He aha ke 'ano o ka 'Aging Calendar?

ʻO ka ʻelemakule kalena ʻo ia ka nalo ʻana o ka mana i loaʻa i loko o nā pākahi lithium-ion i ka manawa, ʻoiai ke hoʻohana ʻole ʻia. ʻAʻole like me nā ʻōnaehana mechanical e ʻaʻahu wale ana i ka wā o ka hana ʻana, hoʻohaʻahaʻa mau ka kemika pākaukau ma o nā hopena electrochemical ma ka ʻili anode.

Hiki ke hoʻohaʻahaʻa ʻia inā e noho ana kāu EV i loko o ka hale kaʻa, noho kāu panakō mana i loko o kahi pahu huki, a i ʻole e hoʻomau ʻole nā pākaʻikaʻi mālama pūnaewele. Hoʻokumu mua ʻia ke kaʻina hana e nā kumu ʻelua: ka mahana mālama a me ka state of charge (SOC).

Aia ma ka puʻuwai o ka ʻelemakule kalena kahi kaʻina hana i ka nanoscale. Ke hoʻomaha ʻia kahi pākaukau lithium-ion, e ulu mau ana ka papa electrolyte interphase (SEI) ma ka anode. ʻO kēia kiʻiʻoniʻoni pale, maʻamau 100-120 nanometers mānoanoa, hana ʻia i ka wā o ka pōʻaiapuni mua a ʻaʻole e pau ka ulu ʻana.

Aia ka SEI i ʻelua papa ʻokoʻa. Aia i loko o ka papa nā pūhui anorganic like lithium carbonate (Li₂CO₃), lithium fluoride (LiF), a me lithium oxide (Li₂O). Aia ka papa waho i nā mea kūlohelohe e like me ka lithium ethylene dicarbonate. He kumu koʻikoʻi ko nā papa ʻelua-e ʻae i nā ion lithium e hele i loko o ka pale ʻana i nā electrons, e pale ana i nā kaapuni pōkole.

Eia naʻe, hiki mai kēia palekana i ke kumu kūʻai. Ke mānoanoa ka SEI i ka manawa, hoʻopau ia i ka lithium ikaika mai ke kelepona. Hōʻike kēlā me kēia ion lithium i hoʻopau ʻia. ʻO ka noiʻi hou ʻana me ka hoʻohana ʻana i nā simulation stochastic e hōʻoia i ka ulu ʻana o SEI ma muli o nā ala pane paʻakikī e wikiwiki ana ma lalo o kekahi mau kūlana mālama.

Hoʻopili ka ʻenehana ulu i ka mea a ka poʻe noiʻi i kapa ai he kānāwai mana-pili manawa. I ka hoʻomaka ʻana, hiki i ka haʻahaʻa haʻahaʻa ma hope o kahi pilina laina me ka manawa. Ke mānoanoa ka SEI, e paʻakikī loa ka hoʻoheheʻe ʻana i ka electron ma ka papa, a hoʻololi ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i kahi pilina kumu huinaha{3}}me ka manawa. I loko o ka mālama ʻana -manawa lōʻihi ma mua o kekahi mau makahiki, ʻoi aku ka mana o ka laha a me ka neʻe ʻana, e alakaʻi ana i nā kumu hoʻohaʻahaʻa paʻakikī.

Hana ʻia ka mahana ma ke ʻano he mea wikiwiki mua i ka ʻelemakule kalena. Ua hōʻike ʻia kahi haʻawina 2024 e pili ana i 13 mau makahiki a me 232 mau mea kūʻai aku ma waena o ʻewalu mau ʻano kelepona i ka hopena koʻikoʻi o ka wela i ke ola pākaukau.

Ma ka lumi wela (20-25 degere ), hiki i nā ʻakika lithium-ion ke mālama ma luna o 90% ka mana ma hope o 15 mau makahiki o ka waiho ʻana ke mālama ʻia ma SOC maikaʻi loa. E hoʻonui i ka mahana i 40 degere , a e hoʻomālohilohi ana ka hikina ma ka helu o 2-3x. Ma ke 60 degere, hiki i nā pūnaewele i ko lākou hopena o ke ola (80% hiki) ma lalo o ʻeono mahina.

E hahai ana ka pilina i ka hoohalike Arrhenius no ka nui-aole nae a pau-kemika bateria. ʻO nā mea i ʻike hou ʻia e hoʻopiʻi nei i ka hoʻohana āpau o kēia kānāwai. Hōʻike kekahi ʻano kelepona i nā hilinaʻi wela e haʻalele loa mai nā wānana Arrhenius, ʻoi aku ka nui ma nā wela wela a i ʻole nā manawa lōʻihi.

ʻOkoʻa ka pane ʻana o nā kemika cathode ʻokoʻa i ke koʻikoʻi wela. Hōʻike ʻia nā ʻeke Lithium cobalt oxide (LCO) i ka ʻike wela kiʻekiʻe loa, ʻoi aku ma luna o 50% SOC. Hōʻike nā kemika nikela -manganese-cobalt (NMC) a me nickel-cobalt-aluminum (NCA) i ka naʻau haʻahaʻa, aʻo ka lithium iron phosphate (LFP) e hōʻike ana i ke kūpaʻa wela ʻoi aku ka maikaʻi. ʻO nā pūnaewele Lithium titanate (LTO) ke kū nei i ka wela loa-kūʻai ma waena o ke kiko.

No ke kilikaki-anodes composite graphite-mahuahua ma'amau i nā 'akomi ikehu ki'eki'e-ua 'oi aku ka pa'akikī. Ua ʻike ʻia kahi haʻawina ʻo Ianuali 2025 e loaʻa ana i nā pākahi me ka 10% silicon content i kahi hōʻemi 4-fold i ke ola kalena i hoʻohālikelike ʻia me nā anodes graphite maʻemaʻe. ʻO ke ʻano reactive o ke silikoni e hoʻolalelale i ka ulu SEI, me ka ʻike o ka oxygen i loko o ka interphase e hoʻonui ana i 26 mau manawa i ka wā mālama i ka pōkole e like me 72 mau hola.

Calendar Aging

Hōʻike ʻo SOC i ka lua nui o ka ʻelemakule kalena. ʻO ka mālama ʻana i nā pila ma nā pae kiʻekiʻe e hana i nā ʻokoʻa electrochemical hiki ke alakaʻi i nā hopena parasitic.

ʻAʻole laina laina ka pihi degradation ma waena o ka spectrum SOC. Ke noiʻi nei ka noiʻi ʻana he 16 mau pae SOC like ʻole mai 0% a i 100% i hōʻike ʻia i nā wahi pāpū kahi e like ai ka hiki ke like ma waena o 20-30% SOC. Eia nō naʻe, ma luna o 70% SOC, e wikiwiki ana ka degradation.

Ma 100% SOC a me nā wela kiʻekiʻe, piʻi nui ka nui o ka hoʻokuʻu ʻana iā ia iho. Ua hōʻike ʻia kahi haʻawina 21-mahina o nā pūnaewele NCA i ka nalowale o ka hiki ke mālama ʻia ma 100% SOC a me 60 degere. Hoʻokumu ka hui ʻana i kahi ʻino kūpono no ka hoʻohaʻahaʻa wikiwiki.

ʻO ka mea mahalo, ʻaʻole maikaʻi loa ka SOC haʻahaʻa loa. ʻOiai e lohi ana ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka SOC kiʻekiʻe, ʻo ka mālama ʻana i nā pā ma kahi o 0% hiki ke alakaʻi i nā pilikia ʻē aʻe, me ka hoʻonui ʻana i ke kūpaʻa kūloko a me ka paʻakikī i ka hana hou ʻana ma hope o nā manawa lōʻihi.

Aia ma waena o 40-50% SOC ka wahi momona no ka hapa nui o nā kemika lithium-ion. Ma kēia pae, hoʻemi ʻia ka ikaika hoʻokele electrochemical no ka ulu ʻana o SEI me ka mālama ʻana i ka uku e pale ai i nā pilikia pili i ka hoʻokuʻu ʻana.

ʻOiai e hōʻemi ana ka ʻelemakule a me ka pōʻaiapuni i ka mana pākaukau, hana lākou ma o nā ʻano hana like ʻole a me nā manawa.

ʻO ka ʻelemakule ka hopena o ke koʻikoʻi mechanical o ka hoʻokomo ʻana a me ka wehe ʻana o ka lithium i ka wā o ka hoʻouka ʻana a me ka hoʻokuʻu ʻana. Hoʻololi ka leo-a hiki i ka 280% i loko o nā ʻāpana silika-paʻi kino i ka papa SEI, e hōʻike ana i kahi ʻili hou i electrolyte a hoʻoulu i ka hana SEI hou. Hoʻopau koke kēia kaʻina i ka lithium a hoʻolalelale i ka mae ʻana o ka hiki.

Hiki ke lohi ʻia ka ʻelemakule ʻalena akā hiki ʻole. ʻOiai i loko o kahi pūnaewele paʻa paʻa i paʻa i ka volta mau, hoʻomau ka hoʻemi electrolyte. Ke hoʻomau nei nā ʻaoʻao ʻaoʻao i nā kumukūʻai haʻahaʻa, e mānoanoa mālie i ka SEI a me ka ʻai ʻana i ka waihona lithium.

No ka nui o nā noi kaʻa uila, ʻoi aku ka nui o ka ʻelemakule alemanaka i ka hōʻemi ʻana. Noho mau nā EV ma kahi o 96% o ka manawa. ʻOiai me ka hoʻohana mau ʻana, apākaukau lithium -ionhiki ke loaʻa iā 300-500 mau kaʻina hoʻoiho piha piha i kēlā me kēia makahiki. Hiki i ke ola pōʻaiapuni o nā pūnaewele hou ke hiki i ka 1,200-2,000 cycles, e unuhi ana i 4-6 mau makahiki o ka hoʻohana ikaika. I kēia manawa, e hana mau ana ka ʻelemakule alemanaka no ke ola holoʻokoʻa o 10-15 makahiki o ka pākaukau.

Hōʻike ka hoʻohālikelike ʻana i ka manawa-i ka pilikia. Inā holo ka pōʻai uila EV i hoʻokahi manawa i kēlā me kēia lā-ka nui o ka hoʻohana ʻana-hiki i 3-5 makahiki e pau ai kona ola pōʻaiapuni. Akā, hoʻomaka ka uaki ola kalena i ka manawa i hana ʻia ai ke kelepona a ʻaʻole e pau. Ma nā ʻōlelo kūpono, ʻo ka ʻelemakule kalena e hoʻoholo i ka wā e hiki aku ai ka pākaukau -o ke ola no ka nui o nā noi.

ʻElua mau mea hana mua e hoʻoneʻe i ka nalowale o ka hiki i ka wā o ka ʻelemakule kalena: nalo o ka waihona lithium (LLI) a me ka nalowale o nā mea hana (LAM).

ʻOi ka LLI ma nā wela haʻahaʻa (25-40 degere ). Ke ulu nei ka SEI, hoʻopaʻa ʻo ia i nā ion lithium i loko o nā pūhui inert. ʻAʻole hiki i kēia mau iona ke komo hou i ka hoʻoiho ʻana-hoʻokuʻu, e hōʻemi pono ana i ka hiki o ka pākaukau. ʻAʻole hiki ke hoʻohuli ʻia ke kaʻina hana-i ka manawa e lilo ai ka lithium i ʻāpana o ka SEI, ua nalowale mau loa ia i ka uila uila.

Ma nā mahana kiʻekiʻe (ma luna o 60 degere), lilo ka LAM i mea nui. Hoʻololi nā mea hana i nā electrodes ʻelua. Hiki i ka hoʻoheheʻe ʻana o ka metala mai ka cathode ke ʻona i ka anode, e waiho ana i nā metala e hoʻolalelale i ka ulu SEI. ʻO ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka hana aniani e hōʻemi ana i ka hiki o ka electrode e hoʻokipa i ka lithium, e hoʻemi hou i ka hiki.

ʻOkoʻa ke kaulike ma waena o kēia mau mīkini me nā kūlana mālama. Hōʻike nā haʻawina e pili ana i ka impedance-i kēia manawa ma 60 degere, ʻike nā cell i ka LLI a me ka LAM i ka manawa hoʻokahi, ʻoiai ma 20-40 degere, ʻoi aku ka nui o ka LLI i ka 90% o ka hiki ke mae.

No ke kilikaki-i loko o nā anodes, ho'oikaika 'ia ka hopena o ka parasitic i ka wā mālama. ʻO ka hana kiʻekiʻe o nā ʻili silika e alakaʻi i ka decomposition electrolyte mau. Hōʻike nā ana microcalorimetry isothermal e hoʻopau maʻalahi ka passivation silika, ʻoiai me ka ʻole o ke kaʻa. Hoʻokumu kēia i kahi kūkulu kemika o nā ʻano mea ʻino i loko o ka electrolyte, e hōʻike ʻia ana e like me nā puʻupuʻu wela e hōʻike ana i ka hoʻomau ʻana.

ʻO kekahi o nā hiʻohiʻona paʻakikī o ka wānana ʻana i ka ʻelemakule kalena ʻo ka ʻokoʻa nui ma waena o nā cell, ʻoiai o ka hoʻolālā like a mai ka mea hana like.

ʻO ke aʻo ʻana he 13 mau makahiki i ʻōlelo ʻia ma mua i kākau ʻia i nā ʻokoʻa koʻikoʻi i ka helu degradation ma waena o nā cell i manaʻo ʻia i mālama ʻia ma lalo o nā kūlana like. Ua nalowale kekahi mau pūnaewele i ka 15% mana aʻo nā mea ʻē aʻe he 8% wale nō ma hope o nā manawa mālama like. Hoʻopili kēia ʻano ʻokoʻa i nā wānana kahiko a me ke koena o ka helu ola pono no nā ʻōnaehana hoʻokele pākaukau.

ʻO kekahi mau kumu e hoʻopili i kēia lūlū. ʻO ka ʻae ʻana o ka hana ʻana, ʻoiai i loko o nā kikoʻī paʻa, alakaʻi i nā ʻokoʻa liʻiliʻi i ka mānoanoa electrode, ka nui electrolyte, a me ka hoʻokumu ʻana o SEI i ka wā o nā pōʻai mua. Hoʻohui kēia mau ʻano liʻiliʻi i ka manawa, e hana ana i nā trajectories kahiko ʻokoʻa.

He mea koʻikoʻi ka hopena no nā haʻawina ʻelemakule wikiwiki. ʻAʻole hiki ke wānana pololei nā kumu hoʻohālike i kūkulu ʻia mai nā laʻana liʻiliʻi. ʻO nā hana hou e hoʻopili ana i nā ʻano helu helu a me nā hoʻāʻo ʻana i ka mīkini e helu i kēia ʻano like ʻole, akā mau ka maopopo ʻole i nā wānana o ka wā kahiko.

ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i nā mīkini ʻelemakule kalena alakaʻi pololei i nā hoʻolālā mālama pono.

No ka mālama -manawa lōʻihi ma mua o kekahi mau mahina, mālama i ka mahana ma waena o 10-15 degere . Hoʻolohi loa kēia i nā kinetics ulu SEI. Hiki ke emi ka mana ma 15 degere he 4-6 mau manawa ʻoi aku ka lohi ma mua o ka lumi wela, a he 10-15 manawa lohi ma mua o 35 degere.

Pono ke kiʻekiʻe o ka hoʻopaʻa ʻana ma ka waiho ʻana he 40-50% SOC. Hoʻemi kēia i ka ikaika hoʻokele electrochemical no nā hopena parasitic ʻoiai e hāʻawi ana i ka uku nui e pale ai i ka hoʻokuʻu ʻana. Nui nā mea hana e hoʻouna i nā cell ma kahi o 40% SOC no kēia kumu.

No nā EV i hoʻopaʻa ʻia no nā manawa lōʻihi, e pale i ka waiho ʻana i ka pākaukau piha. ʻOiai maʻalahi ka loaʻa ʻana o ka palena kiʻekiʻe loa, ʻo ka mālama ʻana ma 80-100% SOC e hoʻolōʻihi i ka ʻelemakule. ʻO ka hapa nui o nā EV hou he "mode mālama" a ʻae paha i ka hoʻonohonoho ʻana i ka palena uku no kēia kumu.

Hōʻalo i ka wela wela ma nā ʻaoʻao ʻelua. ʻOiai e wikiwiki ka wela i ka hoʻohaʻahaʻa ʻana, hiki i ke anuanu ke kumu i nā pilikia ʻē aʻe. Ma lalo o ke degere 0, piʻi aʻe ka pilikia o ka hoʻopaʻa ʻana i ka lithium i ka wā o ka hoʻouka ʻana, a hāʻule ka conductivity electrolyte. Inā pono e mālama ʻia ka pākaukau ma kahi anuanu, e hōʻoia i ka SOC haʻahaʻa a ʻaʻole e hoʻopaʻa ʻia a hoʻomehana ʻia.

Pono ka ho'ouka hou 'ana i ka manawa lō'ihi -akā pono e ho'emi 'ia. Hoʻohaʻahaʻa mālie ka hoʻokuʻu ʻana iā ia iho-i ka SOC i nā mahina. ʻO ka nānā ʻana a me ka hoʻoponopono ʻana i ka uku i kēlā me kēia 3-6 mahina e pale ai i ka hoʻokuʻu ʻana-ʻoiai e kaupalena ana i ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka pōʻaiapuni.

ʻOi aku ka nui o ke ola pākaukau EV ma mua o ka nui o nā mea nona ka ʻike. Hoʻohana nā EV o kēia manawa i nā ʻōnaehana hoʻokele wela maʻemaʻe e hakakā i kēia ʻano.

ʻO nā kaʻa Tesla, no ka laʻana, hoʻomaʻalili ikaika i nā pākaukau ʻoiai ke hoʻopaʻa ʻia inā ʻoi aku ka mahana o ka ambient ma mua o kekahi mau paepae. Lawe kēia i ka mana mai ka pākaukau pono'ī, e hana ana i kahi kū'ai-ma waena o ka nalo koke 'ana a me ka mālama 'ana i ka hiki no ka manawa lō'ihi. I ka wela nui, hiki i ka hoʻokele wela ke hoʻopau i ka nui o ka nui o ka mana pākaukau i kēlā me kēia pule.

Hōʻike nā palapala hōʻoia o ka mea hana i ka ʻelemakule kahiko. Hōʻike ka hapa nui o nā palapala hōʻoia EV i nā mile mile a me nā palena manawa-ma ka maʻamau 8 makahiki a i ʻole 100,000-150,000 mile, ʻo ia ka mea hiki mua. Hoʻomaopopo ka ʻāpana manawa e hoʻohaʻahaʻa ka ʻelemakule kalena i ka pākaukau me ka nānā ʻole i ka hoʻohana ʻana.

Hoʻopili nui ʻia ka hoʻopaʻa ʻana i ka hoʻolālā ʻana i ka wā kahiko. ʻO ka hoʻouka wikiwiki ʻana o DC e hoʻoulu i ka wela, e hoʻokiʻekiʻe i ka mahana pākaukau no ka manawa pōkole a me ka wikiwiki ʻana i ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka wā a ma hope koke o ke kau ʻana. Ma kahi hoʻohālikelike 8-makahiki ma waena o ka hoʻopaʻa ʻana i ka AC maʻamau a me ka hoʻopaʻa wikiwiki pinepine ʻana, ua hōʻike ʻia he 10% ka emi ʻana o ka hiki ke paʻa no ka hui -wikiwiki-ka nui o kēia ʻokoʻa e pili ana i ka ʻelemakule pili i ka mahana ma mua o ke koʻikoʻi o ka paikikala wale nō.

No ka lōʻihi o ka pākaukau ʻoi aku ka maikaʻi, e hoʻopaʻa i ka 80% no ka hoʻohana ʻana i kēlā me kēia lā a hoʻopiʻi wale i 100% ma mua o nā huakaʻi lōʻihi. Ma hope o ka hōʻea ʻana i kahi huakaʻi, inā e noho ke kaʻa no nā lā, e hoʻemi i ka SOC i 40-60% inā hiki. Hiki i kēia hana maʻalahi ke hoʻolōʻihi i ke ola pākaukau e 1-2 mau makahiki ma mua o 10 mau makahiki.

Ke kū nei nā ʻōnaehana mālama ikehu paʻa i nā pilikia o ka wā kahiko. ʻAʻole e like me nā EV e hoʻokele maʻamau i kēlā me kēia lā, e noho paha nā pā uila ma SOC kiʻekiʻe no nā manawa lōʻihi, e kali ana e hāʻawi i ka mana hoʻihoʻi a pane i nā koi koi.

Hiki ke hoʻohana ʻia kahi ʻōnaehana mālama ikehu pākaukau i 90% o kona manawa ma luna o 80% SOC, mākaukau e hoʻokuʻu inā pono. Hoʻokumu kēia i ke koʻikoʻi o ka wā kahiko. Pono nā mea hoʻohana e kaulike i nā koi o ka lawelawe grid me nā kumukūʻai hoʻohaʻahaʻa i ka pākaukau.

Hoʻopili nā hoʻolālā maikaʻi loa i ka hoʻokele SOC e pili ana i nā kumu hoʻohana i manaʻo ʻia. Inā hiki ke piʻi ka nui o ka noi, e mālama i nā pila ma SOC haʻahaʻa a hiki i ka wā e pono ai, a laila e hoʻouka i ka pae hana. Hoʻemi kēia i ka manawa i lilo ma SOC kiʻekiʻe.

ʻOi aku ka koʻikoʻi o ka hoʻomalu ʻana i ka wela no ka hoʻokomo ʻana i ka nui-nui. Hiki i ka ʻōnaehana 1 megawatt-hola e hana ana ma ke degere 40 ma kahi o ka 25 degere hiki ke lilo i $50,000-100,000 hou i ka waiwai o kona mau ola ma muli o ka ʻelemakule kalena. ʻO ka hoʻolālā HVAC kūpono e lilo i mea pono waiwai.

Calendar Aging

ʻO ka wānana ʻana i ka mae ʻana o ka hiki ke koi i nā hiʻohiʻona makemakika e hopu i ka pilina paʻakikī o nā mea e hoʻoneʻe nei i ka hōʻino.

ʻO nā kumu hoʻohālike Semi-hoʻopololei i ka hana o kēia manawa. Hoʻohui kēia i ka ʻike kino o nā mīkini hoʻohaʻahaʻa me nā ʻāpana empirically fitted. Hoʻohana ke ala maʻamau i kahi pilina Arrhenius no ka hilinaʻi wela, kahi kānāwai exponential a i ʻole mana mana no ka hilinaʻi SOC, a me ke kānāwai mana no ka hilinaʻi manawa:

Pohō ka mana=A × exp(Ea/RT) × f(SOC) × t^

Ma kahi o A he kumu hoʻonui mua, ʻo Ea ka ikehu hoʻāla, ʻo R ke kinoea mau, ʻo T ka mahana, ʻo f(SOC) e hōʻike ana i ka hilinaʻi SOC, ʻo ia ka manawa, a he manawa hoʻonui maʻamau ma waena o 0.5 a me 0.75.

Eia nō naʻe, ʻo ka ʻikepili 2024 e hoʻopuni ana i 13 mau makahiki o ka ʻikepili kahiko i hōʻike i nā palena i kēia ala. ʻAʻole hiki i ke kānāwai Arrhenius ke wehewehe pololei i ka hilinaʻi ʻana i ka wela no kekahi mau ʻano kelepona, ʻoi aku hoʻi i nā wela wela. Pēlā nō, ʻano like ʻole ka mana law exponent ma waena o nā kemika a me nā kūlana, mai ka 0.3 a i ka 1.0 ma mua o ka hui ʻana ma kahi o 0.5 e like me ka manaʻo maʻamau.

Hoʻohui ʻia nā kaʻina hana electrochemical i nā ʻano hoʻohālike maʻamau -pilikia. Hoʻohālikelike kēia i ka hoʻoheheʻe electron ma o SEI, lithium diffusion, a me nā kinetics decomposition electrolyte. ʻOiai ʻoi aku ka ikaika o ka helu ʻana, hāʻawi lākou i ka hiki ke wānana ʻoi aku ka maikaʻi ma waena o nā kūlana like ʻole me ka ʻole o ka empirical kūpono.

Hōʻike nā ala hoʻonaʻauao mīkini i ka ʻōlelo hoʻohiki no ka mālama ʻana i nā ʻano like ʻole a me nā laina laina ʻole -paʻakikī i ka ʻelemakule kalena. Hiki i nā pūnaewele neural i hoʻomaʻamaʻa ʻia ma nā ʻikepili nui ke wānana i ke koena o ke ola maikaʻi me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka pololei, ʻoiai ʻaʻole lākou i hiki ke wehewehe mechanistic o nā kumu hoʻohālike physics -.

ʻO nā makahiki ʻelua i hala iho nei ua hāʻawi mai i nā ʻike koʻikoʻi e pili ana i nā mīkini ʻelemakule kalena a me nā hoʻolālā mitigation.

Ua hoʻohana ka poʻe noiʻi ma MIT a me nā wahi ʻē aʻe i ka microscopy electron cryogenic e kiʻi i ka SEI ma kahi kokoke i -hoʻonā atomika. Hōʻike kēia mau kiʻi i ka nanostructure heterogeneous me nā ʻāpana crystalline a me ka amorphous. Hoʻopili ka hoʻonohonoho ʻana i ka nui o ka lawe ʻana i ka lithium{3}}ion a me ka paʻa ʻana o ka mīkini, e pili pono ana i nā helu ʻelemakule.

Hiki i nā ʻenehana Operando ke nānā i ka -manawa maoli o ka hoʻomohala SEI i ka wā mālama. Ua kiʻi ka microscopy interference noʻonoʻo i nā loli mānoanoa SEI ma ka pālākiō o nā angstroms, e hōʻike ana i ka ulu ʻana o ka ulu ʻana i nā puhaka ʻokoʻa ma mua o ka hoʻomau. Hōʻike kēia i nā kaʻina hana hoʻoponopono a me nā hana hoʻoponopono i ka wā o ka ʻelemakule kalena.

Hōʻike ka ʻenehana electrolyte i ka ʻōlelo hoʻohiki no ka hōʻemi ʻana i ka ʻelemakule kalena. Hoʻololi nā mea hoʻohui e like me ka fluoroethylene carbonate (FEC) i ka haku mele SEI, e hana ana i nā pilina paʻa e pale aku i ka ulu mau ʻana. Hōʻike nā ʻuila me ka FEC-e loaʻa nā electrolytes he 20-30% ʻoi aku ka lohi i ka mae ʻana i ka wā mālama lōʻihi e hoʻohālikelike ʻia me nā hoʻonohonoho kumu.

No nā anodes silikoni, hoʻohana ʻia nā uhi ʻili ma mua o ka hui ʻana o ke kelepona e hoʻemi i ka ʻelemakule kahiko. Hāʻawi nā ʻāpana lahilahi o ka alumini oxide a i ʻole nā mea seramika ʻē aʻe i kumu paʻa no ka hoʻokumu ʻana o SEI, e pale ana i nā hopena parasitic wikiwiki e hoʻopilikia ai i ka silikoni i uhi ʻole ʻia. Hōʻike nā ʻakika me ka silikona i uhi ʻia i ke ola ʻalemanaka e kokoke ana i ka graphite-anodes wale nō.

He mea paʻakikī ka hoʻokaʻawale ʻana i kēia mau ʻano hoʻohaʻahaʻa ʻelua i ka -pono honua maoli akā pono no ka hoʻokele pono ʻana i ka pākaukau.

Hāʻawi ka nānā ʻana i ka voltage differential i hoʻokahi ala. Hoʻololi ʻokoʻa ka ʻike uila i ka wā o ka pōʻaiapili hoʻokuʻu ʻana no ka alemanaka me ka ʻelemakule. ʻO ka ʻelemakule kalena ke kumu nui o ka nalowale ʻana o ka waihona lithium, kahi e hōʻike ʻia ma ke ʻano he neʻe ʻana i ka pihi uila ʻokoʻa. ʻO ka ʻelemakule pōʻaiapili ke kumu o ka nalowale o nā mea electrode, e hana ana i nā neʻe kū pololei. Ma ka hoʻohālikelike ʻana i nā ʻano pihi i ka manawa, hiki i nā ʻōnaehana hoʻokele pākaukau ke koho i ka hāʻawi ʻana o kēlā me kēia ʻano.

Hāʻawi ka loiloi hiki ke hoʻonui i nā ʻike like. ʻO ka hoʻolālā ʻana i ka mana versus volta i ka wā o ka hoʻokuʻu ʻana e hōʻike i nā kiʻekiʻe e pili ana i ka hoʻololi ʻana o ka pae i nā mea electrode. ʻO ke ʻano o ka neʻe ʻana a me ka emi ʻana o kēia mau piko i ka manawa e hōʻike ana inā ʻo LLI a i ʻole LAM ka mana-a no laila ʻo ka mea mua ka ʻelemakule a i ʻole ka pōʻai.

No ka hoʻohālikelike wānana, ʻo ka hoʻokaʻawale ʻana i nā ʻano mea nui no ka mea ʻokoʻa ka holomua o ka wā e hiki mai ana. Ma muli o ka ʻelemakule kalena ma muli o nā mamana ma muli o ka manawa -inā paʻa ka mahana a me ka SOC. Pili ka ʻelemakule pōʻai i nā ʻano hoʻohana e loli paha. Hiki i kahi ʻōnaehana hoʻokele pākaukau e hiki ke hoʻoheheʻe i ka hoʻohaʻahaʻa holoʻokoʻa i loko o ka alemanaka a me nā ʻāpana pōʻai hiki ke hāʻawi i nā kuhi kūpono o ke ola.

Loaʻa i ka ʻelemakule kalena ka hopena o ka hoʻokele waiwai no nā ʻenehana hilinaʻi -batika.

No nā EV, he 30-40% o ke kumu kūʻai kaʻa. Inā hōʻemi ka ʻelemakule kalena ma lalo o 80% ma mua o ka hōʻiliʻili ʻana o ka mea nona ka mile mile nui, pilikia ka manaʻo waiwai o nā kaʻa uila. Pili kēia i nā mea hoʻokele kaʻa haʻahaʻa i nā piʻi wela, kahi e hele wikiwiki ai ka ʻelemakule kalena ʻoiai e mau ana ka liʻiliʻi.

Ma muli o ka hoʻomaopopo ʻana i ka ʻelemakule kalena. Ke piʻi ka pākaukau EV i 70-80% o ka mana kumu, ʻaʻole kūpono ia no ka hoʻohana ʻana i nā kaʻa akā paʻa ka waiwai nui no nā noi liʻiliʻi e like me ka mālama ʻana i ka ikehu home a i ʻole ka hoʻoponopono ʻana i ke alapine. Eia naʻe, ke hoʻomau nei ka ʻelemakule alemanaka i kēia mau -pololei ola. Hoʻoholo nā kumu hoʻohālike o ka wā kahiko inā e hāʻawi ka lua -ola i nā makahiki 5 a i ʻole 10 mau makahiki o ka lawelawe hou-he ʻokoʻa e hoʻoholo ai i ka hiki ke hoʻokele waiwai.

ʻO nā kumukūʻai hōʻoia no nā mea hana e pili ana i nā wanana kahiko alemanaka. ʻO ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i nā kumukūʻai hoʻohaʻahaʻa e alakaʻi ai i nā pani pākaukau pipiʻi ma lalo o ka palapala hōʻoia. ʻO ka overestimating ke alakaʻi i ka nui o ka pākaukau conservative e hoʻonui ai i ke kumukūʻai kaʻa. ʻO ke aʻo ʻana he 13 mau makahiki e hōʻike ana i ka ʻokoʻa a me ka haʻalele ʻana mai nā hiʻohiʻona maʻamau e hōʻike ana he nui nā wānana palapala hōʻoia e pono ai ka hoʻoponopono.

No nā mea hoʻohana mālama pūnaewele, pili pono ka ʻelemakule kalena i ka loaʻa kālā. ʻO kahi ʻōnaehana e nalowale ana i ka mana 20% ma luna o 10 mau makahiki e hoʻohua i ka ikehu i kēlā me kēia pōʻai, e hōʻemi ana i ka loaʻa kālā mai ka hoʻopukapuka kālā hoʻokahi. Pono e helu ʻia nā kumukūʻai hoʻohaʻahaʻa i nā hoʻolālā koho no nā lawelawe ancillary a me ka arbitrage ikehu.

ʻOiai ʻaʻole hiki ke ʻae ʻia ka ʻelemakule kalena, ke hoʻomau nei ka noiʻi e hōʻemi i kona hopena ma o nā ala he nui.

ʻImi nā hana hoʻoheheʻe electrolyte kiʻekiʻe e hana i SEI paʻa hou aʻe mai ka pōʻai mua. Ke ʻimi nei nā mea noiʻi i nā wai ionic, nā electrolytes paʻa, a me nā pūʻolo hoʻohui hou e hoʻolōʻihi i ka ulu ʻana o ka interface. Hōʻike kekahi mau electrolytes hoʻokolohua he 50% ka hōʻemi ʻana i ka helu o ka ʻelemakule alemanaka i hoʻohālikelike ʻia me ke kūlana -o kēia manawa.

Hāʻawi nā hoʻololi ʻili uila i kahi ala ʻē aʻe. Ke noi ʻana i nā pale pale a i ʻole ka hana ʻana i nā papa SEI artificial ma mua o ka hui pū ʻana e hiki ke hoʻokumu i nā pilina paʻa e kūʻē i ka ulu mau ʻana. Hōʻike kēia ala i ka ʻōlelo hoʻohiki no nā mea ikehu kiʻekiʻe e like me ke kilika a me ka metala lithium.

ʻO nā hoʻolālā hoʻokele pākaukau i hoʻomaikaʻi ʻia e hoʻomaikaʻi i nā kūlana mālama i nā -pono honua maoli. Hiki i nā algorithms akamai ke aʻo i nā hiʻohiʻona o ka ʻelemakule pākahi a hoʻoponopono i nā kumu hoʻoiho, SOC windows, a me ka hoʻokele wela e hōʻemi i ka hoʻohaʻahaʻa. Manaʻo kekahi mau ʻōnaehana i kēia manawa i nā hoʻolālā hoʻolālā hoʻomaʻamaʻa ma mua o ka -to-kaʻa e hōʻemi ana i ka ʻelemakule alemanaka ma ka 25% ma mua o nā hana maʻamau.

Ke ulu nei nā protocols hoʻāʻo maʻamau e ʻike maikaʻi i ka ʻelemakule kalena. Hāʻawi nā hoʻāʻo ʻelemakule maʻamau i nā wela kiʻekiʻe a hāʻawi ka SOC i ka ʻikepili pono, akā nīnau nā noiʻi hou inā e hoʻonui pololei nā hopena i nā kūlana honua maoli. Hoʻokomo ʻia nā protocols hou i nā kūlana mālama ʻokoʻa a me nā lōʻihi o ka hoʻāʻo e hoʻomaikaʻi i ka pololei o ka wānana.

Calendar Aging

E nalowale ana nā pākahi EV o kēia wā ma kahi o 2-3% i kēlā me kēia makahiki mai ka wā kahiko ʻana ma lalo o nā kūlana maʻamau. I nā piʻi wela a i ʻole me nā hana mālama maikaʻi ʻole, hiki ke hoʻonui i kēia i 4-5% i kēlā me kēia makahiki. Ma hope o 10 mau makahiki, e manaʻo ʻia he 20-30% ka nalowale ʻana me ka liʻiliʻi o ka hoʻokele.

ʻAʻole, ʻaʻole hiki ke hoʻihoʻi ʻia ka ʻelemakule kalena. Ke pau nā ion lithium i ka hoʻokumu SEI, ʻaʻole hiki ke hoʻihoʻi ʻia. Eia nō naʻe, ʻike ʻia ka piʻi iki ʻana o ka hiki i kekahi manawa ma hope o ka waiho ʻana ma muli o nā hopena hoʻomaha a i ʻole nā hoʻololi ʻana i nā papa electrode, akā ʻaʻole kēia he hoʻohuli maoli i ka ʻelemakule kalena.

ʻO ka mea maʻamau, ʻaʻole e hoʻopili pololei ka ʻelemakule kalena i ka palekana. Eia nō naʻe, ʻo ka hoʻonui ʻia ʻana o ke kūpaʻa kūloko mai ka ulu ʻana o SEI e hiki ke maʻalahi i nā pila i ka holo wela inā loaʻa nā pilikia ʻē aʻe. Pono e kiaʻi pono ʻia nā ʻōhua kahiko i ka wā e hoʻopaʻa wikiwiki ana a i ʻole ka mana kiʻekiʻe -mana.

Ma waena o 10-15 degere (50-59 degere F) hōʻemi i ka ʻelemakule kalena me ka pale ʻana i ka hoʻemi ʻana o ka hana a me ka pōʻino mai ka hau. Hoʻolōʻihi kēia pae wela i nā kinetics ulu SEI ma kahi helu o 4-6 i hoʻohālikelike ʻia me ka mālama ʻana o ka lumi.

ʻOi aku ka maikaʻi o ka pale ʻana i ka wā kahiko ma mua o NMC a i ʻole NCA, ʻoi aku ka nui o ka SOC kiʻekiʻe. Hōʻike nā pūnaewele LTO i ka liʻiliʻi liʻiliʻi o ka wā kahiko o ka lithium{1}}ion chemistries. Hōʻike ʻo LCO i ka ʻelemakule kalena maikaʻi loa, ʻoi aku hoʻi i nā mahana kiʻekiʻe a me SOC ma luna o 70%.

E kūʻai ma 40-50% SOC no nā manawa lōʻihi ma mua o hoʻokahi pule. ʻOiai e hāʻawi ana ka uku piha i ka palena wikiwiki loa, ʻoi aku ka wikiwiki o ka ʻelemakule kalena ma SOC kiʻekiʻe ma mua o kēia ʻoluʻolu no nā kaʻa ʻaʻole e hoʻokele mau ʻia.

ʻO ka ʻelemakule kalena kekahi o nā kumu palena nui i ka ʻenehana pākahi lithium-ion. ʻO kona hiki ʻole ke kumu mai ke ʻano electrochemical o ka mālama ʻana i ka ikehu-e like me ka hāʻawi ʻana i ka mana hikiwawe e hoʻokau i ka pōʻino. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i nā mīkini, ka mālama ʻana i nā kūlana mālama, a me ka hoʻomohala ʻana i nā mea i hoʻomaikaʻi ʻia e noho mau i nā wahi noiʻi. I ka lilo ʻana o nā pākahi i mea koʻikoʻi o kā mākou ʻōnaehana ikehu a me nā ʻōnaehana kaʻa, ʻoi aku ka nui o ka hoʻokele waiwai a me ke kaiapuni i ka hōʻemi ʻana i ka ʻelemakule kalena. Hiki ke ʻoi aku ka lōʻihi o nā pākahi o nā EV o kēia lā i nā kaʻa inā hiki ke mālama pono ʻia ka ʻelemakule kalena ma o ka hoʻolālā naʻauao a me nā hoʻolālā hana.