Прорывная автомобильная технология придет из Австралии

Австралийская фирма Graphene Manufacturing Group (GMG) объявила о разработке графеновых алюминиево-ионных аккумуляторных батарей. Управляющий директор GMG Крейг Николь назвал целый ряд преимуществ ячеек нового типа перед литий-ионными аккумуляторами, в числе которых

• в 60(!) раз более быстрая зарядка,
• втрое большая долговечность,
• устойчивость к низким и высоким температурам,
• способность выдерживать большие токи,
• экологичность
• и безопасность.

Особенность алюминиево-ионных батарей — уникальный химический состав. Учёные Квинслендского университета (UQ) с факультета биоинженерии и нанотехнологий синтезировали аккумуляторы особой структуры. Специалистам UQ удалось «вживить» атомы алюминия в графеновую плоскость, значительно увеличив плотность получившихся ячеек. Ещё одно ноу-хау — использование искусственно-синтезированного «плазменного» графена, тогда как конкуренты применяют природные минералы.

Крейг Николь признаёт, что развитием технологии графеновых алюминиево-ионных аккумуляторов занимаются сразу в нескольких странах, но батарея GMG-UQ обладает куда лучшими характеристиками, например, по сравнению с ячейками Стэнфордского университета удельная ёмкость выросла втрое! В нынешнем виде удельная энергоёмкость аккумуляторов GMG-UQ достигает 160 Вт*ч на килограмм, а мощность — 7 КВт на килограмм.

Переход на графеновые алюминиево-ионные батареи позволит решить целый ряд проблем, считает Николь. Прототипы инновационных аккумуляторов не склонны к потере ёмкости при отрицательных температурах и перегреву. Не исключено, что инженерам удастся вовсе отказаться от охлаждения и обогрева ячеек, что позволит упростить конструкцию и снизить массу. Это важно, ведь в самой передовой литий-ионной батарее ёмкостью 100 киловатт-часов масса контура охлаждения достигает 80 килограммов!

Другой аспект — сравнительно невысокая стоимость изготовления алюминиево-ионных ячеек. В настоящий момент алюминий в шесть раз дешевле лития, а добыча этого металла не ограничена Китаем, так что предпосылок для резкого увеличения цен нет. Наконец, инновационные ячейки GMG-UQ взаимозаменяемы с текущими литий-ионными батареями. Николь подтвердил, что батареям GMG-UQ можно придать любую форму и подобрать такие параметры напряжения, чтобы автопроизводителям не пришлось переделывать модульные платформы.

У аккумуляторов GMG-UQ есть один существенный недостаток — пока технология не прошла апробацию, так что озвученные выдающиеся характеристики предварительные. Испытания планируют завершить к концу этого года, но на автомобилях алюминиево-литиевые батареи появятся в лучшем случае в 2024-м.

Следует отметить, что литий-металлическими аккумуляторами параллельно занимается автогигант General Motors совместно с фирмой SolidEnergy Systems (SES). Американские учёные идут по несколько иному пути, но концептуально идея та же — изменение химического состава батарей ради увеличения удельной ёмкости и снижения затрат. Альтернативные направления — разработка твердотельных аккумуляторов без жидкого электролита (Hitachi Zosen), а также повышение эффективности текущих литиевых батарей (Tesla, Geely, Volkswagen).