X'inhu Materjali Ritardanti tal-Fjammi?
Sibt sejħa ix-xahar li għadda minn muntatur tal-pakketti f'Ohio. Il-klijent tiegħu ried ikun jaf għaliex l-assigurazzjoni tal-maħżen tagħhom żdiedet b'40% wara li bdew jaħżnu ċelloli tal-litju. L-underwriter ikkwota runaway termali. L-armatur staqsieni x'jista 'jgħidilhom dwar is-sigurtà tal-elettroliti. Għidtlu l-istess ħaġa li ngħid lil kulħadd. Is-solventi tal-karbonat fiċ-ċelloli tiegħek se jinħarqu. Il-mistoqsija hija x'tagħmel dwarha.
L-elettrolit jagħmel forsi 10-15% tal-piż taċ-ċellula. Karbonat tal-etilene, karbonat tad-dimetil, karbonat tal-metil etiliku. Dawn huma l-workhorses. Huma ħoll sew l-imluħa tal-litju. Huma jħallu l-joni jimxu malajr. Huma għandhom ukoll flash points fil-medda 30-40 grad. Ċellula ta 'borża mtaqqba tista' tolqot 200 grad internament f'inqas minn minuta. Il-matematika mhix ikkumplikata.
Il-komposti tal-fosfru dehru fl-elettroliti tal-batteriji madwar l-2003. Trimethyl phosphate kien l-ewwel wieħed li n-nies ippruvaw bis-serjetà. Taħdem billi tirrilaxxa r-radikali tal-PO meta ssir sħuna. Dawk ir-radikali jaqbdu l-idroġenu mill-faċċata tal-fjamma u jagħlqu r-reazzjoni tal-katina tal-kombustjoni. Tista' taqta' l--ħin tat-tifi waħdu minn 50+ sekondi għal kull gramma 'l isfel għal ċifri singoli. Il-kompromess huwa viskożità. Il-fosfati jeħxien l-elettrolit. Il-konduttività tal-joni tinżel. Titlef il-kapaċità tar-rata.
Għall-kumpaniji li jakkwistaw ċelloli, tistaqsi tiegħekmanifattur tal-pakkett tal-batteriji tal-litjudwar il-formulazzjoni tal-elettroliti għandha tkun prattika standard issa. Il-pajsaġġ inbidel mill-2020. Dawk li jfasslu ċ-ċelluli Ċiniżi issa jibagħtu prodotti b'taħlitiet ta' fosfat-ester li jolqtu l-istess speċijiet tal-fjammi bħaċ-ċelloli Ġappuniżi mibjugħa għad-doppju tal-prezz ta' ħames snin ilu. Zhangjiagang Guotai-Huarong jipprovdi elettrolit lil diversi produtturi ewlenin taċ-ċelluli. It-titjib tas-sikurezza mexa 'l isfel.
Il-komposti fluworinati ġew aktar tard. Idrofluworoeteri. Karbonati fluworinati bħal FEC u FEMC. L-atomi tal-fluworin fuq is-sinsla tal-molekula jfixklu l-propagazzjoni radikali b'mod differenti milli jagħmel il-fosfru. Ir-riżultati huma tajbin. L-ispejjeż mhumiex. Materjali fluworinati għadhom jaħdmu 3-5x dak li tħallas għall-karbonati standard. Naf guys li jispeċifikawhom f'5-10% biss biex jolqtu limitu ta 'sikurezza mingħajr ma jeqirdu l-kont tal-materjali tagħhom.
Il-likwidi joniċi kisbu ħafna stampa madwar l-2015-2018. Pressjoni tal-fwar kważi żero. Mhux se jaqbad taħt xi xenarju ta 'abbuż normali. Dawwart laboratorju f’Münster li kien ilu sitt snin jaħdem fuqhom. Ir-riċerkatur werani ċelloli li baqgħu ħajjin tisħin estern ta '200 grad mingħajr ventilazzjoni. Qalli wkoll li kienu qed iħallsu €85/kg għal-likwidu joniku. It-taħlitiet kummerċjali EC/DMC jiswew taħt €4/kg. L-ekonomija qatluha għall-karozzi. Xi applikazzjonijiet aerospazjali jistgħu jassorbu dik l-ispiża. Ħafna ma jistgħux.
L-elettroliti tal-polimeru tal-ġel jieħdu approċċ differenti. Int taqbad il-fażi likwida f'matriċi polimeru. PVDF-HFP huwa komuni. Xi gruppi jibnu fosfru direttament fis-sinsla tal-polimeru. Ir-ritardanza tal-fjammi ssir strutturali. Ir-riċerkaturi fl-Università ta 'Qingdao ppubblikaw xogħol is-sena li għaddiet fuq sistemi ta' polyimide b'ktajjen tal-ġenb tal-phosphazene. Ħinijiet ta' tifi awto-taħt il-5 sekondi. Saħħa mekkanika għolja biżżejjed biex tnaqqas it-tkabbir tad-dendriti. L-isfida hija l-manifattura. Roll-to-kisi tal-elettroliti tal-ġell mhux matur daqs il-mili likwidu.
Meta tevalwa afornitur tad-dwana tal-batterija tal-litjugħal applikazzjonijiet industrijali, staqsi mistoqsijiet speċifiċi dwar is-sigurtà. X'inhu s-SET tal-formulazzjoni tal-elettroliti tiegħek? X'konċentrazzjoni ta 'addittiv ritardant tal-fjammi qed tuża? Tista 'tipprovdi dejta dwar il-kalorimetrija tal-koni? Xi dawk li jfasslu ċ-ċelluli se jaqsmu din l-informazzjoni. Oħrajn jittrattawha bħala proprjetarja. Il-marki premium tipikament iħaddmu 12-18% addittiv ibbażat fuq il-fosfat bil-piż fiċ-ċelloli standard tal-karozzi tagħhom.
L-industrija tittestja r-ritardanza tal-fjammi b'diversi modi. Il--ħin tat-tifi awto huwa dak ta' malajr. Int taqbad kampjun u tħin kemm idum jinħaraq wara li tneħħi s-sors tat-tqabbid. L-indiċi tal-ossiġnu li jillimita jgħidlek il-konċentrazzjoni minima O2 meħtieġa biex isostnu l-kombustjoni. UL 2054 u IEC 62133 jistabbilixxu kriterji ta 'pass/fail għal ċelloli lesti. Il-GB 38031-2020 taċ-Ċina jeħtieġ 5 minuti ta 'ħin ta' twissija qabel ma l-propagazzjoni termali tasal fiċ-ċelloli maġenbhom f'pakkett. Il-laqgħa ta 'dik l-ispeċifikazzjoni spiss teħtieġ elettroliti ritardanti tal-fjammi.
L-irtirar imbuttat din il-kwistjoni fuq quddiem. GM ġibdet lura 140,000 Bolt EVs li bdew fl-2021. Hyundai fakkret lil Kona Electrics. Ford ttardjat il-produzzjoni Lightning. Il-kawżi ewlenin varjaw. Xi wħud kienu difetti fil-manifattura. Xi wħud kienu kwistjonijiet ta 'disinn taċ-ċelluli. Kollha kemm huma għamlu lid-dipartimenti tax-xiri tal-OEM jistaqsu mistoqsijiet aktar diffiċli. Kwalunkwebatterija tal-litju sieħeb OEMli jippruvaw jikkwalifikaw għall-karozzi issa qed jiffaċċjaw aktar skrutinju fuq id-dokumentazzjoni tas-sikurezza termali milli għamlu fl-2019.
L-ispejjeż tal-materjal jammontaw għal flus reali fuq skala kbira. Pakkett tal-karozzi ta' 60 kWh fih madwar 40-50 kg ta' elettrolit skont il-format taċ-ċellula u t-tagħbija. Iż-żieda ta '15% ritardant tal-fjammi bi $15/kg spiża inkrementali tfisser $90-110 għal kull pakkett. L-ispejjeż fil-livell taċ-ċelluli niżlu taħt $100/kWh għall-orħos ċelluli priżmatiċi LFP miċ-Ċina. Dak ir-ritardant tal-fjammi jirrappreżenta madwar 1.5% tal-ispiża taċ-ċellula. It-timijiet tal-akkwist jargumentaw dwar pennies għal kull kWh. Dan mhux pennies.
Għal kumpaniji li jibnu relazzjonijiet ma' afornitur tal-assemblaġġ tal-modulu tal-batterija tal-litju, l-ispeċifikazzjoni tal-elettroliti spiss tiġi injorata f'diskussjonijiet bikrija. In-nies jiffokaw fuq il-kapaċità, il-ħajja taċ-ċiklu, ir-rata C-. Ir-ritardanza tal-fjammi tidher aktar tard, ġeneralment meta l-klijent finali jitlob dokumentazzjoni tas-sigurtà. Sa dak iż-żmien id-disinn taċ-ċellula huwa msakkar. Ir-retrofitting ta 'formulazzjoni ta' elettrolit differenti jista 'jbiddel l-impedenza, il-kapaċità u l-karatteristiċi tat-tixjiħ. Aħjar li tispeċifika bil-quddiem.
Il-pipeline tar-riċerka għandu xogħol interessanti fih. L-elettroliti lokalizzati b'konċentrazzjoni għolja jużaw solventi tal-fosfati dilwiti b'eteri fluworinati mhux-fjammabbli. Ikollok ir-ritardanza tal-fjammi tal-fosfati bil-viskożità u l-konduttività tal-karbonati tradizzjonali. Argonne ppubblikat dwar dan. Diversi gruppi universitarji fiċ-Ċina qed jaħdmu fuq varjazzjonijiet. Id-disponibbiltà kummerċjali hija probabbilment 2-3 snin barra għall-grad tal-karozzi.
Iċ-ċelloli tal--stat solidu jsolvu kompletament il-problema tal-fjammabbiltà. L-elettroliti taċ-ċeramika u tas-sulfid ma jinħarqux. Għadhom ma jeżistux ukoll fuq skala tal-produzzjoni tal-karozzi. CATL, Samsung SDI, Toyota, u QuantumScape kollha mbuttaw l-iskedi ta' żmien tal-istat solidu tagħhom b'2-4 snin f'avviżi riċenti. Kwalunkwefornitur ta 'soluzzjonijiet tas-sigurtà tal-batterija tal-litjujgħidlek li l-elettroliti likwidi ritardanti tal-fjammi jibqgħu t-tweġiba prattika permezz tal-inqas 2028 għall-biċċa l-kbira tal-applikazzjonijiet.
Għamilt ħmistax-il sena naħdem fuq din il-problema fi rwoli differenti. It-teknoloġija tjiebet. L-ispejjeż naqsu. Nirien taċ-ċelluli għadhom jiġru. Jiġru inqas spiss milli kienu għaxar snin ilu, u ċ-ċelloli llum jaħżnu aktar enerġija miċ-ċelloli ta’ dak iż-żmien. L-industrija mxiet fid-direzzjoni t-tajba. Hemm aktar xogħol xi jsir.
