Idir na meabhrúcháin dhé-laethúla a bhaineann le faire cliste agus saolré bliain ceallraí cianrialtáin, tá réabhlóid fuinnimh ciúin ag dul faoi shochaí nua-aimseartha. Dar leis an nGníomhaireacht Fuinnimh Idirnáisiúnta, sháraigh méid an mhargaidh ceallraí domhanda $ 150 billiún in 2023, agus is ionann cadhnraí litiam-ian athluchtaithe agus 68% de sciar an mhargaidh, agus tá 29% den spás fós ag cadhnraí indiúscartha alcaileacha. Ní hamháin gur rogha iompróirí fuinnimh é an iomaíocht idir an dá bhealach teicneolaíochta seo ach léiríonn sé freisin smaointeoireacht dhomhain na daonnachta ar chosáin forbartha inbhuanaithe.
I. An deighilt bhunúsach i bprionsabail theicniúla
1.1 Turas na n -ian litiam
Tá rúndiamhair na gcadhnraí litiam-ian in-athluchtaithe sna hiain litiam “luasctha”. Ag tabhairt cadhnraí litiam trínártha príomhshrutha mar shampla, le linn muirir, dícheangail ian litiam ó chatóid ocsaíd nicil-cobalt-mangainéis, trasnaigh an deighilteoir polaiméire, agus leagann siad isteach san anóid graifíte; Le linn a scaoilte, bogann siad ar ais chun sruth a ghiniúint. Cuireann an dearadh seo ar chumas ceallraí amháin 18650 voltas de 3.7V a bhaint amach agus dlús fuinnimh níos mó ná 250Wh\/kg, atá comhionann le tríochadú de mheáchan gásailín. Ardaíonn teacht chun cinn cadhnraí soladstaide, a úsáideann leictrilítí suilfíde chun leachtanna inadhainte a athsholáthar, teocht an rúideanna theirmigh ó 120 céim go 400 céim.
1.2 An t-imoibriú ceimiceach aontreo
Tá croílár na gcadhnraí indiúscartha i bhfrithghníomhartha ceimiceacha rialaithe atá deartha go cúramach. I gcadhnraí alcaileach, imoibríonn púdar since le dé-ocsaíd mangainéise i leictrilít hiodrocsaíde photaisiam trí laghdú ocsaídiúcháin, ag táirgeadh voltas seasmhach de 1.5V. Fágann a struchtúr séalaithe go bhfuil an t -imoibriú dochúlaithe, ag críochnú nuair a dhéantar an bhlaosc since a chreimeadh go hiomlán nó nuair a ídítear an dé -ocsaíd mangainéise. Taispeánann cadhnraí indiúscartha clóiríde litiam-thionyl feidhmíocht iontach: le dlús fuinnimh de 650Wh\/kg, is féidir leo oibriú i dtimpeallachtaí ó -55 céim go 150 céim, agus ní chailleann siad ach 5% dá muirear thar thréimhse stórála {8}} bliain.
Ii. Comórtas cuimsitheach paraiméadair feidhmíochta
2.1 Paradacsa an Dlús Fuinnimh
De réir dealraimh, nochtann sonraí atá salach ar a chéile croílár na teicneolaíochta: cé go bhfuil dlús fuinnimh cadhnraí litiam-tionyl litiam-chionyl 2.6 uair níos dlúithe de chadhnraí litiam, scaoileann cadhnraí litiam in-athluchtaithe fuinneamh coibhéiseach de 1300% thar a saolré iomlán (500 timthriall). Míníonn sé seo an fáth a roghnaíonn fóin chliste cadhnraí litiam, agus seasann na luasairí ar chadhnraí litiam indiúscartha-teastaíonn soláthar fuinnimh leanúnach ón gcéad cheann, agus tugann an dara ceann tús áite do iontaofacht iomlán.
2.2 An comórtas ama
I dtástálacha saoil rothaíochta, coinníonn cadhnraí fosfáite iarainn litiam 80% dá gcumas tar éis timthriallta muirear-mhuirir 2000 ag 25 céim, agus bíonn laghdú ar chumas ag cadhnraí hidríd nicil-mhiotail tar éis 500 timthriall. I gcodarsnacht leis sin, tá ráta féin-urscaoilte de thart ar 2% in aghaidh na bliana ag cadhnraí alcaileacha neamhoscailte, agus tá rátaí {5-10% ag pacáistí ceallraí litiam. Cruthaíonn sé seo feiniméan spéisiúil: tá feistí a fhágtar díomhaoin ar feadh tréimhsí fada níos oiriúnaí do chadhnraí indiúscartha, agus ní mór dóibh siúd atá in úsáid go minic roghanna in -athluchtaithe a roghnú.
2.3 An déchaighdeán sábháilteachta
I dturgnaimh puncture, is féidir le cadhnraí litiam a ghearrtar go hiomlán teas suas le 8 0 0 a théamh laistigh de thrí nóiméad, rud a spreagann rith chun srutha teirmeach, cé nach bhfaigheann cadhnraí alcaileacha ach sceitheadh leictrilít. Mar sin féin, in iarratais phraiticiúla, úsáideann pacáistí ceallraí litiam córais bhainistíochta ceallraí (BMS) chun rátaí teip a choinneáil faoi bhun 0.001 ‰, agus is cúis le cadhnraí indiúscartha 2, 000 éigeandálaí péidiatraiceacha gach bliain mar gheall ar ionghabháil. Ní hionann an tsábháilteacht agus an tairiscint absalóideach ach cothromaíocht in innealtóireacht córais.
Iii. An mórleabhar i bhfolach na heacnamaíochta agus an chomhshaoil
3.1 Fillte ama na ríomhanna costais
Thar thréimhse deich mbliana, níl i gcostas iomlán an tuaslagáin ceallraí litiam le haghaidh cianrialtáin ach an seachtú ceann de na cadhnraí alcaileacha. Tá an éifeacht diúscartha ama seo níos suntasaí fós san earnáil feithiclí leictreacha: cé gur ionann cadhnraí litiam agus 40% de chostas iomlán na feithicle, tá an costas leictreachais in aghaidh an chiliméadair 75% níos lú ná an costas feithiclí gásailín.
3.2 Éifeacht féileacán loirg charbóin
Léiríonn taighde ó Institiúid Teicneolaíochta Massachusetts go ngineann táirgeadh 1kWh de chadhnraí litiam 110kg de dhé -ocsaíd charbóin, agus astaíonn fuinneamh coibhéiseach ó chadhnraí indiúscartha 280kg de CO2. Mar sin féin, nuair a chuirtear athchúrsáil san áireamh, is féidir le cadhnraí litiam a lorg carbóin a laghdú faoi 60% eile trí úsáid thánaisteach. Is é an fíor -aincheist ná nach dtéann ach 32% de na cadhnraí litiam domhanda isteach i gcainéil athchúrsála foirmiúla, agus go bhfuil an ráta athchúrsála do chadhnraí indiúscartha níos lú ná 5%, agus mar thoradh air sin tá 120, 000 tonna de mhiotail throma ag dul isteach san ithir gach bliain.
Iv. Rialacha Marthanais na gCásanna Iarratais
4.1 Limistéir nach féidir a athsholáthar le haghaidh cadhnraí indiúscartha
I stáisiúin spáis 400 ciliméadar os cionn an Domhain, is iad cadhnraí clóiríd litiam-thionyl an fhoinse cumhachta éigeandála is fearr mar gheall ar a saintréithe cothabhála; I ndífhibrileoirí so -ionchlannaithe, ní mór do chadhnraí indiúscartha soláthar cumhachta cobhsaí a chinntiú ar feadh deich mbliana; Agus i gcapsúil tarrthála mianach, tá cosc iomlán ar aon riosca muirir. Is é an loighic choiteann sna cásanna seo ná go bhfuil costas na beatha i bhfad níos mó ná costas an fhuinnimh.
4.2 Réimse leathnaithe cadhnraí litiam
Nuair a chaithfidh feistí baile cliste sonraí a tharchur 120 uair sa lá, nuair a chaithfidh dróin talmhaíochta feidhmiú go leanúnach ar feadh ceithre huaire an chloig sa pháirc, agus nuair is gá do ghléasraí cumhachta fíorúla fuinneamh gréine a stóráil, léiríonn nádúr timthriallach na gcadhnraí litiam ceannas. Is féidir le córas stórála fuinnimh powerwall Tesla, trí 5000 timthriall, costais leictreachais tí a laghdú 40%, samhail eacnamaíoch nach féidir le feistí urscaoilte aontreo a mheaitseáil riamh.
V. Athróga suaiteacha ar an rás -rian amach anseo
Meastar go mbainfidh teicneolaíocht ceallraí soladstaide olltáirgeadh amach faoi 2030, le dlús fuinnimh níos mó ná 500Wh\/kg agus saol rothaíochta ag dul thar 10, 000 timthriallta. Eascraíonn athrú níos réabhlóideach fós ó bhith-bharraicíní: tá soláthar microcurrent leanúnach bainte amach ag an gcill bhreosla siúcra a d'fhorbair Ollscoil Harvard, a úsáideann imoibriú catalaithe einsíme idir glúcós agus ocsaigin ar feadh 30 lá i dturgnaimh ainmhithe. Tá an poitéinseal ag an tóir ar theicneolaíocht muirir gan sreang an t-éiceachóras fuinnimh a athchruthú---is féidir gach suíochán i bhfoirgneamh oifige a chumhachtú gan sreang, ní bheidh cadhnraí ag freastal a thuilleadh mar choimeádáin fuinnimh ach mar mheáin tarchuir.
Sa réabhlóid fuinnimh seo is cosúil go bhfuil sé suaimhneach, seasann an chine daonna ar rogha i rogha: Ar chóir dúinn leanúint ar aghaidh leis an loighic tomhaltais ón 20ú haois le cadhnraí indiúscartha, nó ar chóir dúinn sibhialtacht fuinnimh nua a thógáil le córas in-athchúrsáilte? D'fhéadfadh an freagra a bheith sna turgnaimh is déanaí a rinne Yuasa Corporation sa tSeapáin-tá siad ag cumhachtú a monarcha ar fad le cadhnraí feithiclí leictreacha athchúrsáilte, agus ar an líne tionóil, tá glúin nua de bhith-bhith-bhith-bhith-bhithmhillte á dtáirgeadh.