Air an ath Diciadain, 24 Samhain, bidh an clàr cruinn as ùire de Driving into the Future a’ beachdachadh air cò ris a bhiodh cinneasachadh bataraidh Chanada coltach. Co-dhiù a tha thu dòchasach - tha thu dha-rìribh a’ creidsinn gum bi a h-uile càr dealain ro 2035 - no ma tha thu a’ smaoineachadh nach ruig sinn an amas àrd-amasach sin, tha càraichean le cumhachd bataraidh nam pàirt chudromach den àm ri teachd againn. Ma tha Canada airson a bhith mar phàirt den tionndadh dealain seo, feumaidh sinn dòigh a lorg gus a bhith mar phrìomh neach-saothrachaidh siostaman cumhachd chàraichean san àm ri teachd. Gus faicinn cò ris a bhios an t-àm ri teachd coltach, cùm sùil air a’ bhòrd cruinn saothrachadh bataraidh as ùire dhuinn ann an Canada Diciadain seo tighinn aig 11:00m Àm an Ear.
Na dìochuimhnich mu bataraidhean stàite cruaidh. Tha an aon rud a’ dol airson a h-uile hype mu anodes silicon. Chan urrainn eadhon am bataraidh alùmanum-adhair nach gabh a ghearradh aig an taigh saoghal nan carbadan dealain a chrathadh.
Dè a th 'ann am bataraidh structarail? Uill, is e deagh cheist a tha seo. Gu fortanach dhòmhsa, nach eil airson a leigeil a-mach gur dòcha nach eil eòlas innleadaireachd agam, tha am freagairt sìmplidh. Tha càraichean dealain gnàthach air an cumhachd le bataraidhean a chaidh a chuir a-steach sa chàr. O, tha sinn air dòigh ùr a lorg gus an càileachd fhalach, is e sin na bataraidhean lithium-ion sin uile a thogail a-steach do làr a’ chassis, a’ cruthachadh àrd-ùrlar “spèilidh” a tha a-nis co-chosmhail ri dealbhadh EV. Ach tha iad fhathast air leth bhon chàr. Add-on, ma thogras tu.
Bidh bataraidhean structarail a’ dol thairis air a’ phàtran seo le bhith a’ dèanamh a’ chassis gu lèir air a dhèanamh de cheallan bataraidh. Ann an àm ri teachd a tha coltach ri bruadar, chan e a-mhàin gum bi an làr giùlain luchdan - an àite bataraidhean gleidhidh, ach cuid de phàirtean den bhodhaig-A-colbhan, mullaichean, agus eadhon, mar a tha institiud rannsachaidh air sealltainn, tha e comasach, An seòmar fo chuideam sìoltachan èadhair - chan ann a-mhàin uidheamaichte le bataraidhean, ach gu dearbh air a dhèanamh suas le bataraidhean. Ann am briathran Marshall McLuhan sgoinneil, is e bataraidh a th’ ann an càr.
Uill, ged a tha bataraidhean lithium-ion an latha an-diugh a’ coimhead àrd-theicneòlas, tha iad trom. Tha dùmhlachd lùth ion lithium fada nas ìsle na an ìre de gasoline, agus mar sin gus an aon raon ri carbadan connaidh fosail a choileanadh, tha na bataraidhean ann an EVan an latha an-diugh glè mhòr. Gu math mòr.
Nas cudromaiche, tha iad trom. A leithid trom ann an “luchd farsaing”. Is e am foirmle bunaiteach a thathas a’ cleachdadh an-dràsta gus dùmhlachd lùth bataraidh obrachadh a-mach gum faod gach cileagram de ian lithium timcheall air 250 watt-uair de dhealan a ghineadh. No anns an t-saoghal giorrachadh, is fheàrr le innleadairean, 250 Wh / kg.
Dèan beagan matamataigs, tha bataraidh 100 kWh coltach ri Tesla air a phlugadh a-steach do bataraidh Model S, a tha a’ ciallachadh ge bith càite an tèid thu, gun slaod thu timcheall air 400 kg de bhataraidh. Is e seo an tagradh as fheàrr agus as èifeachdaiche. Dhuinne luchd-laighe, is dòcha gum biodh e nas cinntiche tuairmse a dhèanamh gu bheil cuideam timcheall air 1,000 not air bataraidh 100 kWh. A leithid leth tunna.
A-nis smaoinich air rudeigin mar an Hummer SUT ùr, a tha ag ràdh gu bheil cumhachd air bòrd suas ri 213 kWh. Fiù ‘s ma lorgas an coitcheann cuid de leasachaidhean ann an èifeachdas, bidh am prìomh Hummer fhathast a’ slaodadh timcheall air tunna de bataraidhean. Bidh, bidh e a 'draibheadh ​​​​nas fhaide, ach air sgàth na buannachdan a bharrachd sin, chan eil an àrdachadh ann an raon co-ionann ri dùblachadh a' bhataraidh. Gu dearbh, feumaidh einnsean nas cumhachdaiche a bhith aig an làraidh aige - is e sin, nach eil cho èifeachdach - airson a bhith co-ionnan. Coileanadh roghainnean eile nas aotroime, nas giorra. Mar a dh’ innseas a h-uile innleadair chàraichean (ge bith an ann airson luaths no eaconamaidh connaidh) dhut, is e cuideam an nàmhaid.
Seo far a bheil am bataraidh structarail a' tighinn a-steach. Le bhith a' togail chàraichean bho bataraidhean an àite a bhith gan cur ris na structaran a th' ann mar-thà, bidh a' mhòr-chuid den chuideam a bharrachd a' dol à bith. Gu ìre - is e sin, nuair a thèid a h-uile nì structarail a thionndadh gu bataraidhean - bidh àrdachadh ann an raon turais a ’chàir a’ leantainn gu cha mhòr gun call cuideim.
Mar a bhiodh dùil agad - oir tha fios agam gu bheil thu nad shuidhe an sin a’ smaoineachadh “Dè deagh bheachd!” - tha cnapan-starra air an fhuasgladh ghlic seo. Is e a ’chiad fhear maighstireachd a dhèanamh air comas bataraidhean a dhèanamh bho stuthan a ghabhas cleachdadh chan ann a-mhàin mar anodes agus cathodes airson bataraidh bunaiteach sam bith, ach cuideachd cho làidir gu leòr - agus gu math aotrom! -Structar a bheir taic do chàr dà-tunna agus a luchd-siubhail, agus thathar an dòchas gum bi e sàbhailte.
Chan eil e na iongnadh gu bheil an dà phrìomh phàirt den bataraidh structarail as cumhachdaiche gu ruige seo air a dhèanamh le Oilthigh Teicneòlais Chalmers agus air a thasgadh le KTH Royal Institute of Technology, an dà oilthigh innleadaireachd as ainmeil san t-Suain - is e fiber carbon agus alùmanum. Gu bunaiteach, bithear a’ cleachdadh snàithleach gualain mar an electrode àicheil; bidh an electrode dearbhach a’ cleachdadh foil alùmanum còmhdaichte le iarann ​​​​litiam phosphate. Leis gu bheil fiber carbon cuideachd a’ giùlan dealanan, chan eil feum air airgead trom agus copar. Tha an catod agus anod air an cumail air leth le matrix fiber glainne anns a bheil electrolyte cuideachd, agus mar sin chan e a-mhàin gu bheil e a’ giùlan ions lithium eadar na dealanan, ach cuideachd a ’sgaoileadh an luchd structarail eadar an dà rud. Is e bholtadh ainmichte gach cealla bataraidh mar sin 2.8 volts, agus mar a h-uile bataraidh carbaid dealain gnàthach, faodar a chur còmhla gus an 400V no eadhon 800V a tha cumanta do charbadan dealain làitheil a thoirt gu buil.
Ged is e leum soilleir a tha seo, chan eil eadhon na ceallan àrdteicneòlais sin deiseil airson prìomh ùine idir. Chan eil an dùmhlachd lùtha aca ach glè bheag de 25 watt-uair gach cileagram, agus tha an stiffness structarail aca 25 gigapascals (GPa), a tha dìreach beagan nas làidire na am frèam fiber glainne. Ach, le maoineachadh bho Bhuidheann Fànais Nàiseanta na Suaine, tha an dreach as ùire a-nis a’ cleachdadh barrachd snàithleach gualain an àite electrodan foil alùmanum, a tha luchd-rannsachaidh ag ràdh gu bheil stiffness agus dùmhlachd lùtha aca. Gu dearbh, thathas an dùil gun toir na bataraidhean gualain / gualain as ùire seo suas ri 75 watt-uair de dhealan gach cileagram agus modulus Young de 75 GPa. Is dòcha gu bheil an dùmhlachd lùtha seo fhathast air dheireadh air bataraidhean lithium-ion traidiseanta, ach tha an stiffness structarail a-nis nas fheàrr na alùmanum. Ann am faclan eile, is dòcha gum bi bataraidh trastain chassis carbad dealain air a dhèanamh de na bataraidhean sin ann an structar cho làidir ris a ’bhataraidh de alùmanum, ach thèid an cuideam a lughdachadh gu mòr.
Is e a’ chiad chleachdadh de na bataraidhean àrdteicneòlais sin cha mhòr gu cinnteach electronics luchd-cleachdaidh. Thuirt an t-Ollamh Chalmers Leif Asp: “Ann am beagan bhliadhnaichean, tha e gu tur comasach fòn cliste, laptop no baidhsagal dealain a dhèanamh nach eil ach leth cuideam an-diugh agus a tha nas toinnte.” Ach, mar a thuirt an neach a tha os cionn a’ phròiseict, “Tha sinn dha-rìribh air a chuingealachadh le ar mac-meanmna an seo.”
Chan e a-mhàin gu bheil am bataraidh na bhunait airson carbadan dealain an latha an-diugh, ach cuideachd an ceangal as laige. Chan fhaic eadhon an ro-aithris as dòchasaiche ach dà uair an dùmhlachd lùtha gnàthach. Dè ma tha sinn airson an raon iongantach a gheall sinn uile fhaighinn - agus a bheil e coltach gu bheil cuideigin gach seachdain a’ gealltainn 1,000 cilemeatair gach cosgais? - Feumaidh sinn dèanamh nas fheàrr na bhith a’ cur bataraidhean ri càraichean: feumaidh sinn càraichean a dhèanamh a-mach à bataraidhean.
Tha eòlaichean ag ràdh gun toir càradh sealach air cuid de shlighean millte, a' gabhail a-steach àrd-rathad Coquihalla, grunn mhìosan.
Tha Postmedia dealasach a thaobh fòram deasbaid gnìomhach ach prìobhaideach a chumail agus a’ brosnachadh luchd-leughaidh gu lèir am beachdan a thoirt seachad air na h-artaigilean againn. Faodaidh gun toir e suas ri uair a thìde mus nochd beachdan air an làrach-lìn. Bidh sinn ag iarraidh ort do bheachdan a chumail buntainneach agus le spèis. Tha sinn air fiosan post-d a chomasachadh - ma gheibh thu freagairt beachd, ma thèid snàithlean beachd a leanas tu ùrachadh, no ma leanas tu ri beachd neach-cleachdaidh, gheibh thu post-d a-nis. Tadhailibh air ar Stiùiridhean Coimhearsnachd airson tuilleadh fiosrachaidh agus mion-fhiosrachadh air mar as urrainn dhut roghainnean post-d atharrachadh.