Zer dira suaren aurkako materialak?
Joan den hilabetean Ohioko paketeen muntatzaile baten dei bat jaso nuen. Bere bezeroak jakin nahi zuen zergatik igo zen beren biltegiko asegurua % 40 litio-zelulak gordetzen hasi zirenean. Aseguratzaileak ihes termikoa aipatu zuen. Muntatzaileak galdetu zidan zer esan ziezaiekeen elektrolitoen segurtasunari buruz. Denei esaten dudan gauza bera esan nion. Zure zeluletako karbonato-disolbatzaileak erre egingo dira. Galdera da zer egiten duzun horri buruz.
Elektrolitoak zelula baten pisuaren % 10-15 osatzen du. Etileno karbonatoa, dimetil karbonatoa, etil metil karbonatoa. Hauek dira lan-zaldiak. Ondo disolbatzen dituzte litio-gatzak. Ioiak azkar mugitzen uzten dituzte. 30-40 gradu arteko distira puntuak ere badituzte. Zulatutako poltsako zelula batek 200 gradura jo dezake barrutik minutu bat baino gutxiagoan. Matematika ez da konplikatua.
Fosforo-konposatuak bateriaren elektrolitoetan agertu ziren 2003 inguruan. Trimetil fosfatoa izan zen jendeak serio probatu zuen lehena. Bero egiten duenean PO erradikalak askatuz funtzionatzen du. Erradikal horiek suaren frontetik hidrogenoa hartzen dute eta errekuntza-katearen erreakzioa ixten dute. Auto-itzaltzeko denbora gramoko 50+ segundotik zifra bakarrera murriztu dezakezu. Konpromisoa biskositatea da. Fosfatoek elektrolitoa loditzen dute. Ioien eroankortasuna jaisten da. Tarifaren gaitasuna galtzen duzu.
Gelaxkak hornitzen dituzten enpresentzat, galdetu zurelitiozko bateria fabrikatzaileaelektrolitoen formulazioari buruz praktika estandarra izan beharko litzateke orain. Panorama aldatu egin da 2020az geroztik. Txinako zelula-ekoizleek orain bost urteko prezio bikoitzean saltzen zituzten japoniar zelulen suaren ezaugarri berdinak dituzten fosfato-ester nahasketak dituzten produktuak bidaltzen dituzte. Zhangjiagang Guotai-Huarong-ek elektrolitoa hornitzen die hainbat zelula-ekoizle handiri. Segurtasun hobekuntzak ibaian behera joan dira.
Konposatu fluoratuak geroago etorri ziren. Hidrofluoroeterrak. FEC eta FEMC bezalako karbonato fluoratuak. Molekularen bizkarrezurreko fluoro-atomoek erradikalen hedapena eten egiten dute fosforoak baino. Emaitzak onak dira. Kostuak ez dira. Fluoratutako materialek karbonato estandarengatik ordaintzen duzuna baino 3-5 aldiz handiagoa da oraindik. Ezagutzen ditut %5-10ean zehazten dituzten mutilak segurtasun-atalase bat betetzeko material-faktura suntsitu gabe.
Likido ionikoek prentsa handia izan zuten 2015-2018 inguruan. Ia zero lurrun-presioa. Ez da sutuko abusu-egoera arruntetan. Sei urtez haietan lanean aritu zen Münster-eko laborategi batean ibili nintzen. Ikertzaileak aireztatu gabe 200 graduko kanpoko beroketa bizirik iraun zuten zelulak erakutsi zizkidan. Likido ionikoarengatik 85 €/kg ordaintzen ari zirela ere esan zidan. EC/DMC nahaste komertzialek 4 euro/kg baino gutxiago balio dute. Ekonomiak hil zuen automobilgintzarako. Aplikazio aeroespaziale batzuek kostu hori xurga dezakete. Gehienek ezin dute.
Gel-polimero elektrolitoek beste ikuspegi bat hartzen dute. Fase likidoa polimero matrize batean harrapatzen duzu. PVDF-HFP ohikoa da. Talde batzuek fosforoa zuzenean eraikitzen dute polimeroaren bizkarrezurra. Suaren erresistentzia egiturazkoa bihurtzen da. Qingdao Unibertsitateko ikertzaileek iaz fosfazeno alboko kateak dituzten poliimida sistemei buruzko lana argitaratu zuten. Auto-itzaltzeko denbora 5 segundo baino gutxiago. Erresistentzia mekanikoa dendrita hazkuntza moteltzeko adinakoa. Erronka fabrikazioa da. Gel-elektrolitoen estaldura biribil-to- ez da bete likidoa bezain heldua.
a ebaluatzerakoanlitiozko bateria hornitzaile pertsonalizatuaindustria aplikazioetarako, egin segurtasunari buruzko galdera zehatzak. Zein da zure elektrolito formulazioaren MULTzoa? Zein kontzentrazio erabiltzen ari zara suaren aurkako gehigarriaren? Eman al dezakezu kono kalorimetria datuak? Zelula-egile batzuek informazio hori partekatuko dute. Beste batzuek jabeduntzat hartzen dute. Premium-markek normalean % 12-18 fosfatoan oinarritutako gehigarri erabiltzen dute pisuaren arabera beren automobil-zelula estandarretan.
Industriak hainbat modutan probatzen du suaren erresistentzia. Auto-itzaltzeko denbora da azkarra. Lagin bat pizten duzu eta zenbat denbora erretzen duen su-iturria kendu ondoren. Oxigeno-indize mugatzeak errekuntzari eusteko behar den O2 kontzentrazio minimoa adierazten du. UL 2054 eta IEC 62133 zelulak amaitutako gelaxketarako gainditu/ez gainditzeko irizpideak ezartzen dituzte. Txinako GB 38031-2020-k 5 minutuko abisu-denbora behar du hedapen termikoa pakete bateko ondoko zeluletara iritsi arte. Zehaztapen hori betetzeko, sarritan, suaren aurkako elektrolitoak behar dira.
Deialdiek gai hau lehenera eraman zuten. GMk 140.000 Bolt EVs atzera bota zituen 2021ean hasita. Hyundaik Kona Electrics ekarri zuen gogora. Fordek Lightning ekoizpena atzeratu zuen. Arrazoiak askotarikoak ziren. Batzuk fabrikazio akatsak ziren. Batzuk zelulen diseinu-arazoak ziren. Horiek guztiek OEM erosketa sailek galdera gogorragoak egin zituzten. Edozeinlitiozko bateria OEM bazkideaautomoziorako kualifikazioa lortu nahian 2019an baino azterketa gehiago egin behar zaio segurtasun termikoaren dokumentazioari.
Materialen kostuak diru erreala gehitzen du eskala mailan. 60 kWh-ko automobil-pakete batek 40-50 kg elektrolito inguru ditu, zelula formatuaren eta kargaren arabera. % 15 suaren atzerapena gehitzeak $ 15/kg kostu gehigarrian 90-110 $ da pakete bakoitzeko. Zelula-mailako kostuak 100 $/kWh-tik behera jaitsi dira Txinatik kanpoko LFP zelula prismatiko merkeenentzat. Suaren atzeragarri horrek zelulen kostuaren %1,5 inguru suposatzen du. Kontratazio taldeek kWh bakoitzeko zentimoei buruz eztabaidatzen dute. Hau ez da zentimo.
a batekin harremanak eraikitzen dituzten enpresentzatlitiozko bateriaren moduluen muntaia hornitzailea, elektrolitoaren zehaztapena sarritan ahaztu egiten da hasierako eztabaidetan. Jendeak gaitasunean, ziklo-bizitzan, C-tasa dute arreta. Suaren atzerapena geroago agertzen da, normalean azken bezeroak segurtasun dokumentazioa eskatzen duenean. Ordurako zelula-diseinua blokeatuta dago. Elektrolito formulazio ezberdin bat berritzea inpedantzia, ahalmena eta zahartze ezaugarriak alda ditzake. Hobe aldez aurretik zehaztea.
Ikerketa kanalak lan interesgarria du bertan. -Kontzentrazio handiko elektrolito lokalizatuek eter fluoratu ez-sukoiekin diluitutako fosfato-disolbatzaileak erabiltzen dituzte. Fosfatoen suaren erresistentzia lortzen duzu karbonato tradizionalen biskositate eta eroankortasunarekin. Argonne-k honen inguruan argitaratu du. Txinako hainbat unibertsitate talde aldaketetan ari dira lanean. Eskuragarritasun komertziala ziurrenik 2-3 urte falta da automobilgintzarako.
Egoera solidoko-zelulek sukoitasunaren arazoa guztiz konponduko lukete. Zeramikazko eta sulfurozko elektrolitoek ez dute erretzen. Automobilgintzaren ekoizpen eskalan ere ez daude oraindik. CATL, Samsung SDI, Toyota eta QuantumScape-k 2-4 urtez aurreratu dituzte beren-egoera-lerro sendoak azken iragarpenetan. Edozeinlitiozko bateriaren segurtasun irtenbideen hornitzaileaesango dizu suaren aurkako elektrolito likidoek erantzun praktikoa izaten jarraitzen dutela gutxienez 2028an aplikazio gehienetarako.
Hamabost urte eman nituen arazo hau lantzen rol ezberdinetan. Teknologia hobetu egin da. Kostuak jaitsi egin dira. Zelula-suteak oraindik gertatzen dira. Duela hamar urte baino gutxiago gertatzen dira, eta gaur egun zelulek orduan baino energia gehiago metatzen dute. Industria norabide onean joan zen. Lan gehiago dago egiteko.
