Niyə Çin Litium-Ion Batareya İstehsalında Üstünlük Ola bilər?

Litium-ion ideal batareyadırmı?

Uzun illərdir ki, nikel-kadmium simsiz rabitədən tutmuş mobil hesablamaya qədər portativ avadanlıqlar üçün yeganə uyğun batareya idi.Nikel-metal-hidrid və litium-ion 1990-cı illərin əvvəllərində müştərilərin rəğbətini qazanmaq üçün burun-burun mübarizəsi ilə ortaya çıxdı.Bu gün litium-ion ən sürətli böyüyən və ən perspektivli batareya kimyasıdır.

Dünya getdikcə elektrikləşir.İnkişaf etməkdə olan ölkələr təkcə öz əhalisinin elektrik enerjisindən istifadə imkanlarını artırmır, həm də mövcud nəqliyyat infrastrukturunun elektrikləşdirilməsi sürətlə davam edir.2040-cı ilə qədər yollardakı avtomobillərin yarıdan çoxunun elektrik enerjisi ilə işləyəcəyi proqnozlaşdırılır.

Batareyaların Qısa Tarixi

Batareyalar uzun müddətdir gündəlik həyatımızın bir hissəsi olmuşdur.Dünyanın ilk həqiqi batareyası 1800-cü ildə italyan fizik Alessandro Volta tərəfindən icad edilmişdir.İxtira əlamətdar bir irəliləyişi təmsil etdi, lakin o vaxtdan bəri yalnız bir neçə əhəmiyyətli yenilik var.

Birincisi, 1859-cu ildə icad edilmiş qurğuşun-turşu akkumulyatoru idi. Bu, ilk təkrar doldurulan akkumulyator idi və bu gün də daxili yanma mühərriklərini işə salmaq üçün istifadə edilən ən çox yayılmış akkumulyatordur.

Son iki əsrdə bəzi innovativ batareya dizaynları var idi, lakin 1980-ci ilə qədər əsl oyun dəyişdiricisi icad edilmədi.Məhz bu zaman Oksford Universitetində və Stenford Universitetində əldə edilən nailiyyətlər litium-ion batareyanın inkişafına səbəb oldu.Sony 1991-ci ildə ilk litium-ion batareyasını kommersiyalaşdırdı.

Litiumun özəlliyi nədir?

Litium bir çox cəhətdən xüsusi bir metaldır.Yüngül və yumşaqdır - o qədər yumşaqdır ki, mətbəx bıçağı ilə kəsilə bilər və sıxlığı o qədər azdır ki, su üzərində üzür.O, həmçinin bütün metalların ən aşağı ərimə nöqtələrindən biri və yüksək qaynama nöqtəsi ilə geniş temperatur diapazonunda bərkdir.

Digər qələvi metal kimi, natrium, litium su ilə nümayişkaranə formada reaksiya verir.Li və H2O birləşməsi adətən qırmızı alova çevrilən litium hidroksid və hidrogen əmələ gətirir.

Çox aspektləri var Litium-ion batareya təhlükəsiz akkumulyator strukturu, təhlükəsiz xammal, qoruyucu funksiyalar və təhlükəsizlik sertifikatları daxil olmaqla dizayn proseslərində təhlükəsizlik.China Electronics News-a müsahibə verən baş mühəndisin müavini cənab Su Jinran, məhsulun təhlükəsizliyinin məhsul dizaynında başladığını, buna görə də düzgün elektrod materiallarının, ayırıcıların və elektrolitlərin seçilməsinin təhlükəsiz batareya dizaynı üçün birinci prioritet olduğunu söylədi.Akkumulyator anod materialları üçün akkumulyator dizaynında geniş istifadə edilən və qənaətbəxş performans göstərən üçlü materiallar, manqan litium və litium dəmir fosfat ənənəvi litium kobaltat və nikel litiumdan daha təhlükəsizdir.

Litium-ion batareyaları populyardır, çünki onlar rəqabət aparan texnologiyalarla müqayisədə bir sıra mühüm üstünlüklərə malikdirlər:

● Onlar eyni ölçülü digər növ təkrar doldurulan batareyalardan daha yüngüldür.Litium-ion batareyanın elektrodları yüngül litium və karbondan hazırlanır.Litium da yüksək reaktiv elementdir, yəni atom bağlarında çoxlu enerji saxlanıla bilər.Bu, litium-ion batareyalar üçün çox yüksək enerji sıxlığına çevrilir.Burada enerji sıxlığı haqqında bir perspektiv əldə etməyin bir yolu var.Tipik bir litium-ion batareya 1 kiloqram batareyada 150 vatt-saat elektrik enerjisi saxlaya bilər.NiMH (nikel-metal hidrid) batareya dəsti hər kiloqram üçün bəlkə də 100 vatt-saat saxlaya bilər, baxmayaraq ki, 60-70 vatt-saat daha tipik ola bilər.Qurğuşun-turşu akkumulyatoru hər kiloqrama cəmi 25 vatt-saat enerji saxlaya bilir.Qurğuşun-turşu texnologiyasından istifadə etməklə, 1 kiloqramlıq litium-ion batareyanın öhdəsindən gələ biləcəyi qədər enerji saxlamaq üçün 6 kiloqram lazımdır.Bu böyük fərqdir [mənbə: Everything2.com ].

● Onlar öz ittihamlarını saxlayırlar.Litium-ion batareya paketi, NiMH batareyaları üçün ayda 20 faiz itki ilə müqayisədə, ayda təxminən 5 faizini itirir.

● Onların yaddaş effekti yoxdur, bu o deməkdir ki, bəzi digər batareya kimyəvi maddələrində olduğu kimi onları doldurmadan əvvəl onları tamamilə boşaltmaq lazım deyil.

● Litium-ion batareyaları yüzlərlə doldurma/boşaltma dövrünü idarə edə bilir.

● Bu o demək deyil ki, litium-ion batareyaları qüsursuzdur.Onların bir sıra mənfi cəhətləri də var:

● Fabrikdən çıxan kimi alçalmağa başlayırlar.İstifadə etsəniz də, istifadə etməsəniz də, istehsal tarixindən etibarən yalnız iki və ya üç il davam edəcəklər.

● Yüksək temperaturlara çox həssasdırlar.İstilik litium-ion batareya paketlərinin normaldan daha tez xarab olmasına səbəb olur.

● Əgər siz litium-ion batareyasını tamamilə boşaldırsınızsa, o, xarab olur.

● Litium-ion batareya paketində batareyanı idarə etmək üçün bort kompüteri olmalıdır.Bu, onları əvvəlkindən daha da baha edir.

● Litium-ion batareya paketi uğursuz olarsa, onun alov alması ehtimalı azdır.

İnnovasiyaya əsaslanan standart qəbulu

Litium-ion batareyanın təhlükəsizlik mexanizmindəki mürəkkəbliyə, xüsusən də batareyaların təkrar istifadəsindən sonra təhlükəsizliyə təsirinə görə, Litium-ion batareyanın təhlükəsizliyini başa düşmək və onun standartlarını təyin etmək prosesi tədricən və mütərəqqi olmalıdır.Xarici nəzarət üsullarının hazırlanması və tətbiqi də nəzərə alınmalıdır.Su bunu təyinat kimi təklif etdi Litium-ion batareya təhlükəsizlik standartları yüksək texniki işdir, həm akkumulyatorların standartlaşdırma orqanlarının standart təyini üzrə peşəkarları, həm də akkumulyator sənayesinin texniki mütəxəssisləri, istifadəçilər və elektron nəzarət sahələri, o cümlədən eksperimental yoxlama işləri prosesində iştirak etməlidir.

Çin Elektron Standartlaşdırma İnstitutunun baş mühəndisi cənab Sun Chuanhao bildirib ki, hazırda litium-ion batareyaları enerji növlərinə və güc növlərinə bölünə bilər.Bu iki məhsulun materialları və dizayn strukturları fərqli olduğundan, onların sınaq metodları və tələbləri eyni təhlükəsizlik şəraitində belə bir-birindən fərqlənir.Portativ adlanan batareyalar enerji növünə aiddir, o cümlədən cib telefonlarında, noutbuklarda, rəqəmsal kameralarda və video kameralarda istifadə olunan litium-ion batareyalar, güc tipli akkumulyatorlar isə elektrik alətləri, elektrikli velosipedlər və elektrik nəqliyyat vasitələri üçündir.

BloombergNEF tədqiqat təşkilatının məlumatına görə, litium-ion batareya paketinin həcmi ilə ölçülən orta qiyməti (hüceyrə və paket daxildir) 2010-18-ci illərdən 85% azalaraq, orta hesabla 176 dollar/kVt-a çatmışdır.BloombergNEF daha da proqnozlaşdırır ki, qiymətlər 2024-cü ilə qədər 94 dollar/kVt/saata, 2030-cu ilə qədər isə 62 dollar/kVt/saata düşəcək.

Bu azalan xərc əyrisi öz xidmətində batareyalardan istifadə edən hər hansı şirkət və ya enerji saxlamaq ehtiyacı olan şirkətlər (məsələn, enerji istehsalçıları) üçün mühüm təsirlərə malikdir.Bu günə qədər ən çox litium-ion batareya satışı istehlakçı elektronikası sektorunda olub, lakin gələcək satışlar getdikcə daha çox elektrik avtomobilləri ilə idarə olunacaq.

Bu gün yollarda olan avtomobillərin əksəriyyəti hələ də qurğuşun-turşu akkumulyatorundan və daxili yanma mühərrikindən istifadə edir.Lakin litium-ion batareyaları ilə işləyən elektrik avtomobillərinin satışı son beş ildə on dəfədən çox artıb.Bundan əlavə, getdikcə daha çox ölkə daxili yanmağa əsaslanan avtomobillərə gələcəkdə qadağalar qoyur və elektrik nəqliyyat vasitələrinin şəxsi nəqliyyatda üstünlük təşkil edəcəyini gözləyir.

Bu, əlbəttə ki, gələcəkdə batareyalara daha çox tələbat deməkdir.O qədər ki, elektrik avtomobil istehsalçısı Tesla, Panasonic ilə əməkdaşlıq edərək, yeni litium-ion batareya zavodları tikmək üçün milyardlarla dollar sərmayə qoyur.Buna baxmayaraq, ABŞ litium-ion batareya istehsalçıları bazar payında geri qalırlar.

Litium-ion batareyaları üçün əlaqəli artım bazarı yük maşınları, süpürgəçilər və təmizləyicilər, hava limanının yerüstü dəstək tətbiqləri və avtomatik idarə olunan nəqliyyat vasitələri (AGV) kimi ağır sənaye tətbiqlərindədir.Bu niş tətbiqlər tarixən qurğuşun-turşu akkumulyatorları və daxili yanma mühərrikləri tərəfindən xidmət edilmişdir, lakin iqtisadiyyat sürətlə litium-ion batareyaların xeyrinə dəyişdi.

Sürücü oturacağında Çin

BloombergNEF-in təhlilinə görə, 2019-cu ilin əvvəlində qlobal litium hüceyrə istehsal gücü 316 giqavat-saat (GWh) olub.Çin bu gücün 73%-nə sahibdir, ABŞ-ın ardınca qlobal tutumun 12%-i ilə ikinci yerdədir.

BloombergNEF qlobal tutumu 1211 GWh proqnozlaşdırdığı zaman qlobal potensialın 2025-ci ilə qədər güclü şəkildə artacağı proqnozlaşdırılır.ABŞ-da potensialın artacağı proqnozlaşdırılır, lakin qlobal potensialdan daha yavaş.Beləliklə, qlobal litium hüceyrə istehsalında ABŞ-ın payının azalacağı proqnozlaşdırılır.

Tesla öz akkumulyator fabriklərini quraraq bu problemi həll etməyə çalışır, lakin Kaliforniyada yerləşən OneCharge kimi bu tip akkumulyatorların geniş çeşidini təmin edən şirkətlər üçün yerli tədarükçü tapmaq çətin olduğu sübuta yetirildi.Bu yaxınlarda OneCharge CEO-su Aleks Pisarev ilə danışdım, o, şirkətinin üzləşdiyi çətinlikləri vurğuladı:

Pisarev mənə dedi: "Amerika istehsalçıları ABŞ istehsalı olan litium-ion hüceyrələrindən istifadə etməkdən məmnun olardılar, lakin bu gün real deyil.Ona görə də biz onları Çindən idxal etməyə davam etməliyik”.

Çin daha əvvəl günəş panelləri ilə eyni yolu tutur.Günəş batareyalarını amerikalı mühəndis Russell Ohl icad etdiyi halda, bu gün Çin qlobal günəş paneli bazarında hökmranlıq edir.İndi Çin litium-ion batareyalarının dünya istehsalına nəzarət etməyə yönəlib.

İstehsalı başqa ölkələrə təslim etmək olsa belə, mümkün olan ən ucuz yaşıl texnologiyalara üstünlük verilirmi?Aşağı günəş paneli qiymətləri yeni günəş PV artımının partlamasına kömək etdi və bu da öz növbəsində ABŞ-da bir çox iş yerlərini dəstəklədi.Lakin bu panellərin əsas hissəsi Çin istehsalıdır.Trump Administrasiyası idxal olunan günəş panellərinə tariflər qoyaraq bunu həll etməyə çalışdı, lakin bu tariflər ABŞ günəş sənayesinin əksəriyyəti tərəfindən şiddətlə qarşılandı.

Çinin ucuz işçi qüvvəsinin əsas üstünlüyü var ki, bu da ona bir çox istehsal sənayesində hökmranlıq etməyə imkan verib.Lakin Çin də ABŞ-dan daha çox litium ehtiyatına və daha çox litium istehsalına malikdir. 2018-ci ildə Çin litium istehsalı 8000 metrik ton olub, bütün ölkələr arasında üçüncü və ABŞ-dan təxminən on dəfə litium istehsalı.2018-ci ildə Çinin litium ehtiyatları bir milyon metrik ton olub ki, bu da ABŞ səviyyəsindən təxminən 30 dəfə çoxdur.

İrəli yol

Trendlər göstərir ki, litium-ion batareyaları nəqliyyat və ağır avadanlıq sektorlarında qurğuşun-turşu akkumulyatorlarını getdikcə sıxışdıracaq.Bu, rekord karbon qazı emissiyaları ilə mübarizə aparan dünyada kritik bir inkişafdır.

Bəs həm istehsal xərcləri, həm də xammal baxımından belə bir üstünlüklə ABŞ dünya bazarında Çinlə rəqabət apara bilərmi?Əks təqdirdə, artan sayda litium-ion batareyalar istifadə müddətinin sonuna çatdıqda, ABŞ təkrar emal edilmiş litium üçün rəqabətli bazar inkişaf etdirə bilərmi?

Bunlar həll edilməli olan vacib suallardır.

Çinin bu cür çətinliklərlə necə mübarizə aparacağı bəlli deyil, lakin litiumun amansız axtarışını və metala verdiyi strateji əhəmiyyəti nəzərə alsaq, şübhəsiz ki, həll yolları tapılacaqdır.Bir çox cəhətdən, Çinin yaşıl nəqliyyatı mənimsəməsi yaxşı bir şeydir, çünki bu sektora marağı genişləndirir və rəqib ölkələri litium təchizatı və təkrar doldurulan batareya bazarındakı payı baxımından tutmağa çalışmağa sövq edir.Təhlükə ondan ibarətdir ki, onlar geridə qalmağa davam edərək, Çini tezliklə əsas nəqliyyat sektoruna çevrilə biləcək inhisarda buraxırlar.

Məni izləyin Twitter və ya LinkedIn .Mənim yoxlayın vebsayt və ya buradakı digər işlərimdən bəziləri.