Sa ré reatha d'fhorbairt bhríomhar an tionscail nua feithiclí fuinnimh, tá cadhnraí ian litiam, mar chroífhoinse cumhachta, ag tabhairt aghaidh ar an dúshlán ríthábhachtach maidir le héifeachtúlacht luchtaithe agus saolré a chothromú. Le héilimh mhéadaithe na dtomhaltóirí ar raonta tiomána níos faide agus luasanna luchtaithe níos tapúla, chomh maith le fócas an mhargaidh ar shaolré ceallraí agus éifeachtúlacht costais, tá teicneolaíocht luchtaithe cadhnraí ian litiam ag dul faoi réabhlóid dhomhain. Is ceist phráinneach í an chaoi le muirearú ardéifeachtúlachta a chinntiú agus saolré na ceallraí á leathnú agus ní mór don tionscal aghaidh a thabhairt uirthi.
I. Teicneolaíocht Muirearú Tapa: An Fórsa Tiomána le Feabhsú Éifeachtúlachta
Le blianta beaga anuas, tá dul chun cinn suntasach déanta i dteicneolaíocht luchtaithe tapa cadhnraí litiam-. Tóg CATL mar shampla. Tá luas luchtaithe ultra-tapa de "10{14}}nóiméad luchtaithe do raon tiomána 400 ciliméadar" bainte amach ag a chadhnra luchtaithe ultra-tapa "Shenxing". Fiú i dtimpeallachtaí fuar ag -10 céim , is féidir é a ghearradh go dtí 80% den acmhainn laistigh de 30 nóiméad. I mí Aibreáin 2024, sheol CATL ceallraí Shenxing PLUS, rud a chuir feabhas breise ar an raon tiomána go 1000 ciliméadar agus ag an am céanna an saintréith de mhuirearú tapa ultra-a chothabháil go 60% den acmhainn laistigh de 10 nóiméad. Ina theannta sin, tá CATL agus SAIC-GM tar éis comhoibriú chun ceallraí fosfáit iarainn litiam muirir ultra-tapa 6C a thabhairt isteach, atá beartaithe le húsáid san ailtireacht ceallraí ardvoltais uasghrádaithe Ultium quasi-900V i 2025. Is féidir an ceallraí seo a mhuirearú go hiomlán laistigh de 10 nóiméad, ag cur 200 ciliméadar de raon tiomána laistigh de 5 nóiméad.
Tá éachtaí suntasacha bainte amach ag an bhfoireann taighde faoi stiúir an Ollaimh Chao-Yang Wang in Ollscoil Stáit Pennsylvania. Fuair siad amach más féidir ceallraí a théamh go tapa go 60 céim sula ndéantar é a mhuirearú, a mhuirearú ar ráta tapa ar feadh 10 nóiméad, agus ansin é a fhuaraithe go tapa go dtí an teocht chomhthimpeallach, is féidir díghrádú teirmeach na ceallraí a sheachaint, agus is féidir cosc a chur ar fhás tromchúiseach ar an scannán idirphase leictrilít soladach (SEI). Tar éis tástálacha arís agus arís eile, rinne an fhoireann tástálacha muirir isothermal ar thrí chineál cadhnraí cumhachta ag 40 céim, 49 céim, agus 60 céim, ag baint úsáide as muirearú ag 20 céim mar rialú. Ina dhiaidh sin, díchóimeáladh na cadhnraí chun seiceáil le haghaidh plating litiam. Léirigh na torthaí, tar éis 2500 timthriall de mhuirearú an-tapa (6C, 4.2V) ag 60 céim ar feadh 10 nóiméad, gur choinnigh an ceallraí ard-dlúis fuinnimh le toilleadh 209 Wh/kg 91.7% dá toilleadh, gan ach 8.3% de chailliúint toillte. Sháraigh sé seo i bhfad an sprioc "500 timthriall, caillteanas acmhainne 20%" a leag Roinn Fuinnimh na SA (DOE), agus níor breathnaíodh aon phlátáil litiam le linn an phróisis muirir.
Tá dul chun cinn bainte amach ag brandaí ar nós XPENG agus NIO maidir le muirearú ultra-tapa. Sheol XPENG a chairn luchtaithe ultra-tapa S4, le cumhacht aschurtha uasta de 480 kW agus uassruth aschuir de 670 A. Is féidir leis an gcóras seo raon tiomána 200 ciliméadar a sholáthar do charr laistigh de 5 nóiméad tar éis é a luchtú. De réir an ráitis oifigiúil, is féidir leis an tsamhail 4C muirear a ghearradh ó 10% go 80% i níos lú ná 15 nóiméad, rud a mhaítear gurb é an luas luchtaithe feithicle leictreacha a tháirgtear is tapúla ar fud an domhain. Tá an tsamhail 3C feistithe freisin le ardán ardvoltais 800V, le buaicchumhacht muirir de thart ar 300 kW. Is féidir leis 130 ciliméadar de raon tiomána a chur leis laistigh de 5 nóiméad de mhuirearú agus muirear ó 10% go 80% i 20 nóiméad.
II. Tionchar Muirear Fast ar Réimse Ceallraí
Cé go bhfeabhsaítear an éifeachtúlacht muirir go mór le teicneolaíocht muirir tapa, ní féidir neamhaird a dhéanamh ar a thionchar ar shaolré na ceallraí. Le linn luchtaithe tapa, spreagann sruth mór iain litiam a neadú go tapa isteach san anóid. Mura bhfuil an rialú teochta leordhóthanach, féadfaidh miotail litiam taisceadh ar dhromchla an anóid, ag cruthú dendrites a d'fhéadfadh an deighilteoir a phuncadh, rud a fhágann go dtiocfaidh gearrchiorcaid inmheánacha agus luasghéarófar díghrádú feidhmíochta ceallraí. Ina theannta sin, is féidir leis an teas a ghintear le linn muirearú tapa, mura ndéantar é a scaipeadh in am, dlús a chur le dianscaoileadh an leictrilít agus dul in aois na n-ábhar leictreoid, rud a ghiorrú saolré na ceallraí.
Léiríodh i suirbhé gur sháraigh an céatadán úsáide de luchtú ultra-tapa 70%. Thit leibhéal sláinte a gcadhnraí cumhachta ar bord ó 100% do charranna nua go 85% laistigh de dhá bhliain, le meánlaghdú bliantúil de 7.5%. Mar sin féin, léirigh an taighde is déanaí a rinne foireann an Ollaimh Ouyang Minggao in Ollscoil Tsinghua go bhféadfadh úsáid mhinic muirir ultra-tapa os cionn 120 kW saolré timthriall na ceallraí a ghiorrú faoi 40% i gcomparáid le muirearú mall.
Mar sin féin, tugann roinnt staidéir le fios nach bhfuil tionchar iomlán muirearú tapa ar shaolré na ceallraí. Fuair staidéar rianaithe a rinne Recurring Automatic ar na mílte Teslas go bhfuil an difríocht i saolré ceallraí idir muirearú tapa agus muirearú mall fíorbheag. Fiú i gcás feithiclí taistil tráchtála a ghearrtar go tapa 1-2 uair sa lá, tá a dtimthriallta athsholáthair ceallraí cosúil le timthriallta gluaisteáin phríobháideacha. Tá sé seo curtha i leith go príomha leis na córais rialaithe teochta éifeachtacha a mhaolaíonn go héifeachtach na tionchair dhiúltacha a bhaineann le muirearú tapa.
III. Straitéisí Teicniúla chun Éifeachtúlacht agus Réimse Saoil a Chothromú
Chun cothromaíocht a aimsiú idir éifeachtúlacht muirir tapa agus saolré ceallraí, tá sraith straitéisí teicniúla glactha ag an tionscal agus ag fiontair.
I dtéarmaí nuálaíochta ábhartha, úsáideann teicneolaíocht luchtaithe ultra-tapa CATL teicneolaíocht catóide líonra leictreon ultra agus an dara glúin de theicneolaíocht anóidí mearfháinne graifíte, rud a chuireann feabhas breise ar éifeachtúlacht imoibrithe leictriceimiceach agus ar éifeachtúlacht luchtaithe. Tógann an líonra leictreon ultra, lena dhromchla ábhar iomlán nanaiméadar, líonra leictreoin atá nasctha go maith, rud a fheabhsaíonn go mór luas freagartha an ábhair chatóide ar chomharthaí luchtaithe agus an ráta dí-asaithe ian litiam. Soláthraíonn an fáinne ian tapa-ciseal brataithe scagach modhnaithe ar dhromchla an ábhair anóid go leor suíomhanna gníomhacha do mhalartú ian litiam, rud a mhéadaíonn go mór an luas malairte muirear ian litiam agus an ráta leabaithe.
Agus struchtúr an cheallraí á dhearadh, d'fhorbair foireann an Ollaimh Chao -fhoireann Yang Wang ceallraí "uile-aeráide". Chuir siad scragall nicil 50{4}mhicreamhéadar 50-tiubh laistigh den cheallraí, rud a d’fhéadfadh féinteas a dhéanamh go héifeachtach. Nuair a chuirtear an sruth ar siúl ag teochtaí ísle, sreabhann sé tríd an scragall nicil, ag giniúint teasa. Nuair a sháraíonn teocht inmheánach na ceallraí 60 céim, spreagtar an braiteoir teochta chun an sruth a shreabhann tríd an scragall nicil a dhúnadh. Is féidir leis an gceallraí seo féin-théamh go 60 céim laistigh de 30 soicind gan cur isteach ar a fheidhmíocht agus a saolré ag gnáth-theocht. Ní éilíonn an próiseas seo cúnamh ó threalamh teasa seachtrach nó breiseáin speisialta a chur leis an leictrilít.
Maidir le córais bainistithe teirmeacha ceallraí (BMS), tá "modh cosanta luchtaithe ultra-tapa tugtha isteach ag roinnt déantúsóirí uathoibríocha". Nuair a bhíonn an muirear ceallraí faoi bhun 20%, tá an chumhacht luchtaithe teoranta do 60 kW chun roinnt saincheisteanna damáiste a sheachaint. Glacann daoine eile teicneolaíocht réamhthéamh ceallraí, rud a chuireann feabhas 35% ar an éifeachtúlacht luchtaithe tapa i dtimpeallachtaí ag -10 céim agus ag an am céanna laghdaítear ráta meath na ceallraí 30%.
IV. Straitéisí Úsáideora Úsáideora agus Ionchas Tionscail
I gcás úsáideoirí, tá úsáid réasúnach muirir tapa ríthábhachtach chun saolré na ceallraí a leathnú. Dúirt an tOllamh Qilu, stiúrthóir na Saotharlainne um Ábhair agus Teicneolaíocht Fuinnimh Nua in Ollscoil Peking, gur cheart d’úinéirí gluaisteán an céatadán úsáide luchtaithe ultra-tapa a theorannú go dtí laistigh de 40%. Nuair a cheadaíonn an t-am, ba cheart muirearú mall a úsáid oiread agus is féidir. Go háirithe, ba cheart muirearú ultra-tapa a sheachaint nuair a bhíonn an muirear ceallraí faoi bhun 10% nó os cionn 90%, mar go bhféadfadh muirearú ultra-tapa sa raon seo damáiste níos mó a dhéanamh don cheallraí.
Ó thaobh an tionscail, trí nuálaíocht múnla tráchtála, mar shampla múnla léasaithe ceallraí a ghlacadh, is féidir le huathoibritheoirí aistriú ó "táirgí a dhíol" go "seirbhísí a dhíol". Is féidir leis an tsamhail deighilte ceallraí feithicle íogaireacht na n-úsáideoirí maidir le barántas ceallraí a laghdú agus fiontair a thiomáint freisin chun aibíocht na dteicneolaíochtaí luchtaithe tapa a fheabhsú.
Sa todhchaí, le dul chun cinn leanúnach teicneolaíochta, déanfar an chothromaíocht idir éifeachtúlacht luchtaithe tapa agus saolré ceallraí do chadhnraí ian litiam a bharrfheabhsú tuilleadh. Táthar ag súil go réiteoidh teacht chun cinn ábhar agus teicneolaíochtaí nua, amhail anóidí atá bunaithe ar shileacan agus cadhnraí stáit soladacha, go bunúsach na saincheisteanna ré saoil a eascraíonn as luchtú tapa. Ag an am céanna, cuirfidh feabhsú leanúnach ar chórais rialaithe teochta Chliste, coigeartú cumhachta dinimiciúil, agus teicneolaíochtaí eile tacaíocht níos láidre ar fáil don réabhlóid teicneolaíochta muirir de chadhnraí ian litiam.
Sa réabhlóid teicneolaíochta luchtaithe seo, tá cadhnraí ian litiam ag bogadh de réir a chéile i dtreo cothromaíocht foirfe idir éifeachtacht agus saolré. Ní mór don tionscal agus d'fhiontair nuálaíocht leanúnach a dhéanamh, agus ní mór d'úsáideoirí iad a úsáid go réasúnach freisin chun forbairt inbhuanaithe an tionscail nua feithiclí fuinnimh a chur chun cinn i gcomhpháirt.
