EN
Quick Links
Kwenye batari ya lithium-ion, anodi inapigania kifani katika mizizi na vikwazo vya usambazaji na kutokana na kupakia, inapong'aa sana vitu kama grafiti na siliki. Grafiti ni anodi ambayo inatumika zaidi kwa sababu ya sifa zake elekikemikali nzuri na kuwa rahisi kufanya biashara pamoja naye. Ustawi wake wa mita upatikanisha ion za lithium kupitia na kutoka kwa usiolelewe, inafanya idadi ya uzinduzi wa batari uwe na faida. Siliki, mara nyingine, inatoa nguvu ya thamani ya kimatazamo kuliko grafiti, lakini inapendekeza masaalaba kama kuboresha ndoto wakati wa kusambaza, ambacho inaweza kuhakikisha umri wa uzito wa batari. Uchunguzi unavyoonekana kwamba chaguo cha vitu vya anodi inahakikisha kifani na uzito wa batari. Kwa mfano, utafiti ulioandikwa katika Journal of Power Sources ulionyesa kwamba maganda ya siliki oxide yanapong'aa stabiliti ya grafiti anodi katika mizizi, hivyo inapokuwa na faida kwa uzinduzi wa batari kwa ujumla.
Vifaa vya cathode vinahusisha kwa ufanisi katika kueleza usio wa nguvu na upyo wa thermal wa batari ya lithium-ion. Vifaa vya cathode visio naofaa ni lithium cobalt oxide (LCO) na lithium iron phosphate (LFP). LCO inajulikana kwa usio wa nguvu unavyo, lakini inaleta shida za usalama wakati wa temperatia juu, unaweza kuwa na upyo chafu cha thermal. Kwa upande mwingine, LFP inatoa usalama mzuri na upyo wa thermal unaofaa, hata kwamba una usio wa nguvu chache. Kulingana na ripoti za sektor ya batari, misao ya NMC (Nickel Manganese Cobalt) yanapong'aa hisa ya soko kwa sababu yao ina usimamo wenye tofauti kati ya nguvu na usalama. Tathmini la jukwaa la hivi karibuni ilionyesa kwamba misao ya NMC yalikuwa na zaidi ya 30% ya soko la dunia, inayonyesha upendelevisho uzidi wa kuboresha nguvu ya batari pamoja na upyo wa thermal unaofaa.
Matumizi ya electrolytes katika batari za lithium-ion ni wale ambao wanawasaidia kwa kupindua ions kati ya anodes na cathodes, ambayo ni muhimu kwa ajili ya utendaji mwingine wa batari. Kwa uzalishaji, matumizi ya fluids yanavyotumika zaidi kwa sababu ya ionic conductivity yao uchafu. Lakini, matatizo ya usalama kama vile kupeleka na kuharibiwa imeletisha utafiti wa matumizi ya madogo. Matumizi ya madogo dhaifu huwezesha usalama na si inapatikana, huchanganya magonjwa yanayotokana na moto kwa sababu ya kupeleka katika battery pack. Mazoezi ya juhudi katika upatikanaji wa electrolyte, kama ilivyopendekezwa katika jukwaa kama Electrochimica Acta, inahakikisha ionic conductivity ya juu na ufanisi, inaponyesha upole sana wa usalama na uendeshaji bora wa batari katika maombi yanayofuata.
Zinzi hazina kifani kwa kuboresha usio wa upole-upole ndani ya selli za batari ya litihium-ioni, inajikita kama ngome kati ya anodi na katodi wakipatia mafunzo ya ioni. Mbadiliko katika teknolojia ya zinzi imefokuswa kwenye kuboresha kifani na usalama. Vile vya uundaji kama zinzi iliyozindwa na cheramiki inapendeza usimamizi wa joto, inapunguza hatua ya shida ndani ya masharti ya joto juu. Uchunguzi kutoka kwa Jornali ya Sayansi ya Membrani inawakilisha efadhi ya zinzi hizi katika kupunguza upigizaji ndani, hivyo inapong'aa kifani cha batari na usalama. Taarifa kutoka kwa makala inayopangwa zinathibitisha kifani chao kwa kuboresha uzito na uhamiaji wa batari za litihium-ioni.
Kujaajiri kubwa ya maswala kati ya upatikanaji wa seri na uparaleli ni muhimu kwa kuongeza uzito wa usimamizi wa ngazi za batari. Katika upatikanaji wa seri, seli zinapatikana mwishoni-kifupi, inavyoweza kuongeza chini ya volti wakati unavyowachilia nguvu moja. Uwezo huu pia inapendekeza kutumia mahitaji yanayohitajika volti juu, kama ndio ni matokeo ya magari ya kivinjari na baadhi ya mashirika ya nguvu ya jua. Kwa uhamiaji, upatikanaji wa uparaleli inaweza kuwachilia nguvu ya seli moja lakini inaweza kuongeza nguvu yote ya usimamizi, inapendekeza mahitaji yanayotaka muda mrefu wa kusimamia bila kurejesha.
Kuona hii, fikiria kuhusu mchanganyiko ya mraba kama kuongeza mikanda zaidi katika barabara la serikali, inavyotafuta gari zaidi (utengenezaji) kuendelea pamoja, wakati mchanganyiko wa pamoja inajulikana kama kuboresha barabara ili ipate kupeleka mvinyo mrefu zaidi (usambazaji). Kwa mfano, sektor ya magari aina mbalimbali husimamia mchanganyiko ya mraba ili kupata udomoni wa utengenezaji juu za EV ambapo ni muhimu kwa usimamizi wa magari ya kivinjeli, wakati mchanganyiko wa pamoja hujiandikwa katika mitaa ya kieneo cha jua ili kuboresha usambazaji na kusaidia kuhifadhi nguvu ya kivinjeli.
Umenyi kwa ujitoaji wa joto ni muhimu katika kuhakikisha usimamizi wa nguvu ya batari na kusafisha usalama. Wakati batari inapong'aa au inatengeneza, inaweza kupanga joto ambalo inaweza kuondoa nguvu yake na hata kuchaguliwa kama hatujajitokeza. Mipangilio ya ujitoaji wa joto yanavyotengenezwa ili kutengeneza mrisks hizi kwa kubadilisha joto ndani ya kitengo cha batari kwa njia mbalimbali za kupunguza joto. Njia za kupunguza joto pausi zinatumia vitu vilivyopendekeza au mipangilio ya joto ya juu, wakati maombi ya aktif inaleta sehemu kama vifaa vya kivimbo au vipevu vya usiozi ili kupunguza joto kwa faida zaidi.
Majaribio ya teknolojia amepunguza kuboresha suluhisho za usimamizi wa joto, inayonyesha ufaamu wao katika maoni ya kigeni. Kwa mfano, upatikanaji wa mitaaraji ya mafunzo muhimu ndani ya bateri za magari ya kura elektriki inaweza kufanya mahitaji yakamilike katika mipaka ya joto na kuboresha uzito unaweza kupunguza matukio ya joto. Ripoti za sehemu zinavyonyesha kwamba hizi suluhisho zinaweza kuhifadhi vizuri vya uzito wa juu, inayoweza kuhakikisha kuwa wanapata kazi kwa mwanga wa uzito wao wa kuanzishwa.
Majukumu ya mfumo wa usimamizi wa bateri (BMS) ni muhimu sana kwa kuboresha usalama na uendeshaji wa vifaa vya bateri kwa kuwasilisha usimamizi wa mara moja wa mdogo wa volti na joto. Mfumo huu inasaidia kufunga matatizo ya kupunguza au hatari za kutengeneza volti ambazo ni tatizo la kawaida katika usalama wa vifaa vya bateri. BMS pia huweka thresold za joto na volti ili kuanzisha protokolzi za usalama wakati walivyopita hadi hiyo, inapunguza hatari ya bateri ikafaili au matatizo. Kwa mfano, thresold ya 60°C inaweza kuwekwa ili kuanzisha vituo vya kuhusisha katika bateri za lithium-ion. Kulingana na utafiti, usimamizi mzuri wa BMS unahusisha uzito zaidi wa 30% katika uzima wa kikamilifu cha uzima na usalama wa bateri. Kwa kuendesha usimamizi wa mwangaza wa volti na joto, BMS husaidia kuhakikisha uzinduzi mzuri na uzima mrefu wa bateri za kiendera.
BMS ni muhimu katika kubalansa usimamizi wa selli za ndividi ndani ya paketi za batari ya jua, hasa kupitia kuboresha mizigo na makaruzi ya kurudisha. Kwa kuboresha usio wenye nguvu katika usambazaji wa nguvu, BMS inaweza kuboresha sana usimamizi wa nyota ya mifumo ya nguvu ya jua. Kwa mfano, data inatatua kuwa BMS iliyopangwa vizuri inaweza kuboresha usimamizi wa nyota ya mifumo ya nguvu ya jua kwa upana la 15%. Hii usimamizi si tu inapongeza usimamizi wa mifumo bali pia inapanda uzito wa miaka wa uzito wa batari. Katika maoni ya nguvu ya jua kwa nyumbani na vikwazo vingine vikubwa, kuwa na BMS rahisi inaweza kusababisha tabasamu kati ya mbadala ya batari mara nyingi na usimamizi wa miaka wengi, kiongoziano cha kutosha na kuhakikishia nguvu ya jua rahisi.
Kemikia ya batari zinaleta kifani kubwa katika usimamizi wao, hasa katika upatikanaji wa nguvu ya jua. Wala halisi za litihium-ion zinapong'ana na litihium kobolt oksidi au litihium manganesi oksidi, viongozi vya nguvu za jua wanaweza kutumia litihium chakaa fosfat (LiFePO4) kwa ajili ya usalama bora na uzito mrefu. Pambano huu la kemikia linaweza kupendekeza batari za jua kuungana na mizigo yasiyo ya kusafisha ndoto kulinganisha na wale wa litihium-ion wa kawaida. Kwa mfano, utafiti unavyonyesha kwamba litihium chakaa fosfat ina umri mrefu wa mizigo na usimamizi bora wa thirmali, ambayo ni muhimu kwa makundi yoyote ya kuhifadhi nguvu ya jua ambayo inahitajika kuchimbwa mara nyingi kwa siku. Hii inatupa ufanisi bora na uzito mrefu, inapaswa LiFePO4 ni chaguo la kutosha kwa ajili ya kutumia nguvu ya jua nyumbani.
Kwenye uzoefu wa vikokoteli vya batari kwa maua ya jukwaa, vitabu vingine vinapaswa kuongezwa ili kupong'ana na usimamizi. Vitabu muhimu ni upya wa muda, haraka ya kuchargua, na mitano ya kuharibu, yote yanayotathmini kuboresha na uzito wa batari ya nguvu ya jua. Ili kupata uzoezi mzuri, teknolojia inapaswa kuunganishwa ili kuhakikisha mahitaji ya nguvu yanapofanyika kabla ya kipindi cha mwisho wakati huo pia wanaweza kubadilisha nguvu. Kwa mfano, Tesla Powerwall imekuwa mfumo mrefu wa usambazaji wa nguvu ya nyumbani, inatoa kuboresha juu na muda mrefu wa upya. Inaweza kuhifadhi nguvu zinazobaki za jua na kuharibu mara tu wakati unavyohitajika, hivyo kupong'ana na kutumia nguvu katika nyumbani. Kwa kuzingatia mambo hayo yanayozunguka uzoezi, tunaweza kuboresha sana usimamizi na uzima wa vikokoteli visiofikiwa kwa usambazaji wa nguvu ya jua.
Majafunzo ya Silicon-anode yanafanya mabadiliko kubwa ndani ya sektor ya batarii kwa kuleta urasimama zaidi kuliko za graphite anodes za asili. Silicon inaweza kuhifadhi mara kumi zaidi ya ions za lithium, inapong'aa usambazaji wa nguvu wa jumla la batarii. Sevya kama viongozi vya elektroniki za kawaida na magari ya kisasa yanasemekana katika kutumia teknolojia ya Silicon-anode, inavyopata uzito mrefu wa batarii na muwekano bora. Kulingana na ulazima unaoletwa na Journal of Power Sources, majafunzo haya huwasaidia kupong'aa urasimama wa 40%, inachotupa chaguo lichalo kwa programu ambapo haja ya nguvu ni kubwa. Mbadiliko huu haisha tu kusaidia sevya ambapo haja ya nguvu ni juu, bali pia inahakikisha mbadiliko ndani ya kitengo cha solar battery packs, ambacho ni wanachozingatia kwa sisi kwa ajili ya kutumia nguvu ya jua kwa nyumbani na programu nyingine.
Mafunzo ya kiwango cha jumla ni muhimu zaidi kuliko mafunzo ya kiwango cha maji kwa kutawala usimamizi na uendeshaji wa tegemeo la sasa. Ambapo huwezekano kabisa, mafunzo ya kiwango cha jumla huchukua hatari ya kupunguza na hupunguza nguvu ya kuwasiliana na kupigana na moto, hivyo inatoa usimamizi safi. Mradi huu unatengeneza teknolojia ya bateri kwa kuondoa utambulishaji wa mipangilio ya kiwango cha maji ambayo ni wakati, inapendeza bateri ya kifaa na ya kibao. Maandishi yanayochapishwa katika Journal of Materials Chemistry A yanainikia kwamba bateri za kiwango cha jumla inavyonyesha uzito mwingi na upya na usimamizi wa moto, ambayo ni sawa na bidhaa za kijamii na magari ya kisasa. Kama vile bateri hizo zinaweza kuhakikisha joto juu na vikurasa vya chini vya usambazaji, zinaweza kufanya kazi kwa makini katika suluhisho za asili ya bateri, hasa ndani ya mitaarifa ya nyumbani za usambazaji wa kienerji.