सरल है ना? सिवाय इन बैटरी के बारे मा कुछौ भी वास्तव मा सरल नाहीं है एक बार जब आप विवरणन मा खोदब शुरू कर देत हैं, जवन कि मैं करै वाला हौं काहे से कि मैं खुद का मदद नाहीं कइ सकत हौं।
हालांकि लिथियम काहे? (यहाँ है जहाँ मैं कष्टप्रद हो जात हउँ)
तत्व संख्या 3. हाइड्रोजन, हीलियम, लिथियम। यही आदेश है। बहुत छोट परमाणु काहे से कि वहिमा केवल 3 प्रोटॉन होत हैं।
अऊर इहाँ लिथियम के बारे मा बात है - ई वाकई अपने बाहरी इलेक्ट्रॉन से छुटकारा पावै चाहत है। जइसे कि बहुत चाहत है। ई वहि तरह से अस्थिर है। तुमका उ वीडियो पता है कि लोग पानी मा सोडियम फेंकत हैं अऊर उ फिज करत है अऊर आग पकड़ लेत है? लिथियम अइसन करत है लेकिन अउर भी। हम 2011 (या 2012?) मा एक सुरक्षा प्रदर्शन मा एक बार पानी के बाल्टी मा लिथियम धातु के एक टुकड़ा गिरावत देखेन अऊर ई ईमानदारी से एक तरह से डरावना रहा कि ई केतना तेजी से प्रतिक्रिया करत रहा। बाल्टी पिघल गै।
रुको नाहीं, बाल्टी नाहीं पिघली। पानी उबल गवा अऊर लिथियम मा सतह पर आग लाग गै। बाल्टी ठीक रही। मोर याददाश्त बकवास है।
वैसे भी बात ई है: शुद्ध लिथियम धातु खतरनाक है। यहै कारन है कि आधुनिक लिथियम-आयन बैटरी शुद्ध लिथियम धातु का उपयोग नाहीं करत हैं - उ लिथियम आयन का उपयोग करत हैं। पहिले से ही ऑक्सीकृत लिथियम। ली+ रूप। बहुत अधिक स्थिर।
आपका जवन वोल्टेज मिलत है ऊ लगभग 3.6-3.7V प्रति सेल है जवन सभ्य है। क्षारीय (1.5V) या NiMH (1.2V) से बेहतर है। मतलब आपका लक्ष्य वोल्टेज का हिट करै के लिए कम सेल के जरूरत है। यहै कारन आपके लैपटॉप के बैटरी मा 15 के बजाय 6 सेल होत हैं।
साथै - अऊर हमका ई पहिले बतावै का चाही - लिथियम हल्का है। तीसरा सबसे हल्का तत्व। तौ आप पागल वजन के बिना उच्च ऊर्जा घनत्व प्राप्त करत हैं। यहै कारन ईवी लिथियम-आयन का उपयोग करत हैं अऊर सीसा-अम्ल का नाहीं। एकै ऊर्जा वाली लीड-एसिड बैटरी का वजन सचमुच 5-6 गुना ज्यादा होई। आपके टेस्ला का बैटरी बदलै के लिए एक फोर्कलिफ्ट के जरूरत होई।
वास्तविक घटक (बकल अप ई तकनीकी हो जात है)
एनोड (नकारात्मक पक्ष):
आमतौर पर ग्रेफाइट। हाँ, वही सामान जवन पेंसिल मा है, सिवाय शुद्ध अऊर अलग तरह से संसाधित के।
ग्रेफाइट मा ई स्तरित क्रिस्टल संरचना है - परमाणु स्तर पर कार्ड के एक डेक के कल्पना करा। परतन का कमजोर वैन डेर वाल्स बल (हाई स्कूल रसायन विज्ञान आपका सतावै के लिए वापस आवत है) द्वारा एक साथ रखा जात है। लिथियम आयन इन परतन के बीच फिसल सकत हैं अऊर बस ... वहिके लटक सकत हैं। तकनीकी शब्द "इंटरकैलेशन" है लेकिन हम एकरा एक बहु-मंजिला गैरेज मा कार पार्किंग के तरह सोचित है।
सैद्धांतिक अधिकतम क्षमता 372 मिलीएम्पर-घंटा प्रति ग्राम है। असली-दुनिया मा अगर निर्माण खराब नाहीं होत है तौ आपका 340-360 एमएएच/जी मिलत है। हम कुछ चीनी निर्माताओं के कोशिका देखेन है जवन मुश्किल से 310 एमएएच/जी तक पहुँच सकत हैं। नाम नाहीं लेब लेकिन अगर आप "बीवाईडी" मा अक्षरन का फिर से व्यवस्थित करब तौ आपका मिलत है... ठीक है मैं नाम बतावत हई। ओनके शुरुआती कोशिका खुरदरी रहीं। हालांकि 2018 के बाद से उ बहुत बेहतर होइ गए हैं।
अब सब लोग सिलिकॉन एनोड्स के बारे मा बात करत रहत हैं काहे से कि सिलिकॉन सैद्धांतिक रूप से ग्रेफाइट से 10 गुना अधिक लिथियम रख सकत है। अद्भुत लागत है, है ना? 3700+ एमएएच/जी सैद्धांतिक क्षमता।
समस्या - अऊर ई उ समस्या है जवन "लगभग हल" होइ चुका है जब से हम ई उद्योग मा शुरू किहेन - ई है कि जब आप ओका लिथिएट करत हैं तो सिलिकॉन लगभग 300% तक फैल जात है। कण सचमुच अलग होइ जात हैं। कल्पना करा कि एक ठोस ब्लॉक के अंदर एक गुब्बारा फुलावा जात है। कंक्रीट लचकत नाहीं है, बस टूट जात है।
टेस्ला अब कुछ सिलिकॉन का उपयोग करत है, ग्रेफाइट के साथ मिलावा जात है। हो सकत है 5-10% सिलिकॉन? हम सुनेन कि ई 8% रहा लेकिन हम गलत होइ सकत हई। बात ई है कि ई एक छोट राशि है। हर स्टार्टअप के सीरीज ए पिच डेक के दावा के बावजूद शुद्ध सिलिकॉन एनोड्स अबहियों तैयार नाहीं हैं।
कैथोड (सकारात्मक पक्ष):
अरे लड़का। इहवँ ई गड़बड़ होइ जात है काहे से कि 6 अलग-अलग कैथोड रसायन विज्ञान हैं अऊर सबके पास राय है कि कौन सा सबसे अच्छा है अऊर उ सब गलत हैं काहे से कि ई आपके अनुप्रयोग पर निर्भर करत है।
1991 मा सोनी से मूल एक लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड - LiCoO2 रहा। हम संक्षेप मा "एलसीओ" कहित है। ऊर्जा घनत्व बहुत अच्छा है - 150-200 mAh/g ई बात पर निर्भर करत है कि ई के बनाइस है। लेकिन थर्मल स्थिरता भयानक है। अगर आप ओका ओवरचार्ज करत हैं या ओका बहुत गर्म करत हैं, तौ क्रिस्टल संरचना ऑक्सीजन छोड़त है। आक्सीजन + कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइट + गर्मी=बुरा दिन। आपका फोन शायद एलसीओ का उपयोग करत है काहे से कि फोन का 10 साल तक चलै के जरूरत नाहीं है अऊर आप ओनका 10C पर तेजी से चार्ज नाहीं करत हैं।
फिर एनएमसी - निकेल मैंगनीज कोबाल्ट ऑक्साइड है। अब अधिकांश ईवी यही का उपयोग करत हैं। निकेल से मैंगनीज से कोबाल्ट का अनुपात बदलत रहत है। 1:1:1 (बराबर भाग) के रूप मा शुरू कीन गा रहा। फिर निर्माता 5:3:2 पर चले गें। फिर 6:2:2। अब हम कुछ उच्च-अंत कोशिकाओं मा 8:1:1 या 9:0.5:0.5 तक हैं।
पारी काहे? कोबाल्ट महंगा है। जइसे कि बहुत महंगा। साथै साथ अधिकांश कोबाल्ट डीआरसी (कांगो लोकतांत्रिक गणराज्य) से आवत है अऊर वहिके खनन के स्थिति ... जटिल है। बाल श्रम, असुरक्षित परिस्थिति, पूरा गड़बड़ी। यहिसे हर कोई कम कोबाल्ट का उपयोग करै के कोशिश करत है।
अधिक निकेल=अधिक क्षमता लेकिन कम तापीय स्थिरता। अधिक मैंगनीज=सस्ता अऊर अधिक स्थिर लेकिन कम क्षमता। अधिक कोबाल्ट=अधिक स्थिर अऊर बेहतर चक्र जीवन लेकिन $$$ अऊर नैतिक मुद्दा।
ई हमेशा व्यापार-बंद होत है। हमेसा। हमरे पास यहिके बारे मा उत्पाद प्रबंधकन के साथे बहुत बहस भै है। उइ उच्च ऊर्जा घनत्व अऊर लंबा चक्र जीवन अऊर कम लागत अऊर अच्छी सुरक्षा चाहत हैं। आप शायद दुई चुन सकत हैं। सायद।
एनसीए - निकेल कोबाल्ट एल्यूमीनियम भी है। टेस्ला ने अपने लंबी-रेंज पैक मा सालन तक एकर उपयोग किहिन। पैनासोनिक ने ओनका नेवादा गीगाफैक्टरी मा बनावा। हम एक बार एक अलग बैटरी फैक्ट्री का दौरा किहिन - उ नाहीं, बल्कि एक प्रतियोगी के सुविधा - अऊर अकेले सूखा कमरा पागल रहा। एयर हैंडलिंग सिस्टम के लागत संभवतः $50+ मिलियन है। सब कुछ -40 डिग्री ओस बिंदु से नीचे होवे के चाही नाहीं तौ इलेक्ट्रोलाइट नमक नमी का सोख लेत है अऊर हाइड्रोफ्लोरिक एसिड बनावत है। एचएफ कुछौ भी खा लेई। कांच, धातु, हड्डी। गंदा सामान।
ओह अऊर एलएफपी - लिथियम आयरन फॉस्फेट। ई एक वापसी कर रहा है। ई सुरक्षित है, प्रति किलोवाट घंटा सस्ता है, अऊर लंबा समय तक चलत है। हम एलएफपी कोशिका 80% क्षमता तक 5000+ चक्र करत सुने हई। हो सकत है कि 6000 भी। नकारात्मक पक्ष कम ऊर्जा घनत्व - है, केवल 120-140 एमएएच/जी बनाम एनएमसी के लिए 180-200 के तरह।
टेस्ला ने 2021 के आसपास अपने स्टैंडर्ड रेंज मॉडल 3s में एलएफपी डालना शुरू कर दिया। चीनी बाजार ने उन्हें सबसे पहले मिला। समझ मा आवत है - सीएटीएल सबसे बड़ा एलएफपी निर्माता है अऊर उ चीन मा हैं।
कुछ लोग ठंड के मौसम मा एलएफपी रेंज के नुकसान के बारे मा शिकायत करत हैं। ई एनएमसी से भी बदतर है। लेकिन कोशिका सस्ता हैं अऊर लंबा समय तक चलत हैं, यहिसे बहुत सारा अनुप्रयोगन के लिए ई व्यापार के लायक है। मैं एक शहर के कार के लिए एक एलएफपी पैक लेब। एक लंबी - दूरी के राजमार्ग क्रूजर के लिए शायद नाहीं।
इलेक्ट्रोलाइट:
ई बीच मा तरल है। ई आयनन का संचालित करत है लेकिन इलेक्ट्रॉनन का नाहीं, जवन महत्वपूर्ण है काहे से कि अगर ई इलेक्ट्रॉनन का संचालित करत है तौ आपके पास बस एक शॉर्ट सर्किट होत है।
आमतौर पर ई लिथियम हेक्साफ्लोरोफॉस्फेट - LiPF₆ - कार्बनिक विलायक मा घुल जात है। विलायक आम तौर पर एथिलीन कार्बोनेट (ईसी) अऊर डाइमिथाइल कार्बोनेट (डीएमसी) या डाइथाइल कार्बोनेट (डीईसी) का मिश्रण होत हैं।
इहाँ एक अजीब विवरण है: ईसी कमरा के तापमान पर ठोस है। गलनांक लगभग 36 डिग्री है। तौ शुद्ध ईसी जाड़ा मा जम जात। यहै कारन आप एकरा डीएमसी या डीईसी के साथ मिलावत हैं जवन -70 डिग्री या कुछ अउर के तरह तरल होत हैं। मिश्रण उचित परिस्थितियन मा तरल रहत है।
कार्बनिक कार्बोनेट भी ज्वलनशील होत हैं। गैसोलीन- स्तर के ज्वलनशील नाहीं लेकिन निश्चित रूप से ज्वलनशील। हम एक बार एक कील पैठ परीक्षण देखेन जहाँ हम जानबूझ के एक पूरी तरह से चार्ज कीन गा सेल के माध्यम से एक कील चलायेन। ई गैस का पहिले निकालिस - पॉपिंग आवाज - फिर लौ वेंट होल से बाहर निकलि गै। मीटर ऊँचाई तक पहुँचा। थर्मल कैमरा फुटेज के आधार पर पूरा सेल शायद 800 डिग्री तक पहुँच गवा।
उ आग दमन अऊर सब कुछ के साथ एक नियंत्रित परीक्षण रहा। हालांकि फिर भी डरावना है।
LiPF₆ नमक नरक के रूप मा आर्द्रतापूर्ण है। पानी से प्यार करत है। अगर ई गीला होइ जात है तौ ई एचएफ मा हाइड्रोलाइज होइ जात है। यहै कारन बैटरी निर्माण बहुत सूखे कमरन मा होत है। मैं -40 डिग्री या ओसे कम के ओस बिंदु के बात करत हउँ। डीह्यूमिडिफिकेशन सिस्टम आमतौर पर सेल फैक्ट्री मा सबसे बड़ा ऊर्जा उपभोक्ता में से एक होत है।
मैं एक बार एक सुविधा का दौरा किहे रहेन जहाँ सूखा कमरा इतना सूखा रहा कि साँस लेय मा तकलीफ होत रही। आपक नाक कुछ ही मिनटन मा सूख जात। वहिमा काम करै वाले हर मनई का लगातार खारा छिड़काव करै का परत रहा। काम के सुखद माहौल नाहीं है।
विभाजक:
भुलावा गा घटक। ई खाली एक पतली बहुलक झिल्ली है लेकिन ई महत्वपूर्ण है।
आमतौर पर पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) या पॉलीथीन (पीई)। कभौ-कभौ पीपी-पीई-पीपी के साथ एक त्रिपरत। मोटाई आम तौर पर 20-25 माइक्रोन होत है। ई पतला है। एक मानव बाल (70-100 माइक्रोन) से पतला।
यहिमा 100 नैनोमीटर व्यास - जइसन सूक्ष्म छिद्र - होत हैं जवन आयनन का गुजरै देत हैं लेकिन इलेक्ट्रॉनन का अवरुद्ध करत हैं। साथै ई एनोड अऊर कैथोड का भौतिक रूप से अलग रखत है। अगर उ=शॉर्ट सर्किट=का छूवत हैं तौ बुरा चीजें तेजी से होत हैं।
सैमसंग गैलेक्सी नोट 7 फायर याद है? 2016. ई आंशिक रूप से विभाजक क्षति के कारण रहा। सैमसंग ने बैटरी का बहुत आक्रामक ढंग से डिजाइन किहिन। बहुत पतला, बहुत तंग पैक कीन गा, विस्तार के लिए कौनो सहिष्णुता नाहीं। कुछ कोशिका मा एक कोने मा विभाजक बहुत जोर से दबावा गा रहा। कमजोर स्थान विकसित होइ गवा। आखिरकार एक पिनहोल मिला। आंतरिक छोट। थर्मल रनवे। आगि।
उइ 2.5 मिलियन फोन वापस बुला लिहिन। हवाई जहाज से प्रतिबंधित। सैमसंग का अरबों लागत। सब कागज से पतला प्लास्टिक के टुकड़ा के कारण।
आक्रामक बैटरी डिजाइन के बारे मा मोर राय है। निर्माता प्रतिस्पर्धा का हरावै के लिए पतला अऊर हल्का धक्का देत रहत हैं। लेकिन एक सीमा है। भौतिकी आपके उत्पाद लॉन्च कार्यक्रम के बारे मा परवाह नाहीं करत है।
ई वास्तव मा कैसे काम करत है (वहि हिस्सा का हर कोई छोड़ देत है)
चार्जिंग:
आप आपन फोन प्लग इन करा। चार्जर इलेक्ट्रॉनन का एनोड मा मजबूर करत है अऊर ओनका कैथोड से खींचत है। ई कैथोड से लिथियम आयन छोड़त है। आयन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से एनोड तक जात हैं। उ ग्रेफाइट संरचना मा अंतर्निहित होइ जात हैं।
एक स्प्रिंग का संकुचित करै के तरह सोचौ। लिथियम आयन स्वाभाविक रूप से एनोड मा नाहीं रहय चाहत हैं - उ कैथोड मा अधिक स्थिर हैं। लेकिन तुम वोल्टेज लगा के ओनका वहिके पास मजबूर करत हौ। संग्रहीत ऊर्जा।
डिस्चार्जिंग:
आप आपन फोन का प्लग से हटावा अऊर उपयोग करा। वसंत रिलीज होत है। लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से कैथोड मा वापस बहत हैं। इलेक्ट्रॉन आपके फोन के सर्किट से एनोड से कैथोड तक बहत हैं। उ इलेक्ट्रॉन प्रवाह आपके डिवाइस का शक्ति प्रदान करत है।
वोल्टेज रसायन विज्ञान अऊर आवेश के स्थिति पर निर्भर करत है। एनएमसी या एनसीए के लिए:
पूरा चार्ज: ~4.2V
नाममात्र: ~3.7V
पूरी तरह से डिस्चार्ज: ~3.0V
3.0V से नीचे न जावा या आप लिथियम धातु चढ़ाना शुरू कर देब जवन खतरनाक है। 4.2V से ऊपर न जाओ या आप थर्मल रनवे का जोखिम उठाओ। यहै कारन बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) मौजूद हैं। वै वोल्टेज अऊर तापमान अऊर करंट के निगरानी करत हैं अऊर अगर कुछ गलत देखात है तौ चीजन का बंद कइ देत हैं।
अच्छा बीएमएस डिजाइन कठिन है। बहुत कठिन है। आपका तेजी से प्रतिक्रिया समय, सटीक सेंसर, अनावश्यक सुरक्षा जांच के जरूरत है। एक सस्ता बीएमएस एक सभ्य बैटरी का आग के खतरा मा बदलै के सबसे तेज तरीकन में से एक है।
समस्या (ओह यार बहुत सारी समस्या हैं)
समस्या 1: गिरावट अपरिहार्य है
हर चार्ज-डिस्चार्ज चक्र बैटरी का नुकसान पहुँचावत है। अपरिहार्य। ऊष्मप्रवैगिकी।
एसईआई परत - ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफेज - नामक ई चीज है जवन एनोड सतह पर बनत है। बैटरी के काम करै के लिए ई वास्तव मा जरूरी है। लेकिन ई समय के साथ बढ़त जात है अऊर सक्रिय लिथियम का खपत करत है। 500 चक्रन के बाद आपके पास 90% क्षमता बच सकत है। 1000 के बाद शायद 80%। 2000 के बाद... निर्भर करत है।
मोर पास 2015 से एक मैकबुक है जवन अबहियों 78% बैटरी स्वास्थ्य देखावत है। मैं ईका बेबी करत हउँ, हालांकि - शायद ही कभी ईका 40% से नीचे जाय देत हउँ, जब संभव हो तो ईका प्लग इन रखौ, ईका कभी भी गर्म कार मा चार्ज न करौ। मोर पत्नी के पास 2018 का मैकबुक है जवन 62% स्वास्थ्य पर है काहे से कि उ एकरा बहुत मेहनत से चलावत है। रोजाना पूरा चक्र करत है, रात भर चार्ज करत छोड़ देत है, जब ई गर्म होत है तब तक ईका अपनी गोद मा उपयोग करत है। आप बैटरी के साथ कैसे व्यवहार करत हैं, ई बहुत मायने रखत है।
कैथोड भी नीचा गिर जात है। उच्च-निकल एनएमसी विशेष रूप से खराब है। 4.3V से ऊपर कैथोड सतह इलेक्ट्रोलाइट के साथ प्रतिक्रिया करै लागत है। संक्रमण धातु आयन (निकेल, मैंगनीज, कोबाल्ट) घुल सकत हैं अऊर एनोड मा पलायन कर सकत हैं जहां उ एसईआई का गड़बड़ करत हैं। कैथोड घनत्व नामक ई चीज भी है जहाँ क्रिस्टल संरचना धीरे-धीरे संकुचित होत है अऊर छिद्रता खो देत है।
ईका सचमुच रोक नाहीं सकत। ई त बस रसायन विज्ञान है। एन्ट्रापी हमेशा जीतत है।
समस्या 2: तापमान सब कुछ नष्ट कइ देत है
डिग्री से नीचे इलेक्ट्रोलाइट ठंडे शहद के तरह चिपचिपा हो जात है। आयन परिवहन धीमा होइ जात है। आप -10 डिग्री पर शायद 20-30% क्षमता खो देत हैं। अउर भी बुरा, अगर आप एक ठंडी बैटरी का तेजी से चार्ज करै के कोशिश करत हैं तौ आप ओका इंटरकैलेट करै के बजाय एनोड पर धातु लिथियम प्लेट करब। ई डेंड्राइट बनावत है - लिथियम धातु के सुई जइसन संरचना जवन बढ़ सकत है अऊर अंततः विभाजक का छेद सकत है। आंतरिक छोट। आगि।
40-45 डिग्री से ऊपर, सब गिरावट प्रतिक्रिया तेज होइ जात हैं। अंगूठा का नियम: हर 10 डिग्री वृद्धि प्रतिक्रिया दर का दुगुना करत है। त 45 डिग्री पर एक बैटरी 25 डिग्री के तुलना मा लगभग 4x तेजी से नीचा गिर जात है।
मैं टेक्सास मा रहत हउँ। गर्मी के तापमान 100 डिग्री एफ+ (38 डिग्री +) तक पहुँच जात है। हम ईवी बैटरी देखेन है जवन 3 साल मा गर्मी के संपर्क मा आवै से 15% क्षमता खो दिहिस है। यहि बीच मिनेसोटा मा ईवी गर्मी मा मुश्किल से गिर जात हैं - लेकिन ठंड के कारण जाड़ा मा सीमा खो देत हैं। जीत नाहीं सकत।
आदर्श संचालन तापमान 20-25 डिग्री के तरह है। वास्तविक दुनिया मा वहिके बनाए रखै मा शुभकामना।
समस्या 3: फास्ट चार्जिंग स्वाभाविक रूप से समस्याग्रस्त है
हर कोई गैस स्टेशन के तरह 10-मिनट ईवी चार्जिंग चाहत है। लेकिन बैटरी के माध्यम से भारी शक्ति का धक्का देय से गर्मी पैदा होत है। आई2आर हानि - वर्तमान वर्ग गुना प्रतिरोध। प्रतिरोध छोट है लेकिन शून्य नाहीं है। 250 किलोवाट चार्जिंग मा आप महत्वपूर्ण गर्मी पैदा करत हैं।
साथै तेजी से चार्जिंग इलेक्ट्रोड सामग्री का यांत्रिक रूप से तनाव देत है। आयनन का संरचना के माध्यम से तेजी से आगे बढ़ै का मजबूर करत है। समय के साथ दरार अऊर कण फ्रैक्चर का कारण बन सकत है।
टेस्ला सुपरचार्जर (वी 3) 250 किलोवाट पीक कर सकत हैं। लेकिन उ तेजी से कम होइ जात हैं। हो सकत है कि 5 मिनट के लिए 250 किलोवाट, फिर 150 किलोवाट, फिर 100 किलोवाट, फिर 50 किलोवाट। ई कोशिका के रक्षा करै वाला बीएमएस है।
पोर्श अऊर हुंडई के नये 800V सिस्टम 350 किलोवाट कर सकत हैं। लेकिन केवल संक्षेप मा। भौतिकी भौतिकी है।
तेजी से-चार्ज-अनुकूलित इलेक्ट्रोड डिजाइनन मा शोध होत है। पतला इलेक्ट्रोड, छोट कण, बेहतर कोटिंग्स। ई मदद करत है। लेकिन आप ऊष्मप्रवैगिकी का धोखा नाहीं दे सकत हैं।
समस्या 4: आग
लिथियम-आयन बैटरी अक्सर आग नाहीं पकड़त हैं। गैसोलीन कार से बहुत कम। लेकिन जब उई करत हैं तौ ई नाटकीय होत है।
थर्मल रनवे। एक बार जब एक कोशिका रसायन विज्ञान के अनुसार - एक महत्वपूर्ण तापमान मा भिन्न होत है, शायद 150-200 डिग्री - एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया शुरू होत है। एसईआई सड़ जात है। विभाजक पिघल जात है। इलेक्ट्रोलाइट उबलत है। कैथोड ऑक्सीजन छोड़त है। हर प्रतिक्रिया गर्मी पैदा करत है जवन अउर प्रतिक्रियाओं का ट्रिगर करत है। सकारात्मक प्रतिक्रिया लूप।
आप एकरा सामान्य आग के तरह पानी से नाहीं बुझा सकत हैं। मेरा मतलब है कि आप ओका ठंडा करै के लिए ओपे पानी डाल सकत हैं लेकिन सेल आंतरिक रूप से गर्मी पैदा करत रहत है। अग्निशमन विभाग ईवी आग से नफरत करत हैं। बाहर रखै मा घंटे लागत हैं। बाद मा फिर से प्रज्वलित होइ सकत है।
हालांकि आधुनिक कोशिका मा सुरक्षा सुविधा होत हैं। गरम होय पर बंद होय वाले विभाजकन का बंद करा। दबाव के वेंट। करंट बाधित करत है। थर्मल फ्यूज। साथै बीएमएस सब कुछ देखत है।
फिर भी कभौ-कभौ होत है। हर बार खबर बनावत है भले ही सांख्यिकीय रूप से ईवी गैस कार से सुरक्षित हैं। पीआर समस्या।
समस्या 5: कोबाल्ट नैतिकता
70% कोबाल्ट डीआरसी से आवत है। खराब काम करै के स्थिति वाले कारीगर खदानन से बहुत कुछ। बाल श्रम रिपोर्ट। पर्यावरण का नुकसान। ई एक गड़बड़ है।
हर कोई कम कोबाल्ट का उपयोग करै के कोशिश करत है। उच्च-निकल एनएमसी बहुत कम उपयोग करत है। एलएफपी शून्य का उपयोग करत है। लेकिन कोबाल्ट कैथोड संरचना का स्थिर करत है। यहिके बिना आपका बेहतर थर्मल प्रबंधन अऊर सख्त वोल्टेज सीमा के जरूरत है।
कोबाल्ट के कीमत भी पागल है। 2016 मा $30k/ton से कम। 2018 मा $90k+ तक बढ़ गवा। 2020 मा $25k तक गिर गवा। अब $35k/ton के आसपास। जब आपक कच्चा माल लागत 3x उतार-चढ़ाव करत है तो आप उत्पादन कय योजना कैसे बनावत हैं?
समस्या 6: आपूर्ति श्रृंखला अराजकता
लिथियम के कीमत 2021-2022 मा बिल्कुल पागल होइ गै। 2020 मा $6k/ton। 2022 के अंत मा $80k/ton के तरह चरम पर रहा। 2024 मा $12k/ton तक गिर गवा। अब 2025 मा $15k/ton के आसपास।
अधिकांश लिथियम ऑस्ट्रेलिया (हार्ड रॉक खनन) या दक्षिण अमेरिका (चिली/अर्जेंटीना/बोलिविया मा नमक के फ्लैट से नमकीन निष्कर्षण - "लिथियम त्रिकोण") से आवत है। लेकिन अधिकांश प्रसंस्करण चीन मा होत है। वैश्विक लिथियम शोधन क्षमता के 75% के तरह।
चीन वैश्विक सेल उत्पादन के - 75% बैटरी निर्माण का भी नियंत्रित करत है। अऊर 90% एनोड सामग्री (ग्रेफाइट प्रसंस्करण)।
यहै कारन अमेरिका अऊर यूरोप घरेलू आपूर्ति श्रृंखला बनावै के लिए संघर्ष करत हैं। लेकिन ई धीमा है। एक गीगाफैक्टरी बनावै मा सालन लागत है। अपस्ट्रीम आपूर्ति श्रृंखला बनावै मा अधिक समय लागत है।
बैटरी-ग्रेड लिथियम का अल्ट्रा प्योर होवे के जरूरत है। 0.01% से कम अशुद्धि। शोधन का ऊ स्तर सस्ता या तेज नाहीं है।
हम लिथियम-आयन (अभी के लिए) के साथ काहे फंस गए हैं
सब कुछ के बावजूद जेकरे बारे मा हम अभी शिकायत किहेन, लिथियम-आयन अबहियों व्यावसायिक पैमाने पर सबसे अच्छा विकल्प है।
ऊर्जा घनत्व: कोशिका स्तर पर 250-300 डब्ल्यूएच/किलोग्राम। कूलिंग अऊर संरचना अऊर बीएमएस जोड़ै के बाद पैक स्तर पर 160-180 डब्ल्यूएच/किलोग्राम होइ सकत है। ई हास्यास्पद वजन के बिना 300+ मील ईवी के लिए काफी है।
तुलना करब:
सीसा-अम्ल: 30-50 डब्ल्यूएच/किलोग्राम (बकवास के रूप मा भारी)
एनआईएमएच: 60-120 डब्ल्यूएच/किलोग्राम (प्रियस का इस्तेमाल कीन गा रहा)
एनआईसीडी: 40-60 डब्ल्यूएच/किलोग्राम (विषाक्त भी, ज्यादातर चरणबद्ध रूप से समाप्त)
विनिर्माण परिपक्व है। दर्जनों आपूर्तिकर्ता। कईयो गीगाफैक्टरी। आपूर्ति श्रृंखला स्थापित कीन। पैमाने का अर्थशास्त्र।
टेस्ला के नेवादा गीगाफैक्टरी 35 गीगावाट/वर्ष का लक्ष्य रखत है। ई 500k+ ईवी के लिए काफी है। चीन मा सीएटीएल अउर भी ज्यादा करत है - हमका लागत है कि 200+ जीडब्ल्यूएच/वर्ष? हो सकत है 300? हमका जाँच करै का परी।
सब बुनियादी ढांचा लिथियम-आयन का भी मानत है। चार्जिंग मानक (सीसीएस, एनएसीएस, सीएचएडीएमओ)। बीएमएस एल्गोरिदम। सुरक्षा नियमन। पुनर्चक्रण प्रक्रिया। सब कुछ फिर से डिजाइन किहे बिना एक अलग रसायन विज्ञान मा अदला-बदली नाहीं कीन जा सकत है।
अंततः एकर जगह का ले सकत है
ठोस-राज्य बैटरी:तरल इलेक्ट्रोलाइट का ठोस सिरेमिक या कांच या सल्फाइड सामग्री से बदलौ। फायदा: कौनो रिसाव नाहीं, कम आग का खतरा, हो सकत है कि उच्च ऊर्जा घनत्व के लिए लिथियम धातु एनोड्स का उपयोग करौ।
क्वांटमस्केप, सॉलिड पावर, टोयोटा, सैमसंग - सब लोग यहि पर काम करत हैं। क्वांटमस्केप 800+ चक्रन के साथ प्रयोगशाला कोशिका मा 800 डब्ल्यूएच/किलोग्राम का दावा करत है। अगर सच है तौ प्रभावशाली।
समस्या: ठोस इलेक्ट्रोलाइट अऊर इलेक्ट्रोड के बीच इंटरफेस प्रतिरोध। सामग्री के विस्तार/संकुचन के साथ हजारन चक्रन मा अच्छा संपर्क बनाए रखब मुश्किल है। अधिकांश ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स भंगुर होत हैं - डेंड्राइट्स ओनके माध्यम से दरार कर सकत हैं। पैमाने पर निर्माण पूरी तरह से अप्रमाणित है।
हमका संदेह है कि हम 2030 से पहिले मुख्यधारा के कारन मा ई देखब। हो सकत है 2028 अगर केहू के पास सफलता मिली। लेकिन शायद बाद मा। हम पिछले 10 साल से "ठोस-राज्य 5 साल दूर है" सुनत हई।
लिथियम-सल्फर:2600 डब्ल्यूएच/किलोग्राम का सैद्धांतिक ऊर्जा घनत्व। सल्फर सस्ता अऊर प्रचुर मात्रा मा है।
समस्या: पॉलीसल्फाइड शटल प्रभाव। मध्यवर्ती उत्पाद इलेक्ट्रोलाइट मा घुल जात हैं जेहिसे क्षमता तेजी से फीका पड़ जात है। चक्रन के बाद बैटरी टोस्ट होइ जात है।
ई 20+ साल से "लगभग हल" होइ चुका अहै। अबहियों वहिमा नाहीं।
सोडियम-आयन:वास्तव मा अब हो रहा है। सीएटीएल 2023 मा उत्पादन शुरू किहिस। बीवाईडी यहि पर काम करत है।
सोडियम हर जगह (समुद्री पानी) है। लिथियम से बहुत सस्ता। समान निर्माण उपकरणन का उपयोग कर सकत हैं।
लेकिन ऊर्जा घनत्व कम है: 150-160 Wh/kg बनाम लिथियम-आयन के लिए 250-300।
स्थिर भंडारण अऊर बजट ईवी के लिए समझ मा आवत है। जल्द ही प्रीमियम उत्पादन मा लिथियम-आयन का बदलब नाहीं।
लिथियम धातु एनोड:ग्रेफाइट के बजाय लिथियम धातु का उपयोग करा। तरल इलेक्ट्रोलाइट रखौ। सेल स्तर पर 400-500 Wh/kg तक पहुंच सकत है।
डेंड्राइट समस्या बनी रहत है। हर एक के पास आपन समाधान - कोटिंग्स, इलेक्ट्रोलाइट एडिटिव्स, आदि होत है। हम देखब कि कौन पहिले सफल होत है।
ओह अऊरलिथियम पॉलिमर बैटरी- का संभवतः ओनके बारे मा बतावै का चाही। उ तरल के बजाय जेल या ठोस बहुलक इलेक्ट्रोलाइट का उपयोग करत हैं। पतला, हल्का, अधिक लचीला आकार। आपके वायरलेस ईयरबड्स मा शायद एक है। तरल से थोड़ा सुरक्षित लेकिन ऊर्जा घनत्व लगभग एकै जइसन है। ई अबहियों लिथियम-आयन तकनीक है, बस अलग तरह से पैक कीन गा है। विपणन विभाग ओनका "लिपो" कहै का पसंद करत हैं जइसे कि ई कुछ क्रांतिकारी चीज है। ई नाहीं है।
