Побочные эффекты — это основная причина отсутствия реальных (мы бы даже сказали «осязаемых») коммерческих результатов научной деятельности в электрохимической отрасли. Но это не значит, что достижения в аккумуляторах являются мошенничеством или обманом.
💡 «Побочка» чаще всего не физического характера, а в дороговизне инфраструктуры изготовления аккумуляторов новых типов.
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Научно-популярное
Почему никто так и не сделал что-то лучше Li-Ion батареи?
На передовой аккумуляторной эволюции сейчас стоят автомобильные концерны. Чтобы сделать хороший экономичный электромобиль с длительным сроком службы элементов питания внутри него, нужно протестировать сотни клеточных химий и конструкций.
💡 Те компании, которые стремятся к инновациям, должны поработать ещё и над тем, чтобы довести технологии от прототипирования до производства.
Мы задали вопрос известному чешскому учёному-инженеру профессору Петру Новаку из Института Пола Шеррера, почему путь от прототипирования к производству так тернист, что до сих пор его так никто и не нашёл. Профессор в прошлом году делал доклад как раз по этой теме.
Кто такой профессор Пётр Новак?
Пётр Новак является руководителем факультета «Сохранение электрохимической энергии» в Институте им. Пола Шеррера в Филлигене (Швейцария) и профессором лаборатории неорганической химии Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich).
Ещё в 1980-х годах новые слухи о достижениях в области технологии аккумуляторов обещали экстремальное увеличение плотности энергии. В эти разработки вкладывали большие деньги. Но мы всё ещё там, где мы есть.
Профессор Пётр Новак выступает с докладами, чтобы противостоять именно этим обманам. Он неоднократно показывал инвесторам, как отличать желаемое мышление в химии клеток от реально существующих фактов.
💬 «Цены на аккумуляторы от 150 долларов США за киловатт-час и ниже возможны до 2025-го года. Но эти цены учитывают лишь сам аккумулятор», — заявляет профессор.
Нужно понимать, что к этой цене следует добавить затраты на необходимую инфраструктуру. Что будет использоваться для питания зарядных станций? За счёт чьих денег это профинансировать? Многие полагают, что за счёт налогоплательщиков. Якобы это снизит реальную стоимость батарейных блоков. Но ведь это ответственный момент, согласитесь?
💡 Не менее важно руководствоваться не теоретически возможной удельной энергией клеточного химического состава, о которых обычно рассказывают в новостях, а практическими результатами.
Просто на практике удельное содержание энергии составляет только четверть теоретического значения. Иногда даже ниже [профессор прислал в качестве подтверждения своих слов изображение].
Пример
Реакция лития и кислорода на Li2O в литиево-воздушных ячейках. Плотность энергии в такой ячейке достигает около 1800 мАч/г при напряжении 4 В.
В теории:
Это соответствует теоретически возможной удельной энергоплотности 7200 Вт•ч/кг. На практике батарея с мощностью около 2000 Вт•ч/кг должна быть выполнимой.
🛑 Тогда почему же аккумулятора нет на рынке?
На практике:
Даже более реалистичные 2000 Вт•ч/ кг практически недостижимы, потому что стандартная ячейка с 4 В возможна только в реакции, показанной в кислоте со значением рН = 0. Если используется безводный электролит, то может быть достигнуто напряжение элемента 3 В максимум. Кроме того, происходит неполная реакция лития и кислорода с Li2O2, а не с Li2O.
💡 Этот фактор снижает удельную энергоплотность на 50%. На практике значение составляет всего 1000 Вт•ч/кг вместо теоретически возможных 7200 Вт•ч/кг.
***
OEM-производители стремятся обеспечить себя аккумуляторами в том количестве, которого будет достаточно для преодоления рисков из-за узких мест в производстве. Производители батарей в Азии, например, перманентно испытывают трудности с доставкой помимо вложений в инфраструктуру.
→ Чем лучше литий-ионный аккумулятор: почему его используют чаще всего?
Корпорации сейчас ведут борьбу за получение доступа к таким сырьевым материалам, как никель и кобальт, чтобы держать для себя литиевую отрасль открытой. Усилия требуют вложений на добыче, переработке, производстве от катодов до сборки самих ячеек и, наконец, интеграции в автомобили, мобильные устройства, гаджеты интернета вещей.
Как вы лично относитесь к новостям из мира аккумуляторов? Верите ли вы инженерам и учёным, которые заявляют об очередном прорыве? Может быть вы знаете случаи о неисполненных обещаниях?