8 потенциальных прорывов в технологии аккумуляторов для электромобилей и гибридов

Многообещающие новые технологии аккумуляторов могут означать, что вскоре автомобиль сможет проехать до 800 км на одном лишь электродвигателе

На сегодняшний день продажи Tesla Roadster, Chevrolet Volt, Nissan Leaf, Fisker Karma и Mitsubishi MiEV не слишком велики. Но в ближайшие годы продажи электрических и гибридных бензиново-электрических автомобилей может достичь одного процента от общих гигантских продаж автомобильного рынка, цифра составит приблизительно 150 тысяч автомобилей. Toyota, нынешний лидер на рынке гибридных автомобилей, в основном использует никель-металл-гидридные аккумуляторы. Но многие из новейших гибридных автомобилей и чистых электромобилей работают на литий-инонных аккумуляторах, которые считаются лучшими на сегодняшний день с точки зрения диапазона, мощности и времени зарядки. Именно поэтому новые модели Prius и RAV4, которые будут ездить только на электрическом двигателе, и новая модель гибрида Prius также используют литий-ионные установки.

узнать цену на АКБНо в то время как литий-ионная установка является шагом вперед в мире аккумуляторов, давайте будем откровенны: технологии аккумуляторов для электромобилей и гибридов по-прежнему являются для них слабым звеном и не идут в сравнение с бензиновым или дизельным двигателем. Ни один из электродвигателей не рассчитан на расстояние большее, чем 160 км, а многие из них способны проехать и того меньше. Электрические силовые агрегаты дорогие, примерно на 50% дороже своих бензиновых эквивалентов. Купить аккумулятор для гибридного авто станет вам в копеечку. Так какие же варианты технологии гибридных батарей могут сделать переворот в мире электромобилей и гибридных автомобилей, повысить диапазон и сократить расходы? Именно об этих технологиях и пойдет речь в нашей статье. В настоящее время аккумуляторы способные стать новым альтернативным видом топлива, разрабатываются в институтах, лабораториях и исследовательских центрах по всему миру.

Углеродные нанотрубки электрода лития. Больше положительных ионов, больше электроэнергии в аккумуляторной батарее

батареи углеродные нанотрубки эллектрода(Разрабатывается в Массачусетском институте технологий)

Используя слои углеродных нанотрубок – сильных микроскопических полых нитей с относительно большой площадью – ученые из Массачусетского института технологий разрабатывают катод (электрод, через который проходит поток электронов из аккумулятора), который может хранить и высвобождать намного больше положительных ионов, чем обычные литиевые аккумуляторы. Идея состоит в том, что этот новый катод в силах увеличить количество энергии хранящейся электрической батареи автомобиля и сделать скорость электрического потока в десять раз быстрее по сравнению с существующими продуктами. Развитие этих новых катодов аккумулятора может также улучшить твердотелые конденсаторы, или привести к комбинации аккумулятор/конденсатор, которая будет в состоянии хранить и поставлять намного больше электроэнергии, чем любое другое, доступное на сегодняшний день, устройство.

Нанотрубки коммерчески доступны уже в настоящее время и были представлены Массачусетским институтом еще в 2010 году, но из-за ряда необходимых краш-тестов автомобилей, на которых должна была бы быть применима эта технология гибридных батарей и усовершенствований, новый аккумулятор/конденсатор станет доступным не ранее чем через пять лет. Учитывая график разработок новых гибридных машин, может понадобиться десятилетие, прежде чем мы увидим новое устройство в электромобиле.

Медные нанопроволоки катода лития. Надежда министерством энергетики США!

медные нанопроволоки когода лития аккумулятора батареи(Разработки ведет Университет штата Колорадо)

В этом аккумуляторе пористый проводниковый графитовый электрод будет заменен на микроскопически тонкие медные провода. Эта разработка называется 3D блоком, потому что эти тонкие провода – толщиной в одну тысячную от толщины человеческого волоса – могут накапливать ионы на всей поверхности, а не только на плоской металлической поверхности. Сама по себе медь менее чувствительна к высоким температурам, чем другие материалы, а также ее способность аккумулировать ионы, как говорят, намного  выше, чем у графита, который в настоящее время используется в литиевых аккумуляторах.

Литиевый аккумулятор с нанопроволокой может вмещать и производить намного больше энергии, чем обычные литиевые аккумуляторы электромобилей. Аккумулятор поставляет настолько большее количество энергии, чем нынешние установки, что проект заинтересовал министерство энергетики, поддерживающее разработку и усовершенствование электрических автомобилей, и получил частичное финансирование от этого министерства.

Литий-воздушный карбон. О чем молчит IBM?

литий воздушный карбон для аккумуляторной батареи(Разработки компании IBM)

Компании, которые вкладывают средства в развитие и разработку новых технологий аккумуляторов для электромобилей и гибридов, могут быть вознаграждены с лихвой, но лишь в том случае, если их технология станет панацеей для таких чудо-машин. Примером тому может служить компания Bridgestone со своей новой технологией автопокрышек без воздуха (подробности здесь). Задумка хороша, но принимать ее для переобувки своих автомобилей готова еще не каждая автокомпания. Но мы отвлеклись от темы, IBM является одной из тех компаний, которые борются за право предоставить миру технологию аккумулятора нового поколения. Целью разработок является увеличение диапазона работы автомобиля с батарейным питанием до 800 км. Это позволит вам проехать расстояние между городами в 600 км и еще весь день ездить по городу на одном только электродвигателе.

Для этого компания разрабатывает литий-воздушные батареи с потенциалом для гораздо большей плотности энергии, чем современные литий-ионные аккумуляторы. IBM утверждает, что их аккумулятор может работать гораздо дольше на одной подзарядке благодаря использованию карбоновых электродов, в которых ионы вступают в реакцию с кислородом (такой себе дышащий аккумулятор), но кислород не разрушает электролитной среды. IBM сохраняет молчание по поводу новой технологии, которая держит кислород под контролем, но говорит, что она была разработана на молекулярном уровне. Цену, за которую можно будет купить такой аккумулятор для электромобиля, они тоже держат в тайне. Однако аккумуляторы вряд ли будут коммерчески доступны для производителей электрических автомобилей до 2020 года.

Литий кремния. Больше ионов! Больше!

литий кремния для гибридной баттареи(Разработчик – Северо-Западный университет)

Гарольд Х. Кун, работающий в школе Маккормика инженерных и прикладных наук при Северо-Западном университете, изучает использование кремниевых электродов, а не углеродных, надеясь создать аккумулятор с большей емкостью, и, следовательно, с большим диапазоном работы. Кун утверждает, что разрабатывая более гибкие электроды с использованием тенденции кремния расширяться и сокращаться, в то время как поглощает и высвобождает ионы, литиевый аккумулятор сможет хранить в себе во много раз больше ионов. И такой аккумулятор сможет перемещать ионы гораздо быстрее – настолько быстро, чтобы сократить время зарядки электромобиля.

Гибрид углеродно-пенного конденсатора. Самая запутанная из запутанных технологий аккумуляторов для электромобилей и гибридов

углеродная пена конденсатора гибридной батареи(Разработка Мичиганского технологического университета)

Ученые из Мичиганского технологического университета работают над устройством накопления энергии, чтобы объединить плотность накопленной энергии химического аккумулятора с эффективностью поставки энергии твердотелых конденсаторов. Одна из впечатляющих особенностей устройства – использование уникальной углеродной пены в качестве катода для увеличения емкости. Используемый углеродный анод, гибрид аккумулятор/конденсатор, не только меньше весит, но и производит больший заряд, чем обычный конденсатор. Устройство может быть заряжено тысячи раз, не проявляя признаков снижения производительности.

Литий-кремниевый полимер. Умный полимер -  залог будущего для гибридной батареиполимерный литий кремния в аккумуляторе

(Разрабатывается министерством энергетики)

Ученые из Национальной лаборатории Лоренца Беркли в Калифорнии разрабатывают литиевый аккумулятор, который сможет хранить больший уровень энергии, чем аккумуляторы в современных автомобилях. Разработка известна как литий-кремниевый полимерный аккумулятор, и в отличие от других конструкций, которые используют кремниевые электроды, специально спроектированный полимер сохраняет структуру электродов, в то время как они расширяются и сжимаются.

Литиевое серо-углеродное нановолокно. Нано спасет мир, и не только в шампунях, но и в аккумуляторных батареях!

литий серы нановолокон углерода батареи(Разработчик – Стэнфордский университет)

Ученые Стэнфордского университета утверждают, что способность кремния аккумулировать намного больше ионов лития, чем нынешние электроды, делает его привлекательным выбором, когда речь заходит об увеличении плотности энергии в аккумуляторе. Но здесь есть одна проблема: кремний значительно расширяется, когда он поглощает ионы, и эта его подвижность приводит к разрушению проводимости анода. Однако изготовление нановолокон из кремния снижает этот эффект. Кроме того, ученые обнаружили, что углеродные нанотрубки, внутренняя поверхность которых покрыта серой, позволяет их аккумулятору производить до десяти раз больше энергии, чем обычные литиевые аккумуляторы. Они также утверждают, что сера является экологически более чистым (и дешевым) покрытием для электродов, потому что она легко доступна и не токсична.

Литий-марганцевые композиты/кремний-углеродные нанокомпозиты. 500 км. на одном аккумуляторе обещает там компания технологии аккумуляторной батареи для гибридовс парфюмерным названием

(Разрабатывается компанией Envia Systems)

Первоочередной разработкой компании является патентованный катодный материал на основе марганца, богатого металла, который высокоустойчив при использовании в аккумуляторных батареях. По словам компании Envia марганец является также более дешевым, чем более распространенные катоды на основе кобальтового материала. Также, компания утверждает, что диапазон работы электродвигателя будет доходить до 500 км.

Бонус: Новая жизнь для 12-вольтных аккумуляторов. Куда же без них?

технологии для 12 вольтных аккумуляторных батарейНо по-прежнему важным остается использование в гибридных автомобилях и электромобилях 12-вольтных аккумуляторов. Почему так? Потому что все современные автомобили имеют своих «энергетических вампиров»: бортовой компьютер, дальний свет, замки, и все они требуют отдельного источника питания, кроме того аккумулятора, который используется для питания колес. Последнее поколение 12-вольтных свинцово-кислотных батарей называются поглощающий стеклянный мат (absorbed glass mat - AMG). В стекловолоконных матах батарей AMG содержится серная кислота электролита в сочетании с гелем вместо жидкого электролита. Такие батареи предлагают использовать в лодках и автомобилях, так как эти свинцово-кислотные батареи удерживают заряд до одного года и могут похвастаться более длительным сроком службы, чем обычные батареи AMG без геля электролита. 

Ну, это в будущем. А теперь немного поговорим о прошлом. В архивах КГБ нам удалось найти секретный видео - ролик о тайных разработках электромобилей СССР. Не верите? Смотрите сами!

Рейтинг: 
3

© Все права защищены

Комментарии

Юрий Александрович (не проверено)
Здравствуйте! К сожалению,все описанные предложения не выдерживают никакой критики. Если смотреть шире,то это дополнительное экологическое бедствие! Как при производстве аккумуляторов,так и производство дополнительной электроэнергии для их зарядки. Но давно существуют разработки,позволяющие уже сегодня выпускать очень недорогие и простые электромобили,черпающие энергию из окружающего нас пространства. Все подтверждено практически,есть теория данных устройств.
Васисуалий (не проверено)
дайте ссылку почитать
Олег (не проверено)
Если человек получит бесплатную энергию, он вообще потеряет человеческий облик. Существующая плохая система купли-продажи удерживает человека хоть в каких-то рамках.
Вктор Кочубин (не проверено)
С использованием холодного ядерного синтеза. С использованием энергии постоянных магнитов. С использованием магнитного поля Земли. С использованием энергии электрино (энергия частиц эфира).
Сергей (не проверено)
Юрий Александрович! Для начала зажгите хоть маааленькую лампочку от "энергии окружающего пространства" и покажите нам всем! ))))
zub (не проверено)
Зачем зажигать лампочку? мы лучше сожжем дом в окружающем пространстве!!!
tag (не проверено)
Природа уже давно "придумала" универсальный аккумулирующий принцип. Это высокоэффективный фотосинтез, утилизирующий физико-химическую, лучевую, тепловую, "непроизводительных" для использования современными технологиями уровней и интенсивностей. Этот углеводородный аккумулятор - КЛЕТЧАТКА - готовые, преимущесвенно разнокалиберно цилиндрические, и самое главное - из-за своей доступности - "бесплатные" и быстро возобновляемые аккумулятоы, практически готовые для использования. Казалось - чего уж проще - засаживай быстрорастущими "технологическими" растениями матушку Землю в её пустынно-знойных местах, затратившись лишь на первоначальный полив молодых посадок,"спасаясь" заодно от жульнически навязываемого страха "глобального потепления", ввиду утилизации "излишков" атмосферной углекислоты дополнительно посаженными растениями - и пользуйся в балансе с приростом их массы, используя для начала хотя бы давно отработанные энергосамообеспечивающие технологии производства синтез-газа и моторных топлив - экологичного замкнутого цикла - из любой органики. Да, да - те самые "дровишки"! 1 кг берёзовых дров - дают не только 3 киловата - в пересчёте на электрический аналог, тепловой энергии, но и не выделяют УБИВАЮЩИЕ ВСЁ ЖИВОЕ газообразные соединения СЕРЫ - в отличии от всех углей и ускоряюще добываемой "тяжёлой" нефти, ввиду заканчивания малосерннистой "лёгкой". Сера убила 96% всего живого на нашей планете вырвавшись из недр в "пермской катастрофе". А современное человечество осознанно устраивает, как минимум - удушающую серную катастрофу.
владимир (не проверено)
Я считаю что использование нефти в качестве топлива это марадерство у наших будующих поколений нужно запретить добычу нефти как наркотик и переходить на электро энергию.
Александр Николаевич (не проверено)
А использование редких металлов для производства аккумуляторов для авто запретить не хотите? Или может быть высочайшая токсичность производства аккумуляторов и экологическая катастрофа от их утилизации баготворно отразится на будущих поколениях? Надо смотреть на вопрос шире и учитывать где мы находимся сейчас, на каком этапе развития технологий.
Электроед (не проверено)
Абсолютно правильно - мы забираем у последующих поколений их наследие, то есть воруем, вернее кланы воруют, а народ молчит в тряпочку и ждёт.
сергей (не проверено)
может скинуться деньгами и создать новый автомобиль с одним аккумулятором? могу подсказать как.
Олег (не проверено)
Кому деньги скидывать?
Юрий (не проверено)
Абсолютный профан в теме аккумуляторов писал абзац про AGM батареи. Свалил в кучу их и гелевые.
гость (не проверено)
Ёмкость энергии в 1кг соляры ~12 КВтЧ, а стоимость ~$0,72/1 кг!!! Стоимость 1 КВтЧ от соляры $0,72/12=$0,06/1 КВтЧ!!! Ёмкость АКБ ~02 КВтЧ/кг,а стоимость АКБ ~$600/1 КВтЧ!!! Получаем,что себестоимость ТОЛЬКО!!!! Хранения энергии в АКБ, даже без учёта её стоимости в $600/$0,06=100000!!! В ДЕСЯТЬ ТЫСЯЧ!!! Раз дороже!!! Стоимости энергии от соляры!!!! О чем можно ещё говорить кроме как о том,что все эти пляски с бубном вокруг электрохрени- ЛОХОТРОН!!!

Добавить комментарий (появится после одобрения администратора)