Kasi Nkhongono Zapadera nchivichi?

Nkhongono zapadera zikupima umo chipangizo chikupangikira pa unit ya misa, kuŵerengeka na kugaŵa nkhongono zose (mu watts) na unandi wose (mu makilogalamu). Injiniya ŵakugwiliskira nchito metric iyi kuti ŵayaniske umo ŵakugwilira ntchito mu vigaŵa vyakupambanapambana vya nkhongono, chomenechomene para kulemera ku nkhani yakuti ndondomeko yose yiŵe yakunozga.

Fomula iyi njakunyoloka: Nkhongono yankhongono (W/kg)=Nkhongono (W) ÷ Misa (kg). Chipangizo icho chikupanga 500 watts apo wakulemera makilogalamu 2 ghali na nkhongono zapadera za 250 W / kg. Nambala yimoza iyi yikuvumbura vinandi vyakukhwaskana na umo vinthu vikuŵira nadi - charu kuluska ivyo vikufumamo pa nkhongono pera.

Mabatire ghaŵiri ghangapereka mawatt 1000, kweni nchito yawo yikupambana chomene mwakuyana na kulemera kwake. Batiri yakupepuka yikupereka nkhongono ziwemi, ndipo ivi vikovwira kuti ŵanthu ŵanandi ŵaleke kusankha vinthu.

Ŵanthu awo ŵali na ndege ŵakuŵika pakwamba nkhongono zakumanyikwa chifukwa kilogalamu yiliyose yikukhwaska mafuta na nkhongono ya kulipira. Nthowa ya mabatire iyo yili na 300 W/kg nkhongono yakumanyikwa yikuzomerezga ndege za magesi kuti zinyamure ŵakwendeska ndege ŵanandi panji kutambasura ndege pakuyaniska na 150 W / kg nthowa yinyake pa kulemera kwakuyana waka.

Magalimoto gha magesi ghakukumana na kugaŵikana-}}s. Nkhongono zapachanya zikung’anamura kuchimbizga mwaluŵiro kwambura kusazgako unandi wa magalimoto. Mabatire ghasono gha lithium-}ion ghakulongora nkhongono zapadera izo zikujumpha 3500 W / kg pasi pa nyengo zakumanyikwa zakufumiskika, kupangiska kuti ntchito zileke kugwira ntchito izo zikulimbana na injini zakuwotcha.

Nthowa iyi yikuŵa yakukhumbikwa chomene para yikuyaniska na tekinoloje yakupambanapambana. Turbines yikukwaniska vigaŵa vyapadera vya nkhongono chifukwa vikugwira ntchito pa liwiro lakukwera chomene. Injini zikuru za Space Shuttle zikugwiriskira ncito turbopumps izo zikaŵa na uzito pafupifupi 320 kg izo zikapanga pafupifupi 70,000 hp kuti ziŵe na nkhongono -to- kulemera kwa 164 kW / kg.

Specific Power

Mabatire gha Battery ghakulongora umo nkhongono zakumanyikwa zikukhwaskira ntchito zakuchitika. Kuti tipulikiske chifukwa icho metric iyi yikukhwaskana na kusunga nkhongono, tikwenera dankha kulongosora .kasi batire la lithithia ion ni vichi: nkhongono ya nkhongono iyo yikusunga nkhongono kwizira mu kuzgoŵera kwa lithiamu ions mu vinthu vyakukhora vya magesi, ivyo vikumanyikwa na nkhongono zapachanya, nkhongono zapachanya, na nkhongono zakugwiriskira ntchito pakuyaniska na mitundu yinyake ya mabatire agho ghakuŵikikaso.

Kukwaniska kwa nkhongono zakumanyikwa kukusankha umo mabatire ghangapelekera nkhongono zakusungika mwaluŵiro. Batiri ya lithiamu {{rim}}} 1 kg yakulemera 1 kg na 300 W / kg nkhongono yakumanyikwa yingasunga 300 watts ya vyakufumapo. Mapulogalamu agho ghakukhumbikwira kuti nkhongono zaluŵiro zikhumbikwire mabatire na nkhongono zapachanya, nangauli ivi vikung’anamura kuzomera nkhongono zose zakusungamo nkhongono.

Lithiamu yakupambanapambana-}yion chemistries yikupereka mikhaliro yakupambanapambana ya nkhongono. Mabatire gha lithium phosphate (LFP) ghakuŵika pakwamba kuvikilirika na umoyo utali pa nkhongono zakukwana. Nickel manganese cobalt (NMC) wakupambanapambana kulinganizga nkhongono za nkhongono na kupereka nkhongono. Ivyo vikuchitika sonosono apa mu silikoni anode systems vikukwaniska viŵelengero vyakufumiskika vya 10C uku vikusunga 400 Wh / kg nkhongono za nkhongono, kupereka pafupifupi 200% kugwira ntchito kwapachanya kuluska maselo gha graphite ghakale.

Kutentha kukukhwaska nkhongono zapadera chomene. Kutentha kwa mabatire kukukhwaska nkhongono ya kupeleka nkhongono, ndipo kutentha kwakucepa kukuchepeska nkhongono izo zilipo, ndipo nkhongono zose izo zikupelekeka kufuma ku mzere umoza wa mtengo zikupambana mwakuyana na kutentha na nkhongono zakukhumbikwa. Kuchita kwa nyengo yakuzizima kukukhumbikwira kuti mabatire ghalongozgeke makora agho ghangachita pambere maselo ghandambe -warm kuti ghalutilire kuŵa na nkhongono zakukhumbikwa.

Vinthu viŵiri ivi vikupima mikhaliro ya batire yakupambana chomene. Nkhongono zapadera (Wy / kg) zikulongora nkhongono zose zakusungirako nkhongono pa unit misa, apo nkhongono zapadera (W / kg) zikulongora kuti nkhongono za nyengo yeneyiyo zikupelekeka nyengo yeneyiyo pa unit mass.

Ghanaghaniranipo nkhongono zapadera nga ni kukura kwa thanki la maji na nkhongono zakumanyikwa nga ni msinkhu wa chitoliro chakufumamo. Batiri lingasunga waka mtengo wakukwana wa magesi kwa mphindi yimoza apo likupereka 100 amperes usange likukhumbikwa, panji kusunga nkhongono zakukwana kuti paŵe nkhongono ya babu yimoza kwa ora limoza apo yikupereka waka 1 ampere.

Lithiamu yasonosono-ion kuti magalimoto gha magesi yafika pa msinkhu wa nkhongono pafupifupi 250 Wh / kg na nkhongono za mtundu pafupifupi 400 W / L. Manambala agha ghakwimira vigaŵa vyakupambanapambana vyakugwira ntchito ivyo vikunozga nyengo yimoza yayi. Ŵanthu awo ŵakupanga mabatire ŵakulongozga malonda -}}"s pakati pa ŵaŵiri aŵa mwakuyana na ivyo vikukhumbikwa pa pulogiramu.

Mapulogalamu ghakucimbira ghakukhumba nkhongono zapachanya zakuchimbira mwaluŵiro. Long-} vyakwendeska galimoto pakwamba vikuŵika nkhongono zapadera zakugwira ntchito kwa nyengo yitali. Mabatire gha Lithium polymer ghangapereka magesi ghanandi na magesi ghachoko waka, apo mabatire ghakumanyikwa gha lithiamu -}ion ghakuchita makora chomene kweni ghakusunga mtengo pachoko waka pa kukura kwakuyana waka.

Ubale pakati pa chiŵelengero cha kutuluka na ma metric ghose ghaŵiri ukupanga vinthu vinyake vyakusuzga. Viŵelengero vyapachanya vyakufumiska (kupeleka kwa nkhongono zakuchepa) kanandi vikuchepeska nkhongono zakumanyikwa makora chifukwa kukana kwa mukati kukupangiska kuti magesi ghagwe. Nkhongono za nkhongono izo zikusazgikira na C -ziro ya mtengo zikupereka nkhongono za nkhongono, na C -teratis kupanga nkhongono zakukwera kweni nkhongono zapasi.

Ŵanthu awo ŵakupanga vinthu ŵakupenda nkhongono zakupambanapambana mwakuyana na ndondomeko iyo ŵakusangirapo. Kwa injini, kuŵerengera kukugwiriskira ncito nkhongono za nkhongono zapachanya izo zikugaŵika na unandi wa injini. Kwa magalimoto ghakukwana, galimoto yose ya galimoto yikunjilirapo pa unandi wa injini mu denominator.

Injini ya turbocharged VV ya turbochargel iyo yikupanga 250 kW apo yikulemera 380 kg yikulongora: 250,000 W ÷ 380 kg=658 W/kg nkhongono yakumanyikwa.

Nthowa za mabatire zikukhumbikwira kughanaghanira makora ivyo vikwenera kuŵikamo. Cell-pekha mawerengero ghakupereka vigaŵa vyakukwana vya theoretical. System- kupenda kukusazgapo vya magesi ghakulongozga mabatire, ndondomeko ya kuzizima, na nyumba zakuvikilira vikupereka mtengo wakucepa kweni waunenesko.

Peak na nkhongono zakukhozga zakukhozgeka nkhwakuzirwa chomene. Mabatire ghapacanya ghakukwaniska nkhongono zose zakujumpha 4400 W/kg pa msinkhu wakucepa -} yanthengwa ya -}}" ya kutumiza, na nkhongono zakukhalilira za 3000 W / kg pa 30% kuzama -} ya nyengo ya - yakupokera. Ŵanthu awo ŵakupanga vinthu kanandi ŵakuŵa na mtengo wa mtengo, kweni kugwira ntchito kwakukhaliska kukusankha kugwiliskira ntchito kwaunenesko - charu cha charu.

Ŵanthu awo ŵakukwera njinga ŵakugwiliskira ntchito nthowa zakumanyikwa chomene kuti ŵawone umo ŵakuchitira. Munthu uyo wakukwera njinga wakupanga mawatt 400 uku wakulemera 80 kg wakupanga 5 W/kg. Ŵanthu awo ŵakukwera njinga za elite ŵangasunga 6-7 W/kg kuti ŵakwerenge nyengo yitali.

Vigaŵa vyakupambanapambana vikukhazikiska vimanyikwiro vya nkhongono vyakupambanapambana mwakuyana na ivyo vikukhumbikwa pakugwira ntchito. Ndege za magesi zikukhumbikwira nkhongono zapadera -to - kulemera kwa thupi chifukwa ndege zikulimbana chomene na nkhongono yakuguza. Mu December 2024, ŵasayansi ŵa ku China ŵakalongora kuti batire la 400 Wh / kg la nkhongono la lithium lithiamu mu drone yakupangika na ŵanthu -} drone, kukwaniska nyengo zitatu za ndege za maora ghatatu kufuma pa nyengo yakuzizima kufuma pa -40℃kufika pa 60℃.

Magalimoto gha magesi ghakuŵika pakwamba kugwira ntchito kwakuyana. Magalimoto gha ŵakwendeska galimoto ghakukhumbikwira nkhongono zakukwana zakupambanapambana kuti ŵasazgireko msewu ukuru na kukwera phiri kwambura kuchepeskako mabatire ghanandi. Lithiamu-"to - - - kulemera, nkhongono zapachanya, nkhongono zapachanya - temperature kugwira ntchito, na umoyo utali.

Vinthu vya magesi ivyo vikunyamulika vikuzomerezga nkhongono zichoko waka chifukwa vinthu vinandi ivyo vikukanizgika ni viheni chomene kuluska vyakwendekwenda. Batiri ya foni yamakono yingapereka 150-200 W / kg, yakukwana kuti yiŵe na vyakukhumbikwa vya chipangizo kwambura kukhozga nkhongono zakukwana.

Vipangizo vya magesi vikwimira malo ghapakati. Ma drill ghambura comple ghakukhumbikwira nkhongono zakupambanapambana za kuboola kwizira mu vinthu vyakukhozga kweni vikugwira ntchito nyengo na nyengo, kuzomerezga kuti mabatire ghawelerepo pakati pa high - powers kuphulika. Kanandi mapulogalamu agha ghakugwiriskira ncito makemikolo gha mabatire agho ghakupangika kuti ghaŵe na nkhongono pa kusunga nkhongono.

Grid {{0} nkhongono kusungirako nkhongono zikugwira ntchito mwakupambana na milandu ya kugwiriskira ncito vyakwendekwenda. Mababati gha pa siteshoni gha pa siteshoni-} ndondomeko ya mabatire gha NMC na LFP ghakuŵika mtima pa mtengo pa kilowatt - hour wakusungika m'malo mwa nkhongono zakumanyikwa, chifukwa kulemera kwa kuŵika kukukhwaska viŵi yayi pa ntchito.

Specific Power

Kusintha nkhongono zakumanyikwa kwambura kusintha mikhaliro yinyake ya mabatire kukukhalilira kuŵa suzgo likuru mu electrochemistry. Mabatire ghakuru gha lithium phosphate sonosono apa ghakupereka nkhongono pasi pa 200 Wh / kg, apo mabatire gha lithiamu -}ion ghakwamba kufuma pa 200 kufika pa 300 Wh / kg.

Ŵakufufuza ŵakulondezga nthowa zinandi kuti ŵakhozgere nkhongono zakumanyikwa. Silicon anodes ingasintha ma lithium ions zinandi kuluska graphite yakumanyikwa, ndipo yingapangiska kuti nkhongono na nkhongono ziŵe zinandi. Ndipouli, silicon wakukura pa nyengo ya kuŵika magesi, ndipo wakupangiska kuti munthu waŵe na suzgo la makina ilo likunanga umoyo wa msinkhu.

Mabatire gha lithium ghasanga nkhongono za 711.3 Wh / kg na nkhongono ya 1653.65 Wh / L kugwiriskira ncito lithium -rich manganese - cathodes na lithiamu vitsulo vya vitsulo vyakuwonda. Ivyo vikuchitika mu labotale vikulongora kuti pali mphaka ya visambizgo, nangauli malonda gha malonda ghakukhumbikwira kuti ghamazge chivikiliro na kupanga vinthu.

Kukana kwa mukati kukukanizga chomene nkhongono zakumanyikwa. Ivyo vikuchitika pa malo gha magesi vikulutilira pa mtengo wakumaliya, ndipo electrolyte conductivity ion motion. Kuchepeska vyakukanizga ivi kwizira mu vinthu vyakupambanapambana na kupanga maselo ghawemi kukupangiska kuti nkhongono zipelekeke makora kwambura kusazgapo unandi.

Nthowa zakulongozgera kutentha izo zikuchepeska ndondomeko - msinkhu wakupambanapambana. Mabatire agho ghakupanga nkhongono zinandi zakutentha izo zikwenera kufumiskikapo kuti zileke kunangika. Nthowa yakuzizima yikwimira pachanya pa mutu uwo ukuwovwira yayi kuti magesi ghafumepo.

Maselo gha mafuta ghakutora malo ghakukondweska mu malo gha magesi. Maselo gha mafuta na maselo ghakuchimbira ghalije nkhongono yakusungirako nkhongono panji mafuta, ndipo ivi vikupangiska kuti magesi ghalutilire kuŵa na nkhongono zakulutilira apo mafuta na oxidant flow vikulutilira. Mawerengero ghawo gha nkhongono ghakusazgapo waka hardware ya kusintha, mafuta yayi.

Injini zakuwotcha zikukwaniska nkhongono zachindindikenge nangauli nchakusuzga yayi kupanga makina. Injini za mafuta gha mazuŵa ghano zikufika pa 1-2 kW / kg, ndipo injini zakucimbira zikukankhira pachanya. Kweni, ndondomeko yose ya promotions kusazgapo thanki la mafuta, kufumiska, na kuzizima kukuchepeska nkhongono zose zakumanyikwa chomene.

Ultracacacitors ŵakuchita makora chomene pa nkhongono zakumanyikwa kweni ŵakukhala mu nkhongono zapadera. Power{1}}} chakuchitika cha chiŵelengero cha capacitors kanandi chikujumpha mabatire chifukwa kunyamura kwa mtengo mukati mwa maselo kukugwiriskira ntchito ma electron ghachoko m'malo mwa ma ions, nangauli nkhongono - - kulemera kwake kukupambana. Mapulogalamu agho ghakukhumbikwira, nkhongono zakukhora zikusazga pamoza ultracacacitors na mabatire.

Kuyezgelera kukuzgoka kuŵa kwakuzirwa waka mu mapulogalamu ghakuyana waka. Nkhongono ya injini ya jet yikukhumbikwa viŵi yayi kuti galimoto ya magesi yipangike. Injiniya ŵakusankha vinthu vya tekinoloje mwakuyana na nkhongono zapachanya, nkhongono zakukhalilira, nkhongono zose, panji vinyake vyakupambanapambana ivyo vikukhumbikwa pa ndondomeko.

Lithiatt wa pa charu chose-} kukhumbikwa kwa batire kukajumpha 1 terawatt - hour pa chaka kuumaliro wa 2024, na nkhongono ya kupanga yikuluska kaŵiri chiŵelengero chira. Sikelo iyi yakupanga yikovwira kuti ŵalutilire kuŵika ndalama mu makemikolo ghakupambanapambana gha mabatire agho ghakukankhira mphaka za magesi ghanyake.

Mabatire ghakukhora {0} gha boma ghakwimira nthowa yimoza yakulayizgira. Kusintha kwa maji na makompyuta ghakukhora kungapangiska kuti magesi ghakugwira ntchito makora na ma anode gha lithiamu. Ŵakufufuza ku Germany ŵakupanga litium- sulfure yakukhora - state mabatire agho ghakulaŵiska pa nkhongono za nkhongono mpaka 600 Wh / kg na mikhaliro yakuvikilirika, nangauli nkhongono zakupambanapambana zikulindilira kumanyikwa kwakukwana.

Sodium{{0}"mabatiri ghakupereka nthowa yinyake. Nangauli nkhongono zakumanyikwa na nkhongono kuseri kwa lithiamu -}ion, unandi wa sodium ungapangiska kuti paŵe kutumizgika kwakukuru - sikulu mu mapulogalamu apo kulemera kukukhumbikwa vichoko kuluska mtengo.

Sayansi ya vinthu ivyo vikuchitika mu katola yikulutilira kukura. Nickel {1} rithium lithium oxides yikupereka nkhongono zapachanya kweni masuzgo ghakukhazikika, kupangiska kafukufuku kuti wachepeske vinthu vya cobalt uku wakusazgirako vya nickel. Kusintha kulikose kwa chemistry kukukhwaska msinkhu wakukhozga pakati pa nkhongono, nkhongono, chivikiliro, na umoyo.

Mapulogalamu ghakulongozga mabatire ghakulipira chomene kuti ghaŵe na vyakukanizgika vya hardware. Ma algorithm ghakumanyikwa ghangakwaniska pambere- position lithium ions mukati mwa maselo pambere vindakhumbikwire nkhongono, kusazgirako nkhongono zakumanyikwa pa nyengo zakusuzga kwambura kusintha kemiko ya pasi.

Specific Power

Nkhongono zapadera zikupima nkhongono ya unit mass (W / kg), apo nkhongono za mtundu wa nkhongono zikupima nkhongono pa unit molude (W / L panji W / m3). Nkhongono zapadera zikukhumbikwa para vinthu ivyo vikupangiska kuti munthu waŵe na thupi vikukanizga, nga ni ndege. Power density yikukhwaska para voliyumu yikukanizgika, nga ni vinthu vya magesi ivyo vikunyamura vinthu ivyo vikukhumbikwira kuti viŵe na vinthu vyakupangika.

Mapulogalamu ghakupambanapambana ghakuŵika pakwamba vipimilo vyakupambanapambana. Nkhongono zapadera zikupangiska kuti batire likugwira ntchito kwa nyengo yitali wuli pambere lindafike. Nkhongono zapadera zikusankha umo zingapelekera mwaluŵiro nkhongono izo zasungika. Galimoto ya magesi yikukhumbikwira vyose viŵiri: nkhongono zakukwana zakuzomerezgeka za mtundu wakuzomerezgeka na nkhongono zakukwana zakumanyikwa kuti msewu ukuru uŵe wakuchimbira.

Viŵelengero vyapachanya vyakufumiska vikuchepeska nkhongono yiwemi chifukwa kukana kwa mukati kukupangiska kuti magesi ghakukhira pa nyengo yakukwera. Batiri yakupimika ya 300 W / kg pa 1C kufumiska yingaŵa na 250 W / kg pa 3C kutuluka. Kutentha, msinkhu, na mkhaliro wa kulipira kukukhwaskaso ubwezi uwu.

Enya, kwizira mu nthowa zinandi. Kuchepeska kukana mukati kukupangiska kuti nkhongono zipelekeke kwambura kusintha kwa unandi. Vinthu vyakupangika na electrode ivyo vyajumphapo vikupangiska kuti ion yiyendenge mwaluŵiro. Maselo ghakupangika makora ghakuchepeska vigaŵa vyakugwira ntchito. Kweni nthowa yiliyose yikukhwaskana na uinjiniya-}}s na nkhongono za nkhongono, chivikiliro, panji mtengo.

Nkhongono zapadera zikupima ubwezi ukuru pakati pa nkhongono zakufumamo na unandi wa ndondomeko. Kupulikiska metric iyi kukuwovwira ŵanjiniya na ŵakugula kuti ŵawone usange masutu gha nkhongono ghakukhumba kugwiriskira ncito. Mabatire ghazamulutilira kukankhira mphaka za magesi ghanyake nga umo magesi ghakukhumbikwira magesi nyengo zose - ungweru, ndondomeko zakusungamo nkhongono zinandi. Nthowa iyi yikugwira ntchito nga ni lensi iyo tingalondezga umo vinthu vikwendera ku malo ghakusungirako nkhongono agho ghakulimbana panji kuluska nthowa zinyake za chikhalidwe.