Во претстојната среда, 24 ноември, на најновата тркалезна маса на „Возење во иднината“ ќе се дискутира за тоа како би можело да изгледа иднината на канадското производство на батерии. Без разлика дали сте оптимист - навистина верувате дека сите автомобили ќе бидат електрични до 2035 година - или мислите дека нема да ја достигнеме таа амбициозна цел, автомобилите на батерии се важен дел од нашата иднина. Ако Канада сака да биде дел од оваа електрична револуција, треба да најдеме начин да станеме водечки производител на автомобилски електроенергетски системи во иднина. За да видите како изгледа иднината, погледнете ја најновата тркалезна маса за производство на батерии за нас во Канада оваа среда во 11:00 часот по источно време.
Заборавете на батериите во цврста состојба. Истото важи и за целата возбуда за силиконските аноди. Дури и фалената алуминиумско-воздушна батерија што не може да се полни дома не може да го потресе светот на електричните возила.
Што е структурна батерија? Па, ова е добро прашање. За моја среќа, кој не сакам да се преправам дека можеби немам инженерска експертиза, одговорот е едноставен. Сегашните електрични автомобили се напојуваат од батерии инсталирани во автомобилот. О, најдовме нов начин да го скриеме нивниот квалитет, а тоа е да ги вградиме сите овие литиум-јонски батерии во подот на шасијата, создавајќи платформа „скејтборд“ која сега е синоним за дизајнот на EV. Но, тие се уште се одвоени од автомобилот. Додаток, ако сакате.
Структурните батерии ја поништуваат оваа парадигма со тоа што ја прават целата шасија направена од батериски ќелии. Во навидум сонлива иднина, не само носечкиот под ќе биде-наместо да содржи батерии, туку и одредени делови од телото-столбови, покриви, па дури и, како што покажа една истражувачка институција, можно е. филтер за воздух просторија под притисок - не само што е опремена со батерии, туку всушност е составена од батерии. Според зборовите на големиот Маршал Меклуан, автомобилот е батерија.
Па, иако модерните литиум-јонски батерии изгледаат високо-технолошки, тие се тешки. Енергетската густина на литиум јоните е далеку помала од онаа на бензинот, така што за да се постигне истиот опсег како возилата со фосилни горива, батериите во модерните ЕВ се многу големи. Многу голем.
Уште поважно, тие се тешки. Како што се тешки во „широк товар“. Основната формула која моментално се користи за пресметување на енергетската густина на батеријата е дека секој килограм литиум јон може да генерира околу 250 ват-часови електрична енергија. Или во светот на кратенките, инженерите претпочитаат, 250 Wh/kg.
Направете малку математика, батерија од 100 kWh е како Tesla вклучена во батерија Model S, што значи дека каде и да одите, ќе влечете околу 400 kg батерија. Ова е најдобрата и најефикасната апликација. За нас лаиците, можеби е попрецизно да се процени дека батеријата од 100 kWh тежи околу 1.000 фунти. Како на пример половина тон.
Сега замислете нешто како новиот Hummer SUT, кој тврди дека има вградена моќност до 213 kWh. Дури и ако генералот најде некои откритија во ефикасноста, врвниот Hummer сепак ќе повлече околу еден тон батерии. Да, ќе вози подалеку, но поради сите овие дополнителни предности, зголемувањето на опсегот не е пропорционално со двојното зголемување на батеријата. Се разбира, неговиот камион мора да има помоќен — односно помалку ефикасен — мотор за да одговара. Изведбата на полесни алтернативи со пократок опсег. Како што ќе ви каже секој автомобилски инженер (без разлика дали поради брзина или економичност на горивото), тежината е непријател.
Овде доаѓа структурната батерија. Со изградба на автомобили од батерии, наместо да се додаваат во постоечките структури, најголемиот дел од додадената тежина исчезнува. До одреден степен - односно кога сите структурни работи се претвораат во батерии - зголемувањето на опсегот на крстарење на автомобилот речиси не води до губење на тежината.
Како што би очекувале - бидејќи знам дека седите таму и размислувате „Каква одлична идеја!“ - има пречки за ова паметно решение. Првата е да ја совладате способноста за правење батерии од материјали кои можат да се користат не само како аноди и катоди за која било основна батерија, туку и како доволно силни - и многу лесни! -Структура која може да издржи автомобил тежок два тона и неговите патници, а се надеваме дека ќе биде безбеден.
Не е изненадувачки што двете главни компоненти на најмоќната структурна батерија досега, направени од Технолошкиот универзитет Чалмерс и инвестирани од KTH Кралскиот институт за технологија, двата најпознати инженерски универзитети во Шведска - се јаглеродни влакна и алуминиум. Во суштина, јаглеродните влакна се користат како негативна електрода; позитивната електрода користи алуминиумска фолија обложена со литиум железо фосфат. Бидејќи јаглеродните влакна исто така спроведуваат електрони, нема потреба од тешко сребро и бакар. Катодата и анодата се чуваат одвоени со матрица од стаклени влакна која исто така содржи електролит, така што не само што ги транспортира јоните на литиум помеѓу електродите, туку и го дистрибуира структурното оптоварување помеѓу двете. Номиналниот напон на секоја таква ќелија на батерии е 2,8 волти, и како и сите сегашни батерии за електрични возила, може да се комбинира за да се произведе 400V или дури 800V вообичаени за секојдневните електрични возила.
Иако ова е јасен скок, дури и овие високотехнолошки ќелии воопшто не се подготвени за ударен термин. Нивната енергетска густина е само занемарливи 25 ват-часови по килограм, а нивната структурна крутост е 25 гигапаскали (GPa), што е само малку посилно од стаклените влакна на рамката. Меѓутоа, со финансирање од Шведската национална вселенска агенција, најновата верзија сега користи повеќе јаглеродни влакна наместо електроди од алуминиумска фолија, за кои истражувачите тврдат дека имаат вкочанетост и енергетска густина. Всушност, овие најнови јаглеродни/јаглеродни батерии се очекува да произведуваат до 75 ват-часови електрична енергија по килограм и Јанг модул од 75 GPa. Оваа енергетска густина можеби сè уште заостанува зад традиционалните литиум-јонски батерии, но нејзината структурна крутост сега е подобра од алуминиум. Со други зборови, дијагоналната батерија на шасијата на електричното возило направена од овие батерии може да биде структурно силна како батеријата направена од алуминиум, но тежината ќе биде значително намалена.
Првата употреба на овие високотехнолошки батерии е речиси сигурно потрошувачка електроника. Професорот од Чалмерс, Леиф Асп, рече: „За неколку години, целосно е можно да се направи паметен телефон, лаптоп или електричен велосипед што е само половина од тежината од денес и е покомпактен“. Сепак, како што истакна одговорниот за проектот, „Ние овде навистина сме ограничени само од нашата имагинација“.
Батеријата не е само основата на модерните електрични возила, туку и нејзината најслаба алка. Дури и најоптимистичката прогноза може да види само двојно поголема густина на енергија. Што ако сакаме да го добиеме неверојатниот опсег што сите го ветивме - и се чини дека некој секоја недела ветува 1.000 километри по полнење? — Ќе треба да направиме подобро отколку да додаваме батерии на автомобилите: ќе мора да правиме автомобили од батерии.
Експертите велат дека привремената поправка на некои оштетени правци, вклучувајќи го и автопатот Кокихала, ќе трае неколку месеци.
Postmedia е посветена на одржување на активен, но приватен форум за дискусија и ги охрабрува сите читатели да ги споделат своите ставови за нашите написи. Може да потрае до еден час за да се појават коментарите на веб-локацијата. Ве молиме да ги задржите вашите коментари релевантни и со почит. Овозможивме известувања по е-пошта - ако добиете одговор за коментар, ако нишката за коментари што ја следите е ажурирана или ако следите коментар на корисникот, сега ќе добиете е-пошта. Посетете ги нашите Упатства за заедницата за повеќе информации и детали за тоа како да ги прилагодите поставките за е-пошта.