የሃርቫርድ ተመራማሪዎች በአስር ደቂቃ ውስጥ የሚሞላ እና ለ30 አመታት የሚቆይ ድፍን-ግዛት ያለው ባትሪ ሠርተዋል፣ነገር ግን ብዙ የተነገረለት ቴክኖሎጂ ለኃይል ሽግግር ረጅም አድማስ መፍትሄ ሆኖ ቆይቷል።
ሰዎች በዝግታ ግን በእርግጠኝነት የኤሌትሪክ ተሽከርካሪዎችን (ኢቪዎችን) ተቀብለዋል፣ ነገር ግን የዚያ ሽግግር ፍጥነት በ2050 የተጣራ ዜሮ ልቀት ኢላማውን ለመምታት አሁንም መፋጠን አለበት። ከዋጋው ጋር፣ ባለፈው አመት በ Ipsos Mori የዳሰሳ ጥናት የአሜሪካ ሸማቾች ኢቪን ለመግዛት ለኃይል መሙያ ጣቢያዎች እጦት እና የባትሪ ህይወት ስጋት እንደ ዋና ማነቆዎች ተጠቅሰዋል። ለመኪና አምራቾች፣ አብዛኛው በ EVs ቦኖዎች ስር ባለው የሊቲየም-አዮን (ሊ-አይዮን) ባትሪዎች ክልል እና ረጅም ዕድሜ ላይ ባሉት የማያቋርጥ ገደቦች ላይ ይመጣል።
ሆኖም፣ በሃርቫርድ ዩኒቨርሲቲ የሚገኙ የሳይንስ ሊቃውንት ቡድን እነዚህን ችግሮች ለመፍታት አንድ ጠቃሚ እርምጃ እንደወሰዱ ያምናሉ። የምህንድስና እና አፕላይድ ሳይንስ ትምህርት ቤት ተመራማሪዎች (SEAS) አዲስ ፈጥረዋል። "ጠንካራ-ግዛት" የነዳጅ ታንክን ለመሙላት በሚወስደው ጊዜ ውስጥ ኃይል መሙላት የሚችል እና ከተለመደው የኢቪ ባትሪ ከ3-6 እጥፍ የሚበልጥ የኃይል መሙያ ዑደቶችን የሚቋቋም ባትሪ።
ድፍን-ግዛት ባትሪዎች ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ማጓጓዣ ሰፊ ሽግግር እንደ ቅዱስ ተደርገው ሲቆጠሩ ቆይተዋል፣ እና እነርሱን የንግድ ለማድረግ የሚደረገው ሩጫ በቅርብ ዓመታት ውስጥ ተባብሷል። እንደ ቶዮታ እና ቮልስዋገን ያሉ የየራሳቸውን ስሪቶች በማዘጋጀት ላይ ናቸው፣ ይህም በአስር አመታት መጨረሻ ወደ ተሸከርካሪዎች ለመግባት ተስፋ ያደርጋሉ። ከሃርቫርድ በተገኘው የዚህ የቅርብ ጊዜ ፈጠራ እድገት ፣ ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች በመጨረሻ የእነሱን ተወዳጅነት ለመኖር ዝግጁ ናቸው?
በፈሳሽ ኤሌክትሮላይቶች ላይ የጠጣር ጥቅሞች
ዛሬ የ Li-ion ባትሪዎች አውራውን ይገዛሉ; ከሞባይል ስልኮች እና ላፕቶፖች እስከ ኢቪ እና የኢነርጂ ማከማቻ ስርዓቶች በሁሉም ነገር ጥቅም ላይ ይውላሉ። ተመራማሪዎች እና አምራቾች ባለፉት አስርት ዓመታት ውስጥ የ Li-ion ባትሪዎችን ዋጋ በ 90% ቀንሰዋል እና አሁንም ርካሽ እንደሚሆኑ ያምናሉ. እንዲሁም የተሻለ የሊቲየም ባትሪ መስራት እንደሚችሉ ያምናሉ።
እነዚህ ባትሪዎች ሲሞሉ እና ሲሞሉ በካቶድ እና በአኖድ መካከል ionዎችን ለማንቀሳቀስ ፈሳሽ ኤሌክትሮላይት ይጠቀማሉ። ይሁን እንጂ ፈሳሹ ተቀጣጣይ እና የባትሪውን ዕድሜ የሚያራዝሙ ቁሳቁሶችን መጨመር ይከላከላል. ተመራማሪዎች አንደኛው መፍትሔ ፈሳሽ ኤሌክትሮላይቶችን ከመጠቀም ይልቅ ጠጣር መጠቀም ነው ብለው ያምናሉ።
እነዚህ ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች በፈሳሽ ላይ ከተመሰረቱ አቻዎቻቸው ይልቅ የተለያዩ ጥቅሞችን እንደሚሰጡ ቃል ገብተዋል። ከሁሉም በላይ ከፍተኛ የኃይል ጥንካሬ ይሰጣሉ; በአንድ አሃድ ድምጽ ወይም ክብደት ተጨማሪ ሃይል ማከማቸት ይችላሉ፣ ይህም ወደ ረጅም የባትሪ ህይወት ወይም ትንሽ፣ ቀላል የባትሪ ጥቅሎች ይመራል። በተጨማሪም ረጅም ዑደት ሕይወት ቃል ገብተዋል; ተጨማሪ የኃይል መሙያ ዑደቶችን ሳይቀንስ መቋቋም ፣ በዚህም የባትሪውን ዕድሜ ይጨምራል። የጠንካራ ኤሌክትሮላይት አጠቃቀምም በአዮን ማጓጓዣ ምክንያት የባትሪ ጉዳት ሳይደርስ በፍጥነት መሙላት ያስችላል።
ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች በፈሳሽ ላይ ከተመሰረቱ ባትሪዎች ሰፋ ባለ የሙቀት ክልል ውስጥ ሊሰሩ ይችላሉ፣ ይህም በአስከፊ የአየር ሁኔታ ውስጥ የተሻለ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። በአጠቃላይ የበለጠ ደህና እንደሆኑ ይቆጠራሉ, ምክንያቱም ጠንካራ ኤሌክትሮላይት የአጭር ጊዜ ዑደት እና የሙቀት መጨመር አደጋን ስለሚቀንስ ፈሳሽ ላይ በተመሰረቱ ባትሪዎች ውስጥ ወደ እሳት ወይም ፍንዳታ ሊያመራ ይችላል. በመጨረሻም ጠንካራ ኤሌክትሮላይት ከብዙ ርካሽ እና የበለጠ ለአካባቢ ጥበቃ ተስማሚ ከሆኑ ቁሳቁሶች ሊሠራ ይችላል.
በአጠቃላይ ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች ከባህላዊ የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ጋር ሲነፃፀሩ የተሻሻለ አፈጻጸምን፣ ደህንነትን እና ረጅም ጊዜን በማቅረብ የባትሪውን ኢንዱስትሪ አብዮት የመፍጠር አቅም አላቸው። በአለም አቀፍ ኢነርጂ ኤጀንሲ (አይኢኤ) የትራንስፖርት ሃይል ሞዴል መሪ የሆኑት ቴዎ ሎምባርድ "ከከፍተኛ የሃይል መጠጋታቸው የተነሳ ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች ለኢቪዎች (የቋሚ) የሃይል ማከማቻ ስርዓት ሳይሆን ለኤቪዎች በጣም ተገቢ ይሆናሉ እና ለከባድ ትራንስፖርት ኤሌክትሪፊኬሽን ቁልፍ አስተዋፅዖ ሊሆኑ ይችላሉ" ብሏል።
በጠንካራ-ግዛት የባትሪ ንድፍ ውስጥ "ወደ ፊት መዝለል".
የ SEAS ተመራማሪዎች ከተለመደው የ"ሳንቲም ሴል" ልዩነት ይልቅ "የኪስ ሴል" ንድፍ በመጠቀም የፖስታ ቴምብር መጠን ያለው ባትሪ ሠርተዋል። ባትሪው ከ80 የኃይል መሙያ ዑደቶች በኋላ 6,000% አቅምን እንደያዘ እና በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ጥሩ አፈጻጸም አሳይቷል። ተመራማሪዎቹ ከተለመደው የግራፋይት አኖድ አቅም አሥር እጥፍ ከሚሆነው በሊቲየም-ሜታል አኖድ የሚሠሩበትን መንገድ ስላገኙ ከሌሎች ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች በልጧል።
አዲሱ ባለብዙ-ንብርብር, ባለብዙ-ቁሳቁሶች ንድፍ የ "dendrites" - ከአኖድ ወለል ወደ ኤሌክትሮላይት የሚበቅሉ ሥር-መሰል መዋቅሮችን የተስፋፋውን ችግር ማሸነፍ ችሏል. እነዚህ ተቃራኒውን ካቶድ የሚለየውን ማገጃ ሊወጉ ይችላሉ ፣ ባትሪውን ወደ አጭር ዑደት ይመራሉ እና አንዳንዴም እሳት ይይዛሉ።
የባትሪው የተራዘመ ዕድሜ - ወደ 30 ዓመታት አካባቢ - የኢቪዎችን ዋጋ በእጅጉ ሊቀንሰው ይችላል ፣ ባትሪውን በደቂቃዎች ውስጥ መሙላት መቻል ለሌሎች አፕሊኬሽኖች ሊሰጥ የሚችል ልዩ የኃይል ጥንካሬ ይሰጠዋል ።
"ባትሪውን በ 5-10 ደቂቃዎች ውስጥ ለ 6,000 ዑደቶች መሙላት ችለናል; በሲኤኤስ የቁሳቁስ ሳይንስ ተባባሪ ፕሮፌሰር እና የፕሮጀክቱ መሪ ተመራማሪ ዢን ሊ ብዙ ጊዜ የኢቪ ባትሪዎችን ለመሙላት ብዙ ሰአታት ይወስዳል እና ከ1,000 እስከ 2,000 ዑደቶች አሏቸው። "የእኛ ጥናት እንደሚያሳየው ሌሎች ቁሳቁሶችን እንደ አኖድ ለምሳሌ እንደ ብር፣ ማግኒዚየም ወይም ሲሊከን መጠቀም ይችላሉ። እሱ በእርግጠኝነት ለጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች የጅምላ ምርት መጠን ወደ ፊት መራመድ ነው።
" ከላቦራቶሪ ወደ እውነተኛው ዓለም"
ይሁን እንጂ ሁሉም ሰው እርግጠኛ አይደለም. ሎምባርድ "የአሁኑ የጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች ፈተና በሴል ደረጃ የተሻለ ነገር ከማግኘት ይልቅ ትግበራ እና ማሳደግ ነው" ይላል።
ከምህንድስና አንፃር፣ ኢንዱስትሪው ገና ያላሸነፈው ተግዳሮት ጠንካራ-ግዛት የባትሪ ጥቅል በማምረት ላይ ሲሆን ይህም ከፍተኛ ግፊትን መቋቋም የሚችል ሲሆን እንዲሁም "መተንፈስ" - ማስፋፋትና ኮንትራት ማድረግ ይችላል. "የዚህ ችግር መፍትሄ የጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች የኃይል-ጥቅጥቅ ጥቅሞችን ሊቀንስ ይችላል, ስለዚህ ይህ በእውነቱ ኢንዱስትሪው በሚቀጥሉት አመታት በማሳደግ ሂደት ውስጥ መመለስ ያለበት ጥያቄ ነው" ይላል ሎምባርድ.
ከደህንነት አንፃር፣ ጠንካራ-ግዛት አምራቾች ሊያሸንፉት የሚገባቸው ሌላው ችግር ጠንካራ-ግዛት ባትሪ አጭር ሰርክዩት ሲወጣ እሳት ባይይዝም ሌሎች በሞተሩ ውስጥ ያሉ ቁሳቁሶች ሊኖሩ ይችላሉ። "እንደገና ይህ በኢንዱስትሪ ደረጃ መፈተሽ እና መረጋገጥ ያለበት የምህንድስና ፈተና ነው" ይላል ሎምባርድ።
በመጨረሻም፣ ለጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች የአቅርቦት ሰንሰለት የመገንባት ትልቅ መሰናክል አለ። እንደ ሎምባርድ ገለጻ የባትሪ አቅርቦት ሰንሰለቶች ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ቁሳቁሶች በጣም ከፍተኛ በሆነ መጠን ይፈልጋሉ, ምክንያቱም ባትሪ በትንሽ ብክለት እንኳን መስራት ስለማይችል. "ይህ ለመገንባት ረጅም ጊዜ ይወስዳል" ይላል. ይህ ደግሞ ሰፊው የባትሪ መስክ በከፍተኛ ሁኔታ እያደገ በመምጣቱ ጠንካራ-ግዛት ወደ ቋሚ ገበያ እየገባ አይደለም ነገር ግን እያንዳንዱ ቴክኖሎጂ - ባህላዊው ሊቲየም-አዮን ባትሪን ጨምሮ - በፍጥነት እየተሻሻለ ነው እና በውስጡ የተወሰነ ቦታ ማግኘት ያስፈልግዎታል።
ለሎምባርድ የጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች ስኬት በአዲስ አካዴሚያዊ ግኝቶች አይመጣም - "ይህ ጥናት አስፈላጊ ቢሆንም" ሲል ያሳስባል - ይልቁንም ኢንዱስትሪ የቀሩትን የምህንድስና ፈተናዎችን እንዴት እንደሚፈታ እና ተያያዥ የአቅርቦት ሰንሰለትን እንደሚያዳብር።
"ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች ብዙ እምቅ አቅም አላቸው ነገር ግን ኢንዱስትሪው እነዚህን [የምህንድስና] ተግዳሮቶችን እንዴት እንደሚፈታ የ EV ባትሪ ገበያን እንደሚቆጣጠሩ ወይም በጣም ረጅም ርቀት ላላቸው መኪኖች እና የጭነት መኪናዎች ምቹ መተግበሪያ ሆነው መቆየታቸውን ይወስናል" ብሏል።
በአለም አቀፍ የፓተንት መረጃ ላይ የተመሰረተ የቴክኖሎጂ ግኝቶችን የሚተነብይ የ AI ትንተና መድረክ በቅርቡ በፎከስ የተደረገ ጥናት እንደሚያሳየው የጠንካራ መንግስት የባትሪ ቴክኖሎጂ በአመት በ31 በመቶ እየተሻሻለ ነው። ምንም እንኳን የሚያስደንቅ ቢሆንም, ያ በአሁኑ ጊዜ ነባሮቹን ለማደናቀፍ በቂ ፍጥነት አይደለም - የ Li-ion ባትሪዎች በተመሳሳይ 30.5% ይሻሻላሉ.
IEA ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች በኔት-ዜሮ ሽግግር ውስጥ በተለይም እንደ ኤሌክትሪክ መኪናዎች ባሉ አፕሊኬሽኖች አማካኝነት ከባድ ትራንስፖርትን ከካርቦን ለማራገፍ ትልቅ ሚና እንደሚጫወቱ ተንብዮአል። ሎምባርድ ግን “ኢንዱስትሪውን ላለማለፍ ወይም ላለማሳነስ አስፈላጊ ነው” ብሏል። ጠንካራ-ግዛት ባትሪዎች አቅማቸውን ለማሟላት ከተሳካላቸው በ 2030 ዎቹ ውስጥ የተወሰነ ጊዜ እንደሚሆን ይተነብያል. "በአሁኑ ጊዜ፣ ከላቦራቶሪ ወደ እውነተኛው ዓለም መወሰድ አለባቸው።"
ሊ በበኩሉ ጠንካራ-ግዛት ወደ ዋናው ከመሄዱ በፊት በ2030 አካባቢ እንደሚሆን ያምናል። "ከዚያ በፊት አሁንም ለማሸነፍ ብዙ የቴክኒክ እንቅፋቶች አሉ" ይላል. “[የቅርብ ጊዜ] ግኝቶች የግድ ያንን 2030 ቀን አያመጡም፣ ያንን ቀን እንዲቻል አድርገውታል።
ምንጭ ከ አውቶሞቢል ብቻ
የኃላፊነት ማስተባበያ፡ ከላይ የተቀመጠው መረጃ በ just-auto.com ከ Cooig.com ነፃ ሆኖ ቀርቧል። Cooig.com ስለ ሻጩ እና ምርቶች ጥራት እና አስተማማኝነት ምንም አይነት ውክልና እና ዋስትና አይሰጥም።
