АКБ для электромобилей: дешевле и объемнее – новые технические решения
Одна из главных проблем электромобилей, препятствующая их распространению – запас хода, который зависит от аккумуляторов. Что мы имеем на сегодня в максимуме? Это литий-ионные батареи, которые смогут обеспечить примерно 700 км пробега в авто класса VIP при лучших условиях: т. е. летом, при минимальном количестве задействованных потребителей энергии. А в обычных электрокарах это цифра еще меньше, раза в два с лишним.
Отсюда понятно, что цель конструкторов АКБ и производителей электрокаров заключается в создании недорогого аккумулятора, гарантирующего не менее 1000 км пробега. Исследователи убедились: лучший вариант при разработке продукта – использование кремния, обладающего высокой емкостью. Да, этот химический элемент стали активно применять в ходе изготовления АКБ. Но неожиданно выяснились проблемы, препятствующие широкому распространению батарей с кремниевой «начинкой».
Она связана с конкретными трудностями: Si во время зарядки расширяется в 3 раза (иногда и больше), а после использования снова возвращается к первоначальным габаритам. Это вызывает проблему для практического применения аккумулятора в авто. Ее решение – в наночастицах кремния. Однако этот материал, процесс его изготовления довольно дороги.
Время зарядки авто на ЭЗС постепенно уменьшается, благодаря новым АКБ. Фото: YouTube.com
Тогда пошли по пути укрупнения и стали использовать микроэлементы. Они больше, но их производство дешевле. Однако главная проблема осталась: расширение анодного материала. Как ее решить?
Группа ученых из Южной Кореи, «активистами» которой являются С. Парк, доктор Х. Бин и кандидат наук М. Дже, работающие в POSTECH – научном университете из Пхоханя, предложили свое решение. Они создали литий-ионную батарею, в которой применены микрочастицы Si и полимерные электролиты в виде геля. Это важнейший компонент, обеспечивающий перемещение ионов между «+» и «-». Он обладает полимерной структурой и гарантирует стабильность процесса, чего нельзя сказать о существующих ныне жидких электролитах.
Процесс замены АКБ для электрокаров должен занимать секунды, как в КНР. Фото: YouTube.com
Чтобы связать микрочастицы кремния и гель, ученые применили электронный пучок. В результате такого воздействия напряжение, вызываемое расширением Si, рассеивается: объем литий-ионного аккумулятора изменяется не так сильно, а вот структурная стабильность повышается. АКБ с микрочастицами кремния, которые больше традиционно используемых наноэлементов в сотню раз, продемонстрировала лучшую стабильность. Помимо этого, новая батарея показала хорошую ионную проводимость, присущую жидкому электролиту, благодаря чему плотность энергии повысилась на 40 %.
Если не вдаваться в научную суть нового аккумулятора, можно сказать проще – такая батарея гарантирует больший пробег (до 1000 км) при меньших затратах на производство. Напомним: таких результатов добились в Южной Корее, а что конкуренты, и в первую очередь, Китай? Там тоже не спят и предлагают свои варианты увеличение емкости АКБ и снижения ее стоимости.
Это компания из КНР, которая заявила, что в текущем году приступает к масштабному производству автомобильных аккумуляторных блоков для Nissan Leaf. Предполагается, что они обеспечат запас хода не менее 1000 км. И речь не идет о каком-то принципиально новом техническом решении: «всего-навсего» компания пересматривает число ячеек в АКБ и ее компоновку.
Среди электромобилей бюджетный Nissan Leaf довольно популярен. Фото: YouTube.com
Производство новых батарей китайцы собираются организовать не у себя на родине, что выглядит уже необычно, а в префектуре Ибараки (Япония). В Envision AESC Group утверждают: разработанные ими АКБ будут обладать вдвое большей емкостью при таких же габаритах.
Брутальность кроссоверу придают не только габариты, но и масса (за счет АКБ). Фото: YouTube.com
Сократится время зарядки: оно составит менее 20-ти минут. А вот масса возрастет: например, стало известно: подобный аккумулятор для GMC Hummer EV при емкости 247 кВт*ч весит более 1300 кг.
Отсюда понятно, что цель конструкторов АКБ и производителей электрокаров заключается в создании недорогого аккумулятора, гарантирующего не менее 1000 км пробега. Исследователи убедились: лучший вариант при разработке продукта – использование кремния, обладающего высокой емкостью. Да, этот химический элемент стали активно применять в ходе изготовления АКБ. Но неожиданно выяснились проблемы, препятствующие широкому распространению батарей с кремниевой «начинкой».
Нерешенная задача
Она связана с конкретными трудностями: Si во время зарядки расширяется в 3 раза (иногда и больше), а после использования снова возвращается к первоначальным габаритам. Это вызывает проблему для практического применения аккумулятора в авто. Ее решение – в наночастицах кремния. Однако этот материал, процесс его изготовления довольно дороги.
Время зарядки авто на ЭЗС постепенно уменьшается, благодаря новым АКБ. Фото: YouTube.comТогда пошли по пути укрупнения и стали использовать микроэлементы. Они больше, но их производство дешевле. Однако главная проблема осталась: расширение анодного материала. Как ее решить?
Исследования и результаты
Группа ученых из Южной Кореи, «активистами» которой являются С. Парк, доктор Х. Бин и кандидат наук М. Дже, работающие в POSTECH – научном университете из Пхоханя, предложили свое решение. Они создали литий-ионную батарею, в которой применены микрочастицы Si и полимерные электролиты в виде геля. Это важнейший компонент, обеспечивающий перемещение ионов между «+» и «-». Он обладает полимерной структурой и гарантирует стабильность процесса, чего нельзя сказать о существующих ныне жидких электролитах.
Процесс замены АКБ для электрокаров должен занимать секунды, как в КНР. Фото: YouTube.comЧтобы связать микрочастицы кремния и гель, ученые применили электронный пучок. В результате такого воздействия напряжение, вызываемое расширением Si, рассеивается: объем литий-ионного аккумулятора изменяется не так сильно, а вот структурная стабильность повышается. АКБ с микрочастицами кремния, которые больше традиционно используемых наноэлементов в сотню раз, продемонстрировала лучшую стабильность. Помимо этого, новая батарея показала хорошую ионную проводимость, присущую жидкому электролиту, благодаря чему плотность энергии повысилась на 40 %.
Если не вдаваться в научную суть нового аккумулятора, можно сказать проще – такая батарея гарантирует больший пробег (до 1000 км) при меньших затратах на производство. Напомним: таких результатов добились в Южной Корее, а что конкуренты, и в первую очередь, Китай? Там тоже не спят и предлагают свои варианты увеличение емкости АКБ и снижения ее стоимости.
Envision AESC Group
Это компания из КНР, которая заявила, что в текущем году приступает к масштабному производству автомобильных аккумуляторных блоков для Nissan Leaf. Предполагается, что они обеспечат запас хода не менее 1000 км. И речь не идет о каком-то принципиально новом техническом решении: «всего-навсего» компания пересматривает число ячеек в АКБ и ее компоновку.
Среди электромобилей бюджетный Nissan Leaf довольно популярен. Фото: YouTube.comПроизводство новых батарей китайцы собираются организовать не у себя на родине, что выглядит уже необычно, а в префектуре Ибараки (Япония). В Envision AESC Group утверждают: разработанные ими АКБ будут обладать вдвое большей емкостью при таких же габаритах.
Брутальность кроссоверу придают не только габариты, но и масса (за счет АКБ). Фото: YouTube.comСократится время зарядки: оно составит менее 20-ти минут. А вот масса возрастет: например, стало известно: подобный аккумулятор для GMC Hummer EV при емкости 247 кВт*ч весит более 1300 кг.
- Сергей М.
- https://youtube.com
Рекомендуем для вас
Четыре цилиндра и турбонаддув: что известно об авиадвигателе М105
В сообщении о М105 важно точно назвать полученный документ. Сертификат разработчика относится к соответствию организации установленным требованиям;...
Т-16 вёз груз перед собой. Зачем шасси сделали настолько необычным
У обычного трактора впереди находится капот, а груз чаще едет в прицепе сзади. Семейство Т-16 узнаётся по другой картине. Перед водителем расположена грузовая...
«Урал» без оппозита: чем Neo 500 отличается от привычного Gear Up
Первые 26 мотоциклов прибыли в штат Вашингтон. В новой модели сохранили коляску и задний ход, но сменили двигатель, трансмиссию и платформу....
Зачем локомотиву песок, если он должен ехать по чистым рельсам
В запасах локомотива есть материал, который легко не заметить за разговорами о мощности: песок. Его подают к месту, где стальное колесо касается рельса. Он...
Машина без запаски: что покупатель получает вместо неё
Под полом багажника может оказаться аккуратный лоток с компрессором и бутылкой жидкости. Место похоже на отсек для инструмента, а большого колеса нет....
«Кировец» поворачивает всем корпусом. Что даёт подвижная рама
У большого «Кировца» на повороте меняется сам силуэт. Передняя половина машины смотрит в одну сторону, задняя ещё идёт под углом к ней. Колёса при этом не...
ЯМЗ работает и на дороге, и на рельсах. Что скрывает индекс двигателя
Грузовик едет по дороге, комбайн подолгу работает в поле, мотовоз передвигает железнодорожную технику. В их описаниях можно встретить двигатели одного...
Провода над карьером: как самосвал получает больше тяги на подъёме
На подъёме самосвал поднимает токоприёмник к контактной линии над дорогой. На первый взгляд он становится огромным троллейбусом с камнями вместо пассажиров. Но...
Что крутит винт вертолёта, если двигатель остановился
У вертолёта сразу видно, за что отвечает двигатель: он вращает винт над кабиной. Поэтому остановку мотора легко представить как остановку самого винта. Однако...
Зачем гоночному мотору бак для масла, если под ним уже есть поддон
Мотор может остаться без нормальной подачи масла посреди длинного поворота, хотя на стоянке уровень был в порядке. В обычном двигателе запас масла находится в...
Он свешивается к асфальту. Зачем гоночной коляске такой пассажир?
Пассажир смещается над платформой коляски и переносит вес к её колесу. С обочины кажется, что он вот-вот выпадет: корпус уже сбоку от машины, шлем низко над...
Грузовик спускает шины на ходу. Куда уходит воздух и что это даёт
На асфальте водитель следит, чтобы колесо не стало мягким. На рыхлой дороге тяжёлому вездеходу иногда специально снижают давление. Если машина оборудована...
Катер едет по льду. Что удерживает воздух под его юбкой
У судна на воздушной подушке между жёстким корпусом и поверхностью видна тёмная гибкая юбка. На воде она проходит возле волны, на льду касается неровностей....
Турбина крутится быстро, а винт медленно. Зачем самолёту редуктор
Большой воздушный винт и компактная турбина работают в одном двигателе, но вращаются с разной частотой. Между ними стоит понижающий редуктор. Снаружи этот узел...