Sakinliğe geri dönersek, 2018 Cenevre Otomobil Fuarı grafen bataryası artık ilgi odağı değil
Kurşun-asit pillerle karşılaştırıldığında, lityum piller uzun çevrim ömrüne, hafifliğe, geniş çalışma sıcaklığı aralığına ve güçlü şarj tutma özelliğine sahiptir.
Üç elektrik teknolojisinin (pil, elektrikli sürücü, elektrik kontrolü) temel atılım yönlerinden biri olan lityum piller, sektörde giderek yaygınlaşan ürünler haline geldi.Örneğin Tesla, her ikisi de lityum pil olan 18650 ve 27100 pilleri benimsedi.
Güç lityum pillerin enerji yoğunluğu için ulusal yönergelere bakıldığında, güç pil hücrelerinin enerji yoğunluğu 2020'de 300 Wh / kg'ı aşacak ve güç pil sistemlerinin enerji yoğunluğu 260Wh / kg'a ulaşmalıdır.
Tesla'nın kullandığı 18650 batarya (250Wh / kg) hala hedefin biraz gerisinde, ancak 21700 batarya sisteminin enerji yoğunluğu yaklaşık 300Wh / kg, bu da zaten standarda ulaştı. Tesla'nın hızlı ilerlemesiyle karşılaştırıldığında, çoğu yerli pilin yoğunluğu yalnızca 100 ~ 150 Wh / kg arasındadır ve durum iyimser değildir.
Lityum piller bir atılımı hızlı bir şekilde bulamadığından, belki de "yeni malzemelerin kralı" -grafen gibi bir malzemeyi değiştirmenin bir yoludur. İnsanların bildiği yüksek mukavemetli, iyi tokluk, hafif, yüksek ışık geçirgenliği ve iyi elektrik iletkenliğine sahip yeni bir nanomateryal türü olduğu bilinmelidir.
Grafen polimer piller yalnızca daha yüksek özgül enerjiye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda hızlı şarj oranına sahiptir ve bu da günümüzün elektrikli araç pillerinin sorunlu noktalarını çözer. Geleneksel piller, bazı hızlı şarj şemalarıyla şarj süresini büyük ölçüde azaltabilse de, yine de kullanıcıların geleneksel yakıt şarj yöntemlerine kıyasla çok sabırlı olmasını gerektirir.
Ancak grafenin bize getirebileceği sürprizler "korkutucu" olarak değerlendirilebilir. Örneğin, 2015 gibi erken bir tarihte Huawei Watt Laboratuvarları, Japonya'daki 56. Japonya Pil Konferansı'nda 3000mAh pil üreten bir hızlı şarj teknolojisi yayınladı. Grafen pillerin yalnızca 5 dakika şarj edilmesi gerekir, gücün% 48'ine kadar yararlanabilirsiniz.
Dahası, 2014 gibi erken bir tarihte, İspanyol Graphenano şirketi ve İspanya Cordoba Üniversitesi ortaklaşa ilk grafen polimer pili geliştirdi.Bu grafen polimer pilin özgül enerjisi 600 Wh / kg'ı aşıyor. Tamamen şarj olması yalnızca 8 dakikadan az sürer, bu sadece BUG'nin varlığıdır.
Her yıl açılan ilk Avrupa otomobil fuarı olan Cenevre Otomobil Fuarı, aynı zamanda dünyanın beş büyük otomobil fuarından biridir ve otomotiv alanında önemli bir "kanat" olarak kabul edilir. Geçtiğimiz yıl, ünlü İtalyan otomobil tasarım şirketi Pininfarina tarafından tasarlanan H600 yepyeni hibrit konsept otomobil H600, Cenevre'yi şaşırttı.
Şarj ekipmanı, akü paketi ve araç yüksek voltaj sisteminden etkilenen yeni enerji araçlarının 3C ile stabil bir şekilde şarj olabilmesi (3C, 15 dakikada şarjın% 75'i anlamına gelir), 50C ise 1,2 dakikada tam şarj anlamına gelir.
Yeni otomobil, menzili genişletilmiş bir elektrikli araç olan en yeni "mikro türbin jeneratör menzil genişletici + süper pil" güç kombinasyonu ile donatılmıştır. Bunlar arasında, Zhengdao Group tarafından bağımsız olarak geliştirilen grafen süper pil büyük ilgi gördü. Güç pil sisteminin enerji yoğunluğu 300 Wh / kg kadar yüksektir ve 50C yoğunluğa sahip 50.000 hızlı şarj ve deşarj döngüsüne dayanabilir. Şarj hızı ve yeniden şarj sayısı, mevcut ana pil teknolojisinin birkaçıdır. Onlarca kez.
1. Grafen pillerin seri üretimiGrafen pillerin lityum pillere göre olağanüstü avantajları olduğu için, daha fazla üretici tarafından tercih edilmeleri gerektiği mantıklıdır, ancak bugün itibariyle neredeyse hiçbir ana akım üretici bu tür pilleri kullanmamaktadır.
Grafen pil malzemeleri kullanan Fisker EMotion, maksimum 644 kilometre seyir menzili ve saatte 259 kilometre azami hız ile 208 kilometreyi dokuz dakikada gidebiliyor. Otomobilin 2020 yılında İngiltere'de ilk satılan otomobil olması bekleniyor.
Bir önceki Kuzey Amerika Otomobil Fuarı'nda Fisker, grafen pilli bir araba Fisker EMotion'u piyasaya sürmesine rağmen, sıska gerçeği çoğu insanı rasyonel olarak bunun en son teknolojiyi temsil eden bir konsept ürün olduğuna inandırıyor.
Dahası, Tesla'nın eski rakiplerinden biri olan Fisker'in hızlı düşüşü ve son yıllarda pil teknolojisindeki gerçeklerden daha büyük hileler olarak, bu konsept ürünün gerçekliğinden ve pratikliğinden şüphe etmeliyiz.
Fisker, kısa bir süre önce 2023'te 800km şarj ile katı hal pilleri 1 dakika süreyle seri üreteceğini duyurdu, ancak başka veriler yayınlanmadı. Aslında, Fisker'in bu teknoloji için patentinin geçip geçmediğini bilmiyoruz.
Yaklaşan Cenevre Otomobil Fuarı perspektifinden, sadece Zhengdao Motors ve Hindistan Mahindra ve Mahindra Grubu altındaki İtalyan coupe'nin Pininfarina markasının grafen pil teknolojili arabaları piyasaya süreceği ve ikincisinin (Pininfarina HK GT konsept otomobili) pil teknolojisinin türetildiği görülüyor. Partnerler doğru yoldan gelir.
Laboratuvar açısından Che Jujun, grafenin büyük faydalar sağlayabileceğinden şüphe duymuyor, çünkü grafen piller "para kazandıran silahlar" veya "tez silahları" olarak da biliniyor. Bana inanmıyorsanız, üniversiteye gidin ve bir göz atın Kağıtlar dengeli, ancak pratik aşamada temelde yanlış yönlendirilmişler.
Yukarıda bahsettiğimiz İspanyol Graphenano şirketi gibi teklemeden bahsetmişken, yetkililer bu bataryanın pek çok avantajı olduğunu iddia etse de, seçici insanların gözünde bu daha çok bir abartı gibi.
Grafen pil özellikleri:
-
Bir grafen pilin özgül enerjisi 600wh / kg'ı aşıyor Bu performans bugün sıkıştırılabilir (örneğin, BYD lityum demir fosfat pilin mevcut tek enerji yoğunluğu 150 ~ 160Wh / kg'dır);
-
Tek bir tam şarj yalnızca 8 dakikadan az sürer ve tek bir seyir menzili 1.000 kilometreye ulaşabilir;
-
Hizmet ömrü, geleneksel hidrojene pillerin dört katı ve lityum pillerin iki katıdır;
-
Ağırlık, geleneksel pillerin yalnızca yarısıdır ve maliyeti lityum pillerden% 77 daha düşüktür.
İlginç bir şekilde, Graphenano daha önce tam bir güvenle açıkladı: Bu bataryayı 2015 yılında üretime sokmayı planlıyorlar ve Almanya'nın dört büyük otomobil şirketinin iki elektrikli araç ürünü ile denemeler yapmayı planlıyorlar. Ancak bundan bu yana 4 yıl geçti, Graphenano ve onun çılgın grafen pili hiçbir zaman vizyonumuzda görünmedi.
Resmi web sitesinden en son haberler temelde ulusal konferanslara veya diğer ürünlerde (örneğin dişçilik ürünleri) grafen uygulamasına katılmaktır. Geniş elektrikli araç pazarında, tıbbi malzemeler için para kazanmak istemiyoruz. Ya kafalarımız çok komik ya da ürün yeteneklerini abartıyoruz.
2. Grafen pil yok mu?Haberler çeşitli "grafen piller" ile dolu olsa da, aslında grafenin bataryalardaki güncel uygulamaları söz konusu olduğunda, esas olarak lityum pillerde, anot malzemeleri ve iletken katkı maddeleri olarak kullanılmaktadır. Sözde grafen pil aslında bir lityum pildir.
Lityum iyon piller için, karbon bazlı bir negatif elektrot malzemesi olarak grafen, lityum iyon pillerin spesifik enerjisinin büyüklük sırasını temelden değiştiremez. Pilin negatif elektrodundaki orijinal grafiti değiştirmek pilin toplam kapasitesini ve şarj hızını artırabilir, ancak performans iyileştirme etkisi sınırlıdır ve yukarıdaki kadar güçlü değildir.
Stanford Üniversitesi'nden Profesör Yi Cui'nin ekibinin Nature Nanotechnology'de yayınlanan "Lityum metal anotlara alternatif olarak havaya dayanıklı ve bağımsız lityum alaşımı / grafen folyo" başlıklı araştırma sonuçları, kaplanmış grafen malzemenin polisülfür bileşiklerini engellediğini gösteriyor. Negatif elektrot ile reaksiyon, pozitif elektrotun kükürt aktif maddesinin kaybını azaltır.İyi hava stabilitesine ve çevrim performansına sahiptir ve enerji yoğunluğu yaklaşık 500 Wh / kg'dır.Ancak bu araştırma ileriye dönük teorik araştırmalarla sınırlıdır. Gerçekleştirilebilir mi? Seri üretime giden yol hala uzun.
özetTabi ki grafen pillerin piyasaya sürülmesini engelleyen asıl sebep bu değil, seri üretimdeki zorluğun ana sebebi içinde yatıyor.
-
Tamamı grafen piller çok maliyetli ve hazırlanmaları zordur, bu da seri üretimi neredeyse imkansız hale getirir. Şimdi yayınlanan bazı şaşırtıcı veriler temelde, yalnızca konsept aşamasında veya laboratuvarda görülen, son derece yüksek saflığa sahip grafen pillerden geliyor;
-
Lityum pillerdeki "katkılı grafen pillerin" rolü, iletken ajan veya elektrot lityum interkalasyon malzemesidir, ancak geleneksel iletken karbon ve grafitin düşük maliyeti ile karşılaştırıldığında, ilkinin getirdiği performans artışı çeşitli üreticileri çekmek için yeterli değildir;
-
Grafen malzemenin kendisi yüksek özgül yüzey alanına ve lityum iyon pil endüstrisinin mevcut teknik sistemi ile uyumsuz olan diğer özelliklere sahiptir;
-
Ek olarak, diğer malzemelerin etkisi (örneğin, silikonun negatif elektrot için daha yüksek bir teorik kapasitesi vardır) ve dispersiyon işleminin zorluğu, tümü lityum pillerde grafen uygulamasını kısıtlar.
Kısacası, grafen pillerin kısa ve orta vadede lityum pillerin yerini alması temelde imkansızdır; "katkılı grafen lityum piller" belirli uygulama olasılıklarına sahip olsa da, sonuçlar harika değildir ve mevcut düzeni sarsmak için yeterli değildir.
Cenevre Otomobil Fuarı çiçeklerle dolu bir sahne ... Grafen akülü arabalar gibi ileriye dönük ürünler göze çarpsa da, kısa vadede sadece stantta konsept ürünler haline gelebiliyor.
