Вы устали слышать о новейших и лучших батареях, которые, кажется, никогда не оправдывают обещаний? Узнайте, почему эти нарушенные обещания ещё не означают, что наука оказалась афёрой.
👇 Не пропустите увлекательный обзор проблем, стоящих перед аккумуляторной промышленностью, и компромиссов, на которые приходится идти учёным.
До сих пор нет ничего лучше Li-ion?
Верно, для покупки ничего лучше нет. 30-летняя технология до сих пор доминант рынка.
❌ Революции не было, нет и не предвидится.
Производственная цепочка налажена под существующие типы химии. От добычи ископаемых до логистики.
В том числе инженерные конструкции приборов, пылесосов, роботов, гаджетов и электромобилей рассчитаны под элементы 3,6-3,85 В.
То есть они строятся на литий-ионных аккумуляторах:
- можно изготавливать и продавать по приемлемой цене;
- характеристики достаточны для заложенного производителями срока службы электроники;
- подходящие свойства для эксплуатации (с учётом климата, нагрузки, безопасности);
- их удобно использовать в отличие от никелевых (не нужно разряжать перед зарядкой, не требуют тренировочных циклов, нет обслуживания и так далее).
💬 Интересно: электрохимическая отрасль 21-го века построена вокруг Li-ion, как производства 20-го века вокруг одноразовых батареек.
Что же получается, нечего и ждать?
Нет — это неверно. Если революции не случилось, то эволюция электрохимической отрасли происходит всё время.
✅ Даже в сложные времена COVID-19 и мировых геополитических потрясений 2020-2022 аккумуляторы совершенствуют.
Из приземлённых простейших примеров литий-железо-фосфатные батареи. Они сейчас массово пошли в ход даже в электроинструменте. Их устанавливают вместо свинцово-кислотных, никель-металлогидридных и устаревших литиевых химий.
Это стало возможно за счёт успехов учёных в совершенствовании анодного и катодного материалов, оптимизации состава электролита.
На очереди литий-титанатные. Ещё совсем недавно мы могли покупать их только б/у из Китая (многие из наших посетителей это хорошо знают).
Теперь имеем доступ к самым разным составам LTO. Их поставляют даже в форм-факторе pouch-cell (LG Chem), которые подходят для замены литий-ион-полимерных аккумуляторов с графитовым анодом.
👍 Позитивных изменений в аккумуляторной отрасли стало больше. От графеновых наноструктур и марганцевых добавок до твердотельных и топливных элементов.
Мы понимаем, что количество новых аккумуляторных технологий поражает воображение лишь заматерелого специалиста электрохимической отрасли, но никак не рядового пользователя.
Какие улучшения происходят?
С каждой новой аккумуляторной разработкой получаются пусть и незначительные, но улучшения. Многие из них мы просто не замечаем и быстро привыкаем, принимая за должное.
- Рост удельной ёмкости в тех же размерах (для Li-ion прогресс составил от 100 Вт·ч/кг в начале 2000-х до 240 Вт·ч/кг в 2020-х);
- увеличение ёмкости на ~5-10% с каждым усовершенствованием катодного материала (основная точка прогресса — катоды, предел заряда, устойчивость тока разряда);
- ускорение зарядки за счёт снижения температурного режима ячейки (ибо нагрев при быстрой зарядке убивает их);
- замедляют износ, снижая паразитные химические реакции, что увеличивает срок службы химии (прогресс за 20 лет составил со 150 циклов первых Li-ion до 1000 циклов у LCO и до 6000 циклов у LTO).
***
Обычного пользователя может вогнать в тоску обилие научной терминологии без главного результата. Ведь что важно для пользователя?
✅ Когда компактный смартфон смог бы держать заряд неделю, а электромобиль проезжал бы 1000 км на одной зарядке, и всё это заряжалось 5 минут.
❌ Но пока такой результат достигается в лабораториях, к массовому распространению технологии ещё не готовы — слишком дорого, а в ряде случаев ещё и чревато побочными эффектами.
🔻 Побочные эффекты
Мы подготовили по этой теме более подробный материал с участием чешского профессора из швейцарского института, затронули и тему мошенничества в рядах стартапов, что сильно преувеличивают достижения в целях инвесторов:
