Твердотельная батарея Ionic — революция в электромобильности

Новый тип аккумулятора позволит электромобилям проехать почти 2400 километров без подзарядки

Электромобили сегодня все более плотно входят в нашу с вами повседневную жизнь. Практически в любом крупном городе-мегаполисе (в том числе и в нашей стране) можно найти зарядную станцию для того же электромобиля Tesla. И в емкости аккумулятора, на самом деле, и кроется одна из основных проблем современных электрокаров. Они все еще не настолько мощные, как хотелось бы. Однако все может измениться благодаря изобретению британского инженера Тревора Джексона.

Возможно, в скором времени заряжать электрокары нужно будет очень редко

Как сделать аккумуляторные батареи электрокаров более емкими

Наверняка вы (как и мы до сегодняшнего для) не слышали ничего о Треворе Джексоне. А он, меж тем, успел поработать в качестве инженера на такие компании, как Rolls-Royce, BAE Systems (оборонная компания Великобритании, занимающаяся разработками в области вооружений, информационной безопасности, аэрокосмической сфере), а также отслужить в качестве офицера военно-морского флота Ее Королевского величества.

Как сообщает редакция Daily Mail, еще в начале двухтысячных годов господин Джексон задумался о том, что традиционные литий-ионные аккумуляторы устарели и нужно как-то модифицировать эту технологию. Тогда, ясное дело, об электромобилях инженер даже не помышлял. Он просто решил разработать на основе алюминия более емкий аккумулятор, чем литий-ионные аналоги. Кроме того, в качестве электролита Тревор Джексон решил использовать безопасное для окружающей среды вещество. На разработку ушло почти 18 лет. За это время британец разработал экологически чистый аккумулятор, который подходит для использования в любой сфере — от создания обычных батарей до элементов питания электромобилей и даже самолетов. Но не все было так гладко.

С тех пор, как инженер еще 10 лет назад показал прототип своего устройства компаниям, занимавшихся сферой электрификации, он испытывал давление со стороны автомобильной индустрии. Батарею называли непроверенной, а ее возможности — завышенными. Насколько завышенными? Ну, скажем, если верить инженеру, то батарея Джексона вмещает в девять раз больше киловатт-часов электричества на килограмм, чем литий-ионная. Хотите простой пример? Пожалуйста: если поставить сопоставимую по весу и размеру батарею на Tesla Model S, то дальность пробега электромобиля увеличится с 600 до почти 2400 километров.

Прорыв в моих экспериментах наступил тогда, когда я нашел новую формулу электролита — не токсичного и не едкого. Я даже выпил его, когда демонстрировал инвесторам, чтобы доказать, что он безопасен», — говорит Тревор Джексон. Кроме безопасности, электролит обладает и другим важным преимуществом — он может работать с металлом низкого качества, например, с переработанными банками из-под газировки. Его формулу, однако, я держу в строжайшей тайне.

Тревор Джексон. Изобретатель аккумулятора нового типа

И это можно было бы принять за очередную «утку», если бы ни парочка «но». Во-первых, независимая экспертная оценка, проведенная правительственным агентством UK Trade and Investment в 2017 году, пришла к выводу, что батарея Джексона действительно «соответствует заявленным характеристикам» и основана на «заслуживающей доверия технологии». В любом случае мы будем следить за развитием событий и если у данной истории появятся новые подробности — вы узнаете их первыми в нашем новостном канале в Телеграм.

Читайте также:  Карбюратор солекс 21073 устройство

А во-вторых, инженер уже подписал многомиллионный контракт с британской компанией Austin Electric, которая будет производить аккумуляторы по технологии господина Джексона. Конечно, сразу на электромобили их устанавливать никто не станет. Сначала планируется использование аккумуляторов нового типа в трехколесных азиатских такси (моторикшах), затем в электровелосипедах и самокатах, а потом настанет и очередь электрокаров. Сообщается, что в свободной продаже аккумуляторы нового типа могут появиться уже в 2020 году.

Германия по праву считается одним из лучших производителей автомобилей в мире. Не зря же какую марку не назови, за каждым стоит история и даже легенда. Mercedes, Audi, BMW… Даже Volkswagen и Opel сделали многое для автомобильного мира. Можно вспомнить и другие марки, которых сейчас уже нет, но в историю они вошли — это Horch и […]

Во время разработки Tesla Model 3 Илон Маск предложил инженерам марки включить в конструкцию солнечные панели для увеличения автономности автомобиля. Эта идея была отвергнута в то время из-за несовершенства технологий, но сейчас все изменилось. Сейчас такие технологии и сами солнечные батареи, которые можно разместить на корпусе автомобиля, стали реальностью, и мы можем говорить об их […]

Ух, как же интересно, когда в очень консервативном мире автопрома происходят серьезные изменение. Долгое время мы наблюдали, как компании занимаются выпуском все более мощных двигателей. Потом появилась Tesla и стала продвигать идею электромобилей и все постепенно потянулись за ней. На этом фоне новость, которая появилась на днях, заставляет задуматься обо всей автомобильной промышленности, ведь на […]

Новые виды аккумуляторов приходят на смену литий-ионным батареям

Будущее электротранспорта во многом зависит от совершенствования аккумуляторов — они должны весить меньше, заряжаться быстрее и при этом производить больше энергии. Ученые уже добились некоторых результатов. Команда инженеров создала литий-кислородные батареи, которые не растрачивают энергию впустую и могут служить десятилетиями. А австралийский ученый представил ионистор на основе графена, который может заряжаться миллион раз без потери эффективности.

Литий-кислородные аккумуляторы мало весят и производят много энергии и могли бы стать идеальными комплектующими для электромобилей. Но у таких батарей есть существенный недостаток — они быстро изнашиваются и выделяют слишком много энергии в виде тепла впустую. Новая разработка ученых из МТИ, Аргонской национальной лаборатории и Пекинского университета обещает решить эту проблему.

Созданные командой инженеров литий-кислородные аккумуляторы используют наночастицы, в которых содержится литий и кислород. При этом кислород при изменении состояний сохраняется внутри частицы и не возвращается в газовую фазу. Это отличает разработку от литий-воздушных батарей, которые получают кислород из воздуха и выпускают его в атмосферу во время обратной реакции. Новый подход позволяет сократить потерю энергии (величина электрического напряжения сокращается почти в 5 раз) и увеличить срок службы батареи.

Литий-кислородная технология также хорошо адаптирована к реальным условиям, в отличие от литий-воздушных систем, которые портятся при контакте с влагой и CO2. Кроме того, аккумуляторы на литии и кислороде защищены от избыточной зарядки — как только энергии становится слишком много, батарея переключается на другой тип реакции.

Читайте также:  Как защитить машину от угона в 2020 году - своими руками, метка

Ученые провели 120 циклов заряда-разряда, при этом производительность снизилась лишь на 2%, сообщает Science Daily.

Пока что ученые создали лишь опытный образец аккумулятора, но в течение года они намерены разработать прототип. Для этого не нужны дорогие материалы, а производство во многом схоже с производством традиционных литий-ионных батарей. Если проект будет реализован, то в ближайшем будущем электромобили будут сохранять в два раза больше энергии при той же массе.

Австрийцы изобрели аккумулятор в 2 раза легче, чем у Tesla

Инженер из Технологического университета Суинберна в Австралии решил другую проблему аккумуляторов — скорость их подзарядки. Разработанный им ионистор заряжается практически мгновенно и может использоваться в течение многих лет без потери эффективности.

Хан Линь использовал графен — один из самых прочных материалов на сегодняшний день. За счет структуры, напоминающей соты, графен обладает большой площадью поверхности для хранения энергии. Ученый напечатал графеновые пластины на 3D-принтере — такой способ производства также позволяет сократить затраты и нарастить масштабы.

Как сообщает Phys.org, созданный ученым ионистор производит столько же энергии на килограмм веса, сколько и литий-ионный аккумуляторы, но заряжается за несколько секунд. При этом вместо лития в нем используется графен, который стоит намного дешевле. По словам Хана Линя, ионистор может проходить миллионы циклов зарядки без потери качества.

Сфера производства аккумуляторов не стоит на месте. Братья Крайзель из Австрии создали новый тип батарей, которые весят почти в два раза меньше аккумуляторов в Tesla Model S.

Норвежские ученые из Университета Осло изобрели аккумулятор, который можно полностью зарядить за полсекунды. Однако их разработка предназначена для городского общественного транспорта, который регулярно делает остановки — на каждой из них автобус будет подзаряжаться и энергии хватит, чтобы добраться до следующей остановки.

Ученые Калифорнийского университета в Ирвайне приблизились к созданию вечной батареи. Они разработали аккумулятор из нанопроволоки, который можно перезаряжать сотни тысяч раз.

А инженеры Университета Райса сумели создать литий-ионный аккумулятор, работающий при температуре 150 градусов Цельсия без потери эффективности.

Новый тип аккумуляторов для гаджетов, электромобилей и альтернативной энергетики

Самым слабым звеном сегодняшних электромобилей остаются аккумуляторные батареи, которые не только нужно периодически и относительно долго заряжать (по сравнению с процессом заправки жидким топливом). Еще одной проблемой является небольшой ресурс батарей. Например, батареи известной модели компании Tesla Motors, родстера Tesla Roadster, могут гарантированно заряжаться всего около 400 раз. Не слишком далеко от него ушел автомобиль Chevrolet Volt — разработчики гарантируют 2500 циклов заряда/разряда.

Несмотря на столь разные цифры ресурса батарей, оба автомобиля практически не отличаются друг от друга по общему ресурсу аккумуляторов. Их батарей гарантированно хватит на 160 тысяч километров (Tesla Motors проезжает на одной подзарядке 400 километров, а Chevrolet Volt — всего 64 километра). С одной стороны, весьма неплохо. С другой, учитывая долгий срок службы автомобилей выработать полный ресурс батарей не так уж и сложно.

Читайте также:  ЧПУ выжигатель выбор, виды, плюсы, модели, своими руками

Во всех современных электромобилях применяются литий-ионные аккумуляторные батареи. Однако новый тип батарей — калий-ионные батареи — могут оказаться гораздо долговечнее своих предшественников. Об этом говорят исследования сотрудников Стэнфордского Университета, изготовившие катод для батарей этого типа, и изучившие его свойства. По их данным, новые материалы позволяют получать электроды, деградация которых составляет всего 20% после 40 тысяч циклов заряда/разряда.

Немаловажным фактором для популяризации новых аккумуляторных батарей станет еще и очень невысокая стоимость материалов для изготовления катодов. Это очень важно — в лабораторных условиях некоторым группам исследователей уже удалось создать материалы для электродов с уникальными свойствами. Но на пути их коммерческого применения встает высочайшая стоимость, которая сводит на нет все плюсы.

Но почему именно калий? Он находится максимально близко к литию в ряду стандартных электродных потенциалов — для лития стандартный электродный потенциал равен -2,92 Вольта, а для калия — -3,04 Вольт. В 1999 году разработчики показали, что калий-ионные батарейные ячейки при полном заряде выдают 2,0 Вольт, а при 50-процентном заряде напряжение снижается до 1,0 Вольт. Эти результаты заметно хуже кривой разряда литий-ионных батарей — литий-ионная ячейка при полной зарядке выдает 4,2 Вольт, при 50-процентном заряде — 3,8 Вольт. С другой стороны, должного внимания калий-ионным батареям до сих пор не уделялось, и вполне возможно, что есть существуют пути для улучшения характеристик этого типа батарей.

Для значительного улучшения характеристик калий-ионных батарей необходимо не только создание нового катода, но и поиска оптимальных материалов для изготовления анода. В этом случае удастся реализовать весь потенциал новых аккумуляторов.

Теперь о применении калий-ионных аккумуляторов. Несмотря на то, что подобные батареи найдут самое широкое использовании в качестве элементов питания для портативной электроники, электромобилей, разработчики выделяют одну сферу, которая пока для нас в новинку, но обладает колоссальным потенциалом. Речь идет о сетях хранения энергии.

С развитием альтернативной энергетики, в частности, солнечных батарей и ветряных станций, на первый план выходит задача хранения полученной энергии. Эти типы электростанций не способны круглосуточно вырабатывать электроэнергию, и зависят от смены дня и ночи, изменений погоды. То есть, энергию необходимо запасать для последующего использования при отключении станций. В этом случае аккумуляторные батареи будут часто заряжаться и разряжаться, а с относительно небольшим ресурсом литий-ионных аккумуляторов пользователям придется слишком часто проводить их замену. В случае калий-ионных батарей частота их замены резко падает, делая коммерчески выгодным созданий сетей хранения энергии.

Итак, калий-ионные аккумуляторные батареи обладают существенным преимуществом перед литий-ионными элементами питания. Они даже смогут открыть дорогу для полномасштабного развития альтернативной энергетики по всему миру. В отличие от других «прорывных» технологий запасения энергии, этот вариант жизнеспособен еще и в плане стоимости изготовления и цен на готовые изделия. По сути, нерешаемых задач перед серийным изготовлением калий-ионных батарей пока не видно. Сможем ли мы воспользоваться открывшимися перспективами, пока не ясно, но шансы на успех довольно высоки.

Александр Бакаткин (aka fdooch)
30/11.2011

Ссылка на основную публикацию
Таблетки Персен инструкция по применению, цена, отзывы врачей, состав и аналоги
Как применять персен форте инструкция по применению препарата, отзывы об успокоительных таблетках Пе Персен — это комбинированный медикамент растительного происхождения,...
Схема, эксплуатация, проблемы и обслуживание ГБО 4-ого поколения
ГБО 4 поколения – вероятные причины и симптомы неисправности в Двигатель 05.12.2017 15,612 Просмотров Детали автомобиля рано или поздно выходят...
Схемы Webasto Thermo Top C, E, P
Подключение сигнализации любой модели к таймеру Вебасто 1533 Как выполнить подключение сигнализации авто к минитаймеру подогревателя двигателя? Для примера был...
Таблица вывода алкоголя из организма для водителя сколько времени нужно для отрезвления
Сколько держится алкоголь в крови и как выводится из организма В автомобильном мире существует проблема принятия алкогольных напитков. Автолюбители всех...
Adblock detector