Пробивни технологии обещават ново поколение батерии

На пазара се очакват скоро по-ефективни, по-безопасни и по-дълготрайни батерии
(снимка: CC0 Public Domain)

В лаптопа, смартфона, електромобила, косчката – акумулаторите са нужни навсякъде. Множество фирми и институти търсят формулата на най-добрата батерия от ново поколение. Последните седмици донесоха редица добри новини в тази област.

Три разработки дават надежда, че скоро ще можем да разчитаме на по-ефективни, по-безопасни и по-дълготрайни батерии. Разработките обхващат трите основни електрически компонента на батерията: нейния катод, електролит и анод.

Tesla е първият извор на обещаващи новости. Анализаторите смятат, че предстоящият годишен ден на батерията във фирмата ще има особено значение. Мария Чавес от Navigant Research в Боулдър, Колорадо, очаква да чуе поне за три големи постижения.

Първото е, че Tesla ще разработва батерии с катоди, направени от литиево-железен фосфат за своя Model 3. Тези LFP батерии не съдържат кобалт – елемент, който не само е скъп, но и се добива с помощта на редица неетични практики. LFP батериите обещават по-висок брой цикли на заряд и разряд и по-дълъг живот от конвенционалните литиево-йонни клетки. „Недостатъкът е, че те не са с много голяма енергийна плътност”, казва Чавес, цитира от Spectrum – издание на IEEE.

За да се справи с това, Tesla ще премине от стандартни цилиндрични клетки към клетки с формата на призма. Подреждането на призми вместо на цилиндри би позволило „натъпкването” на повече батерии в дадено пространство.

Третата новина, според Чавес, трябва да е свързана със скорошното придобиване на Maxwell Technologies. Преди да бъде купена от Tesla през май 2019 г., Maxwell се специализира в производството на суперкондензатори. Те се отличават със супер-бързо зареждане – нещо, което е много важно в приложенията, свързани с бърз достъп до енергия с цел светкавично ускорение и други функции, гладни за „бърза порция” енергия.

Обратното също е в сила – суперкондензаторът може също така бързо да поеме входящ заряд. Затова на тази технология се гледа като на много обещаваща в света на електромобилите.

Всичко това кара анализаторите да предполагат, че съчетанието от суперкондензатори, призматични клетки и акумулаторна химия от литиево-железен фосфат ще даде тласък за развитието на батериите в близко бъдеще.

Междувременно други компании са фокусирани върху подобряването както на безопасността, така и на ефективността на запалимия течен електролит в конвенционалните литиево-йонни батерии. Фокусът е върху „твърдотелните” решения.

През февруари Mercedes-Benz обяви партньорство с канадската комунална компания Hydro-Québec за разработване на литиеви батерии от ново поколение с твърд и незапалим електролит. Месец преди това канадската фирма обяви отделно партньорство с Тексаския университет в Остин и пионера на литиево-йонната батерия Джон Гуденфу, за да комерсиализира твърдотелна батерия със стъклен електролит.

„Hydro-Québec е пионер при твърдотелните батерии”, казва Карим Загиб, генерален директор на Центъра за високи постижения в научно-изследователския институт. „Започнахме да правим изследвания и разработки на [литиеви] твърдотелни батерии … още през 1995 г.”, уточнява той.

Въпреки че Загиб не може да разкрие подробности около тези електролити, лабораторията му ще работи с Mercedes по разработването им, а програмата „се опира на успешните акумулаторни технологии на компании, сред които A123 Systems в САЩ, Murata Manufacturing в Япония и Blue Solutions в Канада”.

Паралелно с това Echion Technologies, новостартиращо предприятие от Кеймбридж, Англия, заяви през февруари, че е разработило иновативен анод за литиеви батерии с голям капацитет, който може да се зарежда само за 6 минути. Изпълнителният директор Жал де ла Верпиер казва, че разработеният анод от „смес от ниобиев оксид” е съвместим с конвенционалните катодни и електролитни технологии.

„Това е ключът към нашия бизнес модел – за да бъдем способни да се впишем”, казва де ла Верпилиер. Според него, иновацията, разработена от екипа му, е съвместима с „всичко останало в батерията”.

В крайна сметка изглежда, че съвсем скоро можем да очакваме редица промени в системите за съхранение на енергия, на които разчитаме – във всяка от трите категории: катод, анод и електролит.