Графеновый аккумулятор для электромобиля

Заинтересовался я вопросом о новых направлениях развития аккумуляторостроения для электроавтомобилей. Ведь все мы ждем прорыва в этой области, хотим увеличения дистанции пробега авто от полностью заряженного аккумулятора, а также сокращения времени зарядки. Поиски привели меня к теме графеновых аккумуляторов. Делюсь нарытой в инете информацией, датированной еще концом 2014-го, началом 2015г.

Компании Graphenano и Grabat Energy разработали инновационную аккумуляторную батарею. Время ее зарядки составляет всего 8 минут, а запас хода 1000 км! Кроме того, она на 77% дешевле других батарей для электромобилей.

Графен-полимерный аккумулятор имеет не только такие достоинства, как зарядка за 8 минут и автономная езда до 1000 км, но и весит в 2 раза меньше литий-ионных батарей. Также графен — очень прочный (в 200 раз прочнее стали) и эластичный материал, что позволяет использовать его в автомобильном производстве.

В наше время производство электромобилей набирает обороты, ведь этот вид транспорта не загрязняет окружающую среду и производит меньше шума, по сравнению с обычными автомобилями. Конечно, электромобили имеют ряд недостатков: долгое время зарядки и малый запас хода. С этими проблемами сможет справиться новый графеновый аккумулятор, который был создан компаниями Graphenano и Grabat Energy вместе с учеными из университета Кордобы.

Графеновые батареи увидят свет в первой половине 2015 года. (Что-то пока не заметно?! ))) Инновационные батареи от Graphenano уже взяли на тестирование две немецкие автомобильные компании.

Литий-серные батареи привлекают большой коммерческий интерес, поскольку значительно превосходят по теоретической энергоемкости широко используемые литий-ионные источники питания.

Устранить ряд свойственных им недостатков, таких как низкая эффективность и быстрое уменьшение емкости, может позволить новая конструкция катода, разработанная группой исследователей из Кембриджа и Пекинского технологического института. Они сообщили об этом в журнале APL Materials.

Ученые использовали металлорганическую основу как шаблон при создании проводящей пористой углеродной оболочки для серы. Каждая серно-углеродная наночастица действует как самостоятельный аккумулятор энергии, в котором протекает электрохимическая реакция.

«Наша углеродная основа действует как физический барьер для удерживания активного материала в своей пористой структуре, — объясняет Кай Си (Kai Xi), физик из Кембриджа. — Это ведет к улучшению циклической стабильности и к высокой эффективности».

Кроме того, было установлено, что дополнительное обертывание серно-углеродного элемента листом графена благодаря высокой электропроводности последнего ускоряет кинетику транспорта зарядов электронами и ионами.

В прикладном смысле полученные результаты открывают возможность получения высокопроизводительных систем электрохимической аккумуляции энергии не базирующихся на топотактических (с значительным изменением структуры, например, с разрывом связей) процессах.

Не знаю, насколько можно верить всему прочитанному выше, но очень хотелось бы, чтобы столь интересные и перспективные технологии поскорее были освоены автопроизводителями и вошли в нашу жизнь!

Метки: графеновый аккумулятор, графен, электромобиль

Комментарии 41

Прошло два года…

"Не знаю, насколько можно верить всему прочитанному выше, но очень хотелось бы, чтобы столь интересные и перспективные технологии поскорее были освоены автопроизводителями и вошли в нашу жизнь!"Хорошая статья, но кто же разрешит миру слезть с нефтяной иглы?))

ха-ачу! быстрей бы уже!

Упираться в увеличение запаса хода при быстрой зарядке я бы не стал. Большой запас хода в приоритете для электромобилей на водородных топливных элементах. Плотность энергии литиевых АКБ едва достигла 200 Вт/кг АКБ. Энергоемкость 1 кг водорода около 34 кВт. Таскать на себе батарейки сопоставимые с массой малолитражки не выход. Это изначально фиаско EV против FCV.Потом почему-то никто не озвучил, какая требуется сеть для подзарядки такого АКБ, рассчитанного на 1000 км за 8 минут?!Расход электромобилей класса Миева и Лифа 10-12 кВт на 100 км минимум. Т.е. для преодоления таких расстояний ему нужна емкость 120 кВт. Не трудно подсчитать, что мощность ЗУ должна быть не менее 1 МВт. Здесь позитива от внедрения графена нет.Но если ставить задачу постройки бюджетного транспорта, особенно общественного, то тут куча плюсов. Во первых способность таких АКБ заряжаться и отдавать энергию в режиме 10С позволит не пичкать в электробусы огромные емкости и дорогие литиевые АКБ. 20 кВт емкости будет достаточно для питания транспорта с мощностью электродвигателя до 200 кВт. При этом этой емкости хватит на пробег общественного транспорта на 20-30 км. Т.е. от конечной до конечной такой электробус проедет без проблем! 100 кВт сетью АКБ зарядится на конечной ост. за 10-15 минут. Стоимость такого электробуса уменьшится если не в разы, то на много точно. Вот это действительно жирный плюс в развитии экотранспорта.

Для общественного транспорта можно делать порталы (беспроводной/проводной) зарядки на каждой остановке, в идеале можно на автопилоте ездить круглые сутки.

Это очень дорого. Достаточно хотя бы на конечных установить контактные сети по примеру Proterra EcoRide.electriccarsreport.com/wp…Proterra-Electric-Bus.jpg

Ну это на данный момент дорого. Лет 20 назад мой школьный учитель физики говорил, что производство синих светодиодов возможно только в отдалённой перспективе и будет нереально дорого, всё объяснялось атомарным взаимодействием материалов, очисткой проводников … это был один из любимых доп.вопросов на экзамене :) А что сейчас? Этих синих светиков валом и стоимость копейки :)

Да только в реальности CHadeMO в России стоит от 2 млн. рублей. Да есть маломощные бюджетные версии за рубежом. Но озадачиваться такими ЗУ, пока никто не хочет и большинство владельцев электромобилей решают эту проблему самостоятельно. Так что о чем тут говорить?! В городе электромобиль один ездит, а вы про синие писалки.

Всё решаемо, но зависит от людей желающих навариться с меньшим напрягом и желательно дольше, но это совсем другой вопрос. На данный момент по большому счёту это всё нафиг никому не нужно (кроме обывателя конечно). Весё напоминает подачки домашним животным когда хозяин занят, кинули косточку и делают свои дела, все счастливы :)

Так вечно продолжаться не будет.

Денис — золотая голова! Предельно четко все изложил, молодец.Меня тоже, как человека разбирающегося в физике, математике и т.д., интересовал вопрос, каким это током надо заряжать АКБ, чтобы за 8 минут "вкачать" в него 24 кВт*ч электроэнергии? Даже не беря в руки калькулятор, улыбка расползается по лицу от получаемых цифр))) НО! Даже если мы ограничены возможностями нашей имеющейся инфраструктуры, и считаем, что тот максимум, который достижим уже продемонстрирован Теслой на их суперчарджерах, способных отдавать мощность в нагрузку 135 кВт, то это не повод для пессимизма!Надежды на графен такие, чтобы аккумулятор, при сопоставимых массогабаритных параметрах с аккумом Миявки, имел бы в 5-10 раз большую емкость чем сейчас. Заряжать такое чудо имело бы смысл только на CHAdeMO (до полного заряда), а вот пополнять израсходованный за день пробег (50-100км) хорошо всем известным методом от домашней розетки через "медленное" ЗУ. По-моему прекрастный вариант.При использовании таких аккумов, производители будут комплектовать авто бортовым ЗУ мощностью 25 кВт — думаю это был бы самый оптимальный вариант. Тогда вот на таких вот заправках, которые я описывал здесь: www.drive2.ru/c/2143046/ можно было бы зарядить авто трехфазным переменным напряжением 380 Вольт и током до 32 Ампер, таким образом максимальная мощность зарядки может составить до 22 кВт — а это уже лучше, чем штатные 3 кВт у нынешней Миявки )))В отношении городского электротранспорта, ты Денис все предельно разумно написал, нечего и добавить!

"Надежды на графен такая, чтобы аккумулятор, при сопоставимых массогабаритных параметрах с аккумом Миявки, имел бы в 5-10 раз большую емкость чем сейчас."Такого не будет. Максимум добьются 250-300 Вт на кг АКБ. Это кардинально на массу электромобилей не повлияет. Вот цена, это да!"При использовании таких аккумов, производители будут комплектовать авто бортовым ЗУ мощностью 25 кВт — думаю это был бы самый оптимальный вариант."Нет смысла делать бортовое больше мощностей бытовых сетей. У нас и 16А не везде есть, так что 32А за глаза. Я еще раз повторю, нужно не емкость повышать, а снижать стоимость и делать инфраструктуру для EV. Машина в городе большую часть времени стоит: дома, на работе, возле офисов, гипермаркетов и т.п. Индуктивные ЗУ, быстрые ЗУ, медленные ЗУ. При наличии их, эксплуатация становится безболезненной. Проехать в небольшом городе больше 200 км реально сложно. Про дальнобой уже писал. Это ниша FCV, в будущем конечно )))

"…Такого не будет. Максимум добьются 250-300 Вт на кг АКБ" кто сказал? Что за стереотипы? Денис, запомни, что ты сказал, и вернись к этому вопросу через 3-5 лет. Думаю, что ты будешь приятно удивлен, насколько за это время прогресс шагнет вперед. Если сравнивать LiFePo со свинцовыми аккумами, то там тоже разница налицо.

"Нет смысла делать бортовое больше мощностей бытовых сетей." — Не согласен! Имея возможность подключиться для зарядки к трехфазной сети, 380 Вольт и током до 32 Ампер, можем оперировать мощностью: P=√3∙U∙I ∙cosφ. Если пренебречь cosφ, то получаем P=√3∙U∙I=√3*380*32=21061Вт=21кВт. Вот и весь расчет. Электрозаправки с разъемом MENNEKES Type 2 установлены на всех Украинских электрозаправках сети АЗС "ОККО". Таким образом на них заведено 380В, 32А, (до 22 кВт).Если дома нет столь мощной сети — то заряжайся чем Бог послал: 220В, 16А (в лучшем случае 32А).

Да и в отношении емкости — тоже не согласен. Или правильнее сказать — для СВОИХ нужд не согласен. Поясню: я рассматриваю использование электроавтомобиля и на дальние поездки, а точнее — для неспешных автомобильных путешествий, с регулярными остановками для подзарядки. Так вот наличие более емкого аккума позволит делать остановки на зарядки реже, но на более продолжительный срок, что позволит использовать это время зарядки для прогулок, экскурсий и др. Это конечно мои фантазии и мечты, но думаю, что это вполне реализуемо, главное иметь желание!

Вся инфа по графеновым акумам тока ноябрь 2014 года, причём в разных источниках как создатели подаются разные университеты и страны в том числе и Россия.Мутно как то.

Ну да, разные источники по своему интерпретируют одну и ту же информацию

Спасибо, очень интересно было почитать! :)

Если не вдаваться в суть электроники, в самую глубь, так сказать… ;)) Просто логически подумать… ;) Все электрохимические процессы где происходят? Правильно — в растворе. И чем больше раствора, тем лучше. А где же лучше хранить раствор? Ведь вода несжимаема! Тоже верно — в веществе, наподобие губки! И чем больше так называемых дырочек (пор), тем лучше (и больше) впитывает раствор этот материал. Над этим ещё давно (несколько лет назад) работали. С тех пор много уже материалов разработали. Графен — одна из тех разработок.

А была ещё одна разработка — суперкондесатор. Суть в том, что чем меньше расстояние между обкладками, тем большая была ёмкость. И если собрать такой своеобразный многослойный сэндвич из множества тысяч обкладок, то получится очень большой ёмкости источник тока, который может в считанное время как зарядиться, так и разрядиться. Но это опять же ссылка в сторону нанотехнологии. ;)

То есть, если можно так шутливо выразиться, сейчас пытаются впихнуть невпихуемое в это самое… ;)))

Да, в отношении супер конденсаторов я тоже недавно читал — совсем свежие разработки есть, потрясающие своими параметрами. Как ни крути, но в интересное время живем ))) Хотелось бы только, чтобы эти технологии нашли воплощение в серийных изделиях, и в электроавтомобилях в частности.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎