Новый материал Aluminum-Celmet для литий-ионных батарей.

Последняя разработка инженеров Sumitomo Electric призвана увеличить емкость литий-ионной батареи в полтора, три раза, что сулит увеличение запаса хода на 50-200%. В результате Nissan LEAF на одной зарядке должен будет проходить не 175, а350 км, a Tesla Roadster, аж 1180 вместо 590. Такой дневной пробег устроит большинство водителей.

Речь идет о новом материале, названном Aluminum-Celmet. Первая часть термина в переводе не нуждается, вторая слово слиток, объединившее «ячейки» и «металл». По своей сути это своеобразная трехмерная алюминиевая «губка» с открытыми, соединяющимися друг с другом, сферическими порами. Аналогичный материал под торговой маркой Celmet из никелевых и хромоникелевых сплавов Sumitomo Electric уже производит массово. Над «пузырчатым» алюминием пока только колдуют. Пористость Celmet достигает 98%, а площадь поверхности невероятно велика. Такой материал, с его способностью вбирать в себя и удерживать жидкость (электролит) и «ловить» электроны, как ничто другое подходит для использования в аккумуляторах. Он хорошо обрабатывается, нужная форма легко придается резанием и штамповкой. Celmet уже одобрен для изготовления положительных электродов никель — водородных батарей для гибридных силовых установок.

Aluminum-Celmet или пористый алюминий, изготавливаемый по схожей технологии, имеет такую же пористость, но значительно легче предшественника, обладает более высокой электропроводностью и коррозионной стойкостью, свойствами, делающими его привлекательным для использования в литий ионных батареях электромобилей и других источниках тока высоким напряжением заряда и разряда. Замена положительного электрода из алюминиевой фольги на трехмерный пористый сулит трехкратное увеличение емкости традиционной литий  ионной батареи или уменьшение ее габаритов на две трети при неизменной емкости.

Опытные образцы новых материалов Sumitomo Electric изготавливает на специально созданном для этой цели экспериментальном производстве в Осаке. Там же отрабатывается технология серийного выпуска и решаются вопросы коммерческого использования новинок. Двукратное увеличение емкости аккумулятора реальный технологический прорыв, но конструкторы электромобилей, подобно герою мультика, твердят: «Маловато будет!» Они правы: два раза это не революция.

Помимо малой удельной емкости есть у современных химических источников тока и другой принципиальный недостаток: уж очень медленно они заряжаются, не помогают даже последние зарядные устройства для автомобиля. Процесс, вообще-то, можно несколько ускорить, но расплачиваться придется ресурсом аккумулятора. «Рекордное» на сегодня решение замену разряженного аккумулятора на заряженный, едва ли можно назвать оптимальным: с «ящиком» весом в несколько сот килограммов без подъемного оборудования не управишься. Запасная батарея стоит дорого, поэтому обезличенная ее замена владельцу энтузиазма не добавляет.

Другое дело старый добрый бензин: залил за пару минут, и порядок. Видимо, именно этот образ не давал покоя сотрудникам Массачусетского технологического института, предложившим электричество в аккумулятор… заливать. Разделив функции хранения энергии и перезарядки батареи, исследователи из ведущего технического вуза Америки смогли сократить время восстановления энергозапаса электромобиля до показателей заправки бака автомобиля с ДВС.

Новая технология может найти применение и в «бытовой энергетике», в частности, во все тех же солнечных и ветровых установках. В новой батарее применен принцип «полутвердого проточного элемента» (semi-solid flow cell), в котором положительный и отрицательный электроды (катод и анод) образуются твердыми частицами, плавающими взвесью в жидком электролите. Эти частицы с противоположными зарядами прокачиваются через системы разделенными фильтром  тонкой пористой мембраной, например. Разделение функций позволяет повысить эффективность перезаряжаемых батарей, вдвое снизив их габариты и стоимость при сохранении паспортной емкости.

Последнее обстоятельство само по себе привлечет внимание конструкторов электромобилей. А быстрая заправка и вовсе становится главным козырем. Кстати, возможность быстрой «перезаливки» не препятствует зарядке батареи обычным образом.

Справедливости ради надо отметить, что проточные батареи были изобретены не вчера. Но во всех известных конструкциях использовались жидкости с очень низкой энергетической плотностью. Батареи получались намного большими, чем топливные элементы. Жидкость требовалось очень быстро прокачивать, что также отрицательно сказывалось на эффективности.

Разработанные американскими учеными жидкости для новых полутвердых батарей по энергетической плотности в 10 раз превосходят ранее известные. Электролит со взвешенными в нем частицами назвали Cambridge crude («Сырая кембриджская нефть»). Внешне похож, да и по смыслу близок. Пока в качестве подопытного используется литий-ионный аккумулятор, но физика процесса не зависит от химии источника тока. Промышленный образец батареи для электромобиля, пригодный для серийного производства, должен появиться до конца 2013 года.

Рекомендую прочитать:

Новый пикап на базе LADA Kalina.
Geely MK Cross – дешевле некуда.
Новый Ford Fusion.
Kia Ceed 2012.

Дата последнего обновления: 05 Апрель 2012.   Комментарии: 0.    Размещено в Новости автомира

Оставить комментарий или два

Autoepohc