Предстојеће среде, 24. новембра, на последњем округлом столу Вожња у будућност биће речи о томе како би могла изгледати будућност канадске производње батерија. Било да сте оптимиста – заиста верујете да ће сви аутомобили бити електрични до 2035. – или мислите да нећемо достићи тај амбициозни циљ, аутомобили на батерије су важан део наше будућности. Ако Канада жели да буде део ове електричне револуције, морамо да пронађемо начин да постанемо водећи произвођач система за напајање аутомобила у будућности. Да бисте видели како изгледа будућност, погледајте најновији округли сто о производњи батерија за нас у Канади ове среде у 11:00 по источном времену.
Заборавите на солид-стате батерије. Исто важи и за сву хајку око силицијумских анода. Чак ни хваљена алуминијум-ваздушна батерија која се не може пунити код куће не може уздрмати свет електричних возила.
Шта је структурна батерија? Па, ово је добро питање. На моју срећу, који не желим да се претварам да можда немам инжењерску стручност, одговор је једноставан. Садашњи електрични аутомобили се напајају батеријама уграђеним у аутомобил. Ох, пронашли смо нови начин да сакријемо њихов квалитет, а то је да уградимо све ове литијум-јонске батерије у под шасије, стварајући платформу „скејтборд“ која је сада синоним за ЕВ дизајн. Али и даље су одвојени од аутомобила. Додатак, ако хоћете.
Структурне батерије поткопавају ову парадигму тако што читаву шасију чине од батеријских ћелија. У будућности наизглед из снова, не само носиви под неће бити – уместо да садржи батерије, већ и поједини делови каросерије – А-стубови, кровови, па чак и, како је истраживачка институција показала, могуће је, просторија са ваздушним филтером под притиском – не само опремљена батеријама, већ је заправо и састављена од батерија. По речима великог Маршала Меклуана, аутомобил је батерија.
Па, иако модерне литијум-јонске батерије изгледају високотехнолошки, оне су тешке. Густина енергије литијум јона је далеко мања од оне код бензина, тако да да би се постигао исти домет као код возила на фосилна горива, батерије у модерним електричним возилима су веома велике. Веома велики.
Што је још важније, они су тешки. Као што је тешко у „широком оптерећењу“. Основна формула која се тренутно користи за израчунавање густине енергије батерије је да сваки килограм литијум јона може произвести око 250 ват-часова електричне енергије. Или у свету скраћеница, инжењери преферирају, 250 Вх/кг.
Рачунајте мало, батерија од 100 кВх је као Тесла прикључена на модел С батерију, што значи да где год да кренете, вући ћете око 400 кг батерије. Ово је најбоља и најефикаснија апликација. За нас лаике је можда тачније проценити да батерија од 100 кВх тежи око 1.000 фунти. Као пола тоне.
Сада замислите нешто попут новог Хуммер СУТ-а, који тврди да има уграђену снагу до 213 кВх. Чак и ако генерал пронађе нека открића у ефикасности, врхунски Хуммер ће и даље носити око тоне батерија. Да, возиће се даље, али због свих ових додатних предности, повећање домета није сразмерно удвостручењу батерије. Наравно, његов камион мора имати снажнији — то јест, мање ефикасан — мотор који одговара. Перформансе лакших алтернатива краћег домета. Као што ће вам сваки аутомобилски инжењер (било за брзину или економичност горива) рећи, тежина је непријатељ.
Ту долази структурална батерија. Изградњом аутомобила од батерија уместо додавања постојећим структурама, већина додатне тежине нестаје. У одређеној мери – то јест, када се све структурне ствари претворе у батерије – повећање домета крстарења аутомобила готово да не доводи до губитка тежине.
Као што бисте очекивали – јер знам да седите тамо и размишљате „Каква сјајна идеја!“ – постоје препреке за ово паметно решење. Први је савладати способност прављења батерија од материјала који се могу користити не само као аноде и катоде за било коју основну батерију, већ и као довољно јаке - и веома лагане! -Конструкција која може да издржи аутомобил од две тоне и његове путнике, а надамо се да ће бити безбедна.
Није изненађујуће да су две главне компоненте најмоћније структуралне батерије до сада, коју је направио Технолошки универзитет Цхалмерс и уложио КТХ Краљевски институт за технологију, два најпознатија шведска инжењерска универзитета - су угљенична влакна и алуминијум. У суштини, угљенична влакна се користе као негативна електрода; позитивна електрода користи алуминијумску фолију обложену литијум гвожђе фосфатом. Пошто угљенична влакна такође проводе електроне, нема потребе за тешким сребром и бакром. Катода и анода су одвојене помоћу матрице од стаклених влакана која такође садржи електролит, тако да не само да преноси литијумове јоне између електрода, већ и дистрибуира структурно оптерећење између њих. Номинални напон сваке такве ћелије батерије је 2,8 волти, и као и све тренутне батерије електричних возила, може се комбиновати за производњу 400В или чак 800В уобичајених за свакодневна електрична возила.
Иако је ово јасан скок, чак ни ове високотехнолошке ћелије уопште нису спремне за ударно време. Њихова енергетска густина је само занемарљивих 25 ват-часова по килограму, а структурна крутост је 25 гигапаскала (ГПа), што је само мало јаче од стаклених влакана оквира. Међутим, уз финансирање Шведске националне свемирске агенције, најновија верзија сада користи више угљеничних влакана уместо електрода од алуминијумске фолије, за које истраживачи тврде да имају крутост и густину енергије. У ствари, очекује се да ће ове најновије угљеничне батерије произвести до 75 ват-часова електричне енергије по килограму и Јангов модул од 75 ГПа. Ова густина енергије можда и даље заостаје за традиционалним литијум-јонским батеријама, али њена структурна крутост је сада боља од алуминијумске. Другим речима, дијагонална батерија шасије електричног возила направљена од ових батерија може бити структурно јака као батерија направљена од алуминијума, али ће тежина бити знатно смањена.
Прва употреба ових високотехнолошких батерија је скоро сигурно потрошачка електроника. Професор из Цхалмерса Леиф Асп рекао је: „За неколико година потпуно је могуће направити паметни телефон, лаптоп или електрични бицикл који је само упола мањи од данашњег и који је компактнији. Међутим, као што је истакла особа задужена за пројекат, „Ми смо овде заиста ограничени само нашом маштом.“
Батерија није само основа савремених електричних возила, већ и њена најслабија карика. Чак и најоптимистичнија прогноза може да види само двоструко већу тренутну густину енергије. Шта ако желимо да добијемо невероватан домет који смо сви обећали — а чини се да неко сваке недеље обећава 1.000 километара по пуњењу? — Мораћемо да радимо боље од додавања батерија у аутомобиле: мораћемо да правимо аутомобиле од батерија.
Стручњаци кажу да ће привремена санација неких оштећених траса, укључујући и аутопут Кокихала, трајати неколико месеци.
Постмедиа је посвећена одржавању активног, али приватног форума за дискусију и подстиче све читаоце да поделе своје ставове о нашим чланцима. Може проћи до сат времена док се коментари не појаве на веб локацији. Молимо вас да своје коментаре одржите релевантним и уважавајућим. Омогућили смо обавештења путем е-поште – ако добијете одговор на коментар, ако је нит коментара коју пратите ажурирана или ако пратите коментар корисника, сада ћете добити е-пошту. Посетите наше Смернице заједнице за више информација и детаље о томе како да прилагодите подешавања е-поште.