Budou lithium-iontové baterie pohánět auta?

  • Vova Krasen
  • 0
  • 4931
  • 1102
Galerie obrázků: Hybridní auta Chevrolet Volt, plug-in hybrid navržený tak, aby běžel až 40 kilometrů na lithium-iontové baterii. Prohlédněte si další obrázky hybridních aut. Alex Wong / Getty Images

Postup směrem k hybridním a elektrickým automobilům se jeví jako přirozený krok ve vývoji automobilové technologie. Analytici nepředpovídají pokles cen ropy a ga-solinu v dohledné době a efektivně posouvají výrobce automobilů na vyšší rychlostní stupeň, aby našli další nejlepší způsob, jak pohánět vozidla. Pokud nedávné koncepční vozy odhalené významnými výrobci automobilů jsou přesnými prediktory, Lithium-iontové baterie (Li-ion) může to být magická střela.

Vezměte například Chevrolet Volt. Jedná se o hybridní koncepční vůz General Motors navržený pro běh na 40 mil (64,3 km), který se táhne zcela mimo Li-ion baterie. Poté převezme malý plynový motor dalších 965 kilometrů. To znamená, že mnoho lidí by mohlo dokončit svůj každodenní dojíždění, aniž by spálilo kapku plynu. Kromě toho společnost plánuje začít masově do roku 2010.

Některé lithium-iontové baterie můžete dobít připojením automobilu do elektrické zásuvky. VisionsofAmerica / Joe Sohm / Getty Images

A Chevrolet není sám v trendu Li-ion. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler a Saturn všechny ukázané vozy z roku 2008, které mají Li-ion baterie pro ekologičtější jízdu [zdroj: Mahoney].

Proč toto kolouchání nad Li-ion baterie na prvním místě? Toyota Prius a dva nové hybridy, které společnost představila v červnu 2008, používají nikl-metal-hydridovou baterii. Podle nejnovějších standardů EPA získává Prius dohromady 46 kilometrů za galon - nemluvě o tom, že se prodává jako hotcakes. [zdroj: fueleconomy.gov].

Ale z hlediska energie, Li-ion baterie jednoduše sbalí silnější punč. Li-ion baterie ukládají více energie v menších prostorech než tradiční olovo a nikl-metal-hydrid. Lithium má největší energetickou hustotu a elektrochemický potenciál ze všech kovů, což je to, co dává této energii vytrvalost [zdroj: Buchmann]. Nikl-metal-hydridové baterie v hybridech na silnici jsou také těžké, což omezuje jejich potenciál, zatímco lithium-iontové baterie mohou zesílit rychlost bez toho, aby vozidlo vážily dolů. Kvůli této vlastnosti můžete najít jejich menší verze v mnoha produktech spotřební elektroniky, jako jsou notebooky, mobilní telefony a iPody..

Ale na cestě je několik nárazů, aby se Li-ion baterie staly zítřejším benzínem, konkrétně bezpečnost, náklady a dlouhověkost. Podíváme se na bezpečnostní otázky na další stránce.

-

Lithium-iontové baterie a články jsou dodávány ve všech tvarech a velikostech, ale všechny jsou podobné. Podívejte se, jak vypadají balíčky a buňky uvnitř.

Pamatujete si, když notebooky v roce 2006 propukly v plamen? Byla to lithium-iontová baterie.

Náhodné exploze z přehřátí nebyly rozšířeným problémem, nicméně výrobce lithium-iontových baterií Sony, který přišel s první komerčně dostupnou lithium-iontovou baterií v roce 1991, musel kvůli tomu stáhnout více než 6 milionů počítačů [zdroj: Lamb ].

Lithium-iontové baterie a články jsou dodávány ve všech tvarech a velikostech, ale všechny jsou podobné. Podívejte se, jak vypadají balíčky a buňky uvnitř.

Za pár let od té doby lithium-iontová baterie zcela nezískala reputaci z hlediska bezpečnosti. Teď můžete vidět, proč to, že jej vložíte do auta, způsobí, že někteří lidé budou trochu mravenci.

Proč existuje šance na výbuch? Li-ion baterie fungují tak, že oddělují její kladné a záporné stránky tenkou vrstvou, nazývanou „ elektrolyt. Elektrolyt je perforován, aby umožnil lithiovým iontům projít z jedné strany komory na druhou, čímž se vytvoří proud. Drobné kousky kovu, které jsou výsledkem výrobního procesu, se mohou v těchto perforacích potenciálně zachytit, což zabraňuje volnému toku iontů. Tlak a teplo se pak mohou hromadit a způsobit výbuch. Také umožnění příliš rychlého pohybu iontů může vést k přehřátí.

Jak se tedy daří všem elektrickým Tesla Roadster dokážete sbalit 6 831 Li-ion baterií pod kapotu, aniž byste riskovali velké vyhoření? Systém ukládání energie Tesly, který pohání vůz, je vybaven chladicím systémem, který zajišťuje, že se baterie nepřehřívají. Rovněž reguluje rychlost toku iontů, aby se zabránilo přílišnému nabíjení nebo vypouštění.

Protože automobilové společnosti a vědci uvědomují široký potenciál lithium-iontových baterií, nalili čas a peníze na hledání způsobů, jak snížit bezpečnostní rizika. Například, nanotechnologie, studium atomů a nanostruktur může těmto nebezpečným výbuchům zabránit. Nové nanomateriály, jako je nanofosfát, nejsou náchylné ke zkratování jako grafit, tradiční lithium-iontový elektrolyt [zdroj: Peter].

A když už mluvíme o čase a penězích, než se lithium-iontové baterie stanou velkým vstupem do spotřebitelského automobilového světa, musí být levnější a déle vydrží. Na následující stránce se dozvíte proč a jak.

Elektrické vozy z minulých let

Dnešní tah směrem k elektrickým automobilům je spíše oživením než revolucí. Ve skutečnosti byly elektrické vozy na počátku 18. století, dlouho před spalovacím motorem. V naší době vyšly na konci 90. let modely Toyota a General Motors s modely elektrických automobilů, které nakonec vytáhly z výroby.

GM EV-1: General Motors vydal v roce 1996 malý počet těchto elektrických sedanů, ale pouze k pronájmu. V roce 2003 vytáhl všechny modely poté, co utratil na vývoj 1 miliardu dolarů [zdroj: CBS News]. Časopis TIME jej také označil za jeden z "50 nejhorších aut všech dob" kvůli jeho omezenému rozsahu a vysokým výrobním nákladům [zdroj: TIME].

Toyota RAV4-EV: Elektrická verze známého SUV RAV. Stejně jako u modelu EV-1 přestal Toyota tento model vyrábět v roce 2003. Podle této společnosti mohl automobil vyrobit v autě díky pomalému prodeji a nepraktičnosti své baterie na úsporu energie, která je dražší než výměna celého vozidla [zdroj: Toyota].

Úhledný Tesla prodává za více než 100 000 dolarů částečně kvůli vysokým cenám lithium-iontových baterií. Mike Gaustella / WireImage / Getty Images

Tesla Roadster může jít o ekvivalent 256 mil na galon. Stačí jej připojit přes noc a můžete jít až 250 mil (402 km) bez zastavení u benzínové stanice. Ale je tu háček - model z roku 2009 prodává za více než 100 000 dolarů.

Součástí této statné ceny je elegantní, design a vybavení sportovního automobilu a schopnost jít z nuly na 60 mil za hodinu za čtyři sekundy - zrychlení, které patří mezi nejlépe fungující benzínové sportovní vozy. Ale tato síla není levná. Ve skutečnosti jsou lithium-iontové baterie čtyřikrát až pětkrát dražší než hydridy niklu a kovu [zdroj: Popely]. Vzhledem k tomu, že balíčky pro auta mohou stát náklady od 10 000 do 15 000 $, nalezení levnější alternativy bude hlavní překážkou pro automobilové společnosti, které je chtějí prodávat [zdroj: Popely].

Existuje také problém s výdrží baterie. Stejně jako baterie AA vložené do dálkového ovladače televizoru Li-ion baterie nakonec zemřou. I když je nepoužíváte, začnou se degradovat, jakmile budou vyrobeny. Můžete je dobít, ale pouze omezenou dobu. Je to jako snažit se naplnit džbán vody, který má malou díru, která se při každém použití zvětšuje a zvětšuje.

Měříme životnost baterie v životnosti cyklu, nebo kolikrát ji můžete vybít, nabijte a znovu použijte. S lithium-iontovými bateriemi získáte od 100 procent plně nabité baterie delší životnost jednotlivých cyklů, ale snížíte celkový počet cyklů, které z ní získáte. Z tohoto důvodu vám Tesla Roadster nedovoluje dobít více než 95 procent původní energie nebo ji nechat vytéct na méně než 2 procenta [zdroj: Eberhard a Straubel]. Společnost také projektuje baterii na 100 000 mil nebo pět let. V tomto okamžiku byste museli vyměnit baterii.

Stejně jako v případě bezpečnosti hledají i vědci dlouhodobější lithiovou alternativu. A opět se zdá, že nanotechnologie vede soubor potenciálních řešení. Jedna společnost, Altair Nanotechnologies, v roce 2006 oznámila, že našla nový materiál, který by daleko přečkal lithium-iontové baterie a dobil se rychleji za stejnou cenu, nazvaný titaničitan lithný [zdroj: Bullis]. Kanadská automobilka Phoenix Motorcars používá lithiové titanátové baterie ve své řadě elektrických automobilů, které mají dosah 100 kilometrů.

Toshiba také vyšla s rychle se nabíjející Li-ion baterií zpočátku pro jízdní kola a stavební vozidla, která chce nakonec vyzkoušet v autech [zdroj: MSNBC]. V červnu 2008 společnost Toyota také zveřejnila plány na spojení sil se společností, která vyrábí své současné hybridní baterie, aby do roku 2009 vyvinula Li-ion baterie [zdroj: Kim].

S tolika energií, která se dostane do vývoje lithium-iontových baterií, existuje velká možnost, že v blízké budoucnosti mohou pohánět naše auta. Další informace o zítřejších autech a souvisejících informacích naleznete na odkazech na následující stránce.

-

Související články

  • Kvízový koutek: Kvíz z baterií
  • Jak elektrická auta fungují
  • Jak fungují palivové články
  • Jak fungují hybridní auta
  • Jak inteligentní auto funguje
  • Jak funguje hybrid Aptera
  • Jak funguje iQ Car
  • Jak fungují ceny plynu

Další skvělé odkazy

  • FuelEconomy.gov
  • Chevrolet Volt
  • Tesla Motors

Prameny

  • Buchmann, Isidor. „Je lithium-iontová baterie ideální?“ Battery University. Aktualizováno listopad 2006. (26. června 2008)
  • Bullis, Kevine. "Lithium-iontové auto." Přezkum technologie. MIT. 24. března 2006. (26. června 2008) http://www.technologyreview.com/Biztech/16624/page1/
  • Cotta, Ricku. „Hybridní baterie: Žádná horší na nošení?“ Průvodce spotřebiteli Auto. (1. července 2008) https: //consumerguideauto..com/hybrid-batteries-none-the-worse-for-wear-cga.htm
  • Eberhard, Martin a Straubel, JB. "Trochu o bateriích." Tesla Motors. 30. listopadu 2006 (26. června 2008) http://www.teslamotors.com/blog2/?p=39
  • Hall, Kevin G. „Vývoj nových hybridních baterií za vysoké ceny pohonných hmot.“ McClatchy Newspapers. 8. června 2008 (26. června 2008) http://www.mcclatchydc.com/226/story/39869.html
  • Kim, Chang-Ran. „Toyota zahájí výrobu lithium-iontové baterie v roce 2009.“ 11. června 2008 (26. června 2008) http://www.boston.com/news/world/asia/articles/2008/ 06/11 / toyota_to_start_lithium_ion_battery_output_in_2009 /
  • Lamb, Gregory M. "Hledejte lepší baterii, která bude dál a dál." Christian Science Monitor. 18. září 2006 (26. června 2008) http://www.csmonitor.com/2006/0918/p13s01-stct.html
  • LaReau, Jamie. "GM Lutz mluví o lithium-iontových bateriích, autech a Toyota." Automobilové zprávy. 19. listopadu 2007.
  • Mahoney, Patrick G. "Koncepce vozů jiné barvy ... Zelená." Konstrukce stroje. 10. dubna 2008 (26. června 2008)
  • Zaměstnanci MSNBC. "Průlomová baterie pro elektromobily?" MSNBC. 13. prosince 2007. (26. června 2008) http://www.msnbc.msn.com/id/22240865/
  • Peter, Tom A. „Technika baterie začíná dohánět až po špičkovou technologii.“ Christian Science Monitor. 15. března 2007. (26. června 2008) http://www.csmonitor.com/2007/0315/p14s01-stct.html
  • Popely, Ricku. „Bateriový automobilový závod je zapnutý: Navzdory současným obavám o náklady a bezpečnost vidí výrobci pluginy a hybridy jako nápravu budoucího benzínu o hodnotě 5 $ za gallon.“ McClatchy - Tribune Business News. 18. června 2008 (26. června 2008) http://www.chicagotribune.com/business/chi-wed-car-batteries_06-17jun18,0,4936123.story



Zatím žádné komentáře

Nejzajímavější články o tajemstvích a objevech. Spousta užitečných informací o všem
Články o vědě, prostoru, technologii, zdraví, životním prostředí, kultuře a historii. Vysvětlete tisíce témat, abyste věděli, jak všechno funguje