PolyPlus разработва следващо поколение батерии

Типичните литиево-йонни батерии, които се използват понастоящем за захранване на първото поколение електромобили имат технологични ограничения, които водят до по-малък пробег на електрическите коли. Множество новосъздадени компании, като PolyPlus, се опитват да намерят решение на проблема с разработване на следващо поколение батерии за електрически коли.

PolyPlus разработва т. нар. литиево-кислородни батерии, за които се твърди, че предлагат до десет пъти по-висока енергийна плътност от наличните в момента технологии за батерии, което означава, че електромобилите може да изминават повече километри между зарежданията. За да научат повече за технологията, колегите от EarthTechLing са се свързали директно с PolyPlus.

EarthTechling (ET): Както точно разработва PolyPlus?

PolyPlus (PP): PolyPlus разработва литиево-кислородни батерии; кислородът може да се извлича от вода или въздух и така ние разработваме и литиево-водни, и литиево-въздушни батерии. Тези типове батерии имат потенциала да променят различни браншове, заради безпрецедентната си енергийна плътност: от два до десет пъти енергийната плътност на конкурентните технологии.

ET: По какво се различават произвежданите от PolyPlus батерии от други типове литиеви батерии?

PP: Литиево-кислородните батерии на PolyPlus имат фундаментално различен химичен състав, базиран на откритие-пробив на PolyPlus, което доведе до откриване на водно-стабилни литиеви електроди. Наричаме ги защитени литиеви електроди (PLE). Изобретяването на PLE прави възможно разработването на литиево-водни и литиево-въздушни батерии с изключителна енергийна плътност, което води до сериозно подобряване на производителността и сигурността.

Има два типа литиеви батерии, за които повечето хора са чували: литиеви батерии, които се използват в часовници и други подобни устройства, и литиево-йонни (презареждаеми) батерии, които захранват мобилни телефони, лаптопи, фотоапарати и други. Литиево-йонните батерии са базирани на третиран с литий въглерод, който е тежък в сравнение с лития. 375 милиампер часа на грам за LiC₆, сравнено с 3785 милиампер часа на грам за литиевия метал. Така че използването на негативен електрод от литиев метал вместо третиран с литий въглероден електрод представлява значително подобрение в тежестта на батерията.

Li-ion батериите също така използват относително тежки материали за положителни електроди като кобалт, никел или манганови окиси. Литиево-въздушните и литиево-водните батерии са всъщност Светията граал на батериите, защото положителният електрод реално няма тегло (няма въздушни или водни положителни електроди в клетката, те са налични свободно в природата).

Учените градят теории за литиево-въздушните батерии от много години, но досега не е открит начин за защита на литиевия метал от водата и влагата, докато в същото време е електрохимично активен. Откритието на PolyPlus е начин физически да се изолира литиевия метал от околната среда, докато е електрохимично активен. Това отваря вратата за разработка на литиево-кислородни батерии, които могат да съхраняват много енергия в малък и лек пакет.

ET: Къде и кога потребителите ще попаднат на технологията на PolyPlus?

PP: Първите продукти на PolyPlus вероятно ще бъдат литиево-водни батерии, които ще захранват безпилотни подводни машини, сензори и много подводни устройства. След това ще правим литиево-въздушна батерия за военни цели.

ET: Какви са търговските приложения за вашата технология?

PP: Първите презареждаеми литиево-въздушни батерии ще започнат да се появяват в потребителската електроника до около пет години. Няколко години след това се надяваме да започнем да продаваме презареждаеми литиево-въздушни батерии за електромобили. Целта ни е да разработим батерия, която има една трета от теглото и половината от размера на сегашните литиево-йонни батерии.

ET: В каква посока според PolyPlus ще се развиват технологиите при батериите за електромобили?

PP: В момента, повечето компании за батерии постепенно усъвършенстват литиево-йонни батерии. Макар литиево-йонната технология да е узряла (Sony я въведе преди 20 години), ние смятаме, че подобрения в диапазона от 15% до 20% в тегло и размер са възможни. Не е сигурно обаче, че фундаменталната химия може да се подобри повече от сегашното й ниво на производителност.

Пречка за масовото разпространение на електромобилите е притеснението от малкия пробег. С 20% подобрение на пробега при Nissan Leaf например, колата ще може да изминава до 230 километра между зарежданията. Но ако това е атрактивно за нишов пазар, масовият изисква пробег до 500 километра или повече. Единственият начин батериите да съхраняват енергия за такъв пробег е пробив в подобряването на енергийната плътност, което най-вероятно ще изисква нов химичен състав, а от новите технологии, литиево-въздушната е най-обещаваща.

Очевидно е, че енергийната плътност на батериите и масовото разпространение на електромобилите са тясно свързани и притесненията от малък пробег могат да се елиминират само с технологичен напредък при батериите, за да се стигне до масово и достъпно производство на електрически коли.

[Източник: EartTechling]