Të mërkurën e ardhshme, më 24 nëntor, tryeza e fundit e rrumbullakët e Driving into the Future do të diskutojë se si mund të duket e ardhmja e prodhimit kanadez të baterive. Pavarësisht nëse jeni optimist - vërtet besoni se të gjitha makinat do të jenë elektrike deri në vitin 2035 - ose mendoni se nuk do ta arrijmë atë qëllim ambicioz, makinat me bateri janë një pjesë e rëndësishme e së ardhmes sonë. Nëse Kanadaja dëshiron të jetë pjesë e këtij revolucioni elektrik, ne duhet të gjejmë një mënyrë për t'u bërë prodhuesi kryesor i sistemeve të energjisë së automobilave në të ardhmen. Për të parë se si duket e ardhmja, shikoni tryezën më të fundit të prodhimit të baterive për ne në Kanada këtë të mërkurë në orën 11:00 me kohën Lindore.
Harrojeni për bateritë në gjendje të ngurtë. E njëjta gjë vlen edhe për të gjitha zhurmat rreth anodave të silikonit. Edhe bateria e lavdëruar e aluminit-ajrit që nuk mund të karikohet në shtëpi nuk mund të shkundë botën e automjeteve elektrike.
Çfarë është një bateri strukturore? Epo, kjo është një pyetje e mirë. Për fat të mirë për mua, që nuk dua të pretendoj se mund të mos kem ekspertizë inxhinierike, përgjigja është e thjeshtë. Makinat elektrike aktuale mundësohen nga bateritë e instaluara në makinë. Oh, ne kemi gjetur një mënyrë të re për të fshehur cilësinë e tyre, e cila është të ndërtojmë të gjitha këto bateri litium-jon në dyshemenë e shasisë, duke krijuar një platformë "skateboard" që tani është sinonim i dizajnit EV. Por ata janë ende të ndarë nga makina. Një shtesë, nëse dëshironi.
Bateritë strukturore e përmbysin këtë paradigmë duke e bërë të gjithë shasinë e bërë nga qeliza baterie. Në një të ardhme në dukje ëndërrimtare, jo vetëm dyshemeja mbajtëse do të jetë në vend të baterive, por pjesë të caktuara të trupit - shtylla A, çati dhe madje, siç ka treguar një institucion kërkimor, është e mundur. Dhoma me presion të filtrit të ajrit - jo vetëm e pajisur me bateri, por në fakt përbëhet nga bateri. Sipas fjalëve të Marshallit të madh McLuhan, një makinë është një bateri.
Epo, megjithëse bateritë moderne litium-jon duken të teknologjisë së lartë, ato janë të rënda. Dendësia e energjisë e joneve të litiumit është shumë më e vogël se ajo e benzinës, kështu që për të arritur të njëjtin gamë si automjetet me lëndë djegëse fosile, bateritë në EV-të moderne janë shumë të mëdha. Shumë i madh.
Më e rëndësishmja, ato janë të rënda. Të tilla si të rënda në "ngarkesë të gjerë". Formula bazë që përdoret aktualisht për të llogaritur densitetin e energjisë së një baterie është se çdo kilogram jon litium mund të gjenerojë rreth 250 vat-orë energji elektrike. Ose në botën e shkurtesave, inxhinierët preferojnë, 250 Wh/kg.
Bëni pak matematikë, një bateri 100 kWh është si një Tesla e futur në një bateri Model S, që do të thotë se kudo që të shkoni, do të tërhiqni rreth 400 kg bateri. Ky është aplikacioni më i mirë dhe më efikas. Për ne laikët, mund të jetë më e saktë të vlerësojmë se një bateri 100 kWh peshon rreth 1000 paund. Të tilla si gjysmë ton.
Tani imagjinoni diçka si Hummer SUT i ri, i cili pretendon të ketë një fuqi në bord deri në 213 kWh. Edhe nëse gjenerali gjen disa përparime në efikasitet, Hummer-i i lartë do të vazhdojë të tërheqë rreth një ton bateri. Po, do të ecë më larg, por për shkak të të gjitha këtyre avantazheve shtesë, rritja e rrezes nuk është në përpjesëtim me dyfishimin e baterisë. Sigurisht, kamioni i tij duhet të ketë një motor më të fuqishëm - domethënë më pak efikas - për t'u përshtatur. Performanca e alternativave më të lehta dhe më të shkurtra. Siç do t'ju thotë çdo inxhinier automobilistik (qoftë për shpejtësinë apo ekonominë e karburantit), pesha është armiku.
Këtu hyn bateria strukturore. Duke ndërtuar makina nga bateritë në vend që t'i shtoni ato në strukturat ekzistuese, shumica e peshës së shtuar zhduket. Në një masë të caktuar - domethënë, kur të gjitha gjërat strukturore shndërrohen në bateri - rritja e gamës së udhëtimit të makinës nuk çon në pothuajse asnjë humbje peshe.
Siç mund ta prisni - sepse e di që jeni ulur atje duke menduar "Çfarë ideje e mrekullueshme!" - ka pengesa për këtë zgjidhje të zgjuar. E para është të zotëroni aftësinë për të bërë bateri nga materiale që mund të përdoren jo vetëm si anodë dhe katodë për çdo bateri bazë, por edhe si mjaft të forta - dhe shumë të lehta! -Një strukturë që mund të mbajë një makinë dytonëshe dhe pasagjerët e saj dhe shpresohet që të jetë e sigurt.
Nuk është për t'u habitur që dy komponentët kryesorë të baterisë strukturore më të fuqishme deri më sot - të prodhuara nga Universiteti i Teknologjisë Chalmers dhe të investuara nga Instituti Mbretëror i Teknologjisë KTH, dy universitetet më të famshme inxhinierike të Suedisë - janë fibra karboni dhe alumini. Në thelb, fibra karboni përdoret si elektrodë negative; elektroda pozitive përdor letër alumini të veshur me fosfat hekur litium. Meqenëse fibra e karbonit gjithashtu përcjell elektrone, nuk ka nevojë për argjend dhe bakër të rëndë. Katoda dhe anoda mbahen të ndara nga një matricë fibër qelqi që përmban gjithashtu një elektrolit, kështu që jo vetëm transporton jonet e litiumit midis elektrodave, por gjithashtu shpërndan ngarkesën strukturore midis të dyjave. Tensioni nominal i çdo baterie të tillë është 2.8 volt, dhe si të gjitha bateritë aktuale të automjeteve elektrike, mund të kombinohet për të prodhuar 400 V ose edhe 800 V të zakonshme për automjetet elektrike të përditshme.
Edhe pse ky është një hap i qartë, edhe këto qeliza të teknologjisë së lartë nuk janë aspak gati për kohën kryesore. Dendësia e tyre e energjisë është vetëm 25 vat-orë për kilogram, dhe ngurtësia e tyre strukturore është 25 gigapascal (GPa), e cila është vetëm pak më e fortë se fibra xhami e kornizës. Megjithatë, me financimin e Agjencisë Kombëtare Suedeze të Hapësirës, ​​versioni i fundit tani përdor më shumë fibër karboni në vend të elektrodave të letrës së aluminit, të cilat studiuesit pretendojnë se kanë ngurtësi dhe densitet energjie. Në fakt, këto bateri të fundit karboni/karboni pritet të prodhojnë deri në 75 vat/orë energji elektrike për kilogram dhe një modul Young prej 75 GPa. Kjo densitet energjie mund të mbetet ende pas baterive tradicionale litium-jon, por ngurtësia e saj strukturore tani është më e mirë se alumini. Me fjalë të tjera, bateria diagonale e shasisë së automjeteve elektrike e bërë nga këto bateri mund të jetë strukturore po aq e fortë sa bateria e bërë nga alumini, por pesha do të reduktohet shumë.
Përdorimi i parë i këtyre baterive të teknologjisë së lartë është pothuajse me siguri elektronika e konsumit. Profesori i Chalmers Leif Asp tha: "Në pak vite, është plotësisht e mundur të prodhohet një smartphone, laptop ose biçikletë elektrike që është vetëm gjysma e peshës së sotme dhe është më kompakte". Megjithatë, siç theksoi personi përgjegjës i projektit, "Ne jemi të kufizuar vetëm nga imagjinata jonë këtu."
Bateria nuk është vetëm baza e automjeteve moderne elektrike, por edhe lidhja e saj më e dobët. Edhe parashikimi më optimist mund të shohë vetëm dyfishin e densitetit aktual të energjisë. Po sikur të duam të marrim rrezen e jashtëzakonshme që të gjithë ne kemi premtuar – dhe duket se dikush çdo javë premton 1000 kilometra për karikim? — Do të duhet të bëjmë më mirë sesa t'i shtojmë bateritë makinave: do të duhet të bëjmë makina nga bateritë.
Ekspertët thonë se riparimi i përkohshëm i disa rrugëve të dëmtuara, përfshirë autostradën Coquihalla, do të zgjasë disa muaj.
Postmedia është e përkushtuar të mbajë një forum diskutimi aktiv por privat dhe inkurajon të gjithë lexuesit të ndajnë pikëpamjet e tyre mbi artikujt tanë. Mund të duhet deri në një orë që komentet të shfaqen në faqen e internetit. Ne ju kërkojmë t'i mbani komentet tuaja relevante dhe të respektueshme. Ne kemi aktivizuar njoftimet me email - nëse merrni një përgjigje për komentin, nëse një temë e komenteve që ndiqni është përditësuar, ose nëse ndiqni komentin e një përdoruesi, tani do të merrni një email. Ju lutemi vizitoni Udhëzimet tona në komunitet për më shumë informacion dhe detaje se si të rregulloni cilësimet e emailit.