Довгий час заряду електромобіля можна компенсувати збільшенням його пробігу на одному заряді. Якщо сьогодні топові електрокари проїжджають 500-600 км, то уже за кілька років можуть з’явитися моделі з показником у 1500-1600 км. Це може статися, коли вони перейдуть на літій-повітряні батареї. Чому такі акумулятори є багатообіцяльними – розповідає їхній винахідник доктор Кужікалайл Абрахам.
Літієві батареї Абрахам почав розробляти близько 45 років тому, і сьогодні він має 15 тематичних патентів. Першу статтю в 1978 році він випустив про літій-титан-дисульфідну батарею, яка надавала понад 100 циклів заряду-розряду – прорив того часу. Це та інші дослідження допомогли Sony створити в 1991 році комерційний зразок першої літій-іонної батареї.
Підписуйтесь на наш канал у Telegram: https://t.me/techtodayua
У 1991 році Sony випустила перший літій-іонний акумулятор формату 18650 (18 мм діаметр, 65 мм довжина). Такий формат використовувався в акумуляторах ноутбуків минулих поколінь, електромобілях. Сьогодні це популярне джерело для повербанків. У 1991 році елемент 18650 мав ємність трохи більше 1 А·год, сьогодні такий же елемент пропонує 3,6 А·год – ємність виросла майже в чотири рази. Також збільшився ресурс – 1000 циклів є досяжними.
Сьогодні літій-іонні батареї впритул наблизилися до теоретичного ліміту своєї ємності. Необхідно змінювати використовувані матеріали.
Спостерігаючи за дефектними батареями в лабораторії, Абрахам помітив: якщо в батарею потрапляло повітря, вони видавали збільшену напругу. Більш того, та батарея показала пристойну ємність та деякий ресурс. Про це відкриття вчений повідомив у науковій публікації та отримав відповідний патент.
Літій-повітряні акумулятори обіцяють щільність енергії майже як у бензину, який часто приймають за еталон, порівнюючи джерела енергії. Літій-повітряні батареї обіцяють 40,1 мегаджоулів/кілограм – 85% від енергоємності кілограму бензину. Це 11400 Вт·годин/кілограм, хоча на практиці можна очікувати 5000 Вт·год/кг.
Однак це все одно в п’ять разів більше за енергетичну щільність літій-іонних джерел енергії навіть при найгіршому виконанні літій-повітряної батареї зі щільністю енергії 1000 Вт·год/кг.
Цікавими літій-повітряні джерела робить їхня можливість масштабування. Їх можна виготовляти в невеликих корпусах, придатних для використання в смартфонах, ноутбуках, квадрокоптерах та інших гаджетах.
Головна проблема на шляху комерціалізації літій-повітряних батарей – доступ повітря. Разом із ним в батарею може потрапляти сміття та волога. Для запобігання цьому вивчається використання фільтрувальних мембран чи заміна рідкого електроліту на твердий.
За матеріалами: Medium
