Графен увеличит запас хода электромобилей в 10 раз!

Ученые Стэнфордского института материаловедения и энергетики из Калифорнии решили проблему износа литий-ионных аккумуляторов с помощью графена. Инновационный материал также позволил на порядок увеличить емкость батарей.

033

033

Аккумуляторная батарея — самый дорогой и проблемный компонент электромобилей, не позволяющий им в массовом порядке вытеснять с потребительского рынка автомобили с ДВС. Реальный запас хода «электричек» на данный момент невелик, а полноценная зарядка занимает несколько часов. Многие производители электромобилей предлагают использовать для своих моделей специальные терминалы экспресс-зарядки, которые позволяют примерно за полчаса «подкормить» батарею на 70–80%, но форсированная зарядка приводит к быстрому износу АКБ, снижению ее емкости и последующему выходу из строя, поэтому на регулярной основе пользоваться экспресс-терминалами не рекомендуется.

Главная причина износа батарей — разрушение анода. Ионы лития, внедряющиеся в структуру материала положительного электрода, разрушают его вследствие многократных циклов перезарядки, способность аккумулятора запасать энергию при этом снижается. Стэнфордские исследователи долго экспериментировали с конструкцией литий-ионного аккумулятора на композитных электродах с наночастицами кремния и смогли упаковать каждую такую частичку в графеновую оболочку, которая не только препятствует разрушению структуры электрода, но и позволяет до десяти раз увеличить емкость аккумулятора. Ученые провели несколько успешных тестов, инновационная батарея функционировала в них стабильно и эффективно, и теперь разработчики хотят внедрить графен в структуру электродов из более дешевых материалов, нежели композит с наночастицами, чтобы цена аккумулятора была конкурентоспособной.

  • Фирма nanoFlowcell уже несколько лет разрабатывает электромобили на основе потоковых батарей, которые могут обеспечить запас хода в 1000 км. Заряжать такие батареи от розетки не надо, для восстановления их работоспособности требуется лишь перезалить несколько сотен литров электролита.
  • В декабре прошлого года германский Институт Фраунгофера сообщил о том, что разработал инновационную ячейку АКБ, которая позволит существенно увеличить ресурс электромобиля. Специальные контроллеры мониторят состояние батареи в режиме реального времени, а модульная конструкция позволяет оперативно заменять дефектные ячейки — таким образом номинальные рабочие характеристики АКБ можно сохранить на протяжении долгого времени.
  • В ноябре 2015 года химики из Кембриджского университета объявили о прорыве в области разработки литий-кислородных АКБ. Эти батареи в 5 раз легче литий-ионных, запасают в 10 раз больше энергии и в перспективе обещают оказаться еще и в 5 раз более дешевыми, но на их доводку до промышленной кондиции потребуется еще примерно десять лет.

Фото: AlexanderAlUS
Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Комментарии (16)

Самые новые

В конечном счете всё решит цена. Если разница в цене автомобилей будет процентов 20, ресурса батарей хватит на 10 лет (или пробег ~250т.км) с деградацией ячеек максимум 20%, гарантированный пробег 300–400км, я двумя руками ЗА электромобиль!

Ответить#
0

Ну, допустим, создадут промышленный образец батареи емкостью в 1000 кВтч. А толку? Заряжать-то ее чем за более-менее разумное время, хотя бы за 10 минут?

Ответить#
0

Батарею можно сделать хоть какой ёмкости, вопрос в том, чтобы она поместилась в автомобиль и осталось место для водителя, пассажиров и груза и при этом автомобиль сохранил приличный запас хода. Вот этот баланс и необходимо соблюсти. В настоящее время максимально быстрое время зарядки показывают Литий-Титанатные АКБ (5–10 мин), которые успешно устанавливают на некоторые автобусы и троллейбусы для автономности. В частности на таких АКБ ездят построенные КАМАЗом электробусы, а также опытная партия троллейбусов в ТУЛЕ, НО к сожалению обратная сторона этих батарей низкая ёмкость при значительных размерах, поэтому пробег у таких машин небольшой — от зарядной станции до зарядной.
В случае с более ёмкими Литий-Ионными АКБ (LiFePol) всё упирается в мощность зарядных станций. Наиболее мощные — TESLA, которые рассчитаны на высокое напряжение. Тут все упирается в инфраструктуру так как требуется очень надежная линия, рассчитанная на высокие нагрузки. Если в Европе и Америке это достаточно легко решаемо, то в других районах мира с этим проблемы. Многие компании занимаются проблемой быстрой зарядки в том числе финансируемая Романом Абрамовичем ссылка, но пока реальных результатов я не видел. В настоящее время минимум — около 20–30 мин до 80%. До 100% батарею быстро зарядить пока нереально, так как требуется время на перераспределение энергии в ячейках АКБ.
Но большинство людей не проезжает в день более 100–150 км. Основное количество из дома на работу проезжает гораздо меньше. При достаточном количестве заправок и гарантированном пробеге электромобиля на одной зарядке более 300 км — заехать раз в два-три дня зарядиться на 20–30 мин не будет большой проблемой. Идеальный вариант владельца электромобиля — это житель пригорода со своим домиком. Тогда общественная зарядка совсем не нужна: вечером поставил на зарядку — утром снял и катайся.

Ответить#
+2

Вот именно, что все упирается в мощность зарядных станций. Пока электромобилей мало, эта проблема решаема, и время зарядки не сильно напрягает. Но если все пересядут с ДВС на электричество, вот тогда проблемы начнутся. Мало того, что своей очереди на зарядку придется долго ждать, если впереди 2 — 3 машины, да плюс еще время на собственную зарядку, но где достаточно большой город возьмет энергию? АЭС в пригороде строить?

Ответить#
+1

Все вдруг пересесть не могут. Даже при самом оптимистичном прогнозе это займет как минимум 20 лет. Прелесть зарядных станций в том, что в отличие от АЗС их можно размещать везде, где человеку удобно: парковки, вдоль улицы, около дома, около магазина или кафе тем самым равномерно распределяя загрузку по городу и не создавая очереди на зарядку. В настоящее время в Москве принят график строительства таких зарядок на парковках. При этом для электромобилей парковка в городе бесплатна в любом случае. Батареи электромобилей, которые уже не в состоянии обеспечить им достаточный пробег в Европе используются для аккумулирования энергии. Т.е например ночью, когда электричество используется минимально идет его накопление в АКБ, а днём, когда возникает необходимость в дополнительной подпитке энергией — оно отдается, тем самым получается равномерное распределение электричества без необходимости подключения дополнительных мощностей. В Японии пошли уже чуть дальше. Например компания Kyocera, которая занимается установкой электрозаправочных станций делает над ними навес из солнечных панелей, добавляя автономности станциям. В период стихийных бедствий они становятся дополнительными источниками энергии для окрестных жителей.

Ответить#
+1

А в Китае, где продается очень много электромобилей, в настоящее время принят закон о обязательном наличии зарядных станций на около новостроек или на подземных парковках под ними. Без них дом не принимается к эксплуатации.

Ответить#
+1

Вообще достаточно странная и неполная новость. Особенно на фоне презентации компании Grabat Energy, прошедшей 4 февраля в Испании. Графеновые АКБ уже запускают в производство. Есть промышленные образцы для Электровелосипедов и электромотоциклов. Проходят испытания АКБ для электромобилей.
ссылка

Ответить#
0

Я ознакомился с заметкой по вашей ссылке, там, к сожалению, близко нет того прогресса, которого добились калифорнийские ученые. Согласитесь, есть большая разница между увеличением запаса хода на 50% и на 1000%.

Ответить#
0

Согласитесь, что есть большая разница между лабораторными данными, которыми пестрят заголовки многих новостников и, которые в ближайшее время не выйдут за рамки лабораторий, и данными уже готовых к производству промышленных образцов. Между хотением ученых найти более дешевые материалы, чтобы продолжить свои лабораторные исследования и построенным, готовым к запуску, заводом. В настоящее время появилась реальная синица в руках способная серьёзно изменить рынок АКБ. Это реальная вещь, которую уже можно пощупать и испытать в отличие от очередных лабораторных тестов.
В этой заметке говорится о увеличении ёмкости до 10 раз, что не одно и то же, что в 10 раз. Промышленные образцы наверняка будут иметь ёмкость меньше полученной в лаборатории у единичного экземпляра.
Ёмкость большинства современных Li-Ion АКБ не превышает 250 Вт.ч/кг. В случае с графеновыми АКБ, запускаемыми в производство уже в этом квартале она составляет от 700 до 1200 Вт.ч/кг это существенный и скачкообразный прорыв в промышленных АКБ.

Ответить#
+1

Ну по поводу пестрящих заголовков вы все-таки преувеличиваете, в России тема электромобилей мало кого интересует, но сам факт того, что АКБ на основе графена запускают в производства безусловно заслуживает внимания. Спасибо вам за наводку.

Ответить#
0

Было бы неплохо, если бы «За рулем», если пишет новости о научных и технологических разработках, то уделялось бы и внимание и российским достижениям. Например, компания OCSiAl имеет технологию производства в пром. масштабах графеновых нанотрубок, которые являются конкурентом двумерному графену. В части применения в источниках питания они, возможно даже более перспективны. Было бы интересно, если бы вы осветили эту тему.

Ответить#
+1

Если забугорные компании так и не могут сделать нормальную батарею, то о наших и говорить нечего, с нашим государством фиг что получится сделать инновационного. Нужно OCSiAl утекать зарубеж и там развиваться.

Ответить#
+1

Ну, тогда и все остальным надо утекать за рубежи нашей страны...

Ответить#
0

Они и так зарегистрированы в Люксембурге, чтобы иметь лучшую защиту патентов, и стараются сотрудничать с иностранными компаниями, ну и российскими тоже. Вот и было бы интересно, если бы ЗР провел исследование этой темы. Тем более, что там речь не только об улучшении свойств эл. батарей, но и прочностных свойств конструкционных материалов, и автомобильных шин.

Ответить#
0

За последние 10 лет,по 2–3 раза на год о таких «прорывах» объявляют.А воз и ныне там...

Ответить#
0

Нет, уже не там. Испанцы начали запуск в производство таких АКБ.

Ответить#
0
Загрузка...