1 tydzień temu
Dużą przeszkodą w zakupie pojazdów elektrycznych jest ich cena, często znacznie wyższa niż w przypadku odpowiedników z tradycyjnym silnikiem. Rozwiązaniem tego problemu może być nowa katoda, zaprojektowana przez amerykańskich naukowców.
Szansa dla pojazdów elektrycznych
Zespół badawczy z Georgia Institute of Technology opracował nową katodę, która może udoskonalić baterie litowo-jonowe stosowane w samochodach elektrycznych i magazynach energii. Badacze pracują również nad projektem nowej baterii, opartej na działaniu chlorku żelaza oraz przepływie stałych elektrolitów.
– Od dawna ludzie szukają tańszej, bardziej zrównoważonej alternatywy dla istniejących materiałów katodowych. Myślę, iż odkryliśmy rozwiązanie tego problemu — powiedział Hailong Cheng kierujący projektem.
Rewolucyjny materiał, z którego stworzono nową katodę, to chlorek żelaza, który kosztuje zaledwie 1-2% typowych materiałów katodowych, a może przechowywać taką samą ilość energii elektrycznej. Co więcej, produkowane z jego użyciem akumulatory działają przy wyższym napięciu niż tradycyjne fosforanowo-litowo-żelazowe.
– Nasza katoda może być przełomem – powiedział Cheng, którego zespół opisuje swoją pracę w Nature Sustainability. – To znacznie poprawiłoby rynek pojazdów elektrycznych i cały rynek akumulatorów litowo-jonowych.
Jak to działało do tej pory?
Po raz pierwszy katody zostały wprowadzone na rynek przez Sony na początku lat 90. XX wieku. Akumulatory litowo-jonowe, tzw. LIB-y, wywołały rewolucję w elektronice osobistej, były stosowane w telefonach i tabletach. Technologia ta rozwinęła się na tyle, aby zasilać pojazdy elektryczne. Jednak ich największą wadą jest cena, która aktualnie stanowi około 50% kosztów całego samochodu, sprawiając, iż tradycyjne środki lokomocji są znacznie tańsze.
W porównaniu do najstarszych baterii alkalicznych i kwasowo-ołowiowych, LIB-y przechowują więcej energii na mniejszej powierzchni i zasilają urządzenie na dłużej. Jednak baterie te zawierają drogie metale, w tym półszlachetne pierwiastki, takie jak kobalt i nikiel, co wpływa na zwiększenie kosztu produkcji. Co więcej, baterie wykorzystują ciekłe elektrolity do transportu jonów litu w celu magazynowania i uwalniania energii, co sprawia, iż mają sztywne ograniczenia co do ilości mocy, jaką są w stanie magazynować, a choćby przy niewielkich uszkodzeniach mogą przeciekać lub się przegrzewać. Baterie zaprojektowane przez zespół z Atlanty wykorzystują stałe elektrolity, co zwiększa ich wydajność i bezpieczeństwo.
Elektryki tańsze niż samochody spalinowe – czy to możliwe?
Dzięki katodzie FeCl3 (złożonej z chlorku żelaza), stałemu elektrolitowi i anodzie litowo-metalowej koszt całego systemu baterii wynosi 30-40% popularnych LIB-ów.
– To nie tylko może sprawić, iż pojazdy elektryczne będą tańsze niż samochody spalinowe, ale także zapewni nową i obiecującą formę magazynowania energii na dużą skalę, zwiększając odporność sieci elektrycznej – powiedział Cheng. – Ponadto, nasza katoda znacznie poprawiłaby stabilność łańcucha dostaw na rynku pojazdów elektrycznych.
W przeprowadzonych testach stwierdzono, iż FeCl3 działa tak samo dobrze – lub choćby lepiej – niż inne, znacznie droższe katody. Ma wyższe napięcie robocze niż popularnie stosowana katoda LiFePO4 (fosforan litowo-żelazowy), która jest napędzana siłą elektryczną, jaką bateria otrzymuje po podłączeniu do urządzenia, podobną do ciśnienia wody z węża ogrodowego.
Nowa technologia może być gotowa do komercyjnego wykorzystania w pojazdach elektrycznych za mniej niż pięć lat. Na razie zespół będzie kontynuował badania nad FeCl3 i pokrewnymi materiałami.
– Chcemy, aby materiały były jak najdoskonalsze na poziomie laboratoryjnym. Na razie skupiamy się na zrozumieniu podstawowych mechanizmów działania – zapowiedział Cheng. – Jesteśmy jednak otwarci na możliwości skalowania technologii i wprowadzania jej do zastosowań komercyjnych.
Żródła: chip.pl, echnologynetworks.com
