Мечта о супер батарейке

Октябрь 24, 2011

Автомобильная промышленность собирается вместе на выставке IAA, электрические машины являются важным вопросом для будущего. Должен быть найден лучший аккумулятор – исследования в самом разгаре.

У электро-машин есть все еще слишком короткая дальность действия. Техника батареи еще не созрела. Она слишком тяжелая, слишком дорогая, занимает слишком много времени для загрузки. Поэтому большие производители и институты ищут всюду новые возможности.

Небольшое количество прозрачной жидкости пробуждает большие надежды. Она должна сделать конкурентоспособным электрический автомобиль. В химической лаборатории в Мюнстере исследователи работают над литий-воздушными батареями. Стеклянный сосуд с синей крышкой содержит немного миллилитров жидкости. На первый взгляд, это может быть вода, – однако, жидкость может гораздо больше.

Начальные условия всегда одинаковы: для производства энергии для движения идет поток ионов лития между двумя частями батареи туда и обратно – анод и катод. Чтобы это получилось, ионы должны оказаться в этих двух точках в виде контейнера, так же, как вода в ведре.

Загвоздка: контейнеры тяжелые, а в противном случае совершенно бесполезны. “В литий-ионных аккумуляторах сегодня, вы имеете 10 граммов лития и более 300 грамм молекул,” объясняет Стефано Пассерини из научно-исследовательского центра батареи MEET университета Мюнстера. Это и делает батареи электрических автомобилей такими тяжелыми и, соответственно, диапазон действия около 150 километров.

«У систем воздуха лития есть потенциал повышать досягаемую дальность действия», говорит технический коммерческий директор союза автомобильной промышленности (Союз немецких предпринимателей), Ханс-Георг Фришкорн. «Однако, это зависит не только от дальности действия. Общий пакет должен соответствовать сроку службы, высокой грузоподъемности, низкому весу, конкурентоспособным издержкам и уместной дальности действия».

Идея литий-воздушные батареи – опустить тяжелые молекулы контейнера и создать батарею, которая работает только с литием и воздухом. Это звучит просто, однако остается головоломкой для исследователей в течение многих лет. В Мюнстере в последние месяцы уже начались несколько исследовательских проектов на литий-воздушные батареи.

“Одна из самых больших проблем, что литий реагирует с почти всем, тем что мы знаем”, говорит Пассерини. В частности, если литий имеет контакт с водой в воздухе – это проблема. “Тогда формируется водород и вскоре батарея будет летать”.

В целях предотвращения реакции лития с водой и другими веществами, исследователи хотят свои литий-воздушные батареи заполнить, так называемой, ионной жидкостью – пространство между анодом и катодом. Словами химика, эта жидкость является чем-то похожей на поваренную соль. “Только наша соль становится жидкой, при комнатной температуре”, говорит химик.

Все же, какой ионийской жидкостью это должно быть? Чтобы найти идеальный материал, исследователи экспериментируют с самыми разными вариантами. “Мы можем расширить базовую основу в различных точках, тем самым изменяя свойств материала”. Есть масса вопросов: Каким образом будет проводить новый материал? Какая температура плавления? Какое электрическое напряжение он выдерживает? При какой температуре он разрушается?

Для рынка у литий-воздушных батарей все еще долгий путь – и исследователи из Мюнстера обрабатывают только один из многих проблем. “Литий-воздушная технология имеет огромный потенциал, но в настоящее время далека от зрелости и технически все еще находится в области фундаментального расследования”, говорит шеф Союза немецких предпринимателей Фришкорн. “Именно поэтому никто не может говорить с уверенностью, как и когда литий-воздушные батареи будут использоваться.” Национальная платформа для электрической мобильности прогнозируют этот вариант на период после 2025 года.

Как функционирует Литий-ионный аккумулятор

Литий-ионный аккумулятор для электрического автомобиля изготовлен из множества элементов батареи. Последние в основном состоят из трех частей: анод, катод и электролит; анод и катод соединяется друг с другом. Во время зарядки ток подается в каждую ячейку литий-ионов от катода к аноду. Этот процесс нуждается в энергии, из-за чего аккумулятор должен быть присоединен к штепсельной розетке.

Можно сравнивать аккумулятор с помповой электростанцией, где вода подается в гору. При разгрузке вода может затем, образно говоря, снова пойти вниз с горы, и, таким образом, диски турбин приводятся в действие – в литий-ионной батарее ток идет обратно от анода к катоду. Так электрическая энергия выделяется. Для создания полного литий-ионного аккумулятора, нужно очень много зарядных клеток, соединенных последовательно, а их энергия хорошо связывается. Электро-машина может ехать.

ads

Узнайте больше на TechFever о: