Новый техпроцесс в два раза удешевил аккумуляторы Li-Ion

в 10:46, , рубрики: 24M, Li-Ion, tesla, аккумуляторы, гаджеты, химия, Энергия и элементы питания, метки:

Новый техпроцесс в два раза удешевил аккумуляторы Li-Ion - 1

Исследователи из Массачусетского технологического института и компании 24M разработали усовершенствованный процесс производства литий-ионных аккумуляторов нового дизайна. По расчётам инженеров, он как минимум вдвое уменьшает стоимость аккумуляторов за счёт упрощения самого процесса и снижения количества необходимых материалов, одновременно улучшая технические характеристики аккумуляторов.

Li-Ion аккумуляторы — это самая дорогая деталь электромобиля. Только за счёт этого «хака» розничная цена автомобиля значительно снизится.

«Мы пересмотрели весь техпроцесс», — рассказывает профессор Йет-Мин Чан (Yet-Ming Chiang), сооснователь компании 24M (ранее он также стал сооснователем производителя батарей A123). Нынешний процесс производства аккумуляторов, говорит он, практически не менялся в течение двух десятилетий с момента изобретения технологии. Он неэффективен и использует больше этапов, чем требуется.

К 2020 году, по оценке Чана, компания 24M сможет производить аккумуляторы по цене менее $100 за киловатт⋅час. По мнению экспертов, именно такая стоимость представляет собой ценовой порог для массового распространения электромобилей. Строящийся сейчас мегазавод Tesla Gigafactory 1 тоже надееся выйти на такую стоимость к 2017 году за счёт массового производства.

В данный момент, по оценкам, стоимость Li-Ion аккумуляторов составляет от $300 до $500 за киловатт⋅час.

«Полутвёрдые» аккумуляторы

Новый техпроцесс представляет собой гибридную модель между обычной твёрдой батареей и так называемой «текучей» батареей (flow battery), в которой роль электродов выполняют суспензии из крохотных частиц в жидкости, закачанной в различные отсеки батареи. Собственно, такой дизайн аккумулятора пять лет назад изобрёл сам профессор Чан с коллегами.

В варианте 24M, хотя материал электродов не текуч, он всё равно состоит из похожей «полутвёрдой» коллоидной суспензии. Собственно, что и назали «полутвёрдой» батареей.

Такой подход сильно упрощает производство аккумуляторов, а также добавляет им гибкости и прочности. В научной работе, которую профессор опубликовал в журнале "Journal of Power Sources" (doi:10.1016/j.jpowsour.2015.06.023), сказано, что новый дизайн подходит для батарей и с низкой плотностью энергии, и с высокой плотностью энергии, как в Li-Ion аккумуляторах.

Стандартный техпроцесс предусматривает послойное нанесение жидкости на рулоны подложки. Каждый слой должен просохнуть, прежде чем наносить следующий. Новый метод вообще не требует никакой просушки. Используя меньшее количество электродов с меньшей толщиной, он на 80% уменьшает количество необходимых слоёв в батарее, а также количество нерабочего материала внутри аккулятора.

Если электродами служат частицы в суспензии, то заряженным частицам нужно преодолевать меньшее расстояние — свойство, известное как «извилистость», что уменьшает количество необходимого материала для электродов.

На иллюстрации показано, что новые аккумуляторы можно гнуть и сворачивать, это никак не влияет на их свойства.

Новый техпроцесс в два раза удешевил аккумуляторы Li-Ion - 2

Компания 24M уже изготовила на экспериментальном заводе около 10 000 аккумуляторов для тестирования. Фирма получила восемь патентов, на рассмотрении находится ещё 75 патентных заявок. Учитывая $50 млн полученных инвестиций от венчурных фирм плюс грант от министерства энергетики США, становится понятно, что бизнес тут серьёзный.

Изначально предполагалось использовать аккумуляторы как резервные источники питания в альтернативной энергетике, но сейчас профессор Чан с коллегами решили, что новые батареи вполне подходят для электромобилей.

Что важно, новый техпроцесс позволяет на маленьком заводе добиться такой же себестоимости производства, как и на громадной фабрике. Увеличение масштабов производства не даёт заметного экономического эффекта. Так что экономические перспективы Гигафабрики Tesla Motors становятся чуть более туманными. Впрочем, Илон Маск не обидится, если и без его помощи Li-Ion аккумуляторы подешевеют в несколько раз.

Автор: alizar

Источник

Поделиться новостью

* - обязательные к заполнению поля