Немецкий аккумуляторный стартап Theion обещает технологию, которая может предоставить уже в 2024 году возможность в три раза увеличить запас хода электромобиля на одной зарядке аккумуляторов. Об этом сообщает Forbes. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Ограниченный запас хода – одно из наиболее частых критических замечаний в адрес электромобилей. Хотя для нынешних электромобилей все более распространенным становится показатель пробега в 450 и более км, многие модели, работающие на ископаемом топливе, способны проехать на одном баке в два раза больше. А если бы электромобиль смог проезжать до 1500 км без подзарядки?
Такое видится реальным с новой технологией Theion, ключом к которой является сера. Даже само имя компании происходит от греческого названия этого желтого минерала.
По словам генерального директора Theion доктора Ульриха Эмса, сера обладает свойствами, необходимыми для осуществления революции в области химии аккумуляторов, с дополнительными преимуществами именно для электромобилей. Соучредитель и технический директор Theion Марек Славик работал над технологией большую часть последнего десятилетия, и недавно объединил усилия с Эмсом, чтобы воплотить ее в жизнь.
Критики электромобилей в социальных сетях напоминают: зарядные батареи требуют массы редкоземельных минералов, что делает их производство дорогим и проблематичным с этической точки зрения, особенно при получении сырья из таких стран, как Конго. Стратегия Theion заключается в том, чтобы основывать аккумуляторную технологию на минералах, которые гораздо более доступны, чем используемые в современных литий-ионных элементах, при аналогичных параметрах плотности энергии.
Сера является десятым по распространенности элементом на Земле, и ее источники доступны во множестве мест в мире. «Существующая аккумуляторная технология использует никель, марганец и кобальт в качестве катода. Наиболее распространенный вариант называется NMC 811, потому что в нем 80% никеля, 10% кобальта, 10% марганца. В нашем случае мы заменяем весь этот NMC 811 на серу. Мы также заменяем элементы меди и алюминия графеном. Поэтому в наших ячейках есть только литий-металлическая фольга, сера и углерод», – поясняет Эмс и уточняет: чтобы эта технология заработала, серу нужно сперва расплавить до образования кристаллов, но это требует температуры всего лишь в 112°C.
Конечно, можно заставить электромобиль проехать 1500 км и с современной аккумуляторной технологией. Проблема будет заключаться в том, насколько тяжелой будет эта батарея и сколько места для нее потребуется. Сейчас вес батареи с нужным запасом электрозаряда оценивается в 643-865 кг, так что понятно, почему ни один из современных электромобилей не предлагает запас хода в 1500 км.
Другим важным фактором является «объемная плотность» – то есть, сколько места занимают батареи. Необходимо вписать аккумуляторы в разумные объемы, чтобы осталось достаточно места для пассажиров и груза. В большинстве современных конструкций батареи размещаются в форме «скейтборда» под полом, при этом электромобили заметно уступают эквивалентам с двигателем внутреннего сгорания из-за «лишнего» полезного объема.
Эмс утверждает, что технология Theion радикально повысит как гравиметрическую, так и объемную плотность, так что ее батареи либо будут занимать меньше веса и места при той же емкости, либо вы сможете иметь гораздо большую емкость при том же весе.
Текущая технология Theion Gen 1 уже демонстрирует 500 Втч/кг и 800 Втч/литр, что выше, чем у Tesla 2170 (460 Втч/л). Но технология Gen 2 обещает поднять этот показатель до 700/1000 Втч в 2023 году, а в 2024 году появится Gen 3, который обеспечит 1 кВтч/кг и 1200 Втч/л. Применительно к «машине с запасом хода в 1500 км», такой ее аккумулятор будет весить всего 225 кг. Это будет примерно на 60 кг меньше, чем текущая батарея в Tesla Model 3 Long Range, которая имеет запас хода в 600 км.
Theion также обещает 2000 циклов заряда-разряда для технологии Gen 3, что превышает 1000-1500 циклов текущих литий-ионных элементов.
Важным аспектом является цена, но и здесь Theion обещает серьезную экономию. «Наша целевая расчетная цена составляет 30 евро за киловатт-час по сравнению с 90 евро за киловатт-час сегодня», – говорит Эмс. Это связано с тем, что материалы, которые использует Theion, дешевле. Учитывая, что батареи составляют около трети текущих затрат на электромобили, это снижение приведет к их общему удешевлению в сравнении с автомобилями на двигателях внутреннего сгорания.
Если технология Theion сработает так, как было обещано, она сможет устранить главные барьеры на пути широкого распространения электромобилей. Легковое «городское» авто с запасом хода до 500 км будет иметь аккумулятор весом всего 75 кг и объемом всего 50 литров – при нынешних 180 литрах.
Но некоторые проблемы все же остаются. Для зарядки такой батареи на 225 кВт-ч потребуется около 30 часов на домашнем зарядном устройстве мощностью 7,4 кВт, и, вероятно, более часа, чтобы достичь 80% даже на самых быстрых общедоступных зарядных устройствах. Но запас хода в 1500 км без подзарядки, в свою очередь, может компенсировать частоту пользования «быстрой подзарядкой».