درک شیمی باتری لیتیوم و نقش آنها در حمل و نقل – هوشمند سوخت

باتری‌های لیتیوم یونی که در همه جا از گوشی‌های هوشمند گرفته تا خودروهای الکتریکی یافت می‌شوند، می‌توانند صنعت حمل‌ونقل سنگین را متحول کنند.

چگالی انرژی بالاتر (قدرت بیشتر در واحد فضا)، وزن سبک‌تر، و ویژگی‌های تخلیه/شارژ در مقایسه با باتری‌های اسید سرب، عملکرد بهینه و کاهش اثرات زیست‌محیطی در بخش‌های دیگر را به همراه داشته است. آنها پتانسیل انجام همین کار را برای کامیون های سنگین دارند.

،یبات شیمیایی متنوع باتری های لیتیومی چگونه بر نحوه استفاده از آنها در حمل و نقل تاثیر می گذارد؟

کاوش در طیف شیمی باتری های لیتیومی

در زیر بر،ب به ظاهر ساده “باتری لیتیوم یون” چشم انداز متنوعی از مواد شیمیایی قرار دارد. هر کدام دارای نقاط قوت منحصر به فردی هستند که به دقت برای برآوردن نیازهای خاص ساخته شده اند.

باتری‌های لیتیومی برخلاف مدل‌های قبلی‌شان، باتری‌های لیتیومی راه‌حل‌هایی برای همه نیستند. محققان و مهندسان عواملی مانند چگالی انرژی، توان ،وجی، طول عمر و هزینه را برای دستیابی به عملکرد مطلوب در برنامه انتخابی متعادل می کنند:

• تراکم انرژی: مقدار انرژی ذخیره شده در واحد حجم یا جرم.
• انرژی ویژه: یک باتری چقدر انرژی می تواند ذخیره کند.
• قدرت خاص: باتری چقدر سریع می تواند انرژی ذخیره شده را تحویل دهد.
• میزان شارژ و دشارژ: سرعتی که باتری با آن انرژی را جذب و آزاد می کند.
• عملکرد دما: انعطاف پذیری باتری در برابر گرما یا سرمای شدید بدون به خطر انداختن عملکرد یا ایمنی.
• طول عمر (عمر چرخه): تعداد چرخه‌های شارژ-دشارژ باتری می‌تواند قبل از کاهش قابل توجه ظرفیت تحمل کند.
• هزینه: ایجاد تعادل بهینه بین قیمت من، و عملکرد مطلوب.
• در دسترس بودن مواد: اطمینان از عرضه پایدار مواد باتری برای دوام طول، مدت حیاتی است.
• ایمنی: به حداقل رساندن خطرات انفجار آتش، از جمله رعایت یا فراتر رفتن از مقررات ایمنی باتری های لیتیومی، بسیار مهم است.

این فرآیند منجر به طیفی از انواع باتری های لیتیومی تخصصی می شود که هر کدام برای هدف مورد نظر خود طراحی شده اند.

رایج ترین انواع باتری های لیتیومی در صنعت حمل و نقل کدامند؟

از جمله رایج ترین مواردی که در صنعت حمل و نقل مشاهده می شود عبارتند از:

NMC (لیتیوم نیکل منگنز ا،ید کبالت). اینها چگالی انرژی بالایی دارند اما سریعتر ت،یب می شوند، نگر، های پایداری حرارتی دارند و از کبالت استفاده می کنند که افزایش یافته است. سوالات اخلاقی در مورد نحوه است،اج آن

NCA (لیتیوم نیکل کبالت ا،ید آلومینیوم). مشابه NMC در عملکرد، اما با چگالی انرژی کمی کمتر و ایمنی بهبود یافته به دلیل کاهش کبالت. با این حال، ناپایداری حرارتی و هزینه بالاتر NCA پذیرش گسترده آن را محدود می کند.

LCO (لیتیوم کبالت ا،ید). اینها دارای بالاترین چگالی انرژی هستند اما از طول عمر محدود، نگر، های ایمنی و وابستگی قابل توجه به کبالت رنج می برند.

LFP (لیتیوم آهن فسفات). اینها که به ،وان LiFePO4 نیز شناخته می‌شوند، دارای چگالی انرژی کمتری هستند، اما طول عمر، دوام و پایداری حرارتی را ارائه می‌کنند و برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان و ایمنی دارند، ایده‌آل هستند.

باتری های لیتیومی در حمل و نقل

با برجسته ، تفاوت‌ها در ،یب شیمیایی و اه، تعیین‌شده، باتری‌های لیتیومی دو نقش اصلی را در حمل‌ونقل ایفا می‌کنند: تامین نیروی محرکه و تامین نیروی کمکی.

باتری های پیشران الکتریکی انرژی لازم برای حرکت خودرو را تامین می کنند.

باتری‌های چرخه عمیق برای واحدهای قدرت کمکی (APU) استفاده می‌شوند، که برق را برای امکانات داخل هواپیما بدون ضربه زدن به باتری پیشرانه یا نیاز به موتور در حالت آرام، تحویل می‌دهند.

در حالی که در ،یب و هدف آنها متفاوت است، هر منبع انرژی بسیار مهم است، و دارای ویژگی های متمایز متن، با نیازهای کاربردی آن است.

باتری های EV: یک الگوی در حال تغییر

NMC به طور سنتی بر فضای وسایل نقلیه الکتریکی به دلیل چگالی انرژی بالای آن تسلط داشته است که برد وسیع و عملکرد عالی را امکان پذیر می کند. با این حال، این شیمی لیتیوم (NMC) دارای معایبی است، به ویژه خطر بالاتر فرار حرارتی، که می تواند منجر به آتش سوزی و انفجار شود.

در نتیجه، تولیدکنندگان به طور فعال در حال بررسی جایگزین های من، برای نیازهای تقاضای این برنامه منحصر به فرد هستند.

باتری های LFP به ،وان یک رقیب امیدوارکننده با هزینه کمتر، طول عمر بیشتر و پایداری حرارتی قابل توجه ظاهر می شوند. این منجر به کاهش خطر آتش سوزی و به طور بالقوه کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می شود.

با این حال، چگالی انرژی کمتر آن در حال حاضر برد را محدود می کند، که یک عامل مهم برای کامیون های مسافت طول، است. با نگاهی به جاده، باتری‌های حالت جامد پتانسیل بسیار زیادی دارند، چگالی انرژی بی‌نظیر و شارژ سریع‌تر را ارائه می‌کنند، محدودیت‌های برد را برطرف می‌کنند و در عین حال ایمنی را بیشتر می‌کنند. اگرچه هنوز در حال توسعه هستند، اما آینده احتمالی فناوری EV را نشان می دهند، از جمله در کامیون های سنگین برقی.

APUهای تمام الکتریکی: LFP شارژ را هدایت می کند

تلاش برای کاهش وابستگی به واحدهای برق کمکی در حالت دور، دیزل و باتری-الکتریک در کامیون‌های سنگین رایج شده است.

با این حال، واحدهای متکی به سوخت دیزل مشکلاتی در زمینه پایداری، قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن دارند.

APUهای الکتریکی شکایات رانندگان را برانگیخته اند مبنی بر اینکه نمی توانند کامیون را به اندازه کافی برای یک چرخه کامل خواب خنک نگه دارند، به خصوص در آب و هوای گرم.

باتری‌های لیتیومی برای APUهای الکتریکی، به‌ویژه شیمی LFP، به دلیل ایمنی، دوام اقتصادی، طول عمر و قابلیت اطمینان LFP برای کاربرد بسیار من، هستند.

انتخاب شیمی لیتیوم من، برای حمل و نقل سنگین

چه عملکردی را پیش بینی می کنید که محلول لیتیوم در یک ناوگان انجام شود؟

درک قابلیت های ارائه شده توسط مختلف مواد شیمیایی باتری لیتیومی از آنجایی که صنعت حمل‌ونقل به دنبال بهینه‌سازی عملکرد، کاهش اثرات زیست‌محیطی و تأثیر مثبت بر خط نهایی مالی ناوگان است، مهم است.

در حالی که برقی‌سازی کامیون‌ها ممکن است سرفصل‌ها را به خود اختصاص دهد، باتری‌های لیتیوم یونی امکاناتی فراتر از تامین انرژی خودروهای الکتریکی را ارائه می‌دهند. برنامه هایی مانند واحدهای برق کمکی تمام الکتریکی می توانند به ناوگان با ابتکارات سبز و صرفه جویی در هزینه کمک کنند.

منتظر خبرهای فردا نباشیم. آینده فناوری باتری اینجاست، و زمان آن فرا رسیده است که پتانسیل آن را به نفع ناوگان و محیط زیست خود کشف کنیم.

---

درباره نویسنده: Wade Seaburg پیشنهادهای درآمد اصلی Dragonfly Energy است. او پشت معرفی اخیر Battle Born All-Electric APU به صنعت حمل و نقل سنگین بود که جایزه HDT 20 محصول برتر را دریافت کرد. Seaburg دارای مدرک کارشناسی مهندسی صنایع از دانشگاه پوردو است.

این مقاله مهمان ارائه شده مطابق با استانداردها و سبک ویرایشی Heavy Duty Trucking تالیف و ویرایش شده است تا اطلاعات مفیدی را در اختیار خوانندگان ما قرار دهد. نظرات بیان شده ممکن است منع، کننده نظرات HDT نباشد.