Pe măsură ce piața de vehicule electrice continuă să câștige avânt, unii cumpărători de mașini au încă îngrijorări cu privire la autonomie și siguranța bateriilor litiu-ion. Pentru a răspunde acestor preocupări valabile, se cheltuiesc o mulțime de bani și timp pentru a dezvolta noi tehnologii pentru baterii.
În ultimii ani, companiile au investit într-o baterie veche, dar îmbunătățită, bazată pe aluminiu și aer, care are potențialul de a avansa în mod semnificativ industria EV. Bateria aluminiu-aer (Al-air) pare a fi un schimbător de jocuri pentru bateriile EV, dar este totul hype?
Ce este o baterie aluminiu-aer?
Vehiculele electrice joacă un rol vital în realizarea unui viitor net zero. In orice caz, anxietate de gamă iar întrebările de siguranță legate de bateriile litiu-ion sunt obstacole care împiedică creșterea pieței vehiculelor electrice. Bateriile litiu-ion au condus revoluția EV, dar sunt încă limitate la o autonomie de 400 de mile, ceea ce poate pune probleme în călătoriile lungi.
Necazul de a găsi o stație de încărcare în zone îndepărtate și de a aștepta până când vehiculul electric este încărcat poate descuraja potențialii cumpărători. Nici alte probleme percepute ale bateriei cu litiu, cum ar fi degradarea bateriei, scurgerile și supraîncărcarea, nu ajută prea mult cazul. Cu toate celelalte tehnologii ale bateriilor existente, bateriile Al-air primesc atât de multă atenție, deoarece nu trebuie să fie reîncărcate.
Conceptul acestor baterii datează din anii 1960. Dar, deoarece electrolitul său era periculos de caustic și otrăvitor, nu putea fi folosit în comerț. Trevor Jackson, un ofițer de inginerie în Royal Navy din Marea Britanie, a început să experimenteze cu bateria în 2001, făcând-o în siguranță de utilizat. Bateriile Al-air sunt fabricate dintr-o placă de aliaj de aluminiu ca anod, un catod de aer, un electrolit netoxic precum apa și un catalizator de argint.
Cum funcționează o baterie aluminiu-aer?
Bateriile tradiționale EV au doi electrozi, un catod și un anod din materiale diferite, cu un electrolit între ei. Când bateria este utilizată, ionii curg de la anod prin electrolit către catod. În timpul încărcării, ionii curg în sens opus înapoi către anod.
Bateriile Al-air funcționează în mod similar cu o celulă de combustibil. Folosește aluminiu la anod și oxigen la catod. Rezultatul este o densitate de energie mult mai mare. Aproximativ de opt până la nouă ori mai mare decât bateriile litiu-ion actuale utilizate în vehiculele electrice, o creștere substanțială a puterii. Densitatea energiei măsoară câtă energie poate stoca o baterie pe unitatea de masă. Densitatea de putere măsoară câtă energie instantanee poate furniza pe unitatea de masă.
Anodul eliberează electroni pe măsură ce aluminiul se oxidează, în timp ce catodul reduce oxigenul pentru a elibera electroni, generând astfel energie electrică. O sarcină poate fi alimentată de curentul electric generat de electronii care se deplasează printr-un circuit extern. Rezultatul final este o pulbere albă care se formează pe anod.
Avantajele și dezavantajele bateriilor aluminiu-aer
Aluminiul este a treia resursă naturală cea mai frecvent întâlnită în scoarța terestră și este cel mai abundent metal de pe pământ, așa că probabil că nu vom epuiza niciodată. Ca urmare a moliciunii sale, aluminiul este ușor de lucrat și este stabil, spre deosebire de litiu. În plus, nu este toxic. Următoarele sunt alte avantaje ale bateriilor Al-air față de bateriile litiu-ion:
- Mai ieftin de făcut
- Stabilitate
- Amprenta de carbon mai redusă în ceea ce privește mineritul și rafinarea
- Stochează mult mai multă energie
- Mai usor decat majoritatea celorlalte baterii datorita faptului ca bateria este fabricata din aluminiu si aer
- Foarte reciclabil
În ciuda beneficiilor sale, această baterie are câteva dezavantaje. În primul rând, are dezavantajul de a fi o baterie primară. În esență, nu poate fi reîncărcat odată ce bateria este descărcată sau goală. În plus, aerul din interiorul bateriei corodează anodul de aluminiu. Prin urmare, placa de aluminiu din baterie trebuie înlocuită, ceea ce poate fi costisitor. În plus, costurile de producție a bateriei pot fi afectate de prețul fluctuant al argintului pe care îl conține bateria.
Probleme cu bateriile litiu-ion
Oamenii de știință au dezvoltat baterii mai bune din cauza dezavantajelor bateriilor litiu-ion care domină piața vehiculelor electrice. Litiul, nichelul și cobaltul utilizate în bateriile litiu-ion sunt metale pământuri rare care se găsesc doar în anumite părți ale lumii. În prezent, vehiculele electrice reprezintă 6% din vehiculele de pe șosea, iar exploatarea acestor metale este în plină desfășurare; imaginați-vă când numărul EV urcă la 50% sau 80%. Alte dezavantaje ale bateriilor litiu-ion includ următoarele:
- Scump de produs, deși prețurile au scăzut
- Instabilitatea litiului
- Stres pe rețeaua națională
- Rețele de încărcare scumpe și sofisticate
- Efecte asupra mediului asociate cu minerit și rafinare, deși mai multe baterii cu litiu sunt reciclate
Schimbarea bateriei versus reîncărcare
Există factori de care trebuie să țineți cont atunci când luați în considerare schimbarea bateriei versus reîncărcare. Pentru a obține aceeași autonomie per încărcare, ar fi nevoie de un pachet de baterii de 1/8 din dimensiunea unei baterii litiu-ion. Datorită greutății mai mici a bateriilor Al-air, vehiculele electrice vor putea călători mai departe, sporind eficiența generală.
De asemenea, va fi mai ușor și mai convenabil să împachetați bateria într-o locație din interiorul vehiculului electric care este ușor accesibilă, astfel încât să poată fi schimbată cu ușurință atunci când este necesar. Unele companii au estimat un timp de schimbare a bateriei aluminiu-aer de doar trei minute, aducând proprietarii de vehicule electrice din nou pe drum rapid.
Potrivit estimărilor, bateriile Al-air durează aproximativ 5.400 de mile. Întrebarea este: de ce ar merge cineva pe acest traseu în loc să se reîncarce? Cu un EV alimentat cu Al-air, puteți merge mult mai departe fără a găsi o stație de încărcare. Un alt motiv este că înlocuirea bateriei Al-air epuizate cu una reciclată este mult mai ieftină decât costul schimbului unei baterii Tesla. Deoarece singura piesă înlocuibilă sunt plăcile de aluminiu, care pot fi 100% reciclate, plătiți pentru milele pe care le parcurgeți.
Sunt bateriile din aluminiu-aer viitorul?
Este posibil să utilizați bateriile Al-air în vehiculele electrice de astăzi. Aceste baterii vor crește probabil în popularitate pe măsură ce stațiile de schimb de baterii devin mai răspândite. Până atunci, acestea ar putea fi folosite și pentru a extinde gama de vehicule electrice cu baterii litiu-ion, rezolvând problema de a trebui să reîncărcați atunci când nu puteți.
În cele din urmă, cumpărătorii de vehicule electrice vor avea opțiunea de a schimba bateriile sau de a-și reîncărca vehiculele, creând în cele din urmă o piață de vehicule electrice mai versatilă în beneficiul tuturor. Ca urmare, tranziția către o lume care se bazează complet pe vehicule electrice va continua să se accelereze.