Автопроизводители стремятся к устойчивому развитию

Jul 14, 2023

Его называют прорывом в области электромобилей: твердотельную батарею. Автомобильная промышленность вкладывает значительные средства в технологии, которые могут увеличить запас хода и безопасность, одновременно сокращая производственные затраты.

Все крупные европейские автопроизводители стали использовать аккумуляторы, пытаясь уложиться в сроки, установленные постановлением ЕС 2035 года о поэтапном отказе от двигателей внутреннего сгорания.

Mercedes, BMW и Volkswagen в настоящее время используют стандартные литиевые батареи. Но они также вкладывают значительные средства в исследования и разработку так называемой твердотельной батареи.

Поскольку автомобильная промышленность стремится сократить выбросы углекислого газа за счет отказа от двигателей внутреннего сгорания, аккумулятор стал основным источником энергии для замены бензина, ископаемого топлива. Развитие электромобилей (EV) создало спрос на автомобильные аккумуляторы с большим запасом хода.

Твердотельные батареи могут предложить это преимущество перед батареями, которые используются в настоящее время, а также более высокую плотность энергии и более быструю зарядку. Они могли бы оказаться и легче, и безопаснее.

От простых одноразовых элементов, таких как АА и ААА, до перезаряжаемых аккумуляторных элементов, таких как те, которые используются в электромобилях, использование батарей также значительно изменилось с момента их изобретения в 1800-х годах.

«Я думаю, что аккумулятор — это величайшая инновация XXI века, и она полностью меняет наш мир», — сказал DW профессор Фердинанд Дуденхёффер, директор Центра автомобильных исследований в Дуйсбурге, Германия.

Существует два основных типа батарей: первичные и вторичные. Первичные батареи, также известные как одноразовые батареи, не подлежат перезарядке. Они обеспечивают постоянную энергию на протяжении всей своей жизни, но их нельзя повернуть вспять, чтобы произвести больше энергии. Самый популярный тип — щелочные батареи, широко используемые в автономных устройствах малой мощности.

В то же время вторичные батареи позволяют обратить вспять химические реакции посредством приложения напряжения, что делает их перезаряжаемыми. Свинцово-кислотные, никель-металлогидридные и литий-ионные аккумуляторы используются в автомобильной промышленности, особенно легкие литиевые аккумуляторы. Tesla в значительной степени полагается на литиевые батареи для своих электромобилей.

Литиевые батареи основаны на жидком растворе электролита, который позволяет ионам лития перемещаться по мере необходимости для функционирования батареи. В твердотельных батареях ученым удалось заменить жидкий электролит твердым электролитом. Это позволяет отказаться от тяжелого сепараторного компонента, необходимого для предотвращения контакта положительного электрода с отрицательным электродом.

Отсутствие легковоспламеняющегося жидкого электролита снижает риск возгорания, делая аккумулятор более безопасным по сравнению с жидкостным аккумулятором.

Испытания в лабораториях как в Японии, так и в Европе показали большой потенциал аккумулятора, а компания Toyota недавно объявила о прорыве в области твердотельных аккумуляторов. В начале июля японский автопроизводитель заявил, что упростил процесс производства материалов, используемых для их изготовления. Toyota, второй по величине производитель автомобилей в мире, заявила, что планирует производить автомобили с твердотельными батареями к 2025 году.

Благодаря более высокой плотности энергии твердотельная батарея обеспечит питание автомобиля на большие расстояния, тем самым увеличивая запас хода, что является ключевым вопросом как для потребителей, так и для производителей, когда речь идет об электромобилях.

Технология твердотельных аккумуляторов настолько важна, что Volkswagen стал крупнейшим акционером QuantamScape, компании по производству твердотельных аккумуляторов, основанной в 2010 году. В конце июля акции компании взлетели на фоне новостей о том, что она работает с партнером в автомобильной отрасли. промышленности о потенциальном запуске своего первого коммерческого продукта.

Mercedes Benz, со своей стороны, планирует перейти на полностью электрический автомобиль к 2030 году. Они также подписали партнерские отношения с такими компаниями, как Prologium, тайваньским разработчиком и производителем твердотельных аккумуляторов.

Но наряду с многочисленными преимуществами считается, что твердотельный аккумулятор имеет более короткий срок службы. В этих батареях могут образовываться и расти трещины, рассказал DW Лоренц Ольбрих, докторант кафедры материаловедения Оксфордского университета, «что приводит к сокращению срока службы батареи».