خفضت عملية التصنيع الجديدة تكلفة بطاريات Li-Ion بمقدار النصف

طور باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا و 24 M عملية محسنة لإنتاج بطاريات الليثيوم أيون ذات التصميم الجديد. وفقًا لحسابات المهندسين ، فإنها تقلل على الأقل من تكلفة البطاريات من خلال تبسيط العملية نفسها وتقليل كمية المواد اللازمة ، مع تحسين الخصائص التقنية للبطاريات.

بطاريات Li-ion هي أغلى جزء في السيارة الكهربائية. فقط بسبب هذا "الاختراق" سينخفض ​​سعر التجزئة للسيارة بشكل كبير.

يقول البروفيسور ييت-مينغ تشيانغ ، الشريك المؤسس لشركة 24M (التي شاركت سابقًا أيضًا في تأسيس الشركة المصنعة للبطارية A123): "لقد راجعنا العملية برمتها" . ويقول إن عملية تصنيع البطاريات الحالية لم تتغير كثيرًا منذ عقدين من الزمن منذ اختراع التكنولوجيا. أنها غير فعالة وتستخدم مراحل أكثر مما هو مطلوب.

بحلول عام 2020 ، وفقًا لـ Chan ، ستكون 24M قادرة على إنتاج بطاريات بأقل من 100 دولار لكل كيلوواط / ساعة. ووفقا لل خبراء، وهذا هو بالضبط السعر الذي يمثل عتبة السعر لتوزيع كتلة من السيارات الكهربائية. يأمل مصنع Tesla Gigafactory 1 الضخم قيد الإنشاء حاليًا في الوصول إلى هذه التكلفة بحلول عام 2017 بسبب الإنتاج الضخم.

في الوقت الحالي ، تشير التقديرات إلى أن تكلفة بطاريات Li-Ion تتراوح من 300 دولار إلى 500 دولار لكل كيلوواط / ساعة.

بطاريات شبه صلبة

إن تقنية المعالجة الجديدة هي نموذج هجين بين بطارية صلبة تقليدية وما يسمى " بطارية التدفق" ، حيث يلعب تعليق الجسيمات الدقيقة في سائل يتم ضخه في حجرات البطارية المختلفة دور الأقطاب الكهربائية. في الواقع ، تم اختراع تصميم البطارية هذا قبل خمس سنوات من قبل البروفيسور تشان نفسه وزملاؤه.

في الخيار 24M ، على الرغم من أن مادة القطب ليست سائلة ، إلا أنها لا تزال تتكون من تعليق غرواني "شبه صلب" مماثل. في الواقع ، أطلقوا عليها بطارية "شبه صلبة".

يبسط هذا النهج بشكل كبير إنتاج البطاريات ، ويضيف أيضًا المرونة والمتانة. في العمل العلمي الذي نشره الأستاذ في مجلة "Journal of Power Sources" ( doi: 10.1016 / j.jpowsour.2015.06.023) ، يقال أن التصميم الجديد مناسب للبطاريات ذات كثافة الطاقة المنخفضة وكثافة الطاقة العالية ، كما هو الحال في بطاريات Li-Ion.

توفر عملية التصنيع القياسية تطبيقًا لطبقة من السوائل على لفات الركيزة. يجب أن يجف كل معطف قبل تطبيق المقبل. لا تتطلب الطريقة الجديدة أي تجفيف على الإطلاق. باستخدام أقطاب كهربائية أقل بسماكة أقل ، فإنه يقلل بنسبة 80 ٪ من عدد الطبقات المطلوبة في البطارية ، وكذلك كمية المواد غير العاملة داخل البطارية.

إذا كانت الجسيمات المعلقة تعمل كأقطاب كهربائية ، فإن الجسيمات المشحونة تحتاج إلى السفر لمسافة أقصر - خاصية تعرف باسم "السلح" ، مما يقلل من كمية المواد اللازمة للأقطاب الكهربائية.

يوضح الرسم التوضيحي أن البطاريات الجديدة يمكن ثنيها وطيها ، وهذا لا يؤثر على خصائصها.



لقد صنعت شركة 24M بالفعل حوالي 10000 بطارية للاختبار في المصنع التجريبي. تلقت الشركة ثماني براءات اختراع ، و 75 طلب براءة أخرى قيد النظر. بالنظر إلى الاستثمار البالغ 50 مليون دولار الذي تم تلقيه من شركات رأس المال الاستثماري بالإضافة إلى منحة من وزارة الطاقة الأمريكية ، يصبح من الواضح أن العمل هنا جاد.

في البداية ، كان من المفترض استخدام البطاريات كمصادر طاقة احتياطية في الطاقة البديلة ، ولكن الآن قرر البروفيسور تشان وزملاؤه أن البطاريات الجديدة مناسبة تمامًا للسيارات الكهربائية.

والأهم من ذلك ، أن عملية التصنيع الجديدة تسمح لمصنع صغير بتحقيق نفس تكلفة الإنتاج لمصنع ضخم. لا ينتج عن زيادة الإنتاج تأثير اقتصادي ملحوظ. لذا فإن الآفاق الاقتصادية لشركة Tesla Motors Gigafactory أصبحت أكثر ضبابية. ومع ذلك ، لن تتأثر Ilon Mask إذا أصبحت بطاريات Li-Ion أرخص عدة مرات دون مساعدته.

Source: https://habr.com/ru/post/ar381101/