Яагаад хурдан цэнэглэх нь батерейны үхэл юм

Тэд тосоо солихыг хүсч байгаа боловч үйлдвэрлэгчид дуугүй өнгөрөөсөн үхлийн алдаатай хэвээр байна.

Нүүрсний эрин үеийг эрт дээр үеэс дурсаж ирсэн. Газрын тосны эрин үе бас дуусч байна. XNUMX зууны гурав дахь арван жилд бид батерейны эрин үед амьдарч байна.

Цахилгаан нь хүний ​​амьдралд нэвтэрснээс хойш тэдний үүрэг ҮРГЭЛЖ чухал үүрэг гүйцэтгэж ирсэн. Гэтэл одоо гурван чиг хандлага гэнэт эрчим хүчний нөөцийг манай гарагийн хамгийн чухал технологи болгосон.

Эхний чиг хандлага бол гар утас, таблет, зөөврийн компьютер зэрэг гар утас, гар чийдэн, зөөврийн радио, зөөврийн төхөөрөмж гэх мэт зүйлсийн хувьд харьцангуй хязгаарлагдмал хэрэглээтэй батерейг шаарддаг байсан. Өнөөдөр хүн бүр дор хаяж нэг хувийн гар утасны төхөөрөмжтэй байдаг бөгөөд үүнийг бараг байнга ашигладаг бөгөөд үүнгүйгээр түүний амьдралыг төсөөлөхийн аргагүй юм.

ХОЁР ДАХЬ ЧИГ ХАНДЛАГА бол сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах, цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэл, хэрэглээний оргил үеүүдийн гэнэтийн зөрүү юм. Энэ нь хялбар байсан: оройн цагаар эзэд нь зуух, зурагт асааж, хэрэглээ огцом өсөхөд дулааны цахилгаан станц, атомын цахилгаан станцын операторууд зүгээр л эрчим хүчийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай болдог. Гэхдээ нар, салхины эрчим хүчийг бий болгосноор энэ нь боломжгүй юм: үйлдвэрлэлийн оргил үе нь хэрэглээ хамгийн бага түвшинд байх үед тохиолддог. Тиймээс энергийг ямар нэгэн байдлаар хадгалах ёстой. Цахилгаан эрчим хүчийг устөрөгч болгон хувиргаж, дараа нь цахилгаан эрчим хүч болон цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд түлш нийлүүлдэг "устөрөгчийн нийгэм" гэж нэрлэгддэг хувилбар юм. Гэхдээ шаардлагатай дэд бүтцийн ер бусын өндөр өртөг, хүн төрөлхтний устөрөгчийн тухай муу дурсамж (Хинденбург болон бусад) энэ ойлголтыг одоохондоо орхиж байна.

"Ухаалаг сүлжээ" гэж нэрлэгддэг хүмүүс маркетингийн хэлтсийн оюун ухаанд харагддаг: цахилгаан тээврийн хэрэгсэл оргил үедээ хамгийн их энерги авдаг, дараа нь шаардлагатай бол сүлжээнд буцааж өгдөг. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн батерейнууд ийм бэрхшээлтэй тулгарахад хараахан бэлэн биш байна.

Энэ асуудлын өөр БОЛОМЖТОЙ хариу нь гуравдахь чиг хандлагыг амлаж байна: дотоод шаталтат хөдөлгүүрийг зай цахилгаан машинаар солих (BEV). Эдгээр цахилгаан тээврийн хэрэгслийг дэмжиж буй гол аргументуудын нэг нь шаардлагатай бол буцааж авахын тулд сүлжээнд идэвхтэй оролцогч байж, илүүдлийг нь авч чаддаг явдал юм.

Теслагаас эхлээд Фольксваген хүртэлх EV үйлдвэрлэгч бүр энэ санааг PR материалдаа ашигладаг. Гэсэн хэдий ч тэдний хэн нь ч инженерүүдэд маш ойлгомжтой зүйлийг хүлээн зөвшөөрдөггүй: орчин үеийн батерейнууд ийм ажилд тохиромжгүй байдаг.

Өнөөдөр зах зээл дээр ноёрхож, фитнесс tracker-ээс хамгийн хурдан Tesla Model S-д хүргэж буй LITHIUM-ION TECHNOLOGY нь хар тугалганы хүчил эсвэл никель метал гидридын батерей гэх мэт хуучин ойлголтуудаас олон давуу талтай юм. Гэхдээ энэ нь бас зарим хязгаарлалттай бөгөөд хамгийн түрүүнд хөгшрөх хандлагатай байдаг.

Ихэнх хүмүүс батерейг ямар нэгэн байдлаар цахилгаан "урсдаг" хоолой гэж ойлгодог. Гэхдээ бодит байдал дээр батерей нь өөрөө цахилгаан эрчим хүчийг хуримтлуулдаггүй. Тэд үүнийг тодорхой химийн урвалыг өдөөхөд ашигладаг. Дараа нь тэд эсрэг хариу үйлдлийг эхлүүлж, цэнэгээ сэргээж чадна.

Лити-ион батерейны хувьд цахилгаан ялгарах урвал дараах байдалтай байна: литийн ионууд нь батерейны анод дээр үүсдэг. Эдгээр нь литийн атомууд бөгөөд тус бүр нь нэг электрон алдсан байдаг. Ионууд шингэн электролитоор дамжин катод руу шилждэг. Суллагдсан электронууд нь цахилгаан хэлхээгээр дамжин бидний хэрэгцээт энергийг өгдөг. Батерейг цэнэглэхийн тулд асаахад процессыг буцааж, алдагдсан электронуудтай хамт ионуудыг цуглуулдаг.

Литийн нэгдлүүдтэй "хэт томрох" нь богино холболт үүсгэж, зайг асаадаг.

Харамсалтай нь литийг батерей хийхэд тохиромжтой болгодог ӨНДӨР УРАЛЦАХ чадвар нь сул талтай байдаг - энэ нь бусад хүсээгүй химийн урвалуудад оролцох хандлагатай байдаг. Тиймээс литийн нэгдлүүдийн нимгэн давхарга аажмаар анод дээр үүсдэг бөгөөд энэ нь урвалд саад учруулдаг. Тиймээс батерейны хүчин чадал буурдаг. Энэ нь илүү эрчимтэй цэнэглэгдэж, цэнэггүй болох тусам энэ бүрхүүл нь зузаан болно. Заримдаа тэр ч байтугай "дендрит" гэж нэрлэгддэг литийн нэгдлүүдийн сталактитуудыг ялгаруулж, анодоос катод хүртэл үргэлжилдэг бөгөөд хэрэв тэдгээр нь түүнд хүрвэл богино холболт үүсгэж, батарейг асаахад хүргэдэг.

Цэнэглэх, цэнэглэх мөчлөг бүр нь лити-ион батерейны ашиглалтын хугацааг богиносгодог. Гэхдээ сүүлийн үед загварлаг болсон гурван фазын гүйдлээр хурдан цэнэглэх нь процессыг ихээхэн хурдасгадаг. Ухаалаг гар утасны хувьд энэ нь үйлдвэрлэгчдийн хувьд нэг их саад тотгор учруулахгүй, ямар ч байсан хоёр, гурван жил тутамд хэрэглэгчдийг хүчээр төхөөрөмжөө солихыг хүсдэг.Гэхдээ машин бол асуудал.

Цахилгаан машин худалдаж авахыг хэрэглэгчдэд итгүүлэхийн тулд үйлдвэрлэгчид хурдан цэнэглэх сонголтыг тэдэнд уруу татах ёстой. Гэхдээ Ionity гэх мэт хурдан станцууд өдөр тутмын хэрэглээнд тохиромжгүй байдаг.

Батарейны өртөг нь өнөөгийн цахилгаан машины бүх үнээс ГУРАВДУГААР, бүр илүү юм. Худалдан авагчиддаа тэсрэх бөмбөг худалдаж авахгүй гэдэгт итгүүлэхийн тулд бүх үйлдвэрлэгчид батерейны тусдаа, урт хугацааны баталгаа өгдөг. Үүний зэрэгцээ тэд машинаа холын зайн аялалд сонирхолтой болгохын тулд илүү хурдан цэнэглэдэг. Саяхныг хүртэл хамгийн хурдан цэнэглэгч станцууд 50 киловаттаар ажилладаг байсан. Гэхдээ шинэ Мерседес EQC нь 110 кВт хүртэл, Audi e-tron нь 150 кВт хүртэл, Европын Ionity цэнэглэх станцуудын санал болгож буй хүчин чадалтай, Тесла илүү өндөр түвшинд хүрэхээр бэлтгэж байна.

Эдгээр үйлдвэрлэгчид хурдан цэнэглэх нь батерейг устгана гэдгийг хурдан хүлээн зөвшөөрдөг. Ionity зэрэг станцууд нь хүн урт замыг туулж, цаг зав багатай байх үед онцгой байдлын үед илүү тохиромжтой байдаг. Үгүй бол гэртээ зайгаа аажмаар цэнэглэх нь ухаалаг арга юм.

Энэ нь хэр их цэнэглэгдсэн, цэнэггүй байх нь түүний амьдралд чухал ач холбогдолтой юм. Тиймээс ихэнх үйлдвэрлэгчид 80% -иас дээш эсвэл 20% -иас доош цэнэглэхийг зөвлөдөггүй. Энэхүү арга барилаар лити-ион батерей жилд дунджаар хүчин чадлынхаа 2 орчим хувийг алддаг. Тиймээс энэ нь 10 жил буюу 200 км хүртэл үргэлжилж, хүч чадал нь унахаас өмнө автомашинд ашиглах боломжгүй болдог.

Эцэст нь хэлэхэд, мэдээжийн хэрэг, батерейны амьдрал нь өвөрмөц химийн найрлагаас хамаарна. Энэ нь үйлдвэрлэгч бүрийн хувьд өөр өөр байдаг бөгөөд ихэнх тохиолдолд энэ нь маш шинэ бөгөөд цаг хугацаа өнгөрөх тусам хэрхэн хөгшрөх нь мэдэгддэггүй. Хэд хэдэн үйлдвэрлэгчид "нэг сая миль" (1.6 сая км) зайтай шинэ үеийн батерейг аль хэдийн амлаж байна. Илон Маскийн хэлснээр Tesla тэдний нэг дээр ажиллаж байгаа гэнэ. BMW болон бусад хэдэн арван компанид бүтээгдэхүүн нийлүүлдэг Хятадын CATL компани дараагийн батерей нь 16 жил буюу 2 сая километр үргэлжлэх болно гэж амлажээ. Женерал Моторс болон Солонгосын LG Chem компаниуд мөн ижил төстэй төсөл боловсруулж байна. Эдгээр компани тус бүр өөрийн гэсэн технологийн шийдэлтэй бөгөөд үүнийг бодит амьдрал дээр туршиж үзэхийг хүсч байна. Жишээлбэл, GM нь катодын лити масштабын гол шалтгаан болох батерейны эсэд чийг орохоос сэргийлэхийн тулд шинэлэг материалыг ашиглах болно. CATL технологи нь никель-кобальт-манганы анодод хөнгөн цагаан нэмдэг. Энэ нь одоогоор эдгээр түүхий эдийн хамгийн үнэтэй нь болох кобальтын хэрэгцээг бууруулаад зогсохгүй батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг. Наад зах нь хятадын инженерүүд үүнийг л найдаж байна. Боломжит үйлчлүүлэгчид санаа нь амьдралд хэрэгжиж байгаа эсэхийг мэдэхэд таатай байна.