Танилцуулга
Литий-ион батерейнууд (Li-ion) нь их энергийн нягшттай, хангамжийн болон нийлүүлэлтийн хэлхээ боловсронгуй байдгаас болж гар утас, цахилгаан хөдөлгүүр зэрэг зүйлсэд хамгийн түрүүлж ашиглагддаг технологи юм. Харин цайрын суурьтай батерейнууд нь аюулгүй байдал, үнэ, тэгш хандлагат чиглэлээр илүү давуу талтай ч гэсэн одоогоор энерги нягтарлын хувьд доогуур, амьдралын хугацаа богино, том масштабын үйлдвэрлэлд хязгаарлалттай байдаг. Цайрын батерей литийн батерейг орлох эсэх нь ван ямар зориулалтаар ашиглахад шууд хамааралтай: урт хугацаагаар ажиллах, их энерги шаарддаг төхөөрөмжид литийн батерей хэдий хооронд давуу байх бол, цайрын батерейнууд аюулгүй байдалд өндөр шаардлага тавьдаг, өртөг мэдрэмтгий эсвэл тогтвортой энерги хадгалалтын салбарт постепенно эзлэх боломжтой.
Литийн батерей ба цайрын батерейн ялгаа юу вэ?
Материал ба ажиллах зарчим
Литийн батерейнууд эерэг ба сөрөг электродуудын хооронд литийн ионыг шилжүүлэх замаар энерги хадгалдаг бол цайрын суурьтай батерейнууд цайрыг "төв дүр" болгон ашигладаг бөгөөд энд цайр-ион, цайр-агаар, цайр-манганы батерейнууд орно. Нийтлэгээр хэлбэл, цайрын нөөц илүү их, өртөг доогуур байдаг бөгөөд систем нь ерөнхийдөө илүү аюулгүй байдаг.
Энергийн үр дүн
Литийн батерейнууд энергийн нягтрал өндөртэй тул урт хугацаагаар ажиллах эсвэл жижиг хэмжээтэй байхыг шаарддаг тохиолдлуудад илүү тохиромжтой, жишээ нь гар утас, цахилгаан хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгсэл зэрэг.
Цайрын суурьтай батерейнууд ерөнхийдөө энергийн нягтрал багатай боловч материаллаг өртөг доогуур байх, нөөц хангалттай байх зэрэг давуу талуудтай бөгөөд тасралтгүй сайжарч байна.
Аюулгүй байдал
Литийн батерейн дээрх гол аюул нь дулааны удирдамгүй өсөлт бөгөөд хязгаарласан тохиолдолд гал түймэр гарахад хүргэж болзошгүй.
Цайрын суурьтай системүүд ихэвчлэн усанд уусдаг электролит ашигладаг тул шатах магадлал бага байдаг бөгөөд иймээс ерөнхийдөө илүү аюулгүй байдаг. Гэсэн хэдий ч модны мөчир шиг өсөлт зэрэг шинээр гарч ирж болох дутагдалтай талуудтай тулгарч болзошгүй.
Өртөг ба нөөц
Цай хөнгөн цагаангаас илүү хямд бөгөөд нөөц нь илүү хялбархан хүртээмжтэй. "Хямд материал = хямд баттерей" гэж санагдаж болох ч, жинхэнэ өртөг нь амьдралын мөчлөг, үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй байдал, гарцын хувь зэрэг хүчин зүйлстэй шууд холбоотой.
Химийн механизмийн энгийн харьцуулалт
Лити-ион баттерей: Материал доторх лити-ионуудын "интеркаляци"-д тулгуурлан NMC, LFP шиг боловсронгуй катодын материалтай хослуулан өндөр энергиийн нягт бүхий ажиллагааг хангана.
Цайны суурьт баттерей: Зарим нь цайны ионуудын хөдөлгөөнд, зарим нь агаарын хүчилтөрөгчтэй урвалд орох (цай-агаарын баттерей) үндэслэн ажилладаг. Ялгаатай системүүдийн урвалын механизм маш их ялгаатай байдаг тул үзүүлэлт, хэрэглээний нөхцөл нь өөр өөр байдаг.
Энерги нягтын үзүүлэлт
Литий-ион батерей: Ихэнх өндөр энерги шаарддаг хэрэглээнд хүрээлэн байна. Зэсэн суурьтай батерей: Хяналтын энерги нягт одоогоор өндөр биш ч, судалгаа хөгжил эрч хүчтэй явагдаж байна. Жишээ нь, зэс-агаарын батерей онолын хувьд гайхалтай энерги нягттай боловч дахин цэнэглэх болон чадлын гаралт нь хязгаарлалт болж үлдсэн байна.
Амьдралын хугацааны үзүүлэлт
Литий-ион батерейн цикл амьдрал боловсронгуй бөгөөд системээс хамааран зуунаас мянган цикл хүртэл үргэлжилдэг.
Зэсэн суурьтай батереины амьдрал нь илүү ихэвчлэн систем дээр болон моддын эсийн өсөлтийг дарангуйлах зэрэг технологид хамаарч байдаг; тэд доогуур байгаа ч том ахиц гарч байна.
Эрчимт ажиллагаа
Литий-ион батерей нь өндөр хурдны цэнэгийн гаралт ба хурдан цэнэглэхэд илэрхий давуу талтай бөгөөд маш олон өндөр үзүүлэлт шаардсан хэрэглээнд илүү дуртай сонголт болдог.
Гэсэн хэдий ч зарим системд (тухайлбал, зэс-агаарын) зэсэн суурьтай батерей өндөр гүйдлийн үзүүлэлт дутмаг байгаа нь илэрхий боловч зэс-ион батереины үзүүлэлт сайжирч байна.
Материалын зардал
Цайрын анхдагч материал болох цайрын өртөг нь литийнхээс дахин бага бөгөөд нийлүүлэлтийн хэлхээ ч илүү энгийн юм.
Гэсэн хэдий ч 'баттерей ашиглах нийт өртгийг' тооцоолохдоо амьдралын туршид, үйлдвэрлэлийн арга, тогтвортой байдал зэрэг хүчин зүйлс асуудлыг нарийн болгодог.
Аюулгүй байдал
Литийн-ион баттерейнууд асуудал гарах үед дулааны зүй бус байдлын хандлагатай байдаг тул аюулгүй байдал нь тогтмол мэргэжлийн анхаарлын төвд байдаг.
Цайрын суурьтай системүүд химийн хувьд илүү 'зөөлөн' байдаг бөгөөд ялангуяа усанд суурилсан системүүд нь галдах боломжгүй мэт учраас аюулгүй байдлын хувьд томоохон давуу талыг санал болгодог. Гэхдээ инженерийн загварчлал хэвээр чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Орчин үеийн орчин нөхцөлд орж буй нөлөөлөл
Цайрын нөөцүүд хангалттай олширсон бөгөөд дахин боловсруулахад хялбар тул орчин үеийн орчуулга: харьцангуй бага экологийн даралт үзүүлдэг; харин литийн баттерейг дахин боловсруулахад илүү их хичээл зүтгэл шаардлагатай бөгөөд литий, кобальт зэрэг нөөцөд холбоотой газар зүйн байдал чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Мэдээжийн хэрэг, ямар ч төрлийн баттерейн үйлдвэрлэлийн үе шатанд ашигладаг энергийн хэмжээ болон амьдралынхаа төгсгөлд байгаа баттерейг хаях арга нь нийт дэлхийн орчны үзүүлэлтэд нөлөөлнө.
Цайрын суурьтай баттерейн сүүлийн үеийн хөгжил
Цайр-Агаарын баттерей
Давуу тал: Онолын хувьд өндөр энерги нягт, бага өртөг, орчин үеийн орчныг хамгаалах; "өндөр энерги + бага чадал" шаарддаг энергийн нөөцийн боловсрол болон бусад хэрэглээнд тохиромжтой.
Дутагдалтай тал: Дахин цэнэглэх чадвар, циклийн амьдрал, агаартай урвалын үр дүнтэй ажиллах чадвар нь гол технологийн сорилтууд болон үлдэж байна.
Цайрын ионы баттерей (ZIB)
Одоогоор томоохир түвшинд үйлдвэрлэх боломжтой хамгийн сайн цайрын суурьтай технологи юм: аюулгүй, өртгийг хянаж болох, энерги нягт болон амьдралын хугацаа тасралтгүй сайжрах болно, ирээдүйд хэрэглээ нь цаашдаа өргөжихөд хүрэхэд итгэлтэй байна.
Цайр-Манганы баттерей (Zn-MnO₂)
Эдгээр баттерей нь хямд өртөгтэй, аюулгүй боловч циклийн амьдрал болон энерги нягтад илүү их шилжилт хийх шаардлагатай.
Цайр- Нүүрстөрөгчийн баттерей
Зөвхөн нэг удаа ашиглах, хямд үнэтэй хэрэглээнд ихэвчлэн ашигладаг тул тэдгээрийн байршил харьцангуй тодорхой бөгөөд орчин үеийн литийн баттерейг солих магадлал бага.
Дүгнэлт: Өрсөлдөө юмуу Нэмэлт вэ?
Гар утас, цахилгаан хөдөлгүүр зэрэг өндөр чадал, урт амжилт шаарддаг хэрэглээнд дараа хэдэн жилийн турш литийн баттерей хамгийн найдвартай, боловсронгуй шийдэл болон үлдэх болно.
Цайрын суурьтай баттерейнүүд аюулгүй, хямд үнэтэй, нөөцлөлд ээлтэй талаар давуу талтай. Тэдгээрийн гүйцэтгэл тасралтгүй сайжирч байгаа тул зарим хэрэглээний салбарт – ялангуяа тогтвортой энергийн хадгалалт, торын зохицуулга, аюулгүй байдлыг эхлээ авч явах төхөөрөмжүүдэд илүү ихээр анхаарал татах болно.
Зүй тогтолын хувьд "литийн баттерейг бүрэн орлох" нь богино хугацаанд бодит бус боловч "зэрэг ашиглах, бие биенийгээ нэмж туслах" нь илүү зөв хөгжлийн чиглэл юм. Ирээдүйн зах зээл дээр нэг л төрлийн баттерей "зах зээлийг эзлэх" тохиолдолтой харьцуулахад олон систем зэрэгцэн орших, өөр өөрийн давуу талыг ашиглах боломж илүү ихтэй.
Тайлбар: Цайр-агаарын баттерей нь өртөг, аюулгүй байдал, тэсвэрт байдлын хувьд сайн давуу талтай ч энергийн нягт, дахин цэнэглэх чадвар, үйлчилгээний хугацааны хязгаарлалтууд нь литий-ион баттерейг ойролцоо хугацаанд орлохоос сэргийлдэг. Харин тэд литий-ион баттерейг нэмж туслах бөгөөд ялангуяа суурин хадгалалт, аюулгүй байдлыг голлон анхаардаг хэрэглээнд илүү тохиромжтой.
EN
