Dadansoddiad Rhagolwg o Batris Lithiwm yn Amnewid asid plwm ym Maes Batris Modurol

Batris asid plwm ar hyn o bryd yw'r brif ffynhonnell pŵer ar gyfer SLI mewn cerbydau modur, ac maent hefyd wedi cael llawer o gymwysiadau eraill. Mae manteision batris lithiwm fel batris SLI yn lle batris asid plwm yn bennaf yn gorwedd yn eu bywyd hirach a'u dwysedd ynni uwch. O ran diogelwch, ystyrir y rheoliadau batri Ewropeaidd newydd ar ddefnyddio deunyddiau cyfyngol mewn cerbydau, ynghyd â manylebau cost, dylunio a phrofi. Mae cylch bywyd ac ailgylchu'r ddau fatris hefyd yn cael eu hystyried.

1. Amnewid batri

Dros y blynyddoedd, mae safonau cemeg a gweithgynhyrchu batris asid plwm wedi'u haddasu i ofynion pŵer newydd ac yn herio yn gymharol gyflym trwy addasu ychwanegion a gwella'r prosesau gweithgynhyrchu presennol, yn hytrach na cheisio ail-ddylunio system batri hollol newydd. Yn y 1960au, roedd oes gwasanaeth batri SLI asid plwm tua 3 blynedd, ac erbyn 2015, wrth i ofynion pŵer a chymhwyso gynyddu, gall y batri bara cyhyd â phum mlynedd neu fwy.

Mae batris asid plwm wedi cynnal cyfran o'r farchnad, yn bennaf oherwydd eu bod yn gallu cwrdd â'r cerrynt uchel sy'n ofynnol ar gyfer cychwyn oer ICE, gwydnwch beiciau tymheredd uchel, diogelwch cymharol uchel, a chost gymharol isel. Os ydych chi'n bwriadu cymryd rhan yn y farchnad hon, yna dyma'r heriau y mae'n rhaid i unrhyw dechnoleg batri newydd eu hwynebu. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae sefydlogrwydd batris lithiwm o ran cemeg a gweithgynhyrchu wedi'i wella'n sylweddol, mae'r gost wedi'i lleihau'n barhaus, ac mae'r perfformiad wedi'i wella'n barhaus. Mewn ystyr ehangach, o'i gymharu â batris asid plwm, prif fanteision cyfredol batris SLI lithiwm-ion yw eu dwysedd egni uchel a'u bywyd hir.

Mae gan fatris SLI lithiwm-ion berfformiad tebyg i fatris SLI asid plwm presennol, a chyflwynwyd profion ychwanegol i werthuso sefydlogrwydd batris SLI lithiwm-ion. Gan gynnwys mesurau diogelwch llym, megis amddiffyn gordaliad, profion dinistrio math puncture neu puncture, rhyddhau a gwefru tymheredd isel parhaus, a gwerthuso effaith dyddodiad lithiwm.

2. Dyluniad diogelwch batri lithiwm-ion

Y brif her yn natblygiad batris SLI lithiwm-ion yw pa mor ddiogel yw'r batri o dan amodau cam-drin neu heneiddio, ac a fydd ffo thermol yn digwydd. Mae llawer o brofion wedi'u cynnal i atal y sefyllfa hon, ond nid yw pob sefyllfa yn rhagweladwy. Gan fod y ddamwain wedi achosi difrod gormodol i du mewn y cerbyd, a allai beri i'r batri losgi oherwydd tanau allanol neu fewnol, bydd y rhagofalon a gymerir yn sicrhau na fydd y batri sydd wedi'i ddifrodi yn achosi gwreichion ymhellach, a thrwy hynny leihau lledaeniad tân ar ôl y damwain. Yn ogystal, ffactor unigryw o'r batri yw'r cylched fer fewnol (ISC) a all ddigwydd oherwydd ei bod yn heneiddio. Mae rhai cyflyrau cyffredin, megis ffurfio dendrites lithiwm, yn treiddio i'r diaffram i achosi cylched fer, sy'n achosi i'r diaffram grebachu oherwydd gwres ac achosi cylched fer ardal fawr. Her arall ar gyfer profi batris safonedig yw y gall strwythur allanol batris lithiwm-ion fod yn silindrog, cwdyn (pecyn meddal) neu'n sgwâr. Felly, mae angen gweithdrefn prawf mecanyddol gwahanol ar gyfer pob math o fatri. Gellir defnyddio'r technegau hyn i arwain y ddealltwriaeth o'r gydberthynas rhwng profion diogelwch a batris SLI lithiwm-ion.

3. Dyluniad batri SLI

Wrth ddylunio batris SLI, mae yna amrywiaeth o ddeunyddiau electrod a chyfuniadau batri i ddewis ohonynt. Fodd bynnag, pan fydd foltedd cyffredinol y batri wedi'i gyfyngu i 12V nodweddiadol, mae'n bosibl disodli'r batri asid plwm presennol yn yr achos hwn. Ar hyn o bryd, dim ond ychydig o fatris sydd wedi'u cysylltu mewn cyfres sy'n gallu cyrraedd y foltedd batri cywir.

Yn ychwanegol at y gofyniad i gael foltedd batri yn agos at 12V, mae angen ystyried ffactorau eraill fel argaeledd hawdd yn y farchnad defnyddwyr. O'u cymharu â batris asid plwm safonol, gall y deunyddiau hyn wneud batris SLI cost-gystadleuol. Gellir rhannu deunyddiau catod batris lithiwm-ion yn fathau haenog, spinel ac olivine. Mae'r deunydd anod yn garbon yn bennaf. Yn ogystal ag ystyried cydnawsedd deunyddiau catod ac anod i ddarparu'r foltedd batri cywir a chynhwysedd pŵer, y cyntaf o fatris lithiwm-ion Y tair cydran bwysig yw ei electrolyt. Ar gyfer y mwyafrif o fatris masnachol, defnyddir electrolytau hylif organig ynghyd â halwynau lithiwm hydawdd, a all ddarparu'r dargludedd ïon lithiwm gofynnol. Yr halen mwyaf cyffredin a ddefnyddir ar hyn o bryd yw LiPF6.

Yn BEV, gellir defnyddio'r batri SLI lithiwm-ion 12 V i gynnal system electronig y cerbyd' s pan nad yw'r cerbyd yn gyrru. Nid yw'r defnydd o fatris SLI asid plwm yn y cais hwn yn ddelfrydol oherwydd ei fod fel arfer wedi'i gynllunio ar gyfer pŵer uchel ac nid yw o reidrwydd yn addas ar gyfer y senarios cais o ollwng cerrynt isel dwfn. Yn hyn o beth, mae batris SLI lithiwm-ion yn gwneud iawn am ddiffygion batris SLI asid plwm.

4. Dylunio cydbwysedd batri a system rheoli batri (BMS)

Yn wahanol i fatris SLI asid plwm, yr her ar gyfer technoleg batri lithiwm-ion yw bod ganddynt effeithlonrwydd ailwefru uchel yn agos at 95% a rhaid iddynt weithio'n llym o fewn ffenestr foltedd y batri. Pan fydd batris lithiwm-ion yn cael eu cydosod mewn cyfres a'u gwefru, gallant ddrifftio'n hawdd y tu allan i ffenestr foltedd y batri, gall y deunydd gweithredol ddechrau profi newidiadau cyfnod anghildroadwy, a gall yr electrolyt ddechrau dadelfennu. Mae hyn yn ei dro yn cynyddu gwrthiant mewnol y batri, a thrwy hynny gynyddu effaith anghydbwysedd y batri. Felly, mae rheoli a monitro pecynnau batri unigol wedi dod yn arferion safonol ar gyfer modiwlau lithiwm-ion, ac maent fel arfer yn cael eu cynnwys yn y blwch blwch batri. Mae nifer fawr o systemau BMS ar y farchnad, gyda llawer ohonynt wedi'u teilwra'n benodol ar gyfer cemegolion batri lithiwm-ion penodol. Y dull codi tâl symlaf a mwyaf cost-effeithiol yw cyfyngu ar godi tâl pecyn batri'r gyfres. Dull gwell yw caniatáu ailddosbarthu egni rhwng y batris unwaith y bydd y batri yn cyrraedd ei derfyn foltedd uchaf, gan atal un batri rhag codi gormod ac achosi problemau diogelwch.

5. Cost y batri

O'i gymharu â thechnolegau presennol, un o brif heriau batris SLI lithiwm-ion yw rhoi pris cystadleuol i ddefnyddwyr. Mae ymchwilwyr yn gweithio'n galed i astudio materion y gadwyn werth wrth weithgynhyrchu batris lithiwm-ion. Ar hyn o bryd, ystyrir bod bron i 60% o gostau batri yn cynnwys deunyddiau anactif fel casglwyr cyfredol, gwahanyddion a chasinau batri. Daw'r gost ychwanegol o interphase electrolyt solet (SEI). ) Yr amser a'r egni a dreulir yn y broses ffurfio.

6. Polisïau a deddfwriaeth

Mae prif ysgogwyr technoleg fel arfer yn dod gyda rhai polisïau cenedlaethol a rhyngwladol sy'n ymwneud ag iechyd a diogelwch, ac yna deddfwriaeth. Mae'r rhain fel arfer yn cynnwys defnyddio rhai cemegolion neu ategolion cemegol sy'n cael eu hystyried yn niweidiol i fodau dynol a'r amgylchedd. Yn enwedig pan ddefnyddir y sylweddau niweidiol hyn mewn cerbydau, dylai eu cysyniad dylunio allu cyflawni" ailgylchu gwyrdd", hynny yw, gallant gael eu Dadosod fel y gellir ailddefnyddio, ailgylchu neu waredu'n amrywiol ddeunyddiau yn ddiogel. heb achosi unrhyw lygredd i'r amgylchedd.

7. Safonau a manylebau

Dros y degawdau, mae manylebau a safonau wedi dod i'r amlwg ac wedi datblygu'n raddol i addasu i berfformiad a diogelwch bron pob cymhwysiad batri, gan gynnwys batris SLI ar gyfer cerbydau. Ar y llaw arall, gall deddfwriaeth rhai gwledydd neu ranbarthau gyfeirio at safonau wrth ddelio â rhai gofynion sydd fel arfer yn cael effaith uniongyrchol ar ddiogelwch ac iechyd y gymuned a'r amgylchedd. Mae Cynghrair Batri Uwch yr Unol Daleithiau (USABC) wedi llunio llawlyfr profi batri (Adolygiad 2) ar gyfer Adran Ynni'r UD (DoE).

8. Ailgylchu batri

Ar hyn o bryd cwmni sydd â chryfder penodol wrth ailgylchu batris lithiwm-ion.

Mae'r uchod yn crynhoi bod rhai cwmnïau mawr yn cymryd rhan weithredol yn y broses ailgylchu ar raddfa ddiwydiannol o fatris lithiwm-ion. Bydd gallu ailgylchu'r diwydiant ailgylchu sy'n dod i'r amlwg yn cynyddu o leiaf bum gwaith yn ystod y 7 i 10 mlynedd nesaf.

9. Casgliadau a rhagolygon

Mae'r erthygl hon yn crynhoi rhai ffactorau o ddisodli batris SLI asid plwm â ​​batris SLI lithiwm-ion, a fydd yn broses raddol yn yr ychydig flynyddoedd nesaf. Gyda'r defnydd enfawr o storio system ynni adnewyddadwy, bydd y defnydd o fatris asid plwm yn parhau i dyfu, a bydd ffocws batris SLI lithiwm-ion yn cael eu defnyddio mewn cerbydau ICE canol i ben uchel sydd wedi'u lleoli yn Ewrop, rhai o sydd yn Asia a'r Unol Daleithiau. I lawer o gerbydau ICE bach a rhad, bydd y batri SLI asid plwm yn parhau i gael ei ddefnyddio, oherwydd cost ailosod y batri fydd y ffactor pendant bob amser. Yn ogystal, bydd y farchnad ddefnyddwyr fyd-eang yn cynyddu'r defnydd o" economi gylchol" cynhyrchion, a fydd yn canolbwyntio ar leihau gwastraff amgylcheddol wrth gynyddu ailgylchu deunyddiau crai. Er bod ailgylchu batris lithiwm-ion yn dal yn ei fabandod, mae Tsieina, Japan a gwledydd eraill eisoes wedi cynnal mentrau mawr. Mae'r Unol Daleithiau, Awstralia a gwledydd Ewropeaidd i gyd wedi dangos swyddogaethau newydd deunyddiau ailgylchu mewn batris lithiwm-ion. Bydd y prosesau ailgylchu hyn yn digwydd yn ystod y pump i bum mlynedd nesaf. Perffaith mewn deng mlynedd.