Производство батарей для электромобилей

Батареи для электромобилей


По данным Федерального Министерства транспорта Германии, из 40 миллионов автомобилей этой страны сегодня лишь 6400 являются электромобилями. Ничтожная (0,016%) цифра связана не столько с очень высокой (несколько тысяч евро) ценой электромобильного аккумулятора, имеющего довольно ограниченный ресурс и значительное время заряда, сколько с необходимостью поиска места подзарядки чуть ли не после первой сотни километров автоэлектропутешествия.

Группе ученых Института материаловедения и лучевых технологий Фраунгофера в г. Дрезден (Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS) во главе с профессором Хольгером Альтуесом удалось в 7 раз (с 200 до 1400 циклов заряд/разряд) повысить ресурс литий-серных (Li-S) аккумуляторов, являющихся конкурентами наиболее распространенных сегодня литий-ионных аккумуляторов на основе интер-каляционных катодов из весьма дорогостоящего кадмия. Как активный материал катода, сера обладает теоретической удельной емкостью 1,672 мА-ч/г, средним потенциалом разряда 2,2 В, при этом плотность энергии Li-S батарей может достигать 600 Вт • ч/кг по сравнению с максимум 250 Вт-ч/ кг для литий-ионных.

Дополнительные преимущества серы включают более высокий уровень безопасности и низкую стоимость из-за обилия серы в качестве сырья. Это значит, что даже если принять реальную удельную мощность в 500 Вт-ч/ кг, литий-серные аккумуляторы при равной с литий-ионными массе обеспечат вдвое большую емкость и соответственно вдвое больший путь электромобиля до необходимости подзарядки.

В прототипе аккумулятора немецкие ученые в качестве анода использовали не металлический литий, а кремний-углеродный компаунд, а в качестве катода - не металлический кадмий, а серу, размещенную в пористом углероде, причем размер этих пор удалось оптимизировать так, чтобы обеспечить максимум адгезии серы, т.е. минимум ее нежелательного растворения в жидком электролите.

Такая структура оказывается химически даже более стабильной, чем кремний, - не окисляется ни в воздухе, ни в воде. Многократное повышение проводимости делает германен перспективным материалом для сверхбыстродействующих электронных компонентов, а т.н. "прямопереходная" запрещенная зона (в которой переход электрона из зоны проводимости в валентную зону не сопровождается потерей энергии) с шириной/энергией 1,53 э-В характеризует германен как идеальный для оптоэлектроники (он излучает и поглощает свет практически без потерь, в отличие от обычных полупроводников с непрямопереходной запрещенной зоной, в которых переход электрона из зоны проводимости в валентную зону сопровождается испусканием фонона, т.е. потерей энергии).
---
+ 0 -