За какой АКБ будущее, или что придет на смену литий-ионным батареям

Новые технологии хранения энергии в аккумуляторных батареях

От того, насколько эффективно мы научимся хранить электрическую энергию, целиком и полностью зависит развитие электромобилей. Скорее всего, современные литий-ионные аккумуляторы просуществуют в своем прежнем виде по крайней мере ближайшее десятилетие. Но, как говорится, обратный отсчет уже пошел. Именно поэтому ученые, изобретатели и стартаперы всего мира активно ищут альтернативу современным АКБ.
Казалось бы, это очень долгий процесс, так как он требует использования совершенно новой технологии. Вернее, революционной химической реакции, которая происходит внутри аккумуляторной батареи. Тем не менее, сейчас изобретено 3 уникальные технологии, которые имеют неплохой потенциал.

АКБ с окислительно-восстановительным потоком

Коротко о главном: согласно этой технологии, вся энергия сосредоточена в специальных резервуарах и представляет собой 2 жидких электролита. При этом она не разделена на положительные и отрицательные электроды. Электролиты генерируют энергию в процессе прохождения через ячейки батареи. Заряжаться такая АКБ может двумя способами – в процессе езды или на заправке. В последнем случае необходима замена электролита.

Возможные риски: многие эксперты полагают, что батарея с окислительно-восстановительным потоком потребует слишком большого резервуара для хранения электролита. Настолько большого, что его будет проблематично разместить в легковом автомобиле.

Прецедент: представители компании NanoFlowcell» в Лихтенштейне утверждают, что они уже создали прототип транспортного средства, оснащенного окислительно-восстановительной аккумуляторной батареей. По их словам, машина смогла проехать без подзарядки 14 часов по городским улицам. Вместе с тем, она была укомплектована баком с электролитом объемом 159 л. Не удивительно, что эта информация вызвала скептицизм среди представителей научного сообщества.

Стартап по созданию окислительно-восстановительной АКБ был основан исследователями Массачусетского технологического университета. На сегодняшний день их работа зашла в тупик, так как они не могут решить проблему большого объема резервуара, предназначенного для хранения электролита.

Твердотельный литий-ионный аккумулятор

Коротко о главном: твердый керамический электролит заменяет жидкий электролит в современных литий-ионных элементах, из которых состоит АКБ. Последняя не разлагается с течением времени и удваивает количество электроэнергии, которая может быть сохранена в первоначальном объеме. Достигнуть таких результатов позволяет твердый электролит, который подразумевает использование чистого металлического лития в отрицательном электроде. Твердотельные батареи исключают необходимость жидкостного охлаждения.

Возможные риски: керамический электролит в целых 5 раз тяжелее, чем его жидкий аналог. Более того, он состоит из тонких и ломких пластин, которые могут повредиться в процессе езды, особенно если автомобиль передвигается по ухабистой дороге. К тому же производительность таких АКБ резко уменьшается под воздействием низких температур.

Прецедент: компания Dyson имеет грант от британского правительства на производство электромобиля. В 2015 г. она приобрела стартап под названием Sakti3. Его участники создают твердотельные батареи. Но они используют несколько иную технологию — их АКБ тонкопленочные и не совсем подходят для транспортных средств.

При этом исследователи из фирмы Sakamoto Group занимаются производством аккумуляторных пластин. Для этого они закупают большие партии керамического порошка.

Цинково-воздушная АКБ

Коротко о главном: определенная часть батареи, а вернее, одна из секций топливного элемента, где расположены цинково-воздушные ячейки, использует кислород. С их помощью он циркулирует по всей АКБ, генерируя тем самым электричество. Эта технология гораздо эффективнее использования твердотельных материалов в батарее. Такие АКБ в 10 раз производительнее литий-ионных. Они обладают хорошим экономическим потенциалом, ведь цинк не является дефицитным материалом, а следовательно, стоит недорого. Если удастся запустить такие батареи в массовое производство, они будут доступны для всех автолюбителей.

Возможные риски: цинково-воздушные АКБ были разработаны относительно недавно. Именно поэтому они имеют ограниченное количество циклов зарядки-разрядки, из-за чего их емкость оставляет желать лучшего.

Прецедент: компания Fluidic Energ» из Аризоны занимается установкой перезаряжаемых цинково-воздушных батарей в развивающихся странах для поддержки ненадежных электросетей. Вместе с тем, «Тесла» получила патент на транспортное средство, в котором цинково-воздушная АКБ используется как расширитель диапазона для разрядившегося литий-ионного аккумулятора.