Свинцово-титановые кислотные аккумуляторные батареи с биполярными электродами - будущее тяговых батарей для электромобилей

Свинцово-кислотные аккумуляторы – первооткрыватели в ряду вторичных химических источников тока. Уже около полутора веков свинцово-кислотные аккумуляторы верой и правдой служат электромобилестроительству.

Казалось, что все ньюансы производства свинцово-кислотных аккумуляторов уже изучены и ждать чего-либо нового от этой старой технологии нечего. И, несмотря на длительный период затишья после изобретения герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, в начале 1990-х появилась новая надежда электромобилистов на такие же дешевые и, в то же время, более емкие аккумуляторные батареи. Данная технология – технология аккумуляторных батарей с биполярными электродами.

Биполярные электроды могут применяться не только для свинцово-кислотных батарей, эта технология может использоваться для объединения в батарею разных типов аккумуляторов. Однако первые комерческие батареи с биполярными электродами были анонсированы в 2006 году фирмой Altraverda на основе свинцово-титановых биполярных электродов.

Что представляют собой биполярные батареи? – Идея заключается в том, что при соединении аккумуляторных элементов в стринг в качестве токопроводящих перемычек между банками используюется соединение между собой разноименных электродов соседних элементов через токопроводящую стенку. Электроды в месте соединения образуют "сэндвич": сначала идет электрод одной полярности, он вплотную примыкает к токопроводящей стенке, соединяющей соседние банки, потом к этой же стенке примыкает электрод противоположной полярности из соседней банки. Так как "сэндвич" объединяет в себе электроды разной полярности, то данный объединенный электрод называется биполярным, а батарея, созданная по данной технологии – биполярной.

Для биполярных батарей фирмы Altraverda были использованы токопроводящие перегородки из керамики, содержащие оксиды титана TiО₂ и TiO (Ebonex® Technology). Поэтому эти батареи справедливо называть свинцово-титановыми. По словам производителя, керамика на основе оксида титана отличается достаточно хорошей токопроводимостью и высокой коррозионной стойкостью, что обусловило его выбор в качестве разделителя в биполярном электроде.

Какие выгоды сулит нам данная технология? Во-первых, уменьшается количество электролита в аккумуляторе за счет того, что электролит локализуется только между электродами в аккумуляторной банке, не омывая электроды со всех сторон. Во-вторых – биполярный электрод является более прочным, что позволяет увеличить количество активной массы, участвующей в электрохимических процессах. В-третьих, за счет большой площади токопроводящей стенки, уменьшается внутреннее сопротивление батареи.

По заявлениям производителя получается внушительный рост основных параметров у свинцово-кислотных батарей с биполярными электродами по сравнению с другими типами свинцово-кислотных батарей. Оценочные данные сведены в таблицу:

Для технологии свинцово-кислотных батарей налицо явный прогресс. При таком темпе развития технологий ближайшее будущее электромобилей вырисовывается все более четко. Осталось дождаться широкого выхода новых батарей на рынок, чего за прошедший год не наблюдалось.