Университет придумал новую конструкцию ячеек, которая легче и менее огнеопасна.
Через десять или два десятилетия мы все, вероятно, оглянемся назад и посмеемся над беспокойством по поводу размера, веса и емкости аккумулятора электромобиля, но сейчас все надеются на улучшение всех трех. Становится все более вероятным, что эти улучшения станут результатом не какого-то крупного прорыва, такого как совершенно новый тип до сих пор неисследованной химии аккумуляторов, а эволюции литий-ионных аккумуляторов, на которую потребовалось более 20 лет. чтобы перейти от убедительных прототипов к той стадии, на которой она сейчас находится.
Одним из аспектов технологии литий-ионных аккумуляторов, который, возможно, стоит на голову выше остальных, является вес. Уменьшите вес автомобиля, и ему потребуется меньше энергии, чтобы преодолеть определенное расстояние, независимо от того, работает ли он на электричестве или на обычном топливе. Сделайте батарею легче, и давление снизится за счет химии и увеличения энергоемкости. Но делайте и то, и другое одновременно - увеличивайте емкость и уменьшайте вес - и дела определенно улучшаются.
В рамках исследовательского проекта Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC была разработана новая конструкция ячейки, которая значительно легче и менее подвержена возгоранию и возгоранию, чем существующие технологии. Снижение веса дает двоякую пользу. Плотность энергии по весу увеличивается, поэтому размер и вес батареи могут быть уменьшены. Это, в свою очередь, снижает общий вес автомобиля по кругу, поэтому для его перемещения требуется меньше энергии.
Секрет заключается в новой конструкции коллектора, компонента литий-ионного элемента, который передает электричество на электроды (как анод, так и катод) и от них. Независимо от формата батареи коллекторы литий-ионных элементов изготавливаются из медной фольги и, хотя и тонкие, составляют от 15% до 50% веса элемента, в зависимости от его размера и толщины. Попытки снизить вес коллекторов в промышленности пока не увенчались успехом, но вместо сплошной меди новый коллектор сделан из полиимида, полимера, способного выдерживать высокие температуры, который также пропитан антипиреном.
Полимер покрыт с каждой стороны (образуя пластиковый сэндвич) ультратонкой пленкой меди, поэтому готовое изделие не только легче (на 80% по сравнению с обычным элементом), но, в отличие от традиционной конструкции, также неохотно. сжечь. Обычно литий-ионные элементы легко горят, пока не выйдет весь электролит. Уменьшение дорогостоящего содержания меди снизит стоимость, а также вес, а также принесет пользу для окружающей среды, поскольку огромное количество металла используется в любом электрическом устройстве. Вес, стоимость и экологичность также являются причинами, по которым разработчики двигателей электромобилей исследуют возможность использования алюминия для замены меди в обмотках двигателей.
Пока что новая технология прошла испытания только в лаборатории, но признаки обнадеживающие. Не ожидается, что расширение масштабов для массового производства вызовет какие-либо проблемы, и патент был подан.
Исследователи из Университета Восточной Финляндии совершили прорыв в использовании кремния вместо графита для анодов литий-ионных батарей. Преимущество кремния заключается в более высокой плотности энергии, но расширение и сжатие при использовании доказали свою эффективность. Создание гибридного материала из мезопористого кремния и углеродных нанотрубок решает проблему и может привести к более быстрой зарядке, большему радиусу действия или более легким электромобилям.