Yksinkertaista eikö? Paitsi, että mikään näistä akuista ei ole itse asiassa yksinkertaista, kun alat kaivella yksityiskohtia, mitä aion tehdä, koska en voi auttaa itseäni.
Mutta miksi litiumia? (Tässä minua ärsyttää)
Elementti numero 3. Vety, helium, litium. Se on määräys. Erittäin pieni atomi, koska siinä on vain 3 protonia.
Ja tässä on juttu litiumista -, jonka se TODELLA haluaa päästä eroon ulkoisesta elektronistaan. Kuten epätoivoisesti haluaa. Se on tavallaan epävakaa. Tiedätkö ne videot, joissa ihmiset heittävät natriumia veteen, ja se kuohuu ja syttyy tuleen? Litium tekee sen, mutta LISÄÄ. Katselin, kuinka joku pudotti litiummetallipalan vesiämpäriin kerran turvallisuusmielenosoituksessa vuonna 2011 (tai vuonna 2012?), ja se oli suoraan sanottuna pelottavaa, kuinka nopeasti se reagoi. Kauha suli.
Odota ei, ämpäri ei sulanut. Vesi kiehui ja litium syttyi tuleen pinnalle. Kaappi oli hyvä. Muistini on paska.
Joka tapauksessa asia on: puhdas litiummetalli on vaarallista. Siksi nykyaikaiset litium-ioni-akut eivät käytä puhdasta litiummetallia - niissä käytetään litiumioneja. Jo hapetettu litium. Li+-muoto. Paljon vakaampi.
Saatamasi jännite on noin 3,6-3,7 V per kenno, mikä on kunnollinen. Parempi kuin alkalinen (1,5 V) tai NiMH (1,2 V). Tarkoittaa, että tarvitset vähemmän soluja saavuttaaksesi tavoitejännitteen. Tästä syystä kannettavan tietokoneen akussa on 6 kennoa 15 kennojen sijaan.
Myös - ja minun olisi pitänyt mainita tämä ensin - litium on VALOA. Kolmas kevyin elementti. Joten saat korkean energiatiheyden ilman mieletöntä painoa. Siksi sähköautoissa käytetään litiumionia-ei lyijy-happoa. Lyijy-happoakku, jolla on sama energia, painaisi kirjaimellisesti 5–6 kertaa enemmän. Tesla tarvitsee trukin akun vaihtamiseen.
Varsinaiset komponentit (solki tämä tulee tekniseksi)
Anodi (negatiivinen puoli):
Yleensä grafiittia. Kyllä, samaa tavaraa kuin kynissä, paitsi paljon puhtaammin ja eri tavalla käsiteltynä.
Grafiitilla on tämä kerrostettu kiderakenne - kuvittele korttipakka atomitasolla. Heikot van der Waalsin voimat pitävät kerroksia yhdessä (lukion kemia tulee takaisin kummittelemaan sinua). Litiumionit voivat liukua näiden kerrosten väliin ja vain... hengailla siellä. Tekninen termi on "interkalaatio", mutta ajattelen sitä kuin autojen pysäköimistä monikerroksiseen autotalliin.
Teoreettinen enimmäiskapasiteetti on 372 milliampeeria{1}}tuntia grammaa kohden. Todellisuudessa saat 340-360 mAh/g, jos valmistus ei ole paskaa. Olen nähnyt joidenkin kiinalaisten valmistajien kennoja, jotka pystyivät tuskin saavuttamaan 310 mAh/g. En aio nimetä nimiä, mutta jos järjestät kirjaimet uudelleen "BYD:ssä", saat... okei, nimeän nimiä. Heidän varhaiset solunsa olivat karkeita. Ne ovat kuitenkin parantuneet vuodesta 2018 lähtien.
Nyt kaikki puhuvat piianodeista, koska pii voi teoriassa sisältää 10x enemmän litiumia kuin grafiitti. Kuulostaa hämmästyttävältä eikö? 3700+ mAh/g teoreettinen kapasiteetti.
Ongelma - ja tämä on se ongelma, joka on "melkein ratkaistu" siitä lähtien, kun aloitin tällä alalla -, että pii laajenee noin 300 %, kun litiatit sen. Hiukkaset kirjaimellisesti halkeilevat. Kuvittele täyttäväsi ilmapallon betonilohkon sisällä. Betoni ei taipu, se vain katkeaa.
Tesla käyttää nyt piitä, sekoitettuna grafiittiin. Ehkä 5-10% silikonia? Kuulin sen olevan 8 %, mutta saatan olla väärässä. Pointti on, että se on pieni määrä. Puhtaat piianodit eivät vieläkään ole valmiita huolimatta siitä, mitä jokaisen käynnistyksen A-sarjan pitch deck väittää.
Katodi (positiivinen puoli):
Voi poika. Tässä se menee sotkuiseksi, koska on olemassa kuin 6 erilaista katodikemiaa ja jokaisella on mielipiteitä siitä, mikä niistä on paras, ja ne ovat kaikki väärässä, koska se riippuu sovelluksestasi.
Sonyn alkuperäinen tuote vuonna 1991 oli litiumkobolttioksidi - LiCoO₂. Kutsumme sitä lyhyesti "LCO". Energiatiheys on melko hyvä - 150-200 mAh/g riippuen siitä, kuka sen on tehnyt. Mutta lämpöstabiilisuus on kauhea. Jos lataat sen liikaa tai kuumennat sen liian kuumaksi, kiderakenne vapauttaa happea. Happi + orgaaninen elektrolyytti + lämpö=huono päivä. Puhelimesi todennäköisesti käyttää kuitenkin LCO:ta, koska puhelinten ei tarvitse kestää 10 vuotta, etkä{13}}lada niitä nopeasti 10 C:ssa.
Sitten on NMC - nikkeli-mangaanikobolttioksidi. Tätä useimmat sähköautot käyttävät nykyään. Nikkelin, mangaanin ja koboltin suhde muuttuu jatkuvasti. Alkoi 1:1:1 (tasapuoliset osat). Sitten valmistajat siirtyivät 5:3:2:een. Sitten 6:2:2. Nyt olemme 8:1:1 tai jopa 9:0.5:0.5 joissakin huippuluokan soluissa.
Miksi vuoro? Koboltti on kallista. Kuten todella kallista. Myös suurin osa koboltista tulee Kongon demokraattisesta tasavallasta ja kaivostilanne siellä on... monimutkainen. Lapsityövoima, vaaralliset olosuhteet, koko sotku. Joten kaikki yrittävät käyttää vähemmän kobolttia.
Enemmän nikkeliä=enemmän kapasiteettia, mutta vähemmän lämpöstabiilisuutta. Enemmän mangaania=halvempaa ja vakaampaa, mutta vähemmän kapasiteettia. Enemmän kobolttia=vakaampi ja parempi syklin käyttöikä, mutta $$$ ja eettiset ongelmat.
Se on aina vaihtokauppaa-. Aina. Minulla on ollut paljon riitoja tuotepäälliköiden kanssa tästä. He haluavat korkean energiatiheyden JA pitkän käyttöiän SEKÄ alhaiset kustannukset JA hyvän turvallisuuden. Voit valita ehkä kaksi. Ehkä.
Mukana on myös NCA - nikkelikobolttialumiinia. Tesla käytti tätä vuosia{2}}pitkän kantaman pakkauksissaan. Panasonic valmisti ne Nevadan gigatehtaalla. Kiertelin kerran eri akkutehtaassa - en sitä, vaan kilpailijan laitosta - ja kuivahuone yksinään oli mieletöntä. Ilmankäsittelyjärjestelmä maksoi luultavasti 50+ miljoonaa dollaria. Kaiken tulee olla alle -40 asteen kastepisteen tai elektrolyyttisuola imee kosteutta ja muodostaa fluorivetyhappoa. HF syö kaiken läpi. Lasi, metalli, luu. Ikäviä juttuja.
Ja LFP - litiumrautafosfaatti. Tämä tekee paluun. Se on turvallisempaa, halvempaa kilowattitunnilta ja kestää pidempään. Olen kuullut LFP-soluista, jotka tekevät 5000+ sykliä 80 %:n kapasiteettiin. Ehkä jopa 6000. Huono puoli on pienempi energiatiheys - vain, kuten 120-140 mAh/g vs. 180-200 NMC:lle.
Tesla alkoi tuoda LFP:tä Standard Range Model 3 -malleihinsa vuoden 2021 tienoilla. Kiinan markkinat saivat ne ensin. On järkevää - CATL on suurin LFP-valmistaja, ja ne ovat Kiinassa.
Jotkut ihmiset valittavat LFP-alueen menetyksestä kylmällä säällä. Se on huonompi kuin NMC. Mutta solut ovat halvempia ja kestävät pidempään, joten monissa sovelluksissa se kannattaa vaihtaa-. Ottaisin LFP-paketin kaupunkiautoon. Pitkän matkan-moottoritieristeilijälle ehkä ei.
Elektrolyytti:
Tämä on neste keskellä. Se johtaa ioneja, mutta ei elektroneja, mikä on tärkeää, koska jos se johtaisi elektroneja, sinulla olisi vain oikosulku.
Yleensä se on orgaanisiin liuottimiin liuotettua litiumheksafluorifosfaattia - LiPF₆ -. Liuottimet ovat tyypillisesti eteenikarbonaatin (EC) ja dimetyylikarbonaatin (DMC) tai dietyylikarbonaatin (DEC) seos.
Tässä on outo yksityiskohta: EC on kiinteä huoneenlämmössä. Sulamispiste on noin 36 astetta. Joten puhdas EC jäätyisi talvella. Siksi sekoitat sen DMC:n tai DEC:n kanssa, jotka ovat nestemäisiä -70 asteeseen tai mihin tahansa. Seos pysyy nestemäisenä kohtuullisissa olosuhteissa.
Myös orgaaniset karbonaatit ovat syttyviä. Ei bensiinitasolla-syttyvää, mutta varmasti syttyvää. Näin kerran kynnen läpäisytestin, jossa lyötiin tarkoituksella naula täyteen ladatun kennon läpi. Se puhalsi kaasua ensin - poksahdusääntä - ja sitten liekit puhalsivat ulos tuuletusaukosta. Päästyi noin 2 metrin korkeuteen. Koko kenno nousi ehkä 800 asteeseen lämpökameramateriaalin perusteella.
Se oli kontrolloitu testi palonsammutuksen ja kaiken kanssa. Silti pelottavaa.
LiPF₆-suola on helvetin hygroskooppinen. Rakastaa vettä. Jos se kastuu, se hydrolysoituu HF:ksi. Siksi akkujen valmistus tapahtuu erittäin kuivissa tiloissa. Puhun -40 asteen tai alhaisemmasta kastepisteestä. Kuivausjärjestelmä on yleensä yksi kennotehtaan suurimmista energiankuluttajista.
Kävin kerran laitoksessa, jossa kuiva huone oli niin kuiva, että hengittäminen sattui. Nenäsi kuivuisi muutamassa minuutissa. Kaikki siellä työskentelevät joutuivat käyttämään suolaliuosta jatkuvasti. Ei miellyttävä työympäristö.
Erotin:
Unohdettu komponentti. Se on vain ohut polymeerikalvo, mutta se on kriittinen.
Yleensä polypropeeni (PP) tai polyeteeni (PE). Joskus kolmikerros, jossa on PP-PE-PP. Paksuus on tyypillisesti 20-25 mikronia. Se on laiha. Ohuempi kuin ihmisen hiukset (70-100 mikronia).
Siinä on mikroskooppisia huokosia -, kuten halkaisijaltaan 100 nanometriä -, jotka päästävät ioneja läpi mutta estävät elektroneja. Lisäksi se pitää anodin ja katodin fyysisesti erillään. Jos ne koskettavat=oikosulku =, pahat asiat tapahtuvat nopeasti.
Muistatko Samsung Galaxy Note 7:n syttymisen? 2016. Tämä johtui osittain erottimen vaurioista. Samsung suunnitteli akun liian aggressiivisesti. Liian ohut, liian tiukasti pakattu, ei kestä laajenemista. Joissakin soluissa erotin oli painettu liian lujasti yhdestä kulmasta. Heikko kohta kehittyi. Lopulta tuli neulanreikä. Sisäinen lyhyt. Lämpöpako. Palo.
He vetivät takaisin 2,5 miljoonaa puhelinta. Kielletty lentokoneista. Samsung maksaa miljardeja. Kaikki johtuu paperia ohuemmasta muovipalasta.
Minulla on mielipiteitä aggressiivisesta akun suunnittelusta. Valmistajat pyrkivät jatkuvasti ohuempiin ja kevyempiin voittaakseen kilpailijansa. Mutta on raja. Fysiikka ei välitä tuotteen julkaisuaikataulustasi.
Kuinka se todella toimii (osa, jonka kaikki ohittavat)
Lataus:
Kytket puhelimen. Laturi pakottaa elektronit anodille ja vetää ne katodista. Tämä saa katodin vapauttamaan litiumioneja. Ionit kulkevat elektrolyytin läpi anodille. Ne liitetään grafiittirakenteeseen.
Ajattele sitä kuin jousen puristamista. Litium-ionit eivät halua olla anodissa luonnollisesti - ne ovat vakaampia katodissa. Mutta pakotat heidät sinne kytkemällä jännitettä. Varastoitu energia.
Purkaminen:
Irrotat puhelimen ja käytät sitä. Kevät vapautuu. Litiumionit virtaavat takaisin katodille elektrolyytin läpi. Elektronit virtaavat puhelimesi piirin läpi anodista katodille. Tämä elektronivirta antaa virtaa laitteellesi.
Jännite riippuu kemiasta ja varaustilasta. NMC tai NCA:
Täysin ladattu: ~4,2V
Nimellinen: ~3,7V
Täysin purettu: ~3.0V
Älä mene alle 3,0 V tai alat pinnoittaa litiummetallia, mikä on vaarallista. Älä ylitä 4,2 V:tä tai vaarana on lämmön karkaaminen. Siksi on olemassa akunhallintajärjestelmiä (BMS). Ne valvovat jännitettä, lämpötilaa ja virtaa ja sammuttavat toiminnot, jos jokin näyttää pieleen.
Hyvä BMS-suunnittelu on vaikeaa. Todella vaikeaa. Tarvitset nopeita vasteaikoja, tarkkoja antureita, redundantteja turvatarkastuksia. Halpa BMS on yksi nopeimmista tavoista muuttaa kunnollinen akku palovaaraksi.
Ongelmat (oi, ongelmia on niin paljon)
Ongelma 1: Hajoaminen on väistämätöntä
Jokainen lataus{0}}purkausjakso vahingoittaa akkua. Välttämätön. Termodynamiikka.
Anodin pinnalle muodostuu asia nimeltä SEI-kerros - kiinteä elektrolyytin välinen vaihe -. Se on itse asiassa välttämätöntä akun toimimiseksi. Mutta se jatkaa kasvuaan ajan myötä ja kuluttaa aktiivista litiumia. 500 jakson jälkeen sinulla saattaa olla 90 % kapasiteettia jäljellä. 1000 jälkeen ehkä 80%. 2000 jälkeen... riippuu.
Minulla on MacBook vuodelta 2015, jonka akun kunto on edelleen 78 %. Pidän sen kuitenkin - harvoin antaa sen laskea alle 40%, pidä se kytkettynä, kun mahdollista, älä koskaan lataa sitä kuumassa autossa. Vaimollani on vuoden 2018 MacBook, jonka kunto on 62 %, koska hän käyttää sitä kovaa. Täysi sykli päivittäin, jättää sen latautumaan yön yli, käyttää sitä sylissään, kun se on kuuma. Akun käsittelyllä on PALJON merkitystä.
Myös katodi hajoaa. Korkea-nikkeli-NMC on erityisen huono. Yli 4,3 V katodin pinta alkaa reagoida elektrolyytin kanssa. Siirtymämetalli-ionit (nikkeli, mangaani, koboltti) voivat liueta ja siirtyä anodille, missä ne sotkevat SEI:n. On myös tämä asia nimeltä katoditiivistys, jossa kiderakenne tiivistyy hitaasti ja menettää huokoisuutensa.
Ei tätä oikein voi estää. Se on vain kemiaa. Entropia voittaa aina.
Ongelma 2: Lämpötila tuhoaa kaiken
Alle 0 asteen elektrolyytti muuttuu viskoosiksi kuin kylmä hunaja. Ionikuljetus hidastuu. Menetät ehkä 20-30 % kapasiteettia -10 asteessa. Vielä pahempaa, jos yrität nopeasti ladata kylmää akkua, pinnoitat metallista litiumia anodin päälle sen sijaan, että asetat sen väliin. Tämä luo dendriittejä - neulamaisia litiummetallirakenteita, jotka voivat kasvaa ja lopulta lävistää erottimen. Sisäinen lyhyt. Palo.
Yli 40-45 asteen lämpötilassa kaikki hajoamisreaktiot kiihtyvät. Nyrkkisääntö: jokainen 10 asteen lisäys kaksinkertaistaa reaktionopeuden. Joten akku 45 asteessa hajoaa noin 4 kertaa nopeammin kuin 25 asteessa.
Asun Texasissa. Kesälämpötilat nousivat 100 astetta F+ (38 +). Olen nähnyt sähköakkujen akkuja, jotka menettivät 15 % kapasiteetista 3 vuodessa pelkästään kuumuuden vuoksi. Samaan aikaan sähköautot Minnesotassa heikkenevät tuskin kesällä -, mutta ne menettävät kantaman talvella kylmän vuoksi. Ei voi voittaa.
Ihanteellinen käyttölämpötila on 20-25 astetta. Onnea sen säilyttämiseen todellisessa maailmassa.
Ongelma 3: Pikalataus on luonnostaan ongelmallinen
Kaikki haluavat 10-minuutin sähköauton latauksen kuin huoltoasema. Mutta massiivisen tehon työntäminen akun läpi tuottaa lämpöä. I²R-häviöt - virran neliö kertaa vastus. Vastus on pieni, mutta ei nolla. 250 kW:n latauksella tuot merkittävästi lämpöä.
Myös nopea lataus rasittaa elektrodimateriaaleja mekaanisesti. Pakottaa ionit liikkumaan nopeasti rakenteen läpi. Voi aiheuttaa halkeamia ja hiukkasmurtumia ajan myötä.
Teslan Superchargers (V3) voi tuottaa 250 kW huipputehoa. Mutta ne pienenevät nopeasti. Ehkä 250 kW 5 minuuttia, sitten 150 kW, sitten 100 kW, sitten 50 kW. Se on soluja suojaava BMS.
Porschen ja Hyundain uudemmat 800 V järjestelmät voivat tehdä 350 kW. Mutta vain lyhyesti. Fysiikka on fysiikkaa.
Nopealla{0}}latauksella-optimoituja elektrodirakenteita on tutkittu. Ohuemmat elektrodit, pienemmät hiukkaset, paremmat pinnoitteet. Se auttaa. Mutta et voi huijata termodynamiikkaa.
Ongelma 4: Tuli
Litium{0}}ioni-akut eivät syty usein. Paljon vähemmän kuin bensiiniautot. Mutta kun he tekevät, se on dramaattista.
Lämpöpako. Kun solu saavuttaa kriittisen lämpötilan - vaihtelee kemian mukaan, ehkä 150-200 astetta - eksotermiset reaktiot alkavat. SEI hajoaa. Erotin sulaa. Elektrolyytti kiehuu. Katodi vapauttaa happea. Jokainen reaktio tuottaa lämpöä, joka laukaisee lisää reaktioita. Positiivinen palautesilmukka.
Sitä ei voi sammuttaa vedellä kuten tavallista tulipaloa. Tarkoitan, että voit kaataa vettä sen päälle jäähdyttämään sitä, mutta kenno tuottaa lämpöä sisäisesti. Palolaitokset vihaavat sähköautojen tulipaloja. Vie tunteja purkamiseen. Voi syttyä uudelleen myöhemmin.
Nykyaikaisissa soluissa on kuitenkin turvaominaisuuksia. Sammuttavat erottimet, jotka sulkeutuvat kuumennettaessa. Paineilmaaukot. Nykyiset keskeytykset. Lämpösulakkeet. Lisäksi BMS tarkkailee kaikkea.
Silti tapahtuu joskus. Tekee uutisia joka kerta, vaikka tilastollisesti sähköautot ovat turvallisempia kuin kaasuautot. PR ongelma.
Ongelma 5: Koboltin etiikka
70 % koboltista tulee Kongon demokraattisesta tasavallasta. Suuri osa siitä on peräisin pienimuotoisista kaivoksista, joissa työolot ovat huonot. Lapsityöraportit. Ympäristövahingot. Se on sotku.
Kaikki yrittävät käyttää vähemmän kobolttia. Korkean-nikkelin NMC käyttää hyvin vähän. LFP käyttää nollaa. Mutta koboltti stabiloi katodirakennetta. Ilman sitä tarvitaan parempaa lämmönhallintaa ja tiukempia jänniterajoja.
Koboltin hinnat ovat myös hulluja. Alle 30 000 dollaria tonnilta vuonna 2016. Nousi yli 90 000 dollariin vuonna 2018. Puni 25 000 dollariin vuonna 2020. Nyt noin 35 000 dollaria tonnilta. Miten suunnittelet tuotannon, kun raaka-ainekustannukset vaihtelevat 3x?
Ongelma 6: Toimitusketjun kaaos
Litiumin hinnat menivät täysin sekaisin vuosina 2021-2022. 6 000 dollaria tonnilta vuonna 2020. Huippu oli 80 000 dollaria tonnilta vuoden 2022 lopulla. Pudotti 12 000 dollariin tonnilta vuonna 2024. Nyt noin 15 000 dollaria tonnilta vuonna 2025.
Suurin osa litiumista tulee Australiasta (kovan kiven louhinta) tai Etelä-Amerikasta (suolaveden louhinta Chilen/Argentiinan/Bolivian suolatasanteilta - "litiumkolmio"). Mutta suurin osa käsittelystä tapahtuu Kiinassa. Kuten 75 % maailmanlaajuisesta litiuminjalostuskapasiteetista.
Kiina hallitsee myös akkujen valmistusta - 75 % maailmanlaajuisesta kennojen tuotannosta. Ja 90 % anodimateriaaleista (grafiitin käsittely).
Tästä syystä Yhdysvallat ja Eurooppa pyrkivät rakentamaan kotimaisia toimitusketjuja. Mutta se on hidasta. Gigatehtaan rakentaminen vie vuosia. Ylävirran toimitusketjun rakentaminen kestää kauemmin.
Akkulaatuisen-litiumin on oltava erittäin puhdasta. Alle 0,01 % epäpuhtauksia. Tuo jalostusaste ei ole halpaa tai nopeaa.
Miksi olemme jumissa litium-ionissa (toistaiseksi)
Huolimatta kaikesta, mistä juuri valitin, litium{0}}ioni on edelleen paras vaihtoehto kaupallisessa mittakaavassa.
Energiatiheys: 250-300 Wh/kg kennotasolla. Ehkä 160-180 Wh/kg pakkaustasolla jäähdytyksen ja rakenteen sekä BMS:n lisäämisen jälkeen. Se riittää 300+ mailin sähköautoihin ilman naurettavaa painoa.
Vertaa:
Lyijy-happo: 30-50 Wh/kg (vitun raskas)
NiMH: 60-120 Wh/kg (mitä Prius käytti)
NiCd: 40-60 Wh/kg (myös myrkyllinen, enimmäkseen poistettu käytöstä)
Valmistus on kypsää. Kymmeniä toimittajia. Useita gigatehtaita. Perustuneet toimitusketjut. Mittakaavatalous.
Teslan Nevadan gigatehdas tavoittelee 35 GWh/vuosi. Se riittää yli 500 000 sähköautoon. CATL Kiinassa tekee vielä enemmän - Luulen, että 200+ GWh/vuosi? Ehkä 300? Minun pitäisi tarkistaa.
Kaikki infrastruktuuri edellyttää myös litiumionia{0}}. Latausstandardit (CCS, NACS, CHAdeMO). BMS-algoritmit. Turvallisuusmääräykset. Kierrätysprosessit. Ei voi vain vaihtaa toiseen kemiaan suunnittelematta kaikkea uudelleen.
Mikä sen voi lopulta korvata
Solid-state{0}}paristot:Vaihda nestemäinen elektrolyytti kiinteään keraamiseen tai lasiin tai sulfidimateriaaliin. Edut: ei vuotoa, pienempi palovaara, voit käyttää litiummetallianodeja energiatiheyden lisäämiseksi.
QuantumScape, Solid Power, Toyota, Samsung - kaikki työskentelevät sen parissa. QuantumScape väittää 800 Wh/kg laboratoriosoluissa 800+ syklillä. Vaikuttavaa jos totta.
Ongelmat: Kiinteän elektrolyytin ja elektrodien välinen liitäntävastus. Vaikea ylläpitää hyvää kontaktia tuhansien syklien aikana materiaalien laajeneessa/kutistuessa. Useimmat kiinteät elektrolyytit ovat hauraita - dendriitit voivat halkeilla niiden läpi. Valmistus mittakaavassa on täysin todistamatonta.
Olen skeptinen, että näemme tämän valtavirran autoissa ennen vuotta 2030. Ehkä vuonna 2028, jos jollain on läpimurto. Mutta luultavasti myöhemmin. Olen kuullut viimeisten 10 vuoden aikana "kiinteä tila on 5 vuoden päässä".
Litium-rikki:Teoreettinen energiatiheys 2600 Wh/kg. Rikki on halpaa ja runsaasti.
Ongelma: polysulfidisukkulavaikutus. Välituotteet liukenevat elektrolyyttiin aiheuttaen nopean kapasiteetin haalistumisen. 50 jakson jälkeen akku on paahtunut.
Tämä on ollut "melkein ratkaistu" 20+ vuoden ajan. Ei vieläkään siellä.
Natrium-ioni:Itse asiassa nyt tapahtuu. CATL aloitti tuotannon vuonna 2023. BYD työskentelee sen parissa.
Natriumia on kaikkialla (merivesi). Paljon halvempaa kuin litium. Voi käyttää vastaavia valmistuslaitteita.
Mutta energiatiheys on pienempi: 150-160 Wh/kg vs. 250-300 litiumionilla.
On järkevää kiinteään säilytystilaan ja edullisiin sähköautoihin. Litium{1}}ioneja ei vaihdeta premium-tuotteissa lähiaikoina.
Litiummetallianodit:Käytä litiummetallia grafiitin sijaan. Säilytä nestemäistä elektrolyyttiä. Voisi saavuttaa 400-500 Wh/kg solutasolla.
Dendriittiongelma jatkuu. Jokaisella on omat ratkaisunsa - pinnoitteet, elektrolyyttilisäaineet jne. Katsotaan kumpi onnistuu ensin.
Voi jalitiumpolymeeriakut- pitäisi luultavasti mainita ne. Ne käyttävät geeliä tai kiinteää polymeerielektrolyyttiä nesteen sijaan. Ohuempi, kevyempi, joustavampi muoto. Langattomissa kuulokkeissasi on luultavasti sellainen. Hieman turvallisempi kuin neste, mutta energiatiheys on suunnilleen sama. Se on edelleen litium-ionitekniikkaa, vain pakattuna eri tavalla. Markkinointiosastot kutsuvat niitä mielellään "LiPoksi" kuin se olisi jokin vallankumouksellinen asia. Se ei ole.
