Kwa nini malipo ya haraka ni kifo cha betri

Wanataka kubadilisha mafuta, lakini bado wana kasoro mbaya ambayo wazalishaji wako kimya juu yake.

Umri wa Makaa ya mawe umekumbukwa kwa muda mrefu. Wakati wa mafuta pia unamalizika. Katika muongo wa tatu wa karne ya XNUMX, tunaishi wazi wakati wa betri.

WAJIBU WAO DAIMA umekuwa muhimu tangu umeme uingie katika maisha ya mwanadamu. Lakini sasa mwelekeo tatu kwa ghafla umefanya uhifadhi wa nishati kuwa teknolojia muhimu zaidi kwenye sayari.

Mwelekeo wa kwanza ni kuongezeka kwa vifaa vya rununu - simu mahiri, kompyuta za mkononi, kompyuta za mkononi. Tulikuwa tunahitaji betri kwa vitu kama vile tochi, redio za simu na vifaa vinavyobebeka - vyote vikiwa na matumizi machache. Leo, kila mtu ana angalau kifaa cha rununu cha kibinafsi, ambacho hutumia karibu kila wakati na bila ambayo maisha yake hayawezi kufikiria.

MWENENDO WA PILI ni matumizi ya vyanzo vya nishati mbadala na tofauti ya ghafla kati ya vilele vya uzalishaji na matumizi ya umeme. Ilikuwa rahisi: wakati wamiliki huwasha majiko na TV jioni, na matumizi yanaongezeka kwa kasi, waendeshaji wa mitambo ya nguvu ya joto na mitambo ya nyuklia wanapaswa tu kuongeza nguvu. Lakini kwa kizazi cha jua na upepo, hii haiwezekani: kilele cha uzalishaji mara nyingi hutokea wakati ambapo matumizi ni katika kiwango cha chini kabisa. Kwa hiyo, nishati lazima ihifadhiwe kwa namna fulani. Chaguo ni ile inayoitwa "jamii ya hidrojeni", ambayo umeme hubadilishwa kuwa hidrojeni na kisha kulisha mafuta kwenye gridi ya taifa na magari ya umeme. Lakini gharama ya juu ajabu ya miundombinu muhimu na kumbukumbu mbaya za wanadamu za hidrojeni (Hindenburg na wengine) huacha dhana hii kwenye backburner kwa sasa.

Kinachoitwa "gridi smart" angalia katika akili za idara za uuzaji: magari ya umeme hupokea nguvu nyingi katika uzalishaji wa kilele, na kisha, ikiwa ni lazima, inaweza kuirudisha kwenye gridi ya taifa. Walakini, betri za kisasa bado haziko tayari kwa changamoto kama hiyo.

JIBU Lingine linalowezekana kwa shida hii linaahidi mwelekeo wa tatu: uingizwaji wa injini za mwako wa ndani na gari za umeme za betri (BEVs). Moja ya hoja kuu kwa niaba ya magari haya ya umeme ni kwamba wanaweza kuwa washiriki hai kwenye gridi ya taifa na kuchukua ziada ili kuzirudisha inapohitajika.

Kila mtengenezaji wa EV, kutoka Tesla hadi Volkswagen, hutumia wazo hili katika vifaa vyao vya PR. Walakini, hakuna hata mmoja wao anayetambua yaliyo wazi kwa wahandisi: betri za kisasa hazifai kwa kazi kama hiyo.

TEKNOLOJIA YA LITHIUM-ION ambayo inatawala sokoni leo na hutoa kutoka kwa bangili yako ya mazoezi ya mwili kwa Tesla Model S ya haraka zaidi ina faida nyingi juu ya dhana za zamani kama asidi ya risasi au betri za hidridi za chuma za nikeli. Lakini pia ina mapungufu na, juu ya yote, tabia ya kuzeeka ..

Watu wengi hufikiria betri kama aina ya bomba ambalo kwa njia fulani umeme "hutiririka". Katika mazoezi, hata hivyo, betri hazihifadhi umeme peke yao. Wanatumia kuchochea athari fulani za kemikali. Basi wanaweza kuanza athari tofauti na kurejesha malipo yao.

Kwa betri za lithiamu-ion, athari na kutolewa kwa umeme inaonekana kama hii: ioni za lithiamu huundwa kwenye anode kwenye betri. Hizi ni atomi za lithiamu, ambayo kila moja imepoteza elektroni moja. Ions hutembea kwa njia ya elektroni ya kioevu kwenda kwa cathode. Na elektroni zilizotolewa huelekezwa kupitia mzunguko wa umeme, ikitoa nguvu tunayohitaji. Wakati betri imewashwa kwa kuchaji, mchakato hubadilishwa na ions hukusanywa pamoja na elektroni zilizopotea.

"Kuzidi kuongezeka" na misombo ya lithiamu inaweza kusababisha mzunguko mfupi na kuwasha betri.

Kwa bahati mbaya, HATA HIVYO, UTEKELEZAJI WA JUU ambao hufanya lithiamu kufaa sana kutengeneza betri ina upande wa chini - ina mwelekeo wa kushiriki katika athari zingine za kemikali zisizohitajika. Kwa hiyo, safu nyembamba ya misombo ya lithiamu hatua kwa hatua huunda kwenye anode, ambayo huingilia kati athari. Na hivyo uwezo wa betri hupungua. Kwa ukali zaidi ni kushtakiwa na kuruhusiwa, mipako hii inakuwa nene. Wakati mwingine inaweza hata kutolewa kinachojulikana kama "dendrites" - fikiria stalactites ya misombo ya lithiamu - ambayo hutoka kwenye anode hadi cathode na, ikiwa huifikia, inaweza kusababisha mzunguko mfupi na kuwasha betri.

Kila mzunguko wa malipo na uondoaji hupunguza maisha ya betri ya lithiamu-ioni. Lakini malipo ya hivi karibuni ya mtindo na sasa ya awamu ya tatu huharakisha mchakato. Kwa simu za mkononi, hii sio kizuizi kikubwa kwa wazalishaji, kwa hali yoyote, wanataka kulazimisha watumiaji kubadilisha vifaa vyao kila baada ya miaka miwili hadi mitatu.Lakini magari ni tatizo.

Ili kuwashawishi watumiaji kununua magari ya umeme, wazalishaji lazima pia wawashawishi kwa chaguzi za kuchaji haraka. Lakini vituo vya haraka kama Ionity havifaa kwa matumizi ya kila siku.

GHARAMA YA BETRI NI TATU NYINGINE NA hata zaidi ya bei nzima ya gari la leo la umeme. Ili kuwashawishi wateja wao kwamba hawanunui bomu ya ticking, wazalishaji wote hutoa udhamini tofauti, wa muda mrefu wa betri. Wakati huo huo, wanategemea malipo ya haraka ili kufanya magari yao kuvutia kwa usafiri wa umbali mrefu. Hadi hivi majuzi, vituo vya kuchaji vya haraka sana vilifanya kazi kwa kilowati 50. Lakini Mercedes EQC mpya inaweza kutozwa hadi 110kW, Audi e-tron hadi 150kW, kama inavyotolewa na vituo vya kuchaji vya European Ionity, na Tesla anajiandaa kuinua kiwango cha juu zaidi.

Watengenezaji hawa ni wepesi kukubali kuwa kuchaji haraka kutaangamiza betri. Vituo kama Ionity vinafaa zaidi kwa dharura wakati mtu huyo ametoka mbali na ana muda kidogo. Vinginevyo, polepole kuchaji betri yako nyumbani ni njia nzuri.

Jinsi ya kushtakiwa na kuruhusiwa ni muhimu pia kwa maisha yake. Kwa hivyo, wazalishaji wengi hawapendekezi kuchaji juu ya 80% na chini ya 20%. Kwa njia hii, betri ya lithiamu-ion hupoteza wastani wa asilimia 2 ya uwezo wake kwa mwaka. Kwa hivyo, inaweza kudumu miaka 10, au hadi kilomita 200, kabla ya nguvu yake kushuka sana hivi kwamba inatumika katika gari.

Mwishowe, kwa kweli, MAISHA YA BATTERI hutegemea muundo wake wa kipekee wa kemikali. Ni tofauti kwa kila mtengenezaji, na katika hali nyingi ni mpya sana hata haijulikani jinsi itakavyokuwa umri kwa muda. Watengenezaji kadhaa tayari wanaahidi kizazi kipya cha betri na maisha ya "maili milioni moja" (kilomita milioni 1.6). Kulingana na Elon Musk, Tesla anafanya kazi kwa mmoja wao. Kampuni ya Kichina ya CATL, ambayo inasambaza bidhaa kwa BMW na kampuni zingine nusu dazeni, imeahidi kuwa betri yake inayofuata itadumu miaka 16, au kilometa milioni 2. General Motors na LG Chem ya Korea pia wanaunda mradi kama huo. Kila moja ya kampuni hizi zina suluhisho zao za teknolojia ambazo wanataka kujaribu katika maisha halisi. GM, kwa mfano, itatumia vifaa vya ubunifu kuzuia unyevu kuingia kwenye seli za betri, ambayo ndio sababu kuu ya kuongeza lithiamu kwenye cathode. Teknolojia ya CATL inaongeza aluminium kwa anode ya nikeli-cobalt-manganese. Hii sio tu inapunguza hitaji la cobalt, ambayo kwa sasa ni ghali zaidi ya malighafi hii, lakini pia huongeza maisha ya betri. Angalau ndivyo wahandisi wa China wanavyotumaini. Wateja wanaowezekana wanafurahi kujua ikiwa wazo hufanya kazi kwa vitendo.