тэкно:///блог

Какой аккумулятор придет на смену литий-ионному

Вс, 12 декабря 2021 | 7:55 |

Аккумулятор для электромобиля – самый важный, дорогой и проблемный его элемент. Однако его можно улучшить до такой степени, что он избавится от своих недостатков.

Твердотельные батареи аккумулятор

Фото: dailymail.co.uk

Главные проблемы таких баратеей – емкость и способность обеспечивать пиковый заряд. Со временем эти показатели ухудшаются, аккумулятор начинает производить слишком много тепла, в случае повреждения при аварии может и взорваться. Ресурс Oil Price подобрал четыре самых интересных решений этих проблем.

1. Аккумулятор на основе негорючего графена. Ультратонкий, невероятно прочный, сверхпроводящий, дешевый – и невозможный в использовании. Это некоторые из характеристик графена, наноматериала, который должен был навсегда изменить лицо материаловедения. Тем не менее, ожидания от графена по большей части остались просто шумихой.

Но это не помешало ученым рекламировать графеновую супербатарею, которая может заряжаться быстрее, удерживать гораздо больше энергии и обходиться кратно дешевле обычных литиевых батарей. И, наконец, одна малоизвестная компания воплотила эту мечту в реальность. Лос-анджелесский аккумуляторный стартап Nanotech Energy объявил, что он начнет принимать предварительные заказы на свой высокопроизводительный негорючий литий-ионный аккумулятор на основе графена.

Новые батареи Nanotech питаются от электродов на основе графена и запатентованного негорючего электролита – Organolyte. Они могут быть полностью адаптированы к любому форм-фактору или контейнеру, что устраняет необходимость для производителей менять дизайн существующих продуктов. Эти негорючие аккумуляторные батареи могут использоваться для питания электромобилей, велосипедов, бытовой электроники, военной техники и других электрифицированных устройств.

 

Аккумулятор может быть и водным

2. Водный литий-ионный аккумулятор. Риск возгорания или взрыва из-за производственных дефектов, повреждений и теплового разгона – это ахиллесова пята для литий-ионных аккумуляторов. В последние годы несколько автопроизводителей, в том числе General Motors, Audi и Hyundai, отзывали свои электромобили из-за опасности возгорания. К счастью, теперь исследователи разработали прототип литий-ионной батареи, в которой в качестве электролитического раствора используется вода, заменяющая горючий органический растворитель.

В аннотации, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, группа ученых разработала прототип, который обеспечивает “более высокую ионную проводимость, экологическую безвредность и высокую безопасность”. Главный недостаток аккумулятора: более низкий уровень производительности.

“Ученые обнаружили, что использование оксида молибдена для отрицательного электрода может обеспечить уровень производительности, необходимый для практического использования. Даже после того, как аккумулятор был перезаряжен 2000 раз, его емкость упала менее чем на 30%. Но, поскольку вода разлагается при приложении высокого напряжения, аккумулятор-прототип можно использовать только в условиях более низкого напряжения по сравнению с аккумуляторами на основе органического растворителя, отмечает японское издание Asahi Shimbun.

Его удельная масса энергии примерно вдвое меньше, чем у обычного аккумулятора. А это означает, что для производства батареи такой же емкости необходим больший размер корпуса. Более низкая удельная масса энергии водяной батареи означает, что она может быть неприменима для электромобилей дальнего действия. Но все же может быть полезна в электромобилях малого радиуса действия, а также в аккумуляторах для хранения солнечной и ветровой энергии.

 

Еще два типа батарей могут превзойти литий-ионные

3. Еще один прорыв в сделали исследователи из Техасского университета в Остине, которые разработали новый материал для аккумуляторов на основе натрия, который отличается высокой стабильностью и способен заряжаться так же быстро, как и традиционные литий-ионные аккумуляторы.

Около десяти лет ученые и инженеры пытались разработать натриевые батареи, которым не нужен был бы литий и кобальт, используемый в нынешних батареях. К сожалению, более ранние версии натриевых батарей страдали от игольчатых нитей, называемых дендритами, которые растут на аноде и вызывают короткое замыкание батареи и даже загораются или взрываются. Однако новейшая натриевая батарея Техасского университета в Остине решает проблему дендритов и заряжается так же быстро, как литий-ионная батарея.

“По сути, мы решаем сразу две проблемы. Чем быстрее вы заряжаете, тем больше этих дендритов вырастает. Так что, если вы подавляете рост дендритов, вы можете заряжаться и разряжаться быстро, потому что это безопасно”, – говорит Дэвид Митлин, профессор кафедры машиностроения и лаборатории прикладных исследований Кокрелловской инженерной школы.

4. GM приближается к созданию твердотельных батарей после сделки с POSCO. В последнее десятилетие производители электромобилей постоянно рекламировали твердотельные батареи как технологический прорыв. В твердотельных батареях используется электролит, который может быть керамическим, стеклянным, сульфитным или из твердых полимеров, в отличие от жидкого или полимерного геля, который применятся в обычных литий-ионных батареях.

Твердотельный аккумулятор должен выдавать примерно в 2-10 раз большую плотность энергии, чем литий-ионная батарея того же размера. В основном благодаря твердому электролиту, занимающему меньшую площадь. Это более мощный аккумулятор, не требующий меньше места в машине без ущерба для производительности и запаса хода. Также ожидается, что он будет заряжаться быстрее. :///

Рубрики: Новости | Темы: , , , ,

Top.Mail.Ru