Hvað er logavarnarefni?
Ég fékk símtal í síðasta mánuði frá pakkasamsetningaraðila í Ohio. Viðskiptavinur hans vildi vita hvers vegna vöruhúsatrygging þeirra hækkaði um 40% eftir að þeir byrjuðu að geyma litíumfrumur. Söluaðilinn vitnaði í hitauppstreymi. Samsetningarmaðurinn spurði mig hvað hann gæti sagt þeim um öryggi raflausna. Ég sagði honum það sama og ég segi öllum. Karbónat leysiefnin í frumunum þínum munu brenna. Spurningin er hvað þú gerir í því.
Raflausnin er kannski 10-15% af þyngd frumu. Etýlenkarbónat, dímetýlkarbónat, etýlmetýlkarbónat. Þetta eru vinnuhestarnir. Þeir leysa litíumsölt vel upp. Þeir láta jónir hreyfast hratt. Þeir hafa einnig kveikjupunkta á bilinu 30-40 gráður. Stunginn pokafrumur getur slegið 200 gráður að innan á innan við mínútu. Stærðfræðin er ekki flókin.
Fosfórsambönd komu fram í rafhlöðusöltum um 2003. Trímetýlfosfat var það fyrsta sem fólk prófaði alvarlega. Það virkar með því að losa PO róttæka þegar það verður heitt. Þessir róttæklingar grípa vetni frá logaframhliðinni og stöðva brennslukeðjuverkunina. Þú getur stytt sjálf-slökkvitímann úr 50+ sekúndum á gramm niður í staka tölustafi. Málið er seigja. Fosföt þykkja raflausnina. Jónaleiðni lækkar. Þú missir gengisgetu.
Fyrir fyrirtæki uppspretta frumur, spyrja þinnframleiðandi litíum rafhlöðuum raflausnsamsetningu ætti að vera hefðbundin venja núna. Landslagið hefur breyst síðan 2020. Kínverskir frumuframleiðendur senda nú vörur með fosfat-esterblöndur sem ná sömu loga og japanskar frumur seldar fyrir tvöfalt verð fyrir fimm árum. Zhangjiagang Guotai-Huarong útvegar nokkrum helstu frumuframleiðendum raflausn. Öryggisbæturnar hafa færst niður á við.
Flúoruðu efnasamböndin komu síðar. Vatnsflúoretrar. Flúoruð karbónöt eins og FEC og FEMC. Flúoratóm á burðarás sameindarinnar trufla róttæka útbreiðslu öðruvísi en fosfór gerir. Árangurinn er góður. Kostnaðurinn er það ekki. Flúoruð efni keyra samt 3-5x það sem þú borgar fyrir venjulega karbónöt. Ég þekki stráka sem tilgreina þá á 5-10% bara til að ná öryggisþröskuldi án þess að eyðileggja efnisskrána þeirra.
Jónískir vökvar fengu mikla pressu í kringum 2015-2018. Nánast núll gufuþrýstingur. Mun ekki kvikna undir neinni venjulegri misnotkunaratburðarás. Ég fór í skoðunarferð um rannsóknarstofu í Münster sem hafði unnið að þeim í sex ár. Rannsakandinn sýndi mér frumur sem lifðu af 200 gráðu ytri hitun án þess að lofta út. Hann sagði mér líka að þeir væru að borga 85 evrur/kg fyrir jónandi vökvann. Commercial EC/DMC blöndur kosta undir 4 €/kg. Hagfræðin drap það fyrir bílaiðnaðinn. Sum flugvélaforrit geta tekið á sig þann kostnað. Flestir geta það ekki.
Gel fjölliða raflausnir taka aðra nálgun. Þú fangar vökvafasann í fjölliða fylki. PVDF-HFP er algengt. Sumir hópar byggja fosfór beint inn í fjölliða burðarásina. Logavarnarefnið verður burðarvirki. Vísindamenn við Qingdao háskóla birtu á síðasta ári vinnu um pólýímíðkerfi með fosfasen hliðarkeðjum. Sjálf-slökkvitími undir 5 sekúndum. Vélrænn styrkur nógu mikill til að hægja á vexti dendrits. Áskorunin er framleiðsla. Rúlla-í-rúlluhúð af hlaupsalta er ekki eins þroskuð og fljótandi fylling.
Við mat á asérsniðin litíum rafhlaða birgirfyrir iðnaðarnotkun, spyrðu sérstakra spurninga um öryggi. Hvert er SET af saltasamsetningunni þinni? Hvaða styrkleika logavarnarefnis ertu að nota? Geturðu gefið upp gögn um keiluhitamælingar? Sumir frumuframleiðendur munu deila þessum upplýsingum. Aðrir líta á það sem einkaleyfi. Hágæða vörumerkin keyra venjulega 12-18% fosfatbundið aukefni miðað við þyngd í stöðluðum bílfrumum sínum.
Iðnaðurinn prófar logavarnarefni á nokkra vegu. Sjálfs-tíminn er fljótur. Þú kveikir í sýni og tímar hversu lengi það brennur eftir að kveikjugjafinn hefur verið fjarlægður. Takmarkandi súrefnisstuðull segir þér lágmarksstyrk O2 sem þarf til að viðhalda brennslu. UL 2054 og IEC 62133 setja staðist/fall viðmið fyrir fullunnar frumur. Kínverska GB 38031-2020 krefst 5 mínútna viðvörunartíma áður en varmaútbreiðsla nær til aðliggjandi frumna í pakka. Til að uppfylla þá forskrift þarf oft logavarnarefni raflausna.
Innköllunin ýtti þessu máli á oddinn. GM dró til baka 140.000 Bolt rafbíla frá og með 2021. Hyundai innkallaði Kona Electrics. Ford seinkaði framleiðslu Lightning. Orsakirnar voru margvíslegar. Sumir voru framleiðslugalla. Sumir voru frumuhönnunarvandamál. Allir fengu OEM innkaupadeildir til að spyrja erfiðari spurninga. Hvaðalitíum rafhlaða OEM samstarfsaðiliReynt að verða hæfur fyrir bílaframleiðslu stendur nú frammi fyrir meiri athugun á skjölum um hitauppstreymi en þeir gerðu árið 2019.
Efniskostnaður nemur raunverulegum peningum í mælikvarða. 60 kWst bílapakki inniheldur u.þ.b. 40-50 kg af raflausn, allt eftir frumusniði og hleðslu. Að bæta við 15% logavarnarefni á $15/kg aukakostnaði þýðir $90-110 í pakka. Kostnaður við frumustig hefur farið niður fyrir $100/kWh fyrir ódýrustu LFP prismatísku frumurnar úr Kína. Það logavarnarefni stendur fyrir um 1,5% af frumukostnaði. Innkaupateymi rífast um smáaura á kWst. Þetta eru ekki smáaurar.
Fyrir fyrirtæki sem byggja upp tengsl við aveitir litíum rafhlöðu mát samsetningar, raflausnaforskriftin gleymist oft í fyrstu umræðum. Fólk einbeitir sér að getu, hringrásarlífi, C-hlutfalli. Logavarnarefni kemur síðar í ljós, venjulega þegar endir viðskiptavinur biður um öryggisskjöl. Þá er frumahönnunin læst. Að endurnýta aðra raflausnsamsetningu getur breytt viðnám, getu og öldrunareiginleikum. Betra að tilgreina fyrirfram.
Rannsóknarleiðslan hefur áhugavert verk í sér. Staðbundin raflausn í há-þéttni nota fosfatleysi sem er þynnt með ó-eldfimum flúoruðum eterum. Þú færð logavarnarhæfni fosfata með seigju og leiðni hefðbundinna karbónata. Argonne hefur gefið út um þetta. Nokkrir háskólahópar í Kína vinna að afbrigðum. Auglýsingaframboð er líklega 2-3 ár út fyrir bílaflokk.
Föst-frumur myndu leysa eldfimleikavandann að öllu leyti. Keramik og súlfíð raflausnir brenna ekki. Þeir eru heldur ekki til í bílaframleiðslu mælikvarða ennþá. CATL, Samsung SDI, Toyota og QuantumScape hafa öll ýtt fast-tímalínum sínum út um 2-4 ár í nýlegum tilkynningum. Hvaðaveitandi öryggislausna fyrir litíum rafhlöðurmun segja þér að logavarnarefni fljótandi salta eru áfram hagnýt svar í að minnsta kosti 2028 fyrir flest forrit.
Ég eyddi fimmtán árum í að vinna að þessu vandamáli í mismunandi hlutverkum. Tæknin hefur batnað. Kostnaður hefur lækkað. Frumueldar eiga sér enn stað. Þeir gerast sjaldnar en þeir gerðu fyrir tíu árum og frumurnar í dag geyma meiri orku en frumurnar þá. Iðnaðurinn fór í rétta átt. Það er meira verk að vinna.
