Pse karikimi i shpejtë është vdekja e baterive

Ata duan të ndryshojnë vajin, por ende kanë një të metë fatale për të cilën prodhuesit heshtin.

Epoka e Qymyrit është mbajtur mend prej kohësh. Epoka e naftës po përfundon gjithashtu. Në dekadën e tretë të shekullit XNUMX, ne po jetojmë qartë në epokën e baterive.

ROLI I TYRE gjithnjë ka qenë i rëndësishëm që kur energjia elektrike hyri në jetën njerëzore. Por tani tre trende e kanë bërë papritmas ruajtjen e energjisë teknologjinë më të rëndësishme në planet.

Tendenca e parë është rritja e pajisjeve mobile - telefonat inteligjentë, tabletët, laptopët. Dikur kishim nevojë për bateri për gjëra të tilla si elektrik dore, radio celulare dhe pajisje portative - të gjitha me përdorim relativisht të kufizuar. Sot, secili ka të paktën një pajisje celulare personale, të cilën e përdor pothuajse vazhdimisht dhe pa të cilën jeta e tij është e paimagjinueshme.

TENDERJA E DYTË është përdorimi i burimeve të rinovueshme të energjisë dhe mospërputhja e papritur midis pikut të prodhimit dhe konsumit të energjisë elektrike. Dikur ishte e lehtë: kur pronarët ndezin sobat dhe televizorët në mbrëmje, dhe konsumi rritet ndjeshëm, operatorët e termocentraleve dhe termocentraleve bërthamore thjesht duhet të rrisin fuqinë. Por me gjenerimin e diellit dhe të erës, kjo është e pamundur: kulmi i prodhimit më së shpeshti ndodh në një kohë kur konsumi është në nivelin më të ulët. Prandaj, energjia duhet të ruhet disi. Një opsion është e ashtuquajtura "shoqëri e hidrogjenit", në të cilën energjia elektrike shndërrohet në hidrogjen dhe më pas ushqen karburantin në rrjet dhe automjetet elektrike. Por kostoja jashtëzakonisht e lartë e infrastrukturës së nevojshme dhe kujtimet e këqija të njerëzimit për hidrogjenin (Hindenburg dhe të tjerët) e lënë këtë koncept në prapavijë për momentin.

Të ashtuquajturat "rrjete inteligjente" duken në mendjet e departamenteve të marketingut: makinat elektrike marrin energji të tepërt në prodhimin e pikut, dhe pastaj, nëse është e nevojshme, mund ta kthejnë atë në rrjet. Sidoqoftë, bateritë moderne nuk janë ende gati për një sfidë të tillë.

Një përgjigje tjetër e mundshme për këtë problem premton një prirje të tretë: zëvendësimin e motorëve me djegie të brendshme me automjete elektrike me bateri (BEV). Një nga argumentet kryesore në favor të këtyre automjeteve elektrike është se ata mund të jenë pjesëmarrës aktivë në rrjet dhe të marrin tepricën në mënyrë që t'i kthejnë ato kur është e nevojshme.

Çdo prodhues EV, nga Tesla te Volkswagen, e përdor këtë ide në materialet e tyre PR. Sidoqoftë, askush prej tyre nuk e pranon atë që është me dhimbje e qartë për inxhinierët: bateritë moderne nuk janë të përshtatshme për një punë të tillë.

TEKNOLOGJIA LITHIUM-ION që dominon tregun sot dhe ofron nga byzylyku ​​juaj i fitnesit tek Tesla Model S më i shpejtë ka shumë përparësi ndaj koncepteve më të vjetra si bateritë e acidit të plumbit ose hidrolit të metaleve nikel. Por gjithashtu ka disa kufizime dhe, mbi të gjitha, një tendencë drejt plakjes ..

Shumica e njerëzve mendojnë për bateritë si një lloj tubi në të cilin disi "derdhet" energjia elektrike. Në praktikë, megjithatë, bateritë nuk e ruajnë energjinë elektrike vetvetiu. Ata e përdorin atë për të shkaktuar reagime të caktuara kimike. Atëherë ata mund të fillojnë reagimin e kundërt dhe të rimarrin ngarkesën e tyre.

Për bateritë e jonit litium, reagimi me lëshimin e energjisë elektrike duket si ky: jonet e litiumit formohen në anodën në bateri. Këto janë atome litiumi, secili prej tyre ka humbur një elektron. Jonet lëvizin përmes elektrolitit të lëngshëm në katodë. Dhe elektronet e lëshuara kanalizohen përmes një qarku elektrik duke siguruar energjinë që na nevojitet. Kur bateria ndizet për karikim, procesi përmbyset dhe jonet mblidhen me elektronet e humbura.

"Rritja e tepërt" me përbërësit e litiumit mund të shkaktojë një qark të shkurtër dhe të ndezë baterinë.

Për fat të keq, MIRË TË MIRË, REAKTIVITETI I LARTË që e bën litiumin kaq të përshtatshëm për prodhimin e baterive ka një anë negative - ai tenton të marrë pjesë në reaksione të tjera kimike të padëshirueshme. Prandaj, një shtresë e hollë e përbërjeve të litiumit formohet gradualisht në anodë, e cila ndërhyn në reaksionet. Dhe kështu kapaciteti i baterisë zvogëlohet. Sa më intensivisht të ngarkohet dhe shkarkohet, aq më e trashë bëhet kjo shtresë. Ndonjëherë mund të lëshojë edhe të ashtuquajturat "dendrite" - mendoni stalaktite të përbërjeve të litiumit - që shtrihen nga anoda në katodë dhe, nëse e arrijnë atë, mund të shkaktojnë një qark të shkurtër dhe të ndezin baterinë.

Çdo cikël ngarkimi dhe shkarkimi shkurton jetën e baterisë litium-jon. Por karikimi i shpejtë në modë së fundmi me një rrymë trefazore e përshpejton ndjeshëm procesin. Për telefonat inteligjentë, kjo nuk është një pengesë e madhe për prodhuesit, në çdo rast, ata duan t'i detyrojnë përdoruesit të ndryshojnë pajisjet e tyre çdo dy deri në tre vjet, por makinat janë një problem.

Për të bindur konsumatorët të blejnë automjete elektrike, prodhuesit duhet gjithashtu t'i joshin ata me mundësi karikimi të shpejtë. Por stacionet e shpejta si Ionity nuk janë të përshtatshme për përdorim të përditshëm.

KOSTIMI I BATERISË ËSHTË NJË E TRETË TJETËR dhe madje më shumë se i gjithë çmimi i makinës elektrike të sotme. Për të bindur klientët e tyre se nuk po blejnë një bombë tik-tak, të gjithë prodhuesit ofrojnë një garanci të veçantë dhe më të gjatë të baterisë. Në të njëjtën kohë, ata mbështeten në karikim më të shpejtë për t'i bërë makinat e tyre tërheqëse për udhëtime në distanca të gjata. Deri kohët e fundit, stacionet e karikimit më të shpejtë funksiononin me 50 kilovat. Por Mercedes EQC i ri mund të karikohet deri në 110 kW, Audi e-tron deri në 150 kW, siç ofrohet nga stacionet e karikimit evropian Ionity, dhe Tesla po përgatitet të ngrejë shiritin edhe më lart.

Këta prodhues janë të shpejtë për të pranuar se karikimi i shpejtë do të shkatërrojë bateritë. Stacione të tilla si Joniteti janë më të përshtatshme për raste urgjente kur një person ka bërë një rrugë të gjatë dhe ka pak kohë. Përndryshe, karikimi i ngadalshëm i baterisë në shtëpi është një qasje e zgjuar.

Sa i ngarkuar dhe shkarkuar është gjithashtu i rëndësishëm për jetëgjatësinë e tij. Prandaj, shumica e prodhuesve nuk rekomandojnë karikim mbi 80% dhe nën 20%. Me këtë qasje, një bateri litium-jon humbet mesatarisht rreth 2 përqind të kapacitetit të saj në vit. Kështu, mund të zgjasë 10 vjet, ose deri në rreth 200 km, para se fuqia e tij të bjerë aq shumë sa të bëhet e papërdorshme në një makinë.

Së fundi, natyrisht, JETA E BATERIS varet nga përbërja e saj unike kimike. Differentshtë e ndryshme për secilin prodhues, dhe në shumë raste është aq e re saqë as nuk dihet se si do të plaket me kalimin e kohës. Disa prodhues tashmë po premtojnë një gjeneratë të re të baterive me një jetë prej "një milion milje" (1.6 milion kilometra). Sipas Elon Musk, Tesla është duke punuar në njërën prej tyre. Kompania kineze CATL, e cila furnizon produkte për BMW dhe një duzinë kompanish të tjera, është zotuar se bateria e saj e ardhshme do të zgjasë 16 vjet, ose 2 milion kilometra. General Motors dhe LG Chem i Koresë po zhvillojnë gjithashtu një projekt të ngjashëm. Secila nga këto kompani ka zgjidhjet e veta teknologjike që duan të provojnë në jetën reale. GM, për shembull, do të përdorë materiale inovative për të parandaluar që lagështia të hyjë në qelizat e baterisë, një shkak kryesor i shkallëzimit të litiumit në katodë. Teknologjia CATL shton alumin në anodën nikel-kobalt-mangan. Kjo jo vetëm që zvogëlon nevojën për kobalt, i cili aktualisht është më i shtrenjti nga këto lëndë të para, por gjithashtu rrit jetën e baterisë. Të paktën kështu shpresojnë inxhinierët kinezë. Klientët potencialë janë të kënaqur të dinë nëse një ide funksionon në praktikë.