Тъй като пазарът на електромобили продължава да набира скорост, някои купувачи на автомобили все още имат опасения относно пробега и безопасността на литиево-йонната батерия. За да се отговори на тези основателни опасения, се харчат много пари и време за разработване на нови технологии за батерии.
През последните години компаниите инвестираха в стара, но подобрена батерия, базирана на алуминий и въздух, която има потенциала да напредне значително в индустрията на EV. Алуминиево-въздушната (Al-въздушна) батерия изглежда променя играта на EV батерията, но това ли е всичко?
Какво е алуминиево-въздушна батерия?
Електрическите превозни средства играят жизненоважна роля за постигането на бъдеще с нулева мрежа. Въпреки това, безпокойство от диапазона и въпросите за безопасността на литиево-йонните батерии са пречки, които възпрепятстват растежа на пазара на електромобили. Литиево-йонните батерии са водещи в EV революцията, но все още са ограничени до 400 мили пробег, което може да създаде проблеми при дълги пътувания.
Трудността да намерите станция за зареждане в отдалечени райони и да чакате, докато вашето EV бъде заредено, може да отблъсне потенциалните купувачи. Други възприемани проблеми с литиевата батерия, като влошаване на качеството на батерията, течове и презареждане, също не помагат много на случая. С всички други технологии за батерии, Al-air батериите привличат толкова много внимание, защото не трябва да се презареждат.
Концепцията за тези батерии датира от 60-те години на миналия век. Но тъй като неговият електролит беше опасно разяждащ и отровен, той не можеше да се използва за търговски цели. Тревър Джаксън, инженерен офицер в Кралския флот на Обединеното кралство, започна да експериментира с батерията през 2001 г., правейки я безопасна за използване. Al-air батериите са направени от плоча от алуминиева сплав като анод, въздушен катод, нетоксичен електролит като вода и сребърен катализатор.
Как работи алуминиево-въздушна батерия?
Традиционните EV батерии имат два електрода, един катод и един анод, направени от различни материали, с електролит между тях. Когато батерията се използва, йони текат от анода през електролита към катода. По време на зареждането йоните се движат обратно към анода.
Al-air батериите функционират подобно на горивната клетка. Той използва алуминий на анода и кислород на катода. Резултатът е много по-висока енергийна плътност. Около осем до девет пъти повече от сегашните литиево-йонни батерии, използвани в електромобилите, значително увеличение на мощността. Енергийната плътност измерва колко енергия може да съхранява една батерия на единица маса. Плътността на мощността измерва колко моментална енергия може да достави на единица маса.
Анодът освобождава електрони, докато алуминият се окислява, докато катодът намалява кислорода, за да освободи електрони, като по този начин генерира електрическа енергия. Товар може да се захранва от електрически ток, генериран от електрони, движещи се през външна верига. Крайният резултат е бял прах, който се образува върху анода.
Предимства и недостатъци на алуминиево-въздушните батерии
Алуминият е третият най-често срещан природен ресурс в земната кора и е най-разпространеният метал на земята, така че вероятно никога няма да свършим. В резултат на мекотата си, алуминият е лесен за работа и е стабилен, за разлика от лития. Освен това не е токсичен. Следват други предимства на Al-air батериите пред литиево-йонните батерии:
- По-евтино за изработка
- Стабилност
- По-нисък въглероден отпечатък по отношение на добива и рафинирането
- Съхранява много повече енергия
- По-лек от повечето други батерии, тъй като батерията е направена от алуминий и въздух
- Силно рециклируем
Въпреки предимствата, тази батерия има няколко недостатъка. Първо, има недостатъка да бъде основна батерия. По същество не може да се презарежда, след като батерията е разредена или празна. Освен това въздухът вътре в батерията корозира алуминиевия анод. Следователно алуминиевата плоча в батерията трябва да се смени, което може да струва скъпо. Освен това производствените разходи на батерията могат да бъдат повлияни от колебанията в цената на среброто, което батерията съдържа.
Проблеми с литиево-йонни батерии
Учените разработват по-добри батерии поради недостатъците на литиево-йонните батерии, които доминират на пазара на електромобили. Литият, никелът и кобалтът, използвани в литиево-йонните батерии, са редкоземни метали, които се срещат само в определени части на света. В момента електромобилите съставляват 6% от превозните средства по пътищата и добивът на тези метали е в ход; представете си, когато стойностите на EV се покачат до 50% или 80%. Други недостатъци на литиево-йонните батерии включват следното:
- Скъпо за производство, въпреки че цените са паднали
- Литиева нестабилност
- Напрежение върху националната мрежа
- Скъпи и сложни мрежи за зареждане
- Ефекти върху околната среда, свързани с добива и рафинирането, въпреки че повече литиеви батерии се рециклират
Смяна на батерията срещу презареждане
Има фактори, които трябва да имате предвид, когато обмисляте смяна на батерия срещу презареждане. За да получите същия обхват на зареждане, ще е необходима батерия с размер 1/8 от размера на литиево-йонна батерия. Поради по-малкото тегло на Al-air батериите, електромобилите ще могат да пътуват по-далеч, повишавайки общата ефективност.
Също така ще бъде по-лесно и по-удобно да опаковате батерията на място в рамките на EV, което е лесно достъпно, така че да може лесно да бъде сменена, когато е необходимо. Някои компании са изчислили, че времето за смяна на алуминиево-въздушна EV батерия е само три минути, което бързо връща собствениците на EV на пътя.
Според оценките Al-air батериите издържат около 5400 мили. Въпросът е: защо някой ще тръгне по този път, вместо да презарежда? С електромобил, задвижван от Al-air, можете да отидете много по-далеч, без да намирате станция за зареждане. Друга причина е, че смяната на вашата изтощена Al-air батерия с рециклирана е много по-евтина от разходи за смяна на батерия на Tesla. Тъй като единствената сменяема част са алуминиевите пластини, които могат да бъдат 100% рециклирани, вие плащате за изминатите километри.
Дали алуминиево-въздушните батерии са бъдещето?
Възможно е да се използват батерии Al-air в съвременните електрически превозни средства. Популярността на тези батерии вероятно ще нарасне, тъй като станциите за смяна на батерии стават все по-разпространени. Дотогава те биха могли да се използват и за разширяване на обхвата на електромобили с литиево-йонни батерии, решавайки проблема с необходимостта от презареждане, когато не сте в състояние.
В крайна сметка купувачите на EV ще имат възможността да сменят батериите или да презареждат своите превозни средства, като в крайна сметка ще се създаде по-гъвкав пазар на EV в полза на всички. В резултат на това преходът към свят, изцяло базиран на електрически превозни средства, ще продължи да се ускорява.
