Ar y dydd Mercher nesaf, Tachwedd 24, bydd y bwrdd crwn diweddaraf o Gyrru i'r Dyfodol yn trafod sut olwg allai fod ar ddyfodol cynhyrchu batri Canada. P'un a ydych chi'n optimist - rydych chi wir yn credu y bydd pob car yn drydanol erbyn 2035 - neu os ydych chi'n meddwl na fyddwn ni'n cyrraedd y nod uchelgeisiol hwnnw, mae ceir sy'n cael eu pweru gan fatri yn rhan bwysig o'n dyfodol. Os yw Canada am fod yn rhan o'r chwyldro trydan hwn, mae angen inni ddod o hyd i ffordd i ddod yn wneuthurwr blaenllaw systemau pŵer modurol yn y dyfodol. I weld sut olwg sydd ar y dyfodol, gwyliwch y bwrdd crwn gweithgynhyrchu batri diweddaraf i ni yng Nghanada ddydd Mercher hwn am 11:00 am Eastern Time.
Anghofiwch am fatris cyflwr solet. Mae'r un peth yn wir am yr holl hype am anodau silicon. Ni all hyd yn oed y batri aer alwminiwm vaunted na ellir ei wefru gartref ysgwyd byd cerbydau trydan.
Beth yw batri strwythurol? Wel, mae hwn yn gwestiwn da. Yn ffodus i mi, sydd ddim eisiau cymryd arno efallai nad oes gen i arbenigedd peirianneg, mae'r ateb yn syml. Mae ceir trydan presennol yn cael eu pweru gan fatris sydd wedi'u gosod yn y car. O, rydym wedi dod o hyd i ffordd newydd o guddio eu hansawdd, sef adeiladu'r holl fatris lithiwm-ion hyn i lawr y siasi, gan greu platfform “sgrialu” sydd bellach yn gyfystyr â dyluniad EV. Ond maen nhw'n dal ar wahân i'r car. Ychwanegiad, os dymunwch.
Mae batris strwythurol yn gwyrdroi'r patrwm hwn trwy wneud y siasi cyfan wedi'i wneud o gelloedd batri. Mewn dyfodol sy'n ymddangos yn freuddwydiol, nid yn unig y bydd y llawr cynnal llwyth yn hytrach na batris cynnwys, ond rhannau penodol o'r corff-A-pileri, toeau, a hyd yn oed, fel y mae sefydliad ymchwil wedi dangos, mae'n bosibl, Y hidlydd aer dan bwysau ystafell-nid yn unig offer gyda batris, ond mewn gwirionedd a gyfansoddwyd gan batris. Yng ngeiriau'r gwych Marshall McLuhan, batri yw car.
Wel, er bod batris lithiwm-ion modern yn edrych yn uwch-dechnoleg, maent yn drwm. Mae dwysedd ynni ïon lithiwm yn llawer llai na gasoline, felly er mwyn cyflawni'r un ystod â cherbydau tanwydd ffosil, mae'r batris mewn EVs modern yn fawr iawn. Mawr iawn.
Yn bwysicach fyth, maent yn drwm. Megis trwm mewn “llwyth llydan”. Y fformiwla sylfaenol a ddefnyddir ar hyn o bryd i gyfrifo dwysedd ynni batri yw y gall pob cilogram o ïon lithiwm gynhyrchu tua 250 wat-awr o drydan. Neu yn y byd byrfodd, mae'n well gan beirianwyr, 250 Wh/kg.
Gwnewch ychydig o fathemateg, mae batri 100 kWh fel Tesla wedi'i blygio i mewn i fatri Model S, sy'n golygu, ble bynnag yr ewch, byddwch chi'n llusgo tua 400 kg o batri. Dyma'r cymhwysiad gorau a mwyaf effeithlon. I ni lleygwyr, efallai y byddai'n fwy cywir amcangyfrif bod batri 100 kWh yn pwyso tua 1,000 o bunnoedd. Megis hanner tunnell.
Nawr dychmygwch rywbeth fel yr Hummer SUT newydd, sy'n honni bod ganddo bŵer ar y llong o hyd at 213 kWh. Hyd yn oed os bydd y cyffredinol yn dod o hyd i rai datblygiadau mewn effeithlonrwydd, bydd y Hummer uchaf yn dal i lusgo tua tunnell o fatris. Bydd, bydd yn gyrru ymhellach, ond oherwydd yr holl fanteision ychwanegol hyn, nid yw'r cynnydd yn yr ystod yn gymesur â dyblu'r batri. Wrth gwrs, rhaid bod gan ei lori injan fwy pwerus—hynny yw, llai effeithlon—i gyd-fynd. Perfformiad dewisiadau amgen ysgafnach, byrrach. Fel y bydd pob peiriannydd modurol (boed ar gyfer cyflymder neu economi tanwydd) yn dweud wrthych, pwysau yw'r gelyn.
Dyma lle mae'r batri strwythurol yn dod i mewn. Trwy adeiladu ceir o fatris yn hytrach na'u hychwanegu at strwythurau presennol, mae'r rhan fwyaf o'r pwysau ychwanegol yn diflannu. I ryw raddau - hynny yw, pan fydd yr holl bethau strwythurol yn cael eu trosi'n fatris - mae cynyddu ystod mordeithio'r car yn arwain at bron dim colli pwysau.
Fel y byddech chi'n ei ddisgwyl - oherwydd dwi'n gwybod eich bod chi'n eistedd yno yn meddwl “Am syniad gwych!” - mae yna rwystrau i'r datrysiad clyfar hwn. Y cyntaf yw meistroli'r gallu i wneud batris o ddeunyddiau y gellir eu defnyddio nid yn unig fel anodes a catodes ar gyfer unrhyw batri sylfaenol, ond hefyd fel digon cryf-ac ysgafn iawn! -Adeiledd sy'n gallu cynnal car dwy dunnell a'i deithwyr, a'r gobaith yw y bydd yn ddiogel.
Nid yw'n syndod mai dwy brif gydran y batri strwythurol mwyaf pwerus a wnaed hyd yma gan Brifysgol Technoleg Chalmers ac a fuddsoddwyd gan KTH Royal Institute of Technology, dwy brifysgol peirianneg enwocaf Sweden - yw ffibr carbon ac alwminiwm. Yn y bôn, defnyddir ffibr carbon fel yr electrod negyddol; mae'r electrod positif yn defnyddio ffoil alwminiwm wedi'i orchuddio â ffosffad haearn lithiwm. Gan fod ffibr carbon hefyd yn dargludo electronau, nid oes angen arian trwm a chopr. Mae'r catod a'r anod yn cael eu cadw ar wahân gan fatrics ffibr gwydr sydd hefyd yn cynnwys electrolyte, felly nid yn unig mae'n cludo ïonau lithiwm rhwng yr electrodau, ond hefyd yn dosbarthu'r llwyth strwythurol rhwng y ddau. Foltedd enwol pob cell batri o'r fath yw 2.8 folt, ac fel pob batris cerbydau trydan cyfredol, gellir ei gyfuno i gynhyrchu'r 400V neu hyd yn oed 800V sy'n gyffredin i gerbydau trydan bob dydd.
Er bod hyn yn gam amlwg, nid yw hyd yn oed y celloedd uwch-dechnoleg hyn yn barod ar gyfer oriau brig o gwbl. Dim ond ychydig iawn o 25 wat-awr y cilogram yw eu dwysedd ynni, ac mae eu cryfder strwythurol yn 25 gigapascals (GPa), sydd ond ychydig yn gryfach na'r ffrâm ffibr gwydr. Fodd bynnag, gyda chyllid gan Asiantaeth Ofod Genedlaethol Sweden, mae'r fersiwn ddiweddaraf bellach yn defnyddio mwy o ffibr carbon yn lle electrodau ffoil alwminiwm, y mae ymchwilwyr yn honni bod ganddynt anystwythder a dwysedd ynni. Mewn gwirionedd, disgwylir i'r batris carbon/carbon diweddaraf hyn gynhyrchu hyd at 75 wat-awr o drydan fesul cilogram a modwlws Young o 75 GPa. Efallai y bydd y dwysedd ynni hwn yn llusgo y tu ôl i fatris lithiwm-ion traddodiadol o hyd, ond mae ei anystwythder strwythurol bellach yn well nag alwminiwm. Mewn geiriau eraill, efallai y bydd y batri siasi cerbyd trydan lletraws a wneir o'r batris hyn yn strwythurol mor gryf â'r batri wedi'i wneud o alwminiwm, ond bydd y pwysau'n cael ei leihau'n fawr.
Mae'r defnydd cyntaf o'r batris uwch-dechnoleg hyn bron yn sicr yn electroneg defnyddwyr. Dywedodd yr Athro Chalmers Leif Asp: “Mewn ychydig flynyddoedd, mae’n gwbl bosibl gwneud ffôn clyfar, gliniadur neu feic trydan sydd ond yn hanner pwysau heddiw ac sy’n fwy cryno.” Fodd bynnag, fel y nododd y person â gofal am y prosiect, “Dim ond ein dychymyg ni yma sy'n cyfyngu arno mewn gwirionedd.”
Mae'r batri nid yn unig yn sail i gerbydau trydan modern, ond hefyd ei gyswllt gwannaf. Dim ond dwywaith y dwysedd ynni presennol y gall hyd yn oed y rhagolwg mwyaf optimistaidd ei weld. Beth os ydym am gael yr ystod anhygoel y mae pob un ohonom wedi’i addo—ac mae’n ymddangos bod rhywun bob wythnos yn addo 1,000 cilomedr fesul tâl? — Bydd yn rhaid i ni wneud yn well nag ychwanegu batris at geir: bydd yn rhaid inni wneud ceir allan o fatris.
Dywed arbenigwyr y bydd gwaith atgyweirio dros dro ar rai llwybrau sydd wedi'u difrodi, gan gynnwys priffordd Coquihalla, yn cymryd sawl mis.
Mae Postmedia wedi ymrwymo i gynnal fforwm trafod gweithredol ond preifat ac mae'n annog pob darllenydd i rannu eu barn ar ein herthyglau. Gall gymryd hyd at awr i sylwadau ymddangos ar y wefan. Gofynnwn i chi gadw eich sylwadau yn berthnasol ac yn barchus. Rydym wedi galluogi hysbysiadau e-bost - os byddwch yn derbyn ymateb sylwadau, os yw edefyn sylwadau rydych chi'n ei ddilyn yn cael ei ddiweddaru, neu os byddwch chi'n dilyn sylw defnyddiwr, byddwch chi nawr yn derbyn e-bost. Ewch i'n Canllawiau Cymunedol i gael rhagor o wybodaeth a manylion am sut i addasu gosodiadau e-bost.