Tā kā EV tirgus turpina uzņemties apgriezienus, dažiem automašīnu pircējiem joprojām ir bažas par diapazonu un litija jonu akumulatoru drošību. Lai novērstu šīs pamatotās bažas, daudz naudas un laika tiek tērēts jaunu akumulatoru tehnoloģiju izstrādei.
Pēdējos gados uzņēmumi ir investējuši vecā, bet uzlabotā akumulatorā, kura pamatā ir alumīnijs un gaiss, kas var ievērojami veicināt EV nozari. Šķiet, ka alumīnija-gaisa (Al-air) akumulators ir EV akumulatora spēļu mainītājs, bet vai tas viss ir ažiotāža?
Kas ir alumīnija-gaisa akumulators?
Elektriskajiem transportlīdzekļiem ir būtiska nozīme, lai nākotnē sasniegtu neto nulles līmeni. tomēr diapazona trauksme un drošības jautājumi saistībā ar litija jonu akumulatoriem ir šķēršļi, kas kavē EV tirgus izaugsmi. Litija jonu akumulatori ir bijuši EV revolūcijas priekšgalā, taču tas joprojām ir ierobežots līdz 400 jūdzēm, kas var radīt problēmas garos ceļojumos.
Problēmas, kas saistītas ar uzlādes stacijas atrašanu attālos apgabalos un gaidīšanu, līdz tiks uzlādēts EV, var atbaidīt potenciālos pircējus. Citas uztvertās litija akumulatora problēmas, piemēram, akumulatora nolietošanās, noplūdes un pārlādēšana, arī neko daudz nepalīdz. Ar visām pārējām akumulatoru tehnoloģijām, Al-air akumulatoriem tiek pievērsta tik liela uzmanība, jo tie nav jāuzlādē.
Šo bateriju koncepcija aizsākās pagājušā gadsimta 60. gados. Bet tā kā tā elektrolīts bija bīstami kodīgs un indīgs, to nevarēja izmantot komerciāli. Trevors Džeksons, Apvienotās Karalistes Karaliskā flotes inženieris, 2001. gadā sāka eksperimentēt ar akumulatoru, padarot to droši lietojamu. Al-gaisa akumulatori ir izgatavoti no alumīnija sakausējuma plāksnes kā anoda, gaisa katoda, netoksiska elektrolīta, piemēram, ūdens, un sudraba katalizatora.
Kā darbojas alumīnija-gaisa akumulators?
Tradicionālajām EV baterijām ir divi elektrodi, viens katods un viens anods, kas izgatavots no dažādiem materiāliem, un starp tiem ir elektrolīts. Lietojot akumulatoru, joni plūst no anoda caur elektrolītu uz katodu. Uzlādes laikā joni plūst pretējā virzienā atpakaļ uz anodu.
Al-gaisa akumulatori darbojas līdzīgi kā degvielas elementi. Tas izmanto alumīniju pie anoda un skābekli pie katoda. Rezultāts ir daudz lielāks enerģijas blīvums. Aptuveni astoņas līdz deviņas reizes lielākas par pašreizējām litija jonu baterijām, ko izmanto EV, ir ievērojams jaudas pieaugums. Enerģijas blīvums mēra, cik daudz enerģijas akumulators var uzglabāt uz masas vienību. Jaudas blīvums mēra, cik daudz momentānās enerģijas tas var piegādāt uz masas vienību.
Anods atbrīvo elektronus, alumīnijam oksidējoties, savukārt katods samazina skābekli, lai atbrīvotu elektronus, tādējādi radot elektrisko enerģiju. Slodzi var darbināt ar elektrisko strāvu, ko rada elektroni, kas pārvietojas pa ārējo ķēdi. Gala rezultāts ir balts pulveris, kas veidojas uz anoda.
Alumīnija-gaisa akumulatoru priekšrocības un trūkumi
Alumīnijs ir trešais visbiežāk sastopamais dabas resurss zemes garozā, un tas ir visizplatītākais metāls uz zemes, tāpēc mums, visticamāk, nekad nepietrūks. Pateicoties tā maigumam, alumīnijs ir viegli apstrādājams, un atšķirībā no litija tas ir stabils. Turklāt tas nav toksisks. Tālāk ir minētas citas Al-air akumulatoru priekšrocības salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoriem:
- Lētāk izgatavot
- Stabilitāte
- Zemāka oglekļa pēda ieguves un pārstrādes ziņā
- Uzglabā daudz vairāk enerģijas
- Vieglāks nekā vairums citu akumulatoru, jo akumulators ir izgatavots no alumīnija un gaisa
- Augsti pārstrādājams
Neskatoties uz priekšrocībām, šim akumulatoram ir daži trūkumi. Pirmkārt, tā trūkums ir primārais akumulators. Būtībā to nevar uzlādēt, kad akumulators ir izlādējies vai tukšs. Turklāt gaiss akumulatora iekšpusē korodē alumīnija anodu. Tāpēc ir jānomaina akumulatora alumīnija plāksne, kas var būt dārga. Turklāt akumulatora ražošanas izmaksas var ietekmēt akumulatorā esošā sudraba cenas svārstības.
Problēmas ar litija jonu akumulatoriem
Zinātnieki ir izstrādājuši labākas baterijas litija jonu akumulatoru trūkumu dēļ, kas dominē EV tirgū. Litijs, niķelis un kobalts, ko izmanto litija jonu baterijās, ir retzemju metāli, kas sastopami tikai noteiktās pasaules daļās. Pašlaik EV veido 6 % no transportlīdzekļiem uz ceļiem, un šo metālu ieguve norit labi; iedomājieties, kad EV skaits pieaug līdz 50% vai 80%. Citi litija jonu akumulatoru trūkumi ir šādi:
- Dārgi ražot, lai gan cenas ir samazinājušās
- Litija nestabilitāte
- Stress uz valsts tīkla
- Dārgi un izsmalcināti uzlādes tīkli
- Ietekme uz vidi, kas saistīta ar ieguvi un rafinēšanu, lai gan tiek pārstrādāts vairāk litija bateriju
Akumulatora maiņa pret uzlādi
Ir faktori, kas jāpatur prātā, apsverot akumulatora nomaiņa pret uzlādi. Lai vienā uzlādes laikā iegūtu tādu pašu diapazonu, būtu nepieciešams akumulators, kas ir 1/8 litija jonu akumulatora izmēra. Pateicoties Al-air akumulatoru vieglākajam svaram, EV varēs ceļot tālāk, palielinot kopējo efektivitāti.
Tāpat būs vienkāršāk un ērtāk iesaiņot akumulatoru EV vietā, kas ir viegli pieejama, lai vajadzības gadījumā to varētu viegli nomainīt. Daži uzņēmumi ir aprēķinājuši, ka alumīnija un gaisa EV akumulatoru nomaiņas laiks ir tikai trīs minūtes, tādējādi ātri liekot EV īpašniekus atgriezties ceļā.
Saskaņā ar aplēsēm, Al-air akumulatori ilgst aptuveni 5400 jūdzes. Jautājums ir: kāpēc kāds dotos pa šo ceļu, nevis uzlādētu? Ar Al-air darbināmu EV jūs varat iet daudz tālāk, neatrodot uzlādes staciju. Vēl viens iemesls ir tas, ka nolietoto Al-air akumulatoru nomainīt pret pārstrādātu ir daudz lētāk nekā Tesla akumulatora nomaiņas izmaksas. Tā kā vienīgā nomaināmā daļa ir alumīnija plāksnes, kuras var 100% pārstrādāt, jūs maksājat par nobrauktajām jūdzēm.
Vai alumīnija-gaisa baterijas ir nākotne?
Mūsdienu elektriskajos transportlīdzekļos ir iespējams izmantot Al-air akumulatorus. Šo bateriju popularitāte, visticamāk, pieaugs, jo akumulatoru maiņas stacijas kļūs arvien izplatītākas. Līdz tam tos varēja izmantot arī, lai paplašinātu litija jonu akumulatoru EV diapazonu, atrisinot problēmu, kas saistīta ar uzlādi, kad tas nav iespējams.
Galu galā EV pircējiem būs iespēja nomainīt akumulatorus vai uzlādēt savus transportlīdzekļus, galu galā izveidojot daudzpusīgāku EV tirgu, kas būs izdevīgs ikvienam. Rezultātā pāreja uz pasauli, kas pilnībā balstīta uz elektriskajiem transportlīdzekļiem, turpinās paātrināties.