Nākamajā trešdienā, 24. novembrī, jaunākajā Driving into the Future apaļā galda diskusijā tiks apspriesta Kanādas akumulatoru ražošanas nākotne. Neatkarīgi no tā, vai esat optimists — jūs patiešām ticat, ka līdz 2035. gadam visas automašīnas būs elektriskas, vai arī domājat, ka mēs nesasniegsim šo ambiciozo mērķi, ar akumulatoru darbināmas automašīnas ir svarīga mūsu nākotnes sastāvdaļa. Ja Kanāda vēlas būt daļa no šīs elektriskās revolūcijas, mums ir jāatrod veids, kā nākotnē kļūt par vadošo automobiļu energosistēmu ražotāju. Lai redzētu, kā izskatās nākotne, skatieties jaunāko akumulatoru ražošanas apaļā galda diskusiju Kanādā šo trešdien plkst. 11:00 pēc Austrumu laika.
Aizmirstiet par cietvielu baterijām. Tas pats attiecas uz visu ažiotāžu par silīcija anodiem. Pat izcilais alumīnija-gaisa akumulators, ko nevar uzlādēt mājās, nevar satricināt elektrisko transportlīdzekļu pasauli.
Kas ir konstrukcijas akumulators? Nu, tas ir labs jautājums. Par laimi man, kas nevēlas izlikties, ka man, iespējams, nav inženierzinātņu, atbilde ir vienkārša. Pašreizējie elektromobiļi tiek darbināti ar automašīnā ievietotiem akumulatoriem. Ak, mēs esam atraduši jaunu veidu, kā slēpt to kvalitāti, proti, visus šos litija jonu akumulatorus iebūvēt šasijas grīdā, radot “skeitborda” platformu, kas tagad ir sinonīms EV dizainam. Bet tie joprojām ir atsevišķi no automašīnas. Papildinājums, ja vēlaties.
Strukturālie akumulatori grauj šo paradigmu, padarot visu šasiju no akumulatora elementiem. Šķietami sapņainā nākotnē baterijas būs ne tikai nesošā grīda, bet arī atsevišķas korpusa daļas - A balsti, jumti un pat, kā pierādījusi pētniecības iestāde, ir iespējams, gaisa filtra spiediena telpa - ne tikai aprīkota ar baterijām, bet faktiski sastāv no baterijām. Izcilā Māršala Maklūena vārdiem sakot, automašīna ir akumulators.
Lai gan mūsdienu litija jonu akumulatori izskatās augsto tehnoloģiju līmenī, tie ir smagi. Litija jonu enerģijas blīvums ir daudz mazāks nekā benzīnam, tāpēc, lai sasniegtu tādu pašu diapazonu kā fosilā kurināmā transportlīdzekļiem, mūsdienu EV akumulatori ir ļoti lieli. Ļoti liels.
Vēl svarīgāk ir tas, ka tie ir smagi. Piemēram, smags “plašā slodzē”. Pamatformula, ko pašlaik izmanto, lai aprēķinātu akumulatora enerģijas blīvumu, ir tāda, ka katrs litija jonu kilograms var radīt aptuveni 250 vatstundas elektroenerģijas. Vai saīsinājumu pasaulē inženieri dod priekšroku 250 Wh/kg.
Padariet nedaudz matemātikas, 100 kWh akumulators ir kā Tesla, kas pievienota Model S akumulatoram, kas nozīmē, ka, lai kur jūs dotos, jūs vilksiet aptuveni 400 kg akumulatora. Šī ir labākā un efektīvākā lietojumprogramma. Mums, nespeciālistiem, varētu būt precīzāk aprēķināt, ka 100 kWh akumulators sver aptuveni 1000 mārciņu. Piemēram, pustonnu.
Tagad iedomājieties kaut ko līdzīgu jaunajam Hummer SUT, kura jauda ir līdz 213 kWh. Pat ja ģenerālis pamanīs dažus sasniegumus efektivitātes ziņā, Hummer tops joprojām vilks apmēram tonnu akumulatoru. Jā, tas brauks tālāk, taču visu šo papildu priekšrocību dēļ diapazona pieaugums nav samērojams ar akumulatora dubultošanos. Protams, tā kravas automašīnai ir jābūt jaudīgākam, tas ir, mazāk efektīvam, dzinējam. Vieglāku, mazāka diapazona alternatīvu veiktspēja. Katrs automobiļu inženieris (neatkarīgi no tā, vai tas ir saistīts ar ātrumu vai degvielas ekonomiju) jums pateiks, svars ir ienaidnieks.
Šeit parādās konstrukcijas akumulators. Veidojot automašīnas no akumulatoriem, nevis pievienojot tās esošajām konstrukcijām, lielākā daļa pievienotā svara pazūd. Zināmā mērā — tas ir, kad visas konstrukcijas lietas tiek pārveidotas par akumulatoriem —, palielinot automašīnas kreisēšanas diapazonu, gandrīz netiek zaudēts svars.
Kā jūs varētu gaidīt, jo es zinu, ka jūs tur sēžat un domājat: “Cik lieliska ideja!”, šim gudrajam risinājumam ir šķēršļi. Pirmais ir apgūt spēju izgatavot baterijas no materiāliem, kurus var izmantot ne tikai kā anodus un katodus jebkuram pamata akumulatoram, bet arī kā pietiekami izturīgus un ļoti vieglus! -Struktūra, kas spēj noturēt divas tonnas smagu automašīnu un tās pasažierus, un ir cerība, ka tā būs droša.
Nav pārsteidzoši, ka līdz šim jaudīgākā strukturālā akumulatora divas galvenās sastāvdaļas, ko izgatavoja Čalmersas Tehnoloģiju universitāte un ko ieguldīja KTH Karaliskais Tehnoloģiju institūts, divas slavenākās Zviedrijas inženierzinātņu universitātes, ir oglekļa šķiedra un alumīnijs. Būtībā oglekļa šķiedru izmanto kā negatīvo elektrodu; pozitīvajā elektrodā tiek izmantota alumīnija folija, kas pārklāta ar litija dzelzs fosfātu. Tā kā oglekļa šķiedra vada arī elektronus, nav nepieciešams smagais sudrabs un varš. Katodu un anodu nošķir stikla šķiedras matrica, kurā ir arī elektrolīts, tāpēc tas ne tikai transportē litija jonus starp elektrodiem, bet arī sadala strukturālo slodzi starp abiem. Katras šādas akumulatora elementa nominālais spriegums ir 2,8 volti, un tāpat kā visus pašreizējos elektrisko transportlīdzekļu akumulatorus, to var apvienot, lai radītu ikdienas elektriskajiem transportlīdzekļiem ierasto 400 V vai pat 800 V.
Lai gan tas ir skaidrs lēciens, pat šīs augsto tehnoloģiju šūnas vispār nav gatavas labākajam laikam. To enerģijas blīvums ir tikai niecīgas 25 vatstundas uz kilogramu, un to struktūras stingrība ir 25 gigapaskāli (GPa), kas ir tikai nedaudz spēcīgāka par rāmja stikla šķiedru. Tomēr ar Zviedrijas Nacionālās kosmosa aģentūras finansējumu jaunākajā versijā alumīnija folijas elektrodu vietā tagad tiek izmantots vairāk oglekļa šķiedru, kam, pēc pētnieku domām, ir stīvums un enerģijas blīvums. Paredzams, ka šīs jaunākās oglekļa/oglekļa baterijas ražos līdz pat 75 vatstundām elektroenerģijas uz kilogramu un Younga moduli 75 GPa. Šis enerģijas blīvums joprojām var atpalikt no tradicionālajiem litija jonu akumulatoriem, taču tā struktūras stingrība tagad ir labāka nekā alumīnija. Citiem vārdiem sakot, elektriskā transportlīdzekļa šasijas diagonālais akumulators, kas izgatavots no šiem akumulatoriem, var būt strukturāli tikpat spēcīgs kā akumulators, kas izgatavots no alumīnija, taču svars tiks ievērojami samazināts.
Šo augsto tehnoloģiju akumulatoru pirmā izmantošana gandrīz noteikti ir plaša patēriņa elektronika. Chalmers profesors Leifs Asps sacīja: "Dažu gadu laikā ir pilnīgi iespējams izveidot viedtālruni, klēpjdatoru vai elektrisko velosipēdu, kas ir tikai puse no mūsdienu svara un ir kompaktāks." Tomēr, kā norādīja par projektu atbildīgā persona: "Mēs to patiesībā ierobežo tikai mūsu iztēle."
Akumulators ir ne tikai mūsdienu elektrisko transportlīdzekļu pamats, bet arī tā vājākais posms. Pat visoptimistiskākā prognoze var redzēt tikai divas reizes lielāku enerģijas blīvumu nekā pašreizējais. Ko darīt, ja mēs vēlamies iegūt neticamo diapazonu, ko mēs visi esam solījuši — un šķiet, ka kāds katru nedēļu sola 1000 kilometrus ar vienu uzlādi? — Mums būs jādara labāk, nekā jāpievieno akumulatori automašīnām: mums būs jātaisa automašīnas no akumulatoriem.
Eksperti norāda, ka dažu bojātu maršrutu, tostarp Coquihalla šosejas, pagaidu remonts prasīs vairākus mēnešus.
Postmedia ir apņēmusies uzturēt aktīvu, bet privātu diskusiju forumu un mudina visus lasītājus dalīties viedokļos par mūsu rakstiem. Var paiet pat stunda, līdz komentāri tiks parādīti vietnē. Mēs lūdzam jūs saglabāt atbilstošus komentārus un cieņu. Mēs esam iespējojuši e-pasta paziņojumus — ja saņemat atbildi uz komentāru, ja komentāru pavediens, kuram sekojat, tiek atjaunināts vai ja sekojat lietotāja komentāram, tagad saņemsit e-pasta ziņojumu. Lūdzu, apmeklējiet mūsu kopienas vadlīnijas, lai iegūtu plašāku informāciju un informāciju par to, kā pielāgot e-pasta iestatījumus.