Новости

May 08, 2023

Что такое алюминий

Аккумулятор электромобиля, работающий на воздухе? Запишите нас, пожалуйста. Рынок электромобилей продолжает развиваться

Аккумулятор электромобиля, работающий на воздухе? Запишите нас, пожалуйста.

Поскольку рынок электромобилей продолжает набирать обороты, некоторые покупатели автомобилей по-прежнему обеспокоены запасом хода и безопасностью литий-ионных аккумуляторов. Чтобы решить эти серьезные проблемы, тратится много денег и времени на разработку новых технологий производства аккумуляторов.

В последние годы компании инвестировали в старые, но улучшенные аккумуляторы на основе алюминия и воздуха, которые могут значительно продвинуть вперед индустрию электромобилей. Кажется, что алюминиево-воздушная (Al-air) батарея меняет правила игры в аккумуляторах для электромобилей, но неужели это все шумиха?

Электромобили играют жизненно важную роль в достижении нулевого будущего. Однако беспокойство по поводу запаса хода и вопросы безопасности, связанные с литий-ионными батареями, являются препятствиями, препятствующими росту рынка электромобилей. Литий-ионные аккумуляторы лидируют в революции электромобилей, но их запас хода по-прежнему ограничен 400 милями, что может создать проблемы в длительных поездках.

Трудности с поиском зарядной станции в отдаленных районах и ожиданием зарядки вашего электромобиля могут отпугнуть потенциальных покупателей. Другие предполагаемые проблемы с литиевыми батареями, такие как деградация батареи, утечки и перезарядка, также не особо помогают. Среди всех других аккумуляторных технологий алюминиево-воздушные батареи привлекают так много внимания, потому что их не нужно заряжать.

Идея этих аккумуляторов зародилась еще в 1960-х годах. Но поскольку его электролит был опасно едким и ядовитым, его нельзя было использовать в коммерческих целях. Тревор Джексон, офицер-инженер Королевского военно-морского флота Великобритании, начал экспериментировать с батареей в 2001 году, чтобы сделать ее использование безопасным. Al-air аккумуляторы состоят из пластины из алюминиевого сплава в качестве анода, воздушного катода, нетоксичного электролита, такого как вода, и серебряного катализатора.

Традиционные аккумуляторы для электромобилей имеют два электрода, один катод и один анод, изготовленные из разных материалов, с электролитом между ними. Когда батарея используется, ионы текут от анода через электролит к катоду. Во время зарядки ионы движутся в обратном направлении обратно к аноду.

Аль-воздушные аккумуляторы функционируют аналогично топливному элементу. В нем используется алюминий на аноде и кислород на катоде. Результатом является гораздо более высокая плотность энергии. Примерно в восемь-девять раз больше, чем у нынешних литий-ионных батарей, используемых в электромобилях, что является существенным увеличением мощности. Плотность энергии показывает, сколько энергии может хранить батарея на единицу массы. Плотность мощности измеряет, сколько мгновенной энергии он может передать на единицу массы.

Анод высвобождает электроны по мере окисления алюминия, а катод восстанавливает кислород для высвобождения электронов, генерируя таким образом электрическую энергию. Нагрузка может питаться от электрического тока, генерируемого электронами, движущимися по внешней цепи. Конечным результатом является белый порошок, который образуется на аноде.

Алюминий — третий по распространенности природный ресурс в земной коре и самый распространенный металл на Земле, поэтому он, скорее всего, никогда не иссякнет. Благодаря своей мягкости с алюминием легко работать, и он стабилен, в отличие от лития. Более того, он нетоксичен. Ниже приведены другие преимущества алюминиево-воздушных аккумуляторов перед литий-ионными:

Несмотря на все преимущества, у этой батареи есть и недостатки. Во-первых, у него есть тот недостаток, что он является первичной батареей. По сути, его нельзя перезарядить, если аккумулятор разряжен или разряжен. Кроме того, воздух внутри батареи разъедает алюминиевый анод. Поэтому необходимо заменить алюминиевую пластину в аккумуляторе, что может оказаться дорогостоящим. Кроме того, на затраты на производство аккумуляторов могут влиять колебания цен на серебро, которое содержится в аккумуляторе.

Ученые разрабатывают более совершенные аккумуляторы из-за недостатков литий-ионных аккумуляторов, которые доминируют на рынке электромобилей. Литий, никель и кобальт, используемые в литий-ионных батареях, представляют собой редкоземельные металлы, которые встречаются только в определенных частях мира. В настоящее время электромобили составляют 6% транспортных средств на дорогах, и добыча этих металлов идет полным ходом; представьте, когда количество электромобилей вырастет до 50% или 80%. К другим недостаткам литий-ионных аккумуляторов можно отнести следующее: