Технологический прогресс, достигнутый за последние годы, означает, что эффективность ИБП последнего поколения достигает около 97%. Тем не менее, мы продолжаем пользоваться свинцово-кислотными батареями в качестве резервного источника питания ИБП на протяжении 30 лет! И они по-прежнему делают свою работу, и делают это хорошо: так зачем же что-то менять?

Проблема со свинцовыми аккумуляторами VRLA заключается в том, что им по-прежнему требуется поддерживать температуру окружающей среды около 20 ° C, чтобы оптимизировать срок их службы. Согласно отраслевым стандартам, на каждые 10 градусов выше 20 C срок службы свинцовой батареи VRLA сокращается вдвое. Следовательно, одной из областей, которая может способствовать широкому распространению альтернативы, например, литий-ионные батареи, в центрах обработки данных, является необходимость управления энергией.

Литий-ионные батареи предлагают альтернативу свинцовым батареям, поскольку они могут работать при гораздо более высоких температурах: до тридцати градусов по Цельсию. Большинство ИТ-систем также работают при температуре выше 25 ° C, а сам ИБП может работать при температуре до 40 ° C. Конечно, во многих европейских странах это может означать, что естественная температура воздуха (которая в среднем составляет 20-22 ° C) может полностью избавить от необходимости кондиционирования воздуха. Это приведет к значительной экономии эксплуатационных расходов центра обработки данных и уменьшению выбросов углекислого газа.

Экономия места также является потенциальным преимуществом. Во многих центрах обработки данных достаточно места для размещения свинцово-кислотных аккумуляторов. Однако там, где пространство ограничено, литий-ионные батареи обычно занимают треть физического пространства эквивалентных блоков VRLA и достигают менее четверти веса свинцовых батарей. Эти характеристики экономии места могут дать преимущества, например, небольшим региональным периферийным центрам обработки данных.

До сих пор одним из недостатков перехода на литий-ионные аккумуляторы была более высокая первоначальная стоимость. Однако в последние годы автомобильная промышленность привела к снижению цен на литий, и за последнее десятилетие они значительно снизились. Вначале мы обнаруживаем, что первоначальные капитальные затраты на покупку литий-ионных аккумуляторов в два раза дороже, чем для свинцово-кислотных аккумуляторов. Однако Li-ion работает вдвое дольше. Расчетный срок службы десять лет. Свинцово-кислотные батареи обычно заменяют каждые семь или восемь лет. С Li-ion этот показатель 13-15 лет.

Таким образом, если это и расчет общего энергосбережения сложить, то литий-ионные батареи могут в итоге снизить общую стоимость владения (TCO), перевесив опасения относительно первоначальных инвестиций.

В прошлом в отношении литий-ионных батарей высказывались опасения по поводу безопасности. Однако технология не стоит на месте и двигается вперед. Управление и тестирование литий-ионных аккумуляторов регулируется стандартом IEC62619, который был введен на международном уровне более двух лет назад и относится конкретно к системам управления в промышленных аккумуляторных батареях. Литий-ионные аккумуляторы более чувствительны к тому, как они заряжаются и разряжаются, поскольку некоторые литий-ионные материалы выделяют кислород при высоких температурах в условиях перезаряда или просто от теплового воздействия, поэтому IEC62619 требует наличия внутренней системы управления батареями (BMS) . Это предотвращает перегрев жидкого органического электролита из-за чрезмерной или недостаточной зарядки. BMS выдает предупреждение, если безопасный диапазон напряжения превышен, и тогда ИБП, совместимый с литиевыми батареями, может правильно отреагировать. Если это игнорируется, аварийный сигнал второго уровня связан с автоматическим выключателем, чтобы предотвратить дальнейшую зарядку или разряд элемента. Этот двойной уровень защиты должен быть реализован и протестирован на соответствие нормативам IEC62619.

Каждая батарея, в том числе свинцово-кислотные, представляет собой потенциальную опасность, но при правильном обращении литий-ионная технология была разработана для обеспечения безопасности использования в центрах обработки данных и других объектах, требующих критически важной защиты питания.

Доступны различные типы материалов для литий-ионных аккумуляторов, чаще всего используются NCM, LCO, LMO и LFP. Нужен материал с высокой стабильностью в любых условиях. Самым безопасным и надежным является LFP, поскольку при разложении LFP не образуется кислород, что резко снижает риск взрыва.

Несомненно, в будущем будет все больше и больше использоваться литий-ионные батареи в индустрии ИБП. Однако сами системы ИБП должны быть готовы к работе с литий-ионными аккумуляторами, а производители оборудования ИБП должны убедиться, что их технология совместима и может «взаимодействовать» с системой мониторинга литий-ионных аккумуляторов.

Интересно, что до сих пор литий-ионные системы использовались в системах ИБП в большей степени в развивающихся странах Африки и Ближнего Востока, где стабильность электросетей менее надежна, чем скажем в Великобритании, и частые проблемы с питанием более распространены. В этих случаях ИБП и аккумуляторные системы необходимо включать несколько раз в день. Это большее потребление в первую очередь связано с более длительным сроком службы литий-ионных аккумуляторов: обычно это 3000 циклов включения и выключения по сравнению с примерно 300 циклами для технологии свинцовых VRLA батарей.

Это может указывать на еще одно возможное применение литий-ионных аккумуляторов в будущем. С увеличением давления на энергоснабжение наших городов, управление спросом на электроэнергию может привести к тому, что центры обработки данных будут платить за избыточное потребление энергии.

Подобно солнечным панелям, накопленная энергия может быть возвращена в сеть во время простоя, и ИБП может превратится из центра резервного копирования данных в банковский счет, с получением дохода за счет использования спроса на энергию. Возможность включения и выключения литий-ионных аккумуляторов потенциально может предложить интересные приложения в этой области в будущем.

Литий-ионные аккумуляторы CENTIEL уже устанавливаются нашими наиболее дальновидными клиентами, которые стремятся извлечь выгоду из преимуществ. Литий-ионные аккумуляторы имеют перед свинцово-кислотными аккумуляторами, а именно: они меньше, легче, имеют высокую удельную мощность, более длительный срок службы и работают при более высоких температурах. Мы ожидаем, что в ближайшие пять лет произойдет значительный переход отрасли на литий-ионные аккумуляторы. Хорошая новость заключается в том, что технология CENTIEL уже готова к использованию литий-ионных аккумуляторов, существующие свинцово-кислотные аккумуляторные батареи имеют возможность в будущем перейти на литий-ионные без необходимости замены ИБП.

Литий-ионные аккумуляторы для резервного и автономного электроснабжения и для электротранспорта

• Аккумуляторы и для АБ
• Литиевые

Литий-ионные аккумуляторы для резервного и автономного электроснабжения и для электротранспорта. В категории представлены в основном литий-железо-фосфатные аккумуляторы, потому что они наиболее безопасные и имеют большой срок службы. Они также обладают наиболее низкой ценой хранения энергии вследствие возможности глубокого разряда и большого количества циклов заряд-разряд.  Аккумуляторы имеют высокую плотность энергии, безопасны и просты при производстве, что делает их недорогими и доступными.

Сортировка: По умолчаниюНазвание (А — Я)Название (Я — А)Цена (низкая > высокая)Цена (высокая > низкая)Рейтинг (начиная с высокого)Рейтинг (начиная с низкого)Код Товара (А — Я)Код Товара (Я — А)

Показать: 24255075100

8ЛИП-100 100А*ч 25,6В LiFePo4 аккумулятор …

Аккумуляторная литий-железо-фосфатная батарея ЛИП-ВСД со встроенным BMS предназначена для питания нагрузки постоянного тока напряжением 24 В. В аккумуляторе использованы качественн..

95200 ‎₽

3,2В ЛИП-72 LiFePO4 аккумулятор

Литий-ионные LiFePO4 аккумуляторы – это универсальные источники тока, позволяющие создавать экономичные и безопасные накопители энергии для электротранспорта, энергетики и бытового..

8820 ‎₽

LFP51-100PW-SB 51В 100 А*ч Power Wall

Аккумулятор Vektor Energy LFP 51-100PW-SB  Новый ЖК-дисплей с сенсорным экраном, дизайн Sky Blue, плата совместимости с инверторами, конфигурация Wall Mount. Литий-железо-фосфатны..

258290 ‎₽

LFP48-100PW-SB 48В 100 А*ч Power Wall

Аккумулятор Vektor Energy LFP 48-100PW-SB  Новый ЖК-дисплей с сенсорным экраном, дизайн Sky Blue, плата совместимости с инверторами, конфигурация Wall Mount. Литий-железо-фосфатны..

246300 ‎₽

3,2В ЛИП-100 LiFePO4 аккумулятор

Литий-ионные LiFePO4 аккумуляторы – это универсальные источники тока, позволяющие создавать экономичные и безопасные накопители энергии для электротранспорта, энергетики и бытового..

10500 ‎₽

12.8В MNB LP15-12100 LiFePO4 аккумулятор…

Ожидается в середине октября 2022, возможен предзаказ. Литий-железофосфатные аккумуляторы в настоящее время являются неотъемлемым элементом автономных систем электроснабжения, а также систем..

Преимущества:

45010 ‎₽

LFP 51,2-100PW-SB 51В 100 А*ч Power Wall

Литиевый накопитель электроэнергии, типа Powerwall Более длительный срок службы: Обеспечивает до 10 раз большее количество циклов разряда/заряда и в 5 раз более продолжительный срок службы. .

258290 ‎₽

LFP 51.2-100BT, 100 А*ч 51.2В Аккумулятор…

Модификация BT имеет встроенный bluetooth модуль Литий-железо-фосфатный аккумулятор Vektor LFP 51.2-100BT — это качественные батареи, применяющиеся в автономных энергетических установк..

237630 ‎₽

51.2В Аккумулятор LFP 51.2-100M, ВЕКТОР, 100 А*ч…

Более длительный срок службы: Обеспечивает до 10 раз большее количество циклов разряда/заряда и в 5 раз более продолжительный срок службы, чем у свинцово-кислотных батарей. Минимизирует сто..

210250 ‎₽

48В Аккумулятор LFP 48-100M, ВЕКТОР, 100 А*ч…

Более длительный срок службы: Обеспечивает до 10 раз большее количество циклов разряда/заряда и в 5 раз более продолжительный срок службы, чем у свинцово-кислотных батарей. Минимизирует сто..

199020 ‎₽

3,2В Литий-ионный аккумулятор LT-LFP-250.

Литий-ионные LiFePO4 аккумуляторы Лиотех – это универсальные источники тока, позволяющие создавать экономичные и безопасные накопители энергии для электротранспорта, энергетики и б..

24990 ‎₽

3,2В Литий-ионный аккумулятор LT-LFP-240…

Литий-ионные LiFePO4 аккумуляторы Лиотех – это универсальные источники тока, позволяющие создавать экономичные и безопасные накопители энергии для электротранспорта, энергетики и б..

24010 ‎₽

3,2В Литий-ионный аккумулятор LT-LFP-190…

Производство аккумуляторов Лиотех временно приостановлено!  Литий-ионные LiFePO4 аккумуляторы Лиотех – это универсальные источники тока, позволяющие создавать экономичные и б..

18970 ‎₽

3,2В Литий-ионный аккумулятор LT-LFP-170…

Производство аккумуляторов Лиотех временно приостановлено!  Литий-ионные LiFePO4 аккумуляторы Лиотех – это универсальные источники тока, позволяющие создавать экономичные и б. .

17010 ‎₽

3,2В Аккумулятор LFP 3.2-50U, ВЕКТОР, 50 А*ч…

Более длительный срок службы: Обеспечивает до 10 раз большее количество циклов разряда/заряда и в 5 раз более продолжительный срок службы, чем у свинцово-кислотных батарей. Минимизирует сто..

4480 ‎₽

3,2В LT-LFP 72А*ч Литий-ионный аккумулятор (энерго…

Производство аккумуляторов Лиотех временно приостановлено! Литий-ионные аккумуляторы третьего поколения – новая разработка Лиотех. Компактные аккумуляторы в призматических алюминиевых ..

11200 ‎₽

25,6В Литий-ионный аккумулятор Topband 50А*ч…

Аккумуляторная литий-железо-фосфатная батарея Topband со встроенным BMS предназначена как для единичного использования, так и построения массивов до 8 батарей в параллельном соедине..

Преимущества:

59010 ‎₽

12,8В Литий-ионный аккумулятор Topband 75А*ч Bluet.

Литий-железо-фосфатные (LiFePo4) аккумуляторы выгодно отличаются от традиционных свинцово-кислотных высокой плотностью заряда на килограмм веса, широким диапазоном рабочей температуры и высок..

Преимущества:

42000 ‎₽

12,8В Литий-ионный аккумулятор Topband 75А*ч…

Аккумуляторная литий-железо-фосфатная батарея Topband TB1275F со встроенным BMS предназначена как для единичного использования, так и построения массивов до 4 батарей в последовател..

Преимущества:

41020 ‎₽

12,8В Литий-ионный аккумулятор Topband 300А*ч Blue…

Литий-железо-фосфатные (LiFePo4) аккумуляторы выгодно отличаются от традиционных свинцово-кислотных высокой плотностью заряда на килограмм веса, широким диапазоном рабочей температуры и высок..

Преимущества:

167020 ‎₽

12,8В Литий-ионный аккумулятор Topband 300А*ч.

Аккумуляторная литий-железо-фосфатная батарея Topband TB12300F со встроенным BMS предназначена как для единичного использования, так и построения массивов до 4 батарей в последовате..

Преимущества:

164010 ‎₽

12,8В Литий-ионный аккумулятор Topband 200А*ч Blue…

Литий-железо-фосфатные (LiFePo4) аккумуляторы выгодно отличаются от традиционных свинцово-кислотных высокой плотностью заряда на килограмм веса, широким диапазоном рабочей температуры и высок..

Преимущества:

108010 ‎₽

12,8В Литий-ионный аккумулятор Topband 200А*ч…

Аккумуляторная литий-железо-фосфатная батарея Topband TB12200F со встроенным BMS предназначена для единичного использования. Литий-железо-фосфатные (LiFePo4) аккумуляторы выгодно о..

Преимущества:

105980 ‎₽

12,8В Литий-ионный аккумулятор Topband 100А*ч..

Аккумуляторная литий-железо-фосфатная батарея Topband TB12100F со встроенным BMS предназначена как для единичного использования, так и построения массивов до 4 батарей в последовате..

Преимущества:

55020 ‎₽

Показано с 1 по 24 из 40 (всего 2 страниц)

‘; html += ‘

‘ + json[i][‘label’] + ‘

‘; html += ‘

‘ + json[i][‘special’] + ‘

‘; if(json[i][‘special’]){ html += ‘

‘ + json[i][‘price’] + ‘

[]

{«product_page»:{«price»:»#content .product-price-container»,»special»:»#content .product-special-container»,»price_parent»:».product-price-line»,»quantity»:»#product input[name=quantity]»,»button_minus»:»»,»button_plus»:»»,»button»:»#product #button-cart»,»product_data»:»#content #product»},»list»:»»}

{«symbol_left»:»»,»symbol_right»:» \u200e\u20bd»,»decimal_place»:»0″,»decimal_point»:». «,»thousand_point»:»»}

[«1329″,»1806″,»602″,»493″,»142″,»1664″,»1117″,»1833″,»1657″,»1678″,»1660″,»1661″,»1663″,»1662″,»1119″,»1652″,»1330″,»1331″,»1338″,»1332″,»1337″,»1333″,»1335″,»1336»]

false

false

true

Удалить

Изменить

tr

Литий-ионные аккумуляторы легко найти

В первой статье я дал вам обзор литий-ионных аккумуляторов и элементов в качестве строительных блоков для наших проектов и описал, как хакеры должны относиться к своим литий-ионным элементам. Но что, если у вас еще нет литий-ионных аккумуляторов? Где вы берете литий-ионные аккумуляторы для своего проекта?

Разборка аккумуляторов для ноутбуков, будь то обычные 18650 или современные аккумуляторы на основе ячеек, остается хорошим способом — многие хакеры выбирают этот путь, и эта тема широко освещается рядом людей. Тем не менее, элемент 18650 может не соответствовать размеру вашего проекта, а тонкие батареи еще не заполонили рынок. Давайте посмотрим, какие у вас есть варианты помимо ноутбуков.

Батареи для смартфонов. Жизнеспособный источник.

Например, заменяемые пользователем батареи по-прежнему производятся и продаются для телефонов с цифровой клавиатурой такими производителями, как Nokia, с ячейками, как правило, около 1000 мАч, что более чем достаточно для небольшого проекта ESP32 или Pi Pico, который проводит много времени в спящем режиме. Если вы хотите, чтобы ваше устройство воспроизводили другие, и упростить поиск аккумуляторов, возможно, обойти ограничения на доставку LiIon, или если вы стартап в гараже, которому не терпится выпустить небольшую партию прототипа, аккумуляторы для смартфонов — хороший выбор. держать пари.

Более того, ничто не мешает вам разместить на печатной плате те же контакты, которые используются в телефонах. Вы можете найти эти контакты в интернет-магазинах, LCSC, Aliexpress и, возможно, в других местах. С ячейкой для смартфона вы получаете схему защиты, обычно встроенный термистор и часто однопроводной датчик уровня топлива или I2C. Самое главное, вы получаете батарею с активной цепочкой поставок, что означает, что вы можете встроить ее в свой проект механически и электрически, и не бояться перепроектирования через несколько месяцев, когда все местные запасы очень конкретной ячейки внезапно закончатся. Следует иметь в виду одну маленькую вещь: в то время как старые батареи Nokia имеют третий контакт, это не контакт термистора, а резистор идентификации ячейки с фиксированным значением.

Мы видели, как это делается с батареями iPhone, и мы также видели такие вещи, как импровизированные держатели на основе штифтов для ячеек смартфонов. Впервые я столкнулся с этим, когда увидел фотографии китайского радиоприемника с батареями формата Nokia, и с тех пор я разрабатываю их в небольших размерах. Вам не нужно искать «настоящие» ячейки, сторонние ячейки с хорошими отзывами являются достойным источником и, как правило, обеспечивают большую ценность за доллар, но самые дешевые ячейки, скорее всего, разочаруют.

Вейпинг помог сделать литий-ионные аккумуляторы более доступными. Во-первых, одноразовые вейпы предоставляют нам маленькие ячейки, которые можно использовать повторно — не забудьте использовать защиту. Тем не менее, вейп-шопы также являются приличным источником аккумуляторов 18650, способных выдерживать большие токи, и если вы любитель, разрабатывающий устройство с держателем 18650, вам не нужно беспокоиться об ограничениях на доставку аккумуляторов, несправедливо влияющих на малые размеры. производители весов, когда вы можете попросить своего получателя пойти в вейп-шоп и купить 18650 со скромной наценкой.

Существуют также специализированные магазины, торгующие литий-ионными элементами и батареями, как 18650, так и в пакетах, по хорошим ценам и с недорогой наземной доставкой. Квадроциклы и другие автомобили с дистанционным управлением съедают их, поэтому в таких магазинах, как Hobby King, часто бывают хорошие скидки. В Европе Nkon является одним из самых популярных, и я добился большого успеха, приобретая оттуда элементы на 3,5 Ач по ценам, сравнимым с поддельными списками Aliexpress с «ячейками на 6,5 Ач». Говоря об этом, я не могу сказать, что рекомендую Алиэкспресс – по сей день они, похоже, вынуждены прибегать к уловкам при отправке вам авиапочтой ячеек, которые иногда все еще случайно изымаются таможенным досмотром, а ячейки некачественного качества имеют незначительную доля рынка там.

Mind The Mechanics

После того, как вы получили несколько ячеек, как вы соедините их с вашей цепью? Если это 18650, хорошо иметь держатель — у Thingiverse нет недостатка в печатных держателях, а коммерческие держатели, как правило, менее утомительны в использовании. Держатели пластинчатых контактов лучше, чем пружинные, когда речь идет о приложениях с более высоким током; в противном случае вы никогда не заметите разницы. В крайнем случае, если у вас есть четыре дисковых магнита, вы можете зажать два провода между двумя магнитами и защелкнуть их на своих 18650 в качестве держателя — я сделал это однажды на хакатоне, когда нам очень нужно было питать Raspberry Pi 3 внутри. носимое устройство, а рядом не оказалось подходящего повербанка.

При использовании карманного элемента, если в нем есть провода, заканчивающиеся вилкой, хорошо иметь для него розетку – при необходимости отпаяйте его от оригинального устройства. В противном случае вы можете сделать штекер из штыревых разъемов, даже если он будет неполяризованным — вы захотите добавить свой собственный механизм полярности, то есть цветовое кодирование. Помните, гнездовой разъем на источнике питания, штекерный разъем на входе питания — короткое замыкание аккумулятора хуже, чем случайное замыкание неподключенного входа питания.

Если в вашей ячейке нет разъема, а есть только выступы, вам нужно будет припаять эти выступы, но хорошей практикой является зажатие зажима типа «крокодил» между местом припоя и батареей перед пайкой для теплоотвода. целей. Эти вкладки подключены непосредственно к полимерным слоям внутри элемента, и их перегрев может сократить срок службы батареи.

Вы также должны убедиться, что клетки мешочка не подвергаются риску прокола или раздавливания, а также, что этого не произойдет, если клетка начнет вздуваться. Это означает, что для начала не нужно приклеивать его к нижней части платы, если у вас также есть сквозные штифты, торчащие с этой стороны. Будет полезно иметь напечатанный на 3D-принтере держатель, по крайней мере, с одной изогнутой и тонкой стенкой (если она не открыта), и убедитесь, что ячейка не застрянет внутри этого держателя в том маловероятном случае, когда она решит надышаться. Сменные батареи для смартфонов, как правило, немного прочнее, но вы все равно выиграете от дополнительной механической защиты.

Стандартный разъем, но не совсем

Хорошим разъемом для литий-ионных аккумуляторов является двухконтактный разъем JST-PH, который вы чаще всего для которых имеет смысл запастись разъемами и кабелями. Когда дело доходит до разъемов на стороне печатной платы, вы должны получить версию SMD, номер детали JST — S2B-PH-SM4-TB, а альтернативы можно найти, используя «1x2P PH 2 мм». К сожалению, версия этого разъема со сквозным отверстием хлипкая, в ней отсутствуют штифты для крепления корпуса — металлические штырьки относительно быстро ломаются, в то время как версия SMD довольно прочная и остается на плате.

По мере того, как вы начнете добавлять заряд батареи в свои проекты, вам очень поможет, если вы заранее запасетесь некоторыми лидами JST-PH из таких мест, как Adafruit, Aliexpress или других магазинов — у меня есть упаковка из 50 штук. в магазине Лилиго. Самостоятельное обжатие, хотя технически возможно, может привести к тому, что провода будут легко вытягиваться из обжима, что является огромной проблемой и, как правило, происходит в самый неподходящий момент. Мы подробно рассмотрели тему обжима; Суть в том, что если у вас нет доступа к надлежащему обжимному инструменту, лучше купить букет предварительно обжатых проводов. При отсоединении разъема JST-PH лучше всего брать его за крылья кусачками или ножницами по металлу.

Осторожно! Несмотря на то, что разъемы JST-PH используются на платах самых разных производителей для любителей, для 2-контактных аккумуляторных разъемов JST-PH предусмотрены две разные распиновки. Такие места, как Adafruit, Sparkfun, HobbyKing и другие, используют распиновку, где положительный (красный) — это контакт 1, а отрицательный (черный) — контакт 2, тогда как у многих китайских продавцов все наоборот: отрицательный контакт — это контакт 1, а положительный — контакт 2. Это разделение, к счастью, не распространяется на платы микроконтроллеров — кажется, что платы Wemos и Lolin используют ту же распиновку, что и Adafruit и Sparkfun.

Подключение батареи в обратном направлении практически гарантированно убьет вашу плату, а точнее, по крайней мере, ее компоненты управления питанием. С 2-контактным разъемом JST-PH это означает, что вы всегда должны проверять свои выводы. Если вы проектируете свою собственную плату, вы должны разместить маркировку контактов на шелкографии рядом с разъемом — практика, которой должны придерживаться все больше разработчиков печатных плат, когда они добавляют разъемы батареи JST-PH на свои платы. К счастью, вы можете легко перемонтировать вилки JST-PH в соответствии с любым стандартом, которого вы хотите придерживаться, и позаботьтесь о том, чтобы не закоротить ячейку, когда вы вытаскиваете ее контакты из корпуса при переподключении вилки.

Отправляясь в полет

Если вы носите самодельное устройство с батарейным питанием, поездка в аэропорт может показаться пугающей, но это более целесообразно, чем может показаться. Если вы хотите взять свое устройство с собой в полет, вам Можно. Имейте в виду: литий-ионные аккумуляторы и устройства с литий-ионными батареями должны быть в вашей ручной клади, и они должны будут пройти проверку безопасности так же, как ваш ноутбук и телефон. Сделать ваше устройство более презентабельным в некоторой степени поможет, и держать батареи отдельно от устройства — отличная идея, если вы хотите, чтобы ваша очередь на досмотр в аэропорту была беспрепятственной. Опять же, и чехлы, и 18650 лучше хранить в каком-нибудь жестком футляре при транспортировке. Благодаря сочетанию презентабельности и мер предосторожности ваши творения могут путешествовать с вами.

В следующий раз поговорим о тонкостях электроники — зарядке элементов в конфигурации 1s, преобразовании напряжения LiIon в более дружественное 3,3 В, схемах защиты и питания, с готовыми примерами, которые вы можете поставить на свои платы.

5 ETF для производства литиевых и аккумуляторных технологий, которые следует рассмотреть в 2022 году

Литий-ионные аккумуляторы уже широко используются благодаря смартфонам и планшетам. Сейчас технология набирает обороты в автомобильной промышленности. Электромобили (EV) переживают бум, поскольку автопроизводители внедряют аккумуляторы в свои линейки автомобилей. По некоторым оценкам, к 2030 году электромобили будут составлять от одной четверти до одной трети всех продаж новых автомобилей. В 2021 году по всему миру было продано почти 67 миллионов автомобилей, поэтому потенциал литиевых и аккумуляторных технологий в следующем десятилетии значителен.

Источник: Getty images

Индустрия литий-ионных аккумуляторов представляет собой сложную сеть поставщиков основных материалов, производителей и разработчиков компонентов. Выбор лучших акций может стать настоящей проблемой. Вот где на помощь приходят ETF (биржевые фонды) на технологии лития и аккумуляторов.

Инвестирование в ETF на технологии лития и аккумуляторов

смесь компаний, которые участвуют в индустрии литиевых и аккумуляторных технологий.

ETF, ориентированный на технологию литиевых аккумуляторов, обеспечит диверсификацию в отрасли от компаний, занимающихся добычей лития, до производителей аккумуляторов и автопроизводителей электромобилей, которые интегрируют эту технологию в транспортное средство. Поскольку литиевые батареи, используемые в более крупных приложениях, все еще находятся в стадии быстрого развития, в отрасли мало вариантов для чистых игр ETF. Тем не менее, ряд ETF объединяет предприятия, которые работают в отраслях, смежных с технологиями литиевых батарей, и также заслуживают внимания.

Данные на 02.08.2022.

Фонд	Активы под управлением	Годовая плата	Описание
Global X Lithium & Battery Tech ETF (NYSEMKT:LIT)	4,6 миллиарда долларов	0,75%	Ведущий ETF на рынке литиевых и аккумуляторных акций.
Amplify Lithium & Battery Technology ETF (NYSEMKT:BATT)	194 миллиона долларов	0,59%	Второй по величине чистый ETF для акций технологий литиевых батарей.
iShares Global Clean Energy ETF (NASDAQ:ICLN)	5,6 миллиарда долларов	0,42%	ETF выходит за рамки только батарей, чтобы охватить больше аспектов пространства возобновляемых источников энергии.
Индексный фонд зеленой энергии NASDAQ Clean Edge First Trust (NASDAQ:QCLN)	2,2 миллиарда долларов	0,58%	Еще один ETF с акцентом на все: от аккумуляторов до солнечной энергии и электромобилей.
ARK Autonomous Technology & Robotics ETF (NYSEMKT:ARKQ)	1,1 миллиарда долларов	0,75%	Ставка с высоким риском и высокой прибылью на инновационные компании, включая акции аккумуляторной отрасли.

1. Global X Lithium & Battery Tech ETF

Global X Lithium & Battery Tech ETF является одним из двух фондов, доступных в США, которые ориентированы исключительно на рынок литиевых батарей. Фонд, созданный в 2010 году, управляет средствами инвесторов на сумму 4,6 миллиарда долларов. Он взимает 0,75% в год в виде комиссионных или 7,50 долларов США, вычитаемых из результатов деятельности фонда в годовом исчислении за каждую инвестированную 1000 долларов США.

ETF Global X охватывает всю гамму литиевых технологий. Половина средств выделяется компаниям, занимающимся добычей лития, при этом крупнейшим производителем лития является Albemarle (NYSE:ALB). В портфеле также доминирует большое количество производителей аккумуляторов из Китая и Южной Кореи (Yunnan Energy, Samsung, Panasonic и LG Chem, и это лишь некоторые из них). В акции участвует несколько производителей потребительских товаров, наиболее известным из которых является пионер электромобилей Tesla (NASDAQ:TSLA). Global X Lithium & Battery Tech ETF состоит из 39холдинги.

Хотя технология литиевых аккумуляторов впечатляет своим потенциалом, важно отметить, что это нестабильная отрасль. Стоимость многих акций будет колебаться в зависимости от рыночной цены лития. В последние годы цены на литий резко выросли, и ETF показал хорошие результаты. Но с момента своего создания в 2010 году фонд вырос менее чем на 200% с учетом выплаченных и реинвестированных дивидендов, значительно отставая от индекса S&P 500.

2. ETF Amplify Lithium & Battery Technology

ETF Amplify Lithium & Battery Technology — это второй ETF, ориентированный на литиевые батареи, доступный в США. Ставка всего 0,59% в год, он имеет еще более низкий коэффициент затрат, чем предложение Global X. Фонд состоит из 90 акций, поэтому он также охватывает большую территорию.

Но большее количество акций и более низкие расходы не приравниваются к более высокой доходности инвесторов. С момента запуска ETF Amplify Lithium & Battery Technology летом 2018 года он потерял 20% своей стоимости. Фонд диверсифицирован по различным металлам (включая кобальт, который также используется в батареях) и конечным рынкам (не только для электромобилей, но и для аккумуляторных батарей). Тем не менее, акции в этой отрасли нестабильны и молоды, и инвесторам пришлось нелегко.

3. ETF iShares Global Clean Energy

ETF iShares Global Clean Energy ориентирован не только на производство лития и аккумуляторов. Скорее, этот ETF имеет более широкий охват с инвестициями в компании чистой энергии, которые включают литиевые и аккумуляторные технологии. Фонд iShares также включает в себя некоторые имена, найденные в ETF GlobalX и Amplify. Но ETF в основном инвестирует в смежные отрасли, такие как солнечная и ветровая, а также в компании, поставляющие материалы и компоненты для солнечной и ветровой энергетики.

Фонд iShares был запущен в 2008 году и управляет средствами инвесторов на сумму 5,6 млрд долларов. Портфель включает 99 различных акций, а годовая плата составляет разумные 0,42% в год. Лучшие акции фонда включают в себя компании, занимающиеся инфраструктурой возобновляемых источников энергии, такие как Brookfield Renewable (NYSE:BEPC), и разработчиков водородных элементов питания (разновидность аккумуляторов для хранения электроэнергии), таких как Bloom Energy (NYSE:BE). Более 30% портфеля составляют компании, производящие полупроводники и оборудование, которые частично пересекаются с производством литиевых аккумуляторов.

За последнее десятилетие ETF временами отставал от рынка. Но в середине 2022 года фонд опережал S&P 500 благодаря недавнему всплеску интереса к возобновляемым источникам энергии, вызванному резким ростом цен на ископаемое топливо.

4. First Trust Индексный фонд NASDAQ Clean Edge Green Energy

The First Trust Индексный фонд NASDAQ Clean Edge Green Energy — еще один ETF с широкой базой, который охватывает все, что связано с возобновляемыми источниками энергии. Фонд собрал значительную аудиторию с активами в размере 2,2 миллиарда долларов под управлением и взимает 0,58% годовых.

Предложение First Trust состоит из 65 акций и частично совпадает с предложением iShares. Тем не менее, портфолио First Trust распространяется на литиевые батареи некоторых производителей электромобилей, таких как Tesla и китайский Nio (NYSE:NIO). В нем также участвуют производитель лития Albemarle и разработчики полупроводников, такие как ON Semiconductor (NASDAQ:ON), которые поставляют компоненты для аккумуляторов и другого оборудования для возобновляемых источников энергии.

ETF существует с 2007 года, и его взаимодействие с производителями технологий, которые делают возможными технологии возобновляемых источников энергии и литиевых батарей, означает значительную прибыль. Общий доход фонда вырос почти на 700% за последнее десятилетие, хотя он не застрахован от некоторых волатильных колебаний оценки, как и его коллеги в этом списке.

5. ARK Autonomous Technology & Robotics ETF

Последний вариант в этом списке принадлежит компании ARK Invest известного инвестора Кэти Вуд. Один из его фондов, ARK Autonomous Technology & Robotics ETF, называет «накопление энергии» главным сегментом, в который он инвестирует. занимают здесь видное место.

Акции, такие как Tesla и Китай BYD (OTC:BYDDY) делают аккумуляторную технологию главным двигателем Ark ETF. Несмотря на серьезное отставание рынка, вызванное медвежьим рынком 2022 года, ETF ARK Autonomous Technology & Robotics по-прежнему располагает активами в размере 1,1 миллиарда долларов и в целом показывает хорошие результаты с момента своего создания в 2014 году. Он взимает комиссию в размере 0,75% годовых.

Связанные темы инвестирования

Инвестиции в запасы аккумуляторов для электромобилей (EV)

Электромобили питаются от аккумуляторов этих ведущих компаний.

Инвестиции в акции электромобилей

Эти компании-производители электронных автомобилей должны наблюдать за развитием отрасли.

Инвестирование в лучшие потребительские дискреционные акции

Когда у людей появляется немного лишних денег, они не отказываются от предложений этих компаний.

Инвестиции в акции потребительских товаров длительного пользования

Эти компании производят товары, рассчитанные на срок более трех лет, от автомобилей до матрасов.

Ассортимент продукции с литиевыми батареями

Технология производства литиевых батарей и сопутствующие товары имеют большие перспективы в следующем десятилетии. Электромобили становятся все более популярными, и многие мировые коммунальные компании ищут способы сделать распределение энергии более эффективным. Аккумуляторы — это массовая тенденция роста, которая может привести к фантастическим доходам инвесторов.

Но имейте в виду, что в мире инвестирования ничего не гарантировано, особенно с учетом новых и зарождающихся тенденций. Акции лития и аккумуляторов, вероятно, будут гораздо более волатильными, чем фондовый рынок в целом. Тщательно спланируйте свои действия при принятии решения о включении ETF из этого списка в свой хорошо диверсифицированный портфель.

Николас Россолильо занимает должности в Albemarle и Tesla. Motley Fool имеет должности и рекомендует BYD, Brookfield Renewable Corporation Inc., Nio Inc. и Tesla. У Motley Fool есть политика раскрытия информации.

Крабы могут быть маловероятным героем, в котором нуждается индустрия аккумуляторов

• Хитин и производный от него хитозан — это природные полимеры, встречающиеся в ракообразных и других местах в природе.
• Инженеры из Университета Мэриленда разработали способ сделать батареи на основе цинка более долговечными за счет добавления хитозана.
• Это может проложить путь к альтернативе литий-ионным батареям, которые становятся все более дорогими, в дополнение к экологическим проблемам, связанным с добычей лития.

Крабовое мясо восхитительно — это неопровержимая, чесночно-маслянистая истина. Но вот что вы могли не знать о своей пристрастии к вареным ракообразным: каждый год во всем мире производится от шести до восьми миллионов тонн отходов панцирей крабов, креветок и омаров , причем большая их часть сбрасывается обратно в океан или в свалки, в зависимости от страны.

Проблема не столько в колоссальных отходах, выброшенных за обеденным столом, сколько в упущенной возможности. Прочные экзоскелеты крабов и их морских сородичей богаты полезными, универсальными химическими веществами, такими как карбонат кальция, который используется в медицине и промышленности, и хитин, второй по распространенности природный полимер, обнаруженный на Земле.

На протяжении многих лет ученые добывали хитин из панцирей ракообразных для всего: от тканевой инженерии до изготовления биоразлагаемого пластика . Поскольку он и родственный ему полимер хитозан считаются экологически чистыми и нетоксичными, существует большой интерес к включению этих химических соединений в батареи всех вещей.

В статье , опубликованной ранее в этом месяце в журнале Matter , группа инженеров из Мэрилендского университета сделала именно это, создав впечатляющую хитин-цинковую батарею, которая является биоразлагаемой, но при этом сохраняет значительный электрический ток. По мере того, как мир движется к более устойчивому будущему, есть надежда, что перезаряжаемая батарея из крабов может стать жизнеспособной альтернативой или даже заменой литий-ионным батареям, спрос на которые растет (привет, электромобили!). В то же время сам литий становится дефицитным ресурсом.

«Это действительно захватывающее применение хитина, использующее преимущества его возобновляемости и потенциала связывания с цинком для создания новых электродных материалов», Марк Маклахлан , профессор супрамолекулярных материалов в Университете Британской Колумбии, который не был участвует в исследовании, сообщает Popular Mechanics в электронном письме.

Искра, которая включает ваш телефон, возникает благодаря некоторым химическим процессам, происходящим глубоко внутри батареи.

Химические реакции, называемые окислительно-восстановительными реакциями, производят устойчивый барабанный бой электрического тока в виде движущихся электронов. Они проходят через цепь, состоящую из электродов батареи (из двух разных проводящих металлов), ее химического электролита (геля или жидкого материала, содержащего заряженные частицы, называемые ионами), и любого прибора или устройства, к которому подключена батарея.

В аккумуляторе используется множество металлов и электролитов. Например, в вашей обычной бытовой щелочной батарее положительный электрод (катод) сделан из оксида марганца, а отрицательный электрод (или анод) сделан из микроэлемента цинка. Электролитом между ними является гидроксид калия. В литий-ионных батареях литий обычно объединяется с другим металлом, таким как кобальт на катоде и углерод на аноде, а также составляет электролит.

Рекомендуем к прочтению ⬇️

• Революционная новая батарея уже в пути
• Эти батареи изменят нашу жизнь

Литий-ионные батареи — восходящая звезда в мире энергетики, поскольку они легкие, но при этом обладают огромной энергией (и они перезаряжаемые, к тому же). Неудивительно, что эти батареи нашли применение почти во всех электронных устройствах и электромобилях за последние несколько десятилетий, но добыча лития наносит огромный и разрушительный урон окружающей среде. Мало того, литий-ионные батареи нелегко разлагать или перерабатывать, что не делает их полностью совместимыми с принципами устойчивого развития — по крайней мере, в их нынешнем виде.

«Перезаряжаемые батареи как экологически чистые источники энергии необходимы для снижения нашей зависимости от ископаемого топлива и сокращения выбросов парниковых газов. Однако из-за растущего спроса на электромобили в последние годы производится и потребляется огромное количество аккумуляторов, что повышает вероятность экологических проблем», — Мэйлин Ву , первый автор нового исследования и научный сотрудник Университета Мэриленда. , говорится в электронном письме по адресу Popular Mechanics . «Например, полипропиленовые и поликарбонатные сепараторы, которые широко используются в литий-ионных батареях, разлагаются сотни или тысячи лет и добавляют нагрузку на окружающую среду».

захур салми//Getty Images

В последние годы ученые экспериментировали с хитином в поисках способов включения органического вещества, структурно похожего на растительную целлюлозу, в батареи. В 2016 году Маклахлан и его лаборатория в Университете Британской Колумбии обнаружили, что когда вы варите хитин с азотом при температуре до 1652 градусов по Фаренгейту, он превращает бывшие крабовые панцири в углеродно-азотный материал, подходящий для электродов.

Но Ву и ее коллеги из Мэрилендского университета выбрали другой подход. Их внимание было сосредоточено на батареях на основе цинка, которые представляют собой обычные одноразовые, но не перезаряжаемые батареи. Поскольку этот минерал более доступен по сравнению с литием (читай: дешевле в производстве и поставке) и менее токсичен (цинковые батареи используют воду в качестве электролита), цинк вызывает большой интерес как наш серебристо-белый энергетический рыцарь.

Однако замена лития на цинк не проходит гладко. В батареях в качестве электрода цинк имеет раздражающую тенденцию образовывать неровности на своей поверхности. Эти неровности формируются по мере того, как электроны проходят через них и превращаются в маленькие выпуклости, которые снежным комом превращаются во все более и более крупные, называемые дендритами, которые нарушают электрический ток батареи.

Поскольку хитозан, химически обработанное производное хитина, хорошо взаимодействует с водой и способен удерживать ее от плавания волей-неволей, Ву и ее коллеги полагали, что они могут использовать его для изготовления сепаратора батареи — полупроницаемой мембраны. это удерживает противоположно заряженные электроды друг от друга — это также биоразлагаемо.

Так как же они это сделали? Исследователи взяли пленку хитозана размером с монету и погрузили ее в раствор, наполненный цинком, чтобы минерал прилипал к пленке. Далее отжимали хитозан-цинковую пленку и плотно сжимали, чтобы плотно упаковать. В отличие от предыдущих попыток уплотнить хитозановые пленки, этот метод позволил получить сравнительно большие поры (размером до пяти микрометров), обеспечивающие свободное движение ионов, Джоди Луткенхаус , профессор химического машиностроения Техасского университета A&M, которая не участвовала в этом исследовании, рассказывает Popular Mechanics .

«Это ключевой момент, потому что, когда вы думаете о панцире ракообразных, вы думаете, что он действительно твердый и плотный, а это плохо для проведения ионов», — говорит Луткенхаус, который провел исследование батарей органического происхождения .

Крабы странные, человек

• Кровь краба
• Животные продолжают развиваться в крабов, что странно
• Посмотрите, как крошечный дистанционно управляемый робот краба ходит

органическое соединение, называемое поли(бензохинонилсульфид), или PBQS. Когда Ву и ее коллеги запустили свою батарею Крабби в лаборатории, они не увидели образования дендритов на цинковом аноде. Впечатляет то, что он генерировал электрический ток силой 50 миллиампер на квадратный сантиметр в течение 400 часов (или 1000 циклов зарядки), что близко к тому, на что способны маленькие литиевые батареи.

Затем они закопали электролит на основе хитозана, а не всю батарею, чтобы посмотреть, сколько времени потребуется для разложения. Ву говорит, что им потребовалось около пяти месяцев, чтобы живущие в грязи микроорганизмы разъедали электролит, что намного быстрее, чем обычные электролиты, хранящиеся на свалках, и определенно полезно для окружающей среды.

«Это не означает, что само устройство с аккумулятором испортится в течение пяти месяцев», — говорит она. «На самом деле электролит упакован в закрытую ячейку, которая отделена от воздуха и организмов. Такое устройство может работать гораздо дольше».

Хотя в ближайшее время вы не увидите батарейки из панциря краба, исследователи надеются, что их батареи могут стать обычным явлением и использоваться в электронных устройствах, таких как ваш мобильный телефон, в специальных хранилищах возобновляемой энергии. которые выпускают в коммерческую сетку.

Учитывая, что хитозан стоит всего около 1,70 доллара за грамм, и вам не нужно много его для изготовления прототипа (всего около 20 микрограммов для 20-миллиметровой батарейки размером с монету), это может дать хитозан-цинковой батарейке более высокую цену. преимущество перед литий-ионными батареями, которые страдают от растущего спроса и сопутствующих расходов.

Однако в связи с тем, что резкое изменение климата сильнее всего ударило по морской жизни, возникает вопрос, что произойдет с затратами, если батареи, изготовленные из хитозана, наберут популярность. Также стоит подумать о том, насколько экологичным будет его использование в будущем — мы должны учитывать углеродный след деятельности, связанной с извлечением хитина и превращением его в хитозан.

«Я думаю, что следующим важным шагом будет проведение технико-экономического анализа для изучения глобального производства хитозана и если мы собираемся, скажем, применить его для хранения энергии в масштабе сети, достаточно ли у нас доступ к нему?» говорит Люткенхаус. «Если мы начнем его использовать, изменится ли цена из-за спроса… [Также] в него включен анализ жизненного цикла… углеродный след отлова ракообразных, их доставки и переработки».

К счастью, говорит Ву, у нас есть и другие источники хитина, такие как насекомые и клеточные стенки грибов, так что не так уж и плохо, если морской источник отойдет на второй план. И хотя до сих пор никто не пытался синтезировать хитин в лаборатории, кто знает, что может быть в будущем. Прямо сейчас похоже, что наши соленые отходы морепродуктов могут стать решением наших текущих энергетических проблем.

Прежде чем уйти…

• Этот металл может быть ключом к созданию дешевых аккумуляторов для электромобилей
• Изобретение 91-летнего старика может продлить срок службы батарейки
• Ученые могут превратить вашу одежду в батарейку

Мириам Фаузия

Мириам Фаузия — автор статей в Popular Mechanics, помешанная на энергии. Ее работы публиковались в USA Today, The Daily Beast и Inverse. Когда она не говорит о бизнесе, она пишет научную фантастику, читает слишком много комиксов и гоняется за слишком многими кошками (к счастью, своими собственными).

Новая конструкция катода устраняет основной барьер на пути к более совершенным литий-ионным батареям

Джозеф Э. Хармон, Аргоннская национальная лаборатория

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) имеют долгую историю прорывных открытий в области литий-ионных аккумуляторов. Многие из этих открытий были сосредоточены на катоде батареи, известном как NMC, оксид никеля, марганца и кобальта. Батареи с этим катодом теперь питают Chevy Bolt.

Исследователи из Аргонны совершили очередной прорыв с катодом NMC. Новая структура микрочастиц катода, разработанная командой, может привести к созданию более долговечных и безопасных батарей, способных работать при очень высоком напряжении и питать транспортные средства на больших расстояниях. Статья об этом исследовании появилась в Nature Energy .

«Современный катод NMC представляет собой серьезное препятствие для работы при высоком напряжении», — сказал Гуйлян Сюй, помощник химика. При циклическом заряде-разряде производительность быстро снижается из-за образования трещин в катодных частицах. В течение нескольких десятилетий исследователи батарей искали способы устранения этих трещин.

В одном из прошлых подходов использовались сферические микрочастицы, состоящие из множества гораздо более мелких частиц. Крупные сферические частицы являются поликристаллическими, с по-разному ориентированными кристаллическими областями. В результате у них есть то, что ученые называют границами зерен между частицами, которые вызывают растрескивание при циклировании батареи. Чтобы предотвратить это, Сюй и его коллеги из Аргонна ранее разработали защитное полимерное покрытие вокруг каждой частицы. Это покрытие окружает крупные сферические частицы и более мелкие внутри них.

Другой подход, позволяющий избежать этого растрескивания, включает использование монокристаллических частиц. Электронная микроскопия этих частиц показала, что они не имеют границ.

Проблема, с которой столкнулась команда, заключалась в том, что катоды, изготовленные как из поликристаллов с покрытием, так и из монокристаллов, по-прежнему образовывали трещины при циклировании. Таким образом, они подвергли эти катодные материалы всестороннему анализу в Усовершенствованном источнике фотонов (APS) и Центре наноразмерных материалов (CNM), пользовательских объектах Управления науки Министерства энергетики США в Аргонне.

Различные рентгеновские анализы проводились на пяти лучах APS (11-BM, 20-BM, 2-ID-D, 11-ID-C и 34-ID-E). Оказалось, что то, что ученые считали монокристаллами, как показала электронная и рентгеновская микроскопия, на самом деле имело границы внутри. Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия в CNM подтвердили это открытие.

«Когда мы смотрим на морфологию поверхности этих частиц, они выглядят как монокристаллы», — сказал физик Вэньцзюнь Лю. «Но когда мы используем метод, называемый синхротронной рентгеновской дифракционной микроскопией, и другие методы в APS, мы обнаруживаем границы, скрытые внутри».

Важно отметить, что группа разработала метод получения монокристаллов без границ. Испытания малых элементов с такими монокристаллическими катодами при очень высоком напряжении показали увеличение запаса энергии на единицу объема на 25%, практически без потери производительности за 100 циклов испытаний. Напротив, за тот же срок службы емкость снизилась на 60–88 % в катодах из НМК, состоящих из монокристаллов с множеством внутренних границ или из поликристаллов с покрытием.

Расчеты в атомном масштабе выявили механизм снижения емкости катода. По словам наноученого Марии Чан из CNM, по сравнению с областями, удаленными от них, границы более уязвимы к потере атомов кислорода при зарядке батареи. Эта потеря кислорода приводит к деградации с клеточным циклом.

«Наши расчеты показали, как границы приводят к выделению кислорода при высоком напряжении и, следовательно, к снижению производительности», — сказал Чан.

Устранение границ предотвращает выделение кислорода и, таким образом, повышает безопасность и стабильность катода при циклировании. Измерения выделения кислорода в APS и усовершенствованном источнике света в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли при Министерстве энергетики США подтвердили этот вывод.

«Теперь у нас есть рекомендации, которые производители аккумуляторов могут использовать для подготовки катодного материала, который не имеет границ и работает при высоком напряжении», — сказал Халил Амин, почетный научный сотрудник Аргонны. «И руководящие принципы должны применяться к другим катодным материалам, помимо NMC».

Узнать больше

Открытие ключевого аккумулятора может повлиять на транспорт и электросеть

Дополнительная информация: Сян Лю и др. , Происхождение и регулирование окислительно-восстановительной нестабильности кислорода в катодах высоковольтных батарей, Nature Energy (2022). DOI: 10.1038/s41560-022-01036-3

Информация журнала: Энергия природы

Предоставлено Аргоннская национальная лаборатория

Цитата : Новая конструкция катода устраняет основной барьер на пути к более совершенным литий-ионным батареям (8 сентября 2022 г.) получено 4 октября 2022 г. с https://techxplore.com/news/2022-09-cathode-major-barrier-lithium-ion-batteries.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Часто задаваемые вопросы о литий-ионных батареях

На этой странице:

• Как утилизировать литий-ионные аккумуляторы?
• Что мне следует сделать, чтобы мои батареи можно было безопасно доставить на предприятие по переработке?
• Как определить, в каких продуктах установлены литий-ионные аккумуляторы?
• Почему нельзя выбрасывать литий-ионные аккумуляторы в муниципальный или бытовой мусорный бак?
• Почему важна утилизация литий-ионных аккумуляторов?
• Какие материалы входят в состав литий-ионных аккумуляторов?
• Какие материалы восстанавливают специализированные переработчики аккумуляторов из литий-ионных аккумуляторов?
• Каковы требования к хранению, если не используются литий-ионные аккумуляторы?
• Батарея моего компьютера вздулась. Что мне с ней делать?

Как утилизировать литий-ионные батареи?

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы и устройства, содержащие эти аккумуляторы, нельзя выбрасывать в бытовой мусор или мусорные баки. Они могут вызывать пожары во время транспортировки или на свалках и предприятиях по переработке. Вместо этого литий-ионные аккумуляторы следует сдавать в отдельные пункты утилизации или сбора опасных бытовых отходов.

Что мне делать, чтобы мои батарейки можно было безопасно сдать на перерабатывающий завод?

Во избежание возгорания, которое может произойти при контакте батарей друг с другом или с другими металлами, Агентство по охране окружающей среды рекомендует заклеивать клеммы батареи (или соединения) непроводящей лентой. Предпочтение отдается изоляционной ленте, но подойдут все клейкие ленты, не изготовленные из металлических материалов. Кроме того, размещение каждой батареи в отдельном пластиковом пакете также изолирует клеммы.

Как определить, в каких продуктах установлены литий-ионные аккумуляторы?

Химический состав батареи или устройства может быть указан на корпусе батареи, в инструкциях по эксплуатации или на маркировке продукта. Также могут быть символы или значки, обозначающие химию, или символ со стрелкой со словами «Li-ion» под ним.

Почему нельзя выбрасывать литий-ионные аккумуляторы в муниципальные или бытовые мусорные баки?

Когда литий-ионные аккумуляторы или устройства, которые их содержат, по ошибке выбрасывают в муниципальный мусорный бак, они попадают в муниципальный центр утилизации (MRF), который обычно оборудован для переработки только бытовой бумаги, пластика, металла и стекла. В этом случае батареи могут быть повреждены или раздавлены во время обработки, что может стать причиной возгорания. Важно отметить, что символ со стрелкой (т. е. три стрелки, образующие треугольник) на литий-ионных батареях означает, что вы можете утилизировать эти батареи в специализированных центрах по переработке аккумуляторов; это НЕ означает, что вы можете выбрасывать литий-ионные аккумуляторы в муниципальный/бытовой мусорный бак.

Почему важна утилизация литий-ионных аккумуляторов?

Повторное использование и переработка литий-ионных аккумуляторов помогает сохранить природные ресурсы за счет снижения потребности в первичных материалах и сокращения энергопотребления и загрязнения окружающей среды, связанных с созданием новых продуктов. Литий-ионные аккумуляторы содержат некоторые материалы, такие как кобальт и литий, которые считаются критически важными минералами и требуют энергии для добычи и производства. Когда аккумулятор выбрасывается, мы сразу теряем эти ресурсы — их невозможно восстановить. Переработка батарей позволяет избежать загрязнения воздуха и воды, а также выбросов парниковых газов. Это также предотвращает отправку батарей на объекты, которые не оборудованы для безопасного обращения с ними и где они могут стать пожароопасными. Вы можете уменьшить воздействие на окружающую среду электроники, работающей от литий-ионных аккумуляторов, в конце срока их полезного использования за счет повторного использования, пожертвования и переработки продуктов, в которых они содержались.

Какие материалы входят в состав литий-ионных аккумуляторов?

Состав материала или «химия» батареи адаптирован к ее предполагаемому использованию. Литий-ионные аккумуляторы используются во многих различных приложениях и в самых разных условиях окружающей среды. Некоторые батареи предназначены для обеспечения небольшого количества энергии в течение длительного времени, например, для работы мобильного телефона, в то время как другие должны обеспечивать большее количество энергии в течение более короткого периода времени, например, в электроинструменте. Химический состав литий-ионных аккумуляторов также может быть адаптирован для максимального увеличения циклов зарядки аккумулятора или обеспечения его работы в условиях сильной жары или холода. Кроме того, технологические инновации также приводят к тому, что со временем используются новые химические составы батарей. Батареи обычно содержат такие материалы, как литий, кобальт, никель, марганец и титан, а также графит и горючий электролит. Тем не менее, постоянно ведутся исследования по разработке литий-ионных аккумуляторов, которые менее опасны или соответствуют требованиям для новых приложений.

Какие материалы восстанавливают специализированные переработчики аккумуляторов из литий-ионных аккумуляторов?

Сегодня литий-ионные аккумуляторы изготавливаются из таких минералов, как литий, кобальт, никель и марганец. В настоящее время часто добывают кобальт, марганец и никель. Литий также может быть извлечен, но часто его необходимо подвергать дальнейшей обработке для повторного использования.

Каковы требования к хранению, если не используются литий-ионные аккумуляторы?

Лучше всего хранить литий-ионные аккумуляторы при комнатной температуре. Нет необходимости помещать их в холодильник. Избегайте длительных периодов экстремально низких или высоких температур (например, приборная панель автомобиля под прямыми солнечными лучами). Длительное воздействие таких температур может привести к повреждению аккумулятора.

Батарея моего компьютера вздулась. Что мне с ней делать?

Иногда аккумулятор внутри устройства вздувается. Вздутие указывает на повреждение аккумулятора и потенциальную опасность возгорания. Оцените свою ситуацию и, если кажется, что непосредственной угрозы возгорания нет, обратитесь к производителю продукта, продавцу, у которого он был приобретен, или (в зависимости от того, являетесь ли вы предприятием или домохозяйством) в государственное агентство по обращению с отходами или в местную администрацию. программа по опасным бытовым отходам для руководства по надлежащему обращению. Храните аккумулятор или устройство в безопасном месте до тех пор, пока не будет определен правильный вариант утилизации. Это может быть ведро, наполненное огнетушащим средством, таким как песок или кошачий туалет, или в другом месте вдали от легковоспламеняющихся материалов. Если вы считаете, что существует неизбежный риск возгорания, вам может потребоваться позвонить по номеру 9.11.

Литий-ионный » Примечания по электронике

При рассмотрении возможного использования литий-ионной технологии Li-Ion необходимо знать о ее преимуществах и недостатках, чтобы максимально использовать ее возможности.

Литий-ионный аккумулятор Включает:
Литий-ионная технология Типы литий-ионных аккумуляторов Литий-полимерный аккумулятор литий-ионная зарядка Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов Как продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов

Аккумуляторная технология включает: Обзор аккумуляторных технологий Определения и термины батареи Цинк-углерод щелочной Цинковые воздушные ячейки NiCad NiMH литий-ион Свинцово-кислотный

В последние годы использование ионно-литиевых аккумуляторов значительно возросло. Они предлагают некоторые явные преимущества и улучшения по сравнению с другими формами аккумуляторных технологий, включая никель-металлогидридные, свинцово-кислотные батареи и, конечно же, никель-кадмиевые батареи.

Однако, как и все технологии, ионно-литиевые аккумуляторы имеют свои преимущества и недостатки.

Чтобы извлечь максимальную пользу из технологии литий-ионных аккумуляторов, необходимо понимать не только преимущества, но и ограничения или недостатки технологии. Таким образом, их можно использовать таким образом, чтобы наилучшим образом использовать их сильные стороны.

Благодаря тому, что технология ионно-литиевых аккумуляторов развивается очень быстрыми темпами, недостатки устраняются, а общая технология совершенствуется.

Из-за своих свойств ионно-литиевые батареи и элементы больше подходят для одних применений, чем для других. Они обеспечивают более высокий уровень заряда, чем аккумуляторы других технологий, имеют более высокое напряжение и часто могут стоить дороже, чем некоторые другие типы. Это делает их более применимыми к некоторым конструкциям электронных схем, чем другие типы аккумуляторных технологий, а в других случаях может сделать их менее подходящими.

Также современные ионно-литиевые батареи работают в паре с системами управления батареями или схемами. Это помогает гарантировать, что аккумулятор работает в пределах своих возможностей и обеспечивает наилучшую производительность.

Преимущества литий-ионного аккумулятора

Использование литий-ионных аккумуляторов дает много преимуществ. В результате технология все чаще используется для огромного количества самых разных приложений. Все, от небольших электронных устройств, смартфонов и ноутбуков до автомобилей и многих других приложений.

При выборе литий-ионного аккумулятора по сравнению с другой технологией, такой как свинцово-кислотный аккумулятор или никель-металлогидридный аккумулятор (NiMH аккумулятор), необходимо учитывать преимущества.

Преимущества литий-ионной технологии заключаются в том, что эти батареи находят все больше применений, и в результате в них вкладывается огромный объем разработок.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов:

• Высокая плотность энергии:   Высокая плотность энергии является одним из главных преимуществ технологии ионно-литиевых аккумуляторов. Электронное оборудование, такое как мобильные телефоны, должно дольше работать без подзарядки, потребляя при этом больше энергии, поэтому всегда есть потребность в батареях с гораздо более высокой плотностью энергии.

  Например, никель-металлогидридные аккумуляторы не смогут обеспечить зарядную емкость, необходимую для современного смартфона. При использовании никель-металлогидридной аккумуляторной технологии смартфон не прослужит достаточно долго, особенно если батарея должна соответствовать тем же ограничениям по размеру.

  В дополнение к этому, существует множество силовых приложений от электроинструментов до электромобилей. Гораздо более высокая удельная мощность, предлагаемая ионно-литиевыми батареями, является явным преимуществом. Электромобилям также нужна аккумуляторная технология с высокой плотностью энергии.

• Саморазряд:   Одной из проблем многих аккумуляторных батарей является скорость саморазряда. Ионно-литиевые элементы заключаются в том, что их скорость саморазряда намного ниже, чем у других перезаряжаемых элементов, таких как формы Ni-Cad и NiMH. Обычно он составляет около 5% в первые 4 часа после зарядки, но затем падает до цифры около 1 или 2% в месяц.

• Низкие эксплуатационные расходы:   Одним из основных преимуществ ионно-литиевых аккумуляторов является то, что они не требуют технического обслуживания для обеспечения их работоспособности.

  Элементы

  Ni-Cad требовали периодической разрядки, чтобы убедиться, что они не проявляют эффекта памяти. Поскольку это не влияет на литий-ионные аккумуляторы и элементы. Этот процесс или другие подобные процедуры технического обслуживания не требуются.

  Точно так же свинцово-кислотные элементы требуют обслуживания, некоторые из них нуждаются в периодической доливке аккумуляторной кислоты.

  К счастью, одним из преимуществ ионно-литиевых батарей является то, что они не требуют активного обслуживания.

• Напряжение элемента:   Напряжение, создаваемое каждым ионно-литиевым элементом, составляет около 3,6 вольт. Это имеет много преимуществ. Напряжение каждого ионно-литиевого элемента выше, чем у стандартных никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и даже стандартных щелочных элементов при напряжении около 1,5 вольт и свинцово-кислотных около 2 вольт на элемент, поэтому для многих аккумуляторных батарей требуется меньшее количество элементов. Для смартфонов достаточно одной ячейки, что упрощает управление питанием.
• Нагрузочные характеристики:  Нагрузочные характеристики ионно-литиевого элемента или батареи достаточно хорошие. Они обеспечивают достаточно постоянное напряжение 3,6 вольта на ячейку, а затем падают, когда используется последний заряд.
• Заправка не требуется:  Некоторые перезаряжаемые элементы необходимо заправить при первом заряде. Одним из преимуществ литий-ионных аккумуляторов является то, что это не требуется, они поставляются в рабочем состоянии и готовы к работе.
• Доступны различные типы:   Доступно несколько типов ионно-литиевых элементов. Это преимущество ионно-литиевых батарей может означать, что для конкретного применения может быть использована правильная технология. Некоторые формы ионно-литиевых аккумуляторов обеспечивают высокую плотность тока и идеально подходят для потребительского мобильного электронного оборудования. Другие способны обеспечить гораздо более высокие уровни тока и идеально подходят для электроинструментов и электромобилей.

Для некоторых приложений могут быть другие преимущества использования ионно-литиевых батарей и элементов. При напряжении элемента чуть более 3 вольт одного элемента может быть достаточно для многих приложений. Большинство мобильных телефонов используют одну ячейку.

Другие приложения могут иметь свои собственные параметры, которые могут означать, что ионно-литиевый аккумулятор или элемент используются для использования в конструкции электронной схемы или для электрического приложения.

Преимущества ионно-литиевых элементов и батарей означают, что они все шире используются во многих областях: от приложений с низким энергопотреблением, таких как их включение в небольшие электронные конструкции с низким энергопотреблением, до гораздо более крупных приложений с высоким током, например, для использования в батареях электромобилей или батареи для фотоэлектрических систем, то есть систем солнечных панелей.

Поскольку зависимость от аккумуляторов будет только возрастать по мере того, как для мобильных систем потребуется электроэнергия, литий-ионные аккумуляторы призваны помочь удовлетворить эту потребность.

Сегодня никель-кадмиевые элементы и батареи не используются из-за их воздействия на окружающую среду, а никель-металлгидрид не может обеспечить уровни заряда, необходимые для многих приложений.

Недостатки ионно-литиевой батареи

Как и при использовании любой технологии, у нее есть некоторые недостатки, которые необходимо сбалансировать с преимуществами. В жизни нет ничего идеального, поэтому литий-ионные аккумуляторы и элементы имеют некоторые недостатки.

Несмотря на то, что технология литий-ионных аккумуляторов имеет свои недостатки, это не означает, что их нельзя преодолеть или, по крайней мере, смягчить и получить отличные характеристики.

Знание недостатков означает, что в электронную конструкцию или электрическую систему и т. д. часто можно включить обходные пути, чтобы уменьшить влияние недостатков.

К недостаткам литий-ионного аккумулятора относятся:

• Требуется система защиты / управления батареями:   Ионно-литиевые элементы и батареи не так надежны, как некоторые другие перезаряжаемые технологии. Они требуют защиты от чрезмерного заряда и разряда. Кроме того, они должны поддерживать ток в безопасных пределах. Соответственно, одним недостатком ионно-литиевых батарей является то, что они требуют встроенной схемы защиты, чтобы гарантировать, что они остаются в безопасных рабочих пределах.

  К счастью, благодаря современным технологиям интегральных схем его можно относительно легко встроить в батарею или в оборудование, если батарея не является взаимозаменяемой. Включение схемы управления батареями позволяет использовать литий-ионные батареи без каких-либо специальных знаний. Их можно оставить на зарядке и после полной зарядки аккумулятора зарядное устройство отключит к нему питание.

  Система управления батареями, встроенная в ионно-литиевые батареи, отслеживает ряд аспектов их работы. Схема защиты ограничивает пиковое напряжение каждого элемента во время зарядки, поскольку чрезмерное напряжение может повредить элементы. Обычно они заряжаются последовательно, так как обычно имеется только одно соединение для батареи, и, следовательно, поскольку разные элементы могут требовать разных уровней заряда, существует вероятность того, что один элемент будет испытывать более высокое напряжение, чем требуется.

  Кроме того, схема управления или защиты аккумулятора предотвращает слишком низкое падение напряжения элемента при разряде. Опять же, это может произойти, если одна ячейка может хранить меньше заряда батареи, чем другие, и ее заряд истощается раньше других.

  Еще одним аспектом системы управления батареями является то, что температура элемента контролируется для предотвращения экстремальных температур. Максимальный зарядный и разрядный ток для большинства аккумуляторов ограничен от 1°C до 2°C. Тем не менее, некоторые из них становятся немного теплыми при быстрой зарядке.

• Старение:   Одним из основных недостатков ионно-литиевых аккумуляторов для бытовой электроники является то, что ионно-литиевые аккумуляторы подвержены старению. Это зависит не только от времени или календаря, но также от количества циклов заряда-разряда, которым подверглась батарея.

  Часто аккумуляторы выдерживают только 500–1000 циклов заряда-разряда, после чего их емкость падает. С развитием литий-ионных технологий этот показатель увеличивается, но через некоторое время может потребоваться замена аккумуляторов, и это может стать проблемой, если они встроены в оборудование.

  Литий-ионные аккумуляторы

  также стареют независимо от того, используются они или нет. Несмотря на использование, существует также элемент, связанный со временем, в снижении емкости.

  Когда типичный потребительский литий-кобальтовый аккумулятор или элемент LCO необходимо хранить, он должен быть частично заряжен — примерно на 40–50% и храниться в прохладном месте для хранения. Хранение в этих условиях поможет увеличить срок службы.

• Транспортировка:   В последние годы этот недостаток литий-ионных аккумуляторов стал очевидным. Многие авиакомпании ограничивают количество литий-ионных аккумуляторов, которые они берут, и это означает, что их перевозка ограничена кораблями.

  Авиапассажирам часто необходимо перевозить литий-ионные аккумуляторы в ручной клади, хотя с точки зрения безопасности это может время от времени меняться. Но количество батарей может быть ограничено. Любые ионно-литиевые аккумуляторы, перевозимые отдельно, должны быть защищены от короткого замыкания защитными кожухами и т. д. Это особенно важно при использовании некоторых крупных ионно-литиевых аккумуляторов, таких как те, которые используются в больших банках питания.

  Перед полетом необходимо проверить, можно ли брать с собой большой повербанк. К сожалению, руководство не всегда особенно ясно.

• Стоимость:   Основным недостатком литий-ионных аккумуляторов является их стоимость. Обычно они примерно на 40% дороже в производстве, чем никель-кадмиевые элементы. Это важный фактор при рассмотрении вопроса об их использовании в потребительских товарах массового производства, где любые дополнительные затраты являются серьезной проблемой.
• Разработка технологии:   Несмотря на то, что литий-ионные батареи доступны уже много лет, некоторые все еще могут считать их незрелой технологией, поскольку это очень развивающаяся область. Это может быть недостатком с точки зрения того, что технология не остается постоянной. Однако, поскольку новые ионно-литиевые технологии постоянно разрабатываются, это также может быть преимуществом, поскольку становятся доступными лучшие решения.

Прочие вопросы по ионно-литиевым батареям

Хотя это не обязательно преимущество или недостаток, вероятно, стоит упомянуть, что ионно-литиевые батареи следует хранить в прохладном месте. Это замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических элементов). Производители рекомендуют температуру хранения около 15°C. Кроме того, во время хранения аккумулятор должен быть частично заряжен. Производители обычно рекомендуют уровень заряда от 40% до 50%.

Чтобы получить максимальную отдачу от ионно-литиевых элементов и батарей, не рекомендуется полностью заряжать или разряжать элементы и батареи. Запуск элементов и батарей от 20 до 80% считается оптимальным режимом. Некоторые системы управления батареями могут гарантировать, что элементы никогда не будут полностью заряжены или разряжены — уровни, которые они указывают, могут уже учитывать это.