Представлены алюминиево-ионные аккумуляторы со сверхбыстрой зарядкой

Австралийская компания Graphene Manufacturing Group (GMG) объявила впечатляющие результаты испытаний на производительность нового типа алюминиево-ионного аккумулятора, который может заряжаться в 10 раз быстрее, чем современные литий-ионные батареи, 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 аккумуляторами мощностью 250-700 Вт / кг, это огромный скачок вперед, и он ставит алюминиево-ионные аккумуляторы почти на уровень ультраконденсаторов, которые могут выдавать около 12000-14000 Вт / кг.

Во-вторых, плотность энергии 150–160 Вт · ч / кг, поэтому он дает только около 60 процентов энергии на единицу веса лучших на сегодняшний день коммерческих литий-ионных элементов.

Плотность энергии долгое время была ключевым моментом в технических характеристиках аккумуляторов электромобилей; чем выше плотность энергии, тем больший радиус действия вы можете получить от аккумуляторной батареи. Таким образом, плотность энергии у этой новой батареи GMG меньше, чем требуют электромобили.

Но ее огромная 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 получите электромобиль, который проезжает на 60 процентов от расстояния, чем Tesla, но заряжается так быстро, что запас хода может стать гораздо меньшей проблемой.

Более того, алюминиево-ионные аккумуляторы значительно превосходят литиевые батареи в тестах жизненного цикла, проходя 2000 полных циклов зарядки и разрядки без видимого ухудшения производительности, они чрезвычайно безопасны, с низким потенциалом возгорания и также более пригодны для вторичной переработки, чем литиевые батареи в конце срока их полезного использования.

И кроме того, литий им не нужен. Поскольку около 90 процентов мирового производства и закупок лития проходит через Китай, мировые цепочки поставок определенно уязвимы.

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.

«Двадцать процентов литий-ионной аккумуляторной батареи (в автомобиле) связано с их охлаждением. Очень высока вероятность того, что нам вообще не понадобится  охлаждение или нагрев. Она не перегревается и хорошо работает в холоде. Им не нужны контуры для охлаждения или обогрева».

Однако, есть некоторые проблемы.

Одна из них — зарядная инфраструктура. Мобильные телефоны могут быстро заряжаться, не перегревая электросеть, но электромобили сейчас 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 — так что, если бы 240 из этих сверхбыстрых заряжаемых автомобилей случайно подключились одновременно, они мгновенно загрузили бы энергосистему, эквивалентную всей электростанции.

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.

Другая — ключевой ингредиент батареи GMG — пористый графен, внутри и вокруг которого распространяются молекулы алюминия в процессе производства GMG. Компания 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 ценах на графен около 100 долларов за грамм даже «недорогая» версия может оказаться очень дорогой.

И последний — это временная шкала. Как вы наверняка знаете, между испытательным стендом и конечным продуктом обычно есть небольшой разрыв; и он больше, когда дело касается автомобильных компаний. GMG заявляет, что к концу этого года будет изготавливать прототипы для небольших испытаний, но нет никаких указаний на то, когда алюминиево-ионные аккумуляторы могут появиться на рынке в больших масштабах.

Источник: GMG / University of Queensland