Алдағы сәрсенбіде, 24 қарашада, «Болашаққа апару» тақырыбының соңғы дөңгелек үстелі канадалық аккумулятор өндірісінің болашағы қандай болатынын талқылайды. Сіз оптимист болсаңыз да - 2035 жылға қарай барлық автомобильдер электрлі болатынына шынымен сенесіз бе немесе біз бұл өршіл мақсатқа жете алмаймыз деп ойлайсыз ба, батареямен жұмыс істейтін көліктер біздің болашағымыздың маңызды бөлігі болып табылады. Егер Канада осы электрлік революцияның бір бөлігі болғысы келсе, біз болашақта автомобиль энергетикалық жүйелерінің жетекші өндірушісі болу жолын табуымыз керек. Болашақтың қандай болатынын көру үшін осы сәрсенбіде шығыс уақыты бойынша сағат 11:00-де Канадада біз үшін соңғы батарея өндірісі дөңгелек үстелін қараңыз.
Қатты күйдегі батареялар туралы ұмытыңыз. Кремний анодтары туралы барлық шулы сөздерге де қатысты. Тіпті үйде зарядтауға болмайтын мақтанған алюминий-ауа батареясы да электр көліктер әлемін шайқалта алмайды.
Құрылымдық батарея дегеніміз не? Бұл жақсы сұрақ. Бақытымызға орай, инженерлік білімім жоқ деп көрсеткісі келмейтін мен үшін жауап қарапайым. Қазіргі электромобильдер көлікте орнатылған батареялардан қуат алады. О, біз олардың сапасын жасырудың жаңа әдісін таптық, бұл барлық литий-иондық батареяларды шассидің еденіне салу, қазір EV дизайнымен синоним болып табылатын «скейтборд» платформасын жасау. Бірақ олар әлі де көліктен бөлек. Қаласаңыз, қосымша.
Құрылымдық батареялар бүкіл шассиді батарея ұяшықтарынан жасау арқылы бұл парадигманы бұзады. Армандай көрінетін болашақта батареялардан гөрі жүк көтеретін еден ғана емес, дененің кейбір бөліктері - А-бағаналары, шатырлар, тіпті ғылыми мекеме көрсеткендей, мүмкін болады. ауа сүзгісі қысымды бөлме - тек батареялармен жабдықталған емес, шын мәнінде батареялардан тұрады. Ұлы Маршалл МакЛуэннің сөзімен айтсақ, көлік – аккумулятор.
Қазіргі литий-ионды батареялар жоғары технологиялық болып көрінгенімен, олар ауыр. Литий ионының энергия тығыздығы бензинге қарағанда әлдеқайда аз, сондықтан қазбалы отынмен жүретін көліктермен бірдей диапазонға жету үшін қазіргі заманғы электр машиналарындағы батареялар өте үлкен. Өте үлкен.
Ең бастысы, олар ауыр. Мысалы, «кең жүкте» ауыр. Қазіргі уақытта батареяның энергия тығыздығын есептеу үшін қолданылатын негізгі формула литий ионының әрбір килограммы шамамен 250 ватт-сағат электр энергиясын өндіре алады. Немесе аббревиатура әлемінде инженерлер 250 Вт/кг артықшылық береді.
Кішкене есептеп көріңіз, 100 кВт/сағ батарея модель S аккумуляторына қосылған Tesla сияқты, яғни қайда барсаңыз да, шамамен 400 кг батареяны сүйреп апарасыз. Бұл ең жақсы және тиімді қолданба. Біз қарапайым адамдар үшін 100 кВт/сағ батареяның салмағы шамамен 1000 фунт болатынын бағалау дәлірек болуы мүмкін. Жарты тонна сияқты.
Енді борттық қуаты 213 кВт/сағ болатын жаңа Hummer SUT сияқты нәрсені елестетіп көріңіз. Генерал тиімділікте кейбір серпілістерді тапса да, жоғарғы Hummer әлі де шамамен бір тонна батареяны сүйретеді. Иә, ол алысырақ жүреді, бірақ барлық осы қосымша артықшылықтардың арқасында диапазонның ұлғаюы батареяның екі еселенуіне сәйкес келмейді. Әрине, оның жүк машинасында сәйкес келетін қуаттырақ, яғни тиімділігі төмен қозғалтқыш болуы керек. Жеңіл, қысқарақ диапазон баламаларының өнімділігі. Әрбір автомобиль инженері (жылдамдық немесе жанармай үнемдеу үшін) сізге айтатындай, салмақ - жау.
Бұл жерде құрылымдық аккумулятор пайда болады. Аккумуляторлардан автомобильдер жасау арқылы оларды қолданыстағы құрылымдарға қосудың орнына, қосылған салмақтың көп бөлігі жоғалады. Белгілі бір дәрежеде, яғни барлық құрылымдық заттар аккумуляторға айналдырылған кезде, автомобильдің круиздік ауқымын ұлғайту салмақ жоғалтуға әкелмейді.
Сіз күткендей, өйткені мен сіз «Қандай тамаша идея!» деп ойлап отырғаныңызды білемін - бұл ақылды шешімге кедергілер бар. Біріншісі - кез келген негізгі аккумулятор үшін анодтар мен катодтар ретінде ғана емес, сонымен қатар жеткілікті күшті және өте жеңіл болатын материалдардан аккумулятор жасау мүмкіндігін меңгеру! -Екі тонналық көлікті және оның жолаушыларын көтере алатын құрылым және ол қауіпсіз болады деп үміттенеді.
Таңқаларлық емес, осы уақытқа дейін Чалмерс технологиялық университеті жасаған және Швецияның ең танымал екі инженерлік университеті KTH Корольдік технология институты инвестициялаған ең қуатты құрылымдық батареяның екі негізгі құрамдас бөлігі көміртекті талшық пен алюминий болып табылады. Негізінде, көміртекті талшық теріс электрод ретінде пайдаланылады; оң электрод литий темір фосфатпен қапталған алюминий фольганы пайдаланады. Көміртекті талшық электрондарды да өткізетіндіктен, ауыр күміс пен мыс қажет емес. Катод пен анод құрамында электролит бар шыны талшықты матрица арқылы бөлек сақталады, сондықтан ол электродтар арасында литий иондарын тасымалдап қана қоймайды, сонымен қатар екеуінің арасындағы құрылымдық жүктемені таратады. Әрбір осындай аккумулятор ұяшығының номиналды кернеуі 2,8 вольтты құрайды және барлық ағымдағы электр көліктерінің аккумуляторлары сияқты оны күнделікті электр көліктеріне ортақ 400 В немесе тіпті 800 В шығару үшін біріктіруге болады.
Бұл айқын секіріс болса да, тіпті бұл жоғары технологиялық жасушалар прайм-таймға мүлдем дайын емес. Олардың энергия тығыздығы бір килограмға шамалы ғана 25 ватт-сағат, ал құрылымдық қаттылығы 25 гигапаскаль (GPa), бұл жақтау шыны талшықтарынан сәл ғана күшті. Дегенмен, Швеция Ұлттық ғарыш агенттігінің қаржыландыруымен соңғы нұсқасы енді алюминий фольга электродтарының орнына көміртекті талшықты көбірек пайдаланады, зерттеушілер олардың қаттылығы мен энергия тығыздығы бар деп мәлімдейді. Шын мәнінде, бұл соңғы көміртекті/көміртекті аккумуляторлар килограммына 75 ватт-сағатқа дейін электр қуатын және 75 ГПа Янг модулін шығарады деп күтілуде. Бұл энергия тығыздығы дәстүрлі литий-ионды батареялардан әлі де артта қалуы мүмкін, бірақ оның құрылымдық қаттылығы алюминийге қарағанда жақсырақ. Басқаша айтқанда, осы батареялардан жасалған электрлік көлік шассиінің диагональды батареясы алюминийден жасалған аккумулятор сияқты құрылымдық жағынан күшті болуы мүмкін, бірақ салмағы айтарлықтай төмендейді.
Бұл жоғары технологиялық батареяларды бірінші рет пайдалану, әрине, тұтынушылық электроника болып табылады. Чалмерс профессоры Лейф Асп: «Бірнеше жылдан кейін бүгінгі күннің салмағының жартысы ғана болатын және ықшамдырақ смартфон, ноутбук немесе электрлік велосипед жасау әбден мүмкін», - деді. Дегенмен, жобаға жауапты адам атап өткендей, «Біз бұл жерде біздің қиялымызбен ғана шектелеміз».
Батарея заманауи электр көліктерінің негізі ғана емес, сонымен қатар оның ең әлсіз буыны болып табылады. Тіпті ең оптимистік болжам қазіргі энергия тығыздығын екі есе ғана көре алады. Егер біз бәріміз уәде еткен керемет қашықтықты алғымыз келсе ше - және біреу апта сайын зарядтау үшін 1000 километрді уәде ететін сияқты? — Біз көліктерге аккумулятор қосқаннан гөрі жақсырақ жұмыс істеуіміз керек: аккумулятордан көлік жасауымыз керек.
Мамандар кейбір бұзылған бағыттарды, соның ішінде Кокихалла тас жолын уақытша жөндеуге бірнеше ай қажет дейді.
Postmedia белсенді, бірақ жеке пікірталас форумын қолдауға ұмтылады және барлық оқырмандарды мақалаларымыз туралы өз пікірлерімен бөлісуге шақырады. Веб-сайтта пікірлердің пайда болуы бір сағатқа созылуы мүмкін. Пікірлеріңізді орынды және құрметпен қалдыруыңызды сұраймыз. Біз электрондық пошта хабарландыруларын қостық - түсініктеме жауабын алсаңыз, сіз бақылайтын пікір тізбегі жаңартылса немесе пайдаланушының пікірін бақыласаңыз, сізге енді электрондық хат келеді. Электрондық пошта параметрлерін реттеу туралы қосымша ақпарат пен мәліметтер алу үшін біздің Қауымдастық нұсқаулықтарына кіріңіз.