Бързото развитие на електрическите автомобили в последното десетилетие нямаше да е възможно без създаването на батерии, които да съхраняват повече електричество в по-големи периоди от време, както и да се зареждат безброй пъти без нуждата от подмяна. Проблемът е, че сегашната най-популярна технология е достигнала тавана на представянето си, а от него все още има какво да се желае.
Какви са алтернативите, тогава? Има ли достоен заместител на литиево-йонните батерии и кога ще се появи на пазара? Оказва се, че има.
Литиево-йонната батерия е дело от родения в Германия американски учен Джон Банистър Гудeнъф. Още през 80-те той излиза с концепция за батерия с катод, изработен от литиево-кобалтов оксид, но едва през 1991 г. прототипът влиза в масово производство благодарение на японския гигант Sony.
И понеже нито Гуденъф, нито лабораторията в Оксфордския университет, където той е работил, подали документи за патентоване на изобретението, всяка компания в технологичния сектор започнала да произвежда свои собствени версии на батерията. В резултат на това нито изобретателят, нито лабораторията спечелили каквото и да било.
След появата на концептуалната батерия, на бял свят излиза огромен брой от различни версии според използваните в състава им химикали. Така например в потребителската електроника се използват литиево-кобалт оксидни батерии, докато тези в автомобилната индустрия разчитат на никел и манган в съединението.
Въпреки че не са изцяло безопасни - от време на време и в зависимост от различни фактори, тези батерии експлодират или се възпламеняват - литиево-йонната технология остава най-добрият вариант за осигуряване на достатъчно голям пробег, както и на възможности за презареждане на електромобил. Поне засега.
Източник: iStock
Литиево-йонни батерии
Литиево-йонните батерии се състоят от положителен и отрицателен електрод, които се наричат съответно анод и катод. Както знаем още от училище, електрическото напрежение трябва да преминава между двата електрода в среда с висока проходимост - в този случай електролит.
Електролитът в литиево-йонните батерии е течност. Той може да е химическо съединение, базирано на литиеви соли, както и органичен като етилен карбонат, диметил карбонат и диетил карбонат. Главната му роля е да действа като проводник за електричеството преминаващо между отрицателния и положителния електрод по време на разряд.
Благодарение на начина, по който са проектирани, литиево-йонните батерии имат достатъчна плътност на заряда, за да са ефективни в голям кръг от индустрии, сред които тези на потребителската електроника и електромобилите.
Източник: iStock
Когато се появяват за пръв път, литиево-йонните батерии взривяват технологичния свят. Днес вече са почти достигнали пълния си потенциал. Това означава, че колкото и да се опитват, учените могат да изстискат още съвсем малко от тях. С по-прости думи казано, повечето електромобили днес могат да изминат около 500 км с едно зареждане и в бъдеще не можем да очакваме нищо кой знае колко повече от тях. Поне ако са оборудвани с литиево-йонна батерия.
Индустрията се нуждае от по-добра технология, която може да увеличи, а защо не и удвои, този пробег.
Солид-стейт батерии
Използваме английското наименование на тези батерии, защото така са по-познати в публичното пространство. Реално те също се състоят от положителен и отрицателен електрод и от електролит. Единствената разлика тук е, че електролитът не е течност, откъдето идва и името. Солидните материали, които се използват за електролит при тези батерии, варират от керамика през стъкло до литиев сулфид.
Работата по този тип батерии започва още през 50-те, но до този момент е претърпяла твърде малък прогрес.
Превръщането на тези батерии в масови би била голяма стъпка напред за автомобилната индустрия. Солид-стейт технологията предлага по-висока енергийна плътност, подобрена безопасност и по-бързо и по-добро зареждане. Освен това, тези батерии са по-малки от настоящите в електромобилите.
Големият проблем при тях е, че са изключително скъпи за производство. В последните няколко десетилетия Toyota работи по развиването на такава технология, като очаква първите готови за употреба батерии през 2022 г.
През 2010 г. японците представиха прототип, който може да се използва при температури над 100 градуса по Целзий, което е чудесно преимущество пред литиево-йонните батерии, чийто течен електролит би заврял.
Източник: iStock
От Volkswagen пък обявиха през миналия месец, че ще увеличат усилията си да създадат батерия със солиден електролит. Германците дават горе-долу същите срокове, като колегите си от Toyota. Благодарение на новата технология, Volkswagen се надява да увеличи пробега на своя електромобил E-Golf от сегашните 300 км на значително по-приемливите 750 км.
Каквото и да се случи, сигурно е само, че електрическите автомобили отчаяно се нуждаят от по-голям пробег с едно зареждане, както и от по-бързо зареждане, за да успеят да изместят конвенционалните модели с бензинови и дизелови двигатели. Защото, каквото и да си говорим, никой не би искал да изгуби няколко часа в крайпътната станция за зареждане на електромобили. Все пак едно зареждане на резервоара, заедно с плащането на касата, отнема не повече от пет минути.
