Единственным препятствием, стоящим на пути массового внедрения электромобилей, является высокая стоимость аккумуляторов и, самое главное, длительное время перезаряда. Изменение последнего параметра в лучшую сторону позволит сохранить или даже снизить емкость аккумуляторной батареи, а, следовательно, ее стоимость.
Большинство (если не сказать все) производителей аккумуляторов работает над снижением времени заряда. Днями о своих достижениях заявила Toshiba, утверждающая, что ее батарею SCiB (впервые выпущенную еще в 2008 году) можно зарядить до уровня, достаточного чтобы проехать 320 км, за шесть минут.
«Новая батарея обеспечивает высокую плотность энергии и сверхбыстрые характеристики перезаряда, а анод из оксида ниобия титана гораздо реже испытывает осаждение металлического лития во время сверхбыстрой зарядки или подзарядки в холодных условиях, что является причиной деградации батареи и внутреннего короткого замыкания».
Как сообщает компания, прототип Pack 50 Ah DIY (на фото) прошел 5 000 циклов заряда/разряда, при этом сохранил 90 процентов первоначальной емкости, что является лучшим результатом, чем демонстрируют нынешние литий-ионные аккумуляторы. Toshiba планирует вывести новую батарею на рынок в 2019 году, используя оставшееся время для ее усовершенствования.
Еще одна группа исследователей — команда из Университета Райса (частный исследовательский университет США, расположенный в Хьюстоне, штат Техас) заявила, что ей удалось усовершенствовать литий-металлическую аккумуляторную батарею с помощью ингредиента, который вызовет удивление. Это необработанный гильсонит, производная асфальта, который подмешали к электропроводящему нанографену. Затем этот композит покрыли металлом лития с помощью электрохимического осаждения.
Новая батарея прошла испытания 500 циклами заряд/разряд и продемонстрировала, что пористый углеродный материал из асфальта сделал аккумулятор более стабильным. Она имеет емкость 1 322 Вт на 1 кг веса и плотность энергии 943 Вт/час на 1 кг. При этом плотность тока в 20 мА на квадратный сантиметр позволяет заряжать ее намного быстрее, чем стандартную литий-ионную батарею.
«Емкость этих батарей огромна, но самое замечательное заключается в том, что мы можем довести их до полной зарядки с нулевого уровня за пять минут, а не два часа и более, необходимых для других батарей», - сказал Джеймс Тур, ведущий исследователь проекта.
У новых батарей есть еще одно важное преимущество: они не подвержены образованию дендритов — вот то «осаждение металлического лития», которое мы упоминали выше. Эти крошечные «щупальца» лития часто возникают в процессе зарядки и в конечном итоге разветвляются в виде паутины по всему устройству, пока не достигнут второго электрода и не закоротят батарею.
Добавление пористого асфальтного компонента помогло предотвратить эту проблему и упростить само производство: «Новый углерод, полученный из асфальта, может поглощать больше литиевого металла на единицу площади, - говорит Тур. - При этом отсутствует стадия химического осаждения из паровой фазы, нет стадии осаждения электронным лучом и нет необходимости выращивать нанотрубки из графена. Поэтому производство значительно упрощается».
За последние несколько лет появилось множество революционных заявлений, связанных с производительностью аккумуляторной батареи. Поэтому трудно сказать, которые из них реальны, а которые раскручиваются искусственно, ибо, учитывая, насколько конкурентным стал этот сегмент, каждый держит свои технологии в тайне.