В зависимости от модели электромобили оборудованы сотнями к тысячам отдельных гальванических элементов. Каждый окружен жильем, соединился с автомобилем через терминалы и кабели, и контролировал датчиками.
Жилье и контакт поднимают больше чем 50 процентов пространства. Поэтому клетки не могут быть плотно упакованы вместе, как предпочтено. Сложный дизайн крадет пространство. Дальнейшая проблема: Электрические сопротивления, которые уменьшают мощность, произведены при связях небольших клеток.
Больше пространства для батарейПод фирменным знаком EMBATT Институт Фраунгофера Ceramic Technologies и Систем IKTS в Дрездене и его партнеры передали биполярный принцип, известный с топливных элементов на литиевую батарею.
В этом подходе отдельные гальванические элементы не натянуты отдельно бок о бок в маленьких разделах; вместо этого, они сложены непосредственно один над другим через большую площадь. Вся структура для жилья и контакта поэтому устранена. В результате больше батарей вписывается в автомобиль. Посредством прямой связи клеток в стеке, электрических токах по всей поверхности батареи.
Электрическое сопротивление, таким образом, значительно уменьшено. Электроды батареи разработаны, чтобы выпустить и поглотить энергию очень быстро. «С нашим новым упаковочным понятием мы надеемся увеличить модельный ряд электромобилей в среднесрочной перспективе до 1 000 километров», говорит доктор Марайке Волтер, Менеджер проектов во Фраунгофере IKTS. Подход уже работает в лаборатории. Партнеры – Системная Разработка ThyssenKrupp и Автомобильная Разработка IAV.
Керамические материалы хранят энергиюСамый важный компонент батареи – биполярный электрод – металлическая лента, которая покрыта с обеих сторон с керамическими материалами хранения. В результате одна сторона становится анодом, другой катод. Как сердце батареи, это хранит энергию. «Мы используем наши экспертные знания в керамических технологиях, чтобы проектировать электроды таким способом, которым они нуждаются в как можно меньше пространстве, сохраняют много энергии, легки произвести и иметь долгую жизнь», говорит Уолтер.
Керамические материалы используются в качестве порошков. Ученые смешивают их с полимерами и электрически проводящими материалами, чтобы сформировать приостановку. «Эта формулировка должна быть особенно развита – адаптированный к передней и задней части ленты, соответственно», объясняет Уолтер.
Фраунгофер IKTS применяет приостановку к ленте в процессе от рулона к рулону. «Одна из основных компетенций нашего института состоит в том, чтобы приспособить керамические материалы от лаборатории до пробного запуска и воспроизвести их достоверно», говорит Уолтер, описывая экспертные знания Дрезденских ученых. Следующий запланированный шаг – развитие больших гальванических элементов и их установка в электромобилях.
Партнеры стремятся к начальным тестам в транспортных средствах к 2020.