Samsung выбрал серебро - Электронный журнал Авто3н
— Мы постоянно сталкиваемся с великими возможностями, тщательно замаскированными под неразрешимые проблемы. Ли Якокка
Ли Якокка

Samsung выбрал серебро

Новый аккумулятор может вдвое увеличить запас хода электромобилей

Исследователи из Высшего технологического института Samsung (Samsung Advanced Institute of Technology, SAIT) и Научно-исследовательского института Samsung в Японии (SRJ) разработали новый тип аккумуляторов. Как утверждает Samsung, с новым аккумулятором пробег электромобиля достигает 800 км – то есть сопоставим с пробегом на одном баке экономичного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.

Для электромобиля размеры и вес аккумуляторов остаются одной из главных проблем. В современных моделях суммарная масса электродвигателей, оборудования для преобразования тока и батареи в полтора -два раза больше, чем общая масса LDC, трансмиссии и топливного бака в обычном автомобиле таких же размеров. Сравнение срока службы топливного бака и батареи выглядит почти издевательским: баки практически вечны, а для батарей срок службы в семь-десять лет уже предмет гордости. Прогресс не стоит на месте, и создатели аккумуляторов все-таки ищут решение, отвечающее всем многочисленным требованиям автоконструкторов – то есть пытаются создать легкие, но емкие аккумуляторы, которые при этом еще будут выдерживать как можно больше циклов заряд-разряд и будут достаточно безопасными. Очередной шаг в этом направлении сделал Samsung.

Литий становится дефицитом

Отличие нового аккумулятора Samsung в используемых материалах. В распространенных сегодня литий-ионных аккумуляторах применяется кобальтат лития и жидкий электролит. В разновидности литий-ионных батарей литий-полимерных электролит, как ясно из названия, выполнен в виде полимера – то есть твердого вещества. Это обеспечивает повышенную безопасность при аварии и увеличенную плотность заряда, поэтому литий-полимерные батареи используются в тех случаях, когда масса играет важную роль – в том числе в электромобилях. Например, на Hyundai IONIQ. Правда, пока еще не так широко, как литий-ионные с жидким электролитом.

Эффективность литий-ионных аккумуляторов оценили и производители электроники, и электромобилей. За последние десять лет производство литий-ионных батарей (обычно считается в суммарной емкости) выросло в десять раз, и прежде всего за счет спроса со стороны производителей электромобилей – на них приходится более половины спроса.

Такой рост спроса на батареи вызвал увеличение потребления литий и кобальта. А их месторождений не так много (литий в основном добывают в Южной Америке и Австралии, а кобальт – в Конго) да и добыча этих металлов – не самое здоровое и экологически чистое занятие.

Да и с точки зрения использования это не самый удобный материал. В литий-полимерных батареях, самых перспективных на данный момент, на литиевых анодах возможен рост иглоподобных кристаллов – дендритов, что снижает срок службы аккумулятора.

Серебро и уголь

В Samsung предлагают использовать в качестве анода композитный слой из серебра и углерода (Ag-C). Как показали эксперименты с прототипами аккумуляторов, это позволило увеличить емкость, срок службы и общую безопасность. При толщине всего 5 микрометров (то есть 0,005 мм) серебряно-углеродный нанокомпозитный слой позволил уменьшить толщину анода. Поэтому батарею можно сделать компактной при той же емкости – или увеличить емкость при тех же размерах. Samsung утверждает, что сумел довести объемную энергоемкость батареи до 900 Вт∙ч/л. В итоге прототип имеет примерно вдвое меньший объем, чем традиционная литий-ионная батареи аналогичной емкости.

Серебро уже применяется в аккумуляторах – например, серебряно-цинковых. Однако они отличаются от других типов батарей не только высокой стоимостью, но и невысокой долговечностью – выдерживают около сотни циклов заряд-разряд. Частая замена означает повышение стоимости эксплуатации электромобиля. Не говоря о необходимости утилизации отработавших батарей.

По расчетам Samsung, его аккумулятор выдерживает более 1000 циклов заряд-разряд.

Таким образом, электромобиль с таким аккумулятором может пройти 800 тысяч км до замены батареи. При пробеге в 20 тысяч км в год это 40 года эксплуатации. Почти вечность! Это значит, что срок службы батареи равен сроку службы электромобиля, а то и превосходит его.

Время и деньги

Доньмин Им (Dongmin Im), специалист лаборатории современных аккумуляторных технологий (Next Generation Battery Lab) в исследовательском центре SAIT, возглавляющий проект: «В результате реализации этого проекта мы можем получить базовую технологию для создания более безопасных и производительных аккумуляторов будущего. Мы намерены продолжить разработку и совершенствование материалов для полностью твердотельных аккумуляторов и в дальнейшем».

Samsung не называет сроков реализации новой технологии в коммерческих продуктах. Так что пока оценить влияние серебряно-углеродных батарей на рынок невозможно. Ведь есть и еще один параметр. Который предопределяет будущее новых технологий – их цена, причем тут надо учитывать полный цикл существования продукта, от производства до утилизации. К тому же новые аккумуляторы создают не только Samsung – не так давно о новом типе аккумулятора без лития и кобальта объявила IBM. Так что корейско-японской разработке придется конкурировать с другими.

Сравнение некоторых типов аккумуляторов

Автор – Валерий Чусов

Автор публикации

не в сети 6 часов

Auto3N

0
главный редактор
Комментарии: 95Публикации: 2254Регистрация: 15-10-2020
Электронный журнал Авто3н
Комментарии