Кінець епохи важких батарей: китайці створили акумулятор із щільністю 700 Вт·год/кг
Поки індустрія електромобілів намагається витиснути зайві десять кілометрів запасу ходу за рахунок аеродинаміки та програмних хитрощів, справжня проблема залишається незмінною — батареї занадто важкі та занадто слабкі. Сучасні літій-іонні акумулятори, які ми вважаємо вершиною технологій, насправді досить посередні у зберіганні енергії. Але група китайських вчених під керівництвом професора Чжао Ціна (Zhao Qing) з Нанькайського університету (Nankai University) вирішила, що настав час для радикальних змін.
Смерть «жирних» акумуляторів
Сьогоднішні топові батареї, які встановлюють у дорогі електрокари, мають щільність енергії близько 250–255 Вт·год/кг. Навіть перспективні твердотільні аналоги, про які так багато говорять, обіцяють лише 500 Вт·год/кг. Проте китайська команда, до якої увійшли фахівці з Шанхайського інституту космічних джерел енергії, змогла досягти неймовірних 700 Вт·год/кг. Це майже втричі перевищує нинішні стандарти.
Що це означає для звичайного водія? По-перше, електромобілі зможуть проїжджати значно більші відстані на одному заряді. По-друге, машини нарешті стануть легшими. Зараз значна частина енергії витрачається просто на те, щоб возити за собою величезну та важку «плиту» акумулятора. З новою технологією ту саму ємність можна запакувати в корпус, що важить утричі менше.
Хімічна магія: фтор замість кисню
Секрет такого стрибка криється в електроліті — рідині всередині батареї, яка відповідає за переміщення іонів літію. У стандартних елементах використовується суміш солей літію та карбонатних розчинників, де «транспортом» виступають атоми кисню. Це працює, але така рідина занадто в'язка та погано розподіляється всередині пристрою.
Китайські дослідники, результати роботи яких опублікував журнал Nature, пішли іншим шляхом. Вони створили новий тип електроліту на основі фторованих вуглеводневих розчинників. Замінивши кисень на фтор, вчені зробили рідину значно «плиннішою». Це дозволило зменшити кількість необхідного електроліту та пришвидшити передачу енергії. Фактично, вони усунули «вузьке місце» в хімії батареї, яке роками обмежувало її продуктивність.
Зима більше не вирок
Однією з головних болячок сучасних електрокарів є мороз. Як тільки температура падає нижче нуля, запас ходу починає танути швидше, ніж сніг на радіаторі. Це відбувається тому, що традиційні рідкі електроліти густішають і перестають ефективно проводити іони. Проте нова розробка професора Чжао Ціна демонструє дива стійкості.
Тести показали, що нові елементи стабільно працюють при температурі -26°C. Навіть у таких екстремальних умовах батарея зберігає щільність енергії на рівні 400 Вт·год/кг. Це все ще значно вище, ніж показники більшості сучасних електромобілів преміумкласу при кімнатній температурі. Таким чином, проблема «зимової фобії» власників Tesla та інших електричок може бути остаточно вирішена.
Поки хіміки працюють над земними акумуляторами, астрофізики заглядають у глибини космосу, де відбуваються значно масштабніші енергетичні процеси. Ви можете дізнатися більше про аномальні квазари та подвійні чорні діри, які демонструють справжню потужність всесвіту.
