Революция в аккумуляторах: мотоциклы обгоняют автомобили?

Твердотельные аккумуляторы уже давно обещают революционизировать электромобили, но их потенциал начинает звучать как заевшая пластинка: больше дальности, быстрее зарядка, меньше веса, лучше безопасность. Звучит здорово, если бы не одна проблема: как сделать их без микроскопических литиевых шипов, которые могут вызвать короткое замыкание.

Эта досадная проблема называется дендритной формацией, и исследователи из MIT и Технического университета Мюнхена, возможно, нашли способ её решить. Как сообщили наши коллеги из InsideEVs, исследование MIT сосредоточено на границах зерен внутри керамических твердых электролитов — микроскопических швах, где встречаются крошечные кристаллические зерна. Эти швы могут нарушить движение литиевых ионов и создать электрические условия, которые способствуют накоплению литиевого металла.

Когда литий начинает формироваться в тонкие нити, он может в конечном итоге пронзить электролит и соединить обе стороны аккумулятора. Это очень плохо, примерно как просверлить топливный бак дрелью. Аккумулятор может замкнуться, выйти из строя, перегреться или стать дорогим научным экспериментом, который никому не хочется иметь между колен.

Исследователи изучили керамический материал под названием литий-лантановый цирконат, или LLZO, и обнаружили, что электрические дисбалансы на границах его зерен способствуют созданию условий для формирования дендритов. Изменив способ обработки материала, они уменьшили эти дисбалансы и позволили литиевым ионам двигаться более свободно через электролит.

Модифицированный материал выдерживал критическую плотность тока более чем в 300% выше, чем исходный образец, прежде чем произошло короткое замыкание. Это не означает 300% больше дальности, 300% больше емкости аккумулятора или пятиминутную зарядку с последующим героическим броском в закат. Это означает, что материал выдерживал гораздо больший ток, прежде чем литиевые нити вызывали проблемы.

Для электромобилей это может в конечном итоге помочь разблокировать быструю зарядку и более энергоемкие аккумуляторы. Но для электромотоциклов и машин для спорта это может иметь еще большее значение, поскольку у них нет acres свободного пространства для батарейных блоков.

Автомобиль может нести массивный аккумулятор под кабиной и использовать колесную базу, чтобы скрыть последствия. Мотоцикл должен поместить аккумулятор внутри рамы, которая все еще нуждается в месте для подвески, системы охлаждения, рулевого управления, защиты от столкновений и райдера, который предпочитает не сидеть на высоте шести футов над дорогой.

Именно поэтому сегодняшние электромотоциклы часто оказываются перед выбором между полезной дальностью и разумным весом. Более энергоемкий твердотельный аккумулятор мог бы увеличить дальность без увеличения размеров мотоцикла или сохранить текущую дальность, снизив при этом вес. Второй вариант может быть более трансформативным. Легкий аккумулятор мог бы улучшить управляемость, торможение, реакцию подвески, контроль на низких скоростях и общий опыт попытки сдвинуть мотоцикл назад на подъёмнике.

Та же логика применима к электрическим внедорожным мотоциклам, ATV, квадроциклам, снегоходам и водным мотоциклам. Внедорожные машины нуждаются в энергии, чтобы оставаться полезными, не становясь при этом слишком тяжелыми. Снегоходы нуждаются в батарейных системах, которые могут выживать в жестком холоде. Водные мотоциклы требуют высокой мощности в течение длительного времени, работая внутри влажных, плотно упакованных корпусов.

Но есть одна загвоздка: лабораторный электролит — это еще не готовый аккумулятор для спорта. Керамические материалы все еще должны выживать при вибрации, ямах, прыжках, авариях, изгибах рамы, мойке под давлением, низких температурах и годах повторной зарядки. Производители аккумуляторов также должны производить материал последовательно и достаточно дешево, чтобы будущий электрический внедорожный мотоцикл не стоил как слегка использованный пикап.

Тем не менее, эта работа имеет значение, поскольку она решает одну из самых упрямых точек отказа твердотельной аккумуляторной технологии на микроскопическом уровне. Если производителям удастся лучше контролировать границы зерен, они, возможно, смогут создавать аккумуляторы, которые выдерживают больший ток, сопротивляются внутренним коротким замыканиям и делают литий-металлические аноды более практичными. Это не просто даст электромотоциклам большую дальность. Это может наконец-то перестать диктовать размер, вес, форму и характер машины вокруг себя.

Источник: rideapart