Алуминиево-йонните клетки могат да работят и без топлинен мениджмънт
Компанията Graphene Manufacturing Group, която се надява алуминиево-йонната технология да комбинира качествата на литиево-йонните батерии и суперкондензаторите. Според най-актуалната информация за нивото на разработките на фирмата, новите технологии може би ще позволят батериите да нямат нужда от топлинен мениджмънт.
Компаниите произвеждащи литиево-йонни клетки правят всичко възможно този тип технологии да превърнат електрическия автомобил в адекватен конкурент на конвенционалните модели, задвижвани от двигатели с вътрешно горене. Истината е че за последното десетилетие енергийната плътност на този тип решения нарасна значително и е несравнимо по-висока от тази на първите „комерсиално“ използвани литиево-йонни батерии през 1991 година. Принципът им на работа си остава същият. На този фон възможността за качествена технологична промяна с напълно нова технология предлагана от компанията Graphene Manufacturing Group (GMC) изглежда изключително обещаващо.
Базирани на изследователската работа на екипи от Университета в Куийнсленд в Австралия, клетките на GMC обещават възможности за зареждане със 70 (!) пъти по-висока скорост от тази при средностатистическите литиево-йонни клетки. Същевременно с това алуминиево-йонните клетки са по-чисти, по-надеждни, производството им е с по-високо ниво на опазване на околната среда и имат по-голяма изходна мощност. На практика скоростта им на зареждане и разреждане е толкова висока, че по тези показатели могат да се позиционират между литиево-йонните клетки и суперкондензаторите. Според последните изследвания при условия на зареждане и разреждане с токове които водят до загряване на литиево-йонна клетка до 60 градуса, разработените от GMC клетки се нагряват едва до 30 градуса.
Технологията на компанията по същество заменя скъпия литий с алуминий като едновременно с това осигурява значителен ръст на енергийната плътност. Това се осъществява чрез нанотехнологичен процес, при който алуминиевите атоми се „влагат“ в миниатюрни перфорации в графенови конструкции (по подобие на литиевите, които се влагат или „интеркалират“ в основната сплав от различни материали като кобалт, манган и никел). В процеса на работа алуминиевите атоми могат да обменят три електрона на атом, за разлика от само единия електрон при литиевия атом.
Търси се голям производител
Тази технология не включва метали като мед и използва минимално количество редки метали. Основните и компоненти са алуминиево фолио, алуминиев хлорид (прекурсор на алуминия, който може да бъде рециклиран), а течният компонент е урея. Според създателите на технологията от GMC ограниченията при този вид батерия няма да е във възможностите и за зареждане, а в тези на електроснабдителната инфраструктура. Същевременно с това алуминиево-йонните клетки имат много по-малко нужда от охлаждане въпреки големите токове при зареждане заради по-стабилната композиция на материалите.
Пробивът в технологията се дължи в голяма степен на различни австралийски изследователски институти създали практична графенова конструкция, възможности за създаване на „отвори“ в графеновите конструкции и плътното им запълване с алуминий. В това отношение екипите от Университета в Куийнленд успяват да изпреварят колегите си от Станфордския Университет.
Така нареченият повърхностно перфориран трислоен графен (Surface-perforated three-layer graphene (SPG3-400) с неговите „мезопори“ с размер 2,3 nm демонстрира невероятни електрохимични качества. Върху нови електродни смеси работят и изследователи н университетите в Улм и Фрайбург в Германия.
Първата стъпка в дейностите на GMC ще бъде да започне производството на малки клетки с размер на монета и да търси голям доставчик на клетки като основен клиент. Същевременно с това компанията подготвя изграждане на пилотно предприятие за производство на подходящи за вграждане в акумулаторни пакети за автомобили клетки с цилиндрична форма или с така наречените pouch клетки (с форма на торбичка). Според комапнията интерес вече има от няколко автомобилни производителя. Компанията сключи и договор с Bosch Австралия за създаването на пилотния завод в страната.
Китайският монопол
Проблемът според GMC е че автомобилните компании вече са се обвързали тясно с производителите на литиево-йонни клетки под формата на различни инвестиции и договорености на базата на които интензивно се строят нови заводи. Това фокусиране върху тези технологии означава че GMC ще трябва да търси нов тип инвеститори, които да бъдат по-смели в новите начинания. Китай държи контрола в литиево-йонната верига имайки съществен дял в добива на литий и почти пълен в преработката на литиевата суровина (под формата на прекурсор идваща от различни части на света като Австралия, Чили и Боливия) до катоден материал в така наречените „литиеви рафинерии“. Същевременно с това алуминият е много по-широко разпространен.
GMC не e първата компания разработваща алуминиево-йонни клетки и по всяка вероятност няма да бъде последната. Разработки се извършват от Китайския технологичен институт Далиан, Университетът в Небраска, Университетите Корнел, Клемсън, Мериленд, Станфорд, Жегянг, както и от европейския индустриален консорциум ALION и гореспоменатите университете в Улм и Фрайбург.
Основното предимство на технологията на GMC е че нейният процес на плазмена обработка позволява висока плътност на вложения в графена алуминий, респективно висока енергийна плътност, за разлика от повечето други при които се извършва естествено влагане.
Освен всичко други тази технология има и геополитическо значение, защото позволява заобикалянето на Китай като основен контрольор на литиевия пазар в полза на по-достъпния алуминий. Последният се „рафинира“ по-лесно, до формата необходима за използване в батерии, обещава много по-лесно рециклиране, при това в заводи които вече съществуват с подобно предназначение.
