NovostiZanimljivostiNapuniti automobilsku bateriju za 5 minuta? To je plan

20 studenoga, 2020by Josip Kraljević
https://epunjaci.hr/wp-content/uploads/landing_1-1.png

Još prošle godine dužnosnici Formule E najavili su specifikacije za treću generaciju potpuno električnih trkaćih automobila koji će se na autocesti predstaviti 2022. Novi modeli Formule E bit će prvi koji će koristiti izuzetno brze stanice za punjenje koje imaju dovoljno snage da u potpunosti napunite bateriju Tesla Model S za otprilike 10 minuta. Iako će trkači stanice za punjenje koristiti samo za kratka zaustavljanja, pružit će im uvid u budućnost izvan trkališta: EV baterije koje se pune u istom vremenu potrebnom za punjenje spremnika za gorivo.

Mi već danas imamo ultra brze EV punionice. U suradnji s HEP-om, na lokaciji Odmorište Zir zapad ugrađena je punionica ukupne snage 350 kW. Tesla i Porsche nedavno su postavili javne stanice za punjenje od 250 kW. Nažalost, puni kapacitet tih punionica dostupan je samo za nekolicinu novih vrhunskih EV-a. Ako želimo elektrificirati svoje ceste, trebaju nam povoljne EV baterije koje se mogu puniti još brže.

S obzirom da veliki postotak ljudi živi u zgradama ili kućama koje nemaju pristup ili mogućnost instalacije punionica, da bismo korištenje  EV-a omogućili svima, moramo osigurati dostupnije i brže načine punjenja za ovaj segment našeg društva. ”

Pojačavanje brzine punjenja litij-ionske baterije uključuje kompromise. Tijekom punjenja litij-ioni teku od katode stanice do svoje anode, koja je obično izrađena od grafita, vrste ugljika. Anoda je poput kante koja sakuplja i sprema ione dok se baterija puni. Deblje anode – veće kante – mogu zadržati više energije u obliku litijevih iona, što omogućuje električnim automobilima da idu dalje s jednim punjenjem. Ali deblje anode također otežavaju brzo punjenje, jer ioni moraju putovati dalje uvijenim stazama u anodi. Ako ioni tijekom punjenja ne mogu prodrijeti u anodu dovoljno brzo, to uzrokuje molekularnu gužvu i litij se nakupio na površini. Ova pojava, poznata kao litij, može ubiti performanse baterije. A ako se dovoljno iona naslaže na površinu anode, mogu stvoriti vretena koja pucaju barijeru između anode baterije i njenog elektrolita. Ti takozvani litijevi “dendriti” mogu prouzročiti kratki spoj stanice.

Anna Tomaszewska, kemijska inženjerka s Imperial Collegea u Londonu, koautorica recenzijskog rada o litij-ionskim baterijama s brzim punjenjem, kaže da je jedno od mogućih rješenja litij-obloge dodavanje silicija anodi. Silicij je jeftin, ima ga u izobilju i može promijeniti kristalnu strukturu anode na takav način da litij ima manju vjerojatnost. “Silicij je posebno popularan među proizvođačima jer također može poboljšati energetski kapacitet baterije”, dodaje Tomaszewska.

Mnoge tvrtke, uključujući Teslu, dodale su silicij ili silicijev oksid u grafitne anode kako bi istisnule još energije iz svojih litij-ionskih stanica. Ali Enevate, tvrtka za skladištenje energije sa sjedištem u Južnoj Kaliforniji, želi ukloniti grafit iz slike. Posljednjih 15 godina tvrtka usavršava XFC, odnosno izuzetno brzo punjenje litij-ionske baterije s čistom silicijskom anodom.

Ranije ove godine istraživači tvrtke najavili su da bi se njihova najnovija generacija baterija mogla napuniti do 75 posto u samo pet minuta – bez žrtvovanja gustoće energije. “Možemo se brzo napuniti, a da ne gubimo gustoću energije, jer koristimo jeftin, čist silicijski pristup”, kaže Ben Park, osnivač i glavni tehnološki direktor Enevatea. Ono što razlikuje Enevateovu tehnologiju, prema riječima Jarvisa Toua, izvršnog potpredsjednika tvrtke, jest da se njeni anodni materijali mogu lako integrirati u postojeće procese proizvodnje baterija. Tou kaže da Enevate već pregovara s proizvođačima litij-ionskih kiselina kako bi počeo integrirati Enevateovu anodu u komercijalne baterije. Prve primjene za baterije s brzim punjenjem bit će za električne alate, ali da Enevate surađuje s proizvođačima automobila kako bi ga uključili u EV-ove već 2024. godine.

Druge se tvrtke također utrkuju kako bi na tržište donijele anodne kemikalije s brzim punjenjem. Izraelska tvrtka StoreDot razvija EV bateriju za koju očekuju da će se napuniti za manje od 10 minuta. I prošlog mjeseca, istraživači iz engleskog pokretača baterija Echion tvrdili su da su izgradili litij-ionsku bateriju koja se može napuniti u samo šest minuta pomoću anode izrađene od miješanog niobij-oksida koji je nanoinženjerski izveden za učinkovit transport litijevih iona. “Konstruirali smo materijal tako da ima specifičnu kristalnu strukturu”, kaže Jean de la Verpilliére, izvršni direktor i osnivač Echiona. “Možete to zamisliti kao ove male tunele na molekularnoj skali koji omogućavaju litijevim ionima da vrlo brzo putuju u anodu.”

Izgradnja jeftine XFC baterije možda uopće neće trebati nove anodne kemijske proizvode. U NREL-u su Keyser i njegovi kolege usredotočeni na optimizaciju grafitnih anoda, koje se već uvelike koriste u električnim vozilima. Keyser kaže da tim koristi računalne modele za optimizaciju putova kojima idu litijevi ioni dok se kreću kroz anodu te da utječu na taj put manipulirajući veličinom i oblikom grafitnih čestica.

Nanoinženjerske anodne strukture teško je implementirati u velikoj mjeri, ali Keyserov tim također istražuje rješenja za XFC baterije koje uopće ne uključuju izmjenu strukture ili kemije anode akumulatora. Na primjer, inteligentni algoritmi mogu se implementirati na punionicama kako bi se osiguralo da baterija nikada ne bude preplavljena energijom dok se puni, što može dovesti do litij-presvlačenja. Tesla to već donekle čini. Njegove stanice za punjenje i automobili komuniciraju tako da stanica za punjenje daje pravu količinu energije za dob i marku automobila koji se puni.

XFC baterije pomoći će u prevladavanju ograničenog dometa vožnje i dugog vremena punjenja, koje se naveliko nazivaju dvije najveće prepreke masovnom usvajanju EV-a. Ali oni mogu ubrzati elektrifikaciju i drugih vozila, poput tranzitnih autobusa i kamiona na velike daljine. Obje industrije zahtijevaju vozila koja mogu raditi veći dio dana, a zadržati se u strogom rasporedu. U slučaju autobusa, mogli bi koristiti strateški postavljene stanice s brzim punjenjem za dopunu dok čekaju na stajalištu.

Jedno je jasno, BUDUĆNOST JE ELEKTRIČNA!

 

 

Izvor: WIRED