சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடு ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தப் போகிறதா? கிராஃபைட் கலந்த பெட்ரோலிய கோக்கின் “சிம்மாசனம்” இன்னும் எவ்வளவு காலம் நீடிக்கும்?

தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் மற்றும் செலவுக் குறைப்புகளுடன், சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள், கிராஃபைட் ஆனோடுகளுக்கு (கிராஃபைட்டாக்கப்பட்ட பெட்ரோலிய கோக் உட்பட) ஒரு விரிவான சவாலை முன்வைக்கின்றன. இருப்பினும், கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் "அரசாட்சி" குறுகிய காலத்தில் நிலையாக உள்ளது, அதே சமயம் நீண்ட காலத்தில் அவை மாற்றப்படும் அபாயத்தையும் எதிர்கொள்கின்றன. பின்வரும் பகுப்பாய்வானது தொழில்நுட்பம், செலவு மற்றும் சந்தைப் பயன்பாடு ஆகிய மூன்று பரிமாணங்களிலிருந்து மேற்கொள்ளப்படுகிறது.

I. தொழில்நுட்பப் பரிமாணம்: சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் “செயல்திறன் பாய்ச்சல்” மற்றும் கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் “வரம்புக்குட்பட்ட முட்டுக்கட்டை”

சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் திருப்புமுனை நன்மைகள்

• ஆற்றல் அடர்த்தியின் ஆதிக்கம்: சிலிக்கானின் கோட்பாட்டு ரீதியான குறிப்பிட்ட கொள்ளளவு (4200mAh/g), கிராஃபைட்டின் (372mAh/g) கொள்ளளவை விட பத்து மடங்குக்கும் அதிகமாகும். CVD (வேதி ஆவிப் படிவு) மூலம் தயாரிக்கப்பட்ட சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள், பாரம்பரிய கிராஃபைட்டுடன் ஒப்பிடும்போது ஆற்றல் அடர்த்தியில் 50% அதிகரிப்பைக் காட்டுகின்றன, மேலும் அவற்றின் சுழற்சி ஆயுட்காலம் 1000 சுழற்சிகளைத் தாண்டுகிறது (எ.கா., ஷாங்காய் ஷிபாவின் இடைத்துளை கார்பன் எலும்புக்கூடு தொழில்நுட்பம், மின்முனை வீக்க விகிதத்தை 5% ஆகக் குறைக்கிறது).
• கன அளவு விரிவாக்கச் சிக்கல்களைத் தணித்தல்: நுண்துளைகளுடைய கார்பன் கட்டமைப்புகளுடன் இணைந்த நானோ அளவிலான சிலிக்கான் துகள்கள், ஒரு "சுவாசிக்கும் சிக்கலான பாதை" போன்ற அமைப்பை உருவாக்கி, சிலிக்கானின் விரிவாக்க அழுத்தத்தைத் திறம்படத் தணிக்கின்றன. உதாரணமாக, CVD சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளைப் பயன்படுத்தும் டெஸ்லாவின் 4680 பேட்டரி, 2500-க்கும் மேற்பட்ட சுழற்சிகளை அடைவதோடு, 8 நிமிட வேகமான மின்னேற்றத்தையும் சாத்தியமாக்குகிறது.
• மேம்படுத்தப்பட்ட செயல்முறை இணக்கத்தன்மை: சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளை அரை-திட மின்பகுளிகளுடன் ஒருங்கிணைக்க முடியும், இது பாதுகாப்பையும் ஆற்றல் அடர்த்தியையும் மேலும் மேம்படுத்துகிறது. பெய்ஜிங் லியரின் சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள், சல்பைடு திட மின்பகுளிகளுடன் இணைக்கப்படும்போது, ​​500Wh/kg-க்கும் அதிகமான ஆற்றல் அடர்த்தியையும் 2000 சுழற்சிகள் வரையிலான ஆயுட்காலத்தையும் அடைகின்றன.

கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் "உச்சவரம்பு விளைவு"

• செயல்திறன் வரம்புகள்: கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் நடைமுறைத் தனித்திறன், அதன் கோட்பாட்டு அதிகபட்சமான 360mAh/g-ஐ ஏறக்குறைய எட்டியுள்ளது. இருப்பினும், மோசமான மின்பகுளிப் பொருந்தாமை மற்றும் ஆரம்பகால மின்னேற்றம்/மின்னிறக்கச் சுழற்சிகளின் போது SEI (திட மின்பகுளி இடைமுகம்) படலம் உருவாவதால் ஏற்படும் திறன் குறைதல் போன்ற சிக்கல்களும் உள்ளன.
• வரையறுக்கப்பட்ட மாற்றியமைக்கும் சாத்தியம்: மென் கார்பன், கடின கார்பன் அல்லது கார்பன் நானோகுழாய்களைப் பயன்படுத்தி மாற்றியமைப்புகளைச் செய்ய முடிந்தாலும், அவை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் கோட்பாட்டு ரீதியான கொள்ளளவு நன்மைகளை விஞ்ச முடியாது. உதாரணமாக, கடின கார்பன், கிராஃபைட்டை விட அதிக குறிப்பிட்ட கொள்ளளவை வழங்கினாலும், ஒரு நிலையான மின்னேற்ற-மின்னிறக்கத் தளத்தைக் கொண்டிருக்கவில்லை மற்றும் விரைவான கொள்ளளவு சிதைவைச் சந்திக்கிறது.

II. செலவுப் பரிமாணம்: சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் “செலவுக் குறைப்பு வளைவு” மற்றும் கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் “செலவு நன்மை” ஒப்பீடு

சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளில் செலவுக் குறைப்புகள்

• சிலேன் வாயு தன்னிறைவு: சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளுக்கான ஒரு முக்கிய மூலப்பொருளான சிலேன் வாயு (SiH₄), முன்பு இறக்குமதியைச் சார்ந்திருந்தது (ஒரு டன்னுக்கு 2 மில்லியன் யுவான் வரை விலை). 2023 முதல், முன்னணி நிறுவனங்கள் சுயமாகக் கட்டப்பட்ட உற்பத்தி வழித்தடங்கள் மூலம் உள்நாட்டு உற்பத்தியை அடைந்து, செலவுகளை ஒரு டன்னுக்கு 750,000 யுவானாகக் குறைத்துள்ளன. இது சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் விலையை ஒரு டன்னுக்கு 1.5 மில்லியன் யுவானிலிருந்து 750,000 யுவானாகக் குறைத்துள்ளது. இது கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் விலையை (ஒரு டன்னுக்கு சுமார் 500,000 யுவான்) விட ஏறத்தாழ 1.5 மடங்கு அதிகமாகும்.
• CVD செயல்முறைகளின் விரிவாக்கத் திறன்: உள்நாட்டு CVD உபகரணங்களின் விலைகள், இறக்குமதி செய்யப்படும் உபகரணங்களின் விலையில் மூன்றில் ஒரு பங்காகக் குறைந்துள்ளன, அதே நேரத்தில் ஒற்றை இயந்திரத்தின் உற்பத்தித் திறன் மும்மடங்கு அதிகரித்துள்ளது. உதாரணமாக, ஒரு முன்னணி நிறுவனத்தின் CVD உற்பத்தித் திறன் ஆண்டுக்கு 100 டன்களிலிருந்து 5000 டன்களாக உயர்ந்ததால், அலகு செலவுகள் 40% குறைந்துள்ளன.
• பொருளாதார சாத்தியக்கூறு: சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் விலை, கிராஃபைட்டின் விலையைப்போல் 1.5 மடங்கு குறைந்தால், 30kWh பேட்டரி பொருத்தப்பட்ட A00-வகுப்பு மின்சார வாகனத்திற்கான செலவு அதிகரிப்பு தோராயமாக 2000 யுவானாக இருக்கும். அதே நேரத்தில், இது பயண வரம்பில் 15% அதிகரிப்பை அளித்து, குறிப்பிடத்தக்க செலவுத் திறனை வழங்கும்.

கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் "செலவுப் பாதுகாப்பு"

• குறைந்த மூலப்பொருள் செலவுகள்: கிராஃபைட் ஆனோடு மூலப்பொருட்களான பெட்ரோலியம் கோக் மற்றும் நீடில் கோக் போன்றவை மிகக் குறைந்த விலை ஏற்ற இறக்கத்தைக் கொண்டுள்ளன (எ.கா., கிராஃபைடைஸ் செய்யப்பட்ட பெட்ரோலியம் கோக்கின் விலை ஒரு டன்னுக்கு 1620-3000 யுவான்).
• முதிர்ச்சியடைந்த உற்பத்தி செயல்முறைகள்: கிராஃபைட் ஆனோடுகளுக்கான உற்பத்தி செயல்முறை (நசுக்குதல், துகள்களாக்குதல், வகைப்படுத்துதல், உயர்-வெப்பநிலை கிராஃபைட்டாக்குதல்) மிகவும் தரப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, இது பெருமளவு உற்பத்தியின் கீழ் செலவைக் கட்டுப்படுத்த உதவுகிறது.
• குறுகிய கால செலவு நன்மை: ஆற்றல் சேமிப்புப் பயன்பாடுகளிலும் (சுழற்சி ஆயுளைச் சார்ந்தது ஆனால் ஆற்றல் அடர்த்தியில் குறைந்த தேவை கொண்டது) மற்றும் குறைந்த விலை மின்சார வாகனச் சந்தைகளிலும், கிராஃபைட் ஆனோடுகள் செலவு நன்மையைத் தக்கவைத்துக் கொள்கின்றன.

III. சந்தைப் பயன்பாட்டுப் பரிமாணம்: சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் “சந்தை ஊடுருவல்” மற்றும் கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் “தற்போதைய சந்தை” ஒப்பீடு

சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் "அதிவேக வளர்ச்சிப் பாதை"

• ஆற்றல் மின்கலங்கள்: CATL மற்றும் டெஸ்லா போன்ற முன்னணி நிறுவனங்கள் சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடு மின்கலங்களின் பெருமளவு உற்பத்தியில் முன்னோடிகளாகத் திகழ்கின்றன. சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளுக்கான உலகளாவிய தேவை 2026-ஆம் ஆண்டுக்குள் 60,000-70,000 டன்களை எட்டும் எனக் கணிக்கப்பட்டுள்ளது, இது 18-21 பில்லியன் யுவான் சந்தை அளவிற்குச் சமமாகும்.
• நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்கள்: 25%க்கும் மேற்பட்ட உயர் ரக ஸ்மார்ட்போன்களில் (உதாரணமாக, ஹானர் மேஜிக்5 ப்ரோ) சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. இவை பேட்டரி திறனை 15% அதிகரிப்பதோடு, தடிமனையும் வெறும் 0.1 மி.மீ. மட்டுமே கூட்டுகின்றன.
• திட நிலை மின்கலங்கள்: சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள், திட மின்பகுளிகளுடன் இணைந்து, ஒரு நீண்ட கால தொழில்நுட்பத் திசையைக் குறிக்கின்றன. உதாரணமாக, பெய்ஜிங் லியரின் சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள், சல்பைடு திட மின்பகுளிகளுடன் இணைக்கப்பட்டு, 500Wh/kg-க்கும் அதிகமான ஆற்றல் அடர்த்தியை அடைகின்றன.

கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் "தற்போதைய சந்தைப் பாதுகாப்பு"

• சந்தைப் பங்கின் ஆதிக்கம்: லித்தியம்-அயன் பேட்டரி ஆனோடு மூலப்பொருள் சந்தையில், கிராஃபைட் ஆனோடுகள் தற்போது 95%-க்கும் அதிகமான பங்கைக் கொண்டுள்ளன (இதில் செயற்கை கிராஃபைட் 80% ஆகும்). இதனால், குறுகிய காலத்தில் முழுமையான மாற்றீடு நிகழ்வது சாத்தியமில்லை.
• சிறப்புச் சந்தை நிலைத்தன்மை: ஆற்றல் சேமிப்பு (எ.கா., பரவலாக்கப்பட்ட சேமிப்பு) மற்றும் குறைந்த விலை மின்சார வாகனச் சந்தைகளில், செலவு நன்மைகள் மற்றும் 6000 சுழற்சிகளுக்கு மேலான ஆயுட்காலம் காரணமாக கிராஃபைட் ஆனோடுகள் தங்களின் முக்கிய இடத்தைத் தக்கவைத்துக் கொள்கின்றன.

IV. எதிர்காலக் கண்ணோட்டம்: கிராஃபைட் ஆனோடுகள் எவ்வளவு காலம் தங்கள் “சிம்மாசனத்தைத்” தக்க வைத்துக் கொள்ள முடியும்?

• குறுகிய காலம் (1-3 ஆண்டுகள்): கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் ஆதிக்கம் தொடரும், ஆனால் ஆற்றல் மின்கலங்கள் மற்றும் உயர்தர நுகர்வோர் மின்னணு சாதனங்களில் சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் பயன்பாடு வேகமாக அதிகரிக்கும்.
• நடுத்தரக் காலம் (3-5 ஆண்டுகள்): சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகளின் விலை கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் விலைக்கு இணையாக உயர்ந்தால் (2026-க்குள் இது எதிர்பார்க்கப்படுகிறது), அவற்றின் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் வேகமான மின்னேற்ற நன்மைகள், ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் குறைந்த விலை மின்சார வாகனச் சந்தைகளில் பெரிய அளவிலான மாற்றீட்டிற்கு வழிவகுக்கும்.
• நீண்ட கால அடிப்படையில் (5+ ஆண்டுகள்): சிலிக்கான்-கார்பன் ஆனோடுகள், திட மின்பகுளிகளுடன் இணைந்து, அடுத்த தலைமுறை மின்கலத் தொழில்நுட்பங்களின் மையமாக மாறக்கூடும்; இது கிராஃபைட் ஆனோடுகளின் ஆதிக்கத்தை வீழ்த்தவும் வாய்ப்புள்ளது.

​