Graphene rafhlöður: næsta stóra stökkið fyrir rafhjóla-?

Rafhjól hafa vaxið úr sessvöru yfir í stóran hluta hreyfanleika í þéttbýli. Í Evrópu og Norður-Ameríku eru e-reiðhjól nú notuð til flutninga, afhendingar, afþreyingar og sameiginlegrar hreyfingar. Eftir því sem markaðurinn stækkar aukast væntingar um drægni, hleðslutíma og endingu rafhlöðunnar einnig.

Í miðju allra þessara væntinga er rafhlaðan.

Í dag nota flest rafhjól-litíum-jónarafhlöður. Tæknin er þroskuð, áreiðanleg og víða aðgengileg. Hins vegar hefur það enn nokkrar takmarkanir. Hleðsla getur tekið nokkrar klukkustundir. Varmastjórnun verður að vera vandlega stjórnað. Og langtíma líftími fer mjög eftir gæðum rafhlöðunnar og hönnun BMS.

Vegna þessa halda framleiðendur og rannsóknarstofnanir áfram að kanna ný efni sem gætu bætt afköst rafhlöðunnar. Eitt af efnum sem mest hefur verið rætt um undanfarin ár er grafen.

Grafen rafhlöðum er oft lýst sem hugsanlegu næsta skrefi í rafhlöðutækni. En hverjar eru þær nákvæmlega og hversu viðeigandi eru þær fyrir rafhjólaiðnaðinn í dag?

Hvað er grafen rafhlaða?

Grafen er eitt lag af kolefnisatómum sem raðað er í sexhyrndar grindur. Það er unnið úr grafíti, sama efni og notað í hefðbundnum litíum-rafhlöðuskautum, en uppbygging þess er afar þunn og mjög leiðandi.

Í efnisfræði er grafen þekkt fyrir nokkra eiginleika:

• Mjög mikil rafleiðni
• Frábær hitaleiðni
• Sterkur vélrænni styrkur þrátt fyrir að vera mjög þunnur
• Stórt yfirborð fyrir rafefnafræðileg viðbrögð

Vegna þessara eiginleika er grafen oft rannsakað sem aukefni í orkugeymslukerfum.

Fyrir rafhlöðuverkfræðinga eru áhugaverðustu eiginleikarnir leiðni og hitaleiðni. Þetta hefur bein áhrif á hversu hratt rafeindir hreyfast inni í rafhlöðunni og hvernig hita er stjórnað við hleðslu og afhleðslu.

Hvernig grafen rafhlöður virka

Í flestum vörum í-heiminum þýðir „grafen rafhlaða“ ekki alveg nýja rafhlöðuefnafræði.

Þess í stað er grafen venjulega notað til að bæta hefðbundnar litíum-jónarafhlöður. Það er hægt að fella það inn í forskautið, bakskautið eða leiðandi lögin til að bæta rafleiðir og hitastöðugleika.

Í einfölduðu máli getur grafen hjálpað:

• Bættu rafeindaflutning innan rafhlöðunnar
• Draga úr innri mótstöðu
• Bættu hitadreifingu
• Styðjið hraðari hleðslu- og losunarhraða

Þannig að þegar iðnaðurinn talar um grafen rafhlöður fyrir rafhjól, þá er venjulega átt við grafen-bættar litíum rafhlöður, en ekki algjörlega skipta um litíum efnafræði.

Tegundir grafen rafhlöðutækni

Graphene er nú kannað í nokkrum rafhlöðuhugtökum:

Fyrir rafhjólaiðnaðinn er grafen-bætt litíum rafhlaða mikilvægasta aðferðin í dag.

Á þessu stigi er grafen best skilið sem efni til að bæta frammistöðu, frekar en alveg nýtt rafhlöðukerfi.

Helstu kostir grafen rafhlöður fyrir E-hjól

Graphene hefur vakið athygli aðallega vegna þess að það gæti bætt nokkra frammistöðuþætti sem skipta máli fyrir rafmagnshjól.

Hraðari hleðsla

Hleðslutími er mikið áhyggjuefni fyrir marga reiðmenn, sérstaklega í hreyfanleika í þéttbýli og bílaflota.

Mikil leiðni grafen getur dregið úr innri viðnám inni í rafhlöðunni. Þetta leyfir meiri straumflæði meðan á hleðslu stendur, sem getur hugsanlega stytt hleðslutímann.

Fræðilega séð gætu grafen-bættar rafhlöður stutt verulega hraðari hleðslulotur samanborið við venjulegar litíum-rafhlöður.

Hins vegar fer raunverulegur-hleðsluhraði enn eftir:

• Rafhlöðuhönnun
• BMS stjórnunarstefna
• Afl hleðslutækis
• Hitastjórnun

Grafen hjálpar til við að gera hraðari hleðslu, en það er ekki eini þátturinn.

Hærri orkuþéttleiki

Orkuþéttleiki ákvarðar hversu mikla orku er hægt að geyma í tiltekinni rafhlöðuþyngd.

Með því að bæta rafeindaflutning og rafskautsnýtingu getur grafen hjálpað til við að auka nothæfan orkuþéttleika. Þetta getur þýtt í:

• Lengra reiðsvið
• Minni rafhlöðupakkar
• Betri afköst fyrir létt rafhjól-

Umbæturnar eru venjulega stigvaxandi frekar en stórkostlegar, en jafnvel lítill hagnaður er dýrmætur fyrir hreyfanleikavörur.

Lengri endingartími rafhlöðu

Líftími rafhlöðunnar er mældur með hleðslulotum.

Grafen getur hjálpað til við að koma á stöðugleika rafskautsbygginga og draga úr niðurbroti við endurtekna hleðslu. Í vel-hönnuðum kerfum getur þetta lengt endingu rafhlöðunnar.

Hugsanleg ávinningur felur í sér:

• Fleiri hleðslulotur áður en afkastageta minnkar
• Betri langtíma-afköst
• Lægri skiptingartíðni

Fyrir rafhjólaflota í atvinnuskyni getur þetta haft áberandi áhrif á rekstrarkostnað.

Betri hitaleiðni

Hiti er einn helsti þátturinn sem hefur áhrif á öryggi rafhlöðunnar og endingu.

Grafen hefur framúrskarandi hitaleiðni. Þegar það er samþætt í rafhlöðuefni getur það hjálpað til við að dreifa hita jafnari yfir frumuna.

Þetta bætir:

• Hitastöðugleiki
• Öryggismörk við mikið álag
• Afköst við hraðhleðsluaðstæður

Í hagnýtum rafhlöðukerfum treystir hitastjórnun enn að miklu leyti á frumuhönnun og BMS-stýringu, en grafen getur stutt betri hitauppstreymi.

Léttari þyngd

Vegna þess að grafen bætir rafmagnsnýtingu geta sumar rafhlöðuhönnun náð sömu frammistöðu með aðeins minna efni.

Þetta getur stuðlað að léttari rafhlöðupökkum.

Fyrir e-hjól bætir minni þyngd:

• Reiðþægindi
• hröðun
• heildar skilvirkni ökutækja

Samanlagt útskýra þessir kostir hvers vegna grafen heldur áfram að vekja athygli í rafgeiranum fyrir rafhjóla-.

Grafen rafhlöður vs litíum-jónarafhlöður

Mikilvægt er að halda væntingum raunhæfum. Grafenrafhlöður eru oft settar fram sem byltingarkennd tækni, en í flestum tilfellum eru þær þróun litíum-jónarafhlöður frekar en skipti.

Samanburðurinn hér að neðan endurspeglar almennan skilning iðnaðarins í dag.

Frá sjónarhóli framleiðanda er litíum-jónatækni áfram ríkjandi og hagnýtasti kosturinn fyrir núverandi rafhjólaframleiðslu.

Grafentækni lofar góðu, en hún er enn að þróast hvað varðar stórframleiðsla-.

Eru grafen rafhlöður þegar notaðar í rafhjólum-?

Sumir rafhlöðubirgjar hafa kynnt rafhlöðuvörur-bættar með grafeni og nokkur vörumerki fyrir hreyfanleika hafa gert tilraunir með þær.

Hins vegar er hægt að draga saman markaðsstöðuna í dag einfaldlega:

• Flest e-reiðhjól nota enn hefðbundnar litíum-jónarafhlöður
• Grafen rafhlöður eru ekki enn almenn lausn
• Sumar vörur sem eru markaðssettar sem "grafen rafhlöður" nota í raun lítil grafenaukefni frekar en full grafen rafskautsbygging

Fyrir marga framleiðendur eru helstu hindranirnar:

• Framleiðslukostnaður
• Efnissamkvæmni
• Takmörkuð-langtíma svæðisgögn

Vegna þessa tekur iðnaðurinn nú smám saman nálgun. Grafen er verið að prófa og samþætta skref fyrir skref frekar en að skipta um núverandi rafhlöðutækni á einni nóttu.

Áskoranir sem standa frammi fyrir grafen rafhlöðutækni

Þó að grafen hafi skýra fræðilega kosti, takmarka nokkrar áskoranir enn útbreidda upptöku.

Hár framleiðslukostnaður

Það er enn dýrt að framleiða hágæða grafén í stærðargráðu.

Rafhlöðu-grafín verður að uppfylla stranga staðla um hreinleika og samkvæmni. Framleiðsla þessara efna í miklu magni er enn í þróun.

Þar til framleiðslukostnaður lækkar verða grafen rafhlöður áfram dýrari en venjulegar litíum rafhlöður.

Framleiðsla sveigjanleiki

Rafhlöðuframleiðsla byggir á mjög bjartsýni framleiðslulínum.

Til að kynna ný efni eins og grafen þarf aðlögun í:

• rafskautshúðunarferli
• efnisdreifingaraðferðir
• gæðaeftirlitskerfi

Það tekur tíma að stækka þessar breytingar yfir stórar verksmiðjur.

Tækni Þroski

Lithium-rafhlöður hafa meira en þriggja áratuga iðnaðarþróun að baki.

Grafen rafhlöðutækni er enn á fyrri stigum. Langtíma-frammistöðu, endingu og öryggi verður að halda áfram að sannreyna með raunverulegum-forritum.

Fyrir marga framleiðendur er forgangsverkefnið áreiðanleiki og fyrirsjáanlegt framboð, sem skýrir áframhaldandi yfirburði hefðbundinna litíum-jónafrumna.

Framtíð grafen rafhlöður í rafhjólaiðnaðinum

Rafhlöðutæknin þróast hratt. Grafen er aðeins eitt af nokkrum efnum sem verið er að skoða fyrir næstu-kynslóð rafhlöður.

Önnur þróun felur í sér:

• Föst-rafhlöður
• Kísil-undirstaða forskaut
• Háþróuð litíum efnafræði

Grafen gæti gegnt mikilvægu hlutverki í samsetningu með þessari tækni.

Möguleg framtíðarforrit í rafhjólageiranum- eru:

• afkastamikil-samgönguhjóla-
• rafreiðhjól- með meiri orkuþörf
• sameiginlegir hreyfanleikaflotar sem þurfa hraðhleðslu
• létt afkastahjól

Í mörgum tilfellum getur grafen virkað sem frammistöðuauki innan litíum rafhlöðukerfa, frekar en að skipta litíum alfarið út.

Raunhæfustu horfurnar eru hægfara samþætting eftir því sem tæknin þroskast.

v

Velja réttu rafhlöðuna fyrir E-hjólið þitt

Fyrir rafhjólaframleiðendur er lykilspurningin ekki einfaldlega hvort tækni sé ný. Raunverulega spurningin er hvort hún sé áreiðanleg, stigstærð og hentug fyrir forritið.

Þegar þú velur rafhlöðukerfi ætti að hafa nokkra þætti í huga:

• nauðsynlegt svið
• hleðslumannvirki
• þyngdarmarkmiðum ökutækja
• rekstrarumhverfi
• öryggis- og vottunarkröfur

Lithium-jónarafhlöður bjóða upp á besta jafnvægið milli frammistöðu, kostnaðar og framboðsstöðugleika. Með réttu frumuvali, pakkningahönnun og BMS-stýringu geta þau skilað frábærum árangri fyrir flest rafhjólaforrit.

Reyndir rafhlöðuframleiðendur halda áfram að fylgjast með nýrri tækni eins og grafeni, um leið og þeir bæta núverandi litíum rafhlöðulausnir.

Fyrir flest vörumerki í dag er áherslan áfram á hágæða litíum rafhlöðupakka með sterkri öryggishönnun og áreiðanlegri framleiðslu.

Niðurstaða

Grafen rafhlöður eru spennandi þróun í rafhlöðurannsóknum. Efnið býður upp á skýra kosti í leiðni, hitastjórnun og hugsanlegum framförum.

Hins vegar, á núverandi e-reiðhjólamarkaði, er grafen betur skilið sem viðbót við litíum rafhlöðutækni frekar en full skipti.

Lithium-rafhlöður verða líklega áfram aðalorkugjafi rafhjóla á næstunni. Á sama tíma halda grafenrannsóknir áfram að þróast og hlutverk þeirra gæti vaxið eftir því sem framleiðsluferlar batna.

Fyrir framleiðendur og vörumerki fyrir hreyfanleika er hagnýtasta stefnan í dag að einbeita sér að sannreyndum rafhlöðukerfum á sama tíma og vera upplýst um ný efni eins og grafen.

Ertu að leita að áreiðanlegum lithium-ion e-rafhlöðuframleiðanda?

GEB er vörumerki undir General Electronics Technology Co., LTD, sem sérhæfir sig í litíum rafhlöðum fyrir rafhjól. Síðan verksmiðjan okkar var stofnuð árið 2009 hefur GEB einbeitt sér að bandarískum og evrópskum mörkuðum og hefur byggt upp sterkt orðspor í vestrænum litíum rafhlöðuiðnaði.

Vörur okkar hafa fengið UL, CE, RoHS og önnur staðbundin öryggis- og umhverfisvottorð, sem tryggir að fullu samræmi við bandaríska og ESB markaðsstaðla.

Við bjóðum upp á breitt úrval af litíum rafhlöðum fyrir e-hjól með mismunandi spennu, getu og forskriftum, og við bjóðum einnig upp á sérsniðnar rafhlöðulausnir sem eru sérsniðnar að þörfum viðskiptavina.

Hafðu samband við GEB í dag til að ræða 48V rafhlöðu-rafhlöðuverkefnið þitt og sérsniðnar rafhlöðulausnir.