Масовизиране на електрическите коли – как?

Гарантиране безопасността на батериите

Друг важен приоритет за изследователите на батерии в Бъркли лаб е безопасността, която е създавала проблеми и при преносимите компютри и друга потребителска електроника. “Литиевите батерии се подпалват от време на време”, казва Ричардсън. “Това е доста рядко, но веднъж запалили се, е трудно да ги спреш. Съответно има и токсични проблеми.”

Именно предимствата на литиевите батерии – малки по размер и с високо съдържание на енергия – са които ги правят потенциално опасни. Няколко фактора може да предизвикат експлозия в литиева батерия, включително презареждане, фабрични дефекти и физически промени по батерията. Въпреки че шансовете една батерия да експлодира са много малки, в един електромобил може да има стотици от тях, свързани помежду си, с преминаващ през тях заряд. Ако капацитетът на една клетка е по-малък от другите, тя ще бъде презаредена, което може да доведе до прегряване. За да се избегне това зарядът може да заобикаля клетката, което би добавило тегло и обем или масивът може да бъде проектиран така, че тя просто да спира зареждането, което обаче ще ограничи обхвата.

Бъркли лаб разработва вътрешна само задействаща се защита, която да не добавя много към теглото или обема на клетката, нито да усложнява производството. За да направят това, Ричардсън и Чен Гуйонг разглеждат електроактивни полимери, клас полимери с уникални свойства. “Полимерът ще се окислява, когато клетката се презареди и вместо електрически изолирана започне да провежда”, обяснява Чен. “Така се генерира късо съединение в клетката, между анода и катода, което означава, че до електрода не достига заряд и по този начин клетката не може да бъде презаредена”.

Досега те са демонстрирали, че концепцията работи добре с различни полимери, както и различни катоди и аноди. “И това също е обратимо, така че, когато спрете презареждането, полимерът отново става активен”, добавя Ричардсън.

Сега работата е фокусирана върху намирането на полимер и конфигурация, които ще осигурят оптимална производителност. “Как поставяте полимер върху сепаратора има голямо значение, а също и къде го слагате”, твърди Чен.

Изстискване на повече енергия от литиево-йонните батерии

На обратната страна на по-голямата сигурност е по-високата енергийна плътност, което означава по-голям пробег за електромобилите. За 10 години след масовото комерсиализиране на литиево-йонните батерии в началото на 90-те, тяхната енергийна плътност се удвои. Сринивасан вярва, че тя може да се удвои отново в рамките на още едно десетилетие.

Има три начина за получаване на по-висока енергийна плътност: увеличаване на капацитета, увеличаване на напрежението или намаляване на размера на неактивните материали в батерията.

Екипът на Бъркли се занимава с всичките три аспекта. Правят се изследвания на материали за откриване на следващо поколение материали за катоди и аноди с висок капацитет, както и нови електролити, които позволяват на батериите да работят при по-високо напрежение, без да има никакви нежелани и вредни странични реакции. Например, екипът на Бъркли е започнал изследвания с техните партньори в BATT за използване на високо напрежение, стабилен катод, който обещава да увеличи енергийната плътност.

Освен това, екипът търси начини за намаляване на размера на неактивния материал в батерията при запазване на мощността и способността на жизнения й цикъл. Дори с успешни иновативни материали и процеси, времето от лабораторните изследвания до излизане на пазара обаче е дълго за батериите. “Хората ще ви кажат, че отнема 10 години и 100 млн. долара за разработване на система за батерията”, казва Доеф. “Дори да влезем в лабораторията утре и да открием следващото голямо нещо, което има всички нужни качества, все така ще са нужни 10 години за развитие. Това са привидно прости устройства, но ние искаме твърде много от тях.”

За повече информация вижте BATT програмате на Бъркли лаб

Информацията е от Националната лаборатория Лорънс Бъркли

[Източник: Physorg]