Lityum pillerin sınırlarını aşan yeni nesil pil tacını kim kazanabilir?
Lityum piller, çağdaş elektrikli araçları mümkün kılan bir dönüm noktası teknolojisidir. Ancak performans sınırları ortaya çıktı.
Lityum iyon kimyasallarının enerji yoğunluğu, fizik yasalarıyla belirlenen sabit bir maksimum değere sahiptir ve günümüz pil enerji yoğunluğu teorik maksimumdan çok uzak değildir. Sürücü daha uzun pil ömrü ve daha hızlı şarj süresi gerektiriyorsa, daha iyi teknoloji bulunmalıdır.
Panasonic'in Tesla Model S ve X'te kullanılan 18650 lityum iyon pili
Pil güvenliği de bir endişe kaynağıdır. Belgesel yapımcılarının izlediği muhteşem patlamalar ve ateş topları sık sık meydana gelen kazalar olmasa da, lityum iyon piller büyük güvenlik risklerine sahiptir ve dikkatli kullanım gerektirir.Gerekli güvenlik özellikleri pilin karmaşıklığını artırır.
Dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, "Lityum Ötesi" projesini yürütüyor ve geçen yıl büyük atılımlar yaptılar. Elbette, laboratuvarın ilerlemesinin piyasaya girmesi uzun yıllar alacaktır. Ancak bu gelecek vaat eden teknolojilerden yalnızca biri ticarileştirilse bile, güç pillerinin performansını ve maliyetini değiştiren yenilikçi bir gelişme olacaktır.
Şu anda, araştırmacıların çok endişelendiği bir teknoloji, bugün kullanılan sıvı elektrolitler yerine katı elektrolitler kullanan katı hal pillerdir. Katı hal pilleri teorik olarak pilin enerji yoğunluğunu ikiye katlayabilir. Hala yanmaz elektrolitler, genellikle cam, polimerler veya bunların karışımlarını kullanıyorlar. Lityum pillerin güvenlik sorunlarını ortadan kaldıracaklar.
Lityum iyon piller ve katı hal piller
Lityum-hava pilleri de on kata kadar daha fazla enerji yoğunluğu sağlayabilir, ancak çevrim ömürleri. 2015 yılında, Cambridge Üniversitesi bilim adamları araştırma sonuçlarını dünyaya sunarak son derece verimli ve dayanıklı bir lityum hava bataryası geliştirdiklerini gösterdi. Ancak birkaç üniversiteden ve ulusal laboratuvardan araştırmacılar orijinal sonuçları kopyalayamadı.
Lityumun diğer metal iyonlarla değiştirilmesi de pillerin sınırlarını aşmak için umut verici bir yön. Sodyum pil, 20.000 deniz mili ittifakı sırasında Jules Verne'in fütüristik denizaltısına güç veriyor. 2015 yılında araştırmacılar, 18650 pilleri temel alan silindirik sodyum iyon piller için bir endüstri standardı oluşturdu.
Nikkei Asian Review tarafından yayınlanan yakın tarihli bir makaleye göre, pil araştırması bu yıl büyük bir değişim geçirdi Bir zamanlar konuşmaların yarısının yakıt hücreleri ve lityum iyon pil katot malzemeleri hakkında olduğu bir Japon pil semineri vardı. Ancak son yıllarda, bu konular yerini katı hal piller, lityum hava piller ve lityum olmayan piller üzerine dersler aldı.
Lityum pil nasıl çalışır
Toyota Yizhi, katı hal lityum pillere odaklanıyor Yakın tarihli bir pil seminerinde pil araştırmacısı Shinji Nakanishi, lityum iyon pillerden katı hal çözümlerine dönüştürmeyi ve ardından lityum-hava pillerini tartıştı. "Elektrikli arabamızın tek yön 500 kilometre olmasını umuyoruz", "Bunun için şarj edilebilir pilin 800-1000wh / kg üretebileceğini umuyoruz." Bu, en iyi lityum-iyon pil enerji yoğunluğu 2-3 olacak. Zamanlar.
Tesla'nın pil tedarikçileri de katı hal teknolojisine vurgu yapıyor. Kazuhiro Tsuga, Nikkei'ye "Mevcut teknolojilerin lityum iyon pillerin enerji yoğunluğunu% 20 ila% 30 artırabileceğine inanıyoruz" dedi. "Ancak, enerji yoğunluğu ve güvenlik arasında bir denge var. Bu nedenle, daha fazla yoğunluk arıyorsanız, ek güvenlik teknolojilerini de düşünmelisiniz. Katı hal pilleri cevap olacaktır."
Mühendisler, on yıldan fazla bir süredir sürekli olarak lityum iyon teknolojisinin sınırlarını aşıyorlar. Günümüzün en iyi lityum iyon pilleri, teorik maksimum değere yakın olan 300wh / kg civarında bir enerji yoğunluğuna ulaşabilir. Pil uzmanı Naoaki, "Mevcut lityum iyon pillerin enerji yoğunluğunu artırmak için hala yeri var. Nikel bazlı katot malzemeler ekleyerek yoğunluğu artırabiliriz. Bu nedenle, lityum iyon pillerin önümüzdeki birkaç yıl içinde piyasada ana akım olmaya devam etmesi beklenebilir. "Tokyo Elektrik Güç Üniversitesi'nden Yabuuchi, lityum iyon teknolojisinin 2020 civarında sınırına ulaşacağını tahmin ediyor.
Tesla Model X Panasonic'in CES standında
Tesla, lityum pilleri değiştirmek için yeni piller mi araştırıyor? Değilse, tuhaf olurdu. Şirketin sürekli olarak yeni pil teknolojilerini değerlendirdiğini biliyoruz. Tesla ürün planlayıcısı Tedla Merendino 2013'te bana "Tesla dünyanın en büyük pil değerlendirme laboratuvarına sahip ve hayal edebileceğiniz her pili test edebiliriz" dedi. . Bununla birlikte, hem Elon Musk hem de JB Straubel, lityum iyonuna uygun bir alternatif göremediklerini söylediler.
Elon Musk 2014 yılında şunları söyledi: "Laboratuvarda test edilen bir pilin sahip olduğumuz pilden daha iyi olduğu bir örnek görmedik, ancak böyle bir pilin sonunda ortaya çıkacağını umuyoruz." İyileştirilmiş batarya teknolojisi, bunun yerine Tesla'nın beklenen bataryayı yapabilecek kişi olacağını söyledi.
Tesla Model 3 duyurulduğunda, bazı elektrikli gözlemciler Tesla'nın yeni araçları beklenen fiyata teslim etmek için büyük bir batarya atılımına ihtiyaç duyacağına inanıyordu. Bu durumda Tesla yeni bir pil türü geliştirdi. Şu anda Gigafactory'de üretilmekte olan yeni 2170 pil, seri üretilen 18650 pilden daha yüksek performansa sahip ve yeni pil daha fazla enerji depolayabiliyor. Elon Musk'a göre, "dünyadaki en yüksek enerji yoğunluğu birimi ve en ucuzu". Pil montajının modüllere ve paketlemeye doğru ilerlemesinin de pil maliyetlerini büyük ölçüde azaltması beklenmektedir.
Tesla S pil paketi
Öyle görünüyor ki lityum piller en azından uzun yıllar dayanacak. Ancak, sonunda değiştirilecek, ancak bu başarıyı gerçekleştiren mutlaka Tesla değil. Pil süperstarı Jeff Dahn ve meslektaşları Tesla için çalışmadılar, sadece konferanslarda konuşmalar yaptılar. California veya Nevada'daki bazı süper gizli ajansların bunu önce yapması tamamen mümkündür.
(Makalenin derlenmesi: clean technica)
