Гонку за лучшими аккумуляторами для электромобилей называют следующей золотой лихорадкой. В ближайшее время появится много новых технологий, которые могут упростить владение и эксплуатацию автомобиля с нулевым уровнем выбросов. Проблемы «беспокойства по поводу дальности» и «длительного времени зарядки» скоро уйдут в прошлое, поскольку аккумуляторные блоки скоро смогут обеспечивать дальность действия более 650 км между станциями, для зарядки которых требуется всего несколько секунд.
Мы на пороге аккумуляторной революции. Производители электромобилей знают, что для того, чтобы иметь электромобиль в каждом гараже, потребителям требуется больший запас хода и более быстрая зарядка. Они хорошо осведомлены об ограничениях нынешних литий-ионных аккумуляторов, которыми питаются современные электромобили. В то время как компьютерные чипы и операционные системы продолжают развиваться в области энергосбережения, аккумуляторы были самым слабым звеном… до сих пор.
Будущие аккумуляторы и технологии для электромобилей
Давайте взглянем на новаторские исследования, которые в настоящее время ведутся, и которые могут привести к захватывающему новому миру аккумуляторных технологий для электромобилей завтрашнего дня.
Структурные компоненты батареи
Исследования в Технологическом университете Чалмерса были сосредоточены на использовании новой аккумуляторной технологии в качестве структурного компонента будущих электромобилей. Это может привести к очень легким автомобилям, в которых части кузова являются батареями. Используя углеродное волокно в качестве отрицательного электрода, а положительный представляет собой фосфат лития-железа, эти батареи будут чрезвычайно жесткими для структурных компонентов.
Электроды из углеродных нанотрубок
NAWA Technologies разработала и запатентовала сверхбыстрый угольный электрод, который может полностью изменить современные батареи, какими мы их знаем. В технологии используется вертикально ориентированная углеродная нанотрубка, которая может увеличить мощность батареи в десять раз по сравнению с существующими аккумуляторными блоками. Это также может увеличить накопление энергии в три раза и увеличить срок службы батареи в пять раз. NAWA говорит, что время зарядки составит всего пять минут, чтобы достичь 80-процентного заряда. Технология NAWA может быть использована в производстве электромобилей уже в 2023 году.
Безкобальтовые батареи
Техасский университет работает над литий-ионным аккумулятором, в котором в качестве катода не используется кобальт. Вместо этого он использует до 89% никеля, а также алюминий и марганец. Причина в том, что кобальт редок и дорог. Их батареи также обеспечивают более равномерное распределение ионов.
Китайская компания SVOLT производит аккумуляторы без кобальта для рынка электромобилей. Они заявляют о более высокой плотности энергии, что обеспечивает дальность действия до 800 км без подзарядки.
Кремниевые анодные батареи
В поисках средства от нестабильного кремния в литий-ионных батареях исследователи из Университета Восточной Финляндии разработали метод производства гибридного анода, в котором используются микрочастицы мезопористого кремния и углеродные нанотрубки. Они надеются заменить графит в качестве анода кремнием, емкость которого в десять раз больше. Есть надежда, что это улучшит производительность батареи. И самое главное, силикон экологически чистый, так как он сделан из золы ячменной шелухи.
Батареи с морской водой
IBM Research открыла новый химический состав аккумуляторов, который не содержит тяжелых металлов и может превзойти литий-ионные аккумуляторы. Материалы добываются из морской воды. IBM заявляет, что ее батареи будут дешевле в производстве, смогут заряжаться быстрее и будут обладать более высокой плотностью энергии и мощностью. В настоящее время компания работает с Mercedes-Benz над разработкой технологии.
Песочные батареи
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде работают над аккумуляторной технологией, в которой используется песок для создания чистого кремния, чтобы добиться в три раза большей производительности, чем современные литий-ионные батареи на основе графита. Этот новый чистый кремний также увеличивает срок службы батарей.
Стартап-аккумуляторная компания Silnano выводит эту технологию на рынок благодаря финансированию Daimler и BMW и обещает в ближайшем будущем повысить производительность аккумуляторов на 40 процентов.
Аккумуляторы с питанием от Wi-Fi
Представьте, что ваш автомобиль питается через Wi-Fi во время вождения. Вам никогда не придется заряжать аккумулятор, подключив его к зарядной станции. Хотя до этой технологии еще далеко, исследователи разработали антенну для сбора радиоволн толщиной всего в несколько атомов, которую можно использовать для перезарядки будущих электромобилей с помощью электромагнитных волн.
Концепция включает в себя включение ректенны из дисульфида молибдена, чтобы мощность переменного тока можно было загружать из Wi-Fi и преобразовывать в мощность постоянного тока для подзарядки аккумулятора или прямого питания электромобиля. Будем надеяться, что в то же время это не поджарит вам мозг.
1700 км на одной зарядке!
Экспериментальный автомобиль недавно проехал 1700 км на одном заряде батареи. Это стало возможным благодаря технологии алюминиево-воздушных аккумуляторов, которая использует кислород из воздуха для заполнения катода аккумулятора. Это делает его намного легче, чем заполненные жидкостью литий-ионные аккумуляторы, что дает электромобилю еще больший запас хода.
Новая золотая лихорадка
По данным исследовательской компании Auto Pacific, продажи электромобилей вырастут в четыре раза в ближайшие пять лет, увеличившись с двух процентов продаж автомобилей сегодня до примерно семи процентов в 2026 году. Спрос на более качественные и дешевые аккумуляторы для электромобилей создает новая золотая лихорадка, когда исследовательские группы университетов, начинающие компании и автопроизводители углубляются в захватывающие новые технологии и спешат удовлетворить спрос.
Цель состоит в том, чтобы разработать улучшенные аккумуляторы для электромобилей, которые заряжаются быстрее и служат дольше при переходе на менее дорогие и более экологически чистые материалы.
