Белорусские инженеры рассказали о будущем батарей для электромобилей

Рынок электромобилей стремительно расширяется. На нем представлены не только пассажирские, но и грузовые модели, а также специализированный транспорт. Сегодня главные задачи по совершенствованию транспорта на электрической тяге — увеличение пробега на одной заправке (зарядке), повышение емкости и долговечности накопителей, применение экологически «чистых» аккумуляторов на всем его жизненном цикле. Все эти задачи связаны с одним важным конструктивным элементом — аккумуляторной батареей, которая все еще остается «головной болью» многих ученых и конструкторов мира. Над решением этих задач работают и специалисты компании UST Inc. Результаты их исследований показывают, что ставку в ближайшей перспективе нужно делать не на литий-ионные аккумуляторы.

Недостатки современных литий-ионных аккумуляторов
Несмотря на их широкое распространение, литий-ионные батареи обладают рядом серьезных недостатков. Во-первых, они подвержены перегреву и химическому замыканию, что может привести к взрывам и возгораниям, особенно в случае повреждения корпуса. Горящие электромобили не редкая новость в сюжетах местных телеканалов.

Во-вторых, добыча лития и других редкоземельных элементов, используемых в этих батареях, наносит значительный ущерб экологии. Процесс добычи сопровождается загрязнением почвы и воды, а также требует значительных энергозатрат.

Еще один важный минус – ограниченный срок службы. Со временем литий-ионные аккумуляторы теряют свою емкость, что приводит к снижению дальности хода электромобиля и необходимости частой замены батарей. Утилизация таких аккумуляторов также представляет собой серьезную проблему, поскольку они содержат токсичные вещества, а также в общемировом исчислении имеют значительные массогабаритные характеристики.

Графеновая альтернатива
В научных кругах давно ведутся исследования, доказывающие, что углеродные батареи способны стать более эффективной и экологически безопасной заменой литий-ионным аккумуляторам.

Сегодня графен активно тестируется в различных сферах, и уже сейчас его применение позволяет значительно повысить характеристики тяговых батарей. Благодаря высокой теплопроводности такие батареи меньше нагреваются, обладают феноменальной энергоемкостью – до 1000 Вт·ч на килограмм – и могут прослужить значительно дольше традиционных аналогов. К примеру, литий-ионные батареи в среднем удерживают лишь 180 Вт·ч на килограмм. Также графеновые батареи значительно легче.

До сегодняшнего дня массовое производство графеновых аккумуляторов остается сложной задачей, главным образом из-за высокой стоимости углеродного волокна и низкого уровня развития графеновых технологий. Однако в течение ближайших десяти лет специалисты рассчитывают найти способы масштабного и доступного производства.

В настоящее время около 300 компаний по всему миру разрабатывают технологии, связанные с графеновыми батареями. Например, испанская Graphenano уже тестирует графеновый полимер, который позволит электромобилям проезжать до 500 км при быстрой пятиминутной зарядке. Другие игроки, такие как японская Toray Industries, занимаются созданием ультратонких графеновых слоев с улучшенной проводимостью, что уже увеличивает срок службы батарей на 50%.

Зеленые перевозки как главная цель
Переход на графеновые аккумуляторы сулит транспортной отрасли значительные преимущества. Легкость материала позволит увеличить пассажировместимость электротранспорта и улучшить соотношение массы транспорта к массе перевозимого груза, а его высокая прочность и устойчивость к деградации снизят потребность в частой замене батарей.

Но главное – графеновые батареи безопаснее и экологичнее литиевых аналогов. Они не содержат токсичных элементов, не представляют угрозы в случае повреждения, а их утилизация не наносит вреда окружающей среде. Графен – это возобновляемый ресурс, который способен сделать общественный транспорт по-настоящему «зеленым».

Таким образом, развитие углеродных аккумуляторов может привести к революционным изменениям, а именно – появлению более быстрых, легких, безопасных и доступных электромобилей, способных конкурировать с личным транспортом не только экологичности, комфорту и иным характеристикам.