Шаси на електромобила Nissan Leaf, на което се виждат батериите(снимка:

Шаси на електрическия автомобил Nissan Leaf, на което се виждат батериите
(снимка: By Tennen-Gas – Own work, CC BY-SA 3.0, )

Глобалното търсене на акумулатори нараства. Електрическите коли към този момент не са екзотика и техният напредък внезапно промени бизнеса с батерии. Но литиево-йонните акумулатори, които нормално се употребяват в електрическите автомобили, са недолюбвани: сложни за преработване, изискват доста сила и вода за изработката си, гълтам потребни изкопаеми, чиито рандеман унищожава земята.

Производителите на акумулаторни механизми трескаво търсят по-устойчиви други възможности, които могат да оказват помощ за прехода на света към по-екологичен метод на живот. Автомобилните компании желаят такива акумулатори, които да се зареждат бързо и да не се подпалват. Енергийният бранш желае модели, които могат да побират доста сила от хилядите слънчеви и ветроенергийни паркове. Най-сетне всички хора, които са консуматори на електроника, желаят батериите да са леки и да може да се презареждат доста пъти.

Твърдотелни акумулатори

Вместо да разчитат на течен или гелообразен електролит, твърдотелните акумулатори употребяват корав електролит. Тези субстанции нормално са керамични, стъклени, твърди полимерни или направени от сулфити.

Някои автомобилни производители към този момент ексспериментират с твърдотелни акумулатори. BMW получи първата си партида през ноември 2023 година и продължи да работи върху прототипи. Toyota загатна, че може да пусне коли с твърдотелно зареждане с акумулатори незабавно след 2026 година Подобни упоритости имаt и Volkswagen, NIO и други

В съпоставяне с литиево-йонните акумулатори твърдотелните са по-ефективни, осигурявайки повече мощ при все същия размер. В резултат на това батериите за електрически автомобили могат да станат по-компактни, да се зареждат по-бързо и да тежат по-малко. А това е добре – и може да усили пробега.

Смята се, че твърдотелните акумулатори имат по-дълъг живот – с до седем пъти повече презареждания през целия живот. Освен това се счита, че са по-безопасни, защото твърдият електролитен материал е незапалим, за разлика от литиево-йонните акумулатори, за които е известно, че съставляват риск от пожар.

Недостатък на твърдотелните акумулатори е въпросът какъв брой мъчно е да се мащабира технологията в ранния й стадий и да се създава за всеобща приложимост, като се имат поради тестванията и лимитираните индустриални благоприятни условия.

Литиево-серни акумулатори

Тази нова технология за акумулатори употребява сяра за катода на батерията. Това би трябвало да е по-устойчиво решение от никела и кобалта, които нормално се употребяват в анода дружно с лития.

Компании като Conamix, производител на акумулатори за електрически транспортни средства, работят, с цел да трансфорат литиево-серните акумулатори в всеобщ артикул. Стремежът е да пуснат този тип акумулатори в комерсиалната мрежа до 2028 година

Има даже очаквания, че литиево-серните акумулатори ще могат да се употребяват за зареждане на самолети и влакове. А в случай че е по този начин, то вероятно ще могат да се употребяват и за предпазване на сила от колективен клас.

Смята се, че литиево-серните акумулатори са по-ефективни от литиево-йонните акумулатори, което може да усили пробега на електрическите автомобили. Освен това сярата е налична, евтина и изобилна. А това ще значи по-ниски разноски за производството на батериите. И защото индустриалният развой е същия като при литиево-йонните акумулатори, то същите уреди могат да се употребяват и за новото произвеждане.

Напредъкът в литиево-серните акумулатори докара до появяването на благоприятни условия за ултра-бързо зареждане, което също е добра вест за автомобилния бранш, а също и за производителите на възобновима сила.

Един от главните дефекти на литиев-серните устройства е корозията. Вярно е, е се създават нови модификации, които да се оправят с този проблем, само че въпреки всичко това ще отнеме време. Друга уязвимост е, че тези акумулатори не устоят толкоз дълго, колкото литиево-йонните.

Нуждата на електрическите автомобили от повече сигурност и по-голям пробег тласна напред развиването на серни, цинкови и графенови акумулатори (снимка: CC0 Public Domain)

Литиево-йонни, но без кобалт!

Тези акумулатори работят като литиево-йонни акумулатори, само че не съдържат кобалт, който нормално се употребява за стабилизиране на катода в литиево-йонна батерия.

Могат да се употребяват във всяко устройство, захранвано от литиево-йонна батерия, само че огромна част от фокуса е върху създаването на безкобалтови акумулатори за електрически транспортни средства. Използвани сега от Tesla в някои модели електрически транспортни средства, литиево-йонните акумулатори без кобалт скоро могат да станат съществена част от моделите и на Lamborghini, защото компанията патентова новата технология за акумулатори на MIT.

Фактът, че не съдържат кобалт, има няколко отблясъци. Кобалтът е доста безценен – в случай че не се постанова да се употребява в батериите, това ще се отрази удобно на цените. Освен това добивът му е обвързван с неетични практики – тъпчене на човешките права. Всички компании се стремят да заобикалят това.

Но другите възможности на кобалта към момента са доста млади, не са тествани подробно, не са се потвърдили. Те ще изискват още много проби и тествания. Поради тези аргументи производителите ще би трябвало да продължат да разчитат на кобалта.

Натриево-йонни акумулатори

От доста време и доста неща се приказват за натриево-йонните акумулатори. Те са сходни на литиево-йонните акумулатори, само че употребяват солена вода за електролит.

Смята се, че тези акумулатори са подобаващи за предпазване на сила. С напредването на проучванията се оказва, че може би натриево-йонните акумулатори могат да обезпечат по-бързо зареждане на електрически автомобили, мобилни устройства и даже на галактически технологии.

Въпреки ниската енергийна компактност – натриево-йонните акумулатори са в положение да съхраняват единствено към две трети от количеството сила, което може да побере литиево-йонна батерия със същия размер – технологията е доста по-достъпна и доста безвредна с помощта на ниския риск от пожар. Освен това се показва по-добре при по-ниски температури от литиево-йонните акумулатори.

Разбира се, в случай че са чак толкоз идеални, за какво не сме се сетили за тях по-рано, би попитал човек. Сетили сме се, само че много дълго натриево-йонните акумулатори бяха недолюбвано отрочен на науката – бяха прекомерно неефективни, с цел да могат да се конкурират на пазара.

Желязо-въздушни акумулатори

Батериите желязо-въздух работят посредством окисляване на желязото – употребявайки въздух, с цел да трансфорат желязото в наслойка. По време на процеса на зареждане на батерията клетките се трансформират назад в желязо посредством назад окисление.

Желязо-въздушните акумулатори са чудесни за предпазване на сила, тъй като вършат това, което и литиево-йонните, само че на една десета от цената им. Затова конкуренцията за създаване и налагане на пазара на желязо-въздушни акумулатори е много яростна и многочислени компании се конкурират на арената.

Безспорен мотив на всички в конкуренцията е, че тези акумулатори са доста налични, поради изобилието от желязо и въздух в света. Освен, че са до 10 пъти по-евтини, те устоят до 17 пъти по-дълго. Единствените дефекти са огромният им размер и бавното време за презареждане.

Цинкови

Батериите, основани на цинк, работят сходно на литиево-йонните акумулатори – с цинкови йони, протичащи от анода на батерията към катода. Този клас нова технология за акумулатори включва цинково-бромни модели, такива с цинково-манганов диоксид, цинково-въздушни и цинково-йонни акумулатори.

Твърди се, че цинковите акумулатори могат да се употребяват най-добре за предпазване на слънчева сила заради ниската им степен на саморазреждане.

Голямото преимущество на тези акумулатори е, че са способни да съхраняват обилие от сила. Освен това материалите, употребявани в производството им, са налични, нетоксични и евтини.

Но откривателите към момента се борят за разрешаването на някои механически проблеми, свързани с цинковите батерии, а точно капацитета им за пораждане на късо съединяване. Ефективността им също не е изключително впечатляваща, тъй че ще са нужни повече проучвания, преди цинковите акумулатори могат да бъдат употребявани по-масово.

Графенови акумулатори

Засега това си остава „ несбъднатата фантазия “ на електромобилния бранш. Графеновите акумулатори, в случай че навлязат в всеобщо произвеждане, могат фрапантно да трансформират всичко в колите.

Графеновите акумулатори се създават най-вече от прословутия графен, който се състои от тъничък пласт въглеродни атоми, подредени в конструкция като пчелна пита.

Графеновите акумулатори се преглеждат като най-голямата опция за фрапантно усъвършенстване на акумулаторите след ерата на литиево-йонните акумулатори. Графеновите модули могат фактически да трансформират електромобилната промишленост коренно. Ежедневните устройства като смарт телефони и компютри също могат да бъдат оборудвани с графенови акумулатори, с цел да се усъвършенства тяхната продуктивност.

Графеновите акумулатори са доста по-проводими от своите литиево-йонни сътрудници. Те се отличават с по-бързо зареждане на цифровите устройства и електрическите автомобили. Имат доста огромен потенциал и дълъг живот. Здравата конструкция на графена го прави по-надежден материал от литиево-йонния аналог, намалявайки риска от детонация и пожар на батерията.

Пречка за графеновите акумулатори към този момент е тяхната цена. Технологията остава скъпа и значително недостъпна за необятната аудитория за момента.