Алюминиево-ионные аккумуляторы со сверхбыстрой зарядкой GMG

Алюминиево-ионные аккумуляторы со сверхбыстрой зарядкой GMG

Австралийская компания Graphene Manufacturing Group (GMG) объявила о впечатляющих результатах испытаний производительности нового типа алюминиево-ионного аккумулятора, который может заряжаться в 10 раз быстрее, чем современные литий-ионные блоки, но при этом работает намного дольше и не требует охлаждения.

В экспериментах, проведенных Австралийским институтом биоинженерии и нанотехнологий при Университете Квинсленда, прототипы новой батареи с плоскими ячейками показали следующие ключевые показатели производительности.

Во-первых, плотность мощности около 7000 Вт / кг. Плотность мощности определяет, насколько быстро элемент может заряжаться и разряжаться. С нынешними литий-ионными батареями мощностью 250-700 Вт / кг, это огромный скачок, и он ставит алюминиево-ионные батареи почти на уровень ультраконденсаторов, которые могут выдавать около 12000-14000 Вт / кг.

Во-вторых, плотность энергии 150–160 Вт · ч / кг — поэтому он несет только около 60 процентов энергии на единицу веса? лучших на сегодняшний день коммерческих литий-ионных элементов. Плотность энергии долгое время была ключевым показателем в технических характеристиках аккумуляторов электромобилей. Чем выше плотность энергии, тем больший радиус действия вы можете получить от аккумуляторной батареи. 

Но его чудовищная скорость заряда может изменить это, а также несколько других ключевых преимуществ. По словам GMG, эти устройства могут заряжаться так быстро, что мобильный телефон, работающий на этой алюминиево-ионной технологии, может полностью зарядиться за 1-5 минут. Перенесите эту концепцию в мир электромобилей, и вы смотрите на электромобиль, который проезжает на 60 процентов дальше, чем эквивалентная Tesla на зарядке, но заряжается так чертовски быстро, что запас хода может стать гораздо меньшей проблемой.

Более того, они значительно превосходят литиевые батареи в тестах жизненного цикла, проходя 2000 полных циклов зарядки и разрядки без видимого ухудшения рабочих характеристик, они чрезвычайно безопасны, с низким потенциалом возгорания и более пригодны для вторичной переработки, чем литиевые батареи в конце срока их полезного использования. И да, литий им не нужен. Поскольку около 90 процентов мирового производства и закупок лития проходит через Китай, мировые цепочки поставок определенно уязвимы в торговых спорах.

Еще один козырь аккумулятора GMG — выдающиеся тепловые характеристики. Даже когда они заряжаются и разряжаются с огромной скоростью, кажется, что они не перегреваются. «Пока нет проблем с температурой», — сказал управляющий директор GMG Крейг Николь в интервью Forbes. «Двадцать процентов литий-ионной аккумуляторной батареи (в автомобиле) связано с их охлаждением. Очень высока вероятность того, что нам вообще не понадобится это охлаждение или нагрев. Он не перегревается и хорошо работает ниже нуля пока что в тестировании. Им не нужны контуры для охлаждения или обогрева.

Этот факт меняет уравнение дальности; если взять аккумулятор на 100 кВтч, аккумулятор GMG того же веса будет выдерживать только 60 кВтч. Но если дополнительные 80 кг охлаждающего оборудования не нужны, автомобиль с двигателем GMG может работать с дополнительными 80 кг элементов, что, согласно обратной стороне нашего конверта, даст вам в общей сложности 72,8 кВтч — вместе с гораздо более быстрой зарядкой. Возможности, которые могут в значительной степени положить конец беспокойству по поводу диапазона.

Это кажется довольно убедительным компромиссом, особенно в отношении аккумулятора, который вполне может прослужить на нескольких автомобилях, прежде чем он будет выведен из эксплуатации.

Но — а с этими вещами всегда есть «но» — есть и другие соображения.

Один из них — зарядная инфраструктура. Мобильные телефоны могут быстро заряжаться, не перегревая электросеть, но электромобили сейчас просто не могут. Нагнетатели Tesla уже перекачивают электроны со скоростью до 250 кВт, что соответствует передаче энергии 60 кВтч примерно за 15 минут. Если вы хотите заряжаться всего в 10 раз быстрее, вам нужно иметь возможность мгновенно подавать 2,5 мегаватта через зарядный кабель.

Для справки, типичная угольная электростанция имеет общую мощность около 600 мегаватт, поэтому, если бы 240 из этих сверхбыстрых заряжаемых автомобилей подключились одновременно, они мгновенно загрузили бы электрическую сеть, эквивалентную всей электростанции. GMG заявляет, что он может заряжаться в 60 раз быстрее, чем некоторые элементы.

Таким образом, сверхбыструю зарядку электромобилей определенно будет сложно масштабировать, особенно в связи с тем, что мир движется в сторону возобновляемых источников энергии, а не таких вещей, как уголь и газ, чтобы удовлетворить всплеск спроса. И даже если бы у зарядных станций был собственный накопитель энергии с быстрой разрядкой, вам также понадобился бы кабель к машине, чтобы так быстро переместить такое количество электронов.

Другой — ключевой ингредиент батареи GMG — пористый графен, внутри и вокруг которого распространяются молекулы алюминия в процессе производства. GMG заявляет, что может производить высококачественный графен по низкой цене и в масштабируемых количествах, но не приводит никаких цифр о том, сколько могут стоить эти батареи при массовом производстве. При цене на графен около 100 долларов за грамм, даже «недорогая» версия может оказаться чертовски дорогой.

И последний — это временная шкала. Как вы наверняка с болью знаете, между испытательным стендом и конечным продуктом обычно есть небольшой разрыв. Даже больше, когда дело касается автомобильных компаний. GMG заявляет, что к концу этого года будет изготавливать прототипы монетных ячеек для очень небольших испытаний заказчиков, но нет никаких указаний на то, когда они могут появиться на рынке в больших масштабах.

Сама технология аккумуляторов компания не разрабатывала. Первоначально он был разработан в Университете Квинсленда, а результаты испытаний были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.

Тем не менее, в игре с батареями нет никаких гарантий, и никто не знает, сможет ли GMG производить эту вещь в больших масштабах по конкурентоспособной цене. Но сама технология определенно кажется многообещающей.

Источники: GMG, Университет Квинсленда и Forbes.

Делитесь с друзьями
Интервью с основателем Brain Dead о силе коллабораций в уличной одежде Электрический велосипед Ristretto 303 FS