שתפו‬        

ד"ר דניאל מדר

הדור הבא של הסוללות

23 בפברואר 2016



מטוסים חשמליים אינם נפוצים היום מפני שהם זוללי אנרגיה. בתמונה: המטוס החשמלי הראשון BL1E F-PMDJ "Electra". צילום: Anne Lavrand, France
מטוסים חשמליים אינם נפוצים היום מפני שהם זוללי אנרגיה. בתמונה: המטוס החשמלי הראשון BL1E F-PMDJ "Electra". צילום: Anne Lavrand, France

הסוללות המסחריות המוצלחות ביותר כיום הן סוללות ליתיום, שהן חזקות הרבה יותר מסוללות עופרת-חומצה או ניקל קדמיום ישנות. עם זאת, סוגים חדשים של סוללות מפותחים כיום כדי לשחרר אותנו עוד יותר מהמטענים וכדי לאפשר למכוניות החשמליות שלנו לנסוע רחוק יותר ללא הטענה.

סוללות הליתיום הרגילות אמנם יכולות להכיל כמות אנרגיה גבוהה יחסית, אבל המגבלה הגדולה שלהן היא העברה אטית של האנרגיה, לכן היא אינה יעילה לשימושים עתירי אנרגיה – זו אחת הסיבות שבגללן אנו עדיין כמעט לא רואים מטוסים חשמליים, הזוללים הרבה אנרגיה בזמן קצר. המצוקה הזו הביאה חוקרים מסין לפתח סוללה המבוססת על חומר כימי מכיל אנרגיה העשוי תרכובת של נתרן, ונדיום ופוספט (Na3V2(PO4)3). תרכובת זו שולבה בתוך קתודה  נקבובית של גרפן מחומצן וצינורות ננו-פחמן.

סוללה מורכבת בדרך כלל מחומר כימי האוצר בתוכו אנרגיה חשמלית, ומשתי אלקטרודות: אנודה וקתודה, שהיא החלק בסוללה שבו נלקחים אלקטרונים מהחומר הכימי (חיזור) המכיל את האנרגיה החשמלית. המבנה המיוחד של הקתודה מעלה את מוליכות הסוללה, כלומר את היעילות של לקיחת האלקטרונים מהחומר הכימי, ומאפשר העברה (פריקה) מהירה של האנרגיה מהסוללה לשימוש הנחוץ.

הנתרן שבסוללה מחליף את הליתיום הנפוץ בסוללות המסחריות. הוא אמנם כבד יותר מהליתיום, ולכן הסוללות שייצרו ממנו יהיו כבדות יחסית לעומת סוללות ליתיום – לכן לא נראה אותן בטלפונים ניידים, אבל הן יכולות להתאים לכלי רכב חשמליים או כמצברים נייחים. גם הנתרן וגם הפוספט נפוצים וזולים: נתרן נמצא במלח ים למשל, ופוספט בסלעים מסוימים, והעובדה הזו תסייע לייצור המוני וזול של סוללות אלה. הוונדיום יאפשר הטענת אנרגיה רבה יותר לנפח, פריקה וטעינה מהירים יותר ואף שימוש בסוללה בזמן טעינה. למרות יתרונותיו, הוונדיום מעלה את מחיר הסוללה ואת משקלה.

נוסף על כך, הניסויים מראים שאחרי 2,000 מחזורי טעינה ופריקה, לסוללה עדיין נשאר הספק של 96%. המשמעות היא  שלסוללה יש אורך חיים רב מאוד, ומצברים של מכונית חשמלית המבוססים על סוללה מהסוג הזה יוכלו לפעול באופן יומיומי חמש שנים ויותר עם ירידת מזערית בטווח הנסיעה המקסימלי.

הסוללה הזו נמצאת עדיין במעבדות המחקר ולא נראה אותה בשימוש מסחרי בקרוב. אבל פיתוחים כאלה מקרבים אותנו אל תחבורה חשמלית זולה, חזקה ובעלת טווח גדול יותר.




שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית