Artėjantį trečiadienį, lapkričio 24 d., naujausiame „Driving to the Future“ apskritajame stale bus aptariama, kaip gali atrodyti Kanados baterijų gamybos ateitis. Nesvarbu, ar esate optimistas – tikrai tikite, kad iki 2035 m. visi automobiliai bus elektra varomi, ar manote, kad šio ambicingo tikslo nepasieksime, akumuliatoriais varomi automobiliai yra svarbi mūsų ateities dalis. Jei Kanada nori būti šios elektros revoliucijos dalimi, turime rasti būdą, kaip ateityje tapti pirmaujančia automobilių energijos sistemų gamintoja. Norėdami pamatyti, kaip atrodo ateitis, žiūrėkite naujausią baterijų gamybos apskritąjį stalą, skirtą mums Kanadoje šį trečiadienį 11:00 rytų laiku.
Pamirškite apie kietojo kūno baterijas. Tas pats pasakytina apie visą ažiotažą apie silicio anodus. Netgi prabangus aliuminio-oro akumuliatorius, kurio negalima įkrauti namuose, negali supurtyti elektromobilių pasaulio.
Kas yra konstrukcinė baterija? Na, tai geras klausimas. Laimei, man, nenorinčiam apsimesti, kad galbūt neturiu inžinerinių žinių, atsakymas paprastas. Dabartiniai elektromobiliai maitinami automobilyje įtaisytomis baterijomis. Oi, mes radome naują būdą paslėpti jų kokybę – visas šias ličio jonų baterijas pastatyti į važiuoklės grindis ir sukurti „riedlenčių“ platformą, kuri dabar yra EV dizaino sinonimas. Bet jie vis tiek atskirti nuo automobilio. Papildymas, jei norite.
Struktūriniai akumuliatoriai griauna šią paradigmą, nes visa važiuoklė yra pagaminta iš akumuliatoriaus elementų. Iš pažiūros svajingoje ateityje baterijos bus ne tik laikančiosios grindys, bet ir tam tikros kėbulo dalys – A statramsčiai, stogai ir netgi, kaip parodė tyrimų institucija, oro filtras suslėgta patalpa – ne tik aprūpinta baterijomis, bet iš tikrųjų sudaryta iš baterijų. Puikaus Maršalo McLuhano žodžiais tariant, automobilis yra akumuliatorius.
Na, nors šiuolaikinės ličio jonų baterijos atrodo aukštųjų technologijų, jos yra sunkios. Ličio jonų energijos tankis yra daug mažesnis nei benzino, todėl norint pasiekti tokį patį diapazoną kaip ir iškastinį kurą naudojančių transporto priemonių, šiuolaikinių EV baterijos yra labai didelės. Labai didelis.
Dar svarbiau, kad jie yra sunkūs. Tokie kaip sunkus esant „plačiai apkrovai“. Pagrindinė formulė, kuri šiuo metu naudojama skaičiuojant akumuliatoriaus energijos tankį, yra tokia, kad kiekvienas ličio jonų kilogramas gali pagaminti apie 250 vatvalandžių elektros energijos. Arba santrumpų pasaulyje, inžinieriai teikia pirmenybę 250 Wh/kg.
Šiek tiek paskaičiuokite, 100 kWh baterija yra tarsi Tesla, prijungta prie Model S akumuliatoriaus, o tai reiškia, kad kur bekeliautumėte, tempsite apie 400 kg akumuliatoriaus. Tai geriausia ir efektyviausia programa. Mums, pasauliečiams, gali būti tiksliau apskaičiuoti, kad 100 kWh baterija sveria apie 1000 svarų. Tokie kaip pusė tonos.
Dabar įsivaizduokite kažką panašaus į naująjį Hummer SUT, kurio galia siekia iki 213 kWh. Net jei generolas pastebės tam tikrus efektyvumo proveržius, aukščiausias „Hummer“ vis tiek vilks apie toną baterijų. Taip, jis nuvažiuos toliau, tačiau dėl visų šių papildomų privalumų nuotolio padidėjimas nėra proporcingas baterijos padvigubėjimui. Žinoma, jo sunkvežimis turi turėti galingesnį, ty mažiau efektyvų, variklį. Lengvesnių, trumpesnio nuotolio alternatyvų našumas. Kaip jums pasakys kiekvienas automobilių inžinierius (nepriklausomai nuo greičio ar degalų taupymo), svoris yra priešas.
Čia atsiranda konstrukcinis akumuliatorius. Statant automobilius iš akumuliatorių, o ne pridėjus juos prie esamų konstrukcijų, didžioji dalis papildomo svorio išnyksta. Tam tikru mastu – tai yra, kai visi konstrukciniai dalykai paverčiami akumuliatoriais – padidinus automobilio kreiserinį atstumą svoris beveik neprarandamas.
Kaip ir tikėjotės – nes žinau, kad sėdite ir galvojate „Kokia puiki idėja!“ – šiam sumaniam sprendimui kyla kliūčių. Pirmasis yra įvaldyti galimybę gaminti baterijas iš medžiagų, kurios gali būti naudojamos ne tik kaip bet kurios pagrindinės baterijos anodai ir katodai, bet ir pakankamai tvirtos ir labai lengvos! -Struktūra, kuri gali išlaikyti dvi tonas sveriantį automobilį ir jo keleivius, ir tikimasi, kad ji bus saugi.
Nenuostabu, kad du pagrindiniai iki šiol galingiausios konstrukcinės baterijos komponentai, kuriuos pagamino Chalmerso technologijos universitetas ir investavo KTH Karališkasis technologijos institutas, du garsiausi Švedijos inžinerijos universitetai, yra anglies pluoštas ir aliuminis. Iš esmės anglies pluoštas naudojamas kaip neigiamas elektrodas; teigiamam elektrodui naudojama ličio geležies fosfatu padengta aliuminio folija. Kadangi anglies pluoštas taip pat praleidžia elektronus, nereikia didelio sidabro ir vario. Katodą ir anodą laiko atskirai stiklo pluošto matrica, kurioje yra ir elektrolitas, todėl jis ne tik perneša ličio jonus tarp elektrodų, bet ir paskirsto konstrukcinę apkrovą tarp jų. Kiekvieno tokio akumuliatoriaus elemento vardinė įtampa yra 2,8 volto ir, kaip ir visų dabartinių elektromobilių akumuliatorių, ji gali būti derinama, kad būtų pagaminta 400 V ar net 800 V įtampa, įprasta kasdienėms elektromobiliams.
Nors tai yra aiškus šuolis, net šios aukštųjų technologijų ląstelės visiškai nepasirengusios geriausiu laiku. Jų energijos tankis yra tik nereikšmingas 25 vatvalandės kilogramui, o struktūrinis standumas yra 25 gigapaskaliai (GPa), o tai tik šiek tiek stipresnis už rėmo stiklo pluoštą. Tačiau, gavus Švedijos nacionalinės kosmoso agentūros finansavimą, naujausioje versijoje dabar naudojamas daugiau anglies pluošto, o ne aliuminio folijos elektrodų, kurie, kaip teigia mokslininkai, pasižymi standumu ir energijos tankiu. Tiesą sakant, tikimasi, kad šios naujausios anglies / anglies baterijos pagamins iki 75 vatvalandžių elektros energijos vienam kilogramui, o Youngo modulis – 75 GPa. Šis energijos tankis vis dar gali atsilikti nuo tradicinių ličio jonų akumuliatorių, tačiau jo struktūrinis standumas dabar yra geresnis nei aliuminio. Kitaip tariant, iš šių akumuliatorių pagamintas elektromobilio važiuoklės įstrižainės akumuliatorius gali būti struktūriškai toks pat tvirtas kaip ir iš aliuminio pagamintas akumuliatorius, tačiau svoris smarkiai sumažės.
Pirmą kartą šios aukštųjų technologijų baterijos beveik neabejotinai naudojamos plataus vartojimo elektronikoje. Chalmerso profesorius Leifas Aspas sakė: „Per kelerius metus bus visiškai įmanoma pagaminti išmanųjį telefoną, nešiojamąjį kompiuterį ar elektrinį dviratį, kuris sveria tik pusę šiandieninio svorio ir yra kompaktiškesnis. Tačiau, kaip pažymėjo už projektą atsakingas asmuo: „Mes, čia tikrai riboja tik mūsų vaizduotė“.
Akumuliatorius yra ne tik šiuolaikinių elektromobilių pagrindas, bet ir silpniausia jo grandis. Net optimistiškiausios prognozės gali matyti tik du kartus didesnį energijos tankį nei dabartinis. Ką daryti, jei norime pasiekti neįtikėtiną atstumą, kurį visi pažadėjome – ir atrodo, kad kas savaitę kas savaitę žada nuvažiuoti 1000 kilometrų vienu įkrovimu? — Turėsime padaryti geriau, nei dėti automobilius akumuliatorių: teks gaminti automobilius iš akumuliatorių.
Ekspertai teigia, kad kai kurių pažeistų maršrutų, įskaitant Coquihalla greitkelį, laikinas remontas užtruks kelis mėnesius.
„Postmedia“ yra įsipareigojusi palaikyti aktyvų, bet privatų diskusijų forumą ir ragina visus skaitytojus pasidalinti savo nuomone apie mūsų straipsnius. Gali praeiti iki valandos, kol komentarai pasirodys svetainėje. Prašome, kad jūsų komentarai būtų aktualūs ir pagarbūs. Įgalinome pranešimus el. paštu – jei gausite atsakymą į komentarą, jei atnaujinta jūsų stebima komentarų gija arba jei sekate vartotojo komentarą, dabar gausite el. laišką. Jei reikia daugiau informacijos ir išsamios informacijos, kaip koreguoti el. pašto nustatymus, apsilankykite bendruomenės gairėse.