Από τι είναι φτιαγμένες οι μπαταρίες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων;

Οι περισσότερες μπαταρίες ηλεκτρικών αυτοκινήτων είναι κατασκευασμένες από διάφορες ποσότητες ιόντων λιθίου, κοβάλτου, νικελίου, μαγγανίου, πυριτίου και ηλεκτρολυτών.το διαχωριστικόΑλλά τι ακριβώς σημαίνει αυτό; Γιατί λίθιο; Ποια ιόντα;Μην φοβάστε ̇ είμαστε εδώ για να σας εξηγήσουμε από τι είναι φτιαγμένες οι μπαταρίες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων..

Για να ξεκινήσουμε, ας διαπιστώσουμε ότι παρόλο που μια μπαταρία Tesla και μια μπαταρία Chevrolet Bolt είναι και οι δύο μπαταρίες ιόντων λιθίου, αυτό δεν σημαίνει ότι είναι κατασκευασμένες το ίδιο.Η χημεία της μπαταρίας έχει τεράστια επίδραση στον τρόπο που μια μπαταρία φορτίζει και εκφορτώνει, πώς διαχειρίζεται τη θερμότητα, πόση ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει κάθε κύτταρο στην μπαταρία και πόσο κοστίζει κάθε κύτταρο.Η Samsung SDI και η LG προσπαθούν πάντα να βελτιώσουν τη χημεία τους για να πάρουν τις καλύτερες επιδόσεις και τα χαμηλότερα κόστη..

Οι ακριβείς συνταγές για τις κυψέλες μπαταρίας των περισσότερων κατασκευαστών δεν είναι δημόσιες πληροφορίες, καθώς κάθε εταιρεία έχει την ιδιόκτητη φόρμουλα της.Ας δούμε λοιπόν τι είναι και τι κάνουν., ξεκινώντας από το λίθιο.

Λιθίου

Το λίθιο σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου ("Li-ion" για συντομία) αποτελεί την κάθοδο και το άνοδο, ήτοι τις θετικές και αρνητικές πλευρές μιας μπαταρίας.Τα ιόντα λιθίου κινούνται μέσα στην θετική πλευρά του κυττάρου (καθοδικά) και παράγουν ηλεκτρόνια που, που είναι αρνητικά φορτισμένα, θέλουν να φτάσουν στην αρνητική πλευρά (άνωτο) της μπαταρίας, αλλά δεν μπορούν λόγω του διαχωριστή μεταξύ της κάθοδος και του άνωτου.Αυτό σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια θα ρέουν από τη θετική πλευρά της μπαταρίας., μέσα από τη συσκευή σας, την τροφοδοσία του, και στη συνέχεια πίσω στο άνοδο.

Το λίθιο στο κύτταρο δεν είναι καθαρό, επειδή είναι πολύ αντιδραστικό με άλλα στοιχεία για να είναι ασφαλές.,Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν οξείδιο κοβαλτίου του λιθίου στην πλευρά της καθοδικής μπαταρίας και ενώσεις λιθίου-αυτογόνου στην άνοδο.

Κοβάλτιο

Το κοβάλτιο χρησιμοποιείται στις μπαταρίες για δύο βασικούς λόγους: Πρώτον, προσφέρει εξαιρετική πυκνότητα ενέργειας, πράγμα που σημαίνει ότι όσο περισσότερο κοβάλτιο χρησιμοποιεί (μέχρι ένα ορισμένο σημείο) ένα κύτταρο μπαταρίας, τόσο περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει.Το άλλο πλεονέκτημα είναι ότι το κοβάλτιο αυξάνει τη θερμική σταθερότητα μιας κυψέλης μπαταρίαςΓιατί είναι σημαντική η θερμική σταθερότητα; Στο σχετικό άρθρο μας για τις φωτιές των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, παρατηρήσαμε ότι όσο λιγότερο αντιδρά η μπαταρία στις αλλαγές θερμοκρασίας, τόσο λιγότερο επιρρεπής είναι στην θερμική απόδραση.και ως εκ τούτου είναι λιγότερο πιθανό να εκραγούν σε μια φωτιά λιθίου που είναι δύσκολο να σβήσει.

Η υπερβολική εξάρτηση από το κοβάλτιο έχει μειονεκτήματα.Επίσης, τείνει να βρίσκεται σε περιοχές που υποφέρουν από μεγάλη πολιτική και κοινωνική αστάθεια, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε άγριες διακυμάνσεις τιμών καθώς και σε σημαντικές παραβιάσεις των ανθρωπίνων δικαιωμάτων από τις εταιρείες εξόρυξης και τις χώρες στις οποίες δραστηριοποιούνται.

Τα προβλήματα αυτά οδήγησαν τους κατασκευαστές μπαταριών να προσπαθήσουν να μειώσουν την ποσότητα κοβάλτου στα χημικά τους προϊόντα.Αλλά έχει και μειονεκτήματα..

Νικέλιο

Το νικέλιο χρησιμοποιείται στις μπαταρίες για να αυξήσει την πυκνότητα ενέργειας ενός κυττάρου, παρόμοια με το κοβάλτιο.Αυτό μπορεί να προκαλέσει υποβάθμιση της απόδοσης σε μικρότερο χρόνο από μια μπαταρία με λιγότερο νικέλιο και περισσότερο κοβάλτιο.

Πρώτον, πωλείται για περίπου 18.000-21.000 δολάρια το τόνο, σε σύγκριση με το κοβάλτιο, το οποίο συνήθως κοστίζει πάνω από 30 δολάρια.000 ανά τόνο και παρουσιάζει μεγαλύτερες διακυμάνσεις των τιμώνΣτη συνέχεια, αυτές οι μικροτρύπες που προκαλούν απώλεια απόδοσης μπορούν να μετριαστούν χρησιμοποιώντας μια "κατάβαση" στην κατασκευή της κάθοδος.και μετά άλλα μέταλλα με διαφορετικά χαρακτηριστικά επιδόσεων είναι στρώματα πάνω από αυτό.

Μαγγάνιο

Ενώ το νικέλιο και το κοβάλτιο συνεργάζονται με το λίθιο για να αυξήσουν την αποθήκευση ενέργειας, το μαγγάνιο κρατά τα πάντα ενωμένα και σταθερά.Είναι ένα δομικό πρόσθετο., και ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται σε μικρότερα ποσοστά από το νικέλιο ή το κοβάλτιο.

Σιλικόνη

Όταν αυξήσεις την ενεργειακή πυκνότητα στην θετική πλευρά της κυψέλης με νικέλιο και κοβάλτιο,Αυτά τα ηλεκτρόνια θα χρειαστούν ένα μέρος για να πάνε μετά το ταξίδι τους μέσα από τους κινητήρες του ηλεκτρικού σας οχήματος.Το πυρίτιο είναι σπουδαίο επειδή είναι σταθερό, φθηνό και μπορεί να κρατήσει περίπου 10 φορές περισσότερα ηλεκτρόνια από το γραφίτη.

Ηλεκτρολύτης

Χωρίς ηλεκτρολύτη σε μια μπαταρία, δεν θα υπήρχε τρόπος για τα ηλεκτρόνια να μετακινηθούν από την άνοδο στην κάθοδο κατά τη διάρκεια της φόρτισης.Υπάρχουν διάφορα είδη ηλεκτρολυτών και η χημεία μπορεί να γίνει περίπλοκη., αλλά χωρίζονται σε μερικές διαφορετικές οικογένειες.

Οι υδατικές διαλύσεις είναι υγρές, ενώ οι μη υδατικές διαλύσεις όχι.που είναι πιο σταθερά στη θερμοκρασία και έχουν καλύτερα χαρακτηριστικά μεταφοράς από τα οργανικά υδατικά και μη υδατικά διαλύματαΣτη συνέχεια, υπάρχουν τα πολυμερή ηλεκτρολύματα, τα οποία χρησιμοποιούν πλαστικά ως συνδετικά τους παράγοντες.

Διαχωριστικό

Η κύρια εργασία του διαχωριστή μέσα σε ένα κύτταρο είναι να αποτρέψει την εμφάνιση βραχυκυκλωμάτων διαχωρίζοντας την κάθοδο και το άνοδο.Ο διαχωριστής είναι συνήθως κατασκευασμένος από μικροπορώδες πλαστικό και επιτρέπει κάποια ροή ηλεκτρονίων από την κάθοδο απευθείας στο άνοδοΑυτό είναι φυσιολογικό, αλλά όταν ένα κύτταρο ζεσταθεί πολύ, ο διαχωριστής λειτουργεί σαν ένα είδος ασφάλειας για το κύτταρο.Απομονώνοντας πλήρως τη μία πλευρά του κελί από την άλλη και ελπίζουμε να αποτρέψει μια άσχημη φωτιά.

Ο Έντμουντς λέει

Υπάρχει πολλή προηγμένη χημεία μέσα στην μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου.αποτελούν το πιο ακριβό μέρος του οχήματος και αποτελούν μέρος του λόγου για τον οποίο τα MSRP παραμένουν υψηλά.