Нові технології збереження енергії в акумуляторних батареях


Від того, наскільки ефективно ми навчимося зберігати електричну енергію, цілком і повністю залежить розвиток електромобілів. Швидше за все, сучасні літій-іонні акумулятори проіснують в своєму колишньому вигляді принаймні найближче десятиліття. Але, як говориться, зворотний відлік вже пішов. Саме тому вчені, винахідники і стартапери всього світу активно шукають альтернативу сучасним АКБ.

Дивіться також: Технології, які дозволяють бензиновому двигуну залишатися на плаву

Здавалося б, це дуже довгий процес, так як він вимагає використання абсолютно нової технології. Вірніше, революційної хімічної реакції, яка відбувається всередині акумуляторної батареї. Тим не менш, зараз винайдено 3 унікальні технології, які мають непоганий потенціал.

АКБ з окисно-відновним потоком

За яким АКБ майбутнє, або що прийде на зміну літій-іонним батареям
Коротко про головне: згідно цієї технології, вся енергія зосереджена в спеціальних резервуарах і являє собою 2 рідких електроліту. При цьому вона не розділена на позитивні і негативні електроди. Електроліти генерують енергію в процесі проходження через осередки батареї. Заряджатися така АКБ може двома способами – в процесі їзди або на заправці. В останньому випадку необхідна заміна електроліту.
Можливі ризики: багато експертів вважають, що батарея з окисно-відновним потоком зажадає занадто великого резервуара для зберігання електроліту. Настільки велику, що його буде проблематично розмістити в легковому автомобілі.
Прецедент: представники компанії NanoFlowcell» в Ліхтенштейні стверджують, що вони вже створили прототип транспортного засобу, оснащеного окисно-відновної акумуляторною батареєю. За їх словами, машина змогла проїхати без підзарядки 14 годин по міських вулицях. Разом з тим, вона була укомплектована баком з електролітом обсягом 159 к. Не дивно, що ця інформація викликала скептицизм серед представників наукового співтовариства.

Дивіться також: Які проблеми виникнуть з електрокарами в майбутньому?

Стартап по створенню окисно-відновної АКБ був заснований дослідниками Массачусетського технологічного університету. На сьогоднішній день їх робота зайшла в глухий кут, так як вони не можуть вирішити проблему великого об’єму резервуара, призначеного для зберігання електроліту.

Твердотільний літій-іонний акумулятор

За яким АКБ майбутнє, або що прийде на зміну літій-іонним батареям
Коротко про головне: твердий керамічний електроліт замінює рідкий електроліт в сучасних літій-іонних елементів, з яких складається АКБ. Остання не розкладається з плином часу і подвоює кількість електроенергії, яка може бути збережено в первісному обсязі. Досягти таких результатів дозволяє твердий електроліт, який передбачає використання чистого металевого літію в негативному електроді. Твердотільні батареї виключають необхідність рідинного охолодження.
Можливі ризики: керамічний електроліт в цілих 5 разів важче, ніж його рідкий аналог. Більш того, він складається з тонких і ламких пластин, які можуть пошкодитися в процесі їзди, особливо якщо автомобіль пересувається по вибоїстій дорозі. До того ж продуктивність таких АКБ різко зменшується під впливом низьких температур.
Прецедент: компанія Dyson має грант від британського уряду на виробництво електромобіля. В 2015 р. вона придбала стартап під назвою Sakti3. Його учасники створюють твердотільні батареї. Але вони використовують дещо іншу технологію — їх АКБ тонкоплівкові і не зовсім підходять для транспортних засобів.
При цьому дослідники з фірми Sakamoto Group займаються виробництвом акумуляторних пластин. Для цього вони закуповують великі партії керамічного порошку.

Цинково-повітряна АКБ

За яким АКБ майбутнє, або що прийде на зміну літій-іонним батареям
Коротко про головне: певна частина батареї, а вірніше, одна з секцій паливного елемента, де розташовані цинково-повітряні осередки, використовує кисень. З їх допомогою він циркулює по всій АКБ, генеруючи тим самим електрику. Ця технологія набагато ефективніше використання твердотільних матеріалів в батареї. Такі акумулятори в 10 разів продуктивніше літій-іонних. Вони володіють хорошим економічним потенціалом, адже цинк не є дефіцитним матеріалом, а отже, коштує недорого. Якщо вдасться запустити такі батареї у масове виробництво, вони будуть доступні для всіх автолюбителів.

Дивіться також: Самообогревающиеся батареї вирішать проблему втрати потужності в холодну погоду

Можливі ризики: цинково-повітряні АКБ були розроблені відносно недавно. Саме тому вони мають обмежену кількість циклів зарядки-розрядки, з-за чого їх ємність залишає бажати кращого.
Прецедент: компанія Fluidic Energ» з Арізони займається установкою перезаряджаються цинково-повітряних батарей в країнах для підтримки ненадійних електромереж. Разом з тим, «Тесла» отримала патент на транспортний засіб, в якому цинково-повітряна АКБ використовується як розширювач діапазону для разрядившегося літій-іонного акумулятора.

Автор: Сергій Василенков