Ето как електромобилите ще поевтинеят с 30%

Две взаимосвързани неща спират напредъка на електрическите автомобили: това са цената на литиево-йонните батерии и сравнително кратката продължителност на живота им. Но сега един американски стартъп е готов да реши наведнъж и двата проблема, а технологията му изглежда толкова обещаващо, че привлече подкрепата на BASF и на Калифорнийската енергийна комисия.
 
 

  
 
Цената на литиево-йонните батерии падна драстично за последните 10 години - от 1183 долара за киловатчас до 156 долара в края на миналата година. Но дори и това е твърде високо за масовата употреба, и електромобилите си остават чувствително по-скъпи от конвенционалните коли. Ето пример: новото Renault Zoe, с 55-киловатчасова батерия и добро оборудване, струва над 70 000 лева - повече от два пъти над аналогично бензиново Renault Clio. Същото е съотношението и при другите производители. За да предпочете някой електромобила, са нужни политически мерки и държавни субсидии в особено големи размери, каквито няма скоро да дочакаме в България. Самите производители не могат да извлекат особена печалба от подобни модели заради високата себестойност на батерията, и ги налагат само защото екологичните изисквания и глобите от Брюксел ги принуждават.

   
Вторият, и свързан с това проблем, е продължителността на живота й. Eдна типична литиево-йонна батерия в наши дни издържа едва 500-600 пълни цикъла зареждане-разреждане-зареждане (от 100% до 0% до 100%). Това е съвсем приемливо за компании като Apple и Samsung, които биха се радвали да си купувате ново устройство от тях на всеки две-три години. Но очевидно не е приемливо за електромобилите, при които една смяна на батерията струва няколко хиляди долара. Затова производителите просто ограничават цикъла: те не позволяват да ползвате пълния капацитет на батерията, така че зареждането ви обикновено е до 85 или 90 на сто, не повече, и освен това правят всичко възможно да избегнат пълното й разреждане. Това удължава живота й до няколко хиляди цикъла. Но пак не е достатъчно да направи електромобила безгрижен, печеливш и продаваем на вторичния пазар.

Надеждите на производителите бяха с масовизацията на батериите да падне драстично и цената им. Но по-голямото търсене увеличи цените на някои суровини, и до голяма степен компенсира този ефект. Графиката е по данни на Bloomberg NEF

Какъв е най-честият проблем при литиево-йонните батерии? При химичната реакция в тях литиевите йони пътуват постоянно от катода към анода. Но в хода на реакцията катодът и анодът постепенно "обрастват" със слой от литиеви съединения, които не само пречат на пътя на йоните, но и постепенно изчерпват лития от електролита и така капацитетът на батерията намалява. Това обрастване се нарича Solid-Electrolyte Interphase, или SEI.

Тук на сцената излиза калифорнийският стартъп Coreshell Technologies. Неговите трима основатели са измислили начин да покрият електродите с много специален нанослой, който ги предпазва от "обрастване", а в същото време безпрепятствено пропуска литиевите йони. Това увеличава енергийната плътност на батерията, удължава чувствително живота й и, не на последно място, намалява нуждата от литий за производството й.
  
  

Основателите на Coreshell Джонатан Тан, Хосе Родригес и Роджър Басу
 
  
От компанията твърдят, че технологията им ще понижи себестойността на съвременните батерии с 30%. От германската BASF, един от най-големите доставчици на катодни материали и партньор на Coreshell, вече проведоха изпитания и потвърдиха това. "Технологията показва съществени подобрения в представянето спрямо стандартните материали", заяви говорител на BASF пред агенция Reuters.

За момента пред масовото й въвеждане стои само една пречка: от Coreshell трябва да измислят как да нанасят своето нанопокрие в хода на съществуващия процес за производство на електроди. Той до голяма степен наподобява ролките на печатарска преса. За момента от стартъпа не са успели да се нагодят към този процес и трябва да полагат покритието отделно, при по-високи разходи. Но очевидно задачата не е неразрешима, защото Coreshell за последния месец си осигури над 4 милиона долара допълнително финансиране от компании като Entrada Ventures, Baruch Future Ventures, UC Berkeley's Skydeck и Калифорнийската комисия по енергията.

Как работят литиево-йонните батерии и суперкондензаторите (ГАЛЕРИЯ):

1 от 7 | 7 ключови факта за суперкондензаторите

Как работят батериите?
Технологията на батериите е едно от нещата, които отдавна приемаме за даденост, без много да се замисляме как функционира. Повечето хора си представят, че при зареждане просто "сипваме" електричество в батерията като вода в туба. Но батерията не съхранява пряко електричество, а само го произвежда при нужда чрез химична реакция между двата електрода и разделящата ги течност (най-често), наречена електролит. При тази реакция химикалите в нея се превръщат в други вещества, отделяйки енергия. Когато изцяло се превърнат, реакцията спира - батерията е изтощена. При подлежащите на презареждане батерии обаче реакцията може да се случва и в обратна посока - когато я зареждате, енергията задейства противоположен процес, който възстановява изходните химикали. Това може да се повтори стотици или хиляди пъти, но неизбежно в процеса има загуби, а и по електродите се натрупват паразитни вещества. Затова животът на батериите е ограничен (обикновено между 3000 и 5000 цикъла).