Всякий знает, что на морозе ёмкость литиевых батарей падает. Но в тепле бывает ещё хуже. И главные жертвы здесь — электромобили и гибриды. Даже в воскресенье на пустом шоссе в поездке по городу их литиевые аккумуляторы накаляются до 45 ˚C, в то время как оптимум лежит в пределах 20–35 ˚C.
Если батарея систематически подвергается вот такому относительно небольшому перегреву, время её жизни падает вдвое — с 5–6 лет до 2–4. А это плохо, потому что новые аккумуляторы стоят половину машины. Обычно именно это небольшое открытие заставляет лепить на заднее стекло какого-нибудь Prius'а объявление «Продаю!» (владельцы этих чудо-агрегатов надеются на то, что покупатель откроет для себя этот нюанс после смены продавцом сим-карты).
| На вид это густая жидкость, но при росте температуры выше 35 ˚C состав резко теряет вязкость и повышает свою удельную теплоёмкость. (Фото UMSICHT.) |
Имеющиеся системы охлаждения батарей не впечатляют: они воздушные. Теплоёмкость и теплопроводность воздуха... ну, вы знаете о них лучше нас, потому что учились в средней школе. Автомобили не просто так перешли на водяное охлаждение: оно на порядок более эффективно. Но и намного дороже, а утечка из такой рубашки охлаждения может стать последней в жизни аккумулятора — и хорошо, если только его.
Другая незадача. Объём аккумуляторов велик, намного больше, чем у двигателя. То есть к и без того значительному весу батарей прибавляется вода в контуре охлаждения (по объёму её будет больше, чем у двигателя), да и расширительный бачок куда-то нужно приткнуть…
Исследователи из Института окружающей среды, безопасности и энергетических технологий общества Фраунгофера (ФРГ) создали водно-этиленгликоль-парафинновую систему охлаждения CryoSolplus. Её ключевой компонент — дисперсия воды, твёрдых парафиновых «капель», этиленгликоля (обеспечивает незамерзание) и поверхностно-активных веществ. Последние не дают парафину всплывать на поверхность (он легче воды), обеспечивая его равномерное распределение по всему объёму смеси.
Необычность такой системы в использовании ею для охлаждения фазового перехода «твёрдое тело — жидкость». Твёрдые парафиновые «капли» при нагреве расплавляются, и их тепло увеличивает температуру дисперсии в целом. Теплоёмкость такого состава втрое с лишним выше, чем у воды, что означает втрое меньшие потери места вес по сравнению с водяной системой охлаждения. Недурно?
В ближайшее время немцы обещают провести полевые испытания разработки на экспериментальном автомобиле.
Кстати, новый тип охлаждения может пригодиться не только транспорту, зависящему от литиевых аккумуляторов. Сегодня несколько особо мощных авто с небольшими радиаторами (к примеру, из линейки BMW) также используют неводяное охлаждение, да ещё под давлением. Только вот стабильность у их хладагентов относительная, из-за чего рекомендуемый период замены составляет всего 5 000 километров — поэтому заезжать на смену жидкости надо раз в два месяца. Наконец, менять её, покуда она не остыла, нельзя (иначе — взрывообразное расширение), поэтому приходится ждать. В общем, без CryoSolplus и здесь никуда…
