У бліжэйшую сераду, 24 лістапада, на апошнім круглым стале Driving into the Future абмяркуюць, як можа выглядаць будучыня вытворчасці акумулятараў у Канадзе. Калі вы аптыміст - вы сапраўды верыце, што ўсе аўтамабілі будуць электрычнымі да 2035 года - ці вы думаеце, што мы не дасягнем гэтай амбіцыйнай мэты, аўтамабілі з батарэйным харчаваннем - важная частка нашай будучыні. Калі Канада хоча стаць часткай гэтай электрычнай рэвалюцыі, нам трэба знайсці спосаб стаць вядучым вытворцам аўтамабільных сістэм харчавання ў будучыні. Каб убачыць, як выглядае будучыня, паглядзіце апошні круглы стол па вытворчасці батарэй для нас у Канадзе ў гэту сераду ў 11:00 па ўсходнім часе.
Забудзьцеся пра цвёрдацельныя батарэі. Тое ж самае тычыцца ўсёй шуміхі вакол крамянёвых анодаў. Нават хваленая паветрана-алюміневая батарэя, якую немагчыма зарадзіць дома, не можа пахіснуць свет электрамабіляў.
Што такое структурная батарэя? Што ж, гэта добрае пытанне. На шчасце для мяне, які не хоча прыкідвацца, што ў мяне няма інжынерных ведаў, адказ просты. Цяперашнія электрамабілі працуюць ад акумулятараў, усталяваных у аўтамабілі. О, мы знайшлі новы спосаб схаваць іх якасць, які заключаецца ў тым, каб убудаваць усе гэтыя літый-іённыя акумулятары ў падлогу шасі, стварыўшы платформу «скейтборда», якая цяпер з'яўляецца сінонімам дызайну EV. Але яны ўсё яшчэ асобна ад машыны. Дадатак, калі хочаце.
Структурныя батарэі падрываюць гэтую парадыгму, робячы ўсё шасі з батарэйных элементаў. У, здавалася б, маральнай будучыні не толькі апорная падлога будзе - а не змяшчаць - батарэі, але і некаторыя часткі кузава - перадавыя стойкі, дахі і нават, як паказала даследчая ўстанова, магчыма, памяшканне з паветраным фільтрам пад ціскам - не толькі абсталяванае батарэямі, але і фактычна складаецца з батарэй. Са слоў вялікага Маршала Маклюэна, аўтамабіль - гэта батарэя.
Што ж, сучасныя літый-іённыя батарэі хоць і выглядаюць высокатэхналагічнымі, але цяжкімі. Шчыльнасць энергіі іёнаў літыя значна меншая, чым у бензіну, таму для дасягнення таго ж запасу ходу, што і ў транспартных сродкаў, якія працуюць на выкапнёвым паліве, батарэі ў сучасных электрамабілях вельмі вялікія. Вельмі вялікі.
Што яшчэ больш важна, яны цяжкія. Такія, як цяжкія ў «шырокай нагрузцы». Асноўная формула, якая ў цяперашні час выкарыстоўваецца для разліку шчыльнасці энергіі батарэі, заключаецца ў тым, што кожны кілаграм іёна літыя можа вырабляць каля 250 ват-гадзін электраэнергіі. Абрэвіятурай, інжынеры аддаюць перавагу, 250 Втч/кг.
Трохі падлічыце: акумулятар магутнасцю 100 кВт/г падобны на Tesla, падключаны да акумулятара Model S, а гэта значыць, што куды б вы ні пайшлі, вы будзеце цягнуць з сабой каля 400 кг акумулятара. Гэта лепшае і найбольш эфектыўнае прыкладанне. Для нас, непрафесіяналаў, можа быць больш дакладным падлічыць, што акумулятар ёмістасцю 100 кВт/г важыць каля 1000 фунтаў. Такіх, як паўтоны.
А цяпер уявіце нешта накшталт новага Hummer SUT, які, як сцвярджаецца, мае бартавую магутнасць да 213 кВт/г. Нават калі генерал знойдзе нейкія прарывы ​​ў эфектыўнасці, топавы Hummer усё роўна будзе цягнуць каля тоны акумулятараў. Так, ён будзе ездзіць далей, але з-за ўсіх гэтых дадатковых пераваг павелічэнне запасу ходу несувымерна з падваенне батарэі. Вядома, яго грузавік павінен мець больш магутны — гэта значыць менш эфектыўны — рухавік. Прадукцыйнасць больш лёгкіх альтэрнатыў меншай далёкасці. Як скажа вам кожны аўтамабільны інжынер (незалежна ад хуткасці ці эканоміі паліва), вага - гэта вораг.
Вось тут і ўступае ў сілу структурная батарэя. Будуючы аўтамабілі з батарэй, а не дадаючы іх да існуючых канструкцый, большая частка дадатковай вагі знікае. У пэўнай ступені — гэта значыць, калі ўсе канструктыўныя рэчы ператвараюцца ў акумулятары — павелічэнне запасу ходу аўтамабіля амаль не прыводзіць да страты вагі.
Як і варта было чакаць, таму што я ведаю, што вы сядзіце і думаеце: «Якая выдатная ідэя!», ёсць перашкоды для гэтага разумнага рашэння. Па-першае, трэба авалодаць уменнем вырабляць батарэі з матэрыялаў, якія можна выкарыстоўваць не толькі ў якасці анодаў і катодаў для любой асноўнай батарэі, але і як дастаткова моцныя і вельмі лёгкія! - Канструкцыя, якая можа вытрымаць двухтонны аўтамабіль і яго пасажыраў, і ёсць надзея, што гэта будзе бяспечна.
Нядзіўна, што двума асноўнымі кампанентамі самай магутнай структурнай батарэі на сённяшні дзень, вырабленай Тэхналагічным універсітэтам Чалмерса і інвеставанай Каралеўскім тэхналагічным інстытутам KTH, двума самымі вядомымі інжынернымі ўніверсітэтамі Швецыі, з'яўляюцца вугляроднае валакно і алюміній. Па сутнасці, у якасці адмоўнага электрода выкарыстоўваецца вугляроднае валакно; станоўчы электрод выкарыстоўвае алюмініевую фальгу з пакрыццём з фасфату літыя і жалеза. Паколькі вугляроднае валакно таксама праводзіць электроны, няма неабходнасці ў цяжкім срэбры і медзі. Катод і анод трымаюцца асобна матрыцай са шкловалакна, якая таксама змяшчае электраліт, таму яна не толькі транспартуе іёны літыя паміж электродамі, але і размяркоўвае структурную нагрузку паміж імі. Намінальнае напружанне кожнага такога акумулятарнага элемента складае 2,8 вольта, і, як і ўсе сучасныя акумулятары электрамабіляў, яго можна камбінаваць для атрымання 400 В або нават 800 В, звычайнага для паўсядзённых электрамабіляў.
Хоць гэта відавочны скачок, нават гэтыя высокатэхналагічныя клеткі зусім не гатовыя да прайм-тайму. Іх шчыльнасць энергіі складае толькі нязначныя 25 ват-гадзін на кілаграм, а калянасць іх структуры складае 25 гігапаскаляў (ГПа), што толькі крыху мацней, чым каркаснае шкловалакно. Аднак дзякуючы фінансаванню Шведскага нацыянальнага касмічнага агенцтва апошняя версія цяпер выкарыстоўвае больш вугляроднага валакна замест электродаў з алюмініевай фальгі, якія, як сцвярджаюць даследчыкі, маюць калянасць і шчыльнасць энергіі. Фактычна чакаецца, што гэтыя апошнія вугляродныя/вугляродныя батарэі будуць вырабляць да 75 ват-гадзін электраэнергіі на кілаграм і мець модуль Юнга 75 ГПа. Гэтая шчыльнасць энергіі ўсё яшчэ можа адставаць ад традыцыйных літый-іённых батарэй, але яе структурная калянасць цяпер лепш, чым у алюмінія. Іншымі словамі, дыяганальны акумулятар шасі электрамабіля, зроблены з гэтых акумулятараў, можа быць структурна такім жа трывалым, як і алюмініевы акумулятар, але вага будзе значна меншы.
Першым выкарыстаннем гэтых высокатэхналагічных акумулятараў амаль напэўна будзе бытавая электроніка. Прафесар Чалмерса Лейф Асп сказаў: «Праз некалькі гадоў цалкам магчыма зрабіць смартфон, ноўтбук або электрычны ровар, які важыць толькі палову вагі сучаснага і будзе больш кампактным». Аднак, як адзначыў чалавек, які адказвае за праект, «мы тут сапраўды абмежаваныя толькі нашым уяўленнем».
Акумулятар - не толькі аснова сучаснага электрамабіля, але і самае слабое яго звяно. Нават самы аптымістычны прагноз можа бачыць толькі ўдвая большую цяперашнюю шчыльнасць энергіі. Што рабіць, калі мы хочам атрымаць неверагодны запас ходу, які ўсе мы абяцалі — і здаецца, што хтосьці кожны тыдзень абяцае 1000 кіламетраў за адну зарадку? — Нам трэба будзе зрабіць лепш, чым дадаваць акумулятары ў машыны: мы павінны будзем рабіць машыны з батарэй.
Эксперты кажуць, што часовы рамонт некаторых пашкоджаных трас, у тым ліку шашы Кокіхала, зойме некалькі месяцаў.
Postmedia імкнецца падтрымліваць актыўны, але прыватны дыскусійны форум і заклікае ўсіх чытачоў дзяліцца сваімі поглядамі на нашы артыкулы. З'яўленне каментарыяў на сайце можа заняць да гадзіны. Мы просім вас захоўваць свае каментарыі актуальнымі і паважлівымі. Мы ўключылі апавяшчэнні па электроннай пошце - калі вы атрымаеце адказ на каментарый, калі ланцужок каментарыяў, за якім вы падпісаны, абноўлены, або калі вы падпісаны на каментарый карыстальніка, вы атрымаеце паведамленне па электроннай пошце. Каб атрымаць дадатковую інфармацыю і падрабязную інфармацыю аб тым, як наладзіць параметры электроннай пошты, наведайце нашы Правілы кіравання супольнасцю.