Алхимиците в търсене на златото: по-добри литиево-йонни батерии

Международната агенция по енергетика предвижда, че до 2030 г. по пътищата ще има 245 млн. електромобила. Всички ще имат нужда от батерии

електромобили батерии платформа

iStock

Н икой няма да се изненада, че бумът в продажбите на електромибили е съпроводен от надпревара на научния фронт, целяща да открие по-добрите химични съставки и процеси в батерията, водещи до увеличаване на пробега и намаляване времето за зареждане.

Работата е насочена към подобряване на съществуващата литиево-йонна технология (като твърдотелните батерии, които заменят течния с твърд електролит), но големи усилия се правят и за развитие на по-различни съставки. Повечето все още са на етап проучване и макар да е истина, че опитите да се разработят по-добри батерии в миналото не намериха конкретни измерения, сега има много повече стимули и финансова подкрепа за намирането на решение, което да промени правилата на играта.

Едно от тях е литиево-въздушната клетка, нещо междинно между конвенционална батерия и водородна горивна клетка. Човекът, който започна това проучване, е професор Питър Брус, химик, който успя да направи литиево-въздушна клетка в рамките на 4-годишен проект между 2007 и 2011 г. Тази клетка използва кислорода от въздуха като част от химическа реакция, която тече по време на зареждане и разреждане, премахвайки нуждата от химикали в батерията.

Успех би означавал по-голям капацитет от днешния, но преодоляването на липсата на ефикасност и ниския живот (броят на зареждания и разреждания преди капацитетът на батерията да спадне драстично) се оказаха трудни препятствия. Това значи, че учените по света все още нямат реално решение на най-важните казуси, но по-рано тази година учени от японския National Institute for Materials Science (NIMS) заявиха, че са разработили литиево-въздушна батерия с енергийна плътност 500Wh на килограм. Това е почти два пъти над най-добрите литиево-йонни батерии. Не казаха обаче какъв брой зареждания и разреждания има тази батерия.

Учени от Illinois Institute of Technology обявиха преди година, че са преодолели проблема, постигайки 1200 цикъла на зареждане и разреждане с прототипна батерия. Намаленият жизнен цикъл на този тип батерия се дължи на другите елементи във въздуха: въглерод, азот и вода, които също реагират с лития и създават замърсяващ слой, който предотвратява достигането на кислорода до положителния електрод и изразходват литий. Екипът е разработил електролит, който спира този процес и абсорбира замърсителите.

Други технологии също набират скорост. Стартъп компанията Theion разработи литиево-серен положителен електрод (катод), който, твърди тя, може да утрои пробега, осигуряван от конвенционалните литиево-йонни клетки. Сярата е широко разпространен елемент, който заменя никела и кобалта.

Theion твърди, че тяхната технология е 99% по-евтина за добив и производство, като консумира 99% по-малко енергия в производствения процес. Компанията твърди, че е подала 16 патента за своята Crystal Battery, както я нарича. Тази година Theion ще предостави батерии за тестове. Очаква се приложението в автомобилната индустрия да започне през 2024 г., а производството в големи мащаби – през 2025 г.

Източник на статията: autocar.co.uk

технологии батерии електромобили литиево-йонни батерии