Литий ионные аккумуляторы для автомобилей: Li-Ion аккумуляторы | Интернет-магазин аккумуляторов в Петербурге АКБ Энерго

Содержание

12v литий-ионный аккумулятор автомобиля для электронных устройств Certified Products

Технологии меняют повседневную жизнь людей. Таким образом, надежно. 12v литий-ионный аккумулятор автомобиля на Alibaba.com повышает надежность любого устройства, которому требуется более высокая выходная мощность. Различные модели имеют разные характеристики, чтобы соответствовать рекомендациям поставщика. Прочный. 12v литий-ионный аккумулятор автомобиля нужно быстро найти и легко заменить. Благодаря широкому выбору материалов для изготовления, при покупке существует лучший выбор для использования.

Из-за технологических достижений многие приборы нуждаются в постоянном источнике питания. Надежный. 12v литий-ионный аккумулятор автомобиля должно пережить хост-устройства для лучшего обслуживания. В равной степени эти вспомогательные продукты совместимы с литиевыми и свинцово-кислотными компонентами. Таким образом, совместимость между бытовой техникой и вспомогательными устройствами очень важна.

Будь то стационарный бытовой прибор или переносной переносной аккумуляторный блок питания. Детали 12v литий-ионный аккумулятор автомобиля на Alibaba.com помогают обеспечить оптимальное обслуживание пользователей. Эти продукты могут выдерживать высокие температуры и коррозию. Длительный срок службы обеспечивает лучшее обслуживание до того, как их потребуется заменить. Опять же, складские помещения должны быть неповрежденными, чтобы избежать сильных ударов и повреждений. Они также поставляются с соединительными кабелями для лучшего обслуживания.

Для крупных энергетических нужд, таких как трехколесные велосипеды и музыкальные инструменты, цифровые. 12v литий-ионный аккумулятор автомобиля дают финансовую подушку. Alibaba.com предлагает платформу для надежности при совершении покупки. Широкий круг продавцов по всему миру доставляет товары в разумные сроки для удобства клиентов. Просмотрите каталоги, чтобы найти наиболее совместимые устройства и финансовые предложения.

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

 

   Тесла Моторс является создателем поистине революционных экомобилей — электромобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими их использование буквально ежедневно. Сегодня мы заглянем внутрь тяговой аккумуляторной батареи электромобиля Tesla Model S,  узнаем, как она устроена и раскроем магию успеха этой  аккумуляторной батареи.

 

   Поставка батарей клиентам осуществляется в таких вот ящиках из ОСБ.

   Самая крупная и дорогая запчасть для Tesla Model S – блок тяговой аккумуляторной батареи.

   Блок тяговой аккумуляторной батареи находится в днище автомобиля (по сути это пол электромобиля — машины), за счёт чего Tesla Model S имеет очень низкий центр тяжести и великолепную управляемость.

Батарея крепится к силовой части кузова при помощи мощных кронштейнов (см. фото ниже) или выполняет роль силовой – несущей части кузова авто.

 

 

      По данным североамериканского Агентства по защите окружающей US Environmental Protection Agency (EPA) одного заряда тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи Tesla с номинальным напряжением 400В DC, ёмкостью 85 кВт·ч хватает на 265 миль (426 км) пробега, что позволяет преодолевать наибольшую дистанцию среди подобных электромобилей. При этом от 0 до 100 км/ч подобная машина разгоняется всего за 4,4 секунды.

 

   Секрет успеха Tesla Model S – это высокоэффективные цилиндрические литий-ионные батареи высокой энергоёмкости, поставщик базовых элементов известная японская фирма Panasonic.  Вокруг этих батарей ходит немало слухов.

                                             Один из них – это не влезай, убьёт!

   Один из владельцев и энтузиастов Tesla Model S из США решил полностью разобрать использованную батарею для Tesla Model S энергоёмкостью 85 кВт·ч, чтобы детально изучить её конструкцию. Кстати, её стоимость, как запчасти, в США составляет 12 000 USD.

   Сверху блок батареи размещено тепло и звука изоляционное покрытие, которое закрывается толстой полиэтиленовой плёнкой. Снимаем это покрытие, в виде ковра и готовимся к разборке. Для работы с батареей необходимо иметь изолированный инструмент и пользоваться резиновой обувью, и резиновыми защитными перчатками.

 

                                                                     

                                            Батарея Tesla. Разбираем!

    Тяговая аккумуляторная батарея Tesla (блок тяговой аккумуляторной батареи) состоит 16 батарейных модулей, каждый  номинальным напряжением 25В (исполнение батарейного блока — IP56). Шестнадцать батарейных модулей соединены последовательно в батарею с номинальным напряжением 400В. Каждый батарейный модуль состоит из 444 элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic (вес одного аккумулятора 46 г), которые соединены по схеме 6s74p (6 элементов последовательно и 74 таких групп параллельно). Всего в тяговой аккумуляторной батарее Tesla – 7104 таких элементов (аккумуляторов). Батарея защищена от окружающей среды посредством использования металлического корпуса с алюминиевой крышкой. На внутренней стороне общей алюминиевой крышки имеются пластиковые накладки, в виде плёнки. Общая алюминиевая крышка крепится винтами с металлическими, и резиновыми прокладками, которые герметизируются, дополнительно силиконовым герметиком.  Блок тяговой аккумуляторной батареи разделен на 14 отсеков, в каждом отсеке размещен батарейный модуль. В каждом отсеке сверху и снизу батарейных модулей размещены листы прессованной слюды. Листы слюды обеспечивают хорошую изоляцию батареи электрическую, и тепловую от корпуса электромобиля. Отдельно спереди батареи под своей крышкой размещены два таких же батарейных модуля. В каждом из 16 батарейных модулей имеется встроенный блок BMU, который соединён с общей системой BMS, которая управляет работой, следит за параметрами, а так же обеспечивает защиту всей аккумуляторной батареи.

Общие выводные клеммы (терминал) находится в задней части блока тяговой батареи.

  

 

   До того, как полностью её разобрать, было замерено электрическое напряжение (оно составили около 313,8В), что говорит о том, что батарея разряжена, но находится в рабочем состоянии.

   Батарейные модули отличается высокой плотностью элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic, которые там размещены и точностью подгонки деталей. Весь процесс сборки на заводе Tesla проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов, выдерживается даже определенная температура и влажность.

   Каждый батарейный модуль  состоит из 444 элементов (аккумуляторов), которые по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками  — это литий-ионные цилиндрические аккумуляторы 18650, производства компании Panasonic. Энергоемкость каждого батарейного модуля из таких элементов составляет 5,3 кВт·ч.

   В аккумуляторах 18650 Panasonic положительный электрод — графит, а отрицательный электрод —

никель, кобальт и оксид алюминия.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla весит 540 кг, а её размеры равны 210 см в длину, 150 см в ширину, и 15 см в толщину. Количество энергии (5,3 кВт·ч), вырабатываемой всего одним блоком (из 16 батарейных модулей), равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от 100 портативных компьютеров. К минусу каждого элемента (аккумулятора) в качестве соединителя припаяна проволочка (внешний токовый ограничитель), который при превышении тока (или при коротком замыкании) сгорает и защищает цепь, при этом не работает только группа (из 6 аккумуляторов), в которой был этот элемент, все остальные аккумуляторы продолжают работать.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla охлаждается и подогревается с помощью жидкостной системы на основе антифриза.

   При сборке своих батарей Тесла применяет элементы (аккумуляторы), произведенные компанией Panasonic в различных странах, таких, как Индия, КНР и Мексика. Финальная доработка и размещение в корпус батарейного отсека, производятся в Соединенных Штатах.

Компания Tesla предоставляет гарантийной обслуживание своей продукции (в том числе и  аккумуляторной батареи) на срок до 8 лет.

  На фото (сверху) элементы — аккумуляторы 18650 Panasonic (завальцовка у элементов со стороны плюса «+»).

  Таким образом, мы узнали, из чего состоит тяговая аккумуляторная батарея Tesla Model S.

Благодарим за внимание!

Российские ученые нашли «зеленую» замену для литиевых аккумуляторов

https://ria.ru/20190603/1555207004.html

Российские ученые нашли «зеленую» замену для литиевых аккумуляторов

Российские ученые нашли «зеленую» замену для литиевых аккумуляторов — РИА Новости, 03.03.2020

Российские ученые нашли «зеленую» замену для литиевых аккумуляторов

Химики из России открыли особое органическое вещество, которое можно использовать в качестве замены для металлов, из которых сейчас изготовляют катод… РИА Новости, 03. 03.2020

2019-06-03T12:32

2019-06-03T12:32

2020-03-03T14:27

наука

технологии

москва

российский химико-технологический университет

российская академия наук

открытия — риа наука

сколковский институт науки и технологий

химия

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/147591/78/1475917860_0:0:2466:1387_1920x0_80_0_0_46f490fec6e56929a15d27f76f02de81.jpg

МОСКВА, 3 июн – РИА Новости. Химики из России открыли особое органическое вещество, которое можно использовать в качестве замены для металлов, из которых сейчас изготовляют катод аккумуляторов. Это открытие позволит создать полностью «зеленую» замену для современных литиевых батарей, пишут ученые в Journal of Material Chemistry A.Современные аккумуляторы состоят из трех частей – катода, положительного полюса и источника энергии, анода, отрицательного полюса и «изымателя» этой энергии, и электролита, позволяющего ионам путешествовать между катодом и анодом. Емкость и мощность батарей зависят от состава катода, а их долговечность – от того, как сильно разрушается материал электролита и катода при циклах заряда и разряда.Органические электролиты уже широко используются в производстве батарей, однако материал катода оставался металлическим. Как правило, его изготавливают из кобальта или соединений марганца, что делает такие источники питания дорогими и потенциально опасными для окружающей среды.Как передает пресс-служба «Сколтеха», Обрезков и его коллеги уже много лет пытаются найти органическую замену для материалов, используемых при изготовлении катодов в литий-ионных и иных типах аккумуляторов. За последние годы появилось несколько подобных альтернатив, однако у всех них есть большие недостатки, мешавшие им решить эту проблему.Российские химики попытались решить эту проблему, синтезируя различные производные политрифениламина и полимерные молекулы на их основе, замеряя свойства подобных соединений и сравнивая подобные показатели между собой. Результатом этих опытов стало создание вещества под названием PDPPD, чья удельная емкость была примерно в два раза выше, чем у простого политрифениламина. Этот прирост, как объясняют исследователи, был связан с тем, что полимеризация сделала это соединение необычно стабильным с электрохимической точки зрения.Его работу ученые проверили, создав не только литий-ионный аккумулятор с подобным органическим катодом, но и батареи на базе соединений натрия и калия. Как показали первые опыты с ними, они потеряли меньше четверти емкости при пяти сотнях циклов разряда и заряда, причем при этом подобные батареи могли разряжаться и заряжаться с рекордно высокой скоростью.С другой стороны, ученые признают, что у их батарей пока есть несколько больших недостатков, способных сильно ограничить их применение. К примеру, он крайне плохо переносит большие напряжения, что химики связывают с тем, что электролит – смесь из соединений лития, карбоната этилена и деметилкарбоната — становится нестабильным при достижении отметки в 4,2 Вольт. Его замена, как предполагают исследователи, поможет подобным батареям стать еще более емкими и быстрыми в работе, что критически важно для создания дешевых, быстрых и долговечных электромобилей.

https://ria.ru/20170124/1486386713.html

https://ria.ru/20160803/1473484194.html

москва

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/147591/78/1475917860_0:0:2208:1656_1920x0_80_0_0_ab3da6d174b3f2013761f4ac0f261ec8. jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

технологии, москва, российский химико-технологический университет, российская академия наук, открытия — риа наука, сколковский институт науки и технологий, химия, россия

МОСКВА, 3 июн – РИА Новости. Химики из России открыли особое органическое вещество, которое можно использовать в качестве замены для металлов, из которых сейчас изготовляют катод аккумуляторов. Это открытие позволит создать полностью «зеленую» замену для современных литиевых батарей, пишут ученые в Journal of Material Chemistry A.

«Созданный нами новый материал продемонстрировал превосходные характеристики — полный заряд и разряд аккумулятора происходит всего за 18 секунд. Немаловажно и то, что помимо литиевых аккумуляторов, нам удалось собрать также перспективные натрий- и калий-ионные ячейки», – рассказывает Филипп Обрезков, аспирант «Сколтеха».

Современные аккумуляторы состоят из трех частей – катода, положительного полюса и источника энергии, анода, отрицательного полюса и «изымателя» этой энергии, и электролита, позволяющего ионам путешествовать между катодом и анодом. Емкость и мощность батарей зависят от состава катода, а их долговечность – от того, как сильно разрушается материал электролита и катода при циклах заряда и разряда.

Органические электролиты уже широко используются в производстве батарей, однако материал катода оставался металлическим. Как правило, его изготавливают из кобальта или соединений марганца, что делает такие источники питания дорогими и потенциально опасными для окружающей среды.

24 января 2017, 17:52НаукаХимики из МГУ рассказали, почему у электромобилей не будет емких батарей

Как передает пресс-служба «Сколтеха», Обрезков и его коллеги уже много лет пытаются найти органическую замену для материалов, используемых при изготовлении катодов в литий-ионных и иных типах аккумуляторов. За последние годы появилось несколько подобных альтернатив, однако у всех них есть большие недостатки, мешавшие им решить эту проблему.

«Катодные материалы на основе политрифениламина и его аналогов обладают потрясающими рабочими характеристиками в металл-ионных аккумуляторах. В частности, они демонстрируют высокий потенциал разряда, хорошую стабильность, а также способны работать при больших скоростях заряда и разряда. Однако, низкая удельная емкость известных полимеров данной группы ограничивает их коммерциализацию», — продолжает химик.

Российские химики попытались решить эту проблему, синтезируя различные производные политрифениламина и полимерные молекулы на их основе, замеряя свойства подобных соединений и сравнивая подобные показатели между собой.

Результатом этих опытов стало создание вещества под названием PDPPD, чья удельная емкость была примерно в два раза выше, чем у простого политрифениламина. Этот прирост, как объясняют исследователи, был связан с тем, что полимеризация сделала это соединение необычно стабильным с электрохимической точки зрения.

Его работу ученые проверили, создав не только литий-ионный аккумулятор с подобным органическим катодом, но и батареи на базе соединений натрия и калия. Как показали первые опыты с ними, они потеряли меньше четверти емкости при пяти сотнях циклов разряда и заряда, причем при этом подобные батареи могли разряжаться и заряжаться с рекордно высокой скоростью.

С другой стороны, ученые признают, что у их батарей пока есть несколько больших недостатков, способных сильно ограничить их применение. К примеру, он крайне плохо переносит большие напряжения, что химики связывают с тем, что электролит – смесь из соединений лития, карбоната этилена и деметилкарбоната — становится нестабильным при достижении отметки в 4,2 Вольт.

Его замена, как предполагают исследователи, поможет подобным батареям стать еще более емкими и быстрыми в работе, что критически важно для создания дешевых, быстрых и долговечных электромобилей.

3 августа 2016, 12:09НаукаХимики создали батарейку, работающую на витаминахКанадские химики и физики создали новый тип источника питания, который в буквальном смысле работает на витаминах – его основным компонентом является флавин, витамин В2, молекулы которого запасают в себе электрическую энергию.

Литий-ионные аккумуляторы для погрузчиков

Напряжение: 12 V Напряжение: 16Ah Напряжение: 24 V Напряжение: 2V Напряжение: 36V Напряжение: 4-96V Напряжение: 48 V Напряжение: 6V Напряжение: 72 V Напряжение: 80 V Тип: AGM Тип: Carbon Тип: Гелевая Тип: Литий-ионная Тип: Свинцово-кислотная Тип: аналоговое 50ГЦ Тип: высокочастотное 100 ГЦ Емкость: 5 Емкость: 1000Ah Емкость: 100Ah Емкость: 105Ah Емкость: 110Ah Емкость: 113Ah Емкость: 115Ah Емкость: 120Ah Емкость: 122Ah Емкость: 123Ah Габариты: 1006х521х650 мм Габариты: 1006х620х650 мм Габариты: 1025x708x782 мм Габариты: 1025х564х784 мм Габариты: 1025х852х784 мм Габариты: 1025х996х784 мм Габариты: 1027х526х627 мм Габариты: 1030х435х627 мм Габариты: 1030х465х627 мм Габариты: 1030х500х802 мм Модель: BT(TOYOTA) Модель: CATERPILLAR Модель: COMBILIFT Модель: DALIAN Модель: DOOSAN Модель: HANGCHA Модель: HELI Модель: Haulotte Модель: JAC Модель: Jungheinrich

Напряжение 80 V Тип Литий-ионная Емкость (C5) 688Ah Габариты 1025x708x782 мм Напряжение 24 V Тип Литий-ионная Емкость (C5) 285Ah Габариты 790х212х610 мм Напряжение 48 V Тип Литий-ионная Емкость (C5) 440Ah Габариты 1220х424х782 мм Напряжение 48 V Тип Литий-ионная Емкость (C5) 360Ah Габариты 970х519х665 мм Напряжение 48 V Тип Литий-ионная Емкость (C5) 400Ah Габариты 816x664x462 мм Зарядный ток 200A

Литий-Ионные АКБ в погрузчиках и складской технике используются в России боле 8 лет. Первыми их ставили  в Российские и Болгарские ПТО. Одними их тех, кто начал продвигать эту технологию в РФ ,были и наши специалисты.

Литий-ионные аккумуляторы DELTA LI-ION SERIES имеют много преимуществ по сравнению со свинцо-кислотными и гелевыми батареями, набирая все большую популярность в таких сегментах, как:

  • Клининговая техника
  • Аккумулятор для ИБП (Источника Бесперебойного Питания)
  • Накопитель для солнечных электростанций и ветрогенераторов
  • Источник бортового питания для яхт, катеров, прочих водо-моторных судов
  • Источник питания для авто-дома, трейлера, автономного отопителя и т.д.

Аккумуляторы DELTA LI-ION SERIES помогут в несколько раз увеличить ресурс полезного использования клининговой техники, поломоечных машин, бытовых пылесосов и т. д. Литий-ионный аккумулятор прослужит в 3-5 раз дольше, чем гелевый, за счет ресурса 3000-5000 циклов, возможности дробного заряда в течение дня, отсутствия необходимости в регулярном техническом обслуживании. Не требуется квалифицированный персонал, чтобы следить за правильным зарядом батареи. Постановка на заряд производится одним движением, допустить ошибку не представляется возможным, а полностью автоматизированное зарядное устройство самостоятельно отключится по достижению полного заряда. Прервать заряд можно в любой момент и это не повлечет снижения ресурса батареи.

Сравнение GEL, AGM батарей с технологией LI-ION

GEL, AGM

DELTA LI-ION SERIES

Не требует обслуживания

Не требует обслуживания

Взрывоопасные выделения — есть, но не значительные

Взрывоопасные выделения — полностью отсутствуют

Полезная емкость 60-80%

Полезная емкость 100%

Время полного заряда 6-10 часов

Время полного заряда 2 часа

Срок службы 500-700 циклов

Срок службы 3000-5000 циклов

Промежуточные заряды и глубокие разряды снижают срок службы

Промежуточные заряды и глубокие разряды не влияют на срок службы

КПД 80%

КПД > 96%

 

Удобство в использовании

Среди важных преимуществ стоит отметить удобство в использовании. Чтобы не пропустить момент полного разряда, мы оснастили устройство дополнительным выносным индикатором заряда. Постановка на зарядку одним движением позволяет восполнять емкость батареи в любом месте. Для этого не нужна специально оборудованная зарядная комната, инструменты или прочее оборудование.

Высокая эффективностью сочетается с экономией в обслуживании и простотой в эксплуатации.

Безопасность и экологичность

Аккумуляторы DELTA LI-ION SERIES – полностью экологичны и не выделяют токсичных веществ во время заряда и эксплуатации. Батареи можно применят в местах массового скопления людей, в продуктовых магазинах и на продовольственных складах.

Тяговая Li-ion батарея DELTA может эксплуатироваться:

  • в торговых центрах и магазинах;
  • в офисах;
  • в производственных помещениях;
  • на складах.
  • Все литий ионные аккумуляторы DELTA балластируются до веса штатного свинцово кислотного аккумулятора

Защита 

  • Автоматическое отключение питания техники при соединении зарядного устройства
  • Полное отсутствие обслуживания 
  • Защита от:
  1. Высокого напряжения
  2. Низкого напряжения
  3. Превышения по току
  4. Перегрева
  5. Переохлаждения

 

Продажа DELTALIIONSERIES по выгодным ценам

Доступная стоимость обусловлена тем, что батарея выпускается серийно и себестоимость максимально оптимизирована. На аккумуляторы распространяется официальная гарантия, которая действует на протяжении трех лет.

Мы используем только проверенные элементы LiFePO4 в металлическом корпусе, это лучшие элементы на сегодняшний день, они применяются даже в гражданской авиации.

Если у Вас остались вопросы, необходима квалифицированная помощь в подборе аккумулятора, обращайтесь к нашим специалистам. Консультации проводятся в индивидуальном порядке как по телефону, так и посредством формы обратной связи на сайте.

За счет разницы в технологиях (см. эффект Пейкерта*), ёмкость приобретаемой литий-ионной батареи LiFePO4 нужно рассчитывать с учетом понижающего коэффициента в 1,6 раза по сравнению со свинцово-кислотными батареями (включая AGM и GEL). При смене АКБ со свинцово-кислотной ёмкостью 500 Ah на LiFePO4, можно использовать батарею ёмкостью – 315Ah.

IBM создала емкий, безопасный и дешевый аккумулятор со сверхбыстрой зарядкой

| Поделиться Исследовательское подразделение IBM разработало аккумулятор нового типа. Он дешевле существующих литий-ионных аналогов, менее огнеопасны и заряжаются до 80% за пять минут, а компоненты для их производства можно получить из самой обычной морской воды.

Аккумуляторы без тяжелых металлов

Специалисты IBM Research разработали аккумулятор из новых материалов, который по ряду характеристик значительно превосходит широко распространенные сегодня литий-ионные батареи. Об этом говорится в сообщении, размещенном в блоге исследовательского подразделения компании (IBM Research) на ее официальном сайте.

В сегодняшних аккумуляторах, которые используются в ряде устройств: от фитнес-браслетов и смартфонов до электромобилей, часто применяются тяжелые металлы, в частности кобальт и никель. Например, в литий-ионных аккумуляторах катод (отрицательный электрод) может выполняться из кобальтата лития или никелата лития. Сами по себе эти металлы могут представлять угрозу как здоровью человека, так и окружающей среде. Кроме того, их запасы ограничены, а при добыче кобальта, по данным Financial Times, используются детский труд.

Новая технология IBM предполагает создание аккумулятора на базе трех новых материалов, среди которых тяжелых металлов нет. Химический состав материалов, из которых выполнены анод, катод и жидкий электролит, исследователи не раскрывают, однако уверяют, что необходимые материалы могут быть получены из обыкновенной морской воды и то, что они значительно дешевле используемых в современных литий-ионных батареях.

Преимущества новой технологии

По словам специалистов IBM Research их разработка превосходит литий-ионную технологию по многим важным параметров. Так, если верить ученым, их аккумулятор сможет заряжаться до уровня 80% за пять минут, при этом вероятность воспламенения такого устройства значительно ниже по сравнению с литий-ионными аналогами. У последних меньшая температура возгорания.

Исследователь, работающий с системой дифференциальной электрохимической масс-спектроскопии в IBM Research, которая измеряет количество газа, выделившегося из элемента батареи во время зарядки/разрядки

Энергетическая плотность новинки сопоставима с передовыми образцами литий-ионных аккумуляторов (более 800 Вт*ч/л), а ее энергоэффективность превышает 90%.

Кроме того, исследователи утверждают, что проведенные ими тесты показали возможность применения этой технологии при изготовлении аккумуляторов с весьма продолжительным сроком службы, однако не приводят каких-либо конкретных данных на этот счет.

Сферы применения аккумуляторов IBM

Исследователи полагают, что продукция на основе разработанной ими технологии может найти применение в энергетике, автомобиле- и авиастроении.

Несмотря на то, что исследования находятся на ранней стадии, IBM Research заключила контракты на совместную разработку нового поколения аккумуляторов и инфраструктуры для их совершенствования и производства с Mercedes-Benz Research, Central Glass (производитель электролитов) и Sidus (производитель аккумуляторных батарей).

Не без помощи искусственного интеллекта

IBM Research также сообщает, что в своей работе команда использует технологию искусственного интеллекта (ИИ), называемую семантическим обогащением. Она применяется для дальнейшего улучшения характеристик батареи путем выявления наиболее подходящих и безопасных материалов.

Альтернативные разработки

Существуют и другие технологии, способные заменить собой литиевые аккумуляторы и положить конец их далеко не самым экологичным и этичным производству и утилизации.

Облачные хранилища получили трехуровневую защиту от вымогателей

Облака

В декабре 2018 г. CNews писал о том, что ученые Иллинойского университета в Чикаго разработали новую технологию производства аккумуляторных батарей для мобильных устройств, в основе которой лежит принцип использования неупорядоченных частиц оксида магния и непосредственно магниевого анода.

Еще одна группа американских ученых, на этот раз из Калифорнийского технологического университета, создала аккумулятор на основе фторидов – химических соединений фтора с другими элементами таблицы Менделеева. Подобные АКБ в теории характеризуются способностью держать заряд до восьми раз дольше в сравнении с литий-ионными и литий-полимерными. Опять же, они намного безопаснее оных ввиду неподверженности влиянию повышенной температуры окружающей среды или нагреву во время подзарядки.

В ноябре 2018 г. стало известно, что в Китае стартовало производство аккумуляторов с твердым электролитом, которые в обозримом будущем могут стать частью мобильной техники и транспортных средств. Предполагалось, что они придут на смену литий-ионным батареям за счет большей компактности и безопасности.

Что такое геокластер и чем он может быть полезен владельцам бизнеса

Бизнес

Дмитрий Степанов



Что происходит на рынке сохранения энергии

Аккумуляторы принципиально важны для будущего электромобилей и энергетики в целом. РБК Тренды разбирались, как работает отрасль и в чем ее главная проблема

В традиционной энергетике (ТЭС, АЭС, ГЭС) самой важной составляющей систем была турбина, которая преобразовывала энергию источника в механическую для ее дальнейшего применения. Однако при развитии возобновляемых ветряной и солнечной энергетики на первый план выходят накопители энергии, которые позволят эффективно сохранять полученную энергию. Автомобили будущего тоже не смогут обходиться без эффективных батарей.

Типы энергетических систем

Для захвата энергии, ее сохранения и дальнейшего использования доступны разнообразные технологии. Самыми распространенными считаются системы аккумулирования электрической и тепловой энергии. Такие системы бывают нескольких типов:

  • Электрооборудование

Наибольший темп роста хранения энергии за последнее десятилетие пришелся на электрические системы, такие как батареи и конденсаторы. Конденсаторы — это устройства, которые хранят электрическую энергию в виде заряда, накопленного на металлических пластинах. Когда конденсатор подключен к источнику питания, он накапливает энергию, а при отключении от источника высвобождает ее. Батарея же для хранения энергии использует электрохимические процессы. Конденсаторы могут высвобождать накопленную энергию с гораздо большей скоростью, чем батареи, поскольку для химических процессов требуется больше времени.

В системах хранения механической энергии используются базовые идеи физики, которые преобразуют электрическую энергию в кинетическую для хранения и затем преобразуют ее обратно в электрическую для потребления. Такие системы представляют собой большие гидроаккумулирующие плотины, механические маховики и накопители сжатого воздуха.

Плотина Братской ГЭС (Фото: wikipedia.org)

Накопители сжатого воздуха (Фото: electricalschool. info)

Накопление тепловой энергии позволяет хранить ее и использовать позже, чтобы сбалансировать потребность в энергии между дневным и ночным временем или при смене сезонов. Чаще всего это резервуары с горячей или холодной водой, либо расплавленными солями, ледяные хранилища и криогенная техника.

Проект накопителя тепловой энергии с водным хранилищем (Фото: Affiliated Engineers)

Используются обычно при хранении водорода. В них электрическая энергия применяется для выделения водорода из воды посредством электролиза. Затем газ сжимается и хранится для будущего использования в генераторах, работающих на водороде, или в топливных элементах. Этот метод является достаточно энергозатратным. Для конечного использования сохраняется всего 25% энергии.

В разных сферах промышленности и технологий используются различные типы аккумуляторов с отличающимся химических составом. Литий-кобальтовые батареи, более легкие и с высоким напряжением для быстрой зарядки, применяются в смартфонах и прочей бытовой технике. Более выносливые и габаритные литий-титанатные батареи устанавливают в общественном транспорте, в частности, в электробусах. На электростанциях используют малоемкие, но пожаробезопасные литий-фосфатные ячейки.

30-летняя технология

Самыми популярными аккумуляторами энергии по-прежнему остаются литий-ионные. В 2021 году исполнилось 30 лет с момента выхода в продажу первых таких аккумуляторов Sony.

Первые литий-ионные батарейки Sony (Фото: Sony)

Первые прототипы литий-ионных батарей появились еще в 1980-е годы. Тогда физик Джон Гуденаф предложил использовать в батарейках кобальтат лития. В 2019 году он получил за свою идею нобелевскую премию.

Читайте также: Батарея Нобеля: как Джон Гуденаф создал новые отрасли в химии и экономике

В 2000-х годах с ростом производства электромобилей спрос на батареи резко вырос. Тогда в аккумуляторах начали применять железофосфат, который обеспечивает меньшую емкость, но может работать на более высоких токах и не выделяет кислород при высокой температуре. Все это делает аккумуляторы более безопасными, но не решает всех их проблем.

В чем минусы литий-ионных аккумуляторов

  • Высокая пожароопасность

При перегреве батарея может взорваться. Для этого достаточно повреждения ее оболочки. Так произошло со смартфонами серии Samsung Galaxy Note 7, в которых из-за тесноты корпуса оболочка аккумулятора со временем перетиралась, внутрь попадал кислород, и устройство загоралось. Именно это побудило авиакомпании требовать перевозить литий-ионные батареи только в ручной клади.

Возгорание смартфона Samsung Galaxy Note 7

  • Чувствительность к температурам

Охлаждение и перегрев сильно влияют на параметры аккумулятора. Идеальной считается температура среды +20 °C. При любых отклонениях батарея отдает устройству меньший заряд.

В литий-ионных батареях невозможно хранить энергию годами. Литий-ионные ячейки в неактивном состоянии теряют по 3-5% заряда в месяц, то есть, треть заряда в год.

Литий-ионные батареи в неактивном состоянии подвержены старению. Их рекомендуют хранить заряженными до половины емкости.

Эксперименты в отрасли

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами. Литий идеально подходит для этой роли: он обеспечивает оптимальное сочетание напряжения, нагрузки тока и энергетической плотности.

Самыми востребованными являются литий-кобальтовые батареи для потребительской мобильной техники. Они имеют напряжение 3,6 В при сохранении высокой энергоемкости, чего достаточно для зарядки смартфонов. Другие виды литиевых батарей имеют меньшее напряжение, и запитать от них современный смартфон невозможно. Если же пытаться объединить батареи в ячейки, чтобы сделать их более мощными, то вырастут габариты.

Производители уже неоднократно пытались представить разработки-альтернативы литий-ионным батареям в смартфонах.

Так, в 2007 году американский стартап Leyden Energy решил использовать новый электролит и кремниевый катод для литий-ионных батареек. Это позволило увеличить устойчивость аккумуляторов к высоким температурам до 300 °C. Но компании так и не удалось создать аккумулятор со стабильными характеристиками — показатели энергоемкости и устойчивости менялись от экземпляра к экземпляру.

Стартап SolidEnergy, в который инвестировала GM, разрабатывает перезаряжаемые литий-металлические батареи. Они обладают удвоенной энергоемкостью по сравнению с литий-кобальтовыми. Но главной проблемой литий-металлических аккумуляторов остается безопасность. Поскольку в их состав входит чистый металлический литий, он действует активнее, чем ионы лития, а это повышает риск возгорания. Компания разработала специальный электролит, снижающий эту опасность. Но в смартфонах и бытовой электронике таких батарей мы пока не увидим.

Батареи Solid Energy (Фото: nikkei.com)

Toyota работала над серно-магниевыми батареями. Но оказалось, что их невозможно использовать более 50 циклов, так как емкость этих аккумуляторов после этого падает вдвое. Тогда в состав батареи внедрили литий-ионную добавку и довели срок ее службы до 110 циклов. Работы над аккумулятором продолжаются, и пока неясно, получится ли внедрить его в производство.

Компании, которые стремятся предложить аналог литий-ионных батарей, сталкиваются с трудностями.

Главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные.

Кроме того, крупные компании больше заинтересованы в производстве литий-ионных аккумуляторов, которые отвечают потребностям их продукции. Lux Research сообщала, что вложила в исследование хранения энергии около $4 млрд, а стартапам, создающим «технологии нового поколения», в среднем, досталось по $40 млн. Tesla вложила около $5 млрд в Gigafactory, занимающуюся литий-ионным производством. А США намерены дополнительно субсидировать такое производство, чтобы стать более независимой от внешних рынков страной.

Проблемы рынка

В 2021 году цена кобальта выросла на 40% из-за роста спроса со стороны производителей электромобилей. Основные месторождения кобальта находятся в Демократической Республике Конго. Однако в стране постоянно возникают перебои в цепочках поставок, а также зафиксированы случаи использования детского труда, что оттолкнуло многие компании.

По данным Fastmarkets, цены на самый дорогой в мире металл для производства аккумуляторов в марте 2021 года выросли до $42 за 1 кг. Аналитики предрекают, что к концу 2021 года они достигнут $57, а в 2024 году составят уже $80.

Международное энергетическое агентство отмечает, что в 2020 году продажи электромобилей подскочили на 40%, а в первом квартале 2021 года они выросли вдвое по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.

Эндрю Миллер, директор по продуктам Benchmark Mineral Intelligence, говорит, что рынок пока наблюдает рост цен на кобальт, но к концу 2021 года может столкнуться с реальным дефицитом предложения.

Существует еще одна проблема, связанная с пандемией коронавируса и ее последствиями. В связи с сохраняющимся дефицитом чипов на глобальном рынке их также недополучают производители электромобилей.

Крупнейшие мировые автопроизводители признали дефицит микрочипов в начале 2021 года. Nissan, Honda и Ford были вынуждены сократить объемы выпускаемых автомобилей и закрыть некоторые свои заводы. Hyundai Motor был вынужден приостановить сборку автомобилей в Южной Корее. Позднее, в апреле, Ford и General Motors начали выпускать электромобили в некомплектном состоянии. Производители пообещали, что добавят нужную электронику в свои авто, когда появится такая возможность.

Гендиректор Tesla Илон Маск связал рост цен в цепочках поставок с удорожанием стоимости электромобилей Model 3 и Model Y. Однако, по его мнению, дефицит микрочипов продлится недолго.

Пути решения

Автоконцерн General Motors в сотрудничестве с SolidEnergy Systems организовал прроизводство аккумуляторов Ultium для своих электромобилей. Они будут включать жидкий электролит, аноды на базе графита и катоды с комбинацией никеля, кобальта, марганца и алюминия. Это снизит потребность в дефицитных металлах, а также позволит удвоить плотность хранения заряда в аккумуляторах без ущерба для безопасности. Цена аккумуляторов при этом опустится на 50‒60%, их масса сократится. GM рассчитывает снизить стоимость хранения 1 кВт‧ч электроэнергии с $150 до $100 к 2025 году.

В Китае появляется все больше электромобилей на альтернативных литий-железо-фосфатных аккумуляторах. Они дешевле и менее токсичные, однако имеют меньшую емкость. Их используют Tesla Model 3, китайский автопроизводитель BYD, а скоро начнет внедрять Volkswagen. Но пока на ЛЖФ-аккумуляторы приходится всего 14% рынка, а к 2030 году этот показатель составит от 15% до 20%.

Tesla и Volkswagen также обещают в ближайшие годы сократить использование кобальта. В 2020 году Илон Маск провел специальную онлайн-презентацию под названием Tesla Battery Day, в ходе которой он заявил, что в течение трех лет Tesla наладит серийное производство нового поколения аккумуляторов, которые будут существенно мощнее и долговечнее нынешних, а обойдутся вдвое дешевле (примерно в $25 000).

Новая аккумуляторная батарея Tesla 4680 имеет в шесть раз большую мощность, чем предшественники, и в пять раз большую энергоемкость. При этом ее размер составляет всего 46х80 мм. Tesla решила проблему терморегулирования, создав конструкцию цилиндрической формы, и внедрила новые технологии, чтобы сократить путь прохождения энергии внутри конструкции.

Новая батарея Tesla (Фото: Tesla)

Успешный гибрид

Пока ведутся разработки альтернатив литий-ионным аккумуляторам, компании ищут пути более эффективного сохранения энергии. Успешным вариантом использования усовершенствованных литий-ионных батарей стало их встраивание в гибридные энергетические системы.

В промышленной энергетике такие системы получили развитие в 2020-е годы. Они позволяют объединить преимущества нескольких способов аккумулирования и сохранения энергии. Одним из ярких примеров являются аккумуляторные станции Tesla.

Первую такую станцию построила Tesla в Южной Австралии в 2017 году. Строительство заняло всего три месяца. Компания обещала, что при превышении этого срока страна получит батарею бесплатно.

Станция Tesla в Южной Австралии (Фото: electrek.co)

Hornsdale Power Reserve построена на промышленных литий-ионных аккумуляторах Tesla Powerpack и инверторах, произведенных на Gigafactory. Она имеет мощность 100 МВт и может обеспечивать электричеством более 30 тыс. домохозяйств. Станция обеспечила снижение расходов на эксплуатацию сети региона примерно на 90%. За первые дни ее работы расходы на обслуживание сети снизились на $1 млн.

Южная Австралия получает энергию преимущественно из солнечных батарей и ветрогенераторов. Но иногда необходимо задействовать газогенераторы, подключенные к паровым турбинам, и вырабатывать недостающую часть энергии.

Аккумуляторная батарея Tesla накапливает энергию, когда она подается в сеть региона в избытке, а потом отдает ее обратно, когда возникает дефицит. Таким образом, потребность в газогенераторах отпадает.

Кроме того, батарея реагирует на перепады в электросети. Когда произошло внезапное отключение угольной электростанции Loy Yang A 3, станция Tesla среагировала на 4 секунды быстрее, чем резервный генератор частотного контроля и вспомогательных услуг (FCAS) в Квинсленде.

По расчетам чиновников, емкость батареи составляет около 2% от условной емкости всей сети, однако это дает 55% экономии на эксплуатационных расходах.

У системы есть и минусы. Станция включается всего на несколько минут, поэтому неизвестно, сколько циклов заряда выдержат ее батареи, прежде чем их придется заменить.

Тем не менее, в Австралии уже запланировано строительство подобных аккумуляторных систем в Южной Австралии, на Северной территории, в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе.

Теперь Tesla собирается подключить гигантскую батарею к электросети Техаса. Компания строит станцию хранения энергии мощностью более 100 МВт в техасском Англтоне.

Батареи Tesla в Техасе (Фото: Tesla)

Батарея сможет обеспечивать энергией около 20 тыс. домов. Детали конструкции пока не разглашаются, а сам проект держится в секрете.

В Нидерландах в 2020 году была введена в эксплуатацию гибридная система накопления энергии из литий-ионных аккумуляторов производства швейцарской компании Leclanché и механических накопителей от голландского разработчика S4 Energy. Литий-ионные батареи имеют мощность 8,8 МВт и емкость 7,12 МВт·ч, они работают вместе с шестью маховиковыми системами KINEXT общей мощностью 3 МВт. Таким образом, объект аккумулирует 1 ГВт энергии, которую использует местный системный оператор TenneT для стабилизации энергосистемы. Маховики позволят продлить срок службы батарей как минимум до 15 лет.

В других странах подобные проекты находятся на стадии разработки и внедрения. Подробнее о них РБК Тренды расскажут в следующем материале.

Перспективы рынка аккумуляторов

Исследователи Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства в 2020 году проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии. Они сделали вывод, что за последние десять лет число патентов в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее других сфер. Выяснилось также, что оно еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники меньшей емкости.

Согласно подсчетам авторов работы, пристальное внимание к литий-ионным технологиям привело к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а для стационарных установок в электроэнергетике — на две трети.

Девять из десяти крупнейших обладателей патентов — это азиатские компании. Семь из них во главе с Panasonic и Toyota базируются в Японии, а еще две — Samsung и LG — Electronics в Южной Корее. Единственный представитель другого региона — немецкий концерн Bosch — занял пятое место.

То, что в этом направлении активно идет развитие, подтверждает и исследование BloombergNEF, аналитики которого выяснили, что средняя цена литий-ионных аккумуляторов упала с $688 до $137 за киловатт-час за 2013−2020 годы. Они прогнозируют, что к 2023 году цены будут близки к $100 за кВт·ч.

Средняя цена литий-ионных аккумуляторов

Средняя цена на аккумуляторы для электромобилей составила $126/кВт·ч. Таким образом, стоимость батарейного блока в общей цене автомобиля снизилась до 21%.

К 2030 году стоимость аккумуляторов может снизиться до $58 за кВт·ч за счет новых технологических достижений.

QuantumScape заявил о революции в производстве аккумуляторов

Американская компания QuantumScape представила результаты тестирования новой ячейки для аккумуляторной батареи электромобиля. Главные особенности разработки таковы: во-первых, зарядка до 80% емкости за 15 мин, что почти вдвое быстрее, чем у литий-ионной батареи электромобиля Tesla Model 3, одной из лидеров по этому показателю.

Во-вторых, сохранение свыше 80% емкости после 800 циклов заряда и разряда, что говорит о потенциальном сроке службы батареи в несколько сотен тысяч километров (Tesla дает гарантию до 240 000 км). И в-третьих, объемная плотность энергии в 1000 Вт ч/л, что примерно на 80% больше, чем у самых современных литий-ионных ячеек. Это значит, что и емкость батареи будет соответствующей, а по запасу хода электромобили на таких батареях сравняются с автомобилями с ДВС. Что не менее важно, ячейка сохраняет свои характеристики до температур около -30 градусов по Цельсию, в то время как литий-ионные батареи демонстрируют снижение показателей в таких условиях. Да, и новая батарея не воспламеняется.

Ячейка QuantumScape построена по технологии твердотельных батарей: в них используется твердый электролит, а не жидкий, как в наиболее часто используемых сегодня литий-ионных батареях. Твердотельные батареи уже несколько десятков лет считаются одной из самых перспективных технологий, однако нерешенные технические проблемы пока не позволяли исследователям говорить о коммерческих перспективах.

Калифорнийский стартап QuantumScape был основан в 2010 г. профессором Стэнфордского университета Фрицем Принцем и выпускником этого университета Джагдипом Сингхом. С 2012 г. компания начала работать с Volkswagen, а в 2018 г. немецкий автогигант вложил в стартап $100 млн, став крупнейшим акционером. В том же году представители обеих компаний заявили, что начинают подготовку к массовому производству твердотельных батарей. В июне 2020 г. Volkswagen инвестировал в QuantumScape еще $200 млн. В ноябре 2020 г. QuantumScape провела IPO на Нью-Йоркской бирже путем слияния с уже вышедшей на биржу специализированной компанией для поглощений (SPAC). Сделка помогла стартапу привлечь еще $700 млн, которые будут направлены на организацию производства, а котировки акций компании с тех пор выросли уже втрое до уровня в $75 за акцию. По словам представителей QuantumScape и Volkswagen, производство начнется в 2025 г.

Ячейку QuantumScape отличает ряд особенностей. Для формирования анода ей не требуется даже минимальное количество лития, что удешевляет процесс производства. Кроме того, в ячейке используется особый тончайший керамический сепаратор, который разделяет электроды. На его разработку компании потребовалось пять лет, и точное описание материалов, используемых для его изготовления, является главной коммерческой тайной компании. А основной задачей QuantumScape теперь будет создание многослойных ячеек и составление из них целой аккумуляторной батареи. Как отмечают специалисты, эта задача не так проста, как может показаться, поэтому компания еще может столкнуться со сложностями, которые могут привести к сдвигу заявленных сроков начала производства и даже к полной неудаче проекта.

QuantumScape и Volkswagen не единственные компании, которые проводят исследования в этой области. Японский автопроизводитель Toyota ранее заявлял о планах наладить выпуск электромобилей с твердотельными аккумуляторными батареями к 2025 г. Другой американский стартап, Solid Power, основанный шесть лет назад, заручился поддержкой таких автокомпаний, как BMW, Ford и Hyundai, и рассчитывает запустить производство в 2026 г. Однако до демонстрации работающего аккумулятора дело пока не дошло ни у кого.

Автомобильный литиевый аккумулятор

Group-51R — антигравитационные аккумуляторы

  Первая батарея со встроенной БЕСПРОВОДНОЙ системой запуска от внешнего источника ! Беспроводной брелок дистанционного запуска с аварийным запуском. Таким образом, вы никогда больше не останетесь без севшей батареи!

  ПОЛНАЯ система управления батареями (BMS), включая защиту от чрезмерного разряда, перезаряда, короткого замыкания, тепловую защиту и балансировку элементов.

  ТЕХНОЛОГИЯ ПОВТОРНОГО ЗАПУСКА : Аккумулятор RE-START имеет возможность самозапуска.Он интеллектуально отслеживает свое состояние и, если обнаруживает чрезмерную разрядку, переходит в спящий режим, сохраняя при этом достаточно энергии, чтобы вы могли ПОВТОРНО ЗАПУСТИТЬ свой автомобиль. Просто нажмите беспроводной брелок.

  OEM FITMENT : Точные размеры замены свинца/кислоты. Никаких дополнительных модификаций или лотков, необходимых для установки.

  ДОЛГОВЕЧНОСТЬ : Срок службы свинцово-кислотных и других литиевых батарей в 2–3 раза выше благодаря полной системе управления батареями.

   HIGH POWER : До 3-кратного увеличения пускового тока по сравнению с свинцово-кислотным аккумулятором аналогичного размера.Лучший запуск и более высокое напряжение при запуске.

  СВЕРХЛЕГКАЯ : Батарея Antigravity RE-START может быть на 70 % легче свинцово-кислотного аналога. Это соответствует примерно 25-55 фунтам мгновенной потери веса, просто заменив батарею! Это делает литий-ионную батарею Antigravity самым экономичным продуктом для снижения веса, обеспечивая при этом лучший запуск, управляемость и торможение! Реальное значение производительности!

  НИЗКИЙ САМОРАЗРЯД : Аккумулятор RE-START не саморазряжается, как свинцово-кислотные аккумуляторы.Он предлагает более длительное время хранения при условии, что на аккумуляторе нет чрезмерных паразитных разрядов.

  ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ : Намного более устойчива к вибрации, чем свинцово-кислотная. Невероятно ударопрочный и виброустойчивый; никакие жидкости или кислота внутри не могут пролиться или слиться. Не выделяет опасный водород во время зарядки и не пропускает жидкости, которые могут повредить вашу отделку или шасси, такие как кислота.

  ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ БАТАРЕЯ : Не содержит кислоты или тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий или ртуть.Всегда помните об ответственной утилизации ваших батарей!

Насколько экологичны автомобильные литий-ионные аккумуляторы?

Этот пост, часть серии, посвященной электромобилям , был написан Кристен Холл-Гейслер из HowStuffWorks.com.

Ископаемые виды топлива (такие как бензин и дизельное топливо) заканчиваются и получают плохую репутацию за неприятные выбросы выхлопных газов — и это правильно. Поскольку правительства и потребители требуют новых видов топлива и увеличения расхода топлива, в игру вступают новые источники энергии, такие как аккумуляторы. Новейшая технология аккумуляторов — литий-ионная — используется в электромобилях и гибридных автомобилях будущего. Литий-ионные аккумуляторы легче, чем аккумуляторы предыдущей технологии, и они также намного дольше держат заряд.

Итак, откуда берется литий? Конечно, он добывается в недрах Земли, но для него не требуется вскрышная добыча или сдувание вершин гор, как это делают другие ресурсы. На самом деле, по данным Reuters, большая часть лития на Земле находится в Южной Америке, особенно в Андах, которые проходят через Чили, Аргентину и Боливию, новичка на рынке лития.Есть также месторождения в Китае и США, некоторые из которых традиционно добываются из скалы.

Но чаще всего литий находят в соленых подземных водоемах. Жидкость откачивают и оставляют сохнуть на солнце. Полученный материал превращается в карбонат лития, а затем перерабатывается только в литий. На этот процесс приходится небольшая часть общего воздействия электромобиля на окружающую среду; медь и алюминий, используемые в батарее, наносят больше вреда. Затем литий доставляется на завод по производству аккумуляторов самолетом, поездом, грузовиком и кораблем — ни один из них сейчас не использует литий-ионные аккумуляторы.На данном этапе цепочки трудно избежать использования ископаемых видов топлива.

Завод собирает аккумуляторы, и аккумуляторы помещаются в электромобиль с нулевым уровнем выбросов. Электромобилям даже не нужны выхлопные трубы, так как из батарей не выходит ничего, кроме электричества.

Даже после многих лет службы в электромобиле литий-ионные аккумуляторы могут многое дать. По словам TreeHugger, он часто все еще может удерживать до 80 процентов своего заряда, поэтому его можно использовать в качестве накопителя энергии для сети, скажем, в сочетании с ветряными электростанциями.

Все хорошее когда-нибудь заканчивается, но литий-ионные аккумуляторы верят в жизнь после смерти. Когда они действительно подходят к концу, батареи можно разобрать и использовать повторно. Tesla, например, перерабатывает охлаждающую жидкость, провода и электронику в своих батареях. Остальное разбивается вдребезги, переплавляется, разделяется на составляющие металлы и перерабатывается.

Предприятия по переработке литий-ионных аккумуляторов вступают в строй, но потребуется время, чтобы они действительно нарастили мощность.Сами аккумуляторы и транспортные средства, которые их используют, только сейчас выходят на рынок. Любой переработчик, который строит сейчас, будет готов к следующей жизни, когда первая партия ячеек будет готова.

Что такое твердотельная батарея для электромобиля?

Твердотельная батарея представляет собой перезаряжаемую систему накопления энергии, аналогичную по общей структуре и работе более привычной литий-ионной батарее. Они отличаются тем, что литий-ионный аккумулятор содержит жидкий электролит, а твердотельный аккумулятор, как следует из названия, имеет твердый электролит.Это позволяет твердотельным батареям быть легче, иметь большую плотность энергии, обеспечивать больший запас хода и быстрее заряжаться. Задача сделать твердотельные батареи жизнеспособными заключается в разработке технологии, обычно используемой в небольших устройствах, и применении ее в крупномасштабных приложениях, таких как электромобили (EV).

Какой тип батареи в электромобиле?

Первым в истории серийным электромобилем был EV1, выпущенный General Motors в 1996 году. Специализированный электромобиль, созданный с нуля, двухместное купе имел запас хода 78 миль, разгоняясь до 50 миль в час за 6 .3 секунды, а для полной зарядки потребовалось более 5 часов. Его питала свинцово-кислотная батарея.

Когда всего три года спустя появилось второе поколение EV1, его источник питания переключился на никель-металлогидридный аккумулятор, а запас хода почти удвоился до 142 миль.

Когда выпуск EV1 постепенно прекращался, Tesla Motors вошла в автомобильную сферу со своим Tesla Roadster, первым серийным электромобилем с литий-ионными батареями. Как говорится, остальное уже история.

Что такое литий-ионный аккумулятор и как он работает?

Литий-ионные аккумуляторы стали стандартом для питания многих устройств, от бытовой электроники, такой как мобильные телефоны и ноутбуки, до мобильных устройств и транспортных средств, таких как велосипеды и автомобили.

В отличие от свинцово-кислотных и никель-металлгидридных аккумуляторов прошлого, литий-ионные аккумуляторы содержат жидкий электролит для управления потоком энергии между катодом и анодом. Преимущества литий-ионных аккумуляторов включают более длительный срок службы, лучшую производительность при различных температурах, перерабатываемые компоненты и более высокую плотность энергии.Плотность энергии — это количество энергии, которое батарея может хранить на единицу веса. Проще говоря, чем выше плотность, тем выше выходная мощность.

Несмотря на множество преимуществ, у литий-ионных аккумуляторов есть и недостатки. Несмотря на то, что он легче, чем батареи старых технологий, его жидкие внутренности по-прежнему делают литий-ионы довольно тяжелыми. Они также лучше работают в штабелируемых упаковках, что увеличивает их вес. Кроме того, электролиты легко воспламеняются, могут быть нестабильны при экстремальных температурах и приводить к взрывам или пожарам в случае повреждения или неправильной зарядки.Нет недостатка в новостных сообщениях, охватывающих все: от мобильных телефонов до самолетов, загорающихся из-за проблем с батареями.

Что такое твердотельная батарея и как она работает?

Благодаря отказу от выплескивания легковоспламеняющегося жидкого электролита твердотельные батареи по умолчанию более стабильны и компактны. Твердый электролит может состоять из любого количества повседневных материалов, таких как керамика и стекло.

Твердотельные батареи уже много лет используются в небольших устройствах, таких как кардиостимуляторы, а также в RFID-устройствах и носимых устройствах.Меньше деталей означает, что меньше вещей может пойти не так. В дополнение к повышенной безопасности, размеру и стабильности, твердотельные батареи в электромобилях также будут обеспечивать более быстрое время зарядки, большую дальность поездки и еще большую плотность энергии.

Твердотельные аккумуляторы могут достигать 80-процентного заряда в течение 15 минут и подвергаются меньшей нагрузке после нескольких циклов зарядки. Литий-ионный аккумулятор начнет разлагаться и терять емкость после 1000 циклов. С другой стороны, твердотельная батарея сохранит 90 процентов своей емкости после 5000 циклов.

Когда в электромобилях будут использовать твердотельные батареи?

При всех своих преимуществах масштабирование производства до уровня, необходимого для использования в электромобилях, остается дорогостоящим мероприятием. Помните, твердотельные батареи претендуют на известность как умные часы и регулятор сердцебиения.

Затраты на разработку и производственные трудности являются ключевыми недостатками производства твердотельных аккумуляторов для массовых электромобилей. Но точно так же, как литий-ионные батареи стали более доступными, твердотельная версия тоже будет доступной.И автопроизводители вкладывают огромные средства в эту технологию, особенно в стратегии брендов с нулевым уровнем выбросов и предлагаются линейки только для электромобилей.

BMW и Ford инвестируют 130 миллионов долларов в Solid Power, стартап по производству твердотельных аккумуляторов в Колорадо. Hyundai вкладывает 100 миллионов долларов в SolidEnergy Systems, дочернюю компанию Массачусетского технологического института. Toyota, которая сотрудничает с Panasonic, объявила, что в этом году дебютирует прототип внедорожника с твердотельной батареей.Также вкладывают средства General Motors и Volkswagen.

Резюме

Audi, Bentley, Dodge, Jaguar, Jeep, Land Rover, Lotus, Mazda, MINI, Nissan, Volvo — практически каждый автопроизводитель от A до V обнародовал свои планы электрификации и сроки достижения нулевого уровня выбросов. Некоторые пошли еще дальше и объявили, что к 2050 году бензиновые и дизельные двигатели исчезнут из их модельного ряда. с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).Тем не менее, даже с большим количеством вариантов электромобилей, чем когда-либо, автомобили с бензиновым двигателем продолжают занимать долю рынка. В конце концов, ископаемое топливо дешево, выбор автомобилей по-прежнему велик, а дозаправка занимает минуты.

Тем не менее, привлекательность твердотельных батарей само собой разумеется, и их потенциал может заставить автопроизводителей выполнить свои производственные обещания. Электромобили уже не уступают своим аналогам с ДВС или превосходят их в конструкторском отделе. Избавьтесь от опасений по поводу запаса хода, обеспечив паритет цен и привлекательную производительность, и, возможно, потребители искренне купятся на будущее полностью электромобилей.

90 000 миллионов аккумуляторов для электромобилей выйдут из эксплуатации в следующем десятилетии. Что происходит с ними? | Окружающая среда

Ожидается цунами электромобилей в богатых странах, поскольку автомобильные компании и правительства обещают увеличить их количество — по прогнозам, к 2030 году на дорогах будет 145 миллионов автомобилей. Но хотя электромобили могут сыграть важную роль в сокращении выбросов, они также содержат потенциальную бомбу замедленного действия для окружающей среды: их батареи.

По некоторым оценкам, более 12 миллионов тонн литий-ионных аккумуляторов будут выведены из эксплуатации до 2030 года.

Мало того, что эти батареи требуют большого количества сырья, включая литий, никель и кобальт, добыча которых имеет последствия для климата, окружающей среды и прав человека, они также угрожают оставить горы электронных отходов, когда они достигают конца своего срока службы. жизни.

По мере того, как автомобильная промышленность начинает трансформироваться, эксперты говорят, что сейчас самое время спланировать, что происходит с батареями в конце их срока службы, чтобы уменьшить зависимость от добычи полезных ископаемых и сохранить материалы в обращении.

Вторая жизнь

Сотни миллионов долларов вливаются в стартапы и исследовательские центры по переработке, чтобы выяснить, как разобрать разряженные батареи и извлечь ценные металлы в больших масштабах.

Но если мы хотим сделать больше с материалами, которые у нас есть, переработка не должна быть первым решением, сказал Джеймс Пеннингтон, руководитель программы экономики замкнутого цикла Всемирного экономического форума. «Сначала лучше всего использовать вещи дольше», — сказал он.

«По окончании первого использования в электромобилях остается много емкости [аккумулятора], — говорит Джессика Рихтер, исследователь экологической политики в Лундском университете. Эти батареи, возможно, больше не смогут управлять транспортными средствами, но они могут иметь вторую жизнь, сохраняя избыточную энергию, вырабатываемую солнечными или ветряными электростанциями.

Несколько компаний проводят испытания. Энергетическая компания Enel Group использует 90 аккумуляторов, изъятых из автомобилей Nissan Leaf, в хранилище энергии в Мелилье, Испания, которое изолировано от испанской национальной сети.В Великобритании энергетическая компания Powervault заключила партнерское соглашение с Renault, чтобы оснастить домашние системы хранения энергии списанными батареями.

Сотрудник устанавливает литий-ионный аккумулятор в систему тестирования в офисе Powervault в Лондоне. Фотография: Саймон Доусон/Bloomberg через Getty Images

Установление потока литий-ионных батарей от первой жизни в электромобилях до второй жизни в стационарных хранилищах энергии будет иметь еще один бонус: вытеснение токсичных свинцово-кислотных батарей.

Только около 60% свинцово-кислотных аккумуляторов используются в автомобилях, сказал Ричард Фуллер, возглавляющий некоммерческую организацию Pure Earth, еще 20% используются для хранения избыточной солнечной энергии, особенно в африканских странах.

Свинцово-кислотные батареи обычно служат всего около двух лет в более теплом климате, сказал Фуллер, поскольку тепло приводит к их более быстрой деградации, а это означает, что их необходимо часто перерабатывать. Однако в Африке мало объектов, которые могут безопасно делать это.

Вместо этого эти батареи часто вскрываются и переплавляются на заднем дворе. Этот процесс подвергает переработчиков и их окружение воздействию свинца, мощного нейротоксина, безопасный уровень которого неизвестен и который может повредить развитию мозга у детей.

Литий-ионные батареи могут стать менее токсичными и долговечными альтернативами для хранения энергии, сказал Фуллер.

Гонка за переработкой

«Когда батарея действительно подходит к концу, ее пора утилизировать, — сказал Пеннингтон.

Утилизация литий-ионных аккумуляторов набирает обороты. В своем отчете о воздействии, опубликованном в августе, Tesla объявила, что начала создавать мощности по переработке на своей Gigafactory в Неваде для переработки отработанных батарей.

Компания Nearby Redwood Materials, основанная бывшим техническим директором Tesla Дж. Б. Штробелем и работающая в Карсон-Сити, штат Невада, привлекла в июле более 700 млн долларов и планирует расширять свою деятельность. Завод принимает разряженные батареи, извлекает ценные материалы, такие как медь и кобальт, а затем отправляет очищенные металлы обратно в цепочку поставок батарей.

Тем не менее, поскольку переработка становится все более популярной, остаются большие технические проблемы.

Одним из них является сложная конструкция, по которой переработчики должны ориентироваться, чтобы добраться до ценных компонентов.По словам Карлтона Камминса, соучредителя Aceleron, британского стартапа по производству аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы редко разрабатываются с учетом возможности вторичной переработки. «Вот почему переработчик борется. Они хотят выполнять работу, но знакомятся с продуктом только тогда, когда он попадает к ним».

Cummins и соучредитель Амрит Чандан нацелились на один конструктивный недостаток: способ соединения компонентов. По словам Камминса, большинство компонентов свариваются вместе, что хорошо для электрического соединения, но плохо для вторичной переработки.

Аккумуляторы Aceleron соединяют компоненты с помощью застежек, которые сжимают металлические контакты. Эти соединения могут быть разжаты, а крепления удалены, что позволяет полностью разобрать или снять и заменить отдельные неисправные компоненты.

Упрощенная разборка также может помочь снизить риски безопасности. Неправильное обращение с литий-ионными батареями может привести к пожару и взрыву. «Если мы разберем его на кусочки, я гарантирую вам, это никому не повредит», — сказал Камминс.

Изменение системы

Успех не гарантирован, даже если технические задачи будут преодолены. История показывает, насколько сложно создать хорошо функционирующую перерабатывающую промышленность.

Свинцово-кислотные аккумуляторы, например, перерабатываются в больших количествах отчасти из-за требований законодательства — до 99% свинца в автомобильных аккумуляторах перерабатывается. Но у них есть токсичная стоимость, когда они попадают на неподходящие предприятия по переработке. Отработанные батареи часто попадают к переработчикам на заднем дворе , потому что они могут платить за них больше, чем официальные переработчики, которым приходится покрывать более высокие эксплуатационные расходы.

Литий-ионные батареи могут быть менее токсичными, но они все равно должны быть отправлены на предприятия, которые могут безопасно их переработать. «Продукты, как правило, идут по пути наименьшего сопротивления, поэтому вы хотите сделать путь, который идет по формальным каналам, менее устойчивым», — сказал Пеннингтон.

Законодательство может помочь. В то время как США еще не внедрили федеральную политику, предписывающую переработку литий-ионных аккумуляторов, ЕС и Китай уже требуют, чтобы производители аккумуляторов платили за создание систем сбора и переработки. Эти средства могли бы помочь субсидировать официальных переработчиков, чтобы сделать их более конкурентоспособными, сказал Пеннингтон.

В декабре прошлого года ЕС также предложил радикальные изменения в своих правилах в отношении аккумуляторов, большинство из которых касаются литий-ионных аккумуляторов. К ним относятся целевые уровни сбора батарей на уровне 70%, уровни восстановления на уровне 95% для кобальта, меди, свинца и никеля и 70% для лития, а также обязательные минимальные уровни переработанного содержимого в новых батареях к 2030 году — чтобы обеспечить рынки для переработчиков. и защитить их от волатильных цен на сырьевые товары или изменения химического состава аккумуляторов.

«Они еще не в окончательной форме, но предложения, которые есть, амбициозны», — сказал Рихтер.

Данные тоже могут помочь. ЕС и Global Battery Alliance (GBA), государственно-частное сотрудничество, работают над версиями цифрового «паспорта» — электронной записи для батареи, которая будет содержать информацию обо всем ее жизненном цикле.

«Мы думаем о QR-коде или устройстве обнаружения [радиочастотной идентификации]», — говорит Торстен Фройнд, возглавляющий инициативу GBA по паспорту батареи.Он может сообщать о состоянии батареи и оставшейся емкости, помогая производителям транспортных средств направлять ее для повторного использования или на предприятия по переработке. Данные о материалах могут помочь переработчикам ориентироваться в бесчисленных химических процессах литий-ионных аккумуляторов. И как только переработка станет более распространенной, в паспорте также может быть указано количество переработанного содержимого в новых батареях.

По мере того, как автомобильная промышленность начинает трансформироваться, настало время заняться этими проблемами, сказала Майя Бен Дрор, руководитель отдела городской мобильности на Всемирном экономическом форуме.Деньги, вливаемые в этот сектор, дают «возможность гарантировать, что эти инвестиции будут вложены в устойчивые новые экосистемы, а не только в новый тип автомобиля», — сказала она.

Также стоит отметить, что экологичный транспорт выходит за рамки электромобилей, сказал Рихтер. По ее словам, нельзя пренебрегать ходьбой, ездой на велосипеде или общественным транспортом. «Важно помнить, что у нас может быть устойчивый продукт, расположенный в неустойчивой системе».

Являются ли литий-ионные аккумуляторы в электромобилях пожароопасными?

Дженерал Моторс Ко.расширила отзыв своих электромобилей Chevrolet Bolt из-за риска возгорания из-за литий-ионных аккумуляторных элементов пакетного типа, произведенных южнокорейской LG.

Отзыв, второй крупный отзыв аккумуляторов, произведенных LG Energy Solution (LGES) подразделением аккумуляторов LG Chem, подчеркивает проблемы, с которыми сталкиваются производители аккумуляторов при создании стабильного продукта для питания электромобилей.

КАК РАБОТАЕТ ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ?

Элементы

бывают разных форм и размеров, но большинство из них состоит из трех основных элементов: электродов, электролита и сепаратора.

Электроды хранят литий. Электролит переносит ионы лития между электродами. Сепаратор предотвращает контакт положительного электрода с отрицательным электродом.

Энергия в форме электричества высвобождается из элемента батареи, когда ионы лития текут от отрицательного электрода или анода к положительному электроду или катоду. Когда ячейка заряжается, эти ионы текут в противоположном направлении, от катода к аноду.

ПОЧЕМУ ЛИТИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ ОПАСНОСТЬ ПОЖАРА?

Литий-ионные аккумуляторы, используемые в автомобилях или электронных устройствах, могут загореться, если они были изготовлены ненадлежащим образом или повреждены, или если программное обеспечение, управляющее аккумулятором, разработано неправильно.

Основным недостатком литий-ионных аккумуляторов в электромобилях является использование органических жидких электролитов, которые летучи и легко воспламеняются при работе при высоких температурах. Внешняя сила, такая как авария, также может привести к утечке химикатов.

«В случае возгорания электромобилей всегда было очень сложно точно определить точную причину пожара, потому что чрезвычайно сложно «воспроизвести» пожар в тех же условиях», — сказал Ким Пил Су, профессор автомобильной инженерии. в Дэлимском университете.

Кроме того, органы власти, автопроизводители и производители аккумуляторов часто не раскрывают конкретный риск для безопасности.

ЧТО ПРИЧИНИЛО ПОЖАРЫ НА БОЛТАХ И КОНАСАХ?

В феврале министерство транспорта Южной Кореи заявило, что в некоторых аккумуляторных элементах, произведенных на заводе LGES в Китае и используемых в электромобилях Hyundai Motor, включая Kona EV, были обнаружены дефекты. Отзыв Hyundai обошёлся примерно в 1 триллион вон (854 миллиона долларов).

GM заявила, что батареи, поставляемые LG для Bolt EV и Bolt EUV, могут иметь два производственных дефекта — оторванный язычок анода и изогнутый сепаратор — присутствующие в одном и том же аккумуляторном элементе, что увеличивает риск возгорания.

АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ БОЛЕЕ УЯЗВИМЫ?

Все три типа литий-ионных аккумуляторов, используемых в настоящее время в электромобилях — цилиндрические, призматические и пакетные — принципиально одинаковы по функциональности, но у каждого есть свои плюсы и минусы.

Цилиндрические и призматические батареи заключены в кожух из твердых материалов. В пакетах используется герметичная гибкая фольга, и они защищены тонкими металлическими пакетами.

Технология, используемая в цилиндрических батареях, устарела и дает стабильные результаты.Эти клетки могут выдерживать высокое внутреннее давление, не деформируясь. Они также дешевле, что делает их идеальными для массового производства. Но они тяжелее, и их форма препятствует такой плотной упаковке элементов, как в других формах батарей. Tesla Inc в основном использует цилиндрические батареи, некоторые из которых поставляются LGES.

Призматические батареи

считаются более безопасными и легкими, чем цилиндрические элементы, и, поскольку они имеют прямоугольную форму, могут быть более плотно упакованы. Они оптимизируют пространство лучше, чем цилиндрические ячейки, но, как правило, дороже и имеют более короткий жизненный цикл.Они также могут вздуться.

По сравнению с цилиндрическими и призматическими элементами аккумуляторные элементы пакетного типа позволяют изготавливать более легкие и тонкие элементы, а также обеспечивают гибкость конструкции для различной емкости и требований к пространству для различных моделей автомобилей. Однако они подвержены вздутию и более уязвимы при авариях, что создает повышенный риск возгорания.

GM и Hyundai Motor используют аккумуляторные батареи LG Energy Solution (ранее LG Chem). Ранее в этом году Volkswagen заявил, что откажется от аккумуляторов в виде мешков, производимых LG и SK Innovation Co.ООО призматической технологии.

ЕСТЬ ДРУГИЕ РЕШЕНИЯ?

Такие компании, как китайская BYD Co., производят аккумуляторные элементы для электромобилей, в которых используются литий-железо-фосфатные катоды, которые менее склонны к возгоранию, но не способны хранить столько энергии, как стандартные элементы, в которых используются никель-кобальт-марганцевые катоды.

Другие, включая GM, тестируют различные химические вещества, такие как технология никель-кобальт-марганец-алюминий (NCMA), в которой используется меньше кобальта, что делает элементы более стабильными и дешевыми.

Китайский производитель аккумуляторов CATL в прошлом месяце представил натрий-ионный аккумулятор, который не содержит лития, кобальта или никеля.

Ряд компаний, в том числе Toyota Motor Corp., также разрабатывают аккумуляторные элементы с твердотельными электролитами, которые могли бы свести к минимуму проблемы перегрева и риск возгорания, но для коммерциализации может потребоваться еще три-пять лет.

(1 доллар = 1 170,5800 вон) (Отчетность Хикён Янг из Сеула; сценарий Саянтани Гоша; редактирование Дэвида Холмса)

Верхнее фото: Автономные испытательные автомобили Chevrolet Bolt EV собираются на сборочном заводе General Motors Orion Assembly в городке Орион, штат Мичиган.(Фото Джеффри Согера для General Motors)

объяснитель: литий-ионные батареи в электромобилях представляют опасность возгорания?

23 авг (Рейтер) — General Motors Co (GM. N) расширила отзыв своих электромобилей Chevrolet Bolt из-за риска возгорания из-за литий-ионных аккумуляторов пакетного типа производства южнокорейской LG. читать дальше

Отзыв, второй крупный отзыв, связанный с аккумуляторами производства LG Chem (051910.KS) LG Energy Solution (LGES), подчеркивает проблемы, с которыми сталкиваются производители аккумуляторов при создании стабильного продукта для питания электромобилей.читать дальше

КАК РАБОТАЕТ ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ?

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

Зарегистрируйтесь

Элементы бывают разных форм и размеров, но большинство из них состоит из трех основных элементов: электродов, электролита и сепаратора.

Электроды хранят литий. Электролит переносит ионы лития между электродами. Сепаратор предотвращает контакт положительного электрода с отрицательным электродом.

Энергия в форме электричества высвобождается из элемента батареи, когда ионы лития перетекают с отрицательного электрода или анода на положительный электрод или катод.Когда ячейка заряжается, эти ионы текут в противоположном направлении, от катода к аноду.

ПОЧЕМУ ЛИТИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ ОПАСНОСТЬ ПОЖАРА?

Литий-ионные аккумуляторы, используемые в автомобилях или электронных устройствах, могут загореться, если они были изготовлены ненадлежащим образом или повреждены, или если программное обеспечение, управляющее аккумулятором, разработано неправильно.

Основным недостатком литий-ионных аккумуляторов в электромобилях является использование органических жидких электролитов, которые летучи и легко воспламеняются при работе при высоких температурах.Внешняя сила, такая как авария, также может привести к утечке химикатов.

«В случае возгорания электромобилей всегда было очень сложно точно определить основную причину возгорания, потому что крайне сложно «воспроизвести» пожар в тех же условиях», — сказал Ким Пил Су, автомобильный инженер. профессор Дэлимского университета.

Кроме того, власти, автопроизводители и производители аккумуляторов часто не раскрывают конкретный риск безопасности.

ЧТО ПРИЧИНИЛО ПОЖАРЫ НА БОЛТАХ И KONAS?

В феврале министерство транспорта Южной Кореи заявило, что в некоторых аккумуляторных элементах, произведенных на заводе LGES в Китае и используемых в электромобилях Hyundai Motor, включая Kona EV, обнаружены дефекты.Отзыв Hyundai обошёлся примерно в 1 триллион вон (854 миллиона долларов).

GM заявила, что батареи, поставляемые LG для Bolt EV и Bolt EUV, могут иметь два производственных дефекта — оторванный язычок анода и изогнутый сепаратор — присутствующие в одном аккумуляторном элементе, что увеличивает риск возгорания.

Для информационного бюллетеня о крупных возгораниях батарей:

ЯВЛЯЮТСЯ ЛИ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ БОЛЕЕ УЯЗВИМЫМИ?

Все три типа литий-ионных аккумуляторов, используемых в настоящее время в электромобилях — цилиндрические, призматические и пакетные — принципиально одинаковы по функциональности, но у каждого есть свои плюсы и минусы.

Цилиндрические и призматические батареи имеют корпус из твердых материалов. В пакетах используется герметичная гибкая фольга, и они защищены тонкими металлическими пакетами.

Технология, используемая в цилиндрических батареях, устарела и дает стабильные результаты. Эти клетки могут выдерживать высокое внутреннее давление, не деформируясь. Они также дешевле, что делает их идеальными для массового производства. Но они тяжелее, и их форма препятствует такой плотной упаковке элементов, как в других формах батарей. Тесла Инк (TSLA.O) в основном используются цилиндрические батареи, некоторые из которых поставляются LGES.

Призматические батареи считаются более безопасными и легкими, чем цилиндрические элементы, и поскольку они имеют прямоугольную форму, их можно укладывать более плотно. Они оптимизируют пространство лучше, чем цилиндрические ячейки, но, как правило, дороже и имеют более короткий жизненный цикл. Они также могут вздуться.

По сравнению с цилиндрическими и призматическими элементами аккумуляторные элементы пакетного типа позволяют изготавливать более легкие и тонкие элементы, а также обеспечивают гибкость конструкции для различной емкости и требований к пространству для различных моделей автомобилей.Однако они подвержены вздутию и более уязвимы при авариях, что создает повышенный риск возгорания.

GM и Hyundai Motor используют аккумуляторные батареи LG Energy Solution (ранее LG Chem). Volkswagen заявил ранее в этом году, что он перейдет от ячеек в виде пакетов, производимых LG и SK Innovation Co Ltd (096770.KS), к призматической технологии. читать далее

СУЩЕСТВУЮТ ЛИ ДРУГИЕ РЕШЕНИЯ?

Такие компании, как китайская BYD Co (002594.SZ), производят аккумуляторные элементы для электромобилей, в которых используются литий-железо-фосфатные катоды, которые менее склонны к возгоранию, но не способны хранить столько энергии, как стандартные элементы, в которых используются никель-кобальт-марганцевые катоды. .

Другие компании, включая GM, тестируют различные химические вещества, такие как технология никель-кобальт-марганец-алюминий (NCMA), в которой используется меньше кобальта, что делает элементы более стабильными и дешевыми.

Китайский производитель аккумуляторов CATL (300750.SZ) представил в прошлом месяце натрий-ионный аккумулятор, не содержащий лития, кобальта или никеля. читать далее

Ряд компаний, в том числе Toyota Motor Corp (7203.T), также разрабатывают аккумуляторные элементы с твердотельными электролитами, которые могут свести к минимуму проблемы перегрева и риск возгорания, но коммерциализация может занять еще три-пять лет.

(1 доллар = 1 170,5800 вон)

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

Зарегистрируйтесь

Репортаж Heekyong Yang в Сеуле; Написание Саянтани Гоша; Под редакцией Дэвида Холмса

Наши стандарты: Принципы доверия Thomson Reuters.

Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей 2021-2031: IDTechEx

1. РЕЗЮМЕ
1.1. Условия для электромобилей
1.2. Основные категории электромобилей
1.3. Основные категории электромобилей
1.4. Драйверы для электромобилей — Китай
1.5. Планы автомобильных электромобилей
1.6. Covid-19: устойчивость электромобилей
1.7. Сравнение LFP или NMC
1.8. Доля рынка катодной химии для электромобилей
1.9. Обзор катодной химии
1.10. Плотность энергии ячеек и пакетов — легковые автомобили
1.11. Повышение плотности энергии элемента аккумуляторной батареи BEV
1.12. Повышение удельной энергии элемента аккумуляторной батареи электромобиля
1. 13. Сравнение автомобильных твердотельных и кремниевых компонентов
1.14. Кремниевые аноды по сравнению с литий-металлическими твердотельными
1.15. Сроки и перспективы плотности энергии Li-ion
1.16. Варианты конструкции батареи «под ключ» — форм-фактор элемента и охлаждение
1.17. Сравнение плотности энергии по форм-факторам
1.18. Химия выбор аккумуляторных батарей под ключ
1.19. Оценка доходов производителей упаковки
1.20. Рост европейских анонсов гигафабрик
1.21. Рост производственных мощностей — Европа, США
1.22. Обзор спроса и предложения
1.23. Спрос на Li-ion для электромобилей, ГВтч
1.24. Рынок литий-ионных электромобилей, млрд долл.
1,25. Потребление анода ЭВ
1.26. Прогноз спроса на катоды
2. ВВЕДЕНИЕ
2.1. Электромобили: основной принцип
2.2. Условия для электромобилей
2.3. Технические характеристики трансмиссии
2.4. Параллельные и последовательные гибриды: объяснение
2.5. Электромобили: типовые характеристики
2.6. Семейное древо литиевых аккумуляторов
2.7. Базовые драйверы для электромобилей
2.8. Какие препятствия существуют для электромобилей?
2.9. Какие препятствия существуют для электромобилей?
2.10. Выбросы углерода от электромобилей
3. ЛИТИЙ-ИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
3. 1. Что такое литий-ионный аккумулятор?
3.2. Почему литий?
3.3. Цепочка поставок литий-ионных аккумуляторов
3.4. Трилемма батареи
3.5. Список пожеланий аккумуляторов
3.6. Цепочка поставок Li-ion
3.7. Сравнение катодов – общий обзор
3.8. Сравнение анодов – общий обзор
3.9. Катоды
3.9.1. Резьбовая крышка катода
3.9.2. Катодные материалы — LCO и LFP
3.9.3. Катодные материалы — NMC, NCA и LMO
3.9.4. Развитие НМЦ — с 111 по 811
3.9.5. Volkswagen Power Day
3.9.6. Снижение затрат на клеточную химию
3.9.7. Высокомарганцевые катоды
3. 9.8. Высокомарганцевые катоды — LMP, LMFP
3.9.9. Высоковольтный ЛНМО
3.9.10. LNMO Хальдор Топсе
3.9.11. Разработки для ЛНМО высокого напряжения
3.9.12. Высокоуровневое сравнение производительности
3.9.13. Высокоуровневое сравнение производительности
3.9.14. Материалоемкость NMC, Li-Mn-rich, LNMO
3.9.15. Потенциальное снижение затрат за счет высокого содержания марганца
3.9.16. Заключительные замечания по высокомарганцевым катодам
3.9.17. LFP для Tesla Model 3
3.9.18. LFP для Tesla Model 3 (продолжение)
3.9.19. Сравнение LFP или NMC
3.9.20. Обсуждено сравнение производительности LFP или NMC
3. 9.21. LFP или NMC
3.9.22. Расчет плотности энергии IDTechEx — по катоду
3.9.23. Смета материалов для литий-ионных аккумуляторов
3.9.24. Автомобильные объявления для LFP и NMC
3.9.25. Выбор катода для электромобилей
3.9.26. Катодная пригодность
3.9.27. Внешний вид катода — какие химические вещества будут использоваться? 1
3.9.28. Внешний вид катода — какие химические вещества будут использоваться? 2
3.9.29. Катодный рынок
3.9.30. Доля рынка катодной химии для электромобилей
3.9.31. Катодные химические смены ЭВ
3.9.32. Модели EV с NMC 811
3.9.33. Сравнение коммерческих клеточных химий
3. 9.34. Обзор катодной химии
3.9.35. Прогноз спроса на катоды
3.10. Аноды
3.10.1. Анодные материалы
3.10.2. Знакомство с графитом
3.10.3. Обещание кремния
3.10.4. Реальность кремния
3.10.5. Насколько кремний может улучшить плотность энергии?
3.10.6. Знакомство с оксидом титаната лития (LTO)
3.10.7. Какую роль будет играть LTO?
3.10.8. Повышенный спрос на LTO
3.10.9. LTO для электробусов
3.10.10. Потребление анода ЭВ
3.11. Форм-факторы клеток
3.11.1. Технологии упаковки промышленных аккумуляторов
3.11.2. Выбор автомобильного формата
3.11.3. Форматы ячеек
3.11.4. Форматы ячеек
3.11.5. Сравнение коммерческих форматов ячеек
3.11.6. Какой формат ячейки выбрать?
3.11.7. Рынок легковых автомобилей
3.11.8. Повышение плотности энергии элемента аккумуляторной батареи BEV
3.11.9. Повышение удельной энергии элемента аккумуляторной батареи электромобиля
3.11.10. Другие категории транспортных средств
4. ПЕРЕДОВАЯ ЛИТИЙ-ИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
4.1. Потенциальные разрушители Li-ion
4.2. Сравнение клеточной химии — количественное
4.3. Сравнение технологий накопления энергии
4.4. Современные литий-ионные технологии для автомобилей
4. 5. Что такое твердотельная батарея?
4.6. Драйверы твердотельных и кремниевых
4.7. Твердые электролиты
4.8. Товарищества и инвесторы — твердотельные и кремниевые
4.9. Кремниевые аноды в сравнении с литий-металлическими твердотельными
4.10. Сравнение анодов – общий обзор
4.11. Аноды кремниевые или литий-металлические твердотельные
4.12. Аноды кремниевые или литий-металлические твердотельные
4.13. Известные производители твердотельных аккумуляторов для электромобилей
4.14. Известные производители кремниевых аккумуляторов для электромобилей
4.15. Литий металлический с жидкими электролитами
4.16. Твердотельная и кремниевая временная шкала
4. 17. Твердотельный — Quantumscape
4.18. Твердотельный — Solid Power
4.19. Твердотельный — Blue Solutions
4.20. Твердотельный — Prologium
4.21. Кремниевые аноды — Enevate
4.22. Известные разработки — Sila Nano
4.23. Сравнение автомобильных твердотельных и кремниевых компонентов
4.24. Сравнение автомобильных твердотельных и кремниевых компонентов
4.25. Кремниевые аноды в сравнении с литий-металлическими твердотельными
4.26. Кремний и полупроводниковые заключительные замечания
4.27. Несколько способов улучшения Li-ion
4.28. Какова роль топливных элементов?
4.29. Сравнение химического состава аккумуляторов высокой энергии
4. 30. Проблема с альтернативными технологиями
4.31. Сроки и перспективы плотности энергии литий-ионных аккумуляторов
4.32. Заключительные замечания
5. LI-ION МОДУЛИ И КОМПЛЕКТЫ
5.1. Из чего состоит аккумулятор?
5.2. Литий-ионные аккумуляторы: от ячейки к упаковке
5.3. Дизайн упаковки
5.4. KPI батареи для электромобилей
5.5. Материалы аккумуляторного блока Henkel
5.6. Материалы для батарейного блока DuPont
5.7. Облегченные батарейные шкафы
5.8. Облегчение — Пенопласт Voltabox
5.9. От стали к алюминию
5.10. Новейшие композитные аккумуляторные шкафы
5. 11. К композитным корпусам?
5.12. Continental Structural Plastics — Honeycomb Technology
5.13. Сводка материалов корпуса батареи
5.14. Увеличение размеров ячеек
5.15. Легковые автомобили: тенденции плотности энергии клеток
5.16. Легковые автомобили: Тенденции плотности энергии упаковки
5.17. Разработка ячейки General Motors
5.18. Катод NCMA
5.19. Форм-факторы ячеек Ultium
5.20. Модульная упаковка
5.21. Ultium BMS
5.22. Ключевые новинки батареи Ultium
5.23. Аккумулятор BYD Blade
5.24. Конструкция аккумулятора BYD
5.25. Ячейка CATL для упаковки
5. 26. Ячейка в упаковке или модульная?
5.27. Модульный или нет?
5.28. Электромобили высокого напряжения
5.29. Повышение напряжения БЭВ
5.30. Терморегулирование литий-ионных аккумуляторов
5.30.1. Управление температурным режимом для литий-ионных аккумуляторов
5.30.2. Ступени теплового разгона
5.30.3. Причины теплового разгона
5.30.4. Противопожарная защита
5.30.5. Активное и пассивное охлаждение
5.30.6. Методы пассивного охлаждения аккумуляторов
5.30.7. Способы охлаждения активной батареи
5.30.8. Воздушное охлаждение — оценка технологии
5.30.9. Жидкостное охлаждение — оценка технологии
5. 30.10. Жидкостное охлаждение — геометрия
5.30.11. Охлаждение хладагентом – оценка технологии
5.30.12. Анализ методов охлаждения аккумуляторов
5.30.13. Материальные возможности внутри и вокруг аккумуляторной батареи: обзор
5.30.14. Управление температурным режимом — обзор пакетов и модулей
5.30.15. Материал термоинтерфейса (TIM) — обзор упаковки и модуля
5.31. БМС
5.31.1. Система управления батареями
5.31.2. Введение в системы управления батареями
5.31.3. Быстрая зарядка и деградация
5.31.4. Важность быстрой зарядки
5.31.5. Эксплуатационные пределы ЛИА
5.31.6. Системы BMS — STAFL
5. 31.7. Импульсная зарядка
5.31.8. Балансировка ячеек
5.31.9. Последствия клеточного дисбаланса
5.31.10. Активная или пассивная балансировка?
5.31.11. Оценка состояния заряда
5.31.12. Оценка состояния здоровья и оставшегося срока службы
5.31.13. Титан AES
5.31.14. Стоимость BMS
6. ПРОИЗВОДИТЕЛИ МОДУЛЕЙ И ПАКЕТОВ — ПОМИМО АВТОМОБИЛЕЙ
6.1. Процесс производства модулей и пакетов
6.2. Производство модулей и пакетов
6.3. Производство неавтомобильных аккумуляторных батарей
6.4. Отличия конструкции
6.5. Роль производителей аккумуляторных батарей
6. 6. Показатели для сравнения производителей упаковки
6.7. Производители аккумуляторных батарей — Европа
6.8. Производители аккумуляторных батарей
6.9. Производители аккумуляторных батарей – Северная Америка
6.10. Производители аккумуляторных батарей
6.11. Азиатские производители модулей и блоков
6.12. Сравнение аккумуляторов
6.13. Сравнение аккумуляторного модуля/блока
6.14. Сравнение аккумуляторов/модулей
6.15. Варианты конструкции батареи — форм-фактор элемента и охлаждение
6.16. Сравнение плотности энергии по форм-факторам
6.17. Сравнение плотности энергии методом охлаждения
6.18. Выбор химии
6. 19. Химия и форм-факторы готовых решений
6.20. Оценка доходов производителей упаковки
6.21. Дифференциация цепочки создания стоимости
6.22. Ромео Пауэр
6.23. Терморегулирование Romeo Power
6.24. Форси Пауэр
6.25. Приложения Forsee Power
6.26. Ксеротех
6.27. Микроваст
6.28. Акасол
6.29. Дорожная карта плотности энергии Akasol для коммерческих электромобилей
6.30. «Ответ Akasol твердотельному телу»
6.31. Расширение производства Webasto
6.32. EnerDel: аккумуляторные батареи для грузовых автомобилей
6.33. БМЗ
6. 34. Коре Пауэр
6.35. Протерра
6.36. Электровая
6.37. American Battery Solutions
6.38. Лекланш
6.39. Заключение по производителям аккумуляторов
7. ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕМЕНТОВ И СТОИМОСТЬ
7.1. Этапы производства клеток
7.2. Энергопотребление производства ЛИА
7.3. Сколько времени нужно строить Гигафабрику?
7.4. Рост государственных и частных инвестиций — 1 кв. 2021 г.
7.5. Европейские гигафабрики, объявленные к 2018 году
7.6. Европейские гигафабрики объявлены на сегодняшний день
7.7. Рост европейских анонсов гигафабрик
7.8. Рост производства аккумуляторов в Европе
7. 9. Рост производственных мощностей — Европа, США
7.10. Цена и стоимость литий-ионного аккумулятора и упаковки
7.10.1. Смета стоимости материалов для литий-ионных аккумуляторов
7.10.2. Сценарии снижения затрат на катод
7.10.3. Роль НМК кремния и никеля в себестоимости
7.10.4. Стратегии снижения затрат
7.10.5. Обзор снижения затрат
7.10.6. Прогноз цен на ячейки BEV
7.10.7. Прогноз цен на литий-ионные аккумуляторы для электромобилей
8. LI-ION В СЕГМЕНТАХ EV
8.1. Приоритеты батареи приложений
8.2. Риски для производителей упаковки
8.3. Панасоник и Тесла
8.4. Выбор автомобильного формата
8. 5. Рынок легковых автомобилей
8.6. Китайская производственно-сбытовая цепочка аккумуляторов для электромобилей
8.7. Другие категории транспортных средств
8.8. Водители и сроки электрификации автобусов
8.9. Краткий обзор мировых и региональных тенденций продаж
8.10. Прогноз регионального спроса на литий-ионные аккумуляторы для электробусов
8.11. Будущая роль производителей аккумуляторных батарей
8.12. Электробусы: история рынка
8.13. Химикаты, используемые в электробусах
8.14. Химикаты, используемые в электробусах
8.15. Поставщики аккумуляторов для электробусов
8.16. Зачем нужны электромобили CAM
8. 17. Примеры электрических CAM
8.18. Переход внутренней логистики на Li-ion
8.19. Интралогистика Li-ion партнерства
8.20. Литий-ионные реагенты для внутренней логистики
8.21. Зачем электрифицировать судно?
8.22. Обзор морских секторов
8.23. Ведущий поставщик морских батарей
8.24. Ассортимент продукции
8.25. Паритет стоимости электрических и дизельных LCV
8.26. Small eVan Безубыточность: Грант на покупку
8.27. Прогноз спроса на литий-ионные аккумуляторы для легких коммерческих автомобилей в регионах
8.28. Электрогрузовики: водители и барьеры
8.29. Модельный ряд средних и тяжелых грузовиков с нулевым уровнем выбросов
8. 30. Региональный спрос на литий-ионные аккумуляторы для средних и тяжелых грузовиков
8.31. Спрос на литий-ионные аккумуляторы EV по регионам
9. SECOND LIFE АККУМУЛЯТОРЫ И УТИЛИЗАЦИЯ
9.1. Аккумуляторы для электромобилей, выведенные из эксплуатации, могут иметь вторую жизнь перед переработкой
9.2. Потенциальная стоимость аккумуляторов вторичного использования
9.3. Основные предприятия вторичного использования аккумуляторов
9.4. Вторичное использование аккумуляторов связывает цепочки создания стоимости электромобилей и переработки аккумуляторов
9.5. При выходе из эксплуатации аккумуляторов электромобилей…
9.6. Переосмысление срока службы аккумуляторов электромобилей: вы живете больше одного раза
9. 7. Что такое «вторая жизнь» аккумуляторов для электромобилей?
9.8. Целевые рынки аккумуляторов второго срока службы
9.9. Драйверы для утилизации Li-ion аккумуляторов
9.10. Обзор процесса переработки литий-ионных аккумуляторов
9.11. Сравнение технологий переработки
9.12. Переработка или вторая жизнь?
9.13. Стоимость переработки по катодной химии
9.14. Программа утилизации Northvolt Revolt
9.15. Планы Volkswagen по снятию с производства аккумуляторов для электромобилей
9.16. Стратегическое партнерство BMW по переработке аккумуляторов электромобилей
9.17. Усилия Renault по созданию экономики замкнутого цикла для литий-ионных аккумуляторов
9.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *