सायकल लाइफ म्हणजे काय?

सायकलचे आयुष्य म्हणजे बॅटरी काही पूर्वनिर्धारित क्षमतेच्या पातळीपर्यंत कमी होण्यापूर्वी किती चार्ज-डिस्चार्ज सायकलमधून जाते. सहसा ते 80% असते, जरी मी सर्वत्र चष्मा पाहिला आहे - काही ऑटोमोटिव्ह अनुप्रयोगांसाठी 70%, इतरांसाठी 85%. थ्रेशोल्ड स्वतःच एक प्रकारचा अनियंत्रित आहे आणि बॅटरी रसायनशास्त्राच्या कोणत्याही मूलभूत गुणधर्मापेक्षा वॉरंटी गणनांशी अधिक संबंधित आहे.

ग्रेफाइट एनोड्सवरील SEI थर ही कदाचित लिथियम-आयन बॅटरियांमध्ये सर्वात जास्त अभ्यासलेली डिग्रेडेशन यंत्रणा आहे. जेव्हा तुम्ही प्रथम सेल चार्ज करता, तेव्हा इलेक्ट्रोलाइट एनोड पृष्ठभागावर विघटित होते आणि ही घन फिल्म बनते-जर तुम्ही LiPF6 मीठ, विविध सेंद्रिय प्रजाती वापरत असाल तर बहुतेक लिथियम कार्बोनेट, काही लिथियम फ्लोराइड. हा थर काही चक्रांनंतर स्थिर झाला पाहिजे. तसे होत नाही. ते हळूहळू वाढत राहते, लिथियम खात असते जे सायकल चालवायला हवे. मी इलेक्ट्रोलाइट ॲडिटीव्हसह SEI स्थिर करण्याचा प्रयत्न करत काही वर्षांपूर्वी एका प्रकल्पावर काम केले होते. FEC (फ्लोरोइथिलीन कार्बोनेट) मदत करते, VC (विनिलीन कार्बोनेट) अधिक मदत करते. कोणीही ते पूर्णपणे सोडवत नाही.

उच्च-निकेल कॅथोड्स क्रॅक. NMC811, जे 80% निकेल, 10% मँगनीज, 10% कोबाल्ट आहे, जुन्या NMC111 किंवा NMC523 रचनांपेक्षा जास्त प्रमाणात सायकल चालवताना मोठ्या प्रमाणात बदलते. कण अक्षरशः फ्रॅक्चर होतात. काही शंभर चक्रांनंतर तुम्ही ते SEM अंतर्गत पाहू शकता. CATL ने 2019 च्या आसपास शोधून काढले की जर तुम्ही प्रत्येकजण तयार करत असलेल्या पॉलीक्रिस्टलाइन एग्रीगेट्सऐवजी सिंगल-क्रिस्टल कणांचे संश्लेषण करत असाल, तर तुम्ही बहुतेक क्रॅकिंग दूर कराल कारण धान्याच्या सीमा नसतात. आता स्पष्ट वाटत आहे परंतु संश्लेषण पॅरामीटर्स योग्य प्रमाणात मिळण्यास वर्षे लागली. मला वाटते की BYD त्यांच्या ब्लेड बॅटरीसह असेच काहीतरी करत आहे परंतु ते त्यांच्या कॅथोड प्रक्रियेबद्दल जास्त प्रकाशित करत नाहीत.

प्रामाणिकपणे, इतर कोणत्याही गोष्टीपेक्षा तापमान महत्त्वाचे आहे. प्रत्येक 10 अंश वाढीसाठी तुम्ही वृद्धत्वाचा दर अंदाजे दुप्पट कराल. हे तंतोतंत नाही-वेगवेगळ्या यंत्रणांमध्ये भिन्न सक्रियता ऊर्जा असते-पण ते अभियांत्रिकी अंदाजांसाठी पुरेसे आहे. 35 अंश सरासरीने चालणारा पॅक 45 अंशांवर एकापेक्षा जास्त काळ टिकेल. टेस्लाला हे रोडस्टरने लवकर कळले. त्यांच्या नंतरच्या कारमध्ये खूपच आक्रमक थर्मल व्यवस्थापन आहे, पॅक खूप गरम झाल्यास पार्क केलेले असताना देखील ते थंड चालतील.

थंडी विचित्र आहे. निकृष्ट रसायनशास्त्र मंदावते, जे चांगले आहे. परंतु तुम्हाला जास्त प्रतिकार मिळतो आणि जर तुम्ही खूप वेगाने चार्ज करण्याचा प्रयत्न केला तर तुम्ही एनोडवर लिथियम प्लेट कराल, जे खूप वाईट आहे. लिथियमचे साठे अपरिवर्तनीय क्षमतेचे नुकसान आहेत आणि जर ते डेंड्राइट्समध्ये वाढले तर तुम्हाला अंतर्गत शॉर्ट मिळू शकेल. या कारणास्तव बऱ्याच EVs तुम्हाला DC फास्ट चार्ज 0 डिग्री खाली करू देत नाहीत.

cycle life

हा सुप्रसिद्ध प्रभाव आहे- जिथे उथळ सायकल चालवल्याने आयुष्य वाढते. तुम्ही 100% ऐवजी फक्त 40% बॅटरीची क्षमता वापरल्यास, तुम्ही सायकलचे आयुष्य तिप्पट करू शकता. कदाचित अधिक. यंत्रणा पूर्णपणे स्पष्ट नाहीत. इलेक्ट्रोडमधील लहान व्हॉल्यूम बदल कदाचित मदत करतात. अत्यंत इलेक्ट्रोड पोटेंशिअल टाळणे जेथे साइड रिॲक्शन्सचा वेग वाढतो ते निश्चितपणे मदत करते. परंतु प्रत्येक घटकाचे नेमके योगदान कोणीही खरोखरच तपासले नाही.

प्रत्येक EV तुमच्यापासून काही क्षमता लपवते. जेव्हा तुमचा डॅशबोर्ड 0% म्हणतो तेव्हा तुम्ही कदाचित 5% वास्तविक SOC वर असाल. जेव्हा ते 100% म्हणते तेव्हा तुम्ही 95% किंवा कदाचित 90% वर आहात. उत्पादक हे आकडे प्रकाशित करत नाहीत. मी CAN बसवरील BMS डेटा पाहून माझ्या जुन्या बोल्टवर-अभियंता करण्याचा प्रयत्न केला पण कॅलिब्रेशन टेबल्स एनक्रिप्टेड आहेत.

बॅटरी डिझाइन प्रमाणित करण्यासाठी कोणीही ३-४ वर्षे प्रतीक्षा करू इच्छित नाही. म्हणून आम्ही प्रवेगक चाचणी-उच्च तापमान, वेगवान सायकलिंग दर करतो. समस्या अशी आहे की सर्व ऱ्हास यंत्रणा एकाच प्रकारे वेगवान होत नाहीत. काही करतात, काही करत नाहीत. तापमान प्रवेग बहुतेक रासायनिक प्रक्रियांसाठी चांगले कार्य करते. दर प्रवेग रेखाचित्र आहे. आणि अयशस्वी मोड आहेत जे केवळ विस्तारित कॅलेंडर वेळेनंतरच दिसतात ज्याला तुम्ही अजिबात गती देऊ शकत नाही.

अलीकडील एमएल अंदाज सामग्री मनोरंजक आहे. तुम्ही मॉडेलमध्ये प्रारंभिक सायकल डेटा फीड करता आणि तो दीर्घकाळ-क्षमता कमी होण्याचा अंदाज लावतो. स्टॅनफोर्डने 2019 मध्ये यावर काही काम प्रकाशित केले, कार्नेगी मेलनने अशाच गोष्टी केल्या आहेत. त्यांनी प्रशिक्षण घेतलेल्या पेशींवर ते आश्चर्यकारकपणे चांगले कार्य करते. सामान्यीकरण ही समस्या आहे. कॅथोड रचना किंवा इलेक्ट्रोलाइट फॉर्म्युलेशन बदला आणि तुम्हाला नवीन डेटासह पुन्हा प्रशिक्षित करणे आवश्यक आहे, जर तुम्ही नवीन डिझाइनच्या आयुष्यभराचा अंदाज घेण्याचा प्रयत्न करत असाल तर कोणत्या प्रकारचा उद्देश पराभूत होतो.

cycle life

LFP चे NMC, कालावधी पेक्षा चांगले सायकल लाइफ आहे. तुम्ही 3000-5000 सायकल सहज मिळवू शकता, कधी कधी जास्त. उच्च-निकेल NMC च्या तुलनेत तुम्ही 30-40% सोडत असला तरीही-ऊर्जा घनता दंड क्रूर आहे. चिनी उत्पादकांनी ठरवले की स्वस्त ईव्हीसाठी हा ट्रेडऑफ अर्थपूर्ण आहे जेथे लोकांना 300+ मैल श्रेणीची आवश्यकता नाही. BYD, CATL, तेथील प्रत्येकजण मानक श्रेणीच्या वाहनांसाठी LFP करत आहे. पाश्चात्य ओईएम ते स्वीकारण्यास हळुवार आहेत. सांस्कृतिक फरक किंवा बाजारातील फरक किंवा दोन्ही, मला खात्री नाही.

सोडियम-आयनचे CATL आणि नॅट्रॉनच्या दाव्याच्या आधारे LFP प्रमाणेच सायकल लाइफ असणे अपेक्षित आहे, परंतु त्याचे उत्पादन फक्त एक वर्ष झाले आहे, त्यामुळे शेतात 5+ वर्षानंतर काय होते हे कोणास ठाऊक आहे.

सॉलिड-स्थिती उत्तम सायकल जीवनाचे आश्वासन देत राहते कारण कोणतेही द्रव इलेक्ट्रोलाइट म्हणजे अधिक स्थिर इंटरफेस नसतात. परंतु ते व्यावसायिकरित्या उपलब्ध होत नाहीत. क्वांटमस्केप आता सुमारे सहा वर्षांपासून "दोन वर्षे दूर" आहे. इंटरफेसचा प्रतिकार, सायकल चालवताना संपर्क कमी होणे, काही डिझाइन्समध्ये लिथियम डेंड्राइट्स-या समस्या कोणाच्याही विचारापेक्षा कठीण आहेत. कदाचित सल्फाइड इलेक्ट्रोलाइट्स ऑक्साईडपेक्षा चांगले कार्य करतील. जपानमधून येणारा डेटा कदाचित सूचित करतो.

cycle life

याकडे बरेच दुर्लक्ष केले जाते परंतु ज्या वाहनांना जास्त चालवले जात नाही त्यांच्यासाठी हे खूप मोठे आहे. तिथे बसून तुमची बॅटरी खराब होते. स्टोरेज तापमान आणि SOC दोन्ही महत्त्वाचे आहेत. सर्वात वाईट स्थिती म्हणजे उच्च तापमानावर 100% चार्ज-तुम्ही काहीही न करता प्रति वर्ष अनेक टक्के गुण गमावाल. 40% खोलीच्या तापमानात SOC हे इष्टतम स्टोरेज आहे परंतु तुम्ही प्रत्यक्षात वापरत असलेल्या कारसाठी हे स्पष्टपणे व्यावहारिक नाही.

ग्रिड स्टोरेज हा पूर्णपणे वेगळा प्राणी आहे. जर तुम्ही दररोज अनेक सायकल करत असाल तर तुम्हाला 20+ वर्षांचा कालावधी आवश्यक आहे, म्हणजे 7000+ सायकल किमान, कदाचित 10,000+. परंतु आपण कमी ऊर्जा घनता सहन करू शकता आणि आपल्याकडे थर्मल व्यवस्थापनासाठी अधिक जागा आहे. अर्थशास्त्र वेगळ्या पद्धतीने काम करते

मला नवीन बॅटरी प्रकारांबद्दल पुरेशी माहिती नाही जे जास्त उपयुक्त आहे. पॉलिसल्फाइड शटलमुळे लिथियम-सल्फरचे चक्रीय जीवन अजूनही भयंकर आहे, जरी काही कंपन्यांचा दावा आहे की त्यांनी त्याचे निराकरण केले आहे. सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट्ससह जोडलेले लिथियम-मेटल एनोड्स कदाचित पुढे जाण्याचा मार्ग असू शकतात परंतु डेंड्राइटची समस्या दूर झालेली नाही. आणि जरी साहित्य कार्य करत असले तरी, नवीन कोणत्याही गोष्टीचे उत्पादन वाढवण्यासाठी किमान 5-10 वर्षे लागतात. त्यामुळे पुढे जे काही येईल, आम्ही किमान आणखी दशकभर लिथियम-आयन फरकांमध्ये अडकलो आहोत.

लिथियम पॉलिमर बॅटरीतुम्ही तापमान वाजवी ठेवल्यास-बेलनाकार पेशींपेक्षा पॅकेजिंगची लवचिकता अधिक चांगली असते, सायकलचे आयुष्य मानक लिथियम-आयनशी तुलना करता येते. मर्यादित जागांसाठी योग्य पर्याय परंतु क्रांतिकारक काहीही नाही.