Kial Ĉinio Povas Domini Litijonan Bateria Produktadon

Ĉu Litio-jono estas la Ideala Baterio?

Dum multaj jaroj, nikelo-kadmio estis la nura taŭga baterio por portebla ekipaĵo de sendrataj komunikadoj ĝis movebla komputiko.Nikel-metala-hidrido kaj litio-jono aperis En la fruaj 1990-aj jaroj, batalante naz-al-nazo por akiri la akcepton de kliento.Hodiaŭ, litio-jono estas la plej rapida kreskanta kaj plej promesplena bateria kemio.

La mondo pli kaj pli elektriĝas.Ne nur evolulandoj pliigas la haveblecon de elektro al siaj loĝantaroj, sed la elektrizo de ekzistanta transporta infrastrukturo iras rapide.Antaŭ 2040, pli ol duono de la aŭtoj sur la vojoj estas projekciitaj esti funkciigitaj per elektro.

Mallonga Historio de Baterioj

Baterioj estas parto de nia ĉiutaga vivo dum longa tempo.La unua vera baterio de la mondo estis inventita en 1800 de la itala fizikisto Alessandro Volta.La invento reprezentis rimarkindan sukceson, sed ekde tiu tempo ekzistis nur manpleno da signifaj novigoj.

La unua estis la plumbo-acida baterio, kiu estis inventita en 1859. Tio estis la unua reŝargebla baterio kaj daŭre estas la plej ofta baterio uzata por ekfunkciigi internajn brulmotorojn hodiaŭ.

En la pasintaj du jarcentoj estis iuj novigaj kuirilaraj dezajnoj, sed nur en 1980 oni inventis realan ludoŝanĝilon.Tio estis kiam sukcesoj en la Universitato de Oksfordo kaj Universitato Stanford kaŭzis la evoluon de la litiojona baterio.Sony komercigis la unuan litiojonan baterion en 1991.

Kio estas tiel speciala pri litio?

Litio estas speciala metalo en multaj manieroj.Ĝi estas malpeza kaj mola — tiel mola ke ĝi povas esti tranĉita per kuireja tranĉilo kaj tiel malalta en denseco ke ĝi flosas sur akvo.Ĝi ankaŭ estas solida ĉe ampleksa gamo de temperaturoj, kun unu el la plej malaltaj fandpunktoj de ĉiuj metaloj kaj alta bolpunkto.

Same kiel ties samranga alkala metalo, natrio, litio reagas kun akvo en okulfrapa formo.La kombo de Lio kaj H2O formas litian hidroksidon kaj hidrogenon, kiuj tipe eksplodis en ruĝan flamon.

Estas multaj aspektoj al Baterio de litio-jono sekureco tra ĝiaj dezajnprocezoj, inkluzive de sekura bateria strukturo, sekuraj krudaĵoj, protektaj funkcioj kaj sekurecaj atestiloj.Intervjuite de China Electronics News, s-ro Su Jinran, vicĉefa inĝeniero， diris, ke produktsekureco komenciĝis en produkta dezajno, tial elektado de la ĝustaj elektrodaj materialoj, apartigiloj kaj elektrolitoj estas la unua prioritato por sekura bateriodezajno.Por bateria anodaj materialoj, ternaraj materialoj, mangana litio kaj litia ferfosfato, kiuj estis vaste uzataj en kuirilaro-dezajno kaj donis kontentigan agadon, estas pli sekuraj ol tradicia litio-kobaltato kaj nikel-litio.

Litijonaj baterioj estas popularaj ĉar ili havas kelkajn gravajn avantaĝojn super konkurantaj teknologioj:

● Ili estas ĝenerale multe pli malpezaj ol aliaj specoj de reŝargeblaj kuirilaroj de la sama grandeco.La elektrodoj de litio-jona baterio estas faritaj el malpeza litio kaj karbono.Litio ankaŭ estas tre reaktiva elemento, kio signifas, ke multe da energio povas esti stokita en siaj atomaj ligoj.Ĉi tio tradukiĝas en tre altan energidensecon por litio-jonaj baterioj.Jen maniero akiri perspektivon pri energia denseco.Tipa litiojona baterio povas stoki 150 vatohorojn da elektro en 1 kilogramo da baterio.NiMH (nikel-metala hidrido) baterio povas stoki eble 100 vatohorojn je kilogramo, kvankam 60 ĝis 70 vatohoroj povus esti pli tipaj.Plumbo-acida baterio povas stoki nur 25 vatohorojn por kilogramo.Uzante plumbo-acidan teknologion, necesas 6 kilogramoj por stoki la saman kvanton da energio, kiun povas manipuli 1-kilograma litia-jona baterio.Tio estas grandega diferenco [fonto: Ĉio2.com ].

● Ili tenas sian postenon.Litio-jona baterio perdas nur ĉirkaŭ 5 procentojn de sia ŝargo monate, kompare kun 20 procenta perdo monate por NiMH-kuirilaroj.

● Ili ne havas memorefikon, kio signifas, ke vi ne devas tute malŝarĝi ilin antaŭ ol reŝargi, kiel kun iuj aliaj bateriaj kemioj.

● Litio-jonaj kuirilaroj povas pritrakti centojn da ŝarĝaj/malŝarĝaj cikloj.

● Tio ne signifas, ke litio-jonaj kuirilaroj estas perfektaj.Ili ankaŭ havas kelkajn malavantaĝojn:

● Ili komencas malboniĝi tuj kiam ili forlasas la fabrikon.Ili daŭros nur du aŭ tri jarojn de la dato de fabrikado ĉu vi uzas ilin aŭ ne.

● Ili estas ekstreme sentemaj al altaj temperaturoj.Varmo igas litijonajn bateriojn degradi multe pli rapide ol ili kutime farus.

● Se vi tute malŝarĝas litijonan kuirilaron, ĝi ruiniĝas.

● Litio-jona kuirilaro devas havi surŝipan komputilon por administri la kuirilaron.Ĉi tio faras ilin eĉ pli multekostaj ol ili jam estas.

● Estas malgranda ŝanco ke, se litio-jona kuirilaro malsukcesas, ĝi ekflamos.

Nov-bazita norma agordo

Pro la komplekseco en la sekurecmekanismo de Litio-jona baterio, precipe la efiko al sekureco post reuzado de la kuirilaroj, la procezo de kompreno de la sekureco de Litio-jona kuirilaro kaj fiksado de ĝiaj normoj devus esti laŭgrada kaj progresema.Kaj la evoluo kaj apliko de eksteraj kontrolaj teknikoj ankaŭ devus esti pripensitaj.Su sugestis tion kiel agordon Baterio de litio-jono sekurecaj normoj estas tre teknika laboro, ambaŭ normstarantaj profesiuloj de bateriaj normigo-korpoj kaj teknikaj specialistoj de la bateria industrio, uzantoj kaj elektronikaj kontrolaj areoj devas partopreni en la procezo, inkluzive de eksperimentaj kontrolaj laboroj.

Ĉefa inĝeniero de Ĉina Elektronika Normiga Instituto, sinjoro Sun Chuanhao, diris, ke litio-jonaj kuirilaroj nuntempe povas esti dividitaj en energitipojn kaj potencajn tipojn.Ĉar ĉi tiuj du produktoj havas diferencojn en materialoj kaj dezajnostrukturoj, iliaj testaj metodoj kaj postuloj estas malsimilaj, eĉ sub la samaj sekurecaj kondiĉoj.La tiel nomataj porteblaj kuirilaroj apartenas al la energia tipo, inkluzive de Litio-jonaj baterioj uzataj en poŝtelefonoj, tekkomputiloj, ciferecaj fotiloj kaj vidbendaj kameraoj, dum la potenca tipo-baterio estas por elektraj iloj, elektraj bicikloj kaj elektraj veturiloj.

Laŭ la esplororganizo BloombergNEF, la volumo-peza averaĝa litio-jona bateria pakprezo (kiu inkluzivas la ĉelon kaj la pakaĵon) falis 85% de 2010-18, atingante mezumon de $176/kWh.BloombergNEF plue projektas, ke prezoj falos al $94/kWh antaŭ 2024 kaj $62/kWh antaŭ 2030.

Ĉi tiu malkreskanta kostkurbo havas gravajn implicojn por iu ajn firmao kiu utiligas bateriojn en sia servo, aŭ por tiuj kiuj havas bezonon stoki energion (ekz., elektroproduktantoj).Ĝis nun, la plej multaj vendoj de litio-jonaj baterioj estis en la konsuma elektronika sektoro, sed estontaj vendoj estos ĉiam pli pelitaj de elektraj aŭtoj.

La plej multaj aŭtoj sur la vojoj hodiaŭ daŭre utiligas plumbo-acidan baterion kaj eksplodmotoron.Sed vendoj de elektraj veturiloj - funkciigitaj per litio-jonaj kuirilaroj - pliiĝis pli ol dekoble en la lastaj kvin jaroj.Plue, pli kaj pli da landoj starigas estontajn malpermesojn de aŭtomobiloj bazitaj sur interna brulado, kun la atendo, ke elektraj veturiloj fine regos personan transportadon.

Ĉi tio, kompreneble, signifas multe pli grandan estontan postulon je baterioj.Tiom, ke la fabrikanto de elektraj aŭtomobiloj Tesla, en partnereco kun Panasonic, investas miliardojn da dolaroj por konstrui novajn fabrikojn de litio-jonaj baterioj.Tamen, usonaj litiojonaj baterioproduktantoj malfruiĝas en merkatparto.

Rilata kreskomerkato por litio-jonaj baterioj estas en pezaj industriaj aplikoj kiel liftoj, balailoj kaj frotiloj, flughavenaj surteraj subtenaj aplikoj kaj aŭtomataj gviditaj veturiloj (AGVoj).Ĉi tiuj niĉaj aplikoj estis historie servataj de plumbo-acidaj baterioj kaj interna bruligado de motoroj, sed la ekonomio rapide ŝanĝiĝis en favoro de litiojonaj baterioj.

Ĉinio en la Kondukseĝo

Laŭ analizo de BloombergNEF, komence de 2019 estis 316 gigavatohoroj (GWh) de tutmonda litia ĉelo-produktadkapacito.Ĉinio estas hejmo de 73% de ĉi tiu kapablo, sekvata de Usono, tre malantaŭe en la dua loko kun 12% de tutmonda kapablo.

Tutmonda kapablo estas projekciita fortike kreskos antaŭ 2025 kiam BloombergNEF antaŭvidas 1,211 GWh de tutmonda kapablo.Kapacito en Usono estas antaŭvidita kreskos, sed pli malrapide ol tutmonda kapablo.Tiel, la usona parto de tutmonda litia ĉelproduktado estas projekciita ŝrumpi.

Tesla provas trakti ĉi tiun problemon konstruante siajn proprajn bateriofabrikojn, sed por kompanioj, kiuj provizas ampleksan gamon de ĉi tiuj specoj de baterioj, kiel ekzemple OneCharge, bazita en Kalifornio, trovi lokajn provizantojn pruvis esti malfacila.Mi lastatempe parolis kun la CEO de OneCharge Alex Pisarev, kiu emfazis la defiojn alfrontitajn de lia kompanio:

"Usonaj fabrikistoj volonte uzus usonajn litijonajn ĉelojn," diris al mi Pisarev, "sed ĉi tio ne estas realisma hodiaŭ.Do ni devas daŭrigi importi ilin el Ĉinio."

Ĉinio prenas la saman vojon, kiun ĝi faris antaŭe kun sunpaneloj.Dum sunĉeloj estis inventitaj fare de amerika inĝeniero Russell Ohl, hodiaŭ Ĉinio dominas la tutmondan sunpanelan merkaton.Nun Ĉinio koncentriĝas pri kontrolado de la monda produktado de litiojonaj kuirilaroj.

Ĉu preferindas havi la plej malmultekostajn eblajn verdajn teknologiojn, eĉ se tio signifas transcedi fabrikadon al aliaj landoj?Malaltaj prezoj de suna panelo helpis kaŭzi eksplodon de nova suna PV-kresko, kaj tio, siavice, subtenis multajn usonajn laborpostenojn.Sed la plejparto de tiuj paneloj estas farita en Ĉinio.La Trump-Administracio provis trakti ĉi tion metante tarifojn sur importitajn sunpanelojn, sed ĉi tiuj tarifoj estis vigle kontraŭbatalitaj de la plej granda parto de la usona suna industrio.

Ĉinio havas gravan avantaĝon de malmultekosta laboro, kio permesis al ĝi domini multajn fabrikindustriojn.Sed Ĉinio ankaŭ havas pli da litio-rezervoj kaj multe pli grandan litian produktadon ol Usono En 2018, ĉina litio-produktado estis 8 000 tunoj, la tria inter ĉiuj landoj kaj preskaŭ dekoble la usona litio-produktado.Ĉinaj litiorezervoj en 2018 estis unu miliono da tunoj, preskaŭ 30 fojojn usonaj niveloj.

La Vojo Antaŭen

La tendencoj signalas, ke litio-jonaj kuirilaroj ĉiam pli anstataŭigos plumbo-acidajn bateriojn en la sektoroj de transportado kaj peza ekipaĵo.Ĉi tio estas kritika evoluo en mondo luktanta kun rekordaj karbondioksidaj emisioj.

Sed kun tia avantaĝo en ambaŭ fabrikaj kostoj kaj disponebleco de krudmaterialoj, ĉu Usono povas konkuri kun Ĉinio en la monda merkato?Se ne, ĉar kreskantaj nombroj da litio-jonaj baterioj atingas la finon de sia uzebla vivo, ĉu Usono povas disvolvi konkurencivan merkaton por reciklita litio?

Ĉi tiuj estas gravaj demandoj, kiujn oni devas trakti.

Estas neklare kiel Ĉinio traktos tiajn defiojn, sed pro sia senĉesa serĉado de litio, kaj la strategia graveco kiun ĝi atribuas al la metalo, solvoj sendube estos trovitaj.Multrilate, la akceptado de verda transporto de Ĉinio estas bona, ĉar ĝi vastigas intereson en la sektoro kaj spronas konkurantajn naciojn klopodi atingi sian parton de litia provizo kaj la merkato de reŝargeblaj baterioj.La danĝero estas, ke ili daŭre postrestas, lasante Ĉinion kun monopolo pri kio baldaŭ povus iĝi ĉefa transporta sektoro.

Sekvu min plu Twitter aŭ LinkedIn .Rigardu mian retejo aŭ iuj el miaj aliaj verkoj ĉi tie.