Pradžioje nauji akumuliatoriai

Pradžioje nauji akumuliatoriai

Trečdalis visų Kinijoje parduodamų naujų automobilių jau turi kištuką, tai reiškia, kad jie yra tik elektriniai arba hibridiniai variantai. Tendencija smarkiai kyla. Europoje dedamos visos politinės pastangos, kad elektromobiliai būtų išstumti į rinką; skaičiuojami vidaus degimo varikliai. Nors elektromobilius sudaro žymiai mažiau dalių, yra esminių skiriamųjų savybių. Kalbant apie vidaus degimo variklius, kyla klausimas, ar dyzelinas, ar benzinas, o elektra varomų transporto priemonių atveju kyla klausimas, kokia akumuliatoriaus technologija yra fiuzeliaže. Šiuo metu dominuoja ličio jonų baterija. Tačiau bando įsitraukti ir kitos technologijos, ypač natrio jonų baterijos ir ličio geležies fosfato baterijos. Kaip dažnai nutinka, šiuo metu nėra vienos baterijos technologijos, kuri galėtų viską: didelį energijos tankį, dideles įkrovimo sroves, didelį ciklo stabilumą, antipireną ir visa tai už mažiausią kainą su 100 procentų perdirbimo laipsniu ir lengvai prieinamomis žaliavomis. Jei visa tai būtų sujungta į vieną technologiją, e-mobilumas nebeturėtų kritikų. Tačiau faktas yra toks: kiekviena akumuliatoriaus technologija turi savo privalumų ir trūkumų. Jie turi būti kruopščiai pasverti, kad būtų galima pasirinkti geriausią technologiją atitinkamai programai. Tačiau elektromobiliams keliami didžiuliai prieštaringi tikslai: viena vertus, atstumas turėtų būti kuo ilgesnis, tačiau automobilis turi būti pigus, kad jį būtų galima įsigyti masėms. Šiandien tai neįmanoma! Tačiau jei nukreipsite tikslus viena ar kita kryptimi, alternatyvios baterijų technologijos jau gali pasiūlyti įdomių pranašumų.

Nykščio taisyklė yra tokia: kuo didesnė baterija, tuo ilgesnis veikimo nuotolis. Bet taip pat: kuo didesnė kaina. Kodėl ličio jonų baterija šiuo metu užima tokią dominuojančią padėtį? Klausiame tyrėjo Marcus Jahn, Austrijos technologijos instituto (AIT) baterijų technologijų kompetencijos skyriaus vadovo ir tikro įvairių baterijų technologijų eksperto. "Apie ličio jonų technologiją, kurią šiuo metu naudojame, žinojome nuo 1990-ųjų pradžios. Tačiau dabar sugebėjome padaryti elementus žymiai galingesnius. Nepaisant to, su tokio tipo akumuliatoriais jau dirbame netoli fizinės ribos. Čia jau nebegalime tikėtis didelių šuolių." Ličio jonų akumuliatoriai turi neabejotinų pranašumų: jie pasižymi dideliu energijos tankiu, ilgaamžiškumu (maždaug 1000 įkrovimo ciklų) ir yra pakankamai saugūs. Neigiama pusė: žema temperatūra nėra jūsų draugas, perdirbimas šiuo metu vis dar yra labai brangus, nes jis sudėtingas, ir visų pirma jie naudoja retas medžiagas, tokias kaip nikelis, manganas ir kobaltas. Jau nekalbant apie tai, kad ličio kasyba yra labai teršianti, o dauguma telkinių yra žinomi Pietų Amerikoje ir Australijoje, o tai taip pat atveria „geopolitinę priklausomybę“ – ko tyrinėtojas Jahnas neaprašo.

Atpigus akumuliatoriui, atpigs visas elektromobilis. Todėl vykdomi intensyvūs alternatyvų tyrimai. Šiuo metu yra dvi technologijos, kurios, žiūrint iš tam tikrų perspektyvų, galėtų konkuruoti su ličio jonų baterija: ličio geležies fosfato baterija (sutrumpintai LFP) arba natrio jonų baterijos. Abu variantai turi specifinių privalumų ir trūkumų. „Ford“ kai kuriuose modeliuose jau naudoja LFP akumuliatorių, nes, pasak gamintojo, jis siūlo apie 15 procentų kainos pranašumą. Kiti privalumai: Didelis ciklo stabilumas, mažiau jautrus temperatūrai, nereikalauja retų žaliavų ir yra beveik 100 procentų perdirbamas, tik elektrolitą reikia išmesti. Tai reiškia, kad LFP baterijos gali padaryti elektromobilio užvedimą labiau prieinamą. Neigiama pusė: energijos tankis yra mažesnis, todėl reikia daugiau elementų tokiam pat diapazonui kaip ir naudojant ličio jonų akumuliatorių. Tai vėl padidintų svorį ir kainą. Tačiau jei ši technologija naudojama transporto priemonėse, kurioms nereikia pasiekti maksimalaus atstumo, ji suteikia aiškų pranašumą sąnaudoms ir aplinkosaugai. Tyrėjas Marcus Jahn mano, kad energijos tankis skiriasi maždaug 20 procentų. „Tikslas čia neturėtų būti iškeisti ličio jonų akumuliatorių santykiu 1:1 į LFP akumuliatorių, o veikiau ši technologija gali būti ekonomiškai efektyvi alternatyva, jei tinkamai naudojama, jei atitinkamai pasirenkama paskirtis“, – sako mokslininkas.

Natrio jonų baterijos šiuo metu garsėja Kinijoje ir populiarėja. AIT tyrėjas Marcus Jahn taip pat gali patvirtinti labai teigiamas elementų savybes: "Natrio jonų baterija buvo intensyviai tyrinėjama maždaug septynerius metus. Technologija iš pradžių buvo skirta stacionariai eksploatacijai, nes leidžia patrauklias kainas už kilovatvalandę. Kiti pranašumai: Natrio yra lengvai prieinama visame pasaulyje, todėl sumažėja sąnaudos. Be to, elementai gali būti gaminami lygiai taip pat, kaip ir ličio jonų akumuliatoriai. pakeistas natriu“. Tačiau, viena vertus, šiam elementui taip pat reikalingos retos žaliavos, išskyrus litį, ir jos negalima integruoti su ličiu tame pačiame perdirbimo procese. Tačiau klijavimo taškas yra kitoks: energijos tankis yra mažesnis, ličio elemente trūksta maždaug ketvirtadalio jos. Reiškia: kainos pranašumas vėl perkamas asortimento sąskaita. Tačiau baterijų tyrinėtojas Marcusas Jahnas bando paaiškinti, kodėl ši technologija vis dar turi potencialo: "Nereikia pamiršti, kad elektromobilių paklausa labai išaugs dabar ir ateityje. Taigi greitai prireikia daug baterijų, o ne kiekvienam elektromobilio naudotojui reikia 700 kilometrų atstumo. Čia natrio jonų baterija gali būti geras kompromisas tarp nuotolio, prieinamumo ir kainos." Pokalbio pabaigoje tyrėjo paklausėme, kokio tipo akumuliatorių naudosime vidutinės trukmės laikotarpiu, per ateinančius penkerius metus. Atsakymas: „Iki tol dominuos ličio jonų tipas“. Bet kas bus toliau, vis dar yra atviras klausimas, pagrįstas dabartine tyrimų būkle.

Ličio jonų

+ didelis energijos tankis

+ tvirtas ciklo stabilumas

+ plačiai tyrinėta

- brangus

– daug išteklių reikalaujanti gamyba

– kompleksinis perdirbimas

Ličio geležies fosfatas

+ pigiau

+ labai didelis ciklo stabilumas

+ mažiau jautrus temperatūrai

– mažesnis energijos tankis

Natrio jonai

+ Natrio yra daug ir jį lengva gauti

+ todėl pigiau

+ Gali būti gaminamas ličio jonų gamybos linijomis

– mažesnis energijos tankis

– iki ličio, kurio gamybai reikia panašiai daug išteklių

– kompleksinis perdirbimas