En utveckling mot hybrid- och elbilar verkar vara ett naturligt steg i utvecklingen av bilteknik. Analytiker förutspår inte en nedgång i olje- och bensinpriserna någon gång snart, vilket effektivt växlar biltillverkarna till hög växel för att hitta det näst bästa sättet att driva fordon. Om de senaste konceptbilarna som avslöjats av stora biltillverkare är korrekta prediktorer, litiumjonbatterier (Li-ion) kan vara den där magiska kulan.
Ta till exempel Chevrolet Volt . Detta är General Motors plug-in-hybrid-konceptbil designad för att köra 40 mil (64,3 kilometer) helt av Li-ion-batterier. Efter det kommer en liten gasmotor att ta över ytterligare 600 miles (965 kilometer). Det betyder att många människor kan slutföra sin dagliga pendling utan att bränna en droppe gas. Dessutom planerar företaget att börja veva ut dem i massor senast 2010.
Och Chevrolet är inte ensam om Li-ion-trenden. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler och Saturn förhandsgranskade alla konceptbilar från 2008 som har Li-ion batteripaket för grönare körning [källa:Mahoney].
Varför detta gnällande över Li-ion-batterier i första hand? Toyota Prius och två nya hybrider som företaget presenterade i juni 2008 använder ett nickel-metallhydrid-batteri. Enligt de senaste EPA-standarderna får Prius sammanlagt 46 miles per gallon - för att inte tala om att den har sålt som smör. [källa:fueleconomy.gov].
Men energimässigt har Li-ion-batterier helt enkelt en mer kraftfull kraft. Li-jonbatterier lagrar mer energi i mindre utrymmen än de mer traditionella blysyra- och nickelmetallhydridbatterierna. Litium har den största energitätheten och den elektrokemiska potentialen av alla metaller, vilket är det som ger den den uthålligheten [källa:Buchmann]. Nickel-metallhydrid-batterierna i hybrider på väg är också tunga, vilket begränsar deras potential, medan Li-ion-batterier kan öka hastigheten utan att tynga ner bilen. På grund av denna egenskap kan du hitta mindre versioner av dem i många hemelektronikprodukter, som bärbara datorer, mobiltelefoner och iPods.
Men det finns några gupp på vägen för att Li-ion-batterier ska bli morgondagens bensin, nämligen säkerhet, kostnader och livslängd. Vi kommer att kolla in säkerhetsproblemen på nästa sida.
Kommer du ihåg när bärbara datorer bröt upp i lågor 2006? Det var litiumjonbatteriet.
Slumpmässiga explosioner från överhettning var inte ett utbrett problem, men ändå var litiumjonbatteritillverkaren Sony, som kom ut med det första kommersialiserade Li-ion-batteriet 1991, tvungen att återkalla mer än 6 miljoner datorer på grund av det [källa:Lamb ].
Under ett par år sedan dess har Li-ion-batteriet inte helt återställt sitt rykte om säkerhet. Nu kan du se varför vissa människor blir lite sura om de placeras i en bil.
Varför finns det risk för explosion? Li-ion-batterier fungerar genom att separera dess positiva och negativa sidor med ett tunt lager, kallad en elektrolyt . Elektrolyten är perforerad för att tillåta litiumjonerna att passera från en sida av kammaren till den andra, vilket genererar en ström. Små metallbitar som härrör från tillverkningsprocessen kan potentiellt fastna i dessa perforeringar, vilket hindrar jonerna från att flöda fritt. Tryck och värme kan då byggas upp och orsaka en explosion. Att låta jonerna röra sig för snabbt kan också leda till överhettning.
Så hur fungerar den helelektriska Tesla Roadster lyckas packa 6 831 Li-ion-batterier under huven utan att riskera en större sprängning? Teslas energilagringssystem som driver bilen är utrustat med ett kylsystem som säkerställer att batterierna inte överhettas. Den reglerar också hastigheten på jonflödet för att förhindra att de laddas om eller töms för snabbt.
Sedan bilföretag och forskare inser den breda potentialen hos Li-ion-batterier har de lagt ner tid och pengar på att hitta sätt att minska eventuella säkerhetsrisker. Till exempel nanoteknik , studiet av atomer och nanostrukturer, kanske kan förhindra dessa farliga explosioner. Nya nanomaterial, som nanofosfat, är inte benägna att kortslutas som grafit, den traditionella Li-ion elektrolyten [källa:Peter].
Och på tal om tid och pengar, innan Li-ion-batterier gör sitt stora intåg i konsumenternas fordonsvärld måste de vara billigare och hålla längre. Lär dig varför och hur på nästa sida.
Elbilar från förrDagens strävan mot elbilar är mer av en väckelse än en revolution. I själva verket fanns elektriska vagnar i början av 1800-talet, långt före förbränningsmotorn. I vår tid kom både Toyota och General Motors ut med elbilsmodeller i slutet av 90-talet som de så småningom drog ur produktion.
GM EV-1:General Motors släppte ett litet antal av dessa elektriska sedaner 1996, men endast för leasing. Det drog alla modeller 2003 efter att ha spenderat en rapporterad 1 miljard dollar på utveckling [källa:CBS News]. TIME Magazine utnämnde den också till en av de "50 värsta bilarna genom tiderna" på grund av dess begränsade räckvidd och höga produktionskostnader [källa:TIME].
Toyota RAV4-EV:Den elektriska versionen av den välbekanta RAV-SUV:n. Liksom EV-1 slutade Toyota att tillverka den här modellen 2003. Enligt företaget konserverade den bilen på grund av trög försäljning och det opraktiska i dess energislukande batteri som kostar mer att byta ut än hela fordonet [källa:Toyota] .
Läs mer>
Tesla Roadster kan gå motsvarande 256 miles per gallon. Koppla bara in den över natten, så kan du åka upp till 402 kilometer utan att stanna vid bensinstationen. Men det finns en hake – en 2009 års modell säljs för mer än 100 000 USD.
En del av det höga priset är den eleganta sportbilsdesignen och bekvämligheterna och kraften att gå från noll till 60 miles per timme på under fyra sekunder - en acceleration som rankas bland de bäst presterande bensinsportbilarna. Men den kraften är inte billig. Faktum är att Li-ion-batterier är cirka fyra till fem gånger dyrare än nickel-metallhydrid [källa:Popely]. Eftersom de bilkapabla paketen kan kosta mellan $ 10 000 och $ 15 000 styck, kommer att hitta ett billigare alternativ vara ett stort hinder för bilföretag som vill marknadsföra dem [källa:Popely].
Det finns också ett problem med batteritiden. Liksom AA-batterierna som du sätter i din TV-fjärrkontroll, dör Li-ion-batterier till slut. Även om du inte använder dem kommer de att börja brytas ned så fort de är gjorda. Du kan ladda dem, men bara ett begränsat antal gånger. Det är som att försöka fylla på en kanna med vatten som har ett litet hål som växer sig större och större för varje användning.
Vi mäter batteriets livslängd i cykellivslängder, eller antalet gånger som du kan köra ner det, ladda upp det och använda det igen. Med Li-ion-batterier kommer att börja med ett 100 procent fulladdat batteri ge dig en längre individuell cykellivslängd, men kommer att minska det totala antalet cykler du får av det. Av den anledningen tillåter Tesla Roadster dig inte att ladda mer än 95 procent av den ursprungliga kraften eller låta den rinna ner till mindre än 2 procent [källa:Eberhard och Straubel]. Dessutom räknar företaget med att batteripaketet ska hålla 100 000 miles, eller fem år. Då måste du byta ut batteriet.
Precis som med säkerhetsfrågan letar forskare efter ett litiumalternativ som håller längre. Och återigen tycks nanotekniken leda gänget av potentiella lösningar. Ett företag, Altair Nanotechnologies tillkännagav 2006 att det hade hittat ett nytt material som vida skulle hålla längre än Li-ion-batterier och laddas snabbare för samma pris, kallat litiumtitanat [källa:Bullis]. Det kanadensiska bilföretaget Phoenix Motorcars använder litiumtitanatbatterier i sin serie elbilar som har en räckvidd på över 100 mil.
Toshiba har också kommit ut med ett snabbladdande Li-ion-batteri initialt för cyklar och byggfordon som man så småningom vill testa i bilar [källa:MSNBC]. I juni 2008 offentliggjorde Toyota också planer på att gå samman med företaget som tillverkar sina nuvarande hybridbatterier för att utveckla Li-ion-batterier till 2009 [källa:Kim].
Med så mycket energi som går till utveckling av litiumjonbatterier, finns det en stor möjlighet att de kan driva våra bilar inom en snar framtid. För mer information om morgondagens bilar och relaterad information, besök länkarna på nästa sida.
