Обсуждение литий-ионного автомобильного аккумулятора

Есть ли для автомобиля аккумулятор лучше, чем литий-ионный?

Твердотельные батареи

Это тип аккумуляторной технологии, в которой используются твердые электроды, а также твердый электролит по сравнению с жидкими или полимерными гелевыми электролитами, присутствующими в литий-ионных аккумуляторных блоках. Технология батареи связана с объединением катода высокой емкости с анодом на основе металлического лития с высокой емкостью с использованием сепаратора с чрезвычайно высокой проводимостью, который также является твердым.

Все материалы, присутствующие в химическом составе этих аккумуляторных блоков, обычно твердые, что делает их менее летучими и маловоспламеняемыми, в отличие от их жидких аналогов, имеющихся в традиционных литиевых системах.

Материалы, используемые при производстве твердотельных батарей, включают оксиды, фосфаты, сульфиды, а также твердые полимеры. Некоторые из потенциальных преимуществ, которые делают их более предпочтительной альтернативой литий-ионным батареям в электромобилях, включают:

• Более быстрое время зарядки по сравнению с литий-ионными аккумуляторами

• Более длительный срок службы

• Лучшая компактная конструкция

• Более высокие энергетические мощности

Многие производители электромобилей, например Toyota, Hyundai и даже Honda, заявили о своем интересе к разработке технологии твердотельных аккумуляторов. Электромобили требуют высокой плотности энергии для максимальной производительности, поскольку они полностью полагаются на батарею для постоянного, но высокого энергоснабжения. По этой причине твердотельная батарея находится в центре внимания как лучшая альтернатива для улучшения характеристик технологии электромобилей будущего.

NiMH аккумуляторы

Никель-металлогидридные батареи, также сокращенно Ni-MH, представляют собой стандартный тип аккумуляторных батарей. Однако не следует путать его с типичной никель-водородной батареей. Этот тип ячейки подходит для устройств или машин, которые требуют большого количества энергии вместе для их частого использования. В настоящее время они используются в газо-электрических гибридных транспортных средствах, и прилагаются усилия к изучению этой аккумуляторной технологии, чтобы выяснить, могут ли ее свойства в значительной степени применяться также в производстве электромобилей.

Основная цель этого аккумуляторного блока на данный момент - снизить его стоимость при увеличении плотности энергии.

Плотность энергии никель-металлгидридных батарей составляет 1 киловатт-час, и для того, чтобы они считались жизнеспособной альтернативой литий-ионным батареям в технологии электромобилей, плотность энергии должна быть увеличена примерно до 30-50 киловатт-часов. Один из рекомендуемых способов сделать это - разработать сплавы гидридов металлов с использованием недорогих металлов, которые будут включены в аккумуляторные батареи NiMH. Это в конечном итоге удешевляет элементы, одновременно повышая их эффективность и производительность. Преимущества NiMH аккумуляторов, которые делают их подходящей технологией для использования в электромобилях, включают:

• Плотность энергии может быть положительно преобразована либо в сокращение пространства, занимаемого батареей, либо в длительные периоды работы.

• Устойчивость к экстремальным колебаниям температуры, в отличие от других типов первичных батарей с показаниями до -20 ° C.

• Снижение ограничений на производство, использование и утилизацию аккумуляторов из-за опасений по поводу токсичности кадмия.

Однако для аккумулятора электромобиля литий-ионный имеет основное преимущество перед NiMH, поскольку он легче, чем другие первичные элементы. Этот факт не обязательно означает, что NiMH не может быть достойной альтернативой литий-ионному аккумулятору. Производителям необходимо внести некоторые коррективы, которые сделали бы его достойным противником в долгосрочной перспективе.

Цинк-воздушные батареи

Многие люди могут не знать об этом типе аккумуляторной технологии и ее влиянии на различные приложения. Воздушно-цинковые батареи представляют собой неперезаряжаемые батареи с механически перезаряжаемыми топливными элементами. Обычно это металло-воздушные батареи, работающие за счет окисления цинка кислородом воздуха.

Это может показаться запутанным, но как только человек получит базовое представление о том, как работают эти клетки, он сможет увидеть преимущества использования этих клеток для технологии электромобилей. Воздушно-цинковые батареи характеризуются высокой плотностью энергии и обычно используются в таких дорогостоящих устройствах, как слуховые аппараты. Да, слуховые аппараты для своей функциональности, как правило, используют свойства, составляющие эту технологию батарей.

Тот факт, что они сделаны из самых распространенных материалов на Земле, делает их привлекательной альтернативой литий-ионным батареям для электромобилей. При разряде некоторое количество частиц цинка образует пористый анод, который затем насыщается с помощью электролита.

Присутствующий в воздухе кислород вступает в реакцию с катодом с образованием гидроксильных ионов, которые перемещаются к цинковой пасте на аноде с образованием цинката. Затем цинкат распадается на оксид цинка, и вода возвращается в электролит, тем самым рециркулируя. Теорию можно лучше понять, если учесть, что цинково-воздушные батареи дышат кислородом, и после нескольких химических реакций образуется оксид цинка и производится больше цинка, что увеличивает удельную энергию батареи при одновременном уменьшении ее веса.

Единственный фактор, сдерживающий массовое применение этой аккумуляторной технологии, заключается в том, что она не является перезаряжаемой, и все мы знаем, что батареи электромобилей нуждаются в длительных циклах зарядки, чтобы иметь возможность поддерживать транспортное средство на большие расстояния. Тем не менее, ведутся исследования того, как сделать эти батареи перезаряжаемыми, и, похоже, это дает хороший прогресс. Были разработаны версии, в которых цинковый анод регенерируется, а кислород выпускается обратно в атмосферу, чтобы лучше противодействовать его ограничению перезарядки. По мере того, как уделяется больше времени совершенствованию этой аккумуляторной технологии, будущее, кажется, открывает простор для ее применения в электромобилях.

Достаточно ли лития для автомобильных аккумуляторов?

Литий высоко ценится за его вклад в развитие электромобилей с момента его изобретения до настоящего времени. Однако высказывались опасения по поводу того, хватит ли лития для дальнейшего развития электромобилей.

Несколько лет назад из-за опасений по поводу нехватки лития цены на металл взлетели до небес. Это было вызвано всплеском рынка электромобилей, которые внезапно начали конкурировать за спрос на литий-ионные батареи с другими устройствами, такими как ноутбуки и смартфоны. Однако в ближайшее время спрос на металл не снизится, и нельзя ожидать, что месторождения лития на какое-то время станут хрупкими. По правде говоря, лития достаточно для удовлетворения растущего спроса на металл, поэтому переработка становится менее необходимой. Это, однако, не означает, что элементы следует просто выбросить, но вместо этого другие материалы, такие как кобальт и медь, могут быть переработаны для других экономических целей.

Как долго служат литий-ионные автомобильные аккумуляторы?

Обычно ожидается, что любой автомобильный аккумулятор прослужит пользователю в течение длительного времени, достаточного для обеспечения пробега около 160000 км. Это может занять минимум 8-10 лет, как и ожидаемый срок службы автомобильного аккумулятора. Литий-ионные аккумуляторы на форуме тоже не исключение. Ожидается, что аккумуляторная технология потребует у пользователя примерно такой же период полезности, в зависимости от скорости ее использования и других внешних условий или факторов, влияющих на нее.