Графен може кардинально змінити акумулятори типу LFP.
Графіт протягом багатьох років є одним із основних матеріалів у акумуляторах електромобілів, проте його використання має очевидну проблему: воно залежить від ланцюга видобутку та переробки, який створює тиск на сировину, необхідну для виробництва акумуляторів. Тому з’являються нові технології, спрямовані на зменшення або навіть повне усунення кількості графіту, яка потрібна. Однією з них є eCOphite — матеріал, розроблений американською компанією COnovate, який використовує монооксид графену як альтернативу для анода.
Ця пропозиція є цікавою, оскільки вона не передбачає необхідності миттєво замінити весь графіт у акумуляторі. eCOphite може використовуватися як матеріал анода чи як добавка разом з іншими матеріалами, що дозволяє впроваджувати його у вже існуючі процеси виробництва. Мета — зменшити залежність від графіту, не змушуючи виробників повністю переробляти свої лінії виробництва.
COnovate також стверджує, що цей матеріал можна виробляти з первинних ресурсів відновлюваного походження, не звертаючись до видобутку графіту. Компанія працює над розширенням свого виробництва та планує використовувати eCOphite у різних застосуваннях у промисловості літієвих акумуляторів.
Але найбільш привабливою рисою цієї технології є не лише заміна одного сировинного матеріалу на інший. eCOphite також прагне вирішити конкретну проблему акумуляторів LFP – хімічної суміші, яка швидко поширилася в електромобілях завдяки своїй вартості, довговічності та відсутності нікелю та кобальту у катоді.
Індикатор для визначення кількості залишкової енергії акумулятора
Акумулятори LFP мають таку особливість, яка може стати проблемою для їхніх систем керування: їхня напруга залишається відносно стабільною протягом більшої частини процесу розрядки. Простіше кажучи, напруга акумулятора майже не змінюється під час використання значної частини наявної енергії.
Це ускладнює для системи керування акумулятором точне визначення кількості залишеної енергії, якщо використовувати лише напругу як один із показників. Проблема не стосується безпосередньо ємності акумулятора чи його автономності, а полягає у складнощах з точним оцінюванням рівня заряду.
Саме тут вступає eCOphite. За даними COnovate, цей матеріал може ввести легко ідентифіковану ознаку напруги в поведінку акумулятора. Цей додатковий сигнал дозволив би системі керування мати більш чітку точку відліку для розрахунку стану зарядження під час роботи акумулятора.
Різниця може здаватися незначною, але вона має значний вплив. Системі керування акумулятором необхідно постійно знати його стан для контролю заряджання та розряджання, захисту елементів та визначення кількості енергії, яку можна використати. Чим точнішою є ця оцінка, тим менше системі потрібно вдаватися до надмірно консервативних марж безпеки.
У акумуляторах типу LFP, де крива напруги є особливо плоскою, наявність додаткового еталону може полегшити виконання цього завдання. eCOphite не має на меті сам по собі збільшувати автономність автомобіля, а лише надавати системі сигнал, який дозволить їй краще визначати місцезнаходження акумулятора в межах його діапазону використання.
Ця характеристика також може мати наслідки для довгострокового використання. Більш точна оцінка рівня заряду дозволяє краще керувати наявною енергією та з більшою точністю визначати поведінку акумулятора. Тому COnovate очікує можливих переваг у таких аспектах, як технічне обслуговування, керування гарантіями та планування заміни чи розширення систем зберігання.
Технологія ґрунтується на так званому графеновому монооксиді — матеріалі, який COnovate розробила спеціально для використання в акумуляторах. Компанія має патенти, пов’язані з його складом та застосуванням у електродах, і вже кілька років працює над тим, щоб перетворити його на матеріал, який можна буде виробляти у достатніх обсягах для комерційного використання.
Одним із ключових факторів буде саме демонстрація того, що властивості, отримані під час розробки, можна зберегти під час виробництва матеріалу у значно більших кількостях. Перехід від лабораторних умов до промислового виробництва є однією з найбільших перешкод для будь-якого нового матеріалу для акумуляторів, адже недостатньо, щоб він працював у експериментальній клітці: його потрібно можливо виробляти стабільно, інтегрувати у існуючі процеси та забезпечувати послідовну роботу протягом тисяч циклів.
COnovate стверджує, що eCOphite можна використовувати у сумісності з поточними технологіями виробництва анодів. Це відкриває інший шлях порівняно з технологіями, які вимагають повної заміни матеріалів та процесів, що використовуються сьогодні виробниками.
Крім того, компанія дослідила можливість його використання для часткового зменшення кількості графіту. Ця стратегія може бути особливо цікавою для промисловості, оскільки поступова заміна значно простіша у впровадженні, ніж повна зміна технології.
Джерело | Conovateinc