لتیم - آئن کیا ہے؟

آسان ٹھیک ہے؟ سوائے ان بیٹریوں کے بارے میں کچھ بھی نہیں جب آپ تفصیلات میں کھودنا شروع کردیں ، جو میں کرنے والا ہوں کیونکہ میں اپنی مدد نہیں کرسکتا۔

اگرچہ لتیم اگرچہ؟ (یہ وہ جگہ ہے جہاں میں پریشان کن ہوں)

 

عنصر نمبر 3۔ ہائیڈروجن ، ہیلیم ، لتیم۔ یہ آرڈر ہے۔ سپر ٹنی ایٹم کیونکہ اس میں صرف 3 پروٹون ہیں۔

اور یہاں لتیم - کے بارے میں بات یہ ہے کہ یہ واقعی اس کے بیرونی الیکٹران سے چھٹکارا حاصل کرنا چاہتا ہے۔ جیسے شدت سے چاہتا ہے۔ یہ اس طرح سے غیر مستحکم ہے۔ آپ جانتے ہو کہ لوگوں کی وہ ویڈیوز پانی میں سوڈیم پھینک رہی ہیں اور یہ آگ بھڑکاتا ہے اور آگ لگاتا ہے؟ لتیم یہ کرتا ہے لیکن اس سے بھی زیادہ۔ میں نے دیکھا کہ کسی نے 2011 (یا 2012؟) میں حفاظتی مظاہرے میں ایک بار ایک بار لتیم دھات کا ایک حصہ پانی کی ایک بالٹی میں گرادیا تھا اور یہ ایمانداری سے خوفناک تھا کہ اس نے کتنی تیزی سے رد عمل ظاہر کیا۔ بالٹی پگھل گئی۔

انتظار کرو نہیں ، بالٹی پگھل نہیں گئی۔ پانی ابلتا ہے اور لتیم نے سطح پر آگ لگائی۔ بالٹی ٹھیک تھی۔ میری یادداشت گندگی ہے۔

ویسے بھی نقطہ یہ ہے کہ: خالص لتیم دھات خطرناک ہے۔ یہی وجہ ہے کہ جدید لتیم - آئن بیٹریاں خالص لتیم دھات - استعمال نہیں کرتی ہیں وہ لتیم آئنوں کا استعمال کرتے ہیں۔ پہلے ہی آکسائڈائزڈ لتیم۔ لی+ فارم۔ زیادہ مستحکم راستہ۔

آپ کو جو وولٹیج ملتی ہے وہ فی سیل 3.6-3.7V کے ارد گرد ہے جو مہذب ہے۔ الکلائن (1.5V) یا NIMH (1.2V) سے بہتر ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ آپ کو اپنے ٹارگٹ وولٹیج کو نشانہ بنانے کے لئے کم خلیوں کی ضرورت ہے۔ یہی وجہ ہے کہ آپ کے لیپ ٹاپ بیٹری میں 15 کی بجائے 6 خلیات ہیں۔

نیز - اور مجھے یہ پہلا - لتیم ہلکا ہے۔ تیسرا ہلکا ترین عنصر۔ لہذا آپ کو بغیر کسی وزن کے اعلی توانائی کی کثافت مل جاتی ہے۔ اسی وجہ سے ای وی لتیم - آئن کا استعمال کرتے ہیں اور - ایسڈ لیڈ نہیں کرتے ہیں۔ اسی توانائی کے ساتھ ایک سیسہ - تیزاب کی بیٹری کا وزن لفظی طور پر 5-6 گنا زیادہ ہوگا۔ بیٹری کو تبدیل کرنے کے لئے آپ کے ٹیسلا کو فورک لفٹ کی ضرورت ہوگی۔

 

 

اصل اجزاء (اس سے تکنیکی تکنیکی ہوجاتی ہے)

 

انوڈ (منفی پہلو):

عام طور پر گریفائٹ۔ ہاں ، وہی چیزیں جو پنسلوں میں ہیں ، سوائے اس کے کہ صاف اور مختلف طریقے سے عملدرآمد ہوں۔

گریفائٹ میں یہ پرتوں والا کرسٹل ڈھانچہ - جوہری سطح پر کارڈوں کا ایک ڈیک تصور کریں۔ پرتوں کو کمزور وین ڈیر والز فورسز (ہائی اسکول کی کیمسٹری آپ کو پریشان کرنے کے لئے واپس آرہی ہے) کے ساتھ مل کر رکھی جاتی ہے۔ لتیم آئن ان پرتوں کے درمیان پھسل سکتے ہیں اور صرف ... وہاں گھوم سکتے ہیں۔ تکنیکی اصطلاح "انٹرکلیشن" ہے لیکن میں اس کے بارے میں سوچتا ہوں جیسے ایک ملٹی - اسٹوری گیراج میں پارکنگ کاروں کی طرح۔

نظریاتی زیادہ سے زیادہ گنجائش 372 ملیئیمپ - گھنٹے فی گرام ہے۔ اصلی - دنیا آپ کو 340-360 ایم اے ایچ/جی ملتی ہے اگر مینوفیکچرنگ چوسنا نہیں ہے۔ میں نے کچھ چینی مینوفیکچررز کے ایسے خلیات دیکھے ہیں جو بمشکل 310 ایم اے ایچ/جی کو مار سکتے ہیں۔ ناموں کے نام نہیں جا رہے ہیں لیکن اگر آپ "BYD" میں خطوط کو دوبارہ ترتیب دیتے ہیں تو آپ کو مل جاتا ہے ... ٹھیک ہے میں ناموں کا نام دے رہا ہوں۔ ان کے ابتدائی خلیات کچے تھے۔ انہوں نے 2018 کی طرح بہتر راستہ حاصل کرلیا ہے۔

اب ہر کوئی سلیکن انوڈس کے بارے میں بات کرتا رہتا ہے کیونکہ سلیکن نظریاتی طور پر گریفائٹ کے مقابلے میں 10x زیادہ لتیم رکھ سکتا ہے۔ حیرت انگیز لگتا ہے ٹھیک ہے؟ 3700+ ایم اے ایچ/جی نظریاتی صلاحیت۔

مسئلہ - اور یہ وہ مسئلہ ہے جو "تقریبا solved حل ہوا" ہے جب سے میں نے اس صنعت میں شروع کیا ہے - یہ ہے کہ جب آپ اس کو لیتھتے ہیں تو سلیکن تقریبا 300 300 ٪ تک پھیل جاتا ہے۔ ذرات لفظی طور پر ٹوٹ جاتے ہیں۔ تصور کریں کہ کنکریٹ بلاک کے اندر بیلون کو فلایا گیا ہے۔ کنکریٹ لچکدار نہیں ہوتا ، یہ صرف ٹوٹ جاتا ہے۔

ٹیسلا اب کچھ سلیکن استعمال کرتا ہے ، جو گریفائٹ کے ساتھ ملا ہوا ہے۔ ہوسکتا ہے کہ 5-10 ٪ سلیکن؟ میں نے سنا ہے کہ یہ 8 ٪ ہے لیکن میں غلط ہوں۔ نقطہ یہ ہے کہ یہ ایک چھوٹی سی رقم ہے۔ خالص سلیکن انوڈس اب بھی تیار نہیں ہیں جس کے باوجود ہر اسٹارٹ اپ کی سیریز ایک پچ ڈیک کا دعوی ہے۔

کیتھوڈ (مثبت پہلو):

اوہ لڑکا۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں یہ گندا ہوجاتا ہے کیونکہ یہاں 6 مختلف کیتھوڈ کیمسٹری کی طرح ہے اور ہر ایک کے بارے میں رائے ہے کہ کون سا بہتر ہے اور وہ سب غلط ہیں کیونکہ یہ آپ کی درخواست پر منحصر ہے۔

1991 میں سونی کا اصل ایک لیتھیم کوبالٹ آکسائڈ - likoo₂ تھا۔ ہم اسے مختصر طور پر "ایل سی او" کہتے ہیں۔ توانائی کی کثافت بہت اچھی ہے - 150-200 ایم اے ایچ/جی اس پر منحصر ہے کہ اسے کس نے بنایا ہے۔ لیکن تھرمل استحکام خوفناک ہے۔ اگر آپ اسے زیادہ چارج کرتے ہیں یا اسے بہت گرم کرتے ہیں تو ، کرسٹل ڈھانچہ آکسیجن جاری کرتا ہے۔ آکسیجن + نامیاتی الیکٹرولائٹ + حرارت=خراب دن۔ آپ کا فون شاید ایل سی او کا استعمال کرتا ہے حالانکہ فونز کو 10 سال تک رہنے کی ضرورت نہیں ہے اور آپ تیز نہیں ہیں - ان کو 10 سی پر چارج کرنا۔

پھر NMC - نکل مینگنیج کوبالٹ آکسائڈ ہے۔ اب زیادہ تر ای وی استعمال کرتے ہیں۔ کوبالٹ سے نکل کا مینگنیج کا تناسب بدلتا رہتا ہے۔ 1: 1: 1 (مساوی حصے) کے طور پر شروع ہوا۔ پھر مینوفیکچر 5: 3: 2 پر منتقل ہوگئے۔ پھر 6: 2: 2۔ اب ہم 8: 1: 1 یا اس سے بھی 9: 0.5: 0.5 کی طرح کچھ اعلی - اختتامی خلیوں میں ہیں۔

شفٹ کیوں؟ کوبالٹ مہنگا ہے۔ واقعی مہنگا کی طرح. نیز زیادہ تر کوبالٹ ڈی آر سی (جمہوری جمہوریہ کانگو) اور کان کنی کی صورتحال سے آتا ہے ... پیچیدہ۔ چائلڈ لیبر ، غیر محفوظ حالات ، پوری گندگی۔ لہذا ہر ایک کم کوبالٹ استعمال کرنے کی کوشش کر رہا ہے۔

زیادہ نکل=زیادہ صلاحیت لیکن کم تھرمل استحکام۔ مزید مینگنیج=سستی اور زیادہ مستحکم لیکن کم صلاحیت۔ مزید کوبالٹ=زیادہ مستحکم اور بہتر سائیکل زندگی لیکن $$$ اور اخلاقی مسائل۔

یہ ہمیشہ تجارت - آفس ہے۔ ہمیشہ اس بارے میں پروڈکٹ مینیجرز کے ساتھ مجھے بہت سارے دلائل ہیں۔ وہ اعلی توانائی کی کثافت اور لمبی سائیکل زندگی اور کم لاگت اور اچھی حفاظت چاہتے ہیں۔ آپ شاید دو کو چن سکتے ہیں۔ ہوسکتا ہے۔

یہاں NCA - نکل کوبالٹ ایلومینیم بھی ہے۔ ٹیسلا نے برسوں تک اپنے لمبے - رینج پیک میں اس کا استعمال کیا۔ پیناسونک نے انہیں نیواڈا گیگا فیکٹری میں بنایا۔ میں نے ایک بار - میں ایک مختلف بیٹری فیکٹری کا دورہ کیا ، لیکن ایک مدمقابل کی سہولت - اور صرف خشک کمرہ پاگل تھا۔ ہوائی ہینڈلنگ سسٹم کی قیمت شاید $ 50+ ملین ہے۔ ہر چیز کو -40 ڈگری اوس پوائنٹ سے نیچے ہونا پڑتا ہے یا الیکٹرولائٹ نمک نمی جذب کرتا ہے اور ہائیڈرو فلورک ایسڈ پیدا کرتا ہے۔ HF کسی بھی چیز کے ذریعے کھائے گا۔ گلاس ، دھات ، ہڈی۔ گندی چیزیں۔

اوہ اور ایل ایف پی - لتیم آئرن فاسفیٹ۔ یہ واپسی کر رہا ہے۔ یہ زیادہ محفوظ ، فی کلو واٹ سستی ہے ، اور طویل عرصہ تک جاری رہتا ہے۔ میں نے LFP خلیوں کے بارے میں سنا ہے 5000+ سائیکل پر 80 ٪ صلاحیت۔ ہوسکتا ہے کہ 6000 بھی۔ منفی پہلو کم توانائی کی کثافت - صرف جیسے 120-140 ایم اے ایچ/جی بمقابلہ 180-200 این ایم سی کے لئے۔

ٹیسلا نے 2021 کے آس پاس اپنے معیاری رینج ماڈل 3s میں ایل ایف پی ڈالنا شروع کیا۔ چینی مارکیٹ نے انہیں پہلے حاصل کیا۔ احساس - کیٹل ایل ایف پی کا سب سے بڑا کارخانہ ہے اور وہ چین میں ہیں۔

کچھ لوگ سرد موسم میں ایل ایف پی رینج کے نقصان کے بارے میں شکایت کرتے ہیں۔ یہ NMC سے بھی بدتر ہے۔ لیکن خلیات سستے اور زیادہ دیر تک رہتے ہیں لہذا بہت ساری ایپلی کیشنز کے ل it یہ تجارت کے قابل ہے - آف۔ میں شہر کی کار کے لئے ایل ایف پی پیک لوں گا۔ ایک طویل - رینج ہائی وے کروزر کے لئے شاید نہیں۔

الیکٹرولائٹ:

یہ وسط میں مائع ہے۔ یہ آئنوں کا انعقاد کرتا ہے لیکن الیکٹران نہیں ، جو اہم ہے کیونکہ اگر اس نے الیکٹران کا انعقاد کیا تو آپ کے پاس صرف شارٹ سرکٹ ہوتا۔

عام طور پر یہ لتیم ہیکسفلووروفاسفیٹ - liplf₆ - نامیاتی سالوینٹس میں تحلیل ہوتا ہے۔ سالوینٹس عام طور پر ایتھیلین کاربونیٹ (ای سی) اور ڈیمتھائل کاربونیٹ (ڈی ایم سی) یا ڈائیٹیل کاربونیٹ (ڈی ای سی) کا مرکب ہوتے ہیں۔

یہاں ایک عجیب و غریب تفصیل ہے: ای سی کمرے کے درجہ حرارت پر ٹھوس ہے۔ پگھلنے کا نقطہ 36 ڈگری کے آس پاس ہے۔ لہذا خالص ای سی سردیوں میں جم جاتا ہے۔ اسی لئے آپ اسے ڈی ایم سی یا ڈی ای سی کے ساتھ ملاتے ہیں جو -70 ڈگری یا کچھ بھی پسند کرنے کے لئے مائع ہیں۔ مرکب معقول حالات میں مائع رہتا ہے۔

نامیاتی کاربونیٹس بھی آتش گیر ہیں۔ پٹرول - سطح پر آتش گیر نہیں ہے لیکن یقینی طور پر آتش گیر ہے۔ میں نے ایک بار کیل دخول کا ٹیسٹ دیکھا جہاں ہم نے جان بوجھ کر ایک مکمل چارج شدہ سیل کے ذریعے کیل چلایا۔ اس نے پہلے گیس کا رخ کیا - پاپنگ آواز - پھر شعلوں نے وینٹ ہول کو گولی مار دی۔ 2 میٹر اونچائی کی طرح پہنچا۔ تھرمل کیمرا فوٹیج کی بنیاد پر پورا سیل شاید 800 ڈگری تک پہنچا۔

یہ آگ دبانے اور ہر چیز کے ساتھ ایک کنٹرول ٹیسٹ تھا۔ پھر بھی ڈراونا اگرچہ۔

لیپف ₆ نمک جہنم کی طرح ہائگروسکوپک ہے۔ پانی سے محبت کرتا ہے۔ اگر یہ گیلے ہو جاتا ہے تو اسے HF میں ہائیڈروالائز ہوجاتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ بیٹری کی تیاری انتہائی خشک کمروں میں ہوتی ہے۔ میں -40 ڈگری یا اس سے کم کے اوس پوائنٹ کی بات کر رہا ہوں۔ ڈیہومیڈیفیکیشن سسٹم عام طور پر سیل فیکٹری میں توانائی کے سب سے بڑے صارفین میں سے ایک ہوتا ہے۔

میں نے ایک بار ایک ایسی سہولت کا دورہ کیا جہاں خشک کمرے اتنا خشک تھا کہ سانس لینے سے تکلیف ہو۔ آپ کی ناک منٹ کے اندر ہی خشک ہوجائے گی۔ وہاں کام کرنے والے ہر ایک کو نمکین سپرے کو مستقل استعمال کرنا پڑا۔ خوشگوار کام کا ماحول نہیں۔

علیحدگی پسند:

بھولے ہوئے جزو یہ صرف ایک پتلی پولیمر جھلی ہے لیکن یہ اہم ہے۔

عام طور پر پولی پروپلین (پی پی) یا پولیٹیلین (پیئ)۔ بعض اوقات پی پی -} pe - pp کے ساتھ ایک تریئر۔ موٹائی عام طور پر 20-25 مائکرون ہے۔ یہ پتلی ہے۔ انسانی بالوں سے پتلی (70-100 مائکرون)۔

اس میں مائکروسکوپک pores - جیسے 100 نینوومیٹر قطر - ہے جو آئنوں کو بلاک الیکٹرانوں کے ذریعے اجازت دیتا ہے۔ نیز یہ انوڈ اور کیتھڈ کو جسمانی طور پر الگ رکھتا ہے۔ اگر وہ=شارٹ سرکٹ=خراب چیزیں تیزی سے ہوتی ہیں۔

سیمسنگ کہکشاں نوٹ 7 آگ کو یاد ہے؟ 2016. یہ جزوی طور پر جداکار کو پہنچنے والے نقصان کی وجہ سے تھا۔ سیمسنگ نے بیٹری کو بھی جارحانہ انداز میں ڈیزائن کیا۔ بہت پتلا ، بہت تنگ ، توسیع کے ل no کوئی رواداری نہیں۔ کچھ خلیوں نے جداکار کو ایک کونے میں بہت سخت دبایا تھا۔ کمزور جگہ تیار ہوئی۔ آخر کار ایک پنہول ملا۔ اندرونی مختصر تھرمل بھاگ جانا۔ آگ

انہوں نے ڈھائی لاکھ فون کو یاد کیا۔ ہوائی جہازوں سے پابندی عائد ہے۔ سیمسنگ اربوں لاگت آئے گی۔ سب کچھ کاغذ سے زیادہ پلاسٹک پتلی کے ٹکڑے کی وجہ سے۔

جارحانہ بیٹری ڈیزائن کے بارے میں میری رائے ہے۔ مینوفیکچررز مقابلہ کو شکست دینے کے لئے پتلی اور ہلکے کو آگے بڑھاتے رہتے ہیں۔ لیکن ایک حد ہے۔ طبیعیات آپ کے پروڈکٹ لانچ کے شیڈول کی پرواہ نہیں کرتی ہیں۔

 

یہ حقیقت میں کیسے کام کرتا ہے (ہر ایک کا حصہ چھوڑ دیتا ہے)

 

چارج کرنا:

آپ اپنے فون میں پلگ ان کریں۔ چارجر الیکٹرانوں کو انوڈ میں مجبور کرتا ہے اور انہیں کیتھوڈ سے کھینچتا ہے۔ اس سے کیتھوڈ کو لتیم آئنوں کی رہائی ہوتی ہے۔ آئن الیکٹرولائٹ کے ذریعے انوڈ تک سفر کرتے ہیں۔ وہ گریفائٹ ڈھانچے میں جڑے جاتے ہیں۔

اس کے بارے میں سوچو جیسے موسم بہار کو کمپریس کرنا۔ لتیم آئن قدرتی طور پر انوڈ میں نہیں رہنا چاہتے ہیں - وہ کیتھوڈ میں زیادہ مستحکم ہیں۔ لیکن آپ وولٹیج کا اطلاق کرکے انہیں وہاں پر مجبور کررہے ہیں۔ ذخیرہ شدہ توانائی۔

فارغ کرنا:

آپ پلگ ان کریں اور اپنا فون استعمال کریں۔ موسم بہار جاری کرتا ہے۔ لتیم آئن الیکٹرولائٹ کے ذریعے کیتھوڈ میں واپس آتے ہیں۔ الیکٹران آپ کے فون کے سرکٹ سے انوڈ سے کیتھوڈ تک بہتے ہیں۔ وہ الیکٹران آپ کے آلے کو طاقت دیتا ہے۔

وولٹیج کیمسٹری اور انچارج کی حالت پر منحصر ہے۔ NMC یا NCA کے لئے:

مکمل طور پر چارج: 2 4.2V

برائے نام: ~ 3.7V

مکمل طور پر فارغ: ~ 3.0V

3.0V سے نیچے نہ جائیں یا آپ لتیم دھات چڑھانا شروع کردیں جو خطرناک ہے۔ 4.2V سے اوپر نہ جائیں یا آپ تھرمل بھاگنے کا خطرہ مول لیں۔ اسی لئے بیٹری مینجمنٹ سسٹم (بی ایم ایس) موجود ہے۔ وہ وولٹیج اور درجہ حرارت اور موجودہ کی نگرانی کرتے ہیں اور اگر کچھ غلط لگتا ہے تو چیزوں کو بند کردیں۔

اچھا BMS ڈیزائن مشکل ہے۔ واقعی سخت آپ کو تیز ردعمل کے اوقات ، درست سینسر ، بے کار حفاظت کی جانچ پڑتال کی ضرورت ہے۔ ایک سستا بی ایم ایس ایک مہذب بیٹری کو آگ کے خطرہ میں تبدیل کرنے کا تیز ترین طریقہ ہے۔

 

 

مسائل (اوہ یار بہت ساری پریشانیوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے)

 

مسئلہ 1: انحطاط ناگزیر ہے

ہر چارج - خارج ہونے والے دورے سے بیٹری کو نقصان ہوتا ہے۔ ناگزیر تھرموڈینامکس۔

اس چیز کو SEI پرت - ٹھوس الیکٹرولائٹ انٹرفیس - کہا جاتا ہے جو انوڈ کی سطح پر تشکیل دیتا ہے۔ بیٹری کے کام کرنے کے لئے یہ دراصل ضروری ہے۔ لیکن یہ وقت کے ساتھ ساتھ بڑھتا رہتا ہے اور فعال لتیم کھاتا ہے۔ 500 سائیکلوں کے بعد آپ کے پاس 90 ٪ صلاحیت باقی رہ سکتی ہے۔ 1000 کے بعد شاید 80 ٪۔ 2000 کے بعد ... منحصر ہے.

میرے پاس 2015 سے ایک میک بوک ہے جو اب بھی 78 ٪ بیٹری کی صحت کو ظاہر کرتا ہے۔ اگرچہ میں اسے - شاذ و نادر ہی اسے 40 ٪ سے نیچے جانے دیتا ہوں ، جب ممکن ہو تو اسے پلگ ان میں رکھیں ، اسے کبھی بھی گرم کار میں چارج نہ کریں۔ میری اہلیہ کے پاس 2018 کا میک بک ہے جو 62 ٪ صحت ہے کیونکہ وہ اسے مشکل سے چلاتی ہے۔ روزانہ مکمل سائیکل ، راتوں رات چارج کرتے رہتے ہیں ، گرم ہونے کے دوران اسے اپنی گود میں استعمال کرتے ہیں۔ آپ بیٹری کے ساتھ کس طرح سلوک کرتے ہیں اس سے بہت فرق پڑتا ہے۔

کیتھڈ بھی کم ہوجاتا ہے۔ اعلی - نکل NMC خاص طور پر خراب ہے۔ 4.3V سے اوپر کیتھوڈ کی سطح الیکٹرولائٹ کے ساتھ رد عمل کا اظہار کرتی ہے۔ منتقلی میٹل آئنوں (نکل ، مینگنیج ، کوبالٹ) انوڈ میں تحلیل اور ہجرت کرسکتے ہیں جہاں وہ SEI میں گڑبڑ کرتے ہیں۔ اس چیز کو کیتھوڈ ڈینزفیکیشن بھی کہا جاتا ہے جہاں کرسٹل ڈھانچہ آہستہ آہستہ کمپیکٹ ہوتا ہے اور پوروسٹی کو کھو دیتا ہے۔

واقعی اس کی روک تھام نہیں کرسکتا۔ یہ صرف کیمسٹری ہے۔ اینٹروپی ہمیشہ جیتتی ہے۔

مسئلہ 2: درجہ حرارت ہر چیز کو ختم کرتا ہے

0 ڈگری سے نیچے الیکٹرویلیٹ ٹھنڈے شہد کی طرح چپک جاتا ہے۔ آئن ٹرانسپورٹ سست ہوجاتی ہے۔ آپ کو - 10 ڈگری پر 20 - 30 ٪ صلاحیت کھو دیں۔ اس سے بھی بدتر ، اگر آپ سرد بیٹری کو تیزی سے چارج کرنے کی کوشش کرتے ہیں تو آپ انوڈ پر دھاتی لتیم کو انٹرکلیٹ کرنے کی بجائے پلیٹ لگائیں گے۔ اس سے ڈینڈرائٹس پیدا ہوتے ہیں - لتیم دھات کی سوئی نما ڈھانچے جو بڑھ سکتے ہیں اور آخر کار جداکار کو چھید سکتے ہیں۔ اندرونی مختصر آگ

40-45 ڈگری سے اوپر ، تمام انحطاطی رد عمل میں تیزی آتی ہے۔ انگوٹھے کا قاعدہ: ہر 10 ڈگری میں اضافہ رد عمل کی شرح کو دوگنا کرتا ہے۔ لہذا 45 ڈگری پر ایک بیٹری 25 ڈگری کے مقابلے میں 4x تیزی سے کم ہوتی ہے۔

میں ٹیکساس میں رہتا ہوں۔ سمر ٹمپس نے 100 ڈگری ایف + (38 ڈگری +) کو نشانہ بنایا۔ میں نے ای وی بیٹریاں دیکھی ہیں جو 3 سال میں گرمی کی نمائش سے 15 فیصد گنجائش سے محروم ہوگئیں۔ دریں اثنا ، مینیسوٹا میں ای وی بمقابلہ موسم گرما میں بمشکل - میں کمی لاتے ہیں لیکن سردی کی وجہ سے سردیوں میں حد سے محروم ہوجاتے ہیں۔ جیت نہیں سکتا۔

مثالی آپریٹنگ درجہ حرارت 20-25 ڈگری کی طرح ہے۔ اچھی قسمت کو برقرار رکھنا حقیقی دنیا میں۔

مسئلہ 3: فاسٹ چارجنگ فطری طور پر پریشانی کا باعث ہے

ہر کوئی 10 - منٹ ای وی کو گیس اسٹیشن کی طرح چارج کرنا چاہتا ہے۔ لیکن بیٹری کے ذریعے بڑے پیمانے پر طاقت کو آگے بڑھانا گرمی پیدا کرتا ہے۔ I²R نقصانات - موجودہ مربع وقت کی مزاحمت۔ مزاحمت چھوٹی ہے لیکن صفر نہیں۔ 250 کلو واٹ چارجنگ میں آپ کو اہم گرمی پیدا کررہی ہے۔

نیز تیز چارج کرنے سے الیکٹروڈ مواد کو میکانکی طور پر دباؤ ڈالتا ہے۔ آئنوں کو ساخت کے ذریعے تیزی سے آگے بڑھنے پر مجبور کرتا ہے۔ وقت کے ساتھ ساتھ کریکنگ اور ذرہ فریکچر کا سبب بن سکتا ہے۔

ٹیسلا سپرچارجرز (V3) 250 کلو واٹ چوٹی کرسکتا ہے۔ لیکن وہ تیزی سے نیچے گرتے ہیں۔ ہوسکتا ہے کہ 5 منٹ کے لئے 250 کلو واٹ ، پھر 150 کلو واٹ ، پھر 100 کلو واٹ ، پھر 50 کلو واٹ۔ یہ خلیوں کی حفاظت کرنے والے بی ایم ایس ہے۔

پورش اور ہنڈئ کے نئے 800V سسٹم 350 کلو واٹ کرسکتے ہیں۔ لیکن صرف مختصر طور پر۔ طبیعیات طبیعیات ہے۔

تیز - چارج - کو بہتر شدہ الیکٹروڈ ڈیزائنوں میں تحقیق ہے۔ پتلی الیکٹروڈ ، چھوٹے ذرات ، بہتر ملعمع کاری۔ یہ مدد کرتا ہے۔ لیکن آپ تھرموڈینامکس کو دھوکہ نہیں دے سکتے۔

مسئلہ 4: آگ

لتیم - آئن بیٹریاں اکثر آگ نہیں پکڑتی ہیں۔ پٹرول کاروں سے کم راستہ۔ لیکن جب وہ کرتے ہیں تو یہ ڈرامائی ہوتا ہے۔

تھرمل بھاگ جانا۔ ایک بار جب ایک سیل ایک اہم درجہ حرارت سے ٹکرا جاتا ہے - کیمسٹری کے ذریعہ مختلف ہوتا ہے ، تو ہوسکتا ہے کہ 150 - 200 ڈگری - exothermic رد عمل شروع ہوجائے۔ SEI گلنے. جداکار پگھلتا ہے۔ الیکٹرولائٹ ابلتا ہے۔ کیتھڈ آکسیجن جاری کرتا ہے۔ ہر رد عمل سے گرمی پیدا ہوتی ہے جو زیادہ رد عمل کو متحرک کرتی ہے۔ مثبت آراء لوپ۔

آپ اسے عام آگ کی طرح پانی سے نہیں بجھا سکتے۔ میرا مطلب ہے کہ آپ اسے ٹھنڈا کرنے کے لئے اس پر پانی پھینک سکتے ہیں لیکن سیل اندرونی طور پر گرمی پیدا کرتا رہتا ہے۔ فائر ڈیپارٹمنٹ ای وی فائر سے نفرت کرتے ہیں۔ باہر رکھنے میں گھنٹوں لگیں۔ بعد میں راج کر سکتے ہیں۔

اگرچہ جدید خلیوں میں حفاظتی خصوصیات ہیں۔ شٹ ڈاؤن جداکار جو گرم ہونے پر بند ہوتے ہیں۔ پریشر وینٹ۔ موجودہ رکاوٹیں۔ تھرمل فیوز پلس بی ایم ایس سب کچھ دیکھتا ہے۔

اب بھی کبھی کبھی ہوتا ہے۔ ہر بار خبروں کو بناتا ہے حالانکہ اعداد و شمار کے مطابق ای وی گیس کاروں سے زیادہ محفوظ ہیں۔ PR مسئلہ

مسئلہ 5: کوبالٹ اخلاقیات

70 ٪ کوبالٹ DRC سے آتا ہے۔ خراب کام کے حالات کے ساتھ آرٹیسنال بارودی سرنگوں سے اس میں سے بہت ساری چیزیں۔ چائلڈ لیبر رپورٹس۔ ماحولیاتی نقصان یہ ایک گڑبڑ ہے۔

ہر کوئی کم کوبالٹ استعمال کرنے کی کوشش کر رہا ہے۔ اعلی - نکل NMC بہت کم استعمال کرتا ہے۔ ایل ایف پی صفر کا استعمال کرتا ہے۔ لیکن کوبالٹ کیتھوڈ ڈھانچے کو مستحکم کرتا ہے۔ اس کے بغیر آپ کو بہتر تھرمل مینجمنٹ اور سخت وولٹیج کی حدود کی ضرورت ہے۔

کوبالٹ کی قیمتیں بھی پاگل ہیں۔ 2016 میں K 30K/ٹن کے تحت۔ 2018 میں K 90K+ تک بڑھ گیا۔ 2020 میں K 25K پر گر کر تباہ ہوگیا۔ اب تقریبا $ 35K/ٹن۔ جب آپ کے خام مال کی لاگت 3x میں اتار چڑھاؤ کرتی ہے تو آپ پیداوار کی منصوبہ بندی کیسے کرتے ہیں؟

مسئلہ 6: سپلائی چین افراتفری

2021-2022 میں لتیم کی قیمتیں بالکل گری دار میوے میں چلی گئیں۔ 2020 میں k 6k/ٹن۔ 2022 کے آخر میں k 80k/ٹن کی طرح چوٹی ہوئی۔ 2024 میں k 12k/ٹن پر گر کر تباہ ہوگیا۔ اب 2025 میں k 15k/ٹن کے لگ بھگ۔

زیادہ تر لتیم آسٹریلیا (ہارڈ راک کان کنی) یا جنوبی امریکہ سے آتا ہے (چلی/ارجنٹائن/بولیویا میں نمک کے فلیٹوں سے نمکین پانی نکالنے - "لتیم مثلث")۔ لیکن زیادہ تر پروسیسنگ چین میں ہوتی ہے۔ جیسا کہ 75 ٪ عالمی لتیم ریفائننگ کی گنجائش ہے۔

چین عالمی سیل کی پیداوار کے - 75 ٪ کو بھی بیٹری مینوفیکچرنگ کو کنٹرول کرتا ہے۔ اور 90 ٪ انوڈ مواد (گریفائٹ پروسیسنگ)۔

یہی وجہ ہے کہ امریکہ اور یورپ گھریلو فراہمی کی زنجیروں کی تعمیر کے لئے گھس رہے ہیں۔ لیکن یہ سست ہے۔ ایک گیگا فیکٹری بنانے میں سالوں کا وقت لگتا ہے۔ اپ اسٹریم سپلائی چین بنانے میں زیادہ وقت لگتا ہے۔

بیٹری - گریڈ لتیم کو الٹرا خالص ہونے کی ضرورت ہے۔ 0.01 ٪ سے بھی کم نجاست۔ تطہیر کی وہ سطح سستی یا تیز نہیں ہے۔

 

ہم کیوں لتیم - آئن کے ساتھ پھنس گئے ہیں (ابھی کے لئے)

 

ہر چیز کے باوجود میں نے صرف شکایت کی ہے ، لتیم - آئن اب بھی تجارتی پیمانے پر بہترین آپشن ہے۔

توانائی کی کثافت: سیل کی سطح پر 250-300 WH/کلوگرام۔ ہوسکتا ہے کہ ٹھنڈک اور ساخت اور بی ایم ایس کو شامل کرنے کے بعد پیک کی سطح پر 160-180 WH/کلوگرام ہو۔ یہ مضحکہ خیز وزن کے بغیر 300+ میل ای وی کے لئے کافی ہے۔

موازنہ کریں:

لیڈ - ایسڈ: 30-50 WH/کلوگرام (بھاری کے طور پر بھاری)

NIMH: 60-120 WH/کلوگرام (پریوس نے کیا استعمال کیا)

NICD: 40-60 WH/کلوگرام (زہریلا بھی ، زیادہ تر مرحلہ وار)

مینوفیکچرنگ بالغ ہے۔ درجنوں سپلائرز۔ ایک سے زیادہ گیگا فیکٹری۔ سپلائی چین قائم کیا۔ پیمانے کی معاشیات۔

ٹیسلا کی نیواڈا گیگافیکٹری اہداف 35 جی ڈبلیو ایچ/سال۔ یہ 500K+ EVs کے لئے کافی ہے۔ چین میں کیٹل اس سے بھی زیادہ - مجھے لگتا ہے کہ 200+ GWH/سال؟ شاید 300؟ مجھے چیک کرنا پڑے گا۔

تمام انفراسٹرکچر نے لتیم - آئن کو بھی فرض کیا ہے۔ چارجنگ معیارات (سی سی ایس ، این اے سی ایس ، چڈیمو)۔ بی ایم ایس الگورتھم۔ حفاظت کے ضوابط ری سائیکلنگ کے عمل۔ ہر چیز کو دوبارہ ڈیزائن کیے بغیر صرف مختلف کیمسٹری میں تبادلہ نہیں ہوسکتا۔

 

 

آخر اس کی جگہ کیا لے سکتی ہے

 

ٹھوس - ریاست کی بیٹریاں:مائع الیکٹرولائٹ کو ٹھوس سیرامک ​​یا گلاس یا سلفائڈ مواد سے تبدیل کریں۔ فوائد: کوئی رساو نہیں ، کم آگ کا خطرہ ، ہوسکتا ہے کہ اعلی توانائی کی کثافت کے ل lit لتیم میٹل انوڈس کا استعمال کریں۔

کوانٹسمکیپ ، ٹھوس پاور ، ٹویوٹا ، سیمسنگ - ہر ایک اس پر کام کر رہا ہے۔ کوانٹسمکیپ نے 800 wh/کلوگرام لیب سیلوں میں 800+ سائیکل کے ساتھ دعوی کیا ہے۔ متاثر کن اگر سچ ہے۔

مسائل: ٹھوس الیکٹرولائٹ اور الیکٹروڈ کے مابین انٹرفیس مزاحمت۔ ہزاروں چکروں پر اچھے رابطے کو برقرار رکھنا مشکل ہے کیونکہ مواد میں توسیع/معاہدہ ہوتا ہے۔ زیادہ تر ٹھوس الیکٹرولائٹس ٹوٹنے والے ہیں - ڈینڈرائٹس ان کے ذریعے پھٹ پڑ سکتے ہیں۔ پیمانے پر مینوفیکچرنگ مکمل طور پر غیر منقولہ ہے۔

میں شکی ہوں کہ ہم اسے 2030 سے ​​پہلے مرکزی دھارے میں شامل کاروں میں دیکھیں گے۔ شاید 2028 اگر کسی میں پیشرفت ہو۔ لیکن شاید بعد میں میں نے پچھلے 10 سالوں سے "ٹھوس -} ریاست 5 سال کی دوری پر سنا ہے۔

لتیم - سلفر:نظریاتی توانائی کی کثافت 2600 WH/کلوگرام۔ سلفر سستا اور وافر ہے۔

مسئلہ: پولی سلفائڈ شٹل اثر۔ انٹرمیڈیٹ مصنوعات الیکٹرولائٹ میں گھل جاتی ہیں جس کی وجہ سے تیزی سے صلاحیت ختم ہوجاتی ہے۔ 50 سائیکلوں کے بعد بیٹری ٹوسٹ ہے۔

یہ 20+ سالوں کے لئے "تقریبا حل" کیا گیا ہے۔ پھر بھی وہاں نہیں ہے۔

سوڈیم - آئن:اصل میں اب ہو رہا ہے۔ کیٹل نے 2023 میں پروڈکشن کا آغاز کیا۔ BYD اس پر کام کر رہا ہے۔

سوڈیم ہر جگہ (سمندری پانی) ہے۔ لیتھیم سے سستا راستہ۔ اسی طرح کی تیاری کا سامان استعمال کرسکتے ہیں۔

لیکن توانائی کی کثافت کم ہے: لتیم آئن کے لئے 150 - 160 WH/کلوگرام بمقابلہ 250-300۔

اسٹیشنری اسٹوریج اور بجٹ ای وی کے لئے معنی خیز ہے۔ کسی بھی وقت جلد ہی پریمیم مصنوعات میں لتیم - آئن کی جگہ نہیں۔

لتیم میٹل انوڈس:گریفائٹ کے بجائے لتیم دھات کا استعمال کریں۔ مائع الیکٹرولائٹ رکھیں۔ سیل کی سطح پر 400-500 WH/کلوگرام کو مار سکتا ہے۔

ڈینڈرائٹ کا مسئلہ برقرار ہے۔ ہر ایک کے پاس اپنا اپنا حل - کوٹنگز ، الیکٹرولائٹ اضافے وغیرہ ہے۔ ہم دیکھیں گے کہ پہلے کون کامیاب ہوتا ہے۔

 

اوہ اورلتیم پولیمر بیٹریاں- شاید ان کا ذکر کرنا چاہئے۔ وہ مائع کی بجائے جیل یا ٹھوس پولیمر الیکٹرولائٹ استعمال کرتے ہیں۔ پتلی ، ہلکا ، زیادہ لچکدار شکلیں۔ آپ کے وائرلیس ایئربڈس میں شاید ایک ہے۔ مائع سے تھوڑا سا محفوظ تر لیکن توانائی کی کثافت ایک جیسے ہے۔ یہ اب بھی لتیم - آئن ٹیک ہے ، صرف مختلف طریقے سے پیک کیا گیا ہے۔ مارکیٹنگ کے محکموں کو انہیں "لیپو" کہنا پسند ہے جیسے یہ کچھ انقلابی چیز ہے۔ یہ نہیں ہے۔