Hva er et aluminium-luftbatteri?

Hva er et aluminium-luftbatteri?

Ettersom elbilmarkedet fortsetter å ta fart, har noen bilkjøpere fortsatt bekymringer om rekkevidde og litiumionbatterisikkerhet. For å løse disse gyldige bekymringene, brukes mye penger og tid på å utvikle nye batteriteknologier.





beste stedet å kjøpe musikk -CDer på nettet

De siste årene har selskaper investert i et gammelt, men forbedret batteri basert på aluminium og luft, som har potensial til å fremme elbilindustrien betydelig. Aluminium-luft-batteriet (Al-air) ser ut til å være en EV-batteri-spillveksler, men er det hele hype?





MAKEUSE AV DAGENS VIDEO

Hva er et aluminium-luftbatteri?

  Diagrambilde av aluminium-luftbatteri
Bildekreditt: ENERGY.GOV/ Wikimedia Commons

Elektriske kjøretøy spiller en viktig rolle for å oppnå en fremtid med netto null. Men, rekkevidde angst og sikkerhetsspørsmål angående litium-ion-batterier er veisperringer som hindrer vekst i elbilmarkedet. Litium-ion-batterier har ledet EV-revolusjonen, men det er fortsatt begrenset til en rekkevidde på 400 mil, noe som kan skape problemer på lange bilturer.





Besværet med å finne en ladestasjon i avsidesliggende områder og vente til elbilen din er ladet kan avskrekke potensielle kjøpere. Andre oppfattede litiumbatteriproblemer, som batteriforringelse, lekkasjer og overlading, hjelper heller ikke mye på saken. Med all den andre batteriteknologien der ute, får Al-air-batterier så mye oppmerksomhet fordi de ikke må lades.

Konseptet med disse batteriene går tilbake til 1960-tallet. Men siden elektrolytten var farlig kaustisk og giftig, kunne den ikke brukes kommersielt. Trevor Jackson, en ingeniøroffiser i Storbritannias Royal Navy, begynte å eksperimentere med batteriet i 2001, noe som gjorde det trygt å bruke. Al-air-batterier er laget av en aluminiumslegeringsplate som anode, en luftkatode, en ikke-giftig elektrolytt som vann og en sølvkatalysator.



Hvordan fungerer et aluminium-luftbatteri?

Tradisjonelle EV-batterier har to elektroder, en katode og en anode laget av forskjellige materialer, med en elektrolytt mellom seg. Når batteriet brukes, strømmer ioner fra anoden gjennom elektrolytten til katoden. Under lading strømmer ionene motsatt vei tilbake til anoden.

Al-air-batterier fungerer på samme måte som en brenselcelle. Den bruker aluminium ved anoden og oksygen ved katoden. Resultatet er en mye høyere energitetthet. Rundt åtte til ni ganger større enn dagens litium-ion-batterier som brukes i elbiler, en betydelig effektøkning. Energitetthet måler hvor mye energi et batteri kan lagre per masseenhet. Effekttetthet måler hvor mye øyeblikkelig energi den kan levere per masseenhet.





Anoden frigjør elektroner når aluminium oksiderer, mens katoden reduserer oksygen for å frigjøre elektroner, og genererer dermed elektrisk energi. En last kan drives av den elektriske strømmen som genereres av elektroner som beveger seg gjennom en ekstern krets. Sluttresultatet er et hvitt pulver som dannes på anoden.

Fordeler og ulemper med aluminium-luftbatterier

  grafikk for resirkulering av batteri

Aluminium er den tredje vanligste naturressursen i jordskorpen og er det metallet som finnes mest på jorden, så vi vil sannsynligvis aldri gå tom. Som et resultat av sin mykhet er aluminium lett å jobbe med, og det er stabilt, i motsetning til litium. Dessuten er det ikke giftig. Følgende er andre fordeler med Al-air-batterier fremfor litium-ion-batterier:





  • Billigere å lage
  • Stabilitet
  • Lavere karbonavtrykk når det gjelder gruvedrift og raffinering
  • Lagrer mye mer energi
  • Lettere enn de fleste andre batterier på grunn av at batteriet er laget av aluminium og luft
  • Svært resirkulerbar

Til tross for fordelene, er det noen ulemper med dette batteriet. For det første har det ulempen av å være et primærbatteri. Den kan i hovedsak ikke lades opp når batteriet er utladet eller tomt. Videre korroderer luften inne i batteriet aluminiumsanoden. Derfor må aluminiumsplaten i batteriet skiftes, noe som kan bli kostbart. I tillegg kan batteriproduksjonskostnadene påvirkes av den svingende prisen på sølv batteriet inneholder.

Problemer med litium-ion-batterier

  Mineralgruvedrift for tungt utstyr og lastebiler

Forskere har utviklet bedre batterier på grunn av ulempene med litium-ion-batterier som dominerer elbilmarkedet. Litium, nikkel og kobolt som brukes i litium-ion-batterier er sjeldne jordmetaller som bare finnes i visse deler av verden. For øyeblikket utgjør elbiler 6 % av kjøretøyene på veien, og utvinningen av disse metallene er godt i gang; tenk deg når EV-tall stiger til 50 % eller 80 %. Andre ulemper med litium-ion-batterier inkluderer følgende:

  • Dyrt å produsere, selv om prisene har gått ned
  • Litium ustabilitet
  • Stress på det nasjonale rutenettet
  • Dyre og sofistikerte ladenettverk
  • Miljøeffekter knyttet til gruvedrift og raffinering, selv om flere litiumbatterier resirkuleres

Batteribytte versus opplading

  NIO EV Power Batteribytte
Bildekreditt: bfishadow/ Wikimedia Commons

Det er faktorer du må huske på når du vurderer batteribytte versus opplading . For å få samme rekkevidde per lading, vil det være nødvendig med en batteripakke 1/8 av størrelsen på et litiumionbatteri. På grunn av den lavere vekten til Al-air-batterier, vil elbiler kunne reise lenger, noe som øker den totale effektiviteten.

Det vil også være enklere og mer praktisk å pakke batteriet på et sted i elbilen som er lett tilgjengelig slik at det enkelt kan byttes ut ved behov. Noen selskaper har estimert en batteribyttetid i aluminium og luft på bare tre minutter, noe som får elbileiere raskt tilbake på veien.

Ifølge estimater varer Al-air-batterier rundt 5400 miles. Spørsmålet er: hvorfor skulle noen gå denne ruten i stedet for å lade opp? Med en Al-air-drevet elbil kan du komme mye lenger uten å finne en ladestasjon. En annen grunn er at det er mye billigere å bytte ut det tomme Al-air-batteriet med et resirkulert kostnadene ved å bytte ut et Tesla-batteri . Siden den eneste utskiftbare delen er aluminiumsplatene, som kan resirkuleres 100 %, betaler du for milene du kjører.

Er aluminium-luftbatterier fremtiden?

Det er mulig å bruke Al-air-batterier i dagens elektriske kjøretøy. Disse batteriene vil sannsynligvis øke i popularitet ettersom batteribyttestasjoner blir mer utbredt. Inntil da kan de også brukes til å utvide rekkevidden til elbiler med litiumionbatterier, og løse problemet med å måtte lade opp når du ikke er i stand til det.

Etter hvert vil EV-kjøpere ha muligheten til å bytte batterier eller lade kjøretøyene sine, og til slutt skape et mer allsidig EV-marked til alles fordel. Som et resultat vil overgangen til en verden som er fullstendig basert på elektriske kjøretøy fortsette å akselerere.