የካርቦን ልቀትን የመቀነስ አስቸኳይ ፍላጎት ትራንስፖርትን ወደ ኤሌክትሪፊኬሽን በመምራት እና የፀሐይ እና የንፋስ ሃይል ስርጭትን በፍርግርግ ላይ በማስፋፋት ላይ ነው።እነዚህ አዝማሚያዎች እንደተጠበቀው ከተጨመሩ የኤሌክትሪክ ኃይልን ለማከማቸት የተሻሉ ዘዴዎች አስፈላጊነት ይጠናከራል.
የአስቴር እና ሃሮልድ ኢ ኤጀርተን የቁሳቁስ ሳይንስ እና ምህንድስና ተባባሪ ፕሮፌሰር የሆኑት ዶ/ር ኤልሳ ኦሊቬቲ የአየር ንብረት ለውጥን ስጋት ለመፍታት ሁሉንም ስልቶች እንፈልጋለን ብለዋል።በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው በፍርግርግ ላይ የተመሰረቱ የጅምላ ማከማቻ ቴክኖሎጂዎች ልማት ወሳኝ ነው።ነገር ግን ለሞባይል አፕሊኬሽኖች - በተለይም መጓጓዣ - ብዙ ምርምር የዛሬውን በማላመድ ላይ ያተኮረ ነው።ሊቲየም-አዮን ባትሪዎችለደህንነታቸው የተጠበቀ, ትንሽ እና ለክብደታቸው እና ለክብደታቸው ተጨማሪ ኃይል ማከማቸት ይችላሉ.
የተለመዱ የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች መሻሻልን ይቀጥላሉ, ነገር ግን ውሱንነታቸው ይቀራል, በከፊል በአወቃቀራቸው ምክንያት.የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ሁለት ኤሌክትሮዶችን ያቀፈ ነው, አንድ አዎንታዊ እና አንድ አሉታዊ, በኦርጋኒክ (ካርቦን-የያዘ) ፈሳሽ ውስጥ ሳንድዊች.ባትሪው ሲሞላ እና ሲወጣ, የተሞሉ የሊቲየም ቅንጣቶች (ወይም ions) ከአንድ ኤሌክትሮል ወደ ሌላው በፈሳሽ ኤሌክትሮላይት በኩል ይተላለፋሉ.
የዚህ ንድፍ አንዱ ችግር በተወሰኑ የቮልቴጅ እና የሙቀት መጠኖች ውስጥ ፈሳሽ ኤሌክትሮላይት ተለዋዋጭ እና እሳት ሊይዝ ይችላል.በኦሊቬቲ ቡድን ውስጥ ተመራማሪ ሳይንቲስት የሆኑት ዶክተር ኬቨን ሁአንግ ፒኤችዲ'15 እንዳሉት ባትሪዎቹ በአጠቃላይ በመደበኛ አጠቃቀም ደህንነታቸው የተጠበቀ ነው፣ ነገር ግን አደጋው እንዳለ ነው።
ሌላው ችግር የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች በመኪና ውስጥ ለመጠቀም ተስማሚ አይደሉም.ትላልቅ, ከባድ የባትሪ ጥቅሎች ቦታን ይይዛሉ, የተሽከርካሪውን አጠቃላይ ክብደት ይጨምራሉ እና የነዳጅ ፍጆታን ይቀንሳል.ነገር ግን የዛሬውን የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች የሃይል እፍጋታቸውን እየጠበቁ ትንሽ እና ቀላል ማድረግ አስቸጋሪ እየሆነ መጥቷል - በአንድ ግራም ክብደት የተከማቸ የሃይል መጠን።
እነዚህን ችግሮች ለመፍታት ተመራማሪዎች የሊቲየም-አዮን ባትሪዎችን ዋና ዋና ባህሪያትን በመቀየር ሁሉን አቀፍ የሆነ፣ ወይም ጠንካራ-ግዛት፣ እትም።መሃሉ ላይ ያለውን ፈሳሽ ኤሌክትሮላይት በተለያየ የቮልቴጅ እና የሙቀት መጠን የተረጋጋ በሆነ ቀጭን ጠንካራ ኤሌክትሮላይት በመተካት ላይ ናቸው።በዚህ ጠንካራ ኤሌክትሮላይት አማካኝነት ከፍተኛ አቅም ያለው ፖዘቲቭ ኤሌክትሮድ እና ከፍተኛ አቅም ያለው ሊቲየም ብረታ ኔጌቲቭ ኤሌክትሮድ ከወትሮው ባለ ቀዳዳ የካርበን ንብርብር በጣም ያነሰ ወፍራም ነበር።እነዚህ ለውጦች የኃይል ማከማቻ አቅሙን በሚጠብቁበት ጊዜ በጣም ትንሽ የሆነ አጠቃላይ ሕዋስ እንዲኖር ያስችላሉ, ይህም ከፍተኛ የኃይል ጥንካሬን ያመጣል.
እነዚህ ባህሪያት - የተሻሻለ ደህንነት እና የበለጠ የኃይል ጥንካሬ- ምናልባትም ጠንካራ-ግዛት ሊሆኑ የሚችሉ ባትሪዎች ሁለቱ በጣም የተለመዱት ጥቅሞች ሊሆኑ ይችላሉ ፣ ግን እነዚህ ሁሉ ነገሮች ወደፊት የሚጠበቁ እና የሚጠበቁ ናቸው ፣ እና የግድ ሊደረስባቸው የማይችሉ ናቸው።ቢሆንም፣ ይህ ዕድል ብዙ ተመራማሪዎች ይህን ተስፋ የሚያስገኙ ቁሳቁሶችን እና ንድፎችን ለማግኘት ይጣጣራሉ።
ከላቦራቶሪ በላይ ማሰብ
ተመራማሪዎች በቤተ ሙከራ ውስጥ ተስፋ ሰጪ የሚመስሉ በርካታ አስገራሚ ሁኔታዎችን አውጥተዋል።ነገር ግን ኦሊቬቲ እና ሁዋንግ የአየር ንብረት ለውጥ ፈታኝ ሁኔታ ካለው አጣዳፊነት አንጻር ተጨማሪ ተግባራዊ ማገናዘቢያዎች ጠቃሚ ሊሆኑ እንደሚችሉ ያምናሉ።እኛ ተመራማሪዎች ሊሆኑ የሚችሉ ቁሳቁሶችን እና ሂደቶችን ለመገምገም ሁልጊዜ በቤተ ሙከራ ውስጥ መለኪያዎች አሉን ይላል ኦሊቬቲ።ምሳሌዎች የኃይል ማከማቻ አቅም እና የክፍያ/የፍሳሽ መጠንን ሊያካትቱ ይችላሉ።ነገር ግን አላማው መተግበር ከሆነ፣ በተለይ ፈጣን ልኬትን የመፍጠር አቅምን የሚዳስሱ መለኪያዎች እንዲጨምሩ እንመክራለን።
ቁሳቁሶች እና ተገኝነት
በጠንካራ ኦርጋኒክ ኤሌክትሮላይቶች ዓለም ውስጥ ሁለት ዋና ዋና የቁሳቁስ ዓይነቶች አሉ - ኦክሳይድ የያዙ ኦክስጅን እና ሰልፋይድ የያዙ ሰልፈር።ታንታለም የሚመረተው የቲን እና የኒዮቢየም ማዕድን ተረፈ ምርት ነው።የታሪክ መረጃዎች እንደሚያሳዩት የታንታለም ምርት በቆርቆሮ እና በኒዮቢየም ማዕድን በሚወጣበት ጊዜ ከጀርማኒየም ከሚገኘው ከፍተኛ አቅም የበለጠ ቅርብ ነው።ስለዚህ የታንታለም መገኘት በኤልኤልዜኦ ላይ የተመሰረቱ ህዋሶች መስፋፋት የበለጠ አሳሳቢ ነው።
ይሁን እንጂ በመሬት ውስጥ ያለውን ንጥረ ነገር መኖሩን ማወቅ ወደ አምራቾች እጅ ለመግባት የሚያስፈልጉትን እርምጃዎች አይፈታውም.ተመራማሪዎቹ ስለ ቁልፍ ንጥረ ነገሮች አቅርቦት ሰንሰለት - ማዕድን ማውጣት ፣ ማቀነባበር ፣ ማጣራት ፣ ማጓጓዣ ፣ ወዘተ በተመለከተ ቀጣይ ጥያቄን መርምረዋል ። የተትረፈረፈ አቅርቦት እንዳለ ከገመት እነዚህን ቁሳቁሶች ለማድረስ የአቅርቦት ሰንሰለት እያደገ የመጣውን ለማሟላት በፍጥነት ሊሰፋ ይችላል ። የባትሪ ፍላጎት?
በናሙና ትንተና፣ ለ2030 ለታቀዱት የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ባትሪ ለማቅረብ ለጀርማኒየም እና ታንታለም የአቅርቦት ሰንሰለት ምን ያህል ማደግ እንደሚያስፈልግ ተመልክተዋል።ለአብነት ያህል ለ 2030 ኢላማ ተብሎ የሚጠቀሰው የኤሌትሪክ ተሽከርካሪዎች ፍሊት በድምሩ 100 ጊጋዋት ሰአታት ሃይል ለማቅረብ በቂ ባትሪዎችን ማምረት ይኖርበታል።ይህንን ግብ ለማሳካት የኤልጂፒኤስ ባትሪዎችን ብቻ በመጠቀም የጀርማኒየም አቅርቦት ሰንሰለት በአመት በ50% ማደግ ይኖርበታል - ከፍተኛው የዕድገት መጠን ባለፈው ጊዜ 7% አካባቢ ስለነበረ ነው።የ LLZO ሴሎችን ብቻ በመጠቀም የታንታለም አቅርቦት ሰንሰለት በ 30% አካባቢ ማደግ ይኖርበታል - ይህ የእድገት ፍጥነት ከታሪካዊ ከፍተኛው 10% ገደማ ይበልጣል።
እነዚህ ምሳሌዎች የተለያዩ ጠንካራ ኤሌክትሮላይቶችን የማስፋት አቅምን በሚገመግሙበት ጊዜ የቁሳቁስ አቅርቦትን እና የአቅርቦት ሰንሰለቱን ግምት ውስጥ ማስገባት አስፈላጊ መሆኑን ያሳያሉ ይላል ሁአንግ፡ የቁሳቁስ ብዛት ምንም እንኳን እንደ ጀርመኒየም ሁኔታ ሁሉን ማሳደግ ባይቻልም ወደፊት የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎችን ለማምረት በአቅርቦት ሰንሰለት ውስጥ ያሉት ደረጃዎች ከዚህ ቀደም ታይቶ የማይታወቅ የእድገት መጠን ሊፈልጉ ይችላሉ.
ቁሳቁሶች እና ማቀነባበሪያዎች
የባትሪ ዲዛይን የመጨመር አቅም ሲገመገም ሊታሰብበት የሚገባው ሌላው ነገር የማምረቻ ሂደቱ አስቸጋሪነት እና በዋጋ ላይ የሚኖረው ተፅዕኖ ነው.በጠንካራ-ግዛት ባትሪ ማምረት ውስጥ ብዙ ደረጃዎች መኖራቸው የማይቀር ነው ፣ እና የማንኛውም እርምጃ ውድቀት የእያንዳንዱን በተሳካ ሁኔታ ለተመረተው ሕዋስ ዋጋ ይጨምራል።
የማምረት ችግር ፕሮክሲ እንደመሆኖ፣ ኦሊቬቲ፣ ሴደር እና ሁአንግ የውድቀቱ መጠን በመረጃ ቋታቸው ውስጥ በተመረጡት የጠንካራ-ግዛት የባትሪ ዲዛይኖች አጠቃላይ ወጪ ላይ ያለውን ተጽእኖ መርምረዋል።በአንድ ምሳሌ, በኦክሳይድ LLZO ላይ አተኩረዋል.LLZO በጣም የተበጣጠሰ ነው እና ትላልቅ ሉሆች በከፍተኛ አፈፃፀም ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ በቂ ቀጭን ሉሆች ጠንካራ ሁኔታ ያላቸው ባትሪዎች በማምረት ሂደት ውስጥ ባለው ከፍተኛ የሙቀት መጠን ሊሰነጠቁ ወይም ሊጣበቁ ይችላሉ።
የእነዚህን ውድቀቶች ዋጋ ለመወሰን፣ LLZO ሴሎችን በመገጣጠም ውስጥ ያሉትን አራት ቁልፍ የማቀናበሪያ ደረጃዎች አስመስለዋል።በእያንዳንዱ እርምጃ፣ ወጪውን ያሰሉት በታሰበው ምርት ላይ በመመስረት ማለትም ያለመሳካት በተሳካ ሁኔታ የተከናወኑ የጠቅላላ ህዋሶች መጠን ነው።ለ LLZO ምርጡ ከተጠኑት ሌሎች ንድፎች በጣም ያነሰ ነበር;በተጨማሪም ምርቱ እየቀነሰ በሄደ ቁጥር በኪሎዋት-ሰዓት (kWh) የሕዋስ ኃይል ዋጋ በከፍተኛ ሁኔታ ጨምሯል።ለምሳሌ፣ በመጨረሻው የካቶድ ማሞቂያ ደረጃ 5% ተጨማሪ ሴሎች ሲጨመሩ ዋጋው በ30 ዶላር ገደማ ጨምሯል።በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው የማኑፋክቸሪንግ ችግሮች ዲዛይኑን መጠነ-ሰፊ የመቀበል አዋጭነት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ.
የፖስታ ሰአት፡ ሴፕቴምበር-09-2022