Pîlên lîtyûm-îon kêm in û hewce ne ku werin nûjen kirin

Bawer bikin an na, smartphone-ya ku hûn di destê xwe de digirin ji torgiloka komputerê ya NASA-yê, ku di sala 1969-an de ji bo danîna mirovan li rûyê heyvê dihat bikar anîn, bihêztir bû û bi smartphone-ya xwe hûn dikarin bang bikin û peyaman jî bişînin wekî taybetmendiyên ecêb ên din ên wekî lîstik lîstin û vîdyoyan lîstin Wênegirîn, weşan û taybetmendiyên din ên ku em nekarin bi tevahî wan navnîş bikin, lê hemî taybetmendiyên ku hûn bi rêya smartphone digirin dibe ku tine bibin û amûrek bêkêr bibe heke pileyek wê ya bihêz û şarjkirî tune be ku dikare demek dirêj bidome, lê teknolojiya ku hatî bikar anîn hîn jî xelet e û pêdivî ye ku were pêşve xistin.

Pîlên litium-ion

Yekem bataryaya şarjê arizî-asîd di 1859 de ji hêla fîzîkîstan ve hate pêşve xistin Gaston PlantyIn di 1980 de, cîhanê pêşve bibin John Goodnav Pîla katodê ya oksîda kobalt lîtyûmê, ku ji hêla Sony ve hate firotin û di 1991 de ji bo pîlên têlefona desta hate bikar anîn, û ji bo vê destkeftiyê, Godnav di cotmeh de digel hevalên kîmyager M. Stanley Whitingham û Akira Yoshino Xelata Nobelê girtin.

Pîlên ionê yên lîtyûmê bi berhevdana katoda oksîda lîtyûmê (elektroda erênî) bi anodê (elektroda neyînî) û elektrolîtê (veqetîner) ku wekî rêşker tê bikar anîn dixebitin, dema ku pîl tê şarjandin û davêjin, îyon di navbera elektrod de digerin û enerjiya ku çêdike çêdikin pîl wê hingê dikare bikar bîne.

Tenê pênc pargîdaniyên li Japonya, Çîn û Koreya Başûr% 62 bataryayên lîtyum-ion ên cîhanê çêdikin. Daxwaz ji 2015-an ve, dema ku Çîn dest bi êrişkariyê hilberandina wesayîta elektrîkê ya navxweyî kir digel mezinbûna gerdûnî ya berdewam di firotana smartphone, tablet û laptopan de pir zêde bûye. .

Çîn niha li cîhanê% 60 wesayîtên elektirîkî çêdike, û hewl dide ku kontrola lîtyûmê, ku mînînalek xwezayî ye pir di ava şor de tê dîtin û bi piranî li Amerîkaya Başûr, bi taybetî li Bolîvya, ileîlî û Arjantînê tê hilberandin, ewleh bike.

Pargîdaniya Çînî Tianqi Lithium sala borî 4 mîlyar dolar ji bo pişka pargîdaniya madenê ya ileîlî Sociedad Química y Minera dabû, bi bandor wê li ser nîvê hilberîna global a lîtyûmê kontrol kir, û pîşesaziya ku Tianqi li ser bisekine bazara bataryaya lîtyum-iyon e , ku tê pêşbînîkirin ku di mezinahiyê de mezin bibe.Li gorî fîrma lêkolîna sûkê Global Market Insights ji 33 mîlyar dolarî 2018 di sala 73 de ji 2024 mîlyar dolarî heya XNUMX.

Dezavantajên bataryayên lîtyûm-iyon

Lithium (jê re dibêjin zêrê spî) li gorî hêmanên din hêmanek kîmyewî çalak e, û li Amerîkaya Başûr, ku li cîhanê piraniya lîtyûmê çêdike, zêrên spî ji rûyên xwê tê derxistin, lê rêbaza ku tê bikar anîn di yekê de pir av digire Ji bo kobaltê devera herî hişk a cîhanê.Mîneralek din a ku di hilberîna bataryayan de hewce dike, hema hema bi tenê li Komara Demokratîk a Kongoyê tê dîtin, û ew bi kiryarên ne ewle tê kanîn, di nav de karanîna zarokan wekî karker kobaltê derxînin.

Wekî din, bataryayên lîtyûm-ion niha pir biha ne ku werin vesartin, ku tê vê wateyê ku ew timûtim di zeviyan de diqedin, û Amerîkî her sal li dora du mîlyar bataryayên lîtyûm-ion diavêjin. Lêbelê, li Swêd û Japonya projeyên ku dest pê kirine hene. Pîlên wesayîta elektrîkê yên ku hêj dikarin ji% 70-ê şarjê xwe ragirin jî piştî gelek salan karanîn dîsa bikelînin.

Tevî zêdebûna lezgîn a daxwazê ​​ji bo wan, pîlên lîtyûm-îonê dezavantajên din jî hene, wekî pirsgirêkên ewlehiyê û zirara hawîrdorê, ji ber ku lîtyum-iyon bi xwezayî materyalek bêîstîkrar e û ev tê vê wateyê ku dibe ku ew biteqe dema ku zirarê bibîne an ji ber germahiyek mezin bikeve. 195 şewat û teqînên di navbera 2009 û 2017 de, di nav de pirsgirêkên berbiçav ên ku Samsung Galaxy Note 7 di 2016 de rû bi rû maye.

çareseriyên alternatîf

Hin lêkolîner û teknolojî hewl didin ku van dijwarî û dezavantajên bataryayên lîtyum-ion çareser bikin, lê hinên din jî li ser pêvajoya evolusyona hêdî dixebitin ku alternatîfek lîtium-iyonê bibînin wekî ammonia, magnezyûm, û sodyûm hemî niha têne pêşve xistin û ew hemî kêmasiyên wan hene, di nav wan de ragirtina enerjiyê ya kêm û lerizîna maddî.

Jarvis Toe, cîgirê serokê kargêriyê yê bazirganî û hilberên li Enevate Corporation, pargîdaniyek bataryaya lîtyum-iyon ku li Irvine, California ye, dibêje: "Du teknolojiyên pîlê yekem hene ku ji bo pîşesaziya kareba elektrîkî şiyanên ecêb nîşan didin." madeyek çalak e ku dikare lîtyûmê di xwe de vehewîne, û pê re pêgehekî elektrîkî ya wê bilind e.

Pêşkeftinek din a mezin kêmkirin an tasfiyekirina kobalt e, ku naha% 20 mesrefa materyalên ku di bataryayek lîtyum-îonê ya rêkûpêk de têne bikar anîn, pêk tê, û bihayê kobaltê ji 20 $ serê tonek metrîkî di 2016 de gihiştiye nêzîkî $ 80ro XNUMX, ji ber vê yekê rakirina kobalt kilîta daxistina lêçûnê ye.Bateriyên lîtyum-îon, ji ber vê yekê jî Panasonic û Tesla dixebitin ku kobalt ji bataryayên xwe derxînin.

"Teknolojiyên katodên kêm-kobalt an bê kobalt dikarin alîkariyê bidomînin ku lêçûna bataryayên EV kêm bikin da ku zûtir EV-yên bi arzanî, pejirandî bistînin, ji ber ku katod îro jî di nav hucreya lîtyum-iyonê de hêmana herî biha ne, û teknolojiyên anodê ku serdest in Silicon digel hevrazên enerjiya bilind û taybetmendiyên ewlehiyê kapasîteyên şarjê pir zû pêşkêşî dike. ”

Tîmên lêkolînê bi karanîna karanîna elektrodên oksîda kromiumê ya magnezyûm û nanavêjên zêrîn vekolîn da ku li şûna kobalta ku katod bi gelemperî jê têne çêkirin, ji bilî bataryayên "nûvejenbar" ên ku dikarin elektrolîtan ji nû ve dagirin. Santralek elektrîkê ya li kêleka rê dikare wesayîta weya elektrîkê ji nû ve dagire electrolyte nû dema Pêdivî ye, ku fikara range ku niha ji bo bataryayên lîtyûm-iyonê pirsgirêkek mezin e radike.

Bill Ray, berpirsiyarê sektora nîvserger û elektronîkî li fîrma lêkolîna bazarê Gartner, dibêje ku kumkirina sifir dikare ji pênc salan kêmtir iyona lîtyûmê biguhezîne, û ew nêzê hilberînê ye û bi anodek mezintir e, ku tê vê wateyê ku ew pir tête barkirin zû. Bê guman tiştê ku xerîdar dixwazin. "

Gelek pargîdanî, di nav de Ford, bataryayên hişk-dewletê ku pêşvexistina elektrolîtê ya şilek bi zexm tê xebitandin pêşve diçin, û gelek materyalên potansiyel têne lêkolîn kirin di nav wan de materyalên krîstalî yên nû, sîlîsyona polikrîstalîn a LTPS, û konduktorê lîtyum hîdrîd a superionîk, Elektrolîta seramîkî.

Teknolojiyên pêşerojê

Bikaranîna hişk dibe ku di bataryayek kapasîteya mezintir de bibe sedema kêmbûna rîska agir an teqînê, her çend van materyalan ji hilberîna sereke dûr in.Ji bo vê yekê Laboratorên Federal a Swîsreyê ya ji bo Zanist û Teknolojiya Materyal û Zanîngeha Cenevreyê jî prototîpek nû ya pîlê çêkirine wekî 'dewleta hişk' tê zanîn. Bi tevahî, potansiyela vê pîlê heye ku ji lîtium-iyonê bêtir bibandor be, xwedan şiyanên mezintir e, û ewlehiya astên bilind peyda dike.

"Heke hûn karibin li ser mêtroyek şarjkirina bêhêl a pêbawer mestir bibin, teknolojiya pîlê bixwe pir girîng dibe." "Tevî ku ceribandinên yekem ên bi pergalên bataryaya hişk-dewlet hene, lê teknolojiya hişk-dewlet niha di warê teknolojî û bihayê de dezavantajên wê hene," Sven Schulz, CEOyê pargîdaniya AKASOL ya Almanî ji bo bataryayên performansa bilind dibêje.

Ew hêvî dike ku bataryayên hişk-dewlet heya 2030-ê bikevin sûkê, her çend ew bawer dike ku bataryayên lîtyûm-iyonê dê bi kêmanî deh salên pêşîn bijareya çêtirîn bimîne ji ber ku dema ku pêşkeftina teknolojiya lîtyum-îonê ne pêvajoyek şoreşgerî ye, ew e gav bi gav bi% 2% ber 5% baştir dibe.% Salane. Piştevaniya vê teknolojiyê heya derketina teknolojiyek nû ya ceribandinê tiştek rast e.

Di maweya dirêj de, hin pisporan li ser pêşeroja hêza pîlê nêrînek bi tevahî cûda heye, Ray dibêje ku şarjkirina înfeksiyonê ya bêhêl an hundurîn bi navgîniyek li ser garajek, kolanek, an parka bajêr ve gelemperî ye.

"Vê gavê, şarjkirina bêhêl ji şarjkirina bi kabloyek bi rastî ne çêtir e. Ger hûn karibin li ser şarjêra bêhêl a pêbawer li ser yek metreyê fêr bibin, teknolojiya pîlê bixwe pir girîng dibe. Amûra we her gav xwe dispêre şarjê."

Hin di pîşesaziya enerjiyê de pêşbînî dikin ku depoya enerjiya navxweyî, wekî Powerwall-a Tesla, dê bibe standard ji ber ku di yekîneyan de bataryayên lîtyum-îonê yên şarjê hene ku dikarin 13.5 kilowatt saetê karebayê hilînin, têra ku ji bo rojek xaniyek navîn mezin bikin. mezin dibe ji ber ku bêtir xanî bi panelên tavê û turbînên bayê ve têne çêkirin, û hûn hewce ne ku vê enerjiyê tomar bikin.

Di dawiyê de, her ku pêwendiya me bi cûrbecûr bataryayên zêde dibe, dê teşwîqa bazirganî zêde bibe da ku çareseriyên nû, pêbawertir û bibandor bikolin, û ji bo vê yekê em hewce ne ku di kîmya, fîzîk, endezyarî û zanista materyalê de bêtir ezmûnê bistînin da ku em bi hev re bibin yek û girîng e ku pêlek meya hevkar a girseyî hebe ku pirsgirêkan çareser dike.Pêşkeftina teknolojiyên nû yên pîlê.

Bikarhêner:

medya