීමකි. විශාල විදුලි බස් රථ සඳහා, බැටරි මිල ඇමරිකානු ඩොලර් 260 / kWh ට වඩා අඩු නම්, වසරකට කිලෝමීටර 4 සිට 50,000 දක්වා ධාවනය වන විදුලි බස් රථ ඉහළ ඩීසල් බදු පද්ධති ඇති ප්‍රදේශවල පිරිවැය තරඟකාරී වේ.