Elektrikli araç üreticilerinin istediği iki şey var - daha az maliyetli piller ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip piller. (Ateş yakma eğiliminde olmasalardı iyi olurdu.) Ne yazık ki, bu iki hedef birbirini hemen hemen dışlıyor. Lityum demir fosfat pillerin maliyeti daha düşüktür, ancak nispeten düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Kobalt, nikel veya diğer mineralleri içeren geleneksel lityum iyon piller, mevcut en yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir, ancak pahalıdır. Pahalı akülerin yüksek kaliteli arabalara girmesi ve daha az maliyetli akülerin daha ucuz modellere güç sağlamak için kullanılmasıyla pazar farklılaşmaya başlıyor.

Akılda tutulması gereken şey, dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda pil araştırmalarının devam ettiğidir. Keşfedilen birçok olasılık var, ancak hiçbiri ticari miktarlarda üretime hazır oldukları noktaya ulaşmadı. Akılda tutulması gereken bir diğer faktör de, pil üreticilerinin pil hücrelerini üreten ekipmana milyarlarca dolar yatırım yapmış olmalarıdır. Mevcut üretim sürecini kullanamayan herhangi bir yeni teknoloji, endüstriden soğuk bir karşılama alacaktır.

Sodyum İyon Piller

Sodyum iyon piller, neredeyse lityum iyon piller kadar uzun süredir var. Sodyum, lityumdan 300 kat daha fazla miktarda bulunur, bu da onu çok daha ucuz hale getirir, ancak erken sodyum iyon pillerin enerji yoğunluğu düşük ve kullanım ömrü kısadır. Lityum-iyon, enerji depolama endüstrisinin sevgilisi haline geldi ve sodyum, pil araştırmalarının önemsiz sularına düşürüldü.

Ama işler değişiyor. Bu yılın Temmuz ayında, CATL duyuruldu 160 Wh/kg enerji yoğunluğuna sahip sodyum iyon pil hücreleri geliştirmişti. En iyi lityum iyon hücreler 240 Wh/kg depolayabilir, ancak LFP hücreleri 160 Wh/kg rakamına yakındır. CATL, 200'te üretimin başlamasına kadar sodyum pillerinin enerji yoğunluğunu 2023 Wh/kg'a çıkarmayı planladığını söyledi. Ağustos ayında, Çin Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı, sodyumun geliştirilmesine, standardizasyonuna ve ticarileştirilmesine öncelik vereceğini söyledi. -iyon teknolojisi.

Sodyum piller, diğer pillere göre daha uzun bir kullanım ömrüne ve daha hızlı şarj sürelerine sahip olmayı vaat ediyor. Washington Post, bu da günümüzün pil hücrelerinden %30 ila %50 daha ucuz olabileceğini iddia ediyor. Bunun hakkında bir an düşünelim. Daha ucuz, daha uzun ömürlü, hızlı şarj, yeterli enerji yoğunluğu - beğenilmeyen şey nedir? Tesla Model S Plaid'de kullanılmayabilirler, ancak 20,000 doların altında satılacak araçlarda bir ev bulabilirler. Hangisini tercih ederdiniz, dünyaya dağılmış birkaç yüz Model S Plaid mi yoksa birkaç milyon düşük maliyetli, yüksek verimli elektrikli araba mı?

Lityum-Kükürt Piller

Lityum-kükürt piller 600 Wh/kg'a kadar enerji yoğunluğuna sahiptir - mevcut en iyi lityum iyon pillerin iki katından fazla. Bunun ne anlama gelebileceğini hayal edin. 800 mil veya daha fazla menzile sahip arabalar mümkün olacaktır. Bu iyi. Ancak Li-S piller elektrotlarını yeme eğilimindedir. Bu kötü.

Avustralya, Melbourne'deki Monash Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, Li-S pillerin elektrotlarını yapmak için kullanılan formüle küçük bir doz şeker ekleyerek sorunu çözdüklerini düşünüyorlar. "On yıldan daha kısa bir süre içinde bu teknoloji, Melbourne'den Sidney'e şarj olmadan seyahat edebilen elektrikli otobüsler ve kamyonlar da dahil olmak üzere araçlara yol açabilir. Ayrıca, hafifliğin çok önemli olduğu teslimat ve tarım drone'larında inovasyonu mümkün kılabilir” diyor Profesör Mainak Majumder. Sürülen. Araştırma yakın zamanda dergide yayınlandı. Doğa İletişim. Araştırmacılar, şekerden elde edilen glikoz eklenmesinin, elektrotları pil içindeki kükürt bileşiklerinden kaynaklanan kirlenmeye karşı koruduğunu buldu.

Bazen bilim geçmişte ilham bulabilir. Araştırmacılar, 1988'de yayınlanan ve şu anda şeker bazlı maddelerin sülfitlerle kimyasal bağlar kurduklarında tortularda bozulmaya direnme kabiliyetine sahip olduklarını açıklayan bir jeokimya raporundan etkilendiklerini söylüyorlar. Yeni Li-S pil prototiplerini test ettiler ve en az 1,000 şarj/deşarj döngüsü için lityum iyon eşdeğerlerinden daha iyi performans gösterdiklerini keşfettiler.

Baş yazar Yingyi Huang, "Her şarj daha uzun süre dayanır ve pilin ömrünü uzatır" diyor. "Ve pillerin üretimi egzotik, zehirli ve pahalı malzemeler gerektirmiyor." Ortak yazar Mahdokht Shaibani, Li-S pillerin ticari üretime girmesinden önce üstesinden gelinmesi gereken temel zorlukların devam ettiğini ekliyor. "Pillerin katot tarafındaki zorlukların çoğu ekibimiz tarafından çözülmüş olsa da, bu umut verici teknolojinin geniş çapta benimsenmesini sağlamak için lityum metal anotun korunmasında daha fazla yeniliğe ihtiyaç var - doğru olabilecek yenilikler köşede."

Araştırma, sonunda Avustralya'da lityum-kükürt pilleri üretmeyi uman Tayland merkezli Enserv Group'un Avustralya yan kuruluşu tarafından desteklendi. Enserv Australia'nın genel müdürü Mark Gustowski, “Elektrikli araçlar ve elektronik cihazlar için büyüyen pazara girmek için teknolojiyi kullanmak istiyoruz” diyor. “Yaklaşık beş yıl içinde Avustralya lityumunu kullanarak Avustralya'daki ilk lityum-kükürt pilleri yapmayı planlıyoruz.”

Gıda Atıklarından Anotlar

Virginia Tech'teki araştırmacılar, gıda atıklarından pil anotları yapmanın bir yolunu bulduklarını söylüyorlar. VT'nin Tarım ve Yaşam Bilimleri Fakültesi'nde gıda bilimi ve teknolojisi bölümünde doçent olan Haibo Huang, “Bu araştırma, şarj edilebilir piller için sürdürülebilir enerji sorunlarının çözümünde bulmacanın bir parçası olabilir” diyor. "Bu yeniden kullanılabilir pillere olan talep hızla arttı ve pillerin çevresel etkilerini azaltmanın bir yolunu bulmamız gerekiyor."

Ön sonuçlara dayanarak, araştırmacılar, gıda atıklarındaki lif bileşeninin, bir pilin negatif terminali olan bir pil anot olarak kullanılabilecek gelişmiş bir karbon malzemeleri geliştirmenin anahtarı olduğunu buldular. Profesör Feng Lin, “Lityum ve sodyum gibi alkali metalleri barındırmak için tarımsal atıklardan elde edilen karbon malzemeleri kullanma konusundaki benzersiz yaklaşımımız, tarımsal atık işleme ve pil teknolojisinde büyük ilerlemeler sağlayacaktır” diyor. Teknoloji Ağları.

İki araştırmacı, basketbol oynarken yemek atıklarını kullanma fikrini buldu. Huang, “Dünya genelinde ne kadar çok gıda atığı olduğu için gıda atıklarını neden pil malzemelerine dönüştürmediğimizi düşündük” diyor. “Bu atıkların çoğu çöpe atılıyor ve daha sonra düzenli depolama alanlarına gönderiliyor. Sadece pil tarafını çözmemiz gerekiyor. Bir gıda işleme mühendisi olarak gıdanın bileşimini değiştirebilirim. Pil performansını nasıl etkilediğini görmek için bazı minerallerle birlikte proteinleri ve lipitleri çıkarabilirim.”

Pil yapmak için başarılı bir şekilde kullanılıp kullanılamayacağını görmek için farklı türde gıda atıklarını test ettiler. Denklemden belirli bileşikler çıkarıldığında, temel selüloz, hemi-selüloz ve lignin bileşiklerinin ısıl işlemden sonra bir pil için çalışabileceğini buldular.

Teknolojinin beklenen ilk kullanımları, pil boyutunun bir faktör olmadığı veri merkezleri veya diğer büyük enerji depolama tesisleri için uygun maliyetli enerji depolama çözümleri içindir. Araştırmaları, şu anda icat ettikleri süreçten kaynaklanan karbondaki safsızlıkları azaltmaya odaklanacak.

Huang, "İki farklı endüstrideki iki acil sorunu çözme fırsatımız var" diyor. “Gıda tedarik zincirinde gıda üretimi ve nakliyesi için zaten çok fazla enerji harcanıyor. Gıda atıklarından değeri geri kazanmalıyız. Pil üretimi geleneksel karbondan farklı malzemeler aradığı için bu mükemmel bir fırsat.”

Ve Sonra Toyota Var

Resim Toyota'nın izniyle

Son olarak, bugünün akü haberleri özetinde, Toyota'nın akü teknolojisine ve üretimine büyük yatırım yapmaya karar verdiği haberi geliyor. Toyota'nın gözünün katı hal pillerde olduğunu biliyoruz - dünyadaki hemen hemen tüm diğer otomobil üreticilerinin yaptığı gibi. Katı hal pilleri, elektronları gerçekten depolayan yarı sıvı macunu esnek bir polimerle değiştirir. Sonuç, yangına yol açabilecek aşırı ısınmaya daha az eğilimli bir pilin yanı sıra şarj performansında ve pil ömründe iyileştirmelerdir. Ancak teknoloji henüz tam olarak orada değil, ancak şirketler QuantumScape, StoreDot, ve Sakti3 yakın olduklarına inanıyor.

Göre Verge, Toyota bu hafta 13.6 yılına kadar 10 pil üretim hattı oluşturmak için 2025 milyar dolar yatırım yapacağını duyurdu. Sonunda şirket, dünya çapında yılda 70 GWh pil üretebilecek 200 kadar pil üretim tesisine sahip olabileceğini söyledi. Bunu bir perspektife oturtmak gerekirse, Volkswagen ve Ford, elektrikli araçları için pil üretiminin 240 yılına kadar yılda 2030 GWh'ye ulaşmasını bekliyor.

Toyota, malzeme ve hücre tasarımlarındaki iyileştirmeler sayesinde yatırımlarının pil maliyetini %30 oranında azaltmaya yardımcı olabileceğini umuyor. Ayrıca, kilometre başına %30 daha az enerji tüketen daha verimli elektrikli otomobiller üretmeyi planlıyor. Şirketin baş teknoloji sorumlusu Masahiko Maeda, “Araçların ve akülerin bu entegre gelişimi sayesinde, 50'lerin ikinci yarısında Toyota BZ4X'e kıyasla araç başına akü maliyetini yüzde 2020 azaltmayı hedefliyoruz” diyor.

Bu, güçlü Toyota'nın nihayet binek otomobilleri için hidrojen yakıt hücresi teknolojisinden vazgeçtiğinin bir işareti mi? Öyle umalım ki, elektrikli otomobillere yönelik belirli bir düşmanlık, şirketin CEO'su Akio Toyoda'nın ofisinden aşağısına kadar şirkete nüfuz ediyor. Son zamanlarda Toyota, Başkan Joe Biden'ın elektrikli otomobil girişimini geciktirmek veya rayından çıkarmak için lobiciler kullanmakla suçlanıyor.

Takeaway

Pil teknolojisi dünyası o kadar hızlı değişiyor ki en son haberleri takip etmek zor. Tek soru, daha ucuz, daha uzun ömürlü, daha hızlı şarj olan pillerin EV devrimini turboşarj etmek için zamanında pazara ulaşıp ulaşmayacağıdır. 10 veya 15 yıl içinde mevcut olabilecek yeni teknolojilerden bahsetmek için çok geç. Dünyanın artık elektrikli araçlara ihtiyacı var.

İlginç bir soru, daha fazla elektrikli otomobil yollara çıktıkça fosil yakıt şirketlerine ne olacak? Yakın zamanda elektrikli araçların yer değiştirdiğini bildirdik yarım milyar galon benzin ABD'de geçen yıl. Bu, millet, çok fazla benzin ve endüstri için kötü bir işaret ve Ford ve GM piyasaya yeni elektrikli arabalar ve kamyonlar getirmenin eşiğine geldikçe haberler daha da kötüleşecek. İnovasyonun hızı hızlıdır ve hız kazanmaktadır. Elektrikli ulaşımın altın çağı yaklaşıyor ve her geçen gün biraz daha yaklaşıyor.

CleanTechnica'nın özgünlüğünü takdir etmek ister misiniz? Bir CleanTechnica Üyesi, Destekleyen, Teknisyen veya Büyükelçi - veya bir patron Patreon.

Plato Ai. Web3 Yeniden Düşünüldü. Güçlendirilmiş Veri Zekası.
Erişmek için buraya tıklayın.

Kaynak: https://cleantechnica.com/2021/09/14/new-really-new-ev-battery-news-its-new-really/