Keďže trh s elektrickými vozidlami stále naberá na sile, niektorí kupujúci majú stále obavy o dojazd a bezpečnosť lítium-iónových batérií. Na riešenie týchto opodstatnených obáv sa vynakladá veľa peňazí a času na vývoj nových technológií batérií.
V posledných rokoch spoločnosti investujú do starej, ale vylepšenej batérie na báze hliníka a vzduchu, ktorá má potenciál výrazne posunúť odvetvie EV. Zdá sa, že hliníkovo-vzduchová (Al-vzduchová) batéria mení hru EV batérie, ale je to všetko humbuk?
Čo je to hliníkovo-vzduchová batéria?
Elektrické vozidlá zohrávajú kľúčovú úlohu pri dosahovaní budúcnosti s nulovou čistou sieťou. však rozsah úzkosti a bezpečnostné otázky týkajúce sa lítium-iónových batérií sú prekážkami, ktoré bránia rastu trhu s elektromobilmi. Lítium-iónové batérie vedú k revolúcii elektromobilov, no stále sú obmedzené na dojazd 400 míľ, čo môže spôsobiť problémy pri dlhých cestách.
Problémy s hľadaním nabíjacej stanice v odľahlých oblastiach a čakaním, kým sa váš EV nabije, môžu potenciálnych kupcov odradiť. Iné vnímané problémy s lítiovou batériou, ako je degradácia batérie, úniky a prebíjanie, tiež veľmi nepomáhajú. So všetkými ostatnými technológiami batérií sa batériám Al-air dostáva toľko pozornosti, pretože sa nemusia nabíjať.
Koncept týchto batérií sa datuje do 60. rokov minulého storočia. Ale keďže jeho elektrolyt bol nebezpečne žieravý a jedovatý, nemohol byť komerčne využívaný. Trevor Jackson, inžinier v britskom Kráľovskom námorníctve, začal s batériou experimentovať v roku 2001, vďaka čomu bola bezpečná. Al-vzduchové batérie sú vyrobené z platne z hliníkovej zliatiny ako anóda, vzduchová katóda, netoxický elektrolyt ako voda a strieborný katalyzátor.
Ako funguje hliníkovo-vzduchová batéria?
Tradičné batérie EV majú dve elektródy, jednu katódu a jednu anódu vyrobené z rôznych materiálov, medzi ktorými je elektrolyt. Pri použití batérie prúdia ióny z anódy cez elektrolyt ku katóde. Počas nabíjania prúdia ióny opačne späť k anóde.
Al-air batérie fungujú podobne ako palivové články. Používa hliník na anóde a kyslík na katóde. Výsledkom je oveľa vyššia hustota energie. Približne osem až deväťkrát viac ako súčasné lítium-iónové batérie používané v elektromobiloch, čo predstavuje podstatné zvýšenie výkonu. Hustota energie meria, koľko energie dokáže batéria uložiť na jednotku hmotnosti. Hustota výkonu meria, koľko okamžitej energie dokáže dodať na jednotku hmotnosti.
Anóda uvoľňuje elektróny pri oxidácii hliníka, zatiaľ čo katóda redukuje kyslík na uvoľnenie elektrónov, čím sa generuje elektrická energia. Záťaž môže byť napájaná elektrickým prúdom generovaným elektrónmi pohybujúcimi sa cez vonkajší obvod. Konečným výsledkom je biely prášok, ktorý sa tvorí na anóde.
Výhody a nevýhody hliníkovo-vzduchových batérií
Hliník je tretím najbežnejším prírodným zdrojom v zemskej kôre a je najrozšírenejším kovom na Zemi, takže nám pravdepodobne nikdy nedôjde. Vďaka svojej mäkkosti sa s hliníkom ľahko pracuje a na rozdiel od lítia je stabilný. Navyše je netoxický. Nasledujú ďalšie výhody Al-air batérií oproti lítium-iónovým batériám:
- Lacnejšie vyrobiť
- Stabilita
- Nižšia uhlíková stopa z hľadiska ťažby a rafinácie
- Ukladá oveľa viac energie
- Ľahšie ako väčšina ostatných batérií vďaka batérii vyrobenej z hliníka a vzduchu
- Vysoko recyklovateľný
Napriek svojim výhodám má táto batéria niekoľko nevýhod. Po prvé, má nevýhodu, že ide o primárnu batériu. V podstate sa nedá dobiť, keď je batéria vybitá alebo prázdna. Okrem toho vzduch vo vnútri batérie koroduje hliníkovú anódu. Preto je potrebné vymeniť hliníkový plech v batérii, čo môže byť nákladné. Okrem toho môžu byť výrobné náklady batérie ovplyvnené kolísavou cenou striebra, ktoré batéria obsahuje.
Problémy s lítium-iónovými batériami
Vedci vyvíjali lepšie batérie kvôli nevýhodám lítium-iónových batérií, ktoré dominujú na trhu EV. Lítium, nikel a kobalt používané v lítium-iónových batériách sú kovy vzácnych zemín, ktoré sa vyskytujú iba v určitých častiach sveta. V súčasnosti predstavujú elektromobily 6 % vozidiel na cestách a ťažba týchto kovov je v plnom prúde; predstavte si, keď sa čísla EV vyšplhajú na 50 % alebo 80 %. Medzi ďalšie nevýhody lítium-iónových batérií patria:
- Výroba je drahá, aj keď ceny klesli
- Nestabilita lítia
- Stres na národnej sieti
- Drahé a sofistikované nabíjacie siete
- Environmentálne vplyvy spojené s ťažbou a rafináciou, hoci sa recykluje viac lítiových batérií
Výmena batérie verzus dobíjanie
Existujú faktory, ktoré treba mať na pamäti pri zvažovaní výmena batérie verzus dobíjanie. Na dosiahnutie rovnakého dojazdu na jedno nabitie by bola potrebná batéria s veľkosťou 1/8 veľkosti lítium-iónovej batérie. Vďaka nižšej hmotnosti Al-air batérií budú môcť elektromobily cestovať ďalej, čím sa zvýši celková účinnosť.
Bude tiež jednoduchšie a pohodlnejšie zabaliť batériu na miesto v rámci EV, ktoré je ľahko dostupné, aby sa dala v prípade potreby jednoducho vymeniť. Niektoré spoločnosti odhadujú, že výmena batérie EV hliník-vzduch trvá iba tri minúty, čím sa majitelia EV rýchlo vrátia na cesty.
Podľa odhadov vydržia Al-air batérie približne 5 400 míľ. Otázka znie: prečo by sa niekto vydal touto cestou namiesto dobíjania? S EV poháňaným vzduchom Al-air môžete ísť oveľa ďalej bez toho, aby ste museli nájsť nabíjaciu stanicu. Ďalším dôvodom je, že výmena vybitej batérie Al-air za recyklovanú je oveľa lacnejšia ako tá náklady na výmenu batérie Tesla. Keďže jediným vymeniteľným dielom sú hliníkové platničky, ktoré sa dajú 100% recyklovať, platíte za najazdené kilometre.
Sú hliníkovo-vzduchové batérie budúcnosťou?
Al-air batérie je možné použiť v dnešných elektromobiloch. Tieto batérie budú pravdepodobne rásť v popularite, pretože stanice na výmenu batérií budú čoraz rozšírenejšie. Dovtedy by sa dali použiť aj na rozšírenie dojazdu elektromobilov s lítium-iónovou batériou, čím by sa vyriešil problém s dobíjaním, keď nie ste schopní.
Nakoniec budú mať kupujúci EV možnosť vymeniť batérie alebo dobiť svoje vozidlá, čím v konečnom dôsledku vytvoria všestrannejší trh EV v prospech všetkých. V dôsledku toho sa prechod do sveta, ktorý je úplne založený na elektrických vozidlách, bude naďalej zrýchľovať.
