Како тржиште електричних возила наставља да добија замах, неки купци аутомобила и даље имају забринутост у вези са дометом и безбедношћу литијум-јонских батерија. Да би се одговорило на ове оправдане забринутости, много новца и времена се троши на развој нових технологија батерија.
Последњих година компаније улажу у стару, али побољшану батерију засновану на алуминијуму и ваздуху, која има потенцијал да значајно унапреди индустрију електричних возила. Алуминијум-ваздух (Ал-аир) батерија изгледа као мењач игре ЕВ батерија, али да ли је све то узбуркано?
Шта је алуминијум-ваздушна батерија?
Електрична возила играју виталну улогу у постизању нет-нул будућности. Међутим, домет анксиозности а безбедносна питања у вези са литијум-јонским батеријама су препреке које ометају раст тржишта електричних возила. Литијум-јонске батерије предњаче у ЕВ револуцији, али је и даље ограничен на домет од 400 миља, што може представљати проблеме на дугим путовањима.
Муке око проналажења станице за пуњење у удаљеним областима и чекања док се ваш ЕВ не напуни могу одбити потенцијалне купце. Ни други уочени проблеми са литијумском батеријом, као што су деградација батерије, цурење и прекомерно пуњење, такође не помажу много. Уз сву другу технологију батерија, Ал-аир батерије привлаче толико пажње јер не морају да се пуне.
Концепт ових батерија датира из 1960-их година. Али пошто је његов електролит био опасно заједљив и отрован, није се могао комерцијално користити. Тревор Џексон, инжињерски официр у Краљевској морнарици Велике Британије, почео је да експериментише са батеријом 2001. године, чинећи је безбедном за употребу. Ал-аир батерије су направљене од плоче од легуре алуминијума као аноде, ваздушне катоде, нетоксичног електролита попут воде и сребрног катализатора.
Како ради алуминијум-ваздушна батерија?
Традиционалне ЕВ батерије имају две електроде, једну катоду и једну аноду направљене од различитих материјала, са електролитом између њих. Када се батерија користи, јони теку од аноде кроз електролит до катоде. Током пуњења, јони теку супротно од аноде.
Ал-ваздушне батерије функционишу слично као и горивне ћелије. Користи алуминијум на аноди и кисеоник на катоди. Резултат је много већа густина енергије. Отприлике осам до девет пута веће од тренутних литијум-јонских батерија које се користе у електричним возилима, што је значајно повећање снаге. Густина енергије мери колико енергије батерија може да ускладишти по јединици масе. Густина снаге мери колико тренутне енергије може да испоручи по јединици масе.
Анода ослобађа електроне док алуминијум оксидира, док катода смањује кисеоник да би ослободила електроне, стварајући тако електричну енергију. Оптерећење се може напајати електричном струјом коју стварају електрони који се крећу кроз спољашње коло. Крајњи резултат је бели прах који се формира на аноди.
Предности и недостаци алуминијум-ваздушних батерија
Алуминијум је трећи најчешће пронађени природни ресурс у земљиној кори и најзаступљенији је метал на земљи, тако да нам вероватно никада неће понестати. Због своје мекоће, алуминијум је лак за рад и стабилан је за разлику од литијума. Штавише, није токсичан. Следеће су друге предности Ал-аир батерија у односу на литијум-јонске батерије:
- Јефтиније за направити
- Стабилност
- Мањи угљенични отисак у погледу рударства и прераде
- Чува много више енергије
- Лакши од већине других батерија јер је батерија направљена од алуминијума и ваздуха
- Веома се може рециклирати
Упркос предностима, ова батерија има неколико недостатака. Прво, има недостатак што је примарна батерија. У суштини, не може се пунити када се батерија испразни или испразни. Штавише, ваздух унутар батерије кородира алуминијумску аноду. Због тога је потребно заменити алуминијумску плочу у батерији, што може бити скупо. Поред тога, на трошкове производње батерија може утицати променљива цена сребра које батерија садржи.
Проблеми са литијум-јонским батеријама
Научници су развијали боље батерије због недостатака литијум-јонских батерија које доминирају на тржишту електричних возила. Литијум, никл и кобалт који се користе у литијум-јонским батеријама су ретки земни метали који се налазе само у одређеним деловима света. Тренутно, електрична возила чине 6% возила на путу, а ископавање ових метала је увелико у току; замислите када се ЕВ бројеви попну на 50% или 80%. Остали недостаци литијум-јонских батерија укључују следеће:
- Скупо за производњу, иако су цене пале
- Нестабилност литијума
- Нагласак на националној мрежи
- Скупе и софистициране мреже за пуњење
- Ефекти на животну средину повезани са рударством и прерадом, иако се више литијумских батерија рециклира
Замена батерије наспрам поновног пуњења
Постоје фактори које треба имати на уму приликом разматрања замена батерија наспрам поновног пуњења. Да би се добио исти домет по пуњењу, био би потребан пакет батерија величине 1/8 величине литијум-јонске батерије. Због мање тежине Ал-аир батерија, ЕВ ће моћи да путују даље, повећавајући укупну ефикасност.
Такође ће бити лакше и згодније спаковати батерију на месту унутар ЕВ које је лако доступно тако да се може лако заменити када је потребно. Неке компаније процењују да је време замене батерија за ЕВ алуминијум-ваздух само три минута, чиме се власници ЕВ брзо враћају на пут.
Према проценама, Ал-аир батерије трају око 5.400 миља. Питање је: зашто би неко ишао овим путем уместо да се допуњава? Са електричним електричним погоном на Ал-ваздух, можете ићи много даље без проналажења станице за пуњење. Други разлог је тај што је замена ваше истрошене Ал-аир батерије за рециклирану много јефтинија од цена замене Тесла батерије. Пошто су једини заменљиви део алуминијумске плоче, које се могу 100% рециклирати, плаћате пређене километре.
Да ли су алуминијум-ваздушне батерије будућност?
У данашњим електричним возилима могуће је користити Ал-аир батерије. Ове батерије ће вероватно порасти у популарности како станице за замену батерија буду све чешће. До тада би се такође могли користити за проширење домета литијум-јонских батерија ЕВ, решавајући проблем потребе за допуном када нисте у могућности.
На крају, купци електричних возила ће имати могућност да замене батерије или допуне своја возила, стварајући на крају свестраније тржиште електричних возила за добробит свих. Као резултат тога, прелазак на свет који је у потпуности заснован на електричним возилима наставиће да се убрзава.