Китай Литиевая батарея 12.8V40AH для автомобильной аудиосистемы Производители
Ищете лучший аккумулятор для автомобильной аудиосистемы?
Автомобильная аудиосистема с литиевым аккумулятором 40 Ач идеально подходит для обеспечения качества звука, звукового давления или того и другого — становитесь громче и легче!
Потому что эта батарея отлично работает и имеет большую мощность (1200 CCA). Он качественно изготовлен, прочен, надежен, долговечен и может легко подарить вам фантастические ощущения от звука в дороге.
Уникальные и сильные функции
1 емкость
При значительном увеличении удельной емкости с той же моделью свинцово-кислотного аккумулятора сделать звук более сильным и громким;
2 превосходная устойчивость к высоким и низким температурам
значительно гарантируют использование аккумулятора в различных средах;
3 хорошие характеристики при низких температурах
Он может соответствовать требованиям к пусковому току при -20 ℃, также стабилен при высоких температурах и может соответствовать требованиям температуры 65 ℃ или выше.
4 обладают чрезвычайно сильной способностью к ослаблению, эффективно продлевают срок службы батареи.
5 больше подходит для настройки автомобильной аудиосистемы, чем любой другой автомобильный аккумулятор
Литий-железный аккумулятор на 0,8 В выше по напряжению, чем свинцово-кислотный аккумулятор или обмоточный аккумулятор, и имеет характеристики быстрой зарядки и разрядки, рабочее напряжение стабилизировано на уровне примерно 14,4 В, что идеально подходит для улучшения эффекта качества звука автомобиля.
> Литиевый автомобильный аккумулятор ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Model | |
Type | LiFePO4 |
Size | 231*174*220 mm |
Weight | 5.4kg |
Rated voltage | 12.8V |
Rated Charge Current | ≤40A |
Rated Capacity |
40Ah |
CCA | 1200 |
Interior Resistance | 2.6mΩ |
Continuous discharge current | ≤200A |
Maximum instantaneous discharge current | ≤1200A |
Short circuit protection | Yes |
High-temperature protection | 90ºC (±5ºC) |
Low-temperature protection | No |
Over-Discharge Protection Voltage | 8.0V |
Over-Discharge Recovery Voltage | 9.2V |
Over Charge Protection Voltage | 15.6V |
Over Charge Recovery Voltage | 15.2V |
Основные параметры платы защиты:
1. Защита от перезарядки: защита от пуска в диапазоне напряжений 15,0-15,6 В, нормальное восстановление при напряжении 15,0 В.
2. Защита от чрезмерной разрядки: защита от пуска в диапазоне напряжений 8,0-8,4 В, возобновление нормального функционирования при более 8,4 В.
3. Защита от короткого замыкания: защита от пуска при коротком замыкании, отключение нагрузки, возобновление нормальной работы.
4. Среднее напряжение: среднее напряжение 3,6 В на элемент.
Инструкции по установке:
1. Пожалуйста, проверьте напряжение зарядки автомобилей. Его можно установить в диапазоне напряжений от 13,5 до 14,8 В.
2. Он показывает наличие неисправности, когда напряжение заряда превышает 15,0 В. Пожалуйста, установите батареи после ремонта.
3. Перед установкой проверьте напряжение аккумулятора. Нет необходимости заряжать аккумулятор при напряжении более 12,8 В. 4. Зарядите аккумулятор до напряжения более 13,6–14,8 В, когда напряжение ниже 12,8 В.
5. Пожалуйста, проверьте положение плюса и минуса, чтобы избежать короткого замыкания.
Инструкции по зарядке и обслуживанию:
Если автомобильные аккумуляторы LiFePo4 не используются более 1 года, выполняйте техническое обслуживание зарядки, чтобы сохранить наилучшую производительность.
Специальное уведомление:
Аккумулятор LiFePo4 используется только для запуска автомобиля или в качестве источника питания в автомобильных приложениях. При использовании других приложений может возникнуть опасность или потеря, пожалуйста, будьте осторожны.
Никогда не беспокойтесь о поломке при вождении,
Вы можете легко путешествовать с автомобильным аккумулятором LiFePO4 внутри вашего автомобиля.
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи никель-металлгидридной и литиевой систем: | 8507500000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы: | 8507800000 |
Аккумуляторы литиевые, | 8507600000 |
Аккумуляторы литиевой системы, | 8507600000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы: аккумуляторы литий-ионные, | 8507600000 |
Аккумуляторы литиевой системы: литий-ионные, литий-полимерные, литий-железо-фосфатные | 8507 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы: Батареи аккумуляторные литий-ионные, литий-полимерные для портативного применения марки «Oysters», модели В-500, В-1000, В-1500, В-2000, В-2500, В-3000 | 8507600000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи никель-металлгидридной и литиевой систем | 8507800000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы | 8507600000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы, | 8506509000 |
Аккумуляторы литиевой системы: литиевая батарея артикул 11576-000039 | 8507600000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы: аккумуляторы литий-ионные | 8507600000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы: Аккумуляторы литий-ионные, | 8507600000 |
Аккумуляторы литиевой системы внешние | |
Аккумуляторы литиевые портативные, артикулы: 931001-931999, 916001-916999 | 8507600000 |
Портативные источники питания/ портативные аккумуляторы (аккумуляторы литиевой системы) | 8507800000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы: аккумуляторы литий-полимерные | 8507800000 |
Аккумуляторы литиевой системы: аккумуляторы литий-ионные, | 8507600000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевой системы, марки: «OASIS», «Qjet»: портативные аккумуляторы литий-ионные, аккумуляторы литий-полимерные | 8507600000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи никель-металлгидридной и литиевой системы (NiMH) AA, арт. SANIK__4SN-AA200H-H-W[2] | 8507800000 |
Аккумуляторы литиевой системы: литий-ионные, литий-полимерные, литий-железо-фосфатные торговая марка ROBITON, | 8507 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи никель-металлгидридной и литиевой систем. Торговая марка: Minamoto: Аккумуляторы и батареи аккумуляторные никель-металл-гидридные герметичные цилиндрические: MH-600AAA (AAA600mAh), MH- | 8507500000 |
Аккумуляторы и аккумуляторные батареи никель-металлгидридной и литиевой систем, | 8507600000 |
Аккумуляторы литиевой системы (литий ионные и литий полимерные): | 8507600000 |
Аккумуляторы литиевой системы, модели: 1.3Ач, 14.4В; 2.6Ач, 14.4В; 2.1Ач, 18В. | 8507600000 |
техническая характеристика, классификация, инструкция по использованию, спецификация, установка и особенности эксплуатации
Для многих транспортных средств вес аккумуляторной батареи и скорость ее разрядки играют немаловажную роль. Специально для таких автомобилей производителями были созданы литиевые системы. В чем их преимущество перед кислотными АКБ, можно ли их эксплуатировать на современных машинах?
Что представляют собой литиевые батареи?
Литий-ионные аккумуляторы для авто в эпоху гибридных и электрических моделей отнюдь не являются новшеством: их можно встретить во многих машинах, с успехом дебютирующих на рынках. Батареи такого типа являются отличными источниками питания для электроавтомобилей. При этом их использование в обычных машинах потребует внесения определенных изменений в конструкцию.
История создания литиевых АКБ
Первые модели литий-ионных аккумуляторных батарей появились в 70-х годах прошлого века. Аккумуляторы, выполненные на их основе, обладали серьезными проблемами, устранить которые удалось только к 90-м годам. Причиной подобных проблем была высокая активность лития: при высоком токе могло произойти воспламенение батареи, в связи с чем производители отказались от применения чистого лития, перейдя на его ионы, что дало наименование АКБ.
В сравнении с литиевыми аккумуляторами, литий-ионные обладают меньшей энергетической плотностью, но более безопасны при условии соблюдения режимов заряда и разряда. В их состав не входит металлический литий, а процесс разряда и заряда заключается в переносе с одного электрода на другой ионов лития.
Li-Ion и Li-Pol аккумуляторы
Первые модели литий-ионных автомобильных аккумуляторов состояли из катодного материала на алюминиевой фольге и анодного на медной фольге, помещенных внутрь корпуса и разделенных специальным сепаратором, пропитанным жидким электролитом.
Герметичный корпус АКБ оснащался клапаном сброса внутреннего давления. К клеммам анод и катод подключались токосъемниками.
В литиевых ионных автомобильных аккумуляторах заряд переносится положительно заряженными ионами лития, которые внедряются в кристаллические решетки других материалов — солей и кислот металлов, графита, образуя с ними химическую связь.
Изначально роль отрицательных пластин выполнял металлический литий, который впоследствии сменился на каменноугольный кокс и графит. Использование осксида кобальта позволило увеличить температурный диапазон работы АКБ и повысить количество циклов заряда/разряда.
В комплекте с литиевыми ионными аккумуляторами для авто имеются защитные платы типа BMS.
Виды литиевых батарей
Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу катодного материала:
- LiCoO2. В качестве электролита используются твердые растворы на основе никелата лития.
- LiMnO4 с литий-марганцевой шпинелью.
- LiPol, литий-полимерный. Отличается от Li-Ion только полимерным, а не жидким электролитом. По характеристикам он значительно лучше своих аналогов: широкий температурный диапазон работы, различные форы корпуса, низкий саморазряд, большая плотность энергии на единицу массы.
LiFePO4
Литий-железо-фосфатный, или литий-феррофосфатный аккумулятор считается одним из наиболее перспективных и подходящих для установки на автомобиль. Катод включает железо и фосфаты и обладает следующими преимуществами:
- большой эксплуатационный ресурс и медленная потеря емкости — даже спустя несколько лет работы его емкость больше, чем у Li-Ion аналогов;
- стабильное напряжение на ячейки 3,2-3,3 В. При подключении всех четырех создает стандартное напряжение 12,8 В;
- кобальт в подобных батареях не используется, соответственно, АКБ не наносит вреда окружающей среде;
- пиковые точки более высокие, в отличие от аналогов;
- небольшая скорость разряда;
- термическая стабильность — не перегревается, не взрывается;
- может работать в широком температурном диапазоне.
Конечно, у него есть и свои минусы — к примеру, его удельная плотность энергии меньше, чем у обычного литий-аккумулятора для автомобиля, на 14-15%. К тому же его эксплуатация требует обязательной установки плат защиты.
Преимущества литиевых АКБ
Для литий-ионных аккумуляторов для автомобиля характерны следующие достоинства:
- небольшой вес, что снижает массу автомобиля;
- сохранение заряда на протяжении длительного времени;
- выдерживают большое количество циклов заряда и разряда.
Соотношение выхода безопасного тока к номинальной емкости у литий-ионных аккумуляторов значительно выше. Соответственно, на выполнение конкретного объема работы им требуется значительно меньше времени, чем кислотным батареям. Такие АКБ могут поглощать и сбрасывать большое количество тока. Впрочем, литий-ионные аккумуляторы для автомобиля не являются панацеей и обладают своими недостатками.
Минусы Li-Ion батарей
Литиевые АКБ сильно зависят от температуры окружающей среды: при понижении температуры падает их мощность. Внутри локальных ячеек нередко происходят сбои, из-за которых такие источники питания требовательны к качеству зарядки. Стоимость литий-ионных аккумуляторов для автомобиля значительно выше, чем цена стандартных батарей, ввиду чего литий-ионные АКБ являются неконкурентоспособными.
Генераторы, устанавливаемые на автомобили, не способны выработать достаточный переменный ток для заряда литиевого аккумулятора, поскольку не приспособлены для этого. Литиевые АКБ, эксплуатируемые в основном в теплом климате, оснащаются конвектором заряда, создающего переменный ток и преобразующего его для использования в литий-ионных аккумуляторах для автомобиля. Заряд уравновешивается благодаря специальной цепи, равномерно распределяясь между четырьмя основными ячейками. Масса такого источника значительно меньше свинцового, что является дополнительным преимуществом.
Особенности эксплуатации
Литиевые батареи заряжаются при минимальном напряжении 2,7 В и максимальном 4,2 В. Диапазон был значительно снижен производителями (до 3,3-4,1 В) с целью продления сроков эксплуатации. Заряд литиевых аккумуляторов, устанавливаемых на современных автомобилях, должен постоянно находиться в пределах 45% для сохранения максимального рабочего ресурса АКБ.
Учитывая, что литий обладает высокой активностью, разбор аккумуляторной батареи необходимо проводить только при наличии определенных навыков. Лицо и руки обязательно должны быть закрыты специальными защитными средствами. Конструкция подобных элементов питания подразумевает наличие элементов, способных нанести вред окружающей среде, ввиду чего подобные батареи необходимо утилизировать, а не выбрасывать.
Требуемые изменения
Установка литий-ионного аккумулятора для автомобиля обладает определенными преимуществами и недостатками. Основным достоинством такого типа АКБ является их небольшой вес, что позволяет снизить общую массу автомобиля, пусть и ненамного.
Вес аккумуляторной батареи играет немалую роль в том случае, если автомобиль будет использоваться для скоростной езды. Спорным моментом, отмечаемым в отзывах о литий-ионном аккумуляторе для автомобиля, является его высокая стоимость: цена на такие батареи в несколько раз выше, чем на стандартные АКБ. Замена свинцово-кислотного АКБ на литий-ионный потребует от автовладельца крупных вложений.
Резюме
Литий-ионные аккумуляторы для автомобилей не пользуются особой популярностью по разным причинам:
- Стоимость. Классические свинцово-кислотные батареи аналогичной емкости стоят в два-четыре раза дешевле, чем литий-ионные.
- Плохая переносимость отрицательных температур — заряжать их при 0 градусов и ниже не рекомендуется.
- Плата защиты и балансировки. В зависимости от технологии изготовления литиевые батареи состоят из нескольких банок. При разнице напряжений на элементах одна из банок может выйти из строя либо воспламениться. Для равномерного прохождения заряда по каждой банке требуется установка специального балансира, чего не нужно при эксплуатации свинцового аккумулятора.
- Противопоказана постоянная зарядка от генератора. Требуется установка специальных защитных плат.
- При повреждении литий-ионных аккумуляторов для автомобиля или отказе системы защиты провоцируется постоянная зарядка, что может привести к воспламенению, которое практически невозможно потушить из-за того, что огонь поддерживается без доступа кислорода и с температурой более 3000 градусов. В плане безопасности самым лучшим считается LiFePo4 аккумулятор, который не взрывается и почти не поддерживает горение.
С учетом высокой стоимости и прочих особенностей литиевые аккумуляторы являются не самым лучшим вариантом батарей для автомобиля. Приобретать подобные АКБ стоит только в том случае, если для автовладельца важен вес транспортного средства.
Для 99 процентов водителей 12-вольт свинцово-кислотный аккумулятор что сидит под капотом их машины максимальное количество внимание как хомут для шланга. Другими словами, они не заботиться об этом, пока что-то не пойдет не так, как надо. Но с развитием технологий некоторые производители начали предлагать литиевые системные батареи для оставшегося 1 процента своих автомобилей. Но готовы ли они к использованию вашего трамвая сегодня? В мире гибридов и Электромобили, литиевые батареи ничего нового. Они присутствуют во многих электромобилях с батарейным питанием, представленных в настоящее время на рынке, таких как наш долгосрочный Mitsubishi I, и не привлекают к себе ненужное внимание. И в то время как мы все знаем они отлично работают как моторные батареи в электромобилях, есть некоторые компромиссы у тебя будет для формирования if вы выбираете использовать литиевую батарею, доступную в настоящее время на вторичном рынке, в качестве стартерной батареи для вашего обычного автомобиля. Работа автомобильного литий-ионного аккумулятораПринцип, лежащий в основе литий-ионный аккумулятор заключается в циркуляции электронов, создавая разность потенциалов между двумя электродами, один отрицательный и, следовательно, другой положительный, это погруженный во проводящая ионная жидкость, называемая электролитом. Когда аккумулятор заряжается инструмент, электроны накапливали в отрицательный электрод выводится через внешнюю цепь на посещение положительный электрод: это часто фаза разряда. И наоборот, когда аккумулятор заряжается, энергия, подаваемая зарядным устройством, отправляет электроны обратно от положительного электрода к отрицательному. Различные типы батарей различаются в зависимости от типа ионов, материалов электродов, и, следовательно, связанные электролиты. 12 вольт свинцово-кислотный аккумулятор это традиционно было обычно запитать стартер автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, например, полагается на электролит, содержащий ионы свинца, и электроды на основе свинца. Что касается литий-ионного аккумулятора, он использует ионы лития (Li +): отсюда и название в данный момент технологии. Литий-ионный аккумулятор как тот внутри машины так же, как ZOE имеется в виду как сборка отдельных аккумуляторных блоков (ячеек), соединенных каждому другое и контролируется фанатичный Электронная схема. номер клеток, размеры каждого ячейка и, следовательно, путь Все, которые падают на они определяет как напряжение, выдаваемое батареей, так и ее емкость, то есть количество электричества это готов к хранения. это часто обычно указывается в ватт-часах (Втч) или в киловатт-часах (кВтч) в автомобильная промышленность. Во-первых, преимущества: Литиевые батареи легче, могут хранить заряд дольше, и может выдерживают циклы зарядки / разрядки лучше, чем свинцово-кислотный аккумулятор, Соотношение крайний безопасный выходной ток возможен при номинальной емкости аккумулятора далеко высший во литиевая батарейка; следовательно, ты бы хотел менее «номинальные усилители» для достижения эквивалент количество труда, Другими словами, они будут сбрасывать или поглощать огромное количество тока в ссылка на их рейтинг. Недостатки: Их мощность падает намного быстрее, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов. поскольку температура понижается. Если не заряжен должным образом, их много больше уязвимы к отказы отдельных ячеек. Если они не построены должным образом со встроенной схемой заряда, мы на самом деле не могу считать их plug-and-play совместимыми со свинцово-кислотными аккумуляторами. И наконец, есть стоимость, максимальная сумма как 1700 долларов за приложение OE, по сравнению с 120 долларами за топовый Sears DieHard. Литий-ионный аккумулятор большой емкости во легкий, компактный дизайнЛитий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии, чем свинцово-кислотные или никель-металлогидридные батареи, поэтому это возможное для формирования размер батареи меньше, чем у других, при сохранении эквивалент вместительность. Технология литий-ионных аккумуляторов BSLBATT использует материалы, которые позволяют лучше плотность хранимых ионов лития. Этот приводит к подъем в пройденном расстоянии. Системный механизмЛитий-ионный аккумулятор BSLBATT обеспечивает высокую плотность энергии и надежность за счет использования материала положительного электрода Ni-Co-Mn и элементов с ламинированной структурой. Материал положительного электрода Ni-Co-Mn оснащен слоистая структура, увеличивающая емкость аккумулятора, позволяя много ионы лития для хранения. Батарейные элементы с ламинированной структурой обладают высокой охлаждающей способностью и легко структура, экономия места и сокращение генерал размер аккумуляторной батареи. благодаря при высокой прочности и надежности гарантия емкости аккумулятора составляет 160,000 8 км или XNUMX лет. Во-первых BSAF (с аккумулятором на 24 кВтч), один батарейный модуль был сконструирован с 4-элементной конфигурацией, с полный из 24 модулей на борту ТС. в BSAF второго поколения (с аккумулятором на 40 кВтч), каждый аккумуляторный модуль сделан с конфигурацией с 8 ячейками в стандартной комплектации, увеличивая эффективность заполнения. Эта новая конфигурация аккумуляторной батареи сохранила емкость и надежность. Ну и что делает один делать если у тебя есть веселая машина выходного дня или машина, которая редко видит трассу? вы будете беги свой обычный свинцово-кислотный аккумулятор в течение недели, становятся переключатель к литиевой батарее для большего количества развлекательных поездок. Более дешевые литиевые батареи не имеют отсечки при низком напряжении или правильной химии, поэтому покупатель остерегается. Когда вы вернетесь домой, снова переключитесь на свинцово-кислотный агрегат. If Загрузка и власть на полках — ваши главные приоритеты, и вы готовы либо покупаем полностью отсортировали литиевые батареи или научитесь заменять батареи, настоящее Урожай вторичных аккумуляторов для вас. Если вы предпочитаете более надежное и постоянное решение, у тебя будет в покупаем Это. На данный момент интегрированный мониторинг ячеек, химия, разработанная так, чтобы выдерживать циклы зарядки серийных автомобилей, или встроенные регуляторы заряда, спроектированные использоваться химия с литием обходится недешево. |
Страница не найдена »
Архив публикаций
Архив публикаций Выберите месяц Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 2021 Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Январь 2021 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Апрель 2020 Март 2020 Февраль 2020 Январь 2020 Декабрь 2019 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 Сентябрь 2019 Август 2019 Июль 2019 Июнь 2019 Май 2019 Апрель 2019 Март 2019 Февраль 2019 Январь 2019 Декабрь 2018 Ноябрь 2018 Октябрь 2018 Сентябрь 2018 Август 2018 Июль 2018 Июнь 2018 Май 2018 Апрель 2018 Март 2018 Февраль 2018 Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017 Октябрь 2017 Сентябрь 2017 Август 2017 Июль 2017 Июнь 2017 Май 2017 Апрель 2017 Март 2017 Февраль 2017 Январь 2017 Декабрь 2016 Ноябрь 2016 Октябрь 2016 Сентябрь 2016 Август 2016 Июль 2016 Июнь 2016 Май 2016 Апрель 2016 Март 2016 Февраль 2016 Январь 2016 Декабрь 2015 Ноябрь 2015 Октябрь 2015 Сентябрь 2015 Август 2015 Июль 2015 Июнь 2015 Май 2015 Апрель 2015 Март 2015 Февраль 2015 Январь 2015 Декабрь 2014 Ноябрь 2014 Октябрь 2014 Сентябрь 2014 Август 2014 Июль 2014 Июнь 2014 Май 2014 Апрель 2014 Март 2014 Февраль 2014 Январь 2014 Декабрь 2013 Ноябрь 2013 Октябрь 2013 Сентябрь 2013 Август 2013 Июль 2013 Июнь 2013 Май 2013 Апрель 2013 Март 2013 Февраль 2013 Январь 2013 Декабрь 2012 Ноябрь 2012 Октябрь 2012 Сентябрь 2012 Август 2012 Июль 2012 Май 2012 Апрель 2012 Март 2012 Февраль 2012 Январь 2012 Декабрь 2011 Ноябрь 2011 Октябрь 2011 Сентябрь 2011 Август 2011 Июнь 2011 Май 2011 Апрель 2011 Март 2011 Февраль 2011 Январь 2011 Декабрь 2010 Ноябрь 2010 Октябрь 2010 Сентябрь 2010 Август 2010 Июль 2010 Июнь 2010 Май 2010 Апрель 2010 Март 2010 Февраль 2010 Январь 2010 Декабрь 2009 Ноябрь 2009 Октябрь 2009 Сентябрь 2009 Август 2009 Июль 2009 Июнь 2009 Май 2009 Апрель 2009 Март 2009 Февраль 2009 Январь 2009Подпишись на новости в Facebook
Наш видеоканал «Про АКБ без Б»
машин переходят на электрические. Что происходит с использованными батареями?
Ханс Эрик Мелин, основатель Circular Energy Storage, консалтинговой компании, специализирующейся на управлении жизненным циклом батарей, соглашается. Время решит множество проблем. По мере того, как умирает все больше батарей, эффект масштаба снижает затраты. Другой важный момент, по словам Мелина, — это размещение производителей аккумуляторов и переработчиков аккумуляторов ближе друг к другу. Он отмечает, что наиболее развитая отрасль по переработке аккумуляторов находится в Китае, где производится 70 процентов литий-ионных аккумуляторов.В Северной Америке и Европе меньше производства и меньше рециркуляции. Но некоторые автопроизводители создали собственные программы утилизации, чтобы сами восстанавливать материалы, в то время как переработчики также думают о производстве аккумуляторов. В сентябре Redwood Materials заявила, что начнет производство катодов для аккумуляторов из восстановленных металлов.
Тем не менее, другие говорят, что некоторые батареи «протекают» из этих систем и не подлежат немедленной переработке. Некоторые электромобили останутся за границей, как это происходит в настоящее время около 40 процентов автомобилей, работающих на газе.Это обычная судьба, потому что автомобили, признанные непригодными для дорог США, все еще можно отправлять за границу и продавать с большой скидкой. Мелин говорит, что небольшое количество старых электромобилей уже уезжает за границу. В своем исследовании он обнаружил, что старые модели полностью электрического Nissan Leaf легко найти в Украине, где компания продавала их только этим летом.
«Мы должны контролировать эти батареи с истекшим сроком службы. Это не должно быть потоком ужасов ».
Алисса Кендалл, профессор гражданской и экологической инженерии, Калифорнийский университет в Дэвисе
Отправка подержанных автомобилей за границу — важный способ сделать электромобили доступными для более бедных стран, отмечает Мелин.Но возникает вопрос, готовы ли эти места для безопасной и экологически чистой утилизации, когда автомобили умирают. «У нас есть данные о торговле электронными отходами, свидетельствующие о том, что могут быть плохие варианты переработки», — говорит Кендалл, указывая на такие места, как Индия и Юго-Восточная Азия. «Это несчастье».
Ближе к дому другие аккумуляторы для электромобилей могут «просочиться» в темные уголки отечественной автомобильной промышленности, где игроки не имеют денег или желания разбираться с отходами. Одним из результатов является накопление аккумуляторов в надежде, что затраты на переработку в конечном итоге снизятся или что стоимость аккумуляторов вырастет.«Некоторые из них — принятие желаемого за действительное, — говорит Кендалл. Иногда аккумуляторы заканчиваются энтузиазмом, но не всегда заботящимися о безопасности. Это может быть полезно, потому что домашние мастера, вероятно, выжмут больше электронов из использованных батарей, перепрофилировав их для новых приложений, например для хранения энергии в домашних условиях. Но некоторые аккумуляторные блоки разбиты на отдельные ячейки или модули для перепрофилирования, а это значит, что они с большей вероятностью пропадут.
Правительство, вероятно, тоже будет участвовать, как и в случае с депозитной системой для свинцово-кислотных аккумуляторов.В прошлом году Европейский союз предложил правила, обязывающие производителей аккумуляторов и автомобилей заниматься переработкой аккумуляторов, независимо от того, кому они принадлежат в конце срока их службы. «Демонтажник может обернуться и сказать:« Я не хочу, чтобы эта штука стояла у меня во дворе ». Вот возьми, Хонда, Тесла или Тойота », — объясняет Лэтэм из Salvage Wire. Новые стандарты в ЕС также будут диктовать, сколько драгоценных металлов внутри новых батарей нужно будет утилизировать из старых устройств, а не из первичного материала.
Регулирование производства аккумуляторов требует тщательного баланса, — объясняет Мелин. Строгие правила, направленные на максимальное повышение экологичности электромобилей, могут замедлить внедрение электромобилей и привести к сжиганию большего количества ископаемого топлива — гораздо худшая участь для планеты. Особую озабоченность у автопроизводителей вызывает необходимость включения в новые батареи высокого порога переработанных материалов; Этого может быть трудно достичь, особенно в ближайшем будущем, и это может привести к увеличению затрат на аккумулятор.
Литиевая технология используется в автомобильных аккумуляторах
Большинство людей знакомы с литиевыми аккумуляторами только с блоком питания в их ноутбуках.Но в последнее время литиевые батареи также стали популярным способом снижения веса в гоночных автомобилях, особенно в драгстерах. Теперь стали доступны более универсальные литиевые батареи, предназначенные для других классов гоночных автомобилей. Но эти силовые агрегаты могут работать практически с любым автомобилем, в котором есть генератор переменного тока, что открывает возможность установки их на обычные трамваи.
Обоснованием использования литиевого автомобильного аккумулятора было бы снижение веса и, таким образом, небольшое повышение миль на галлон. Однако мы подозреваем, что более веской причиной может быть «зеленое» хвастовство.Например, рассмотрим литиевый блок питания C545, разработанный XS Power. Он разработан для запуска двигателей объемом до 3,0 л и при этом весит всего 3,63 фунта. Эта литий-ионная батарея на 12 В имеет запас на 53 минуты при 25 А и номинал усилителя импульсного горячего пуска (PHCA) 925. Он может выдавать максимум 1200 А и 250 А непрерывно. XS Power утверждает, что этого более чем достаточно для запуска двигателей V8, V10 и V12 и увеличения мощности генератора.
Конечно, любой, кто устанавливает одну из этих вещей в свой автомобиль, должен иметь для этого высокую мотивацию: C545 обойдется вам в 789 долларов.У XS Power есть и другие литий-ионные автомобильные аккумуляторы, которые стоят до 1414 долларов. Очевидно, это не похоже на ваш DieHard за 125 долларов.
И если вы задумали установить литий-ионный автомобильный аккумулятор, выяснение того, какой именно из них использовать, представляет проблемы. По сути, это аккумуляторы для гоночных автомобилей, и их характеристики отличаются от таковых у обычных устройств. Например, ваша обычная автомобильная аккумуляторная батарея рассчитана на ток холодного пуска (CCA). Это относится к количеству ампер, которое батарея может поддерживать в течение 30 секунд при 0 ° F, пока напряжение батареи не упадет до 1.20 В / элемент или 7,20 В для аккумулятора 12 В.
Но обычно вы не увидите оценку CCA для аккумуляторов гоночных автомобилей. Официального определения более типичного значения PHCA, применяемого к этим устройствам, не существует. Но производители батарей рассматривают PHCA как кратковременный (обычно от 3 до 5 секунд) высокоскоростной разряд. Этот разряд больше похож на импульс из-за своей непродолжительности.
Также следует отметить, что защита от низкого напряжения важна для литиевых батарей, поскольку они чувствительны к разряду ниже 80%.В батарее на 16 В (5 ячеек) этот уровень будет 12,0 В. Такие условия могут значительно сократить срок службы батареи. Поэтому в некоторые литий-ионные модели производители аккумуляторов встраивают микропроцессоры и предохранители, которые отключат питание, если напряжение упадет до опасного уровня.
Однако такие условия наиболее вероятны в гоночных автомобилях без генератора переменного тока. Для использования в гоночных автомобилях с генераторами переменного тока (или уличных автомобилях, управляемых фанатиками), менее дорогие литий-ионные батареи могут включать в себя балансировку и защиту отдельных элементов, но без дополнительной системы защиты.Тем не менее, в случае возникновения неисправности система защиты срабатывает, и аккумулятор надежно защищен от повреждения себя или окружающих компонентов.
Для тех, кого не пугает цена и дополнительные сложности, литиево-ионные автомобильные аккумуляторы можно найти здесь: http://4xspower.com/products/lithium/
Литиевые батареи 12 В — Sparked Innovations
Все категории Реле 12 В 12 В Автомобильные релеОдежда футболки Футболки очень большого размера Футболки большого размера Футболки среднего размера Футболки размера XXL Футболки размера XXXLСделки Распродажа Комбинированные пакеты Праздничные предложенияНомера Электроника Цифровые измерители Вольтметры Вольтметры с двумя дисплеями Вольтметры с одним дисплеем Релейные коробкиПроизводство расходных материалов Кольца для динамиков 10-дюймовые кольца динамика 12-дюймовые кольца динамика 15 дюймов 5.Кольца динамиков 25 дюймов Кольца динамиков 6,5 дюймов Кольца динамиков 8 дюймов Основные кольца динамиков F3 Кольца динамиков MDF Кольца динамиков Установочные аксессуары Охлаждающие вентиляторы Крепления для манометров и панели переключателей Жгуты Блоки силовых и распределительных предохранителей Предохранители Предохранители ATO / ATC Металлические переключатели Металлические кнопочные переключатели Металлический кнопочный фиксатор Переключатели Металлические кнопочные фиксирующие переключатели SPDT Металлические кнопочные переключатели мгновенного действия Металлические кнопочные переключатели мгновенного действия SPDT Переключатели Переключатели с подсветкой Кольцо с подсветкой Светодиодные переключатели с подсветкой Символ питания Светодиодные переключатели Специальные переключатели с подсветкой Светодиодные переключатели без подсветки Кнопочные переключатели с защелкой Кнопочные переключатели с фиксацией Кнопочные переключатели с фиксацией Кнопочные переключатели мгновенного действия Кнопочные переключатели мгновенного действия SPDT Переключатели SPDT Кнопочные переключатели SPDT Кнопочные переключатели с фиксацией SPDT Мгновенное нажатие Кнопочные переключатели SPST-переключатели Без категории Модули USB-портов Двойной USB-порт — Двойной USB-порт с подсветкой — Вольтметр Аккумуляторы XS Power Аккумуляторы AGM Аккумуляторы AGM, 12 В, аккумуляторы AGM, 14 В, аккумуляторы AGM, 16 В Аккумуляторы для автомобильной аудиосистемы AGM Powersports Аккумуляторы AGM серии S Гоночные аккумуляторы серии S 12 В Гоночные аккумуляторы серии S XP Дополнительные аккумуляторы AGM Аккумуляторы для автомобильной аудиосистемы Аккумуляторы для автомобильной аудиосистемы 12 В Аккумуляторы для автомобильной аудиосистемы AGM 12 В Литиевые аккумуляторы для автомобильной аудиосистемы 14 В Аккумуляторы для автомобильной аудиосистемы 14 В для автомобильной аудиосистемы AGM 14V литиевые автомобильные аудио батареи 16V автомобильные аудио батареи 16V AGM автомобильные аудио батареи 16V литиевые автомобильные аудио батареи литиевые батареи 12V литиевые батареи Литиевые батареи 14 В Литиевые батареи 16 В Литиевые батареи LFP 12 В Литиевые батареи LFP 16 В Литиевые батареи LFP Powersports Литиевые батареи LFP Racing LFP Литиевые батареи Литиевые батареи LTO 12 В Литиевые батареи LTO 14 В Литиевые батареи LTO 16 В Литиевые батареи LTO Titan 8 Литиевые батареи LTO Литиевые батареи Xtreme Value LTO Литиевые батареи Xtreme Value LTO Литиевые батареи Titan 8 Максимальная емкость Titan 8 Литиевые батареи Максимальная мощность Titan 8 Литиевые батареи Powersports батареи 12V Powersports батареи 12V AGM Powersports батареи 12V литиевые батареи Powersports Гоночные батареи 12V гоночные батареи 12V AGM гоночные батареи 12V литиевые батареи для гонок 16V Гоночные батареи 16V AGM гоночные батареи 16V Литиевые гоночные батареи Retr o Style AGM Батареи 12 В AGM Vintage Series Зарядные устройства для аккумуляторов Зарядные устройства для аккумуляторов 12 В Зарядные устройства для аккумуляторов 14 В Зарядные устройства для аккумуляторов 16 В Зарядные устройства для аккумуляторов AGM Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов Аппаратное обеспечение аккумуляторов Прижимные устройства и крепления Электроника Мониторы аккумуляторов Регулировка напряжения Источники питания Источники питания 12 В Источники питания на 14 В Источники питания 16 В Суперконденсаторы Суперконденсаторы 12 В Суперконденсаторы 16 В Модули суперконденсаторов SuperBank Модули суперконденсаторов SuperBank 12 В SuperBank 12 В-1000F Супербанки 12 В-1260F Супербанк 12 В-1500F Супербанк 12 В-500F Супербанк 12 В-630F Супербанк 16 В Супербанк Терминал суперконденсатора на 16 В Блоки терминалов суперконденсатора на 16 В Блоки на 10 В-конденсаторов Суперблоки на 4 В-50 Терминалы суперконденсатора на 16 В Медные клеммные колодки Провод и кабель Кабель питания и заземления Кабель 1/0 AWG Кабель 2 AWG Кабель 4 AWG Кабель 8 AWG
Утилизация солнечных батарей и аккумуляторов электромобилей: что нужно знать об утилизации литий-ионных батарей
Время чтения: 4 минутыЭлектромобили (электромобили) в моде — и могут просто будьте центральным элементом революции в области чистой энергии.Однако есть одна загвоздка. Вместе со всеми этими электромобилями поставляется одинаковое количество литий-ионных аккумуляторов для их питания, и переработка этих аккумуляторов — сложная, но необходимая проблема. Более того, домашние аккумуляторы, такие как Tesla Powerwall, обычно изготавливаются из материалов, очень похожих на аккумуляторы для электромобилей, поэтому есть еще много вещей, которые нужно утилизировать.
Подобно переработке солнечных батарей, разделить компоненты литий-ионной батареи до такой степени, чтобы их можно было переработать и повторно использовать, дорого и сложно.В настоящее время переработка литий-ионных аккумуляторов существует, но не в таком масштабе и с той эффективностью, которая нам нужна, поскольку аккумуляторы становятся все более популярными.
Узнайте, сколько будет стоить солнечная энергия + хранение в вашем регионе в 2021 году.Основные выводы
- Свинцово-кислотные батареи уже имеют хорошо развитый процесс переработки. Если вы хотите утилизировать свинцово-кислотную солнечную батарею, это относительно просто.
- Литий-ионные батареи перерабатываются гораздо реже, чем их свинцово-кислотные аналоги, и это пока не очень эффективный процесс.
- За счет улучшения наших литиево-ионных аккумуляторов. процесс переработки ионных аккумуляторов, мы можем сэкономить деньги и защитить окружающую среду
- Начните сравнивать ваши варианты установки домашних аккумуляторов на EnergySage сегодня
Почему важно перерабатывать литий-ионные солнечные аккумуляторы и аккумуляторы для электромобилей
Есть два основных причины, по которым переработка солнечных батарей и аккумуляторов электромобилей важна: восстановление материалов и защита окружающей среды .
Переработка аккумуляторов позволяет консервировать и повторно использовать редкие и необходимые материалы.
Литий-ионные аккумуляторы содержат много ценных и полезных материалов: кобальт, железо, никель и многие другие. Когда речь идет о таких металлах, как кобальт и никель, добыча и переработка этих материалов обходятся как с финансовой, так и с экологической точки зрения, поэтому их восстановление и повторное использование полезно, когда это возможно. Редкие металлы, такие как кобальт, со временем станет труднее добывать, что приведет к увеличению затрат на их добычу.
Переработка аккумуляторов не наносит вреда окружающей среде
Переработка аккумуляторов, помимо денежных выгод от переработки ценных частей аккумуляторов, также как и переработка пластмасс, не вредна для окружающей среды. Те металлы, о которых мы говорили выше? Некоторые из них токсичны и могут загрязнить окружающую среду и водоснабжение, если их просто выбросить на свалку.
Более того, сам процесс добычи является особенно разрушительным для окружающей среды. Существует множество неблагоприятных последствий добычи различных материалов в солнечных батареях, и чем больше мы сможем перерабатывать эти материалы, тем меньше нам придется их добывать.
Сравнение свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов
Большие свинцово-кислотные аккумуляторы используются по всей стране и в мире в автомобилях и в качестве стационарных систем хранения, и только в последнее десятилетие или около того начали применяться литий-ионные аккумуляторы. ускоренный. В настоящее время литий-ионные технологии являются наиболее быстрорастущим сегментом доступных вариантов хранения энергии, и многие аналитики ожидают, что эта тенденция сохранится в течение многих лет. Это ускорение в основном связано с быстрорастущим рынком электромобилей.
Сегодня традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы (например, в автомобилях с бензиновым двигателем) можно относительно легко переработать. Они существуют уже давно, и ученые разработали и усовершенствовали процессы восстановления своих материалов. Кроме того, химический состав свинцово-кислотной батареи идеально подходит для вторичной переработки: компоненты батареи легко разделяются, и они не теряют ценности в процессе утилизации. Все это приводит к тому, что сегодня более 90 процентов всех свинцово-кислотных аккумуляторов перерабатываются.
Литий-ионные аккумуляторы не так развиты, как их свинцово-кислотные аналоги, а текущий процесс переработки намного сложнее. Большинство литий-ионных аккумуляторов, которые сегодня перерабатываются, проходят процесс, называемый «измельчением», когда аккумулятор измельчается на очень мелкие кусочки. После измельчения эта так называемая «черная масса» обрабатывается для извлечения ценных металлов, таких как кобальт и никель. Это начало, но этот текущий процесс относительно энергоемкий и снижает ценность извлекаемых компонентов.
Что затрудняет переработку литий-ионных аккумуляторов?
Литий-ионные батареи становятся все более популярными на рынке бытовой электроники, и теперь из-за их перезаряжаемых качеств они расширяются на рынок электромобилей и в качестве вариантов хранения для ветряных и солнечных батарей. Задача состоит в том, чтобы использовать и интегрировать технологии, чтобы сделать их пригодными для вторичной переработки, чтобы замкнуть круг. Во-первых, литий-ионные батареи классифицируются как опасные отходы из-за их химического состава, что затрудняет их переработку.С экономической точки зрения, стоимость компонентов литий-ионных аккумуляторов при перепродаже невысока по сравнению с соответствующими затратами, поэтому стимул вкладывать средства в процесс переработки также невысок.
Как утилизировать литий-ионные батареи
В Соединенных Штатах для утилизации литий-ионных батарей обычно требуется обращение в специализированную компанию по утилизации. Например, Li-Cycle — канадская компания по переработке литий-ионных аккумуляторов, которая планирует расширить свое присутствие в США в ближайшие несколько лет.Не знаете, к кому обратиться? Вы можете использовать инструмент поиска по утилизации аккумуляторов Earth911, чтобы найти ближайший к вам пункт возврата.
План Байдена по переработке литий-ионных батарей: что нас ждет?
В сфере утилизации литий-ионных аккумуляторов могут быть изменения. В феврале 2021 года администрация Байдена начала 100-дневную проверку четырех ключевых цепочек поставок, одной из которых были аккумуляторные батареи. Под руководством Министерства энергетики (DOE) этот отчет был представлен и содержит несколько немедленных и долгосрочных рекомендаций.Эти рекомендации включают:
- Усиление производственных грантов в США для исследований и разработок аккумуляторов
- Установка стационарного аккумуляторного хранилища на федеральной собственности
- Разработка программ финансирования для поддержки цепочки поставок аккумуляторов для электромобилей
- Электрификация федерального автопарка
В частности , подробности о конкретной программе утилизации аккумуляторов, которая должна была быть включена в рекомендации администрации, еще не опубликованы.Программа, вероятно, будет финансировать исследования, подобные тому, что проводится в Recell Center, среди прочего. По данным правительства США, увеличение количества покупок электромобилей приведет к увеличению количества мусорных свалок на восемь миллионов тонн аккумуляторных батарей к 2040 году, и любой план нынешней администрации будет направлен на то, чтобы опередить этот поток металлолома.
Начните свое путешествие по магазинам с солнечными батареями и накопителями с EnergySage
Бытовые аккумуляторы (например, электромобили) быстро набирают популярность, и не зря.Домашний аккумулятор, особенно в сочетании с солнечными панелями, может помочь вам сэкономить на счетах за электричество и сохранить свет включенным во время отключения электроэнергии. Лучший способ убедиться, что вы получаете лучшую сделку от домашней системы хранения данных? Сравните несколько вариантов на EnergySage Marketplace. На EnergySage установщики конкурируют за ваш бизнес, поэтому вы можете быть уверены, что получаете высококачественную продукцию по конкурентоспособным ценам. Начните свое домашнее энергетическое путешествие сегодня.
Узнайте, сколько стоит солнечная энергия + накопители в вашем районе в 2021 г.Аккумулятор для электромобиля, который доставит вас из Парижа в Брюссель и обратно
Иллюстрация: Элиас Штайн
Предложение: Электромобили останутся в основном нишевыми продуктами до тех пор, пока их запас хода не достигнет 800 километров, или примерно 500 миль, с доступной батареей.
Это столько, сколько люди хотели бы проехать за день, а потом у них есть вся ночь, чтобы подзарядиться.
Вот как мы пришли к цели в 800 км — или хороших круглых 500 миль — в качестве цели для нашего научно-исследовательского проекта Battery 500. Он начался в 2009 году в исследовательском центре IBM Almaden Research Center в Сан-Хосе, Калифорния, и с тех пор превратилась в многонациональное партнерство с коммерческими и академическими участниками из Европы, Азии и США. Он основан на технологии металл-воздух, которая дает гораздо больше энергии в батарею заданной массы, чем современная литий-ионная батарея.Нам еще далеко до коммерциализации, но мы добились достаточного прогресса, чтобы предсказать, что эти батареи можно будет использовать в автомобилях в обозримом будущем. Почему мы так уверены? Читать дальше.
Электродвигатели идеально подходят для питания автомобилей. Они легкие и чрезвычайно мощные, они достигают КПД, превышающего 90 процентов, им не нужны сложные трансмиссии, и они выдают крутящий момент правильным образом, обеспечивая полное вращательное усилие, начиная с нулевых оборотов в минуту.Двигатели внутреннего сгорания, напротив, не развивают высокий крутящий момент, пока не наберут тысячи оборотов в минуту.
Но даже при том, что они приводятся в движение почти идеальным механизмом, у электромобилей есть огромный недостаток — низкое энергосодержание батарей. Бензин дает около 13 000 ватт-часов на килограмм; Лучшие производимые литий-ионные элементы потребляют всего около 250 Втч / кг. Добавьте массу вспомогательного аккумуляторного оборудования, включая шины, систему охлаждения и систему управления батареями, и плотность энергии всей системы упадет вдвое, в результате чего батареи будут составлять жалкий 1 процент от сырой плотности энергии бензина.
Этот огромный разрыв между плотностями энергии бензина и батарей, казалось, делал невозможным создание конкурентоспособных электромобилей, но успех Tesla Model S показал, что это возможно. Одним из основных факторов в пользу электромобиля является высокая эффективность, с которой он преобразует энергию батареи в движущую силу на колесах — примерно в шесть раз эффективнее, чем в среднем для автомобилей с бензиновым двигателем в Соединенных Штатах. Кроме того, производители электромобилей устанавливают самые большие и тяжелые батареи, которые они могут разумно вписать в свои конструкции.Даже в этом случае дальность полета далеко не соответствует цели в 500 миль. В результате аккумуляторы электромобилей должны иметь удельную энергию как минимум в два раза выше, чем у литий-ионных элементов, чтобы достичь дальности 800 км.
Стоимость не менее важна, чем плотность энергии. Стоимость современных аккумуляторных элементов составляет от 200 до 300 долларов США за киловатт-час, а это означает, что при среднем диапазоне 5-6 км / кВтч автомобилю с запасом хода 800 км потребуется аккумулятор на 150 кВтч стоимостью от 30 000 до 45 000 долларов. Для сравнения: базовая цена автомобиля BMW 2 серии составляет 33 000 долларов.Цена за киловатт-час должна упасть максимум до 100 долларов, чтобы технология получила серьезное распространение. При такой цене гораздо более низкие эксплуатационные расходы на энергопотребление и техническое обслуживание автомобиля вместе с чистым удовольствием от вождения такой отзывчивой машины обеспечат успех на рынке.
Но как нам получить батарею с дальностью действия 800 км? Что ж, начнем с современного состояния — литий-ионного аккумулятора.
Обычная или «интеркалированная» литий-ионная батарея представляет собой герметичную систему, в которой один электрод выполнен из графита (анод), а противоположный электрод (катод), как правило, из различных оксидов переходных металлов, таких как кобальт, никель. , или марганец.Оба электрода погружены в жидкий органический электролит, содержащий растворенные соли лития. В этом электролите ионы лития перемещаются от одного электрода к другому, причем направление движения зависит от того, заряжается батарея или разряжается. Между электродами, погруженными в электролит, расположен пористый полимерный сепаратор, предотвращающий короткое замыкание электродов. Ионы вставляются между атомными слоями электродного материала. Этот процесс известен как интеркаляция, и он обратим, то есть позволяет перезарядку.
Если электроды соединены через внешнюю цепь, ионы лития будут мигрировать от отрицательного электрода к положительному, в то время как электроны протекают через присоединенную внешнюю цепь, тем самым разряжая батарею. Приложенное извне напряжение обращает поток ионов в обратном направлении, заряжая аккумулятор. Емкость батареи зависит от того, сколько материала доступно для интеркаляции. Другими словами, емкость батареи связана с объемом и, следовательно, массой анода и катода.
Металл-воздушные батареи, однако, используют настоящую электрохимическую реакцию, а не интеркаляцию. Для ясности предположим, что это литий. Во время разряда металлический литиевый анод высвобождает ионы лития; они проходят через электролит и соединяются с кислородом на катоде, образуя пероксид лития (Li 2 O 2 ). Как и в обычной литий-ионной батарее, электроны проходят через цепь внешней нагрузки, чтобы компенсировать поток литий-ионных ионов внутри батареи.Пероксид лития накапливается на поверхности пористого углеродного катода, где три участника реакции (ионы лития, электроны и кислород) встречаются и вступают в реакцию. Поскольку реакция происходит на поверхности, объем или масса катодного материала не имеет значения, если у него большая поверхность. Это основная причина, по которой этот тип батарей имеет такую высокую плотность энергии.
Перезарядка меняет этот порядок событий на противоположный: приложенное извне напряжение разрушает пероксид лития, кислород диффундирует обратно в окружающую среду, а ионы металла мигрируют обратно к аноду, где они приобретают электроны и, таким образом, превращаются обратно в объемный металл.
Этот общий принцип можно применить к нескольким различным металлам. Литий-воздух, натрий-воздух — новый интересный соперник [см. Врезку, «Натрий: меньше энергии, больше стабильности»] и калий-воздух — все возможные системы, потому что они поддаются перезарядке. Оказалось, что тяжелые металлы, такие как цинк, магний, железо или алюминий, очень трудно перезарядить, поэтому мы не будем рассматривать их здесь.
Наша работа была сосредоточена на производстве лития и натрия . Начнем с лития, который обладает большей способностью накапливать энергию.Многие посторонние химические реакции могут нарушить работу этих клеток. Чтобы понять эти побочные реакции, мы точно измеряем количество газов, потребляемых и производимых во время цикла этих ячеек. Для этого мы использовали сложный дифференциальный электрохимический масс-спектрометр, который мы построили в исследовательском центре IBM Almaden. Он имеет восемь станций для измерения газа в параллельных экспериментах.
Именно этот инструмент действительно дал нам ключевые идеи. Например, он показал, что первые литий-воздушные элементы выделяли гораздо меньше кислорода при перезарядке, чем потребляли во время разряда.(Для большинства экспериментов мы используем сухой кислород, а не воздух.)
В идеальном элементе количество кислорода, потребляемого во время разряда, должно в точности равняться количеству, выделяемому при перезарядке. Таким образом, наше открытие было плохой новостью, потому что оно означало, что большая часть кислорода, выделяемого во время (желаемого) разрушения Li 2 O 2 при перезарядке, атакует компоненты в самом элементе, особенно электролит. Клетки не перезаряжались — они самоуничтожались!
С помощью нашей сестринской лаборатории IBM в Цюрихе мы отследили источник этой паразитической реакции с помощью экспериментов и компьютерного моделирования.Мы определили, что главной проблемой был наш органический электролит — он разрушался. С тех пор мы прошли долгий путь к решению проблемы. Когда наши последние элементы перезаряжаются, наш новый электролит (мы его вскоре опишем) позволяет им выделять большую часть кислорода, который они поглощают во время разряда. Мы также тщательно отслеживали водород и воду, образующиеся во время цикла клеток, потому что их присутствие указывает на то, что мы все еще наблюдаем, по крайней мере, еще одну паразитарную реакцию.
Нам удалось достичь 200 циклов разряд-заряд, хотя пока мы можем сделать это только за счет ограничения разрядки до уровня ниже теоретического максимума.
Вот некоторые из наших основных выводов:
Анод: В отличие от графитовых анодов в стандартном литий-ионном элементе, наши металлические литиевые аноды резко меняют свою поверхность во время перезарядки за счет роста мшистых или древовидных структур, называемых дендритами. Эти дендриты опасны, потому что они обеспечивают проводящие пути между анодом и катодом, которые могут вызвать короткое замыкание ячейки.
Нам удалось ограничить образование дендритов, установив специальный разделитель между анодом и источником ионов лития.Этот разделитель состоит из слоя — мы пробовали использовать как органические, так и неорганические материалы — который содержит поры нанометрового размера. Это достаточно мало, чтобы равномерно распределить ток протекающих ионов и, таким образом, подавить образование дендритов. В этом нанопористом сепараторе металл остается гладким в течение сотен циклов, тогда как в стандартном сепараторе он образует дендриты всего за несколько циклов. Еще лучше работает другая мембрана, сочетающая в себе ион-проводящие стекла
и полимерную матрицу.
К счастью, большой аккумулятор электромобиля требует всего сотни, а не тысячи полных циклов.Например, автомобиль с пробегом в 500 миль необходимо полностью перезарядить только 400 раз, чтобы обеспечить запас хода в 200 000 миль (примерно 320 000 км).
Электролит: Улучшенные молекулы растворителя электролита, которые мы используем, все еще могут быть разрушены кислородом и другими соединениями, образующимися во время работы элемента. Мы еще не обнаружили ни одного растворителя, достаточно стабильного для коммерчески полезных литий-воздушных элементов, но мы нашли коктейль растворителей, который работает довольно хорошо.
Катод: Мы добавляем следы LiNO 2 (нитрат лития) на наш угольный катод, чтобы минимизировать нежелательный каталитический эффект, который ускоряет разрушение электролита во время зарядки и высвобождает диоксид углерода. Даже в этом случае эта реакция требует, чтобы приложенное напряжение зарядки было выше — на 700 милливольт — чем рабочее напряжение батареи. Такое высокое перенапряжение снижает электрический КПД, то есть часть энергии, закачиваемой в аккумулятор во время зарядки, которая возвращается во время разряда.Хотя это намного лучше, чем то, что вы получаете с обычными углеродными катодами (более 1200 мВ), это все же слишком много для практического использования. Мы получили аналогичные результаты, когда заменили углерод оксидами металлов.
Катализаторы: Плюсы и минусы преднамеренного использования катализаторов в металл-воздушных батареях являются предметом многочисленных научных споров. Катализаторы часто приводят к очевидному снижению перенапряжения, но нужно быть чрезвычайно осторожным, заявляя о чистой выгоде, потому что катализаторы обычно ускоряют разрушение электролитов.Кроме того, наши теоретические исследования показывают, что энергия активации литий-кислородной реакции в обоих направлениях очень мала. Таким образом, катализаторы не нужны.
Подготовка воздуха: Мы назвали эти устройства литий-воздушными элементами, но на самом деле мы в основном использовали сухой газообразный кислород. Акцент здесь делается на «сухом», потому что нам нужно только удалить из воздуха водяной пар и углекислый газ, а не азот, чтобы сделать его пригодным для использования. Чтобы добиться этого в промышленных батареях, нам потребуется приложить значительные инженерные усилия для создания системы очистки воздуха, которая будет достаточно легкой, эффективной и надежной, чтобы сохранить энергетическое преимущество этой технологии.
Еще одна нерешенная инженерная задача — как масштабировать до гораздо более крупных ячеек и интегрировать их в многоклеточный модуль и упаковку, включая индивидуальную систему управления батареями. Наши оригинальные элементы имеют длину примерно 13 миллиметров и диаметр 76 мм; мы тестируем версии размером 100 на 100 мм.
Весь проект был мотивирован желанием достичь высокой удельной плотности энергии, то есть энергии на единицу массы. Где мы сейчас находимся?
Литий-кислородная реакция имеет теоретическую (удельную) плотность энергии 3 460 Вт · ч / кг, что намного превышает теоретический предел любой химии интеркаляции литий-ионных ионов.Практическая энергия намного ниже, чем теоретические значения как для интеркаляции, так и для химии металл-воздух из-за инертной массы, вносимой теми компонентами ячейки, которые не принимают участия в реакции. К ним относятся электролит, корпус ячейки, токосъемники и сепаратор. Кроме того, литий-воздушная батарея также будет включать инертную массу оборудования, необходимого для подготовки окружающего воздуха для использования в элементе. Именно эти инженерные проблемы делают практическую разработку литий-воздушных аккумуляторов для автомобилей такой сложной задачей.
Пока рано говорить о практической плотности энергии для литий-кислородной технологии, не говоря уже о литий-воздушной технологии. Эти цифры зависят от инженерных деталей, и проект по-прежнему сосредоточен на фундаментальной науке материалов и химии. Однако первые результаты обнадеживают. Например, мы измерили удельную плотность энергии 15 кВтч / кг неочищенного углеродного катодного материала (5700 миллиампер-часов, умноженных на 2,7 вольт на грамм технического углерода). Но, как мы указывали ранее, практическая плотность энергии будет значительно уменьшена массой всех других компонентов в ячейке.Наша текущая наилучшая оценка того, что практически достижимо, составляет около 800 Втч / кг на уровне элементов.
Первые практичные металло-воздушные батареи могут быть использованы в автобусах, грузовиках и других больших транспортных средствах, которые могут легче выдерживать массу оборудования для очистки воздуха-
. Но самые глубокие изменения произойдут, когда технология дойдет до семейного автомобиля, освободив его от «беспокойства по поводу дальности» сегодняшних электромобилей — и освободив всех нас от нашей зависимости от нефти и многих проблем, которые она вызывает.
Эта статья опубликована в печатном выпуске за март 2016 г. как «Батарея на 800 км».
Об авторе
Винфрид В. Вилке возглавляет наноразмерные исследования в лаборатории IBM в Сан-Хосе, Калифорния. Хо-Чеол Ким возглавляет группу передовых аккумуляторов энергии в лаборатории.
Мнение: Электромобили, безусловно, грязные — их аккумуляторные батареи могут стать одним из крупнейших новых источников загрязнения
Международное энергетическое агентство (МЭА) заявило в этом году, что к 2030 году ожидается 145 миллионов электромобилей (EV) во всем мире.Если правительства активизируют усилия по достижению международных целей в области энергетики и климата, это число может возрасти еще больше — до 230 миллионов — и это не считая двух- и трехколесных транспортных средств.
Это много новых автомобилей, которые появятся на мировых рынках. А еще… много батареек.
Хотя электромобили не выделяют углекислый газ во время использования, их производства (и аккумуляторов) наносят такой же урон окружающей среде, как и обычные автомобили, в то время как переработка литий-ионных аккумуляторов создает уникальные проблемы.
Литий-ионные аккумуляторы более громоздкие и занимают больше места, чем их традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы. Что еще хуже, они легко воспламеняются и даже взрывоопасны, если демонтировать их неправильно.
В ближайшие 10-15 лет во всем мире будут выброшены миллионы электромобилей; К этому времени предприятия по переработке вторичного сырья должны быть готовы не только принять все эти батареи, утилизировать ценные детали и металлы, но и правильно утилизировать отходы. К сожалению, в этом направлении мало что делается: в настоящее время перерабатывается только 5% всех литий-ионных аккумуляторов.
Если не предпринять никаких действий, отходы аккумуляторных батарей могут стать большой проблемой не только для автомобильной промышленности, но и для окружающей среды.
Насколько большой? Если средний автомобильный аккумуляторный блок весит 550 фунтов, 100 миллионов автомобилей будут производить около 55 миллиардов фунтов — 28 миллионов тонн — аккумуляторных отходов, которые необходимо переработать. И мы можем ожидать, что большая часть этих отходов накопится к 2040 году, если прогнозы МЭА хотя бы частично верны.
Загрязнение воды
Хотя литий-ионные батареи классифицируются федеральным правительством как неопасные отходы и безопасны для утилизации вместе с обычными бытовыми отходами, несколько исследований показали, что они могут загрязнять воду.В настоящее время вторичная переработка в значительной степени является «неформальной» — она часто происходит в менее развитых сельских районах и без надлежащего надзора или мер защиты.
При таких операциях высока вероятность просачивания лития в воду. Аналогичная ситуация наблюдается в высокоразвитых регионах, где люди неправильно утилизируют бытовую электронику, которая, как правило, работает от литий-ионных аккумуляторов. Наконец, не только литий может загрязнять почву и грунтовые воды.Никель, кобальт, марганец и другие металлы, содержащиеся в батареях электромобилей, представляют даже большую угрозу, чем литий, как для жизни человека, так и для экосистемы.
Большая часть материалов автомобильных аккумуляторов для электромобилей может быть переработана и использована повторно, что само по себе является экономическим аргументом в пользу добычи; извлечение материалов, особенно металлов, кобальта и никеля, из старого корпуса батареи для повторного использования в новой партии — процедура, которая может значительно снизить производственные затраты. Это связано с тем, что почти 50% стоимости батареи приходится только на эти металлы.
Интересно, что один из способов извлечения металлов из батарей — плавка — идентичен извлечению металла из руд, но без дополнительного вреда для окружающей среды, связанного с добычей полезных ископаемых.
Итак, почему больше батарей не перерабатывается? Причина в том, что заводы по переработке лома не получают много — около 100 долларов за тонну. Это намного заменяется логистическими расходами, связанными с его сбором, сортировкой и транспортировкой.
Наконец, чтобы произвести достаточно батарей, нам нужно утроить текущие темпы производства лития, графита, никеля и марганца.Абсолютно необходим агрессивный режим переработки для удовлетворения растущего спроса на эти материалы и ограничения ущерба окружающей среде, наносимого горнодобывающей промышленностью.
Ответ Европы
Как и многие другие вещи, Европейский Союз хочет решить проблему с помощью регулирования. Предлагаемое законодательство направлено на возложение повышенного нормативного бремени на производителей, производителей, импортеров и дистрибьюторов батарей, которые должны будут предпринять несколько шагов для обеспечения соответствия.
В документе излагаются важные новые требования, касающиеся производства, дизайна, маркировки, сбора и переработки на протяжении всего срока службы батарей для всех типов батарей.Далее в нем говорится: «Эти меры могут оказать существенное влияние на рынок аккумуляторов в ЕС, улучшив устойчивость, замкнутость и прозрачность всей цепочки создания стоимости продукта».
Хотя у этого плана есть потенциал, он не лишен существенных недостатков. Это может поставить европейских производителей в невыгодное положение по сравнению с китайскими и американскими аналогами. Это может задушить инновации, взвинтить цены и замедлить внедрение, поставив под сомнение планы Европы по распространению электромобилей.
Однако в этих усилиях есть свои достоинства, поскольку производители — по крайней мере, европейские — откликаются.
Nissan NSANY, + 3,49% повторно использует свои старые батареи Leaf для заправки заводских автомобилей. Фольксваген VWAGY, + 1,71% недавно открыла собственный завод по переработке, способный перерабатывать 3600 аккумуляторных систем в год. Renault RNLSY, -0,77% в настоящее время перерабатывает несколько сотен аккумуляторов в год, по сути, все свое производство.Наконец, в июле Mercedes ДМЛРЮ, + 2,24% обнародовала планы по переходу на использование только электромобилей к 2030 году.
Планы бывшего инженера Tesla
В США дела тоже идут хорошо. Дж. Б. Штраубель, Tesla’s TSLA, г. + 0,68% Бывший технический директор любит говорить, что самый большой литиевый рудник находится в ящиках мусора Америки. Его компания по переработке отходов Redwood Materials перерабатывает лом и дефектные аккумуляторные элементы для Envision AESC, которая производит аккумуляторы для Nissan Leaf и Panasonic. PCRFY, -0.08%, которая производит ячейки на заводе Tesla в Неваде. В настоящее время завод может восстанавливать компоненты, достаточные для производства 45 000 аккумуляторных батарей для электромобилей в год.
В конце концов, все сведется к исполнению. Утилизация — это грязный бизнес во многих отношениях, и все участники — от производителей до предприятий по переработке и, в конечном счете, водителей — будут играть в мяч.
Если все будет сделано правильно, мы сможем увидеть, как усилия по переработке компенсируют значительную часть экологических и экономических затрат на производство аккумуляторов для электромобилей.В противном случае в результате может возникнуть ситуация, которая намного хуже, чем пластиковое загрязнение, загрязняющее океаны.
По мере того, как строятся электромобили, закончится ли литий?
Литий — основной компонент литий-ионных аккумуляторов электромобилей. Это относительно новая технология, пришедшая на смену устаревшим свинцово-кислотным батареям прошлого. Но запасы лития на Земле не бесконечны, и его добыча — сложный процесс. Если производство электромобилей продолжит расти, закончатся ли мы в ближайшее время, и каковы будут последствия, если мы это сделаем?
Линия сборки электромобилей Volkswagen | Себастьян Канерт / Getty ImagesПредполагаемый спрос на электромобили будет составлять
Еще больше автопроизводителей обещают перейти на полностью электрические автомобили к 2030 или 2040 году.Это означает, что им понадобится левиафановое количество лития для своих автомобилей. Без него у них нет продуктов. Другими словами, по мере появления большего количества электромобилей спрос будет расти только в геометрической прогрессии.
По данным Forbes, количество энергии, необходимой электромобилям, оценивается в 2700 ГВт-ч (гигаватт-час). А теперь давайте подумаем: типичный литий-ионный аккумулятор может хранить 150 ватт на килограмм. Преобразуйте 2700 ГВт-ч в ватты, затем разделите полученное значение на 150, чтобы получить общее необходимое количество лития в килограммах. Ответ? 18 миллиардов килограммов или 20 миллионов тонн.
Теперь возьмем эти числа с недоверием, это просто математика на бумажной салфетке. Некоторые батареи могут давать больше ватт на килограмм, а некоторые — меньше. Но вот здесь все становится рискованно: приблизительное количество лития на Земле составляет от 30 до 90 миллионов тонн. Это означает, что рано или поздно мы закончатся, но мы не знаем, когда.
PV Magazine утверждает, что это может произойти уже в 2040 году, если к тому времени электромобили потребуют 20 миллионов тонн лития. Или это может быть ближе к 2100 году, что даст нам 100 лет, чтобы найти другую возобновляемую энергию.Но нам не следует беспокоиться только о будущем. Нам следует волноваться сейчас.
Цепочка поставок лития достигает дна
Комплекс по добыче и производству лития | Али Атмака / Getty ImagesСейчас проблема не в количестве лития. Спрос недостаточно высок, и мы его исчерпаем в следующие 10 лет. Проблема в том, насколько быстро его можно извлечь. Существующая инфраструктура для добычи лития оборудована для обработки меньших объемов производства.А на строительство новых шахт могут уйти годы, поскольку сырье находится глубоко в недрах земли. Другими словами, внезапный рост спроса может вызвать затруднения у некоторых компаний.
Но в последнее время цены на литий достигли рекордно низкого уровня, что вынуждает производителей закрывать больше шахт, а не открывать их. Таким образом, когда спрос растет, предложение снижается. Чтобы производители лития пришли в норму, им придется начать повышать цены.
Но новые электромобили, сбрасываемые с конвейеров, дают производителям лития возможность получить изрядную прибыль.Более высокий спрос означает, что больше людей будут платить более высокие цены за ресурс. Вопрос только в том, когда это произойдет и когда это может стать проблемой.
Станет ли использование лития проблемой?
Рабочие производят литий-ионные батареи для электромобилей | Getty ImagesПомните, когда в США закончилась нефть, и цены на газ взлетели до небес? Что ж, литий может иметь несколько противоположный эффект. Цена может вырасти, но это потому, что спрос резко вырастет. Прискорбным побочным эффектом этого является то, что по мере роста цен на производство электромобили будут стоить дороже и станут менее доступными.Это вредит автопроизводителям и потребителям, но, безусловно, пойдет на пользу производителям лития.
И еще есть основная проблема: литий однажды иссякнет. Мы начнем использовать слишком много, будем слишком сильно полагаться на это и, прежде чем узнаем это, мы израсходуем все это. Снимок трюфельных деревьев из фильма «Лоракс»: электромобили будут использовать литий до тех пор, пока он не иссякнет. И что?
Одно из возможных решений — это перерабатываемые батареи. Если автопроизводители найдут способы повторно использовать литиевые батареи, это определенно выиграет нам время.В качестве альтернативы они могли бы полагаться на другие источники топлива, такие как водород, который является наиболее распространенным элементом во Вселенной. Электромобили кажутся будущим, они могут стать ступенькой к другим возобновляемым источникам энергии. Сейчас они вытащат нас из затора, но литий не может быть постоянным решением.
СВЯЗАННЫЙ: Сколько киловатт-часов использует электромобиль?
.