რა არის ციკლური ცხოვრება?

ციკლის ხანგრძლივობა არის დატენვის-დამუხტვის რამდენ ციკლს გადის ბატარეა, სანამ ის მცირდება წინასწარ განსაზღვრულ სიმძლავრის დონემდე. ჩვეულებრივ, ეს არის 80%, თუმცა მე მინახავს სპეციფიკაციები ყველგან - 70% ზოგიერთი საავტომობილო აპლიკაციისთვის, 85% სხვებისთვის. ბარიერი თავისთავად ერთგვარი თვითნებურია და უფრო მეტად უკავშირდება გარანტიის გამოთვლებს, ვიდრე ბატარეის ქიმიის რომელიმე ფუნდამენტურ თვისებას.

SEI ფენა გრაფიტის ანოდებზე, ალბათ, ყველაზე შესწავლილი დეგრადაციის მექანიზმია ლითიუმის-იონურ ბატარეებში. როდესაც პირველად დამუხტავთ უჯრედს, ელექტროლიტი იშლება ანოდის ზედაპირზე და ქმნის ამ მყარ ფენას-ძირითადად ლითიუმის კარბონატს, ლითიუმის ფტორს, თუ იყენებთ LiPF6 მარილს, სხვადასხვა ორგანულ სახეობებს. ეს ფენა უნდა დასტაბილურდეს რამდენიმე ციკლის შემდეგ. ეს არ არის. ის აგრძელებს ზრდას, ნელა, ჭამს ლითიუმს, რომელიც ველოსიპედით უნდა იყოს. რამდენიმე წლის წინ ვმუშაობდი პროექტზე, ვცდილობდი SEI-ის სტაბილიზაციას ელექტროლიტური დანამატებით. FEC (ფტორეთილენის კარბონატი) ეხმარება, VC (ვინილინის კარბონატი) უფრო მეტს ეხმარება. არც ერთი არ წყვეტს მას მთლიანად.

მაღალი-ნიკელის კათოდების ბზარი. NMC811, რომელიც შეიცავს 80% ნიკელს, 10% მანგანუმს, 10% კობალტს, განიცდის მასიური მოცულობის ცვლილებებს ველოსიპედის დროს-უფრო მეტად, ვიდრე ძველი NMC111 ან NMC523 კომპოზიციები. ნაწილაკები ფაქტიურად იშლება. მისი ნახვა შეგიძლიათ SEM-ის ქვეშ რამდენიმე ასეული ციკლის შემდეგ. CATL-მა დაახლოებით 2019 წელს გაარკვია, რომ თუ თქვენ სინთეზირებთ ერთ-კრისტალურ ნაწილაკებს იმ პოლიკრისტალური აგრეგატების ნაცვლად, რასაც ყველა ამზადებდა, თქვენ აღმოფხვრის ბზარების უმეტეს ნაწილს, რადგან არ არსებობს მარცვლის საზღვრები. ახლა აშკარად ჟღერს, მაგრამ სინთეზის პარამეტრების სწორი მასშტაბის მიღებას წლები დასჭირდა. მე ვფიქრობ, რომ BYD აკეთებს მსგავს რაღაცას მათი Blade ბატარეით, მაგრამ ისინი ბევრს არ აქვეყნებენ კათოდური დამუშავების შესახებ.

პატიოსნად, ტემპერატურაზე მეტი მნიშვნელობა აქვს. ყოველი 10 გრადუსით გაზრდისას თქვენ დაახლოებით ორმაგდება დაბერების მაჩვენებელი. ეს არ არის ზუსტი-სხვადასხვა მექანიზმებს აქვთ სხვადასხვა აქტივაციის ენერგია-მაგრამ ის საკმარისად ახლოსაა საინჟინრო შეფასებისთვის. შეფუთვა, რომელიც მუშაობს საშუალოდ 35 გრადუსზე, უფრო მეტხანს გაგრძელდება, ვიდრე ერთი 45 გრადუსზე. ტესლამ ეს ადრევე შეიტყო როდსტერთან ერთად. მათ გვიანდელ მანქანებს აქვთ საკმაოდ აგრესიული თერმული მართვა, ისინი გაცივდებიან გაჩერების დროსაც კი, თუ შეკვრა ძალიან ცხელდება.

სიცივე უცნაურია. დეგრადაციის ქიმია ანელებს, რაც კარგია. მაგრამ თქვენ მიიღებთ ბევრად მეტ წინააღმდეგობას და თუ ცდილობთ ძალიან სწრაფად დამუხტვას, ანოდზე ლითიუმს დაასხით, რაც ძალიან ცუდია. ლითიუმის დეპოზიტები არის შეუქცევადი სიმძლავრის დაკარგვა და თუ ისინი გადაიზარდა დენდრიტებად, შეგიძლიათ მიიღოთ შიდა მოკლე. ელექტრომობილების უმეტესობა არ გაძლევთ DC სწრაფ დამუხტვას 0 გრადუსზე ქვემოთ ამ მიზეზით.

cycle life

არის ეს კარგად-ეფექტი, სადაც ზედაპირული ველოსიპედით სიარული სიცოცხლეს ახანგრძლივებს. თუ 100%-ის ნაცვლად იყენებთ ბატარეის მოცულობის მხოლოდ 40%-ს, შესაძლოა ციკლის ხანგრძლივობა გაასამმაგოთ. შეიძლება მეტიც. მექანიზმები არ არის სრულიად ნათელი. ელექტროდებში მოცულობის მცირე ცვლილებები ალბათ ეხმარება. უკიდურესი ელექტროდების პოტენციალის თავიდან აცილება, სადაც გვერდითი რეაქციები აჩქარებს, ნამდვილად ეხმარება. მაგრამ არავინ იცის თითოეული ფაქტორის ზუსტი წვლილი.

ყოველი EV მალავს თქვენგან გარკვეულ სიმძლავრეს. როდესაც თქვენი დაფა ამბობს 0% თქვენ ალბათ 5% რეალური SOC. როდესაც ის ამბობს 100%-ზე, თქვენ ხართ 95%-ზე ან შესაძლოა 90%-ზე. მწარმოებლები არ აქვეყნებენ ამ ციფრებს. მე ვცადე შებრუნებული-ინჟინერია ჩემს ძველ Bolt-ზე, BMS მონაცემების CAN ავტობუსით დათვალიერებით, მაგრამ კალიბრაციის ცხრილები დაშიფრულია.

არავის სურს 3-4 წლის ლოდინი ბატარეის დიზაინის დასადასტურებლად. ასე რომ, ჩვენ ვაკეთებთ დაჩქარებულ ტესტირებას - უფრო მაღალი ტემპერატურა, უფრო სწრაფი ველოსიპედის სიჩქარე. პრობლემა ის არის, რომ დეგრადაციის ყველა მექანიზმი ერთნაირად არ აჩქარებს. ზოგი აკეთებს, ზოგი არა. ტემპერატურის აჩქარება საკმაოდ კარგად მუშაობს ქიმიური პროცესების უმეტესობისთვის. სიჩქარის აჩქარება ესკიზურია. და არის წარუმატებლობის რეჟიმები, რომლებიც ჩნდება მხოლოდ გახანგრძლივებული კალენდარული დროის შემდეგ, რომლებსაც უბრალოდ ვერ აჩქარებთ.

ბოლოდროინდელი ML პროგნოზირების პერსონალი საინტერესოა. თქვენ აწვდით ადრეული ციკლის მონაცემებს მოდელში და ის პროგნოზირებს გრძელვადიან-ტევადობის გაქრობას. სტენფორდმა 2019 წელს გამოაქვეყნა რამდენიმე ნამუშევარი ამაზე, კარნეგი მელონმა მსგავსი რამ გააკეთა. ის საოცრად კარგად მუშაობს იმ უჯრედებზე, რომლებზეც ისინი ვარჯიშობდნენ. განზოგადება არის პრობლემა. შეცვალეთ კათოდური შემადგენლობა ან ელექტროლიტური ფორმულირება და თქვენ უნდა გადაიმზადოთ ახალი მონაცემებით, რაც ამარცხებს მიზანს, თუ თქვენ ცდილობთ წინასწარ განსაზღვროთ ახალი დიზაინის სიცოცხლის ხანგრძლივობა.

cycle life

LFP-ს აქვს უკეთესი ციკლის სიცოცხლე, ვიდრე NMC, პერიოდი. შეგიძლიათ მარტივად მიიღოთ 3000-5000 ციკლი, ზოგჯერ მეტი. ენერგიის სიმკვრივის სასჯელი სასტიკია, თუმცა-თქვენ უარს იტყვით 30-40%-ით მაღალი ნიკელის NMC-თან შედარებით. ჩინელმა მწარმოებლებმა გადაწყვიტეს, რომ ეს გაცვლა აზრიანია იაფი ელექტრომობილებისთვის, სადაც ადამიანებს არ სჭირდებათ 300+ მილის მანძილი. BYD, CATL, იქ ყველა აკეთებს LFP-ს სტანდარტული დიაპაზონის მანქანებისთვის. დასავლური OEM-ები უფრო ნელა იღებენ მას. კულტურული განსხვავება ან ბაზრის განსხვავება ან ორივე, დარწმუნებული არ ვარ.

ნატრიუმის-იონს უნდა ჰქონდეს მსგავსი ციკლის სიცოცხლე, როგორც LFP, იმის მიხედვით, რასაც CATL და Natron ამტკიცებენ, მაგრამ ის მხოლოდ ერთი წელია წარმოებაშია, ასე რომ, ვინ იცის, რა მოხდება ამ სფეროში 5+ წლის შემდეგ.

მყარი-მდგომარეობა მუდმივად გვპირდება უკეთესი ციკლის სიცოცხლეს, რადგან თხევადი ელექტროლიტის არარსებობა ნიშნავს უფრო სტაბილურ ინტერფეისებს. მაგრამ ისინი კვლავ არ არიან ხელმისაწვდომი კომერციულად. QuantumScape უკვე "ორი წელია" დაახლოებით ექვსი წელია. ინტერფეისის წინააღმდეგობა, კონტაქტის დაკარგვა ველოსიპედის დროს, ლითიუმის დენდრიტები ზოგიერთ დიზაინში-ეს პრობლემები იმაზე რთულია, ვიდრე ვინმეს ეგონა. შესაძლოა სულფიდური ელექტროლიტები ოქსიდებზე უკეთ იმოქმედონ. იაპონიიდან მიღებული მონაცემები ვარაუდობს, რომ შესაძლოა.

cycle life

ეს ბევრს უგულებელყოფენ, მაგრამ დიდია იმ მანქანებისთვის, რომლებიც დიდად არ მართავენ. თქვენი ბატარეა მხოლოდ იქ ჯდომისას ფუჭდება. შენახვის ტემპერატურა და SOC ორივე მნიშვნელოვანია. ყველაზე ცუდი შემთხვევაა 100% დამუხტვა მაღალ ტემპერატურაზე-წელიწადში რამდენჯერმე დაკარგავთ პროცენტულ ქულას, არაფრის კეთების შემთხვევაში. 40% SOC ოთახის ტემპერატურაზე ოპტიმალური შენახვაა, მაგრამ აშკარად არ არის პრაქტიკული მანქანისთვის, რომელსაც რეალურად იყენებთ.

ბადის შენახვა სრულიად განსხვავებული ცხოველია. თქვენ გჭირდებათ 20+ წელი სიცოცხლის ხანგრძლივობა, რაც ნიშნავს, რომ მინიმუმ 7000+ ციკლი, ალბათ 10,000+ თუ რამდენიმე ციკლს აკეთებთ ყოველდღიურად. მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ მოითმინოთ ენერგიის დაბალი სიმკვრივე და მეტი სივრცე გაქვთ თერმული მართვისთვის. ეკონომიკა განსხვავებულად მუშაობს-CAPEX უფრო მნიშვნელოვანია OPEX-თან შედარებით, როცა ამორტიზაციას ახდენთ ათწლეულების განმავლობაში.

მე არ ვიცი საკმარისი ახალი ბატარეის ტიპების შესახებ, რომ ბევრი სასარგებლო ვთქვა. ლითიუმის-გოგირდს ჯერ კიდევ აქვს საშინელი ციკლის სიცოცხლე პოლისულფიდური შატლის გამო, თუმცა ზოგიერთი კომპანია აცხადებს, რომ მათ ეს გადაჭრეს. ლითიუმის-მყარ ელექტროლიტებთან დაწყვილებული ლითონის ანოდები შეიძლება იყოს წინსვლის გზა, მაგრამ დენდრიტის პრობლემა არ გაქრა. და მაშინაც კი, თუ მასალა მუშაობს, ნებისმიერი ახლის დამზადების გაზრდას მინიმუმ 5-10 წელი სჭირდება. ასე რომ, რაც არ უნდა იყოს შემდეგი, ჩვენ დავრჩებით ლითიუმ-იონის ვარიაციებით სულ მცირე კიდევ ათწლეულის განმავლობაში.

ლითიუმის პოლიმერული ბატარეებიიჯდეს სადღაც შორის-შეფუთვის უკეთესი მოქნილობა, ვიდრე ცილინდრული უჯრედები, ციკლის სიცოცხლე შედარებულია სტანდარტული ლითიუმის-იონთან, თუ გონივრულ ტემპერატურას ინარჩუნებთ. ღირსეული ვარიანტი შეზღუდული სივრცეებისთვის, მაგრამ არაფერი რევოლუციური.