luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Category:

Гонка электрических батарей: растет скорость зарядки, безопасность и емкость



В 2019 году у литий-ионных аккумуляторов появились перспективные соперники, которые могут потеснить их абсолютное доминирование на рынке. Новые решения превосходят традиционные аккумуляторы в скорости зарядки, емкости, весе и надежности. Но пока не могут сравниться с ними в стоимости. А многие решения существуют пока только в виде экспериментальных образцов.

Самыми быстрыми оказались британцы. Участники стартапа Echion Technology предложили наполнитель, с которым аккумулятор будет заряжаться за три минуты. Правда разработчики не говорят, из чего сделан порошок, который придет на смену графиту. Но обещают, что подойдет он и для мобильных приборов, и для электромобилей. А главное, будет запущен в серию уже в 2020 году.

Копания Williams Advanced Engineering представила в ушедшем году легкие аккумуляторы, приближающие появление электрической авиации. Перед конструкторами стояла непростая задача: совместить большую емкость с высокой мощностью. Решением стало применение модулей, связанных двухсторонним преобразователем.

Цена аккумулятора пробила $100 за кВт*ч

В 2019 году концерн VW добился снижения цены аккумуляторов до $100 за кВт*ч. Это важная психологическая черта — моторы электромобилей стали не дороже бензиновых двигателей. Илон Маск обещал подобный результат еще в 2018-м, но первым к нему пришел Volkswagen.

Немцы спорили с Маском и на другом направлении — в разработке стационарных систем хранения. Подразделение Tesla Energy рапортовало в середине года о новом рекорде — объем систем Powerwall и Powerpack достиг показателя в 415 МВт*ч.

Станция Hornsdale — самое большое в мире литий-ионное хранилище энергии, построенное на аккумуляторах Tesla, — будет увеличена в полтора раза. Емкость вырастет на 64,5 МВт*ч, мощность на 50 МВт. Это новый мировой рекорд.

Но самую перспективную концепцию прошлого года разработали в Институте Фраунгофера. Керамическая высокотемпературная батарея обеспечивает стоимость 100 евро за 1 кВт*ч. То есть в два раза меньше, чем в системе Илона Маска. Секрет цены прост — в основе разработки лежит поваренная соль. Впрочем, германская Cerenergy пока существует только на выставках, а системы Tesla работают по всему миру.

Зато жители Гамбурга научились хранить энергию в камнях, точнее в тысяче тонн вулканической породы.

Li-Ion-киллер

Более реалистичный прогноз тоже обращен в прошлое: у литий-ионных батарей, которые сегодня используются повсеместно, в ближайшие десятилетия не будет замены. И Нобелевскую премию по химии этой осенью вручили за разработку литий-ионных батарей. В том числе за открытия, совершенные в конце ХХ века. «Своей работой лауреаты этого года заложили основу будущего без проводов и ископаемого топлива», — говорится в заключении Нобелевского комитета.

Но даже в пределах этой, уже классической технологии, можно многое изменить. Например, стартап XNRGI обещает увеличить плотность хранения в 10 раз, заливая металлом устаревшие кремниевые подложки для микросхем. Красота решения в том, что производство основного компонента уже налажено, нет необходимости вводить новые мощности. Просто старая деталь будет выступать теперь в новом качестве.

Важный способ улучшения Li-Ion батарей — работа над электролитами. Кремний известен как один из самых востребованных материалов XXI века. Но в качестве анода он не мог быть использован — вступал в реакцию с электролитом и разрушал всю конструкцию. Теперь ученые из Аргоннской национальной лаборатории США разработали стратегию добавления в электролит присадок, увеличивающих стабильность кремния. В результате увеличились сразу три показателя: емкость, срок службы и безопасность.

Физики из Австралии предложили делать электролиты из твердых полимеров. Они слабо взаимодействуют с ионами лития, а значит, аноды тоже можно будет делать из лития. Это повысит емкость вдвое, а аккумуляторы перестанут воспламеняться. Возможно, их даже позволят проносить в багаж самолета.

Сталь и воздух

И все-таки альтернативы ионно-литиевым аккумуляторам есть. Например, термобатареи. Стартап Climate Change Technologies предлагает сохранять электроэнергию в форме скрытого тепла. Разработчики говорят, что их устройство вмещает в 6 раз больше энергии, чем ионно-литиевые аналоги. Главный недостаток термобатареи — большой размер. На электрокар ее не поставишь. А вот на электропаром можно.

Или литий-воздушные аккумуляторы, которые увеличивают емкость в десять раз. В Университете Иллинойса создали прототип, позволяющий электромобилю на одном заряде проехать до 800 километров. Это не рекорд, во всяком случае, для опытных испытаний. Но определенно заявка на успех.

Натрий-ионные батареи всегда считались безопаснее ионно-литиевых, но заметно уступали им по производительности. Исследователи из Хьюстонского университета сумели увеличить их эффективность, применив органический катод и уменьшив сопротивление на границе катода и электролита. Теперь формула натрий-йод снова участвует в технологической гонке.

Главная проблема литий-металлических батарей тоже решена. Их разрушали дендриты — древовидные структуры, возникающие между положительной и отрицательной частями аккумулятора. Ученые из Стэнфордского университета покрыли сепаратор сетью молекул, этого оказалось достаточно для того, чтобы остановить дендриты. Результат впечатляет — ведь литий-металлические батареи превосходят литий-ионные по емкости и заметно уступают им в весе.

Tags: 2019, батарея
Subscribe

Posts from This Journal “батарея” Tag

promo luckyea77 june 21, 2015 20:04 30
Buy for 10 tokens
В этой записи я буду давать ссылки на посты с лекциями и уроками в этом блоге: Учебные материалы и тесты: 11 ресурсов для бесплатного образования Проект "Лучшие кадры лучшей страны" Онлайн-курсы по высоким технологиям и инновациям Дистанционное образование в России (среднее профессиональное…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments