Bateriile cu ioni de litiu vor alimenta mașinile?

  • Phillip Hopkins
  • 0
  • 3856
  • 919
Galerie de imagini: Mașini hibride Chevrolet Volt, un hibrid plug-in conceput pentru a rula până la 40 de mile pe un pachet de baterii cu litiu-ion. Vezi mai multe poze cu mașini hibride. Alex Wong / Getty Images

O progresie către mașinile hibride și electrice pare un pas natural în evoluția tehnologiei auto. Analiștii nu prognozează în curând scăderea prețurilor la petrol și ga-soline, mutând efectiv producătorii de mașini în trepte mari pentru a găsi următoarea cea mai bună cale de a alimenta vehiculele. Dacă mașinile recente de concept dezvăluite de marii producători de automobile sunt predictori exacti, Baterii cu ioni de litiu (Li-ion) poate este glonțul acela magic.

Luați, de exemplu, Chevrolet Volt. Acesta este conceptul hibrid plug-in de la General Motors, conceput să funcționeze pe o distanță de 64,3 km de 40 de mile (în totalitate) din bateriile Li-ion. După aceea, un motor mic de gaz va prelua încă 600 km (965 kilometri). Asta înseamnă că mulți oameni își pot completa naveta zilnică fără a arde o picătură de gaz. În plus, compania intenționează să înceapă să le bage în masă până în 2010.

Puteți reîncărca niște baterii cu litiu-ion prin conectarea mașinii la o priză. VisionsofAmerica / Joe Sohm / Getty Images

Și Chevrolet nu este singur în tendința Li-ionilor. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler și Saturn, toate automobilele concepute din 2008, care prezintă pachete de baterii Li-ion pentru o conducere mai ecologică [sursa: Mahoney].

De ce această defecțiune a bateriilor Li-ion în primul rând? Toyota Prius și doi noi hibrizi pe care compania a dezvăluit-o în iunie 2008 folosesc o baterie de nichel-metal-hidrură. Conform celor mai recente standarde EPA, Prius obține 46 de mile pe galon combinate - ca să nu mai vorbim de faptul că s-a vândut ca și hotcakes. [sursa: fueleconomy.gov].

În termeni energetici, bateriile Li-ion pur și simplu împachetează un pumn mai puternic. Bateriile Li-ion stochează mai multă energie în spații mai mici decât cele mai tradiționale cu plumb și nichel-metal-hidrură. Litiu are cea mai mare densitate de energie și potențial electrochimic din toate metalele, ceea ce îi conferă această rezistență [sursa: Buchmann]. Bateriile cu nichel-metal-hidrură din hibrizi pe drum sunt de asemenea grele, limitându-și potențialul, în timp ce bateriile Li-ion pot amplifica viteza fără a cântări mașina în jos. Datorită acestei proprietăți, puteți găsi versiuni mai mici ale acestora în multe produse electronice de larg consum, cum ar fi laptopuri, telefoane mobile și iPod-uri.

Există însă câteva drumuri pentru ca bateriile Li-ion să devină benzină de mâine și anume siguranța, costurile și longevitatea. Vom verifica problemele de siguranță pe pagina următoare.

-

Pachetele de baterii cu ioni de litiu și celulele au toate formele și dimensiunile, dar toate sunt similare. Verificați cum arată pachetele și celulele din interior.

Vă amintiți când laptopurile au izbucnit în flacără în 2006? Era bateria litiu-ion.

Exploziile aleatorii din cauza supraîncălzirii nu au fost o problemă larg răspândită, însă, totuși, producătorul de baterii cu litiu-ion Sony, care a ieșit cu prima baterie Li-ion comercializată în 1991, a trebuit să-și amintească mai mult de 6 milioane de calculatoare din cauza acesteia [sursa: Lamb ].

Pachetele de baterii cu ioni de litiu și celulele au toate formele și dimensiunile, dar toate sunt similare. Verificați cum arată pachetele și celulele din interior.

În câțiva ani de atunci, bateria Li-ion nu și-a recuperat complet reputația de siguranță. Acum puteți vedea de ce așezarea ei în interiorul unei mașini face unii oameni un pic anticipare.

De ce există o șansă de explozie? Bateriile Li-ion funcționează prin separarea părților sale pozitive și negative de un strat subțire, numit an electrolit. Electrolitul este perforat pentru a permite ionilor de litiu să treacă dintr-o parte a camerei în cealaltă, generând astfel un curent. Micile bucăți de metal rezultate din procesul de fabricație pot fi blocate în aceste perforații, împiedicând ionii să curgă liber. Presiunea și căldura se pot acumula, provocând o explozie. De asemenea, lăsarea ionilor să se miște prea repede poate duce și la supraîncălzire.

Deci, cum face totul electric Tesla Roadster reușești să împachetezi 6.831 de baterii Li-ion sub capotă, fără a risca o explozie majoră? Sistemul de stocare a energiei Tesla care propulsează mașina este echipat cu un sistem de răcire, care asigură că bateriile nu se supraîncălzesc. De asemenea, reglează viteza fluxului de ioni pentru a nu le reîncărca sau a se scurge prea repede.

Întrucât companiile auto și oamenii de știință își dau seama de potențialul larg al bateriilor Li-ion, acestea au turnat timp și bani pentru a găsi modalități de a reduce orice pericol pentru siguranță. De exemplu, nanotehnologie, studiul atomilor și nanostructurilor poate fi în măsură să prevină acele explozii periculoase. Noile nanomateriale, cum ar fi nanofosfatul, nu sunt predispuse la scurtare ca grafitul, tradiționalul electrolit Li-ion [sursa: Peter].

Și vorbind despre timp și bani, înainte ca bateriile Li-ion să-și facă intrarea mărețe în lumea automobilelor de consum, trebuie să fie mai ieftine și mai durabile. Aflați de ce și cum în pagina următoare.

Mașini electrice de altădată

Aruncarea de astăzi către mașinile electrice este mai mult o renaștere decât o revoluție. De fapt, vagoanele electrice erau în jur la începutul anilor 1800, cu mult înaintea motorului cu ardere internă. Pe vremea noastră, atât Toyota, cât și General Motors au ieșit cu modele de mașini electrice la sfârșitul anilor 90, pe care în cele din urmă le-au scos din producție.

GM EV-1: General Motors a eliberat un număr mic de aceste berline electrice în 1996, dar numai pentru închiriere. Acesta a atras toate modelele în 2003, după ce a cheltuit un raport raportat la 1 miliard de dolari [sursa: CBS News]. Revista TIME a numit-o și una dintre cele „50 de mașini mai rău ale tuturor timpurilor” datorită gamei limitate și a cheltuielilor ridicate de producție [sursa: TIME].

Toyota RAV4-EV: versiunea electrică a SUV-ului RAV familiar. La fel ca EV-1, Toyota a încetat să mai facă acest model în 2003. Potrivit companiei, aceasta conservează mașina din cauza vânzărilor lente și a practicării bateriei sale de alimentare cu energie, care costă mai mult să o înlocuiască decât întregul vehicul [sursa: Toyota].

Soseaua Tesla vinde pentru peste 100.000 USD parțial din cauza prețurilor ridicate ale bateriilor cu ioni de litiu. Mike Gaustella / WireImage / Getty Images

Tesla Roadster poate merge echivalentul a 256 de mile pe galon. Pur și simplu conectați-o peste noapte și puteți merge până la 250 de mile (402 kilometri) fără a vă opri lângă benzinărie. Dar există o captură - un model din 2009 se vinde cu peste 100.000 USD.

O parte din acest preț considerabil este designul și facilitățile elegante, ale mașinii sport și puterea de a trece de la zero la 60 de mile pe oră în mai puțin de patru secunde - o accelerație care se află printre cele mai performante mașini sport pe benzină. Dar această putere nu este ieftină. De fapt, bateriile Li-ion sunt de aproximativ patru până la cinci ori mai scumpe decât cele cu nichel-metal-hidrură [sursa: Popely]. Întrucât pachetele auto pot costa între 10.000 și 15.000 USD fiecare, găsirea unei alternative mai ieftine va fi un obstacol major pentru companiile auto care doresc să le comercializeze [sursa: Popely].

De asemenea, există o problemă cu durata de viață a bateriei. La fel ca bateriile AA pe care le-ați pus în telecomanda televizorului, bateriile Li-ion vor muri în cele din urmă. Chiar dacă nu le folosești, vor începe să se degradeze imediat ce vor fi făcute. Le puteți reîncărca, dar numai o cantitate limitată de ori. Este ca și cum ai încerca să umpli un ulcior cu apă, care are o gaură minusculă care devine din ce în ce mai mare cu fiecare utilizare.

Măsurăm longevitatea bateriei în ciclul de viață sau numărul de ori pe care îl puteți descărca, încărcați-l și folosiți-l din nou. Cu bateriile Li-ion, pornind de la o baterie complet încărcată de 100 la sută vă va oferi o durată de viață mai lungă a ciclului, dar va reduce numărul total de cicluri pe care le veți obține. Din acest motiv, Tesla Roadster nu vă permite să reîncărcați mai mult de 95 la sută din puterea inițială sau să o lăsați să scurgă la mai puțin de 2 la sută [sursa: Eberhard și Straubel]. De asemenea, compania proiectează pachetul de baterii să dureze 100.000 de mile sau cinci ani. În acel moment, va trebui să înlocuiți bateria.

Ca și în ceea ce privește problema de siguranță, cercetătorii caută o alternativă de litiu cu durată mai lungă. Și încă o dată, nanotehnologia pare să conducă pachetul de soluții potențiale. O companie, Altair Nanotechnologies a anunțat în 2006 că a găsit un material nou care să depășească cu mult bateriile Li-ion și să se încarce mai repede la același preț, numit titanat de litiu [sursa: Bullis]. Compania canadiană de automobile Phoenix Motorcars folosește baterii de titanat de litiu în linia sa de mașini electrice care au o autonomie de 100 de mile.

Toshiba a ieșit, de asemenea, cu o baterie Li-ion cu încărcare rapidă pentru biciclete și vehicule de construcție pe care în cele din urmă dorește să o testeze în mașini [sursa: MSNBC]. În iunie 2008, Toyota și-a făcut publice planurile de a uni forțele cu compania care își produce actualele baterii hibride pentru a dezvolta baterii Li-ion până în 2009 [sursa: Kim].

Cu atât de multă energie în dezvoltarea bateriilor Li-ion, există o posibilitate puternică ca acestea să ne alimenteze mașinile în viitorul apropiat. Pentru mai multe informații despre mașinile de mâine și informații conexe, vizitați linkurile de pe pagina următoare.

-

Articole similare

  • Corner Quiz: Test de baterii
  • Cum funcționează mașinile electrice
  • Cum funcționează celulele de combustibil
  • Cum funcționează mașinile hibride
  • Cum funcționează mașina inteligentă
  • Cum funcționează hibridul Aptera
  • Cum funcționează iQ Car
  • Cum funcționează prețurile gazelor

Mai multe legături grozave

  • FuelEconomy.gov
  • Chevrolet Volt
  • Tesla Motors

surse

  • Buchmann, Isidor. "Este litiu-ion bateria ideală?" Universitatea Baterii Actualizat în noiembrie 2006. (26 iunie 2008)
  • Bullis, Kevin. „Mașina cu litiu-ion”. Revizuirea tehnologiei. MIT. 24 martie 2006. (26 iunie 2008) http://www.technologyreview.com/Biztech/16624/page1/
  • Cotta, Rick. "Baterii hibride: Nici unul mai rău pentru uzură?" Ghidul consumatorului Auto. (1 iulie 2008) https: //consumerguideauto..com/hybrid-batteries-none-the-worse-for-wear-cga.htm
  • Eberhard, Martin și Straubel, JB. „Un pic despre baterii”. Tesla Motors 30 noiembrie 2006. (26 iunie 2008) http://www.teslamotors.com/blog2/?p=39
  • Hall, Kevin G. „Creșterea prețurilor la petrol la dezvoltarea de noi baterii hibride”. Ziare McClatchy. 8 iunie 2008. (26 iunie 2008) http://www.mcclatchydc.com/226/story/39869.html
  • Kim, Chang-Ran. "Toyota va începe producția bateriei litiu-ion în 2009." 11 iunie 2008. (26 iunie 2008) http://www.boston.com/news/world/asia/articles/2008/ 06/11 / toyota_to_start_lithium_ion_battery_output_in_2009 /
  • Lamb, Gregory M. „Căutați o baterie mai bună continuă să meargă și să meargă.” Monitorul științei creștine 18 septembrie 2006. (26 iunie 2008) http://www.csmonitor.com/2006/0918/p13s01-stct.html
  • LaReau, Jamie. "GM Lutz vorbește despre baterii cu ion litiu, mașini și Toyota." Știri auto. 19 noiembrie 2007.
  • Mahoney, Patrick G. "Mașini concept de o altă culoare ... Verde." Proiectarea mașinilor. 10 aprilie 2008. (26 iunie 2008)
  • Personalul MSNBC "Baterie avansată pentru mașini electrice?" MSNBC. 13 decembrie 2007. (26 iunie 2008) http://www.msnbc.msn.com/id/22240865/
  • Peter, Tom A. "Battery Tech începe să ajungă la High Tech." Monitorul științei creștine 15 martie 2007. (26 iunie 2008) http://www.csmonitor.com/2007/0315/p14s01-stct.html
  • În ultima vreme, Rick. "Cursa auto cu baterie continuă: În ciuda problemelor actuale cu privire la costuri și siguranță, producătorii auto văd plug-in-uri și hibrizi ca remediu la viitoarea benzină de 5 litri de dolari". McClatchy - Tribune Business News. 18 iunie 2008. (26 iunie 2008) http://www.chicagotribune.com/business/chi-wed-car-batteries_06-17jun18,0,4936123.story



Nimeni nu a comentat acest articol încă.

Cele mai interesante articole despre secrete și descoperiri. O mulțime de informații utile despre tot
Articole despre știință, spațiu, tehnologie, sănătate, mediu, cultură și istorie. Explicați mii de subiecte pentru a ști cum funcționează totul