Чи справді гібридні двигуни та електромобілі можна вважати нашим майбутнім? І на що ці технології здатні сьогодні? Сумна правда у тому, що ККД двигуна внутрішнього згоряння далекий від досконалого. Навіть куди ефективніший - дизель - працює лише на 30% від свого потенціалу; решта втрачається як вихлопний газ, охолодження та сила тертя. Коли ми купуємо 10 літрів дорогого пального, ми лише три з них безпосередньо використовуємо на пересування.
Передові моделі майбутнього, як от автогібриди, поєднують традиційне внутрішнє згоряння з електродвигуном. ККД останнього - значно вищий: він віддає до 70% своєї потужності. Автовиробники працюють над моделями, яких перед рухом достатньо було б ввімкнути на деякий час в розетку. Єдина поки проблема - електромобіль не має належної батареї.
Німецькі науковці вирішили цю проблему. Вони винайшли літій-іонну батарею, яка може зберігати величезну кількість енергії. З таким акумулятором електромобіль зможе працювати так само ефективно, як і авто з двигуном внутрішнього згорання.
“У нас є технологія, яка дозволить машинам на 100% живитися від електрики. Вона - енергетично вигідна, нейтральна у плані вуглекислого газу і не виробляє подальших викидів”, - розповідає проект-менеджер Др. Андреас Гутш.
Чому ж ця батарея аж настільки потужніша від звичайної? Секрет - у чіткому поділі позитивного та негативного полюсів. Адже, коли іони літію рухаються вперед-назад, полюси за жодних умов не мають торкатися один одного. Цей поділ забезпечує спеціальна, стійка до високих температур прокладка. Раніше такого не було.
Ось чому літій-іонні акумулятори досі застосовувались лише в мобільних телефонах та ноутбуках. Проблема в тому, що коли накопичується надто багато енергії, тонка фольга перегрівається. Якщо вона сплавиться, анод та катод зійдуться. Результат: коротке замикання та загроза вибуху.
“Ця прокладка керамічна, але, як бачите, її все ж можна скрутити. Відтак, її можна використовувати у літієвих батареях”, - каже працівник наукового бізнес-центру Evonik (м. Марль) Герхард Горпель.
Науковці поєднали два, здавалося б, несумісні матеріали: пластик та кераміку. Нова прокладка - дуже тонка і тягуча, як пластик, але витримує високу температуру, як порцеляна.
“Особливість у тому, що вона куди стійкіша до високих температур, ніж пластикова прокладка. Батарея нагрівається дуже сильно, але цей матеріал може витримати і значно вищу температуру”, - зазначив Герхард.
Це маленьке технічне ноу-хау складали в лабораторії. Прокладка має вигляд звичайного аркушу паперу, але дуже чітко відділяє полюси. Літій-іонні акумулятори складаються з кількох з’єднаних між собою пластин: це додає їм особливої потужності, що є необхідною вимогою для автодвигуна.
“Це просто енергопакет, і він включає все необхідне для того, аби вести авто з такою швидкістю, як ми хочемо”, - каже Герхард Горпель.
Батареї повинні також довести свою ефективність у надзвичайних ситуаціях; автомобілі мають відповідати найвищим стандартам безпеки. Це серйозний виклик науковцям.
“Це - виклик автомобілям, адже вимоги безпеки є надзвичайно високими. І ми це розуміємо, тому що кожен хоче мати авто з батареєю, яка не тільки працює, а ще і є безпечною”, - сказав Горпель.
Тест на перегрівання доводить, що навіть при температурі у 250 градусів батарея залишається стабільною і прокладка надійно виконує свою роботу. Та найважливішим бар’єром є наступний дослід: він симулює аварію, при якій метал проникає у батарею. Якщо при цьому не виникне короткого замкнення, акумулятор готовий до встановлення на машину. Батареї зашиті за заднім сидінням. Перший автомобіль з такою батареєю готовий до випробувань.
“Ми нарешті можемо почати тест, адже у нас тепер є керамічна прокладка, яка дозволяє робити ці батареї безпечними”, - каже проект-менеджер Др. Андреас Гутш.
Автомобіль на літій-іонних акумуляторах може зійти на конвеєр вже за кілька років. Майбутнє, як бачимо, за машинами на батарейках.