Переход к гибридным и электрическим автомобилям кажется естественным шагом в развитии автомобильных технологий. Аналитики не предсказывают падения цен на нефть и бензин в ближайшее время, что фактически заставит автопроизводителей активизироваться, чтобы найти следующий лучший способ приведения транспортных средств в движение. Если последние концепт-кары, представленные крупными автопроизводителями, являются точными предикторами, то литий-ионные батареи (литий-ионный) может быть той волшебной палочкой.
Возьмем, к примеру, Chevrolet Volt. . Это концепт-кар General Motors с подключаемым гибридом, предназначенный для движения на 40 миль (64,3 км) полностью от литий-ионных аккумуляторов. После этого небольшой газовый двигатель проедет еще 600 миль (965 километров). Это означает, что многие люди могут совершать ежедневные поездки на работу, не сжигая ни капли бензина. Кроме того, к 2010 году компания планирует запустить их в массовое производство.
И Chevrolet не одинок в тренде литий-ионных аккумуляторов. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler и Saturn представили концепт-кары 2008 года, оснащенные литий-ионными аккумуляторами для экологичного вождения [источник:Mahoney].
Почему это льстивое пренебрежение к литий-ионным батареям? В Toyota Prius и двух новых гибридах, представленных компанией в июне 2008 года, используется никель-металлогидридная батарея. Согласно самым последним стандартам Агентства по охране окружающей среды, Prius расходует 46 миль на галлон, не говоря уже о том, что он продается как горячие пирожки. [источник:Fueleconomy.gov].
Но с точки зрения энергии литий-ионные аккумуляторы просто обладают более мощным ударом. Литий-ионные аккумуляторы хранят больше энергии в меньших габаритах, чем более традиционные свинцово-кислотные и никель-металлогидридные. Литий обладает наибольшей плотностью энергии и электрохимическим потенциалом среди всех металлов, что придает ему такую выносливость [источник:Бухманн]. Никель-металлогидридные батареи в гибридах на дороге также тяжелые, что ограничивает их потенциал, в то время как литий-ионные батареи могут увеличивать скорость, не утяжеляя автомобиль. Из-за этого свойства вы можете найти их уменьшенные версии во многих продуктах бытовой электроники, таких как ноутбуки, сотовые телефоны и iPod.
Но есть несколько препятствий на пути к тому, чтобы литий-ионные аккумуляторы стали завтрашним бензином, а именно безопасность, стоимость и долговечность. Мы рассмотрим вопросы безопасности на следующей странице.
Помните, когда в 2006 году вспыхивали ноутбуки? Это была литий-ионная батарея.
Случайные взрывы от перегрева не были широко распространенной проблемой, но, тем не менее, производителю литий-ионных аккумуляторов Sony, выпустившему первую серийную литий-ионную батарею в 1991 году, пришлось из-за этого отозвать более 6 миллионов компьютеров [источник:Lamb ].
За пару лет, прошедших с тех пор, литий-ионный аккумулятор так и не восстановил полностью свою репутацию в плане безопасности. Теперь вы понимаете, почему, помещая его в машину, некоторые люди немного нервничают.
Почему есть вероятность взрыва? Литий-ионные батареи работают, разделяя положительные и отрицательные стороны тонким слоем, называемым электролитом. . Электролит перфорирован, чтобы позволить ионам лития проходить с одной стороны камеры на другую, генерируя таким образом ток. Крошечные кусочки металла, полученные в результате производственного процесса, потенциально могут застрять в этих перфорациях, препятствуя свободному течению ионов. Тогда давление и тепло могут возрасти, что приведет к взрыву. Кроме того, слишком быстрое движение ионов также может привести к перегреву.
Итак, как устроен полностью электрический Tesla Roadster? умудриться упаковать 6831 литий-ионный аккумулятор под кожух, не рискуя при этом серьезно взорваться? Система накопления энергии Tesla, которая приводит в движение автомобиль, оснащена системой охлаждения, которая предотвращает перегрев аккумуляторов. Он также регулирует скорость потока ионов, чтобы предотвратить их перезарядку или слишком быструю разрядку.
Поскольку автомобильные компании и ученые осознали широкий потенциал литий-ионных аккумуляторов, они потратили время и деньги на поиск способов снижения любых угроз безопасности. Например, нанотехнологии , изучение атомов и наноструктур, может предотвратить эти опасные взрывы. Новые наноматериалы, такие как нанофосфаты, не подвержены короткому замыканию, как графит, традиционный литий-ионный электролит [источник:Питер].
Говоря о времени и деньгах, прежде чем литий-ионные аккумуляторы войдут в мир потребительских автомобилей, они должны быть дешевле и долговечнее. Узнайте, почему и как, на следующей странице.
Электромобили прошлых летСегодняшнее стремление к электромобилям — это скорее возрождение, чем революция. Фактически, электрические вагоны появились в начале 1800-х годов, задолго до появления двигателя внутреннего сгорания. В наше время и Toyota, и General Motors выпускали в конце 90-х модели электромобилей, которые в итоге сняли с производства.
GM EV-1:General Motors выпустила небольшое количество этих электрических седанов в 1996 году, но только в аренду. В 2003 году компания отказалась от всех моделей, потратив на разработку 1 миллиард долларов [источник:CBS News]. Журнал TIME также назвал его одним из «50 худших автомобилей всех времен» из-за его ограниченного модельного ряда и высоких производственных затрат [источник:TIME].
Toyota RAV4-EV:электрическая версия знакомого внедорожника RAV. Как и EV-1, Toyota прекратила производство этой модели в 2003 году. По словам компании, она закрыла автомобиль из-за вялых продаж и непрактичности его энергосберегающей батареи, замена которой стоила больше, чем стоимость всего автомобиля [источник:Toyota] .
Подробнее>
Tesla Roadster может проехать эквивалент 256 миль на галлон. Просто включите его на ночь, и вы сможете проехать до 250 миль (402 км), не заезжая на заправку. Но есть одна загвоздка:модель 2009 года продается по цене более 100 000 долларов США.
Частью этой огромной цены является элегантный спортивный дизайн и удобства, а также способность разгоняться с нуля до 60 миль в час менее чем за четыре секунды — ускорение, которое входит в число лучших спортивных автомобилей с бензиновым двигателем. Но эта сила не из дешевых. На самом деле литий-ионные батареи примерно в четыре-пять раз дороже, чем никель-металлгидридные [источник:Popely]. Поскольку автомобильные пакеты могут стоить от 10 000 до 15 000 долларов каждый, поиск более дешевой альтернативы станет серьезной проблемой для автомобильных компаний, которые хотят продавать их [источник:Popely].
Также есть проблема с временем автономной работы. Как и батарейки типа АА, которые вы вставляете в пульт дистанционного управления телевизором, литий-ионные аккумуляторы рано или поздно умирают. Даже если вы их не используете, они начнут портиться, как только будут сделаны. Вы можете перезарядить их, но только ограниченное количество раз. Это похоже на попытку наполнить водой кувшин с крошечной дырочкой, которая с каждым использованием становится все больше и больше.
Мы измеряем срок службы батареи количеством циклов, или количеством раз, когда вы можете разрядить ее, зарядить и снова использовать. С литий-ионными батареями, начиная со 100-процентной полностью заряженной батареи, вы продлите срок службы отдельных циклов, но уменьшите общее количество циклов, которые вы получите от нее. По этой причине Tesla Roadster не позволяет перезарядить более 95 процентов исходной мощности или позволить ей разряжаться менее чем до 2 процентов [источник:Эберхард и Штраубель]. Кроме того, компания рассчитывает, что аккумуляторная батарея прослужит 100 000 миль или пять лет. В этот момент вам придется заменить батарею.
Как и в случае с проблемой безопасности, исследователи ищут более долговечную альтернативу литию. И снова нанотехнологии, кажется, лидируют в наборе потенциальных решений. Одна компания, Altair Nanotechnologies, объявила в 2006 году, что она нашла новый материал, который намного дольше литий-ионных аккумуляторов и быстрее перезаряжается по той же цене, называется титанат лития [источник:Bullis]. Канадская автомобильная компания Phoenix Motorcars использует батареи титаната лития в своей линейке электромобилей с запасом хода более 100 миль.
Toshiba также выпустила литий-ионный аккумулятор с быстрой зарядкой для велосипедов и строительной техники, который в конечном итоге она хочет испытать на автомобилях [источник:MSNBC]. В июне 2008 г. Toyota также объявила о планах объединить усилия с компанией, производящей современные гибридные аккумуляторы, для разработки литий-ионных аккумуляторов к 2009 г. [источник:Ким].
Учитывая, что на разработку литий-ионных аккумуляторов уходит так много энергии, существует большая вероятность того, что в ближайшем будущем они смогут питать наши автомобили. Для получения дополнительной информации об автомобилях завтрашнего дня и соответствующей информации перейдите по ссылкам на следующей странице.
SVOLT будет поставлять аккумуляторы для электромобилей компании PSA
BMW и Ford начнут испытания твердотельных аккумуляторов Solid Power
Будут ли автомобили NASCAR нового поколения иметь автоматические коробки передач?
Будут ли в конечном итоге запрещены старые автомобили?
Nissan теперь будет сертифицировать другие подержанные автомобили