Maʻalahi pololei? He mea maʻalahi wale nō ka mea e pili ana i kēia mau pākahi ke hoʻomaka ʻoe e ʻeli i nā kikoʻī, kahi aʻu e hana ai no ka mea ʻaʻole hiki iaʻu ke kōkua iaʻu iho.
No ke aha ka lithium? (Maʻaneʻi wau e hoʻonāukiuki ai)
Helu helu 3. Hydrogen, helium, lithium. ʻO ia ke kauoha. ʻĀtoma liʻiliʻi liʻiliʻi no ka mea he 3 protons wale nō.
A eia ka mea e pili ana i ka lithium - makemake maoli ia e kāpae i kāna electron waho. E like me ka makemake loa. He ʻano paʻa ʻole ma ia ʻano. Ua ʻike ʻoe i kēlā mau wikiō o ka poʻe e hoʻolei ana i ka sodium i loko o ka wai a hū a wela ke ahi? Hana ʻo Lithium i kēlā akā MORE. Ua nānā au i kekahi e hoʻokuʻu i kahi ʻāpana o ka metala lithium i loko o kahi bākeke wai i hoʻokahi manawa ma kahi hōʻike palekana ma 2011 (a i ʻole 2012?) Ua hehee ka bakeke.
E kali ʻaʻole, ʻaʻole hehee ka bākeke. Ua paila ka wai a ua puhi ka lithium i ke ahi ma ka ʻili. Ua maikaʻi ka bākeke. He hū koʻu hoʻomanaʻo.
Eia nō naʻe, ʻo ka mea nui: he mea weliweli ka metala lithium maʻemaʻe. ʻO ia ke kumu i hoʻohana ʻole ai nā ʻakika lithium{1}}ion hou i ka metala lithium maʻemaʻe - hoʻohana lākou i nā IONS lithium. Ua hoʻopaʻa ʻia ka lithium. ʻO ke ʻano Li+. Ala ʻoi aku ka paʻa.
ʻO ka volta e loaʻa iā ʻoe ma kahi o 3.6-3.7V no kēlā me kēia kelepona i kūpono. ʻOi aku ka maikaʻi ma mua o ka alkaline (1.5V) a i ʻole NiMH (1.2V). 'O ia ho'i, pono 'oe i ka li'ili'i li'ili'i e pa'i ai i kāu volita. ʻO ia ke kumu i loaʻa ai i kāu pākaukau laptop he 6 mau keena ma kahi o 15.
A ʻo - a me aʻu i ʻōlelo ai i kēia mua - lithium he LIGHT. ʻEkolu mea māmā loa. No laila, loaʻa iā ʻoe ka ikehu kiʻekiʻe me ke kaumaha pupule. ʻO ia ke kumu e hoʻohana ai nā EV i ka lithium-ion a ʻaʻole ke kēpau-acid. He 5-6 ka nui o ke kaumaha o ka bateria lead-acid me ka ikehu like. Pono kāu Tesla i forklift e hoʻololi i ka pākaukau.
ʻO nā ʻāpana maoli (e hoʻopaʻa i kēia i mea ʻenehana)
Anode (ʻaoʻao ʻino):
ʻO ka graphite maʻamau. ʻAe, nā mea like i loko o nā penikala, koe wale nō ka maʻemaʻe a me ka hana ʻokoʻa.
Loaʻa i ka Graphite kēia ʻano hana aniani - e noʻonoʻo i kahi papa kāleka ma ka pae ʻātoma. Hoʻopaʻa pū ʻia nā papa e nā pūʻali nāwaliwali van der Waals (kemika kula kiʻekiʻe e hoʻi mai e hoʻokipa iā ʻoe). Hiki ke paheʻe nā ion Lithium ma waena o kēia mau papa a ... kau wale ma laila. ʻO ka huaʻōlelo ʻenehana he "intercalation" akā manaʻo wau e like me nā kaʻa kaʻa i loko o ka hale kaʻa -nui.
ʻO 372 miliamp{1}}hola ka nui o ka manaʻo no kēlā me kēia gram. Loaʻa iā ʻoe ka 340-360 mAh/g inā ʻaʻole maikaʻi ka hana ʻana. Ua ʻike au i nā kelepona mai kekahi mau mea hana Kina hiki ʻole ke pā i ka 310 mAh/g. ʻAʻole e hoʻopaʻa inoa akā inā hoʻonohonoho hou ʻoe i nā leka ma "BYD" loaʻa iā ʻoe ... maikaʻi ke kapa inoa nei au. ʻOkoʻa ko lākou mau keena mua. Ua ʻoi aku ka maikaʻi o lākou mai ka makahiki 2018.
I kēia manawa ke kamaʻilio nei nā mea a pau e pili ana i nā anodes silika no ka mea hiki i ka silika ke paʻa i ka lithium 10x ʻoi aku ma mua o ka graphite. He mea kupanaha paha? 3700+ mAh/g ka mana manaʻo.
ʻO ka pilikia - a ʻo ia ka pilikia i "aneane hoʻopau ʻia" mai koʻu hoʻomaka ʻana i kēia ʻoihana - ʻo ia ka hoʻonui ʻana o ke silika ma kahi o 300% ke hoʻomālamalama ʻoe iā ia. Mākaʻawale maoli nā ʻāpana. E noʻonoʻo ʻoe i ka hoʻoulu ʻana i kahi baluna i loko o kahi poloka sima. ʻAʻole ʻoluʻolu ke koʻa, haki wale nō.
Ke hoʻohana nei ʻo Tesla i kahi silika i kēia manawa, i hui pū ʻia me ka graphite. Malia paha 5-10% silika? Ua lohe au he 8% akā hewa paha wau. ʻO ka helu he mea liʻiliʻi. ʻAʻole naʻe i mākaukau nā anodes silika maʻemaʻe ʻoiai nā mea a kēlā me kēia hoʻomaka ʻana o ka Series A pitch deck koi.
Cathode (ʻaoʻao maikaʻi):
Auwe keiki. ʻO kēia kahi e pōʻino ai no ka mea aia he 6 mau cathode chemistries like ʻole a he manaʻo nā kānaka a pau e pili ana i ka mea maikaʻi loa a ua hewa lākou a pau no ka mea pili ia i kāu noi.
ʻO ka mea mua mai Sony i ka makahiki 1991 he lithium cobalt oxide - LiCoO₂. Kapa mākou iā ia "LCO" no ka pōkole. Maikaʻi ka nui o ka ikehu - 150-200 mAh/g ma muli o ka mea nāna i hana. Akā weliweli ka paʻa wela. Inā hoʻonui ʻoe iā ia a wela paha, hoʻokuʻu ka ʻano aniani i ka oxygen. Oxygen + organic electrolyte + wela=lā ino. Hoʻohana paha kāu kelepona i ka LCO no ka mea ʻaʻole pono nā kelepona i 10 mau makahiki a ʻaʻole wikiwiki ʻoe-e hoʻopaʻa iā lākou ma 10C.
A laila aia ka NMC - nickel manganese cobalt oxide. ʻO kēia ka mea e hoʻohana ai ka hapa nui o nā EV i kēia manawa. Ke loli mau nei ka ratio o ka nickel i ka manganese a me ka cobalt. Hoʻomaka e like me 1: 1: 1 (mau ʻāpana like). A laila neʻe nā mea hana i 5:3:2. A laila 6:2:2. Aia mākou i kēia manawa ma kahi o 8:1:1 a i ʻole 9:0.5:0.5 i kekahi mau keena kiʻekiʻe.
No ke aha ka hoʻololi? He pipiʻi ka Cobalt. Like loa pipiʻi. ʻO ka hapa nui o ka cobalt mai ka DRC (Democratic Republic of Congo) a me ke kūlana mining ma laila ... paʻakikī. ʻO ka hana keiki, nā kūlana palekana, ka haunaele holoʻokoʻa. No laila ke ho'āʻo nei nā mea a pau e hoʻohana i ka cobalt liʻiliʻi.
ʻOi aku ka nui o ka nickel=nui aʻe akā ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka paʻa wela. ʻOi aku ka manganese=ʻoi aku ka liʻiliʻi a ʻoi aku ka paʻa akā ʻuʻuku ka hiki. ʻOi aku ka kobalt=ʻoi aku ka paʻa a ʻoi aku ka maikaʻi o ke ola pōʻaiapuni akā $$$ a me nā pilikia pili pono.
Kūʻai mau ia-offs. mau. Nui kaʻu mau hoʻopaʻapaʻa me nā luna huahana e pili ana i kēia. Makemake lākou i ka ikehu kiʻekiʻe A me ke ola pōʻai lōʻihi A me ke kumu kūʻai haʻahaʻa A me ka palekana maikaʻi. Hiki iā ʻoe ke koho ʻelua paha. Malia paha.
Aia kekahi NCA - nickel cobalt aluminika. Ua hoʻohana ʻo Tesla i kēia no nā makahiki ma kā lākou - pūʻolo lōʻihi. Ua hana ʻo Panasonic iā lākou ma Nevada gigafactory. Ua mākaʻikaʻi au i kekahi hale hana pākaukau ʻē aʻe i hoʻokahi manawa - ʻaʻole kēlā, akā ʻo kahi mea hoʻokūkū - a ʻo ka lumi maloʻo wale nō ka pupule. He $50+ miliona paha ke kumu kūʻai o ka ʻōnaehana mālama ea. Pono nā mea a pau ma lalo o -40 dedew point a i ʻole ka paʻakai electrolyte e hoʻomoʻa i ka makū a hana i ka waika hydrofluoric. E ʻai ʻo HF i kekahi mea. Aniani, metala, iwi. Mea ino.
ʻAe a me LFP - lithium iron phosphate. Ke hoʻi nei kēia. ʻOi aku ka palekana, ʻoi aku ka maikaʻi o ka kWh, a ʻoi aku ka lōʻihi. Ua lohe au i nā pūnaewele LFP e hana ana i nā pōʻai 5000+ i 80% hiki. ʻO 6000 paha. ʻO ka haʻahaʻa haʻahaʻa haʻahaʻa o ka ikehu - e like me 120-140 mAh/g vs 180-200 no NMC.
Ua hoʻomaka ʻo Tesla e hoʻokomo i ka LFP i kā lākou Standard Range Model 3s ma kahi o 2021. Ua loaʻa mua i ka mākeke Kina. Maikaʻi - ʻo CATL ka mea hana LFP nui loa a aia lākou ma Kina.
Hoʻopiʻi kekahi poʻe e pili ana i ka nalowale o ka laulā LFP i ke anuanu. ʻOi aku ka hewa ma mua o ka NMC. Akā ʻoi aku ka liʻiliʻi o nā kelepona a ʻoi aku ka lōʻihi no laila no ka nui o nā noi he mea kūpono ke kālepa ʻana- E lawe au i ka ʻeke LFP no ke kaʻa kūlanakauhale. No ka huaka'i holo -loa'a 'a'ole paha.
Electrolyte:
ʻO kēia ka wai i waena. Lawe ia i nā ion akā ʻaʻole nā electrons, he mea nui ia no ka mea inā alakaʻi ia i nā electrons e loaʻa iā ʻoe kahi kaapuni pōkole.
ʻO ka maʻamau ka lithium hexafluorophosphate - LiPF₆ - i hoʻoheheʻe ʻia i loko o nā mea hoʻoheheʻe kūlohelohe. ʻO nā mea hoʻoheheʻe maʻamau he hui o ka ethylene carbonate (EC) a me dimethyl carbonate (DMC) a i ʻole diethyl carbonate (DEC).
Eia kahi kikoʻī ʻano ʻē: paʻa ka EC ma ka lumi wela. He 36 degere ka helu hehee. No laila e maloʻo ka EC maʻemaʻe i ka hoʻoilo. ʻO ia ke kumu e hoʻohui ai ʻoe me DMC a i ʻole DEC he wai a hiki i ka -70 degere a i ʻole. Noho ka hui ʻana i ka wai ma nā kūlana kūpono.
Hiki ke puhi ʻia nā carbonate organik. ʻAʻole ʻo ka ʻaila-ilina hiki ke puhi ʻia akā hiki ke ʻā. Ua ʻike au i ka hoʻāʻo ʻana i ka nail i hoʻokahi manawa kahi a mākou i hoʻolei ai i kahi kui i loko o kahi kelepona piha piha. Ua hoʻokuʻu mua ʻo ia i ke kinoea - kani popping - a laila ua pā ka lua i waho o ka puka makani. Hiki i 2 mika ke kiʻekiʻe. Ua loaʻa paha ke kelepona holoʻokoʻa i ka 800 degere ma muli o ke kiʻi kiʻi kamepiula wela.
He ho'āʻo hoʻomaluʻia kēlā me ka hoʻopau ahi a me nā mea a pau. Mau nō naʻe makaʻu.
He hygroscopic ka paʻakai LiPF₆ e like me Gehena. Aloha wai. Inā pulu ia hydrolyze i HF. ʻO ia ke kumu e hana ʻia ai ka hana pākaukau ma nā lumi maloʻo loa. Ke ʻōlelo nei au i kahi hau o -40 degere a haʻahaʻa paha. ʻO ka ʻōnaehana dehumidification ka mea maʻamau kekahi o nā mea kūʻai ikehu nui loa i loko o kahi hale hana kelepona.
Ua kipa aku au i kahi hale kahi i maloʻo loa ka lumi maloʻo a ʻeha ke hanu. E maloʻo kou ihu i loko o nā minuke. Pono nā kānaka a pau e hana ana ma laila e ho'ohana mau i ka pa'akai. ʻAʻole kahi ʻano hana ʻoluʻolu.
mea hoʻokaʻawale:
ʻO ka ʻāpana poina. He membrane polimer lahilahi akā he mea koʻikoʻi.
ʻO ka maʻamau ka polypropylene (PP) a i ʻole polyethylene (PE). I kekahi manawa he trilayer me PP-PE-PP. ʻO ka mānoanoa he 20-25 microns. He lahilahi kēlā. ʻOi aku ka lahilahi ma mua o ka lauoho kanaka (70-100 microns).
Loaʻa iā ia nā pores microscopic - e like me 100 nanometer anawaena - e hoʻokuʻu i nā ion ma loko akā e ālai i nā electrons. Mālama pū ia i ka anode a me ka cathode i kaʻawale kino. Inā hoʻopā lākou i=kaapuni pōkole=hiki koke mai nā mea ʻino.
E hoʻomanaʻo i ke ahi o Samsung Galaxy Note 7? 2016. ʻO ia kekahi ma muli o ka pōʻino o ka mea hoʻokaʻawale. Ua hoʻolālā ʻo Samsung i ka pākaukau me ka ikaika loa. He lahilahi, paʻa loa, ʻaʻohe hoʻomanawanui no ka hoʻonui. Ua paʻi ikaika ʻia ka mea hoʻokaʻawale ma kekahi kihi. Hoʻokumu ʻia kahi wahi nāwaliwali. Loaʻa i ka loaʻa kahi pinhole. Pōkole kūloko. Huka wela. Ke ahi.
Ua hoʻomanaʻo lākou i 2.5 miliona mau kelepona. Kāpae ʻia mai nā mokulele. Ua kūʻai aku ʻo Samsung i nā piliona. ʻO nā mea āpau ma muli o kahi ʻāpana plastik ʻoi aku ka lahilahi ma mua o ka pepa.
Loaʻa iaʻu nā manaʻo e pili ana i ka hoʻolālā ʻana o ka pila. Ke hoʻomau nei nā mea hana i ka ʻoi aku ka lahilahi a me ka māmā e lanakila i ka hoʻokūkū. Akā aia kahi palena. ʻAʻole mālama ʻo Physics i kāu papa hoʻomaka huahana.
Pehea e hana maoli ai (ʻo ka hapa e lele ai nā mea a pau)
Ke kau nei:
Hoʻopili ʻoe i kāu kelepona. Hoʻokomo ka charger i nā electrons i loko o ka anode a huki iā lākou mai ka cathode. Hoʻokuʻu kēia i ka cathode i nā ion lithium. Hele nā ion ma o ka electrolyte i ka anode. Hoʻopili ʻia lākou i loko o ka hana graphite.
E noʻonoʻo e like me ke kaomi ʻana i kahi puna. ʻAʻole makemake nā ion lithium i loko o ka anode ma ke ʻano maoli - ʻoi aku ka paʻa i ka cathode. Akā ke koi nei ʻoe iā lākou ma laila ma ke kau ʻana i ka volta. Ka ikehu mālama.
Hoʻokuʻu ʻia:
Wehe ʻoe a hoʻohana i kāu kelepona. Hoʻokuʻu ka puna. Hoʻi hou nā ion lithium i ka cathode ma o ka electrolyte. Holo nā electrons ma ke kaapuni o kāu kelepona mai ka anode a i ka cathode. Hoʻoikaika kēlā kahe electron i kāu hāmeʻa.
Pili ka volta i ke kemika a me ke kūlana o ka uku. No NMC a i ʻole NCA:
Hoʻopiha piha ʻia: ~4.2V
Nomina: ~3.7V
Hoʻopau piha ʻia: ~3.0V
Mai hele ma lalo o 3.0V a i ʻole e hoʻomaka ʻoe e hoʻopaʻa i ka metala lithium i mea weliweli. Mai piʻi ma luna o 4.2V a i ʻole e pilikia paha ʻoe i ka holo wela. ʻO ia ke kumu i loaʻa ai nā ʻōnaehana hoʻokele pākaukau (BMS). Nānā lākou i ka volta a me ka mahana a me kēia manawa a pani i nā mea i lalo inā he hewa kekahi.
Paʻakikī ka hoʻolālā BMS maikaʻi. Paʻakikī maoli. Pono ʻoe i nā manawa pane wikiwiki, nā mea ʻike pololei, nā loiloi palekana hou. ʻO ka BMS haʻahaʻa kekahi o nā ala wikiwiki loa e hoʻohuli i kahi pākaukau kūpono i kahi pōʻino ahi.
Nā pilikia (oh man there are so many problems)
Pilikia 1: ʻAʻole hiki ke hōʻino ʻia
ʻO kēlā me kēia kaʻina hoʻoiho -hoʻopau i ka pila. ʻAʻole hiki ke pale ʻia. Thermodynamics.
Aia kēia mea i kapa ʻia ʻo ka SEI layer - solid electrolyte interphase - i hana ʻia ma ka ʻili anode. Pono maoli ia no ka hana ʻana o ka pākaukau. Akā e ulu mau ana i ka manawa a me ka hoʻopau ʻana i ka lithium ikaika. Ma hope o 500 cycles hiki iā ʻoe ke 90% hiki ke koe. Ma hope o 1000 paha 80%. Ma hope o 2000 ... hilinaʻi.
Loaʻa iaʻu kahi MacBook mai 2015 e hōʻike mau ana i ka 78% olakino olakino. ʻAʻole hiki iaʻu ke hoʻokuʻu iā ia ma lalo o 40%, e hoʻopaʻa ʻia inā hiki, ʻaʻole e hoʻopaʻa i loko o ke kaʻa wela. Loaʻa i kaʻu wahine kahi MacBook 2018 aia ma 62% olakino no ka mea holo paʻakikī ʻo ia. ʻO nā pōʻaiapuni piha i kēlā me kēia lā, waiho i ka hoʻopiʻi ʻana i ka pō, hoʻohana iā ia ma kona ʻūhā i ka wā wela. Pehea ʻoe e mālama ai i ka pākaukau he mea nui.
Hoʻohaʻahaʻa pū ka cathode. He ʻino loa ka NMC kiʻekiʻe-nickel. Ma luna o 4.3V hoʻomaka ka ʻili cathode e pane me ka electrolyte. Hiki ke ho'ohehe'e a ne'e aku i ka anode kahi e ho'opau ai i ka SEI. Aia kekahi mea i kapa ʻia ʻo cathode densification kahi e hoʻopili mālie ai ka hale aniani a nalowale ka porosity.
ʻAʻole hiki ke pale i kēia. He kemika wale nō. Lanakila mau ka Entropy.
Pilikia 2: Hoʻopau ka mahana i nā mea a pau
Ma lalo o ka 0 degere e lilo ai ka electrolyte i mea ʻeleʻele e like me ka meli anu. Hoʻolohi ka lawe ʻana i ka Ion. Nalo paha ʻoe i 20-30% mana ma -10 degere. ʻOi aku ka maikaʻi, inā ʻoe e hoʻāʻo e hoʻopaʻa wikiwiki i kahi pākaukau anu, e hoʻopaʻa ʻoe i ka lithium metala ma ka anode ma kahi o ka intercalating. Hoʻokumu kēlā i nā dendrites - nā ʻano like me ka nila o ka metala lithium hiki ke ulu a hou i ka mea hoʻokaʻawale. Pōkole kūloko. Ke ahi.
Ma luna o 40-45 degere, e holo wikiwiki nā hopena degradation. Rula o ka manamana nui: ʻo kēlā me kēia piʻi ʻana he 10 degere e pāpālua i ka helu pane. No laila, ʻoi aku ka wikiwiki o ka pākaukau ma 45 degere ma kahi o 4x wikiwiki ma mua o 25 degere.
Noho au ma Texas. Ua piʻi ka mahana wela i ka 100 degere F+ (38 degere +). Ua ʻike au i nā pākahi EV i nalowale i ka 15% mana i loko o 3 mau makahiki mai ka loaʻa ʻana o ka wela. I kēia manawa, ʻaʻole e hoʻohaʻahaʻa ʻia nā EV ma Minnesota i ke kauwela - akā e nalowale ana ka laulā i ka hoʻoilo ma muli o ke anu. ʻAʻole hiki ke lanakila.
ʻO ka mahana hana kūpono e like me 20-25 degere. Laki maikaʻi ka mālama ʻana i kēlā ma ke ao maoli.
Pilikia 3: He pilikia maoli ka hoʻouka wikiwiki ʻana
Makemake ka poʻe a pau i 10-minike EV e hoʻopaʻa ana e like me ka hale hoʻokele kinoea. Akā ʻo ka hoʻokuke ʻana i ka mana nui ma o ka pākaukau e hoʻohua ai ka wela. Nā poho I²R - kū'ē i nā manawa huinahā o kēia manawa. Heʻuʻuku ke kū'ēʻana akāʻaʻole he zero. Ma ka 250kW e hoʻouka ana ʻoe e hana ana i ka wela nui.
Hoʻoikaika pū ka hoʻouka wikiwiki ʻana i nā mea electrode me ka mechanically. Hoʻoikaika i nā ion e neʻe wikiwiki i ka hale. Hiki ke hana i ka māhā a me ka haʻihaʻi ʻana o nā ʻāpana i ka manawa.
Hiki i nā Tesla Superchargers (V3) ke hana i ka 250kW peak. Akā, emi koke lākou. Malia paha 250kW no 5 mau minuke, a laila 150kW, a laila 100kW, a laila 50kW. ʻO ia ka BMS e pale ana i nā pūnaewele.
Hiki i nā ʻōnaehana 800V hou mai Porsche a me Hyundai ke hana i 350kW. Akā pōkole wale nō. ʻO ka physics ka physics.
Aia ka noiʻi ʻana i nā hoʻolālā electrode wikiwiki loa-charge{1}}. ʻO nā electrodes lahilahi, nā ʻāpana liʻiliʻi, nā uhi ʻoi aku ka maikaʻi. Kōkua ia. Akā ʻaʻole hiki iā ʻoe ke hoʻopunipuni i ka thermodynamics.
Pilikia 4: Ke ahi
ʻAʻole ʻā pinepine nā ʻakika Lithium-ion. ʻAʻole emi ma mua o nā kaʻa ʻaila. Akā, ke hana lākou he mea paʻakikī.
Huka wela. Ke loaʻa ke kelepona i kahi mahana koʻikoʻi - e like me ke kemika, malia paha 150-200 degere - hoʻomaka nā hopena exothermic. Ua popopo SEI. Hoʻoheheʻe ka mea hoʻokaʻawale. Electrolyte paila. Hoʻokuʻu ʻo Cathode i ka oxygen. Hoʻopuka kēlā me kēia pane i ka wela e hoʻoulu ai i nā hopena hou aʻe. Loko manaʻo maikaʻi.
ʻAʻole hiki iā ʻoe ke kinai me ka wai e like me ke ahi maʻamau. ʻO kaʻu manaʻo hiki iā ʻoe ke hoʻolei i ka wai ma luna o ia mea e hoʻomaha ai akā hoʻomau ke kelepona i ka wela i loko. Hoʻowahāwahā nā keʻena kinai ahi i nā ahi EV. Lawe i nā hola e hoʻopau. Hiki ke hoʻomaka hou ma hope.
He mau hiʻohiʻona palekana naʻe. Paʻa nā mea hoʻokaʻawale e pani i ka wā i wela ai. Nā puka makani. Nā hoʻopaʻapaʻa o kēia manawa. ʻO nā fuse wela. Hoʻohui ka BMS e nānā i nā mea āpau.
Ke hana mau nei nō naʻe i kekahi manawa. Hana i ka nūhou i kēlā me kēia manawa ʻoiai ʻoi aku ka palekana o nā EV ma mua o nā kaʻa kinoea. pilikia PR.
Pilikia 5: ʻO koʻikoʻi koʻikoʻi
70% o ka cobalt mai DRC mai. ʻO ka nui o ia mea mai nā mines artisanal me nā kūlana hana maikaʻi ʻole. Nā hōʻike hana keiki. Poino kaiapuni. He haunaele.
Ke ho'āʻo nei nā kānaka a pau e hoʻohana i ka cobalt liʻiliʻi. Hoʻohana liʻiliʻi loa ka NMC nickel kiʻekiʻe. Hoʻohana ʻo LFP i ka ʻole. Akā, hoʻopaʻa ka cobalt i ke ʻano cathode. Me ka ʻole o ia mea pono ʻoe i ka hoʻokele wela maikaʻi a me nā palena voli ikaika.
He pupule nā kumukūʻai Cobalt. Ma lalo o $ 30k / ton i 2016. Ua piʻi i $ 90k + i 2018. Ua hāʻule i $ 25k i 2020. I kēia manawa ma kahi o $ 35k / ton. Pehea ʻoe e hoʻolālā ai i ka hana ʻana i ka wā e piʻi ai kāu kumukūʻai maka i 3x?
Pilikia 6: Haʻalulu nā kaulahao hoʻolako
Ua hele maikaʻi nā kumukūʻai Lithium i 2021-2022. $6k/toni i ka makahiki 2020. Ua pi'i i ka $80k/ton i ka hopena o 2022. Ua hā'ule i $12k/ton i 2024. I kēia manawa ma kahi o $15k/ton i 2025.
Loaʻa ka hapa nui o ka lithium mai Australia mai (ka ʻeli pōhaku paʻa) a i ʻole ʻAmelika Hema (ka lawe ʻana i ka brine mai nā pā paʻakai ma Chile/Argentina/Bolivia - ka "trianakolu lithium"). Akā ʻo ka hapa nui o ka hana ʻana i Kina. E like me 75% o ka mana hoʻomaʻemaʻe lithium honua.
Kāohi pū ʻo Kina i ka hana ʻana i ka pākaukau - 75% o ka hana ʻana o ke kelepona honua. A me 90% o nā mea anode (graphite processing).
ʻO kēia ke kumu e ʻimi nei ʻo ʻAmelika a me ʻEulopa e kūkulu i nā kaulahao lako kūloko. Akā lohi. He mau makahiki ke kukulu ana i ka hale hana nui. ʻOi aku ka lōʻihi o ke kūkulu ʻana i ke kaulahao hoʻolako i luna.
Pono ka ma'ema'e ma'ema'e loa o ka lithium bari -papa. Ma lalo o 0.01% ka haumia. ʻAʻole maʻalahi a wikiwiki paha kēlā pae o ka hoʻomaʻemaʻe.
No ke aha mākou i paʻa ai me ka lithium-ion (no kēia manawa)
ʻOiai nā mea a pau aʻu i hoʻopiʻi ai, ʻo ka lithium-ion ka mea maikaʻi loa ma ka pāʻoihana.
ʻO ka ikaika o ka ikehu: 250-300 Wh/kg ma ka pae pūnaewele. Malia paha 160-180 Wh/kg ma ka pae ʻeke ma hope o ka hoʻohui ʻana i ka ʻoluʻolu a me ka hoʻolālā a me BMS. Ua lawa kēlā no 300+ mile EV me ke kaumaha ʻole.
Hoʻohālikelike:
ʻAka -lead: 30-50 Wh/kg (kaumaha e like me ka haʻahaʻa)
NiMH: 60-120 Wh/kg (ka mea a Prius i hoʻohana ai)
NiCd: 40-60 Wh/k
Oo ka hana ana. Kakini o na mea hoolako. Nui nā hale hana nunui. Hoʻokumu ʻia nā kaulahao lako. Hoʻokele waiwai.
ʻO Tesla's Nevada gigafactory e hoʻolālā i 35 GWh / makahiki. Ua lawa ia no 500k+ EV. ʻOi aku ka nui o nā - CATL ma Kina i koʻu manaʻo he 200+ GWh/makahiki? 300 paha? Pono wau e nānā.
Hoʻohana nā ʻōnaehana āpau i ka lithium-ion pū kekahi. Nā kūlana hoʻouka (CCS, NACS, CHAdeMO). BMS algorithms. Nā hoʻoponopono palekana. Kaʻina hana hou. ʻAʻole hiki ke hoʻololi wale i kahi kemika ʻokoʻa me ka hoʻolālā hou ʻole i nā mea āpau.
He aha ka mea hiki ke pani i ka hope
Nā ʻōhua paʻa-ʻano paʻa:E hoʻololi i ka wai electrolyte me ka seramika paʻa a i ʻole ke aniani a i ʻole ka mea sulfide. Pōmaikaʻi: ʻaʻohe leakage, liʻiliʻi i ke ahi, hoʻohana paha i nā anodes metala lithium no ka nui o ka ikehu.
ʻO QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - ke hana nei nā kānaka a pau. Ke koi nei ʻo QuantumScape he 800 Wh/kg i loko o nā keena keʻena me 800+ mau pōʻai. Mahalo inā ʻoiaʻiʻo.
Nā pilikia: Ke kū'ē i waena o nā electrolyte paʻa a me nā electrodes. Paʻakikī ka mālama ʻana i ka pilina maikaʻi ma luna o nā tausani o nā pōʻai i ka wā e hoʻonui ai nā mea waiwai. ʻO ka hapa nui o nā electrolytes paʻa he - dendrites hiki ke pohā ma o lākou. ʻAʻole hōʻoia ʻia ka hana ʻana ma ka pālākiō.
Manaʻo wau e ʻike mākou i kēia ma nā kaʻa nui ma mua o 2030. Malia paha 2028 inā loaʻa kahi holomua. Akā ma hope paha. Ua lohe au i ka "solid-state is 5 years away" no nā makahiki he 10 i hala iho nei.
Lithium -sulfur:ʻO ka nui o ka ikehu manaʻo o 2600 Wh/kg. He mea maʻalahi a he nui ka Sulfur.
Pilikia: hopena hoʻokele polysulfide. Hoʻoheheʻe ʻia nā huahana waena i loko o ka electrolyte e hoʻopau koke i ka hiki. Ma hope o 50 mau pōʻaiapuni, ʻai ka pākaukau.
Ua "aneane hoʻoholo" kēia no 20+ makahiki. ʻAʻole naʻe ma laila.
Kaona -iona:Ke hana maoli nei i kēia manawa. Ua hoʻomaka ʻo CATL i ka hana ma 2023. Ke hana nei ʻo BYD ma ia mea.
Aia ka sodium ma nā wahi a pau (ka wai kai). ʻOi aku ka maikaʻi ma mua o ka lithium. Hiki ke hoʻohana i nā mea hana like.
Akā ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka ikehu: 150-160 Wh/kg vs 250-300 no ka lithium-ion.
Maikaʻi no ka mālama ʻana a me nā EV kālā. ʻAʻole e hoʻololi i ka lithium-ion i nā huahana premium i kēlā me kēia manawa koke.
Lithium metala anodes:E hoʻohana i ka metala lithium ma kahi o ka graphite. E mālama i ka wai electrolyte. Hiki ke paʻi i ka 400-500 Wh/kg ma ka pae kelepona.
Ke mau nei ka pilikia Dendrite. Loaʻa i kēlā me kēia kanaka ko lākou hoʻonā ponoʻī - uhi, electrolyte additives, etc. E ʻike mākou i ka mea lanakila mua.
ʻAe anā pākahi polimer lithiumPono paha ʻo - e haʻi i kēlā mau mea. Hoʻohana lākou i ka gel a i ʻole ka polymer electrolyte ma kahi o ka wai. ʻOi aku ka lahilahi, māmā, ʻoi aku ka maʻalahi. Loaʻa paha i kāu mau pepeiao pepeiao ʻole. ʻOi aku ka palekana ma mua o ka wai akā like ka nui o ka ikehu. He ʻenehana lithium-ion, ʻokoʻa wale nō. Makemake nā ʻoihana kūʻai aku e kapa iā lākou ʻo "LiPo" e like me kahi mea kipi. ʻAʻole ia.
