Самые энергоемкие батареи для электротранспорта

Согласитесь, когда просматриваешь тот или иной материал, напрямую касающийся нового инновационного изделия, хочется вникнуть в подробности применения новых технологий. Учитывая большой прогресс в электрификации наземного и воздушного транспорта внимание приковано к созданию источников питания – аккумуляторам. Давайте вместе пройдем по технологической цепочке самых энергоемких батарей, созданных Калифорнийской компанией Ampirus.

Первая партия изготовленных литиевых батарей Ampirus, по утверждению компании, самые энергоемкие на сегодняшний день. Новые питательные элементы с кремниевым анодом содержат на 73% больше энергии, чем элементы Tesla Model 3 в массовом соотношении и занимают на 37% меньше объема.

Для сравнения взяты элементы Tesla Model 3 поскольку они являются одними из лидирующих в отрасли и вмещают около 260 Вт. ч/кг и 730 Вт. ч/л. Новые аккумуляторы Ampirus — это существенное продвижение вперед, как по показателям удельной энергии, так и по плотности энергии, они содержат 450 Вт. ч/кг и 1150 Вт. ч/л, что дает компании право гордиться «ячейками с самой высокой плотностью энергии, доступными сегодня в аккумуляторной промышленности».

Специалисты компании утверждают, что впечатляющая производительность батарей обусловлена технологией анодов из кремниевых нанопроволок. Когда вы заряжаете литий-ионный аккумулятор, вы отрываете электрон от каждого атома лития, расположенного на катоде, и перемещаете его к аноду по внешней проводке, поскольку электроны не могут пройти через электролит или разделитель между анодом и катодом. Их отрицательный заряд притягивает положительно заряженные ионы лития через электролит и сепаратор, где каждый из них находит электрон и внедряется в то, что обычно представляет собой графитовую решетку на аноде.


Электроды из кремниевой нанопроволоки могут хранить больше лития, чем обычная графитовая решетка, и в компании говорят, что они служат достаточно долго, чтобы конкурировать с продукцией, созданной по другим современным технологиям.

Ampirus заменила графитовую решетку на кремниевые нанопроволоки. Кремний может хранить в 10 раз больше лития, чем графит, но он имеет тенденцию набухать и трескаться, резко сокращая срок службы элемента. Разработчики утверждают, что при формировании кремния в пористые нанопроволоки, расположенные в виде решетки из более длинных проволок с более короткими проволоками, кремний способен выдерживать набухание и сопротивляться растрескиванию, продлевая срок службы ячейки до такой степени, что кремниевые аноды могут стать конкурентоспособной технологией.

Кремниевые нанопроволоки интегрированы прямо в подложку анода, поэтому их проводимость (и, следовательно, мощность) высока. Ampirus заявляет, что срок службы нового элемента «отличный» и «постоянно улучшается», хотя не указывает никаких цифр, но также уточняет, что анод — единственная часть батареи, которая претерпела значительные изменения, а остальные компоненты могут собираться с использованием существующих методов производства.

Очевидно, что мир готов и ждет аккумуляторных элементов следующего поколения, которые могут хранить больше энергии при меньших размерах и весе — все, от смартфонов до электромобилей, выиграет либо от веса, либо от уменьшения пространства, а новые технологии, такие как электросамолеты вертикального взлета и посадки (eVTOL) просто «жаждут» батарей, которые могут улучшить их дальность полета и функционал.

Конечно же, плотность энергии и удельная энергия — это всего лишь два показателя, по которым батарея может конкурировать. Необходимо также учитывать тепловые характеристики, безопасность, скорость зарядки/разрядки и срок службы. Особенно большую роль будет играть и цена. Тот факт, что первый клиент Ampirus занимается созданием спутников, предполагает, что на данный момент эти ячейки будут не самыми дешевыми. Но компания уже ищет площадку, на которой она наладит массовое производство, что принесет экономию за счет масштаба и сделает эту технологию востребованной на рынке электротранспорта.

Читайте также: Как продлить жизнь аккумулятору, советы ученых

Источник: newatlas.com

Спасибо за ваше внимание.😌 Если понравилось, пожалуйста поделитесь с друзьями в комментариях, черкните пару строк своего мнения.✍