Как да изградим по-добра батерия?

Нови методи

Сравнително лесен начин за изграждане на по-ефективна батерия е включването на различни материали в конвенционалната литиево-йонна технология. Новите алтернативи имат своите предимства и недостатъци и някои комбинации може да са по-добри за електрически превозни средства от друг, посочва Vox.

Една от тези комбинации се нарича литиево-желязо-фосфатна батерия, която включва по-евтини материали в катода. Въпреки че тези батерии не могат да съхраняват толкова много енергия, колкото другите литиево-йонни батерии, те позволяват на автомобилните производители да изградят повече батерии за по-малко пари и по този начин да предлагат повече електромобили на по-ниска цена. Литиево-желязо-фосфатните батерии вече намират широко приложение в Китай, а миналата есен Tesla обяви, че ще започне да използва тази технология в своите превозни средства с по-скромен пробег. 

Друг метод променя материалите в анода. Много литиево-йонни батерии в момента имат аноди, направени с графит, защото той е сравнително евтин и издържа дълго време. Но шепа стартъпи залагат на силиция, който е особено популярен при производството на компютърни чипове. Батериите със силициеви аноди могат да съхраняват 10 пъти повече енергия от аналозите, направени от графит, и увеличават общия капацитет на батерията. Компании като Sila Nanotechnologies, NEO Battery Materials и Enovix в момента усъвършенстват този подход.

Твърдотелната технология

Твърдотелната батерия използва твърд електролит вместо традиционния течен. Този твърд материал представлява тънък слой от материал като стъкло или керамика. Твърдите електролити са по-компактни, което означава, че твърдотелните батерии могат да бъдат по-малки и да съхраняват повече енергия. Друго предимство е, че твърдите електролити не са толкова лесно запалими като традиционните литиево-йонни батерии и също така не изискват същата инфраструктура за охлаждане.

Твърдотелните батерии все пак са изправени пред някои реални препятствия. Те са скъпи и трудни за масово производство, така че досега разработките остават предимно на лабораторно ниво. Друго предизвикателство е, че много конструкции на твърдотелни батерии имат анод, изработен от литиев метал, вместо от графит. Този литиев метал понякога образува дендрити, метални шипчета, които могат да причини напукване и късо съединение на твърдотелната батерия.

батерии2

Батерии с формата на автомобил

В крайна сметка не е необходимо литиево-йонните батерии изобщо да изглеждат като батерии. Те може просто да станат част от това, което захранват. Това е идеята зад структурните батерии, които могат да се превърнат в градивна част на превозно средство.

Това би решило основно предизвикателство с батериите - че те са невероятно големи и тежки. Методът за интегриране на батерията в конструкцията на превозното средство теоретично може да намали размера на електромобила. Това също би означавало потенциално използване на по-малко суровини за производство.

Tesla е проектирала нова структурна батерия, която ще се прикрепя директно към седалките на Model Y. Шведската Volvo, по подобен начин, планира да интегрира батериите в пода на превозните средства, за да подсилят шасито.

Търсенето на батерии продължава да расте

Батериите са натоварени с отговорността да ускорят напредъка на електромобилната индустрия. Но те не са единственият фактор за „изчистването“ на автомобилния сектор. Необходимо е да се премине към възобновяема енергия, с която да се захранват батериите, които ще задвижват очакваните милиони електрически коли по пътищата. Тъй като соларната и вятърната енергия остават силно променливи, е необходимо да се използват решения за съхранение на произведената електроенергия, която да се използва, когато има нужда от нея.

Това означава, че нашите домове, градове и дори електрическата мрежа ще се нуждаят от батерии, които са значително по-големи от тези, използвани в електромобилите.

Тези батерии няма да имат непременно същите нужди като автомобилните батерии, точно както последните нямат същите спецификации като тези в смартфоните.

В крайна сметка батерията, която съхранява енергия за вашата къща, не трябва да е особено лека - няма да се мести - и също не е необходимо да се зарежда бързо. Това означава, че тези батерии изобщо няма да се нуждаят от литий и дори могат да се захранват от други алтернативи, като натрий и цинк. Но въпреки че тези батерии се различават в зависимост от приложението си, всички те ще играят решаваща роля в захранването и в битката срещу изменението на климата.