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 найноўшыя 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.