Ի՞նչ է ցիկլի կյանքը:

Ցիկլային կյանքն այն է, թե քանի լիցքավորման-լիցքաթափման ցիկլեր է անցնում մարտկոցը, մինչև այն իջնի մինչև որոշակի հզորության որոշակի մակարդակ: Սովորաբար դա 80% է, թեև ես տեսել եմ տեխնիկական բնութագրեր ամբողջ տեղում՝ 70% որոշ ավտոմոբիլային ծրագրերի համար, 85% մյուսների համար: Շեմն ինքնին մի տեսակ կամայական է և ավելի շատ կապված է երաշխիքային հաշվարկների հետ, քան մարտկոցի քիմիայի որևէ հիմնարար հատկություն:

Գրաֆիտային անոդների վրա SEI շերտը, հավանաբար, ամենաշատ ուսումնասիրված քայքայման մեխանիզմն է լիթիում-իոնային մարտկոցներում: Երբ դուք առաջին անգամ լիցքավորում եք բջիջը, էլեկտրոլիտը քայքայվում է անոդի մակերեսին և ձևավորում է այս պինդ թաղանթ-հիմնականում լիթիումի կարբոնատ, որոշ լիթիումի ֆտորիդ, եթե դուք օգտագործում եք LiPF6 աղ, տարբեր օրգանական տեսակներ: Այս շերտը պետք է կայունանա մի քանի ցիկլից հետո: Դա չի նշանակում: Այն շարունակում է աճել, դանդաղ, ուտում է լիթիումը, որը պետք է լինի հեծանվով: Ես աշխատել եմ մի նախագծի վրա մի քանի տարի առաջ՝ փորձելով կայունացնել SEI-ն էլեկտրոլիտային հավելումներով: FEC (ֆտորէթիլեն կարբոնատ) օգնում է, VC (վինիլեն կարբոնատ) ավելի շատ: Ոչ մեկը այն ամբողջությամբ չի լուծում:

Բարձր-նիկելի կաթոդները ճաքում են: NMC811-ը, որը բաղկացած է 80% նիկելից, 10% մանգանից, 10% կոբալտից, հեծանիվ վարելու ընթացքում ենթարկվում է ծավալի զանգվածային փոփոխությունների-շատ ավելի շատ, քան հին NMC111 կամ NMC523 կոմպոզիցիաները: Մասնիկները բառացիորեն բաժանվում են: Դուք կարող եք տեսնել այն SEM-ի տակ մի քանի հարյուր ցիկլից հետո: CATL-ը մոտ 2019 թվականին հասկացավ, որ եթե դուք սինթեզում եք մեկ-բյուրեղյա մասնիկներ՝ բոլորի կողմից արտադրվող պոլիբյուրեղային ագրեգատների փոխարեն, դուք կվերացնեք ճաքերի մեծ մասը, քանի որ չկա հատիկի սահմաններ: Այժմ ակնհայտ է թվում, բայց սինթեզի պարամետրերը ճիշտ մասշտաբով ձեռք բերելը տարիներ տևեց: Կարծում եմ, BYD-ն նման բան է անում իր Blade մարտկոցի հետ, բայց նրանք շատ բան չեն հրապարակում իրենց կաթոդային մշակման մասին:

Անկեղծ ասած, ջերմաստիճանն ավելի կարևոր է, քան որևէ այլ բան: Յուրաքանչյուր 10 աստիճանի աճի դեպքում դուք մոտավորապես կրկնապատկում եք ծերացման արագությունը: Սա ճշգրիտ չէ-տարբեր մեխանիզմներ ունեն տարբեր ակտիվացման էներգիա-բայց այն բավական մոտ է ինժեներական գնահատականների համար: Միջին 35 աստիճանով աշխատող փաթեթը կտևի ավելի երկար, քան մեկը 45 աստիճանով: Tesla-ն դա վաղ իմացել է Roadster-ի միջոցով: Նրանց ավելի ուշ մեքենաներն ունեն բավականին ագրեսիվ ջերմային կառավարում, նրանք կաշխատեն սառեցնելով նույնիսկ կայանման ժամանակ, եթե փաթեթը շատ տաքանա:

Սառը տարօրինակ է. Քայքայման քիմիան դանդաղում է, ինչը լավ է: Բայց դուք ստանում եք շատ ավելի բարձր դիմադրություն, և եթե փորձեք շատ արագ լիցքավորել, ապա անոդի վրա լիթիում կթափեք, ինչը շատ վատ է: Լիթիումի հանքավայրերը հզորության անդառնալի կորուստ են, և եթե դրանք վերածվեն դենդրիտների, կարող եք ստանալ ներքին շորտ: Էլեկտրաէներգիայից շատերը թույլ չեն տալիս, որ դուք DC արագ լիցքավորեք 0 աստիճանից ցածր այս պատճառով:

cycle life

Գոյություն ունի այս-հայտնի էֆեկտը, որտեղ մակերեսային հեծանիվը երկարացնում է կյանքը: Եթե 100%-ի փոխարեն օգտագործում եք մարտկոցի հզորության միայն 40%-ը, դուք կարող եք եռապատկել ցիկլի կյանքը: Գուցե ավելի շատ: Մեխանիզմները լիովին պարզ չեն. Էլեկտրոդների ծավալի փոքր փոփոխությունները հավանաբար օգնում են: Էլեկտրոդային ծայրահեղ պոտենցիալներից խուսափելը, որտեղ կողմնակի ռեակցիաները արագանում են, միանշանակ օգնում է: Բայց ոչ ոք իրականում չի կողմնորոշվում յուրաքանչյուր գործոնի ճշգրիտ ներդրումը:

Յուրաքանչյուր EV թաքցնում է ձեզանից որոշակի հզորություն: Երբ ձեր վահանակն ասում է 0%, դուք հավանաբար 5% իրական SOC-ում եք: Երբ ասում է 100%, դուք 95% կամ գուցե 90% եք: Արտադրողները չեն հրապարակում այս թվերը։ Ես փորձեցի հակադարձել-այն իմ հին Bolt-ի վրա՝ դիտելով BMS տվյալները CAN ավտոբուսի միջոցով, սակայն չափաբերման աղյուսակները կոդավորված են:

Ոչ ոք չի ցանկանում սպասել 3-4 տարի մարտկոցի դիզայնը վավերացնելու համար: Այսպիսով, մենք արագացված փորձարկում ենք անում՝ ավելի բարձր ջերմաստիճան, ավելի արագ հեծանվային արագություն: Խնդիրն այն է, որ ոչ բոլոր դեգրադացիայի մեխանիզմներն են արագանում նույն կերպ: Ոմանք անում են, ոմանք՝ ոչ: Ջերմաստիճանի արագացումը բավականին լավ է աշխատում քիմիական գործընթացների մեծ մասի համար: Փոխարժեքի արագացումը ուրվագծային է: Եվ կան ձախողման ռեժիմներ, որոնք հայտնվում են միայն երկարացված օրացուցային ժամանակից հետո, որոնք դուք պարզապես չեք կարող արագացնել:

ML-ի կանխատեսման վերջին նյութերը հետաքրքիր են: Դուք նախատեսում եք մոդելի վաղ շրջանի տվյալները, և այն կանխատեսում է երկարաժամկետ-կարողությունների մարում: Սթենֆորդը 2019-ին հրապարակել է որոշ աշխատանք այս մասին, Քարնեգի Մելոնը նմանատիպ բաներ է արել: Այն զարմանալիորեն լավ է աշխատում այն բջիջների վրա, որոնց վրա նրանք մարզվել են: Ընդհանրացումն է խնդիրը։ Փոխեք կաթոդի բաղադրությունը կամ էլեկտրոլիտի ձևակերպումը, և դուք պետք է վերապատրաստվեք նոր տվյալներով, ինչը մի տեսակ տապալում է նպատակը, եթե դուք փորձում եք կանխատեսել նոր դիզայնի կյանքի տևողությունը:

cycle life

LFP-ն ավելի լավ ցիկլի կյանք ունի, քան NMC-ն, ժամկետը: Դուք կարող եք հեշտությամբ ստանալ 3000-5000 ցիկլ, երբեմն ավելի շատ: Էներգիայի խտության տուգանքը դաժան է, չնայած-դուք հրաժարվում եք 30-40%-ից՝ համեմատած բարձր նիկելի NMC-ի հետ: Չինացի արտադրողները որոշել են, որ այս փոխզիջումը իմաստալից է ավելի էժան Էլեկտրոնային մեքենաների համար, որտեղ մարդկանց 300+ մղոն հեռավորությունը պետք չէ: BYD, CATL, այնտեղ բոլորը LFP են անում ստանդարտ միջակայքի մեքենաների համար: Արևմտյան OEM-ները ավելի դանդաղ են ընդունում այն: Մշակութային տարբերություն կամ շուկայական տարբերություն կամ երկուսն էլ, ես վստահ չեմ:

Ենթադրվում է, որ նատրիումի-իոնը կունենա LFP-ի նման ցիկլային կյանք՝ հիմնվելով CATL-ի և Natron-ի պնդումների վրա, բայց այն արտադրվել է ընդամենը մեկ տարի, այնպես որ ով գիտի, թե ինչ է տեղի ունենում դաշտում 5+ տարի անց:

Պինդ-վիճակը շարունակում է խոստանալ ավելի լավ ցիկլային կյանք, քանի որ հեղուկ էլեկտրոլիտի բացակայությունը նշանակում է ավելի կայուն միջերես: Բայց դրանք շարունակում են անհասանելի լինել կոմերցիոն առումով: QuantumScape-ը «երկու տարի հեռու» է արդեն մոտ վեց տարի: Ինտերֆեյսի դիմադրությունը, հեծանվավազքի ժամանակ շփման կորուստը, որոշ ձևավորումների լիթիումի դենդրիտներ-այս խնդիրներն ավելի դժվար են, քան որևէ մեկը կարծում էր: Միգուցե սուլֆիդային էլեկտրոլիտներն ավելի լավ աշխատեն, քան օքսիդները: Ճապոնիայից ստացված տվյալները միգուցե հուշում են:

cycle life

Սա շատ է անտեսվում, բայց այն հսկայական է մեքենաների համար, որոնք քիչ են քշում: Ձեր մարտկոցը քայքայվում է հենց այնտեղ նստած: Պահպանման ջերմաստիճանը և SOC երկուսն էլ կարևոր են: Ամենավատ դեպքը 100% լիցքավորումն է բարձր ջերմաստիճանում-դուք կկորցնեք տարեկան մի քանի տոկոսային միավոր ոչինչ չանելով. 40% SOC-ը սենյակային ջերմաստիճանում օպտիմալ պահեստավորում է, բայց ակնհայտորեն գործնական չէ այն մեքենայի համար, որն իրականում օգտագործում եք:

Ցանցային պահեստավորումը բոլորովին այլ կենդանի է: Ձեզ անհրաժեշտ է 20+ տարի ժամկետ, ինչը նշանակում է, որ նվազագույնը 7000+ ցիկլեր, հավանաբար 10,000+, եթե դուք օրական մի քանի ցիկլ եք անում: Բայց դուք կարող եք հանդուրժել էներգիայի ցածր խտությունը, և դուք ավելի շատ տարածք ունեք ջերմային կառավարման համար: Տնտեսագիտությունը տարբեր կերպ է աշխատում-CAPEX-ն ավելի կարևոր է OPEX-ի համեմատ, երբ դուք ամորտիզացնում եք տասնամյակների ընթացքում:

Ես այնքան էլ չգիտեմ մարտկոցների նոր տեսակների մասին, որպեսզի շատ օգտակար բան ասեմ: Լիթիում-ծծումբը դեռևս սարսափելի ցիկլային կյանք ունի պոլիսուլֆիդային մաքոքի պատճառով, թեև որոշ ընկերություններ պնդում են, որ լուծել են այն: Լիթիումի-մետաղական անոդները՝ զուգակցված պինդ էլեկտրոլիտների հետ, կարող են առաջընթաց լինել, բայց դենդրիտի խնդիրը չի վերացել: Եվ նույնիսկ եթե նյութերն աշխատեն, նոր բաների արտադրությունը մեծացնելը տևում է նվազագույնը 5-10 տարի: Այսպիսով, ինչ էլ որ լինի հաջորդը, մենք խրված ենք լիթիում-իոնային տատանումների հետ առնվազն ևս մեկ տասնամյակ:

Լիթիումի պոլիմերային մարտկոցներնստեք ինչ-որ տեղ արանքում-ավելի լավ փաթեթավորման ճկունություն, քան գլանաձև բջիջները, ցիկլային կյանքը համեմատելի է ստանդարտ լիթիումի-իոնի հետ, եթե ջերմաստիճանը ողջամիտ եք պահում: Հարմար տարբերակ սահմանափակ տարածքների համար, բայց ոչ մի հեղափոխական: