Суперконденсатор вместо аккумулятора электромобиля?

Суперконденсатор вместо аккумулятора электромобиля?

Суперконденсаторы быстро заряжаются, но плотность хранения энергии в них ниже, чем в Li-ion-батареях. Новая технология может все изменить.

Электротранспорт становится все более популярным: продажи электромобилей растут, дроны вытесняют курьеров, мегаполисы ожидают Hyperloop. Одна из основных проблем распространения электротранспорта состоит в том, что инфраструктура обслуживания электромобилей в мире пока не слишком развита. В частности, заряжаются они довольно долго, особенно если сравнивать со временем заправки транспорта на двигателях внутреннего сгорания, поэтому зарядные станции постоянно заняты и владельцам электрокаров приходится оборудовать места для зарядки самостоятельно. Так же и емкость батарей оставляет желать лучшего. Самая популярная на сегодня технология производства литий-ионных аккумуляторов для компактных городских седанов предполагает, что, зарядив за несколько часов его батареи, можно обеспечить лишь полтора-два часа езды по трассе. Чтобы сделать использование электромобилей более удобным, следует разработать аккумуляторы, у которых будет существенно сокращено время зарядки или же значительно увеличена энергоемкость.

Как сообщает The Engineer, британские исследователи создали полимерные материалы, которые превосходят литий-ионные батареи по способности сохранять энергию, и более того – их можно использовать в суперконденсаторах.

Напомним, что основные отличия суперконденсатора от литий-ионной батареи следующие: суперконденсатор заряжается в считанные секунды, имеет огромное количество циклов перезарядки (около миллиона), эффективно работает при низких и высоких температурах, но имеет низкую удельную мощность (в разы ниже) и энергоемкость (в десятки раз ниже), чем у Li-ion, а также отличается довольно высокой стоимостью киловатт-часа.

В свою очередь, технология производства литий-ионных аккумуляторов позволяет создавать устройства с высокими удельными мощностью и энергоемкостью; но при сравнительно низкой цене они не могут похвастаться скоростью зарядки (часы), у них мало циклов перезарядки (сотни), да и срок жизни ощутимо меньше, чем у суперконденсаторов. Кроме того, диапазон рабочих температур у литий-ионных аккумуляторов практически ограничен комнатной температурой ±20 °С.

Как это нередко бывает, революционное решение, совмещающее преимущества суперконденсатора и литий-ионной технологии, было найдено в смежной области. Проводя опыты с веществом, которое в свое время создали для изготовления контактных линз, директор по науке компании Superdielectrics доктор Доналд Хайгейт обнаружил, что этот материал превосходит лучшие образцы электролитов по своим свойствам сберегать энергию. Водный углеводородный полимер можно нанести на электроды из фольги и получить конденсатор емкостью 4 Ф/см², в то время как существующие суперконденсаторы обычно имеют показатель на уровне 0,3 Ф/см². Как утверждают исследователи, при использовании электрода из специальным образом обработанной нержавеющей стали (это предмет патента, и данные о методе не разглашаются) можно достичь фантастических показателей 11–20 Ф/см². Если в массовом производстве удастся добиться таких же результатов, то потенциально можно создать суперконденсаторы с удельной энергоемкостью до 180 Втч/кг. Этот показатель сравним с возможностями лучших образцов литий-ионных аккумуляторных батарей.

С готовым продуктом зарядка электромобиля будет занимать считанные секунды, суперконденсатор сможет работать в большем диапазоне температур, открывая возможность эффективно использовать электротранспорт в любых регионах планеты. Но пока это дело будущего.



Добавить комментарий