Пластики по отношению к сроку службы литий-ионных батарей

Производители электромобилей обычно выбирают литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы, так как они позволяют путешествовать на большие расстояния по сравнению с другими технологиями. Несмотря на то, что в этом случае эффект памяти отсутствует, а срок службы таких автомобильных аккумуляторов большой, их следует эксплуатировать в соответствующих условиях.

Литий-ионные батареи впервые использовались для питания камер в начале 1990-х годов и с тех пор стремительно распространились по миру. Их значительным преимуществом по сравнению с гидридными или никель-кадмиевыми батареями является более высокая плотность энергии. Это означает, что они способны накапливать больше энергии на каждый килограмм элемента. Более того, эта технология все еще имеет значительный потенциал развития – по оценкам, батареи этого типа смогут накапливать в два-три раза больше энергии, до 300-350 Вт/кг в течение десятилетия.

При этом они относительно дешевы в производстве. Литий-ионные батареи очень надежны и долговечны, но неблагоприятные условия эксплуатации или хранения могут сократить срок их службы или даже привести к их выходу из строя. Они особенно чувствительны к экстремальным температурам, от которых их защищают современные системы охлаждения автомобилей и компоненты, изготовленные из инновационных пенополипропиленовых (EPP) теплоизоляционных материалов.

Как работают литий-ионные батареи? Конструкция батарей в электромобиле

EPP компоненты в производстве аккумуляторов для электромобилей.

Литий-ионные элементы, используемые в аккумуляторах электромобилей, имеют два электрода — положительный и отрицательный. Они разделены электролитом в виде жидкости, геля или твердого вещества, функция которого заключается в переносе зарядов между ними. Литий-ионные батареи, доступные на рынке, могут различаться по химическому составу и конструкции, однако носителями заряда всегда являются ионы лития. Их производители все еще работают над увеличением плотности энергии, расширением диапазона рабочих температур, сокращением времени зарядки и, прежде всего, над повышением эксплуатационной безопасности.

Цель состоит в том, чтобы предотвратить чрезмерное повышение температуры электролита, которое предотвращается специальными добавками, активными системами охлаждения в автомобиле или инновационными изоляторами, используемыми в конструкции аккумуляторных батарей. Для предотвращения потенциальной опасности вместо больших аккумуляторов электромобили оборудованы стопками до нескольких тысяч маленьких элементов, которые изолированы от других компонентов. Таким образом, даже в случае неисправности одного из них, между отдельными ячейками больше не происходит выделение тепла или короткое замыкание. Штабеля также устанавливаются в автомобилях таким образом, чтобы свести к минимуму их повреждение.

Подробнее: Технологии в аккумуляторах электромобилей – основные типы аккумуляторов

Как продлить срок службы аккумулятора в электромобиле?

Специальные транспортные контейнеры для автомобильных аккумуляторов и чувствительной электроники также изготавливаются из материала EPP.

Срок службы аккумулятора в электромобилях обычно оценивается в 10 лет, что дает около 2500-3500 циклов зарядки. В зависимости от используемой технологии и способа ее применения срок службы может быть еще дольше. Во-первых, не следует допускать полной разрядки аккумулятора. Автомобиль потребляет энергию не только во время движения, но и в состоянии покоя. Простой в несколько месяцев может привести даже к повреждению аккумулятора, поэтому его также следует время от времени заряжать.

С другой стороны, литий-ионный аккумулятор не следует заряжать до 100%. Рекомендуемый уровень заряда аккумулятора составляет 20-80%. На здоровье аккумулятора в идеале влияет зарядка с низким энергопотреблением. Использование быстродействующей зарядной станции электромобиля большой мощности сокращает срок службы аккумулятора.

Другим важным фактором является температура — как жара, так и холод отрицательно влияют на состояние литий-ионного аккумулятора. Допустимый температурный диапазон их работы составляет от 0 до 45°C, последнее значение не должно превышать 30°C. Поэтому изоляционные материалы, используемые в конструкции батареи, так важны для ее состояния. К очень перспективным относится вспененный полипропилен EPP, который уже сегодня используется для производства защитной упаковки для батарей и изоляционных компонентов в аккумуляторных батареях.

Вспененный полипропилен – инновационная изоляция батареи

Литий-ионные батареи, используемые в автомобилях, чувствительны как к тепловым, так и к механическим факторам, поэтому их необходимо хранить, транспортировать и эксплуатировать в условиях, обеспечивающих их максимально долгий срок службы. Материалом, который доказал свою особую эффективность во всех этих областях применения, является вспененный полипропилен (EPP). Он идеально подходит для производства упаковки для транспортировки батарей, так как обладает отличными теплоизоляционными свойствами и эффективно защищает содержимое от механических повреждений.

Упаковка Komebac®, адаптированная к требованиям автомобильной промышленности, может быть адаптирована к форме и размерам литий-ионных батарей во всех отношениях и иметь специальные защитные вставки. Таким образом, батареи на 100% защищены не только от проникновения экстремальных температур при транспортировке, но и от влаги и ударов. Материал идеально поглощает удары, не крошится и не деформируется. Благодаря всему этому, в настоящее время он используется в производстве аккумуляторов, в качестве сырья для изготовления автомобильных аккумуляторных батарей. В настоящее время он используется для производства сепараторов аккумуляторных элементов, специальной изоляции и крепежных рельсов. EPP также является отличным электрическим изолятором, который эффективно предотвращает неконтролируемый поток тока между элементами и выход аккумулятора из строя.

Хотите получить более специализированные знания?

К 2030 году в мире будет 20 млн электромобилей 

Об этом  говорится в докладе Конференции ООН по торговле и развитию (ЮНКТАД). Он посвящен ситуации с сырьевыми товарами, используемыми в производстве автомобильных аккумуляторов.

В мире растут инвестиции в «зеленую» энергетику 

 

Сегодня на улицах и дорогах мира насчитывается миллиард пассажирских автомобилей, а к 2030 году их число может почти удвоиться. На автотранспорт приходится четверть всех выбросов парниковых газов. Меры, направленные на сокращение этих эмиссий, привели к росту инвестиций в «зеленую» энергетику. Такие инвестиции, по данным ЮНКТАД,  на протяжении уже нескольких  лет составляют в среднем около 600 млрд долларов в год.

 

«Альтернативные источники энергии, такие как электрические батареи, приобретут еще большее значение, поскольку сейчас инвесторы насторожено относятся к будущему нефтяной промышленности», — заявила директор отдела международной торговли ЮНКТАД Памела Кок-Гамильтон. 

 

По данным ЮНКТАД, к 2030 году на улицах городов и поселков появится уже 20 млн автомобилей с двигателями, работающими не на бензине или дизеле, а  на электрических батареях. Для сравнения — сегодня их чуть больше 5 млн. 

 

Эксперты ЮНКТАД полагают, что аккумуляторные батареи смогут сыграть важную роль в процессе перехода на низкоуглеродистые энергетические системы и помогут снизить выбросы парниковых газов. Но при этом они напоминают о необходимости надлежащей переработки сырья, которое используется для их производства. 

На сегодняшний день самой распространенной перезаряжаемой автомобильной батареей является литий-ионный аккумулятор. Мировой рынок катодов для таких аккумуляторов в 2018 году оценивался в 7 млрд долларов. К 2024 году он составит 58,8 млрд долларов.

 

«Рост спроса на важнейшее сырье, используемое для производства аккумуляторов электромобилей, расширит торговые возможности для стран, поставляющих эти материалы», — сказала Кок-Гамильтон.

 

Сырье добывается лишь в нескольких странах

Но запасы сырья для автомобильных аккумуляторов сконцентрированы всего в нескольких странах. Так, почти 50 процентов  мировых запасов кобальта находится в Демократической Республике Конго (ДРК), 58 процентов  запасов лития — в Чили, 80 процентов  запасов природного графита — в Китае, Бразилии и Турции, а 75 процентов  запасов марганца — в Австралии, Бразилии, ЮАР и Украине.

 

По мнению производителей электрокаров и, в  частности аккумуляторов для них, высокая концентрация сырья в отдельных странах является негативным фактором, подрывающим гарантии непрерывных поставок.

 

Перебои с поставками, по мнению экспертов,  могут привести к напряженности на рынках, росту цен на сырье и стоимости автомобильных аккумуляторов, а это, безусловно, окажет негативное влияние на возможность быстрого перехода к низкоуглеродистым электрическим средствам транспорта.

 

С учетом этого фактора эксперты предлагают увеличивать инвестиции в экологически чистые технологии, которые в меньшей степени зависят от сырья для аккумуляторов, что снизит риск дефицита поставок таких материалов, как литий и кобальт. Однако такой подход приведет к сокращению доходов стран, производящих эти материалы. 

 

Вместе с тем основная часть добавочной стоимости при производстве автомобильных аккумуляторов создается за пределами стран, поставляющих материалы. Например, в ДРК добываются кобальтовые руды, но их дальнейшая обработка и рафинирование осуществляются на перерабатывающих заводах в Бельгии, Китае, Финляндии, Норвегии и Замбии. Именно на этих заводах производятся конечные продукты, используемые в аккумуляторных батареях. Самой ДРК, на долю которой приходится более двух третей мирового производства кобальта, не удалось извлечь максимальные экономические выгоды от полезных ископаемых. В стране нет надлежащей инфраструктуры, технологических и материально-технических возможностей, а главное — нет соответствующей политики.

 

Производство положительных электродов для автомобильных аккумуляторов также сосредоточено лишь в нескольких странах Азии. В 2015 году на долю Китая приходилось около 39 процентов  мирового рынка положительных электродов, Японии – 19 процентов, а Республики Корея – 7 процентов.

 

Социальные и экологические последствия добычи сырья для автомобильных аккумуляторов 

В новом докладе впервые говорится о негативных социальных и экологических последствиях добычи сырья для автомобильных аккумуляторов. Например, около 20 процентов кобальта, поставляемого из ДРК, добывается на кустарных рудниках, где используется детский труд. По данным ЮНИСЕФ, в опасных условиях в шахтах работают до 40 тысяч детей. При этом за свой тяжелый труд они получают мизерную  плату. 

 

В Чили при добыче лития используется около 65 процентов  всей воды в Салар-де-Атамаке, одном из самых пустынных районов в мире. Это приводит к истощению подземных вод и к их загрязнению.  В результате местные фермеры, выращивающие квиноа и занимающиеся скотоводством, были вынуждены покинуть свои родовые места и мигрировать. Добыча лития привела к деградации окружающей среды, повреждению ландшафта и загрязнению почвы.

 

Авторы доклада предлагают наращивать инвестиции в технологии, которые  позволят уменьшить  негативное воздействие производства аккумуляторов на окружающую среду, а также обеспечат надлежащую утилизацию отработанных батарей.

Автомобильные аккумуляторы — обзор — журнал За рулем

Какие бывают АКБ, что означают аббревиатуры, которыми помечены батареи, есть ли достойная альтернатива привычному аккумулятору, на чем ездит Tesla… — ответы на эти и другие вопросы дает эксперт «За рулем».

Самые массовые автомобили по-прежнему оснащают свинцовокислотными батареями с жидким электролитом. Машины с системами «старт-стоп» имеют более дорогие батареи EFB или AGМ. В гибридах для пуска двигателя также применяют AGM-батареи. И только экзотические электромобили обходятся без «свинца», предпочитая литий-ионные источники электричества. Пробуем разобраться в перспективах источников питания для автомобилей.

Можно ли использовать никель-­металлгидридные (Ni-MH) батареи в качестве стартерных?

Батареи Ni-MH — разновидность щелочных батарей. Из-за высокого внутреннего сопротивления применять их в качестве стартерных нецелесообразно. Кроме того, по причине более низкого напряжения каждого аккумулятора батарею придется составлять не из шести аккумуляторов по 2 В, а уже из десяти. А требования к их правильному использованию (например, обязательность полного разряда перед зарядом) привели к вытеснению Ni-MH из большинства портативных устройств.

Самые реальные претенденты на место «обычных» свинцовых батарей — это AGM типа VRLA (например, Optima) или типа TPPL (например, Odyssey). Основной сдерживающий фактор ­высокая цена.

Самые реальные претенденты на место «обычных» свинцовых батарей — это AGM типа VRLA (например, Optima) или типа TPPL (например, Odyssey). Основной сдерживающий фактор ­высокая цена.

Если литиевые батареи подешевеют, можно ли будет использовать их вместо стартерных?

Разговоры о том, что стоимость лити­евых батарей падает, относятся разве что к батарейкам для компактных гаджетов. Силовые аккумуляторы, приведенные в таблице, подешевеют не скоро. Литиевые стартерные батареи иногда используют в спортивных машинах и мотоциклах. Их единственное реальное преимущество — снижение массы более чем вдвое по сравнению с обычным «свинцом». Это важно, когда идет битва за доли секунды.

Литиевые батареи требуют более трудоемкого обслуживания и внимательного отношения при эксплуатации, в то время как создатели современных автомобилей, наоборот, стремятся избавить водителя от лишней головной боли. Если же ставить такую батарею по всем правилам, то есть с системой контроля и регулирования параметров, то она обойдется втрое дороже самой дорогой батареи AGМ, которую, кстати, не нужно обслуживать. Вдобавок литиевые батареи плохо работают при отрицательных температурах.

Решена ли проблема с утилизацией литиевых аккумуляторов?

Нет, не решена — ни в России, ни за рубежом. Например, в Европе вводят дополнительные налоги на утилизацию, но технология до конца не отработана. Бывшие в употреблении литиевые батареи некоторых типов используют повторно, что сокращает вред, наносимый окружающей среде. Но в целом разборка и переработка литиевых батарей (равно как и щелочных) коммерчески неинтересны. В зависимости от культуры сбора отходы либо захоранивают по определенным правилам, либо просто отправляют на свалку. Кстати, свинцовые батареи перерабатываются на 99%.

Электромобили пойдут своим путем и в массовый сегмент придут не скоро. А основную работу на автомобилях ­с ДВС по-прежнему будут выполнять свинцовокислотные АКБ.

Электромобили пойдут своим путем и в массовый сегмент придут не скоро. А основную работу на автомобилях ­с ДВС по-прежнему будут выполнять свинцовокислотные АКБ.

Почему прорекламированные несколько лет назад батареи EFB фактически сошли со сцены?

Батареи EFB были разработаны как дешевая альтернатива AGM для машин с системой «старт-стоп». Но характеристики AGM оказались значительно лучше, поэтому покупать батареи EFB оказалось невыгодно. В дополнительном слое сепаратора EFB есть минимальные конструктивные отличия от обычных батарей с жидким электролитом, что в эксплуатации дает бóльшую стойкость к глубоким разрядам. В обычном автомобиле средняя глубина разряда батареи — 15%, а в автомобиле с постоянно работающей системой «старт-стоп» — до 40%. Дополнительная пленка на поверхности положительных пластин препятствует оплыванию активной массы с решеток. Таким образом, у обычной стартерной батареи срок службы сокращается, а у EFB остается на прежнем уровне.

Есть ли прорыв в применении суперконденсаторов в качестве источников питания?

Были попытки использовать суперконденсаторы как параллельный источник для пуска двигателя. Их достоинство — большой пус­ковой ток. Но кратковременный. Поэто­му ­заменить аккумуляторы они не могут.

Чем принципиально отличается батарея Optima от остальных AGM — только лишь спиральной конструкцией?

Optima отличается не только спиральными пластинами. Главное — это решетки пластин из чистого (99,9%) свинца, в то время как у всех стартерных AGM-батарей решетки сделаны из свинцово­кальциевых сплавов с легирующими добавками. Кальций нужен для придания решеткам прочности. Отсутствие примесей означает улучшение разрядных и зарядных характеристик. Сегодня на рынке всего две такие батареи — Optima и Odyssey. При сравнимых габаритах появившаяся раньше Optima содержит меньше свинца, а потому обладает несколько худшими характеристиками (например, внутренним сопротивлением около 2,0–2,5 мОм) по сравнению с батареей Odyssey. Спиральные конструкции постепенно уходят с мирового рынка вследствие неокупаемости.

На чем ездит Tesla? Говорят, в ней понапиханы чуть ли не аккумуляторы от мобильников…

Нет, не от мобильников. Использованы аккумуляторы массового типоразмера Panasonic 18650 — их 7104 штуки. Если бы применялся специально разработанный аккумулятор, Tesla по цене оказалась бы соизмерима с космическим кораблем. При этом не следует путать тяговую высоковольтную батарею и «стартерную» 12‑вольтовую, которая у Теслы тоже есть, - она свинцовая, емкостью 45 А·ч.

НАШ СЛОВАРИК

• AGM — absorbent glass mat, то есть абсорбирующее стекловолокно. Речь о сепараторе в герметизированных свинцовых аккумуляторах, который позволяет рекомбинировать газы при заряде и удерживает активную массу от выпадения при интенсивной эксплуатации. AGM-сепаратор заменяет полиэтиленовый сепаратор-конверт, применяемый в обычных стартерных батареях с жидким электролитом.

  Материалы по теме

• VRLA — valve regulated lead acid, то есть клапанно-регулируемые свинцовокислотные конструкции с сепараторами AGM. Этот термин указан в актуальном ГОСТ Р 53165–2008, по которому производят все свинцовые аккумуляторные батареи в России. Для снижения испарения воды из электролита и предотвращения газовыделения при эксплуатации в VRLA- конструкциях стартерных батарей используют сепаратор AGM из стекловолокна, который связывает жидкий электролит в своих микроволокнах и позволяет осуществлять цикл рекомбинации газов. Если бы такие батареи производились в России, то наименование по ГОСТ было бы 6СТ‑55VRLA. Сегодня батареи с жидким электролитом называются 6СТ‑55L или 6СТ‑55VL (у них разная степень расхода воды в зависимости от сплава, использованного в решетке пластин, - гибридного или кальциевого).
• TPPL (thin plate pure lead) — еще одна модификация AGM-батарей, решетки которой состоят из чистого свинца без примеси кальция.
• EFB (enhanced flooded battery) — улучшенная батарея с жидким электролитом.
• Ni-MH (nickel metal hydrid battery) — никель-металлгидридный аккумулятор, в котором анодом является водородный металлгидридный электрод, электролитом — гидроксид калия, а катодом — оксид никеля.
• LTO (lithium titanium oxide) — литий-титанатная разновидность литий-ионных аккумуляторов, у которых электрод, соединяемый с положительным источником питания (анодом), сделан из титаната лития Li₄Ti₅O₁₂.
• LFP (lithium ferrum phosphate) — литий-­железофосфатный аккумулятор; литий­-ионный аккумулятор, в котором катод сделан из LiFePO₄.

7 важных вопросов (и ответов) про аккумуляторы

Какие бывают АКБ, что означают аббревиатуры, которыми помечены батареи, есть ли достойная альтернатива привычному аккумулятору, на чем ездит Tesla… — ответы на эти и другие вопросы дает эксперт «За рулем».

7 важных вопросов (и ответов) про аккумуляторы

Редакция благодарит эксперта Национальной ассоциации производителей источников тока Дмитрия Тищенко за помощь в подготовке материала.

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.

Замерзают ли аккумуляторы? Как влияют климатические условия на аккумулятор?

Да, аккумуляторы замерзают.

Температура замерзания полностью заряженного аккумулятора составляет от — 50 до -70 градусов. То ест. В обычных условиях заряженные аккумуляторы не замерзают. Однако, разряженные аккумуляторы, в зависимости от уровня разрядки могут замерзать даже при температуре от до -10 градусов. На состояние зарядки аккумуляторов в частности необходимо обращать внимание при холодной погоде.

Влияние погодных условий на аккумулятор:

Да, аккумуляторы замерзают.

Температура замерзания полностью заряженного аккумулятора составляет от — 50 до -70 градусов. То ест. В обычных условиях заряженные аккумуляторы не замерзают. Однако, разряженные аккумуляторы, в зависимости от уровня разрядки могут замерзать даже при температуре от до -10 градусов. На состояние зарядки аккумуляторов в частности необходимо обращать внимание при холодной погоде.

Влияние погодных условий на аккумулятор:

1. При складировании и хранении:

Запрещается хранить аккумуляторы в закрытых помещениях. При хранении на открытом воздухе, пыль и осадки увеличивают риск саморазрядки аккумулятора. Хранить аккумуляторы следует по возможности в сухих и прохладных помещениях. Уровень разрядки аккумуляторов увеличивается или уменьшается параллельно температуре. Обычно, на каждые 10 градусов повышения температуры, потеря увеличивается в два раза. Поэтому, лучше хранить аккумуляторы при температуре 10-16 градусов, чем 25-30 градусов.

2. При работе в автомобиле:

В жаркую погоду стартовая сила аккумулятора повышается, но вместе с тем повышается и коррозия (износ). Поэтому, срок службы аккумуляторов, используемых в жарких климатических условиях, ниже. В холодных климатических условиях стартовая сила аккумулятора понижается. Вдобавок к этому, для запуска двигателя холодных условиях требуется больше энергии. Как результат, в холодных условиях стартовая сила аккумулятора приобретает значение. При очень холодной погоде имеется риск замерзания жидкости (электролита) в аккумуляторе. Полностью заряженный аккумулятор замерзает при температуре -70 градусов, а аккумулятор с низким уровнем заряда может замерзнуть даже при температуре -5 градусов. Поэтому, в холодное время очень важно, чтобы аккумулятор имел хороший уровень заряда.

литий-титанатные аккумуляторы по цене производителя — Titanat

Литий-титановые (ионные) аккумуляторы LTO

Литий-титановые АКБ — это вариант литий-ионных аккумуляторов, использующих в качестве анода пентатитанат лития. Элемент имеет нанокристаллическое строение, что втрое увеличивает площадь его рабочей поверхности в сравнении с углеродными решениями.

Применение титансодержащих компонентов положительно сказывается на емкости батареи, скорости ее заряда и количестве рабочих циклов. Продукция серии li-ион может эксплуатироваться в сложных климатических зонах, сохраняя характеристики при перепадах температур.

Ключевые особенности литий-ионных аккумуляторов LTO

Титанатные LTO-аккумуляторы широко используются в бытовой технике, ориентированной на частую зарядку. Они устанавливаются в смартфоны, пылесосы, источники бесперебойного питания. Литий-ионные аккумуляторы значительной емкости можно встретить в транспортных средствах, предназначенных для частного и коммерческого использования.

Прогрессивные системы энергоснабжения также оснащаются аккумуляторами LTO ввиду надежности и практичности таких источников питания.

Титановые батареи обладают множеством достоинств.

• Чтобы уменьшить емкость АКБ на 20 %, потребуется провести 10 000 000 циклов заряда-разряда при значении тока 0,5 С и 10 000 циклов заряда-разряда при значении тока 3 С.
• Предельно допустимое значение тока заряда — 10 С, что существенно увеличивает скорость заполнения аккумулятора. У классических моделей LTO заполнение 80 % емкости происходит за 5 минут, у наиболее продвинутых — за 1.
• Внутреннее сопротивление не превышает 1 мОм.
• Температура работы устройства может опускаться до –40 градусов без потери его эксплуатационных характеристик.
• Показатель саморазряда не превышает 5 % в месяц. Для изделий в наиболее прогрессивном исполнении данная характеристика находится на уровне 2 %.
• Высокая взрыво- и пожаробезопасность, возможность применения в устройствах для ответственных и опасных объектов.

Причиной перечисленных качеств является применение оксида титана лития. Материал наносится слоем в 15 нм, после чего подвергается высокотемпературной обработке. В результате образуется уникальная структура, напоминающая полые ленты. Сформировавшиеся поры быстро заполняются электролитом, гарантируют оперативную транспортировку Li+.

Литий-ионные аккумуляторы титанового типа (LTO) являются прогрессивными батареями с широкими возможностями совершенствования.

Единственный недостаток АКБ на основе титановых компонентов — низкое рабочее напряжение, провоцирующее уменьшение удельной энергии. В остальном аккумуляторы являются оптимальным выбором для мобильного и промышленного оборудования всех типов.

Как приобрести литий-ионные аккумуляторы LTO надлежащего качества?

Купить аккумуляторные батареи по привлекательной цене поможет магазин TITANAT.RU. Предлагается сертифицированная продукция, востребованная при решении широкого спектра задач. Изделия соответствуют отраслевым нормативам, требованиям отечественных и международных стандартов. Товар отгружается со склада в Москве, доступен в любых количествах.

Подобрать подходящие АКБ помогут штатные консультанты. Они расскажут об особенностях доставки, стоимости и характеристиках изделий.

Для оформления заказа воспользуйтесь функционалом сайта, телефоном или e-mail.

Автомобильный Аккумулятор, Китай Автомобильный Аккумулятор каталог продукции Сделано в Китае-страница 4

Цена FOB для Справки: 1 658,00-1 788,00 $ / Комплект
MOQ: 1 Комплект

• Тип зарядки: Постоянный ток
• Разрядка Тип: Постоянный ток
• Сертификация: CE
• Упаковка: Standard Packing, Paper Box; Wooden Box
• Стандарт: 788*282.5*112.5mm
• Торговая Марка: EnnoCar

• Поставщики с проверенными бизнес-лицензиями

  Поставщики, проверенные инспекционными службами

  Ennopro Group Limited
• провинция: Guangdong, China

Литиевый автомобильный аккумулятор Group-75/78 — антигравитационные батареи

Первая батарея со встроенным беспроводным запуском от внешнего источника ! Беспроводной брелок Дистанционный запуск от внешнего источника. Так что вы больше никогда не попадете в разряд разряженного аккумулятора!

ПОЛНАЯ система управления батареями (BMS), включая переразряд, перезаряд, короткое замыкание, тепловую защиту и балансировку ячеек.

ТЕХНОЛОГИЯ RE-START : Аккумулятор RE-START имеет возможность самозапуска.Он интеллектуально контролирует свое состояние и, если он обнаруживает чрезмерную разрядку, переходит в спящий режим, но сохраняет достаточно энергии, чтобы вы могли перезапустить свой автомобиль. Просто нажмите беспроводной брелок.

ОБОРУДОВАНИЕ OEM : точные размеры для замены свинца / кислоты. Никаких дополнительных модификаций или лотков устанавливать не требуется.

БОЛЬШЕ СЛУЖБЫ : в 2–3 раза дольше срок службы свинцово-кислотных и других литиевых батарей благодаря полной системе управления батареями.

HIGH POWER : Максимальный ток пуска в 3 раза выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов аналогичного размера.Лучший запуск и более высокое напряжение при запуске.

УЛЬТРАЛЁГКИЙ : Батарея Antigravity RE-START может быть на 70% легче свинцово-кислотного эквивалента. Это соответствует примерно 25-55 фунтам мгновенной потери веса, просто заменив батарею! Это делает литий-ионную батарею Antigravity наиболее экономичным продуктом для похудения, предлагая лучший запуск, управляемость и торможение! Реальное значение производительности!

НИЗКИЙ САМОРАЗРЯД : Аккумулятор RE-START не саморазряжается, как свинцово-кислотные аккумуляторы.Он обеспечивает более длительное время хранения при условии, что на аккумуляторе не происходит чрезмерного паразитного разряда.

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ В АВТОМОБИЛЕ : Намного более устойчив к вибрации, чем свинец / кислота. Невероятно устойчивый к ударам и вибрации; внутри нет жидкости или кислоты, которые можно пролить или слить. Не выделяет опасный водород во время зарядки и не будет протекать жидкости, которые могут повредить отделку или шасси, например, кислоту.

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЙ АККУМУЛЯТОР : Без кислоты или тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий или ртуть.Всегда не забывайте относиться к утилизации аккумуляторов ответственно!

Литиевая батарея

ATX30-HD — антигравитационные батареи

Серия HEAVY DUTY

Литиевая батарея размера OEM (прямая замена)

Antigravity Batteries с гордостью представляет НОВЫЕ ATX30-HD и ATX20-HD. НОВАЯ серия HD (Heavy Duty) была специально разработана, чтобы предложить ЗНАЧИТЕЛЬНО больше ампер-часов (на 6 Ач на батарею) и мощность, чем в исходных версиях ATX20 / 30, чтобы удовлетворить особые потребности тех, кто ищет самый компактный, но мощный аккумулятор. .Эти аккумуляторы предназначены для таких специальных применений, как туристические мотоциклы с большим количеством аксессуаров, гоночные и уличные автомобили, экспериментальные самолеты и многое другое. Проще говоря, это самые мощные и компактные аккумуляторы, доступные от любого производителя.

НОВЫЕ Heavy Duty ATX30 и ATX20 не имеют встроенной функции запуска от внешнего источника RE-START, но предлагают более глубокий уровень разряда для большей полезной емкости и большей мощности для проворачивания. Они также предлагают ПОЛНУЮ систему управления батареями (BMS) для защиты батареи от чрезмерной разрядки и перезарядки, а также имеют тепловую защиту.Это обеспечивает максимально безопасный и длительный жизненный цикл.

Многие приложения

Эти батареи предназначены для тех специальных применений, где требуется чрезвычайно компактный размер с максимально возможным количеством ампер-часов. Мы сосредоточили эти аккумуляторы для работы в уличных / гоночных автомобилях с высокими характеристиками, больших туристических велосипедах, которым нужна дополнительная емкость, и для других целей, таких как экспериментальные самолеты. Их можно использовать даже для питания аксессуаров на 12 В.

Антигравитационное преимущество

ATX30 — это стандартный размер, используемый в большом количестве транспортных средств Powersports, таких как туристические мотоциклы, UTV, квадроциклы и т. Д.Часто клиенты могут модифицировать или добавлять дополнительные аксессуары к этим автомобилям и нуждаться в более мощной батарее с большей емкостью в ампер-часах. Именно здесь наши модели HD предлагают более чем ДВОЙНОЙ емкость литиевых батарей конкурентов того же размера! Они также оснащены кнопкой проверки индикатора напряжения на батарее, чтобы вы могли легко проверить ее уровень заряда. Если вы хотите также отслеживать состояние и статус вашей батареи через Bluetooth, вы можете использовать Lithium Battery Tracker.

Что такое твердотельный аккумулятор для электромобиля?

Твердотельный аккумулятор — это перезаряжаемая система хранения энергии, аналогичная по общей структуре и принципам работы более знакомой литий-ионной батарее.Они отличаются тем, что литий-ионный аккумулятор содержит жидкий электролит, а твердотельный аккумулятор — как следует из названия — имеет твердотельный. Это позволяет твердотельным батареям быть легче, иметь большую плотность энергии, обеспечивать больший радиус действия и быстрее заряжаться. Задача сделать твердотельные батареи жизнеспособными — это разработка технологии, обычно используемой в небольших устройствах, и ее применение в крупномасштабных приложениях, таких как электромобили.

Какой тип батареи используется в электромобиле?

Первым серийным электромобилем стал EV1, выпущенный General Motors в 1996 году.Специально созданный электромобиль с нуля, 2-местное купе имело запас хода 78 миль, разгонялся до 50 миль в час за 6,3 секунды и требовал более 5 часов для полной зарядки. Его питал свинцово-кислотный аккумулятор.

Когда всего три года спустя было выпущено второе поколение EV1, его источник питания переключился на никель-металлогидридный аккумулятор, и запас хода увеличился почти вдвое до 142 миль.

В то время, когда выводился из обращения EV1, Tesla Motors вошла в автомобильную сферу со своим Tesla Roadster, первым серийным электромобилем с аккумуляторной батареей, в котором использовались литий-ионные батареи.Как говорится, остальное уже история.

Что такое литий-ионный аккумулятор и как он работает?

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

В отличие от свинцово-кислотных и никель-металлогидридных батарей прошлого, литий-ионные батареи сконструированы с жидким электролитом для управления потоком энергии между катодом и анодом.Преимущества литий-ионной батареи включают более длительный срок службы батареи, лучшую производительность при различных температурах, пригодные для повторного использования 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 недостатки. Несмотря на то, что он легче, чем старые аккумуляторные батареи, его жидкие внутренние части все же делают ионы лития довольно тяжелыми. Они также лучше работают в штабелируемых упаковках, что увеличивает их вес.Кроме того, электролиты легко воспламеняются, могут быть нестабильными при экстремальных температурах и в случае повреждения или неправильного заряда могут привести к взрывам или пожарам. Нет недостатка в новостях, охватывающих все, от мобильных телефонов до самолетов, которые загорелись из-за проблем с аккумулятором.

Что такое твердотельный аккумулятор и как он работает?

Благодаря устранению всплескивающего горючего жидкого электролита твердотельные батареи по умолчанию становятся более стабильными и компактными. 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 устройствах RFID и носимых устройствах. Меньшее количество кусочков означает, что меньше вещей может пойти не так. В дополнение к повышенной безопасности, размеру и стабильности твердотельные батареи в электромобилях также будут предлагать более быстрое время зарядки, больший диапазон перемещения и даже большую плотность энергии.

Твердотельные аккумуляторы могут быть заряжены до 80 процентов за 15 минут и меньше нагружаются после нескольких циклов зарядки.Литий-ионный аккумулятор начнет разряжаться и терять емкость после 1000 циклов. С другой стороны, твердотельная батарея сохранит 90 процентов своей емкости после 5000 циклов.

Когда в электромобилях будут использоваться твердотельные батареи?

Несмотря на все преимущества, увеличение производства до уровня, необходимого для использования в электромобилях, остается дорогостоящим мероприятием. Помните, что твердотельные батареи славятся умными часами и регулятором сердцебиения.

Затраты на разработку и производственные трудности являются ключевыми недостатками при производстве твердотельных батарей для массовых электромобилей.Но так же, как литий-ионные батареи стали более доступными, идея состоит в том, что и твердотельная версия тоже станет такой же. А автопроизводители вкладывают огромные средства в эту технологию, особенно с учетом стратегии бренда с нулевым уровнем выбросов и линейки автомобилей, предназначенных только для электромобилей.

BMW и Ford инвестируют 130 миллионов долларов в Solid Power, стартап по производству твердотельных батарей 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 инвестируют General Motors и Volkswagen.

Краткое описание

Audi, Bentley, Dodge, Jaguar, Jeep, Land Rover, Lotus, Mazda, MINI, Nissan, Volvo — практически все автопроизводители от A до V обнародовали свои планы электрификации и целевые даты по нулевым выбросам. Некоторые пошли еще дальше и объявили, что бензиновые и дизельные двигатели выйдут из своих модификаций к 2050 году.

Но электромобили должны быть прибыльными для автопроизводителей, доступными для потребителей и полностью заменять автомобили, оснащенные двигателем внутреннего сгорания (ДВС), за фунт за фунт. Тем не менее, даже с большим количеством вариантов электромобилей, чем когда-либо, автомобили с бензиновым двигателем продолжают доминировать на рынке. В конце концов, ископаемое топливо дешево, выбор транспортных средств по-прежнему велик, а дозаправка занимает считанные минуты.

Тем не менее, привлекательность твердотельных батарей не вызывает сомнений, и их потенциал может заставить автопроизводителей сдержать свои производственные обещания.Электромобили уже соответствуют или превосходят своих коллег с ДВС в конструкторском отделе. Избавьтесь от беспокойства по поводу дальности действия, обеспечьте паритет цен и предложите привлекательную производительность, и, возможно, потребители искренне купят будущее полностью электромобилей.

Explainer: Являются ли литий-ионные батареи в электромобилях опасностью пожара?

23 августа (Рейтер) — General Motors Co (GM.N) увеличила отзыв своих электромобилей Chevrolet Bolt из-за риска возгорания из-за литий-ионных аккумуляторов карманного типа, произведенных южнокорейской LG.подробнее

Отзыв, второй по значимости, касается аккумуляторов производства LG Chem (051910.KS), аккумуляторный блок 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?

Ячейки бывают разных форм и размеров, но в большинстве из них есть три основных элемента: электроды, электролит и сепаратор.

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

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

ПОЧЕМУ ЛИО-ИОННЫЕ БАТАРЕИ ПРЕДСТАВЛЯЮТ ОПАСНОСТЬ ПОЖАРА?

Литий-ионные батареи, независимо от того, используются ли они в автомобилях или электронных устройствах, могут загореться, если они были изготовлены ненадлежащим образом или повреждены, или если программное обеспечение, которое управляет батареей, неправильно спроектировано.

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

«При пожарах электромобилей всегда было очень сложно определить точную первопричину пожара, потому что чрезвычайно сложно« воспроизвести »пожар в тех же условиях», — сказал Ким Пил Су, автомобильный инженер. профессор Университета Даэлим.

Кроме того, органы власти, производители автомобилей и производители аккумуляторов часто не раскрывают точный уровень риска для безопасности.

ЧТО ВЫЗЫВАЛО ПОЖАРЫ БОЛТОВ И КОНАС?

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

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

Для справки о крупных пожарах аккумуляторных батарей:

БАТАРЕИ КАРМАННОГО ТИПА БОЛЕЕ УЯЗВИМЫ?

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

Цилиндрические и призматические аккумуляторы имеют корпус из твердых материалов. В мешочках используется запаянная гибкая пленка и они защищены тонкими металлическими мешками.

Технология, используемая в цилиндрических батареях, устарела и дает стабильные результаты.Эти ячейки могут выдерживать высокое внутреннее давление без деформации. Кроме того, они дешевле, что делает их идеальными для массового производства. Но они тяжелее, и их форма не позволяет элементам упаковываться так же плотно, как и батареи других форм. Tesla Inc (TSLA.O) 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, их можно упаковать более плотно. Они оптимизируют пространство лучше, чем цилиндрические элементы, но, как правило, дороже и имеют более короткий жизненный цикл.Также они могут набухать.

По сравнению с цилиндрическими и призматическими элементами, аккумуляторные элементы карманного типа позволяют изготавливать более легкие и тонкие элементы, а также гибкость конструкции для различных емкостей и требований к пространству для различных моделей автомобилей. Однако они уязвимы для вздутия и более уязвимы при авариях, что создает большую опасность пожара.

GM и Hyundai Motor используют карманные аккумуляторные элементы от LG Energy Solution (ранее LG Chem). Ранее в этом году Volkswagen заявила, что откажется от аккумуляторных батарей LG и SK Innovation Co Ltd (096770.KS) на призматическую технику. подробнее

ЕСТЬ ДРУГИЕ РЕШЕНИЯ?

Такие компании, как китайская BYD Co (002594.SZ), производят аккумуляторные элементы для электромобилей, в которых используются катоды из фосфата лития и железа, которые менее склонны к возгоранию, но не способны накапливать столько энергии, как стандартные элементы с никель-кобальт-марганцевыми катодами. .

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

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

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

(1 доллар = 1170,5800 вон)

Отчетность Хикён Янга в Сеуле; Написано Саятани Гошем; Редакция Дэвида Холмса

Наши стандарты: принципы доверия Thomson Reuters.

Литиевые батареи для гибридных автомобилей

Фотография: General Motors

Chevrolet Volt — первый серийный гибридный концепт-кар, представленный крупным производителем. В серийном гибриде единственная работа двигателя — запускать генератор; Электроэнергия делает всю остальную работу.

В конце ноября General Motors объявила о планах выпустить автомобиль, который сможет преодолевать большие расстояния только в электрическом режиме. Таким образом, он стал первым U.S. компания обязана производить так называемую гибридную конструкцию с подключаемым модулем — батарею с настолько емкими батареями, что их можно заряжать не только от двигателя, но и от электросети в гараже. Он представляет собой следующую промежуточную станцию ​​на пути к полностью электрическому транспортному средству.

Трой Кларк, президент GM North America, сообщил IEEE Spectrum , что подключаемая версия внедорожника Saturn Vue Green Line может появиться у дилеров через 24 месяца после запуска в 2009 году стандартной гибридной версии с использованием «Двухрежимная гибридная» трансмиссия GM.Однако он не стал связывать себя с конкретной датой или даже годом.

Что характерно, GM еще не объявила, где взять литий-ионные батареи, необходимые для любого плагина. Только такие батареи — те, которые используются в ноутбуках — обладают достаточной энергией для работы в электрическом режиме на протяжении 32 километров (20 миль), что обычно считается необходимым. В заявлении, опубликованном 4 января в преддверии автосалона в Детройте, компания действительно заявила, что согласилась поддержать программы аккумуляторных технологий двух совместных предприятий и что она также будет оценивать технологии других неназванных компаний.

Плагины Beyond: Volt

Хотя подключаемые гибриды включают в себя более крупные батареи, их принципиальная конструкция практически не отличается от других автомобилей с механическим приводом. Более радикальным является серийный гибридный электромобиль, в котором колеса приводятся в движение электродвигателями, а бортовой двигатель внутреннего сгорания используется только для запуска резервного генератора, который при необходимости подзаряжает батареи.

Chevrolet Volt, представленный прессе 7 января на Североамериканском международном автосалоне в Детройте, является первым серийным гибридным концепт-каром, представленным крупным производителем.Чтобы посмотреть анимированный тур по его внутренностям, нажмите здесь. Его 1,0-литровый 3-цилиндровый двигатель с турбонаддувом работает от бортового генератора мощностью 53 киловатт, который заряжает литий-ионную батарею емкостью 16 киловатт в час, состоящую из 80 четырехвольтовых элементов. Объем аккумуляторной батареи составляет 100 л, что составляет одну треть от объема свинцово-кислотных аккумуляторов в электромобиле GM 1990-х годов EV1. Целевой максимальный вес упаковки GM составляет 180 кг (400 фунтов). Компания также хочет, чтобы батарея прослужила не менее 10 лет, выдержав 4000 циклов полной разрядки.

Аккумуляторная батарея заряжается менее чем за 6,5 часов, приводит в действие электродвигатель мощностью 120 кВт, обеспечивающий максимальный крутящий момент 320 ньютон-метров, и преодолевает 64 км (40 миль) в полностью электрическом режиме только на зарядке аккумулятора. Бензиновый бак на 12 галлонов добавил бы к этому запасу еще 965 км (600 миль).

«У нас еще нет аккумуляторной батареи», — сказал Тони Посавац, директор автомобильной линии. Он подтвердил, что показанный в Детройте автомобиль еще не работает.

Литий-ионный: легкий и дешевый

Таким образом, все зависит от темпов развития литий-ионных аккумуляторов.Прямо сейчас они — единственный кандидат на эту работу, потому что они хранят в два раза больше энергии (от 110 до 130 ватт-часов на килограмм), чем следующая лучшая технология, никель-металлогидридные (NiMH) батареи в сегодняшних газовых батареях. -электрические гибриды. Причина: литий — самый легкий твердый элемент, поэтому его легко переносить. Более того, это дешево.

Чтобы сделать литий-ионные батареи практичными для массового производства электромобилей, новые технологии должны увеличивать запасы энергии в батареях и скорость, с которой они могут ее разряжать.Они также должны продлить срок службы до 15 лет или 241 000 км (150 000 миль) — среднего срока службы транспортного средства. Наконец, они должны поддерживать как можно более низкую стоимость.

Технология быстро развивалась, говорит Марк Дюваль, менеджер по развитию технологий для электрического транспорта в Исследовательском институте электроэнергетики в Пало-Альто, Калифорния. Он «впечатлен и оптимистичен» в отношении перспектив новых вариантов лития, некоторые из которых есть у EPRI. протестированы, чтобы установить их циклическую жизнь.

Первым серийным автомобилем, в котором использовались литий-ионные аккумуляторы, был Toyota Vitz CVT 4, небольшой автомобиль, продаваемый только в Японии.Он использовал четырехэлементную литий-ионную аккумуляторную батарею емкостью 12 ампер-час для питания своих электрических принадлежностей и перезапуска двигателя после остановки на холостом ходу. Совсем недавно компания Tesla Motors из Сан-Карлоса, штат Калифорния, предложила Tesla Roadster, полностью электрический спортивный автомобиль, в котором используется 6831 литий-ионный элемент, каждый размером примерно с батарею двойной А. Они обеспечивают автомобилю запас хода до 400 км (250 миль), а также захватывающее дух ускорение от 0 до 100 километров в час (от 0 до 60 миль в час) менее чем за 4 секунды.

Зачем нужно столько маленьких ячеек? Во-первых, потому что они легко доступны, а во-вторых, потому что современные литиевые технологии чувствительны к тепловому выходу из строя — проблема, которая недавно была подчеркнута возгоранием портативных компьютеров, — а более крупные элементы означают больший риск.Аккумулятор Tesla весом 410 кг (900 фунтов) заполнен не только элементами, но также датчиками и логикой управления, предназначенными для обнаружения и изоляции любых неисправных элементов.

Лучшие батареи с помощью химии

Катоды современных литий-ионных аккумуляторов изготовлены из металлического оксида лития-кобальта (LiCoO ₂ ). Этот материал дорогой, и он может стать нестабильным и выделять кислород при перезарядке элемента. Одна альтернатива — заменить кобальт в катодах фосфатами железа, которые не выделяют кислород ни при каких зарядах и, следовательно, не горят.

A123Systems, г. Уотертаун, штат Массачусетс, прошлой осенью впервые представила литий-ионно-фосфатную батарею для электроинструментов DeWalt компании Black & Decker. A123Systems утверждает, что ее батареи можно заряжать в 10 раз чаще, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов, заряжать до 90 процентов емкости за 5 минут и полностью заряжать менее чем за 15 минут. Обычные литий-ионные модели, напротив, могут занять вдвое больше времени.

В мае компания представила аккумуляторную батарею, которая, по ее словам, может быть готова к использованию в электромобиле в течение трех лет.Он меньше, чем пачка сигарет, и весит всего 4,5 кг (10 фунтов), что в пять раз меньше, чем эквивалентный никель-металлгидридный аккумулятор. A123 принимает участие в одном из двух совместных предприятий, с которыми GM заключила контракты на разработку аккумуляторов. Ее партнером является Cobasys из Ориона, штат Мичиган, которая сама является совместным предприятием Chevron Technology Ventures и Energy Conversion Devices Inc. Другой контракт GM заключен с совместным предприятием Johnson Controls из Милуоки и Saft Advanced Power Systems из Парижа.

Компания Valence Technology, расположенная в Остине, штат Техас, также использует железо-фосфатные катоды для своей батареи Saphion.Эта технология используется в самокате Segway, самостабилизирующемся, и в неофициальных модификациях, направленных на увеличение дальности действия Toyota Prius.

Обычно анод литий-ионной батареи изготавливается из графита, который может хранить только ограниченное количество энергии. Исследователи из Sandia National Laboratories в Ливерморе, Калифорния, разработали аноды, используя композит из графита и кремния, которые могут в четыре раза увеличить емкость накопителя.

В конце этого года компания 3M Co., г. Сент-Пол, Миннесота., будет поставлять еще один вид анода на основе аморфного кремния, который, по словам компании, будет хранить вдвое больше энергии, чем современные литиевые батареи. Другие исследователи пытаются сделать аноды из сплавов лития и двух других металлов, обычно сурьмы, смешанной с медью, марганцем или индием. Такие трехметаллические сплавы также должны увеличить емкость хранения.

Элементы, разрабатываемые в настоящее время компанией Altair Nanotechnologies, расположенной в Рино, штат Невада, переключают литий с катода на анод, образуя соединение, называемое шпинелью лития-титаната (Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ ).Компания заявляет, что элементы перезаряжаются за 3 минуты и выдают в три раза больше энергии, чем обычная конструкция, и при большом рабочем диапазоне температур: от –30 ° C до 249 ° C (от –22 ° F до 480 ° F). Он также говорит, что его батареи могут продолжать работать после 9000 циклов перезарядки по сравнению с 1000 для обычных элементов. Однако аккумулятор Альтаира еще не производится.

Большая игра

Как только литиевые батареи будут соответствовать целям по хранению энергии, доставке энергии, долговечности и стоимости, потребуются огромные инвестиции в производственные мощности для их массового производства для использования в автомобилях.Но рынок переполнен и конкурентен; около дюжины производителей объявили о новых технологиях литиевых батарей — без каких-либо гарантий, что автопроизводители их купят. И это число не включает внутренние исследования аккумуляторов, которые проводят сами крупные автопроизводители.

Возьмите Toyota, которая производит львиную долю гибридных автомобилей во всем мире. В 2005 году она приобрела долю General Motors в Fuji Heavy Industries Ltd. (которая производит Subarus) — частично, как предполагают аналитики, чтобы получить долю Fuji в ее совместном предприятии с Tokyo Electric Power по разработке автомобильных литиевых батарей.Subaru уже объявила, что в 2009 году она построит и продаст R1e, электрическую версию своего крошечного городского автомобиля R1, в котором будут использоваться литий-ионные батареи. Mitsubishi Motors в Токио будет делать то же самое со своим городским автомобилем i, скорее всего, используя аккумуляторы от Litcel, своего совместного предприятия с TDK Corp.

Аналитики оценивают ценовую надбавку на сегодняшние гибриды примерно в 5000 долларов США, из которых около 3000 долларов идут на покрытие стоимости NiMH аккумуляторной батареи. При нынешних ценах на бензин и электроэнергию вам потребуется от шести до 10 лет эксплуатации, чтобы окупить их.Но аналитики также говорят, что премия за гибрид может упасть до 2000 долларов через пять лет (1200 долларов или более из них — стоимость литий-ионных батарей), что обеспечит трехлетнюю окупаемость.

Электромобилей здесь не будет ни в этом, ни в следующем году, но они появятся раньше, чем вы думаете.

Срок окупаемости подключаемого гибрида может быть больше, потому что он будет иметь более крупные и дорогие батареи, хотя расход топлива трудно подсчитать. Все зависит от того, какая часть пробега покрывается в электрическом режиме, с мощностью, взятой из сети, и сколько в бензиновом режиме.

Могущественные силы — глобальное потепление, возможные налоги на выбросы углерода, глобальная политическая нестабильность — похоже, выстраиваются таким образом, что впервые в истории появятся автомобили с электрическим приводом, которые станут возможными и доступными. Они не прибудут ни в этом году, ни в следующем … но они будут здесь раньше, чем вы думаете. Все сводится к одному вопросу: когда будут готовы литий-ионные аккумуляторы?

Об авторе

Джон Фёлькер пишет об автомобильных технологиях, домостроении и других темах на протяжении 20 лет.Он занимался разработкой программного обеспечения и микропроцессоров для IEEE Spectrum с 1985 по 1990 год. Знаток старинных британских автомобилей, он пишет ежегодную статью Spectrum «Top Ten Tech Cars».

Вирусный пост преувеличивает об аккумуляторах для электромобилей и газовых автомобилях

Автор Энди Нгуен, PolitiFact.com | Austin American-Statesman

Изменение климата и электромобили: как автомобили будущего остановят глобальное потепление?

Электромобили стали модным трендом. Но насколько они лучше для окружающей среды, чем стандартные автомобили с бензиновым или дизельным двигателем?

Только ответы на часто задаваемые вопросы, США СЕГОДНЯ

Вирусные сообщения: «Производство аккумулятора для одного электромобиля производит такое же количество углекислого газа, как и при эксплуатации бензинового автомобиля в течение восьми лет.»

Решение PolitiFact: По большей части неверно

Вот почему: Электромобили рекламируются как экологически чистая альтернатива газовым автомобилям, но в одном сообщении в Facebook утверждается, что преимущества преувеличены, а транспортные средства гораздо вреднее

На карикатуре, опубликованном в Facebook 29 апреля, на одной панели изображен автомобиль с надписью «дизель» сбоку, а водитель думает: «Я чувствую себя таким грязным». На боку написано «электрический», водитель думает: «Я чувствую себя такой чистой.«

Однако показано, что электромобиль подключен к тому, что похоже на фабрику, которая выпускает в воздух темный дым.

Под рисунком находится подпись, которая гласит:« Производство аккумулятора для одного электромобиля производит такое же количество CO2. как эксплуатирующий бензиновый автомобиль в течение восьми лет ».

Это не новая линия критики электромобилей. Подобные сообщения в Facebook были нацелены на углекислый газ, образующийся при производстве электромобилей, в частности аккумуляторы, чтобы Дело в том, что автомобили с нулевым уровнем выбросов не обязательно чистые.

По словам Insider, для полностью электрических транспортных средств требуется большая литий-ионная батарея для хранения энергии и питания двигателя, приводящего в движение автомобиль. Литий-ионные аккумуляторные батареи в электромобиле химически похожи на батареи сотовых телефонов и ноутбуков.

Поскольку для производства литий-ионных аккумуляторов требуется смесь металлов, которые необходимо извлекать и очищать, для их производства требуется больше энергии, чем для обычных свинцово-кислотных аккумуляторов, используемых в бензиновых автомобилях для запуска двигателя.

По словам Зика Хаусфатера, климатолога и директора по климату и энергии компании Breakthrough, количество выбросов CO2 при производстве зависит от того, где изготовлен литий-ионный аккумулятор — или, в частности, от того, как вырабатывается электроэнергия, питающая завод. Институт, аналитический центр экологических исследований.

Производство батареи на 75 киловатт-часов для Tesla Model 3, рассматриваемой как более крупная батарея для электромобилей, привело бы к выбросу 4500 килограммов CO2, если бы она производилась на заводе Tesla по производству аккумуляторов в Неваде. По словам Хаусфатера, это количество выбросов, эквивалентных вождению седана с бензиновым двигателем в течение 1,4 года при среднем пробеге в 12 000 миль в год.

Если бы аккумулятор был произведен в Азии, при его производстве было бы произведено 7 500 кг углекислого газа, или эквивалент вождения бензинового седана на двоих.4 года — но все еще далеко от восьми лет, заявленных в сообщении Facebook. Хаусфазер сказал, что большее количество выбросов в Азии может быть связано с «более высоким содержанием углерода в электроэнергии». Континент больше полагается на уголь для производства энергии, в то время как завод Tesla в Неваде использует солнечную энергию.

«Более половины выбросов, связанных с производством батарей, связано с использованием электроэнергии», — сказал Хаусфазер в электронном письме PolitiFact. «Таким образом, по мере декарбонизации электросети выбросы, связанные с производством аккумуляторов, будут сокращаться.То же самое не относится к выбросам выхлопной трубы седана ».

В сообщении Facebook не упоминается о потребностях в электроэнергии и влиянии CO2 на заводы, которые производят бензиновые или дизельные автомобили и их компоненты. при производстве аккумулятора в электромобиле можно за короткое время компенсировать отсутствие выхлопных газов во время его работы.

Союз обеспокоенных ученых обнаружил в отчете 2015 года, что с учетом источников электроэнергии для зарядки, электромобиль сокращает выбросы парниковых газов примерно на 50% по сравнению с аналогичным по размеру автомобилем, работающим на газе.

Автомобиль среднего размера полностью нейтрализует выбросы углекислого газа, выделяемого при его производстве, к тому времени, когда он преодолевает 4900 миль, говорится в отчете. Для полноразмерных автомобилей требуется 19 000 миль езды.

Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США также изучило жизненный цикл электромобилей, который включает производство, использование и утилизацию автомобилей, и пришел к выводу, что они производят меньше парниковых газов и смога, чем автомобили с бензиновым двигателем.

Агентство также обнаружило, что драйверы могут еще больше снизить выбросы CO2, заряжаясь энергией, произведенной из возобновляемых источников энергии.

Наше постановление

В карикатуре, опубликованной в Facebook, говорится, что углекислый газ, выделяемый при производстве одной аккумуляторной батареи электромобиля, эквивалентен вождению автомобиля с газовым двигателем в течение восьми лет.

При производстве литий-ионных аккумуляторов для электромобилей выделяется значительное количество углекислого газа, но далеко не уровень, заявленный в мультфильме. Выбросы при производстве аккумуляторов эквивалентны вождению бензинового автомобиля в течение одного или двух лет, в зависимости от того, где он производится, и со временем эти выбросы эффективно компенсируются отсутствием выхлопных газов, когда автомобиль находится в дороге.

Мы оцениваем это утверждение в основном как ложное.

Источники

Сообщение в Facebook, 29 апреля 2021 г.

Сообщение в Facebook, 22 сентября 2020 г.

Инсайдер: «Электромобили могут быть будущим, но они по-прежнему имеют серьезные недостатки в ключевой области», 13 ноября , 2019

Gizmodo, «Грязная правда о зеленых батареях», 17 апреля 2019 г.

Электронное письмо Зику Хаусфатеру, 7 мая 2021 г.

Международный совет по экологически чистому транспорту, «Влияние производства аккумуляторов на тепличный жизненный цикл электромобилей. выбросы газа, фев.9, 2018

Союз обеспокоенных ученых, «Чистые автомобили от колыбели до могилы», ноябрь 2015 г.

Министерство энергетики США, Снижение загрязнения с помощью электромобилей, по состоянию на 7 мая 2021 г.

Как работают батареи для электромобилей?

Последнее обновление 25.08.2021

Система накопления энергии в электромобилях представляет собой аккумулятор.Тип аккумулятора может варьироваться в зависимости от того, является ли автомобиль полностью электрическим (AEV) или подключаемым гибридным электрическим (PHEV). Современная технология аккумуляторов рассчитана на увеличенный срок службы (обычно около 8 лет или 100 000 миль). Некоторые батареи могут работать от 12 до 15 лет в умеренном климате или от 8 до 12 лет в экстремальных климатических условиях. В электромобилях используются четыре основных типа аккумуляторов: литий-ионные, никель-металлогидридные, свинцово-кислотные и ультраконденсаторы.

Сравните и откройте для себя новые электромобили

Типы аккумуляторов для электромобилей

Литий-ионные аккумуляторы

Наиболее распространенным типом аккумуляторов, используемых в электромобилях, является литий-ионный аккумулятор.Этот вид батареи может показаться вам знакомым — эти батареи также используются в большинстве портативных электронных устройств, включая сотовые телефоны и компьютеры. Литий-ионные батареи имеют высокое отношение мощности к весу, высокую энергоэффективность и хорошие характеристики при высоких температурах. На практике это означает, что батареи удерживают много энергии для своего веса, что жизненно важно для электромобилей — меньший вес означает, что автомобиль может путешествовать дальше на одной зарядке. Литий-ионные батареи также имеют низкую скорость «саморазряда», что означает, что они лучше, чем другие батареи, сохраняют способность сохранять полный заряд с течением времени.

Кроме того, большинство деталей литий-ионных аккумуляторов подлежат переработке, что делает эти аккумуляторы хорошим выбором для тех, кто заботится об окружающей среде. Эта батарея используется как в AEV, так и в PHEV, хотя точный химический состав этих батарей отличается от тех, что используются в бытовой электронике.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридные батареи более широко используются в гибридных электромобилях, но также успешно используются в некоторых полностью электрических транспортных средствах. Гибридные электромобили не получают энергию от внешнего подключаемого источника и вместо этого полагаются на топливо для подзарядки батареи, что исключает их из определения электромобиля.

Никель-металлогидридные батареи имеют более длительный срок службы, чем литий-ионные или свинцово-кислотные батареи. Они также безопасны и терпимы к злоупотреблениям. Самая большая проблема с никель-металлогидридными батареями — их высокая стоимость, высокая скорость саморазряда и тот факт, что они выделяют значительное количество тепла при высоких температурах. Эти проблемы делают эти батареи менее эффективными для перезаряжаемых электромобилей, поэтому они в основном используются в гибридных электромобилях.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи в настоящее время используются в электромобилях только для дополнения других аккумуляторных нагрузок.Эти батареи являются мощными, недорогими, безопасными и надежными, но их короткий календарный срок службы и плохие характеристики при низких температурах затрудняют их использование в электромобилях. В разработке находятся свинцово-кислотные аккумуляторные батареи большой мощности, но сейчас они используются только в коммерческих транспортных средствах в качестве вторичного накопителя.

ионисторы

Ультраконденсаторы — это не батареи в традиционном понимании. Вместо этого они хранят поляризованную жидкость между электродом и электролитом.По мере увеличения площади поверхности жидкости увеличивается и емкость для хранения энергии. Ультраконденсаторы, как и свинцово-кислотные батареи, в первую очередь полезны в качестве вторичных запоминающих устройств в электромобилях, поскольку ультраконденсаторы помогают электрохимическим батареям выравнивать их нагрузку. Кроме того, ультраконденсаторы могут обеспечить электромобили дополнительной мощностью во время ускорения и рекуперативного торможения.

Как работают аккумуляторы электромобилей?

Полностью электрические транспортные средства имеют электрический тяговый двигатель вместо двигателя внутреннего сгорания, используемого в автомобилях с бензиновым двигателем.В AEV используется тяговый аккумулятор (обычно литий-ионный аккумулятор) для хранения электроэнергии, используемой двигателем для привода колес транспортного средства. Блок тяговых аккумуляторных батарей — это часть автомобиля, которая должна быть подключена и заряжена, и ее эффективность помогает определить общий запас хода автомобиля.

В подключаемых к сети гибридных электромобилях тяговый электродвигатель питается от тягового аккумулятора, как и AEV. Основное отличие состоит в том, что аккумулятор также имеет двигатель внутреннего сгорания.PHEV работают на электроэнергии до тех пор, пока батарея не разрядится, а затем переключаются на топливо, которое питает двигатель внутреннего сгорания. Аккумулятор, обычно литий-ионный, можно заряжать, вставив в розетку, за счет рекуперативного торможения или с помощью двигателя внутреннего сгорания. Комбинация аккумулятора и топлива дает PHEV больший запас хода, чем их полностью электрические аналоги.

Способы зарядки аккумуляторных батарей электромобилей

	Электромобили	Подключаемые гибридные электромобили
Зарядные станции для электромобилей	✓	✓
Рекуперативное торможение	✓	✓
Двигатель внутреннего сгорания		✓

И для AEV, и для PHEV аккумулятор обычно заряжается через стандартный разъем и розетку, которая работает с любой вилкой уровня 1 (120 В переменного тока) или уровня 2 (240 В для жилого помещения / 208 В для коммерческого использования).Некоторые станции быстрой зарядки используют разные рецепторы (известные как рецепторы SAE или CHAdeMO), которые не стандартизированы. Тип приобретаемого вами автомобиля определяет, какую зарядную станцию ​​вы можете использовать.

Аккумуляторы для электромобилей, солнечная энергия и вы

Зарядка вашего автомобиля электричеством дает вам возможность сократить выбросы парниковых газов за счет заправки вашего автомобиля возобновляемым источником, например солнечной энергией. В среднем 80 процентов зарядки электромобилей происходит дома, и солнечные батареи могут как компенсировать затраты на регулярную зарядку автомобиля, так и сократить использование невозобновляемых видов топлива в процессе подзарядки.Кроме того, многие общественные зарядные устройства используют солнечные батареи как способ сократить использование невозобновляемой энергии на протяжении всего процесса. Если вас интересует установка солнечных панелей и установка зарядной станции для электромобилей дома, просто присоединяйтесь к EnergySage Marketplace сегодня и укажите свой интерес к зарядке электромобилей при заполнении вопросов в профиле.