Литий ионная аккумуляторная батарея: Литий-ионные аккумуляторные батареи купить в Москве

Литий-ионная батарея 48V

Тяговая аккумуляторная батарея литий железо-фосфатная 48v 400Ah для электротележки ЕТ-20122

Номинальное напряжение, В	48
Максимальное напряжение при зарядке, В	55
Номинальная емкость, Ач	400
Номинальная емкость, кВт*ч	19,2
Максимальный ток заряда/разряда батареи, А	400
Диапазон рабочих температур (без системы подогрева ячеек), С	0…+40С
Диапазон рабочих температур (с системой подогрева ячеек), С	-40…+40С
Степень защиты от внешней среды	IP65
Габаритные размеры Д х Ш х В, мм (определены Заказчиком)	818 х 604 х 525
Тип применяемых ячеек	LFP (LiFePo4)
Встроенные системы:	BMS, силовой предохранитель, цепь предзаряда, силовые контакторы нагрузки и зарядки, разъемы для подключения кабелей нагрузки и зарядного устройства, информационный дисплей (отображает параметры текущего режима работы батареи — статус, напряжение, уровень заряда, ток нагрузки/заряда, прочее)
Опционально	Система подогрева ячеек (для эксплуатации батареи на улице в холодное время года и в помещениях с температурами ниже 0°С), компьютер для удаленного мониторинга

Производитель — АО «СпецАвтоИнжиниринг» занимается производством коммерческого электротранспорта и развитием зарядной инфраструктуры с 2016 года, входит в ГК «СпецАвтоИнжиниринг» (выполняет инжиниринговые и инновационные проекты для нужд ОАО «РЖД»). В настоящее время компания выпускает коммерческие электромобили и электробусы малого класса 3-го поколения, накопители энергии SAEnergy различных модификаций. В начале 2021 года запланирован выпуск электробусов 4-го поколения на новой платформе с расширенным запасом хода до 300 км.

АО «СпецАвтоИнжиниринг» оказывает услуги инжиниринга в области E-mobility и полностью соответствует требованиям ISO/TS 16949:2009. Обладает уникальными компетенциями и опытом, принимает участие в международных выставках.

Активно взаимодействуя с мировыми лидерами – производителями компонентов в Европе, Азии и США, расширяет свое сотрудничество с отечественными производителями компонентов.

Характеристики

Напряжение48 V

ТипЛитий-ионная

Емкость (С5)400Ah

Габариты816x664x462 мм

Зарядный ток200A

Ремонт и восстановление литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы – это элементы питания многократного действия, предназначенные для циклического использования в режиме заряд-разряд. Внутри них протекают обратимые химические процессы окисления и восстановления. Заряд от катода к аноду и в обратном направлении переносят ионы лития, которые встраиваются в кристаллическую решетку графита и оксидов металлов, образуя химическую связь.

При эксплуатации Li-ionаккумуляторов энергия обратимых химических процессов преобразуется в электроэнергию, которая используется для автономного питания приборов и техники. Такими элементами питания оснащаются разнообразные устройства – от фонариков и шуруповертов до персонального электротранспорта, складской техники, ИБП и аккумуляторных электростанций.

Срок службы Li-ionаккумуляторов исчисляется циклами заряд-разряд, зависит от типа используемой химии и в среднем составляет около 1000 циклов. Постепенно даже при полном соблюдении правил эксплуатации в аккумуляторах протекают необратимые процессы деградации. На практике это проявляется как:

• снижение исходной емкости;
• сокращением времени автономной работы;
• повышением внутреннего сопротивления;
• неспособность к зарядке;
• периодическое отключение нагрузки;
• постепенная потеря работоспособности.

Причины деградации Li-ion аккумуляторов

С каждым циклом заряд-разряд в Li-ionэлементах питания накапливаются структурные повреждения. Объем электродов постепенно уменьшается, и емкость аккумуляторов снижается. Процесс деградации ускоряется при глубоком разряде, перезаряде и экстремальных температурах.Рабочий диапазон напряжений Li-ionаккумуляторов – от 2,7 до 4,2В, оптимальная температура – +23 °С, допустимые – от -20 до +60 °С.

Для долгой и эффективной работы литий-ионные батареи оснащаются BMSплатами. Эти устройства контроля и защиты поддерживают напряжение в безопасном диапазоне, не допускают перезаряда, глубокого разряда, короткого замыкания и других опасных состояний.

В процессе заряда аккумуляторной батареи BMSплата останавливает процесс, когда напряжение достигает верхней границы. Аналогично она отключает нагрузку, если напряжение любого элемента в батарее достигает минимального предела в 2,7 В. Также она следит за токами заряда и разряда, не допуская их превышения. Поэтому использование BMSплаты – это наиболее эффективный способ избежать преждевременного износа или необходимости ремонта литий-ионных аккумуляторов.

Ремонт и восстановление Li-ionбатареи

Вышедшие из строя аккумуляторы, т.е. отдельные ячейкиLi-ion, восстановлению или ремонту не подлежат. Они сдаются на утилизацию и заменяются новыми элементами. Другое дело – аккумуляторная батарея. В ее составе могут быть и неисправные, и вполне работоспособные элементы питания. В таком случае имеет смысл выявить и заменить неисправные элементы, восстановив работоспособность АКБ.

В процессе эксплуатации аккумуляторных батарей некоторые элементы могут приходить в негодность раньше других. В таких случаях целесообразна замена вышедших из строя литиевых аккумуляторов и восстановление АКБ, особенно если основная часть элементов – работоспособны. Иногда кроме замены неисправных ячеек требуется ремонт корпуса, замена контроллера, проводов и других компонентов АКБ.

Целесообразность ремонта АКБ

С экономической точки зрения ремонт аккумуляторной батареи выгоден в том случае, если она еще не отработала свой ресурс, а проблемы связаны с неисправностью одного или нескольких элементов. Их замена обойдется дешевле, чем покупка новой АКБ.

Но если, например, батарея была собрана из б/у аккумуляторов от ноутбука, рассчитывать на ее долговечность не приходится. И если в работе такой АКБ возникли неполадки, они с большой долей вероятности связаны с износом всех или большинства ячеек. Ремонтировать такую батарею нет смысла – нужно покупать или собирать новую.

Если сработала защита

После глубокого разряда и длительного пребывания в таком состоянии защитная электроника блокирует аккумулятор и не позволяет зарядить его. Это происходит неслучайно. При глубоком разряде в области анода образуются кристаллики металлического лития, а между анодом и катодом возникают металлические мостики. При дальнейшем заряде аккумы с такими дефектами склонны к перегреву и возгоранию. Поэтому зарядка элементов питания после долгого пребывания в разряженном состоянии опасна, как и их дальнейшая эксплуатация.

Алгоритм ремонта Li-ionбатареи

Поиск неисправных аккумуляторов при ремонтеLi-ionбатареи и их замена – это суть восстановительных работ. Изначально сравниваются значения выходного и номинального напряжения. Для батарей количество элементов в последовательной сборке умножается на 4,2 В. После этого:

1. Проверяется состояние клемм, предохранителей, контактов, проводов, тумблера включения батареи.
2. Измеряется напряжение на ячейках, и определяются «слабые звенья» – аккумы с малым напряжением.
3. Нерабочие элементы выпаиваются из аккумуляторной сборки и заменяются исправными.
4. Аналогично проверяются ячейки в остальных параллелях. Неисправные элементы подлежат замене.
5. Выполняется тестирование – окончательная проверка параметров и работоспособности батареи.

Восстановление Li-ionбатарей в Москве

Одна из услуг компании Виртус Технолоджи – ремонт и восстановление литий-ионных АКБ. Если в работе вашей аккумуляторной батареи возникли неполадки, мы можем провести ее диагностику и восстановить работоспособность. Если же АКБ не подлежит восстановлению, мы соберем для вас новую батарею с заданными характеристиками и гарантией качества.

В распоряжении наших специалистов – современное диагностическое оборудование, все необходимые инструменты и ценный опыт, поэтому работы любой сложности выполняются безукоризненно. Мы работаем и со съемными аккумуляторными батареями, и с АКБ, встроенными в раму или другую часть техники. Чтобы оставить заявку на ремонтно-восстановительные работы, воспользуйтесь предложенной формой.

3.7 В литий-ионный аккумулятор универсальные аккумуляторы — огромный выбор по лучшим ценам

Rechargable Batteries With Li-Ion Hardware

Rechargeable batteries with Li-ion hardware are designed for various consumer electronic devices. If you need to power a camera, flashlight, or any other gadget that pulls energy slowly or quickly, you can save money on replacement batteries by using these rechargeable lithium products. A Li-ion battery is manufactured by many brands in a variety of sizes.

What are the rechargeable Li-ion battery sizes?

The 3.7 volt Li-ion rechargeable batteries have a short cord with a plug and are built for consumer electronic toys and telephones. These lithium batteries are flat, and they have a slim housing that rests against the base of a battery compartment. In order to use this type of rechargeable product, youll have to attach the cord to the rechargeable battery port by snapping the connector piece in place. Sizes are as follows:

• A 4500 rechargeable battery: This battery is manufactured for LED flashlights that are used by consumers and cops. Most 4500 units have special features, such as power cells that provide over-current protection while preventing short circuit problems. Besides flashlights, you can also use this rechargeable battery to power headlamps and torches.
• A 16340 rechargeable battery: These are very thick, bulky batteries that power cameras and flashlights. These products can hold 3.7 volts.
• AA batteries: These are designed in two varieties, and each product will power certain consumer electronics. A traditional AA rechargeable battery has a standard design like general AA products. Units that fit in a phone battery compartment will have a snap mechanism and a power line. Youll find a wired, AA rechargeable battery that features one battery and units that contain two batteries wrapped in plastic.
• AAA rechargeable batteries: These are designed for the electronic hardware thats built for speakers. Although these are the smallest rechargeable battery options, theyre still powerful as they can hold 3.7 volts of electricity.

What are the different rechargeable battery brands and application options?

If you need something thats not made by a popular manufacturer, you can use an unbranded, generic battery. Brands offering rechargeable Li-ion batteries are:

• LG
• Panasonic
• Samsung
• PKCELL
• Sony
• Ultrafire
• Sky Wolf Eye

Every battery is engineered with cells that suit specific applications. Batteries that hold plenty of power can distribute energy to high-drain devices, and the batteries for low-drain electronics are practical options for gadgets that arent used on a regular basis. Rechargeable solutions that harvest energy from the sun are also options; these batteries are built for wind and solar consumer products.

How long do rechargeable batteries hold a charge?

Many rechargeable batteries can stay charged for five to eight hours. Products with a slightly higher power capacity can keep powering electricity to devices effectively for nine to 12 hours. The most powerful rechargeable batteries have cells that remain charged for 20 hours or more.

Экспериментальная хлорная батарея держит в 6 раз больше заряда, чем литий-ионная

Ученые Стэнфордского университета, экспериментирующие с архитектурой одноразовой батареи десятилетней давности, разработали новую версию, которая не только перезаряжается, но и предлагает примерно в шесть раз большую емкость сегодняшние литий-ионные растворы. Этот прорыв основан на стабилизации реакций летучего хлора внутри устройства и однажды может стать основой для высокопроизводительных аккумуляторов, питающих смартфоны в течение недели.

Новая батарея описывается как щелочно-хлорная батарея и основана на химии, впервые появившейся в 1970-х годах, под названием литий-тионилхлорид. Эти батареи высоко ценятся за их высокую плотность энергии, но полагаются на высокореактивный хлор, что делает их непригодными для чего-либо, кроме одноразового использования.

В обычной перезаряжаемой батарее электроны перемещаются с одной стороны на другую во время разрядки, а затем возвращаются в свою первоначальную форму, когда батарея заряжается.Однако в этом случае хлорид натрия или хлорид лития превращается в хлор, который слишком реакционноспособен, чтобы превращаться обратно в хлорид с большой эффективностью.

Авторы этого нового исследования вполне могли придумать решение этой проблемы. Команда экспериментировала с хлоридом натрия и хлором, чтобы попытаться улучшить характеристики этой батареи, но обнаружила, что химическое вещество фактически стабилизировалось, что позволило батарее в некоторой степени перезаряжаться. Последующие исследования привели команду к разработке нового электродного материала из пористого углерода, который действует как губка, впитывая неустойчивые молекулы хлора и безопасно храня их для преобразования обратно в натрий.

«Когда аккумулятор заряжен, молекула хлора улавливается и защищается в крошечных порах углеродных наносфер», — говорит Гуаньчжоу Чжу. «Затем, когда аккумулятор необходимо разрядить или разрядить, мы можем разрядить аккумулятор и преобразовать хлор в NaCl — поваренную соль — и повторить этот процесс в течение многих циклов. В настоящее время мы можем выполнять цикл до 200 циклов, и есть возможности для улучшений ».

Литий-ионный аккумулятор в хорошем состоянии, например, может выдерживать 500–1000 циклов.

В ходе своих экспериментов команда также продемонстрировала очень высокую плотность энергии для батареи-прототипа — 1200 мАч на грамм материала электродов, что примерно в шесть раз больше, чем у современных литий-ионных аккумуляторов.

«Аккумуляторная батарея чем-то похожа на кресло-качалку. Он наклоняется в одном направлении, но затем возвращается обратно, когда вы добавляете электричество », — говорит автор исследования Хунцзе Дай. «У нас есть кресло-качалка с высокой качалкой».

Команда представляет, что аккумулятор находит применение в слуховых аппаратах или пультах дистанционного управления или используется для питания устройств, требующих нечастой подзарядки, таких как спутники или удаленные датчики, которые можно заряжать солнечной батареей.Для использования в смартфонах и электромобилях ученым нужно будет увеличить размер батареи и разработать подходящую конструкцию, а также увеличить количество раз, когда она может безопасно использоваться.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник: Стэнфорд

Ученые решают важную проблему с натрий-ионными батареями

Новый тип графена с уникальной искусственной наноструктурой может сделать натриево-ионные батареи такой же емкой, как литий-ионные батареи, предлагая более экологичный подход к хранению энергии.Исследователи из Технологического университета Чалмерса сконструировали двухсторонние графеновые листы для хранения натрия, большого количества недорогого металла в отличие от лития, который является дорогим и его добыча не является устойчивой.

Однако натрий-ионные батареи в настоящее время не могут конкурировать с литий-ионными батареями с точки зрения емкости: емкость интеркаляции натрия — внедрения молекулы или иона в слоистый материал — составляет менее одной десятой емкости для литий-ионная интеркаляция в графите.Ионы натрия не могут эффективно храниться в графите, потому что они больше, чем ионы лития.

Ученые из Университета Чалмерса придумали решение этой проблемы в натрий-ионных батареях: они создали двусторонний слой графена, чтобы обеспечить точку взаимодействия для ионов, что увеличивает емкость в десять раз.

«Мы добавили молекулярную прокладку с одной стороны графенового слоя. Когда слои сложены вместе, молекула создает большее пространство между листами графена и обеспечивает точку взаимодействия, что приводит к значительно большей емкости », — сказал исследователь Цзиньхуа Сун из Департамента промышленности и материаловедения в Чалмерсе и первый автор научного исследования. статья, опубликованная в Science Advances.

По теме: Китай продолжает увеличивать запасы нефти, несмотря на сокращение объемов переработки

«Исследование все еще находится на начальной стадии, но результаты очень многообещающие. Это показывает, что можно спроектировать слои графена в упорядоченной структуре, которая подходит для ионов натрия, что делает его сопоставимым с графитом », — говорит профессор Александар Матич из отдела физики в Чалмерсе.

Новый дизайн графена, также называемый графеном Януса, в честь двуликого бога в римской мифологии, однажды может помочь натриево-ионным батареям дать литий-ионным батареям возможность заработать деньги.

«Наш материал Janus все еще далек от промышленного применения, но новые результаты показывают, что мы можем спроектировать ультратонкие графеновые листы — и крошечное пространство между ними — для хранения энергии большой емкости. Мы очень рады представить концепцию рентабельных, доступных и устойчивых металлов », — сказал Винченцо Палермо, аффилированный профессор кафедры промышленности и материаловедения компании Chalmers.

Внедрение электромобилей и увеличение количества установок накопителей энергии привело к резкому росту спроса на литий, кобальт и никель.Аналитики ожидают проблем с поставками некоторых металлов с переходной энергетикой, включая литий.

По данным Wood Mackenzie, спрос на литий вырастет больше всего. Аналитики WoodMac говорят, что к 2030 году литий вырастет в шесть раз по сравнению с аккумуляторным сектором.

Вот почему гонка за эффективные конструкции аккумуляторов большой емкости идет полным ходом.

Китайский производитель аккумуляторов Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL), который, в частности, поставляет Tesla и Volkswagen, представил в прошлом месяце натрий-ионный аккумулятор первого поколения.

«Компания CATL применила прусский белый материал с более высокой удельной емкостью и переработала объемную структуру материала путем перегруппировки электронов, что решило всемирную проблему быстрого снижения емкости при циклическом изменении материала», — сказал производитель аккумуляторов.

CATL также представила свой аккумуляторный блок AB, который может объединять натрий-ионные и литий-ионные элементы в один блок. К 2023 году компания планирует создать основную производственную цепочку для натрий-ионных аккумуляторов.

«Натрий-ионная технология уже давно рекламируется как коммерческое использование батарей из-за низкой стоимости натрия и высокой распространенности по сравнению с литием, а CATL, производящая крупномасштабные натрий-ионные батареи, показывает, что привлекательность технологии начинает реализовываться раньше, чем позже», — сказал аналитик Wood Mackenzie Макс Рид.

«Более низкая энергия натрий-ионных элементов предполагает, что технология может быть более подходящей для стационарных приложений хранения энергии, которые менее ограничительны, в то время как открытие аккумуляторных блоков, сочетающих как натрий-ионные, так и литий-ионные элементы, может указывать на компромисс. в производительности для недорогих электромобилей, с потенциалом вывести из строя массовый рынок », — отметил Рид.

Цветана Параскова, Oilprice.com

Другие популярные материалы с сайта Oilprice.com:

Миллионы аккумуляторов электромобилей выйдут из эксплуатации в следующем десятилетии. Что происходит с ними? | Окружающая среда

В богатых странах ожидается цунами электромобилей, поскольку автомобильные компании и правительства обещают увеличить их количество — по прогнозам, к 2030 году будет 145 метров дорог. Но, хотя электромобили могут сыграть важную роль в сокращении выбросов, они также содержат потенциальную экологическую бомбу замедленного действия: их батареи.

По одной из оценок, до 2030 года ожидается вывод из эксплуатации более 12 миллионов тонн литий-ионных батарей.

Не только эти батареи требуют большого количества сырья, в том числе лития, никеля и кобальта, добыча которого имеет климатические условия. , воздействие на окружающую среду и права человека — они также угрожают оставить гору электронных отходов, когда достигнут конца своей жизни.

По мере того, как автомобильная промышленность начинает трансформироваться, по мнению экспертов, настало время спланировать, что произойдет с батареями по окончании их срока службы, чтобы уменьшить зависимость от добычи полезных ископаемых и сохранить материалы в обращении.

Вторая жизнь

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

Но если мы хотим добиться большего с имеющимися у нас материалами, вторичная переработка не должна быть первым решением, — сказал Джеймс Пеннингтон, возглавляющий программу экономики замкнутого цикла Всемирного экономического форума. «Лучшее, что можно сделать вначале, — это продлить срок эксплуатации оборудования», — сказал он.

«В конце первого использования в электромобилях остается много емкости [батареи]», — сказала Джессика Рихтер, изучающая экологическую политику в Университете Лунда. Эти батареи могут больше не работать на транспортных средствах, но они могут иметь вторую жизнь, накапливая избыточную энергию, генерируемую солнечными или ветряными электростанциями.

Несколько компаний проводят испытания. Энергетическая компания Enel Group использует 90 аккумуляторов, снятых с производства автомобилей Nissan Leaf, в хранилище энергии в Мелилье, Испания, которое изолировано от национальной сети Испании.В Великобритании энергетическая компания Powervault в партнерстве с Renault оснастила бытовые системы накопления энергии устаревшими батареями.

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

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

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

Свинцово-кислотные батареи обычно служат всего около двух лет в более теплом климате, сказал Фуллер, так как из-за тепла они быстрее разлагаются, а это означает, что их нужно часто перерабатывать. Однако в Африке есть несколько предприятий, которые могут безопасно это сделать.

Вместо этого эти батареи часто треснуты и плавятся на заднем дворе. Процесс подвергает переработчиков и их окружение воздействию свинца — мощного нейротоксина, безопасный уровень которого неизвестен и который может повредить развитию мозга у детей.

Литий-ионные батареи могут стать менее токсичной и долговечной альтернативой для хранения энергии, сказал Фуллер.

Гонка за переработку

«Когда батарея действительно исчерпала свой ресурс, пора утилизировать ее», — сказал Пеннингтон.

Утилизация литий-ионных аккумуляторов имеет большой импульс. В своем отчете о воздействии, опубликованном в августе, Tesla объявила, что начала строительство мощностей по переработке отработанных батарей на своей фабрике Gigafactory в Неваде.

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

Тем не менее, поскольку вторичная переработка становится все более распространенной, серьезные технические проблемы остаются.

Одна из них — это сложные конструкции, которые необходимо использовать переработчикам, чтобы добраться до ценных компонентов.Литий-ионные батареи редко разрабатываются с учетом возможности вторичной переработки, сказал Карлтон Камминс, соучредитель Aceleron, британского стартапа по производству аккумуляторов. «Вот почему перерабатывающая компания борется. Они хотят выполнять свою работу, но они знакомятся с продуктом только тогда, когда он достигает их двери ».

Cummins и соучредитель Амрит Чандан устранили один недостаток конструкции: способ соединения компонентов. По словам Камминс, большинство компонентов свариваются друг с другом, что хорошо для электрического соединения, но плохо для вторичной переработки.

Батареи Aceleron соединяют компоненты с помощью зажимов, которые сжимают металлические контакты вместе. Эти соединения можно разжать и снять крепеж, что позволяет полностью разобрать или удалить и заменить отдельные неисправные компоненты.

Более простая разборка также может помочь снизить риски для безопасности. Неправильное обращение с литий-ионными батареями может привести к пожару и взрыву. «Если мы разобьем его на части, я гарантирую, что это никому не повредит», — сказал Камминс.

Изменение системы

Успех не гарантируется, даже если технические проблемы будут решены. История показывает, насколько сложно может быть создание хорошо функционирующих предприятий по переработке вторсырья.

Свинцово-кислотные аккумуляторы, например, часто подвергаются вторичной переработке, отчасти из-за требований законодательства — до 99% свинца, содержащегося в автомобильных аккумуляторах, перерабатывается. Но когда они попадают на ненадлежащие предприятия по переработке, у них есть токсичная цена. Отработанные батареи часто попадают в переработчики на заднем дворе , потому что они могут заплатить за них больше, чем официальные переработчики, которым приходится покрывать более высокие эксплуатационные расходы.

Литий-ионные аккумуляторы могут быть менее токсичными, но их все равно придется сдавать на предприятиях, где их можно безопасно переработать. «Продукция имеет тенденцию течь по пути наименьшего сопротивления, поэтому вы должны сделать путь, который проходит по формальным каналам, менее устойчивым», — сказал Пеннингтон.

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

В декабре прошлого года ЕС также предложил радикальные изменения в правилах использования батарей, большая часть которых касается литий-ионных батарей. К ним относятся целевые уровни 70% для сбора аккумуляторов, 95% восстановления для кобальта, меди, свинца и никеля и 70% для лития, а также обязательные минимальные уровни переработанного содержимого в новых батареях к 2030 году — чтобы обеспечить наличие рынков для переработчиков. и защитите их от неустойчивых цен на сырьевые товары или изменения химического состава батарей.

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

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

«Мы думаем о QR-коде или устройстве обнаружения [радиочастотной идентификации]», — говорит Торстен Фройнд, возглавляющий инициативу GBA по паспорту батарей.Он может сообщать о состоянии и оставшейся емкости аккумулятора, помогая производителям транспортных средств направлять его для повторного использования или на предприятия по переработке. Данные о материалах могут помочь переработчикам сориентироваться в бесчисленных химических составах литий-ионных батарей. А когда переработка станет более распространенной, в паспорте также будет указано количество переработанного содержимого в новых батареях.

По мере того, как автомобильная промышленность начинает трансформироваться, настало время заняться этими проблемами, сказала Майя Бен Дрор, ведущий специалист по городской мобильности на Всемирном экономическом форуме.Деньги, вливаемые в сектор, предлагают «возможность гарантировать, что эти инвестиции будут вкладываться в устойчивые новые экосистемы, а не только в новый тип автомобилей», — сказала она.

Также стоит отметить, что экологичный транспорт выходит за рамки электромобилей, — сказал Рихтер. По ее словам, нельзя упускать из виду пешие прогулки, езду на велосипеде или общественный транспорт. «Важно помнить, что у нас может быть устойчивый продукт в неустойчивой системе».

Темная сторона литий-ионных батарей — сталь, алюминий, медь, нержавеющая сталь, редкоземельные элементы, цены на металлы, прогнозирование

До сих пор внимание средств массовой информации привлекали аккумуляторы для сотовых телефонов или ноутбуков Samsung , особенно в закрытых помещениях, таких как самолет или офис.

Но множество сообщений предполагает, что проблема может распространяться и на автомобили, где вероятность серьезных последствий может быть еще больше — как в финансовом отношении, так и для жизни и здоровья.

Будьте в курсе новостей MetalMiner с еженедельными обновлениями — без рекламы. Войти Сейчас.

GM отозвала Chevy Bolt

Оливье Ле Моаль / Adobe Stock

Новости в конце прошлой недели о том, что General Motors должна отозвать все электромобили Chevy Bolt с 2017 по 2022 год для замены батарей, заявив, что поставленные батареи LG могут иметь не один, а два серьезных дефекта, в результате чего они могут вызвать пожар. .В результате цена акций LG за ночь упала на 10%.

GM должен заменить аккумуляторные модули после двух отдельных случаев взрыва аккумуляторов, несмотря на более ранние заверения, что проблема была только в старых Bolts с батареями американского производства. Отзыв теперь также включает те, которые оснащены батареями, произведенными в Южной Корее.

Последствия огромны для обеих компаний.

GM и LG должны будут сделать пакеты Bolts для пяти моделей лет, а затем поменять их местами, сообщил в пятницу Electrek.Этот отзыв включает 9335 моделей 2019 года в последнем расширении отзыва в дополнение к 63683 моделям Bolt EV и EUV 2020-2022 модельного года в первоначальном отзыве.

Проблемы с литиевой батареей

Нестабильность литиевых батарей

при определенных обстоятельствах является серьезной проблемой, которую производителям удалось смягчить, но не устранить с помощью конструктивных изменений.

Пожар на одной из крупнейших аккумуляторных установок Tesla в мире в Мурабуле недалеко от Джилонга в Австралии наглядно проиллюстрировал воспламеняемость технологии.Пожар удалось взять под контроль за три дня. По данным Financial Times, этот пожар начался во время испытаний в транспортном контейнере с литий-ионной батареей емкостью 13 метрических тонн и распространился на второй аккумулятор.

Проект «Victorian Big Battery» с использованием Tesla Megapack, хотя и не введен в эксплуатацию, считается крупнейшим в стране: 210 блоков способны хранить до 450 мегаватт-часов энергии для электросети.

И это не разовый случай. В сообщении говорится, что с 2018 года произошло 38 крупных возгораний литий-ионных аккумуляторов, некоторые из которых привели к смертельному исходу и серьезным травмам.

Оценка рисков

У всех технологий производства электроэнергии есть риски.

Нефть и природный газ легко воспламеняются. Ядерная энергия радиоактивна. Даже уголь несет серьезный долгосрочный риск повреждения легких в результате выбросов твердых частиц, которые привели к сотням тысяч, а возможно, и миллионам смертей за долгие годы.

Но риски поддаются количественной оценке, а технологии и процедуры по снижению рисков широко применяются. Температурный разгон литий-ионных аккумуляторов может привести к повышению температуры и выделению кислорода, что увековечивает возгорание и затрудняет его тушение.Процесс понятен, но прогнозируется, когда он все еще находится в зачаточном состоянии.

Со временем будут разработаны более совершенные и безопасные версии, использующие другие материалы и более безопасные конструкции. Однако риск возгорания остается проблемой для всех литий-ионных приложений. Это особенно верно для крупномасштабных сетевых хранилищ и домашних установок в густонаселенных городских районах, так же как и для электромобилей, припаркованных в вашем гараже.

Библиотека передового опыта MetalMiner предлагает обширные знания и советы, которые помогут покупателям оставаться на вершине рынков металлов и стратегий покупки.

Информация о гарантии | Литиевый концентратор

8-летняя ограниченная гарантия на аккумуляторы IONIC глубокого цикла

Срок действия: На ионные аккумуляторы глубокого разряда первоначальному покупателю или последующему владельцу предоставляется гарантия с даты первоначальной покупки у LithiumHub на 60 месяцев (5 лет) для ионных аккумуляторов глубокого разряда. Плата за ремонт или замену в размере 150 долларов будет взиматься за 6, 7 и 8 год для 12V30Ah, 12V50Ah, 12V100Ah, 12V125Ah (обогреватель), 12V300Ah (обогреватель), 24V50Ah, 36V50Ah, 36V30Ah.Ионный аккумулятор глубокого разряда считается хорошим, обеспечивая 70% SOC (состояние заряда) от его первоначальной емкости.

При условии гарантийного покрытия, описанного в данном документе.
Гарантия: Компания LithiumHub, Inc. гарантирует, что в этом продукте отсутствуют дефекты материалов и изготовления.

• Первые 30 дней — Возврат первоначальной покупной цены с возвратом аккумулятора *
• Через 30 дней — LithiumHub отремонтирует или, если ремонт невозможен, заменит вашу ионную батарею глубокого цикла в течение 60 месяцев (5 лет).*

* Настоящая ограниченная гарантия не распространяется на косвенные убытки. Также она не распространяется на дефекты, повреждения, возникшие в результате:

• Несчастные случаи, неправильное использование, злоупотребление, ненормальное использование, повреждение водой, ненормальные условия, изменение продукта;
• mправильное использование источника питания, вызывающего неисправность; Потеря мощности;
• Падший или измельченный продукт;
• Фальсификация продукта или попытка его модификации;
• Несанкционированное открытие товара;
• Кража, вандализм, невозможность использования в течение периода нахождения продукта на ремонтных предприятиях или иным образом в ожидании запчастей или ремонта.

Как пользоваться гарантией:

Если вы приобрели продукт на сайте LithiumHub.com:

Войдите в свою учетную запись здесь и найдите свой заказ. Вы можете щелкнуть, чтобы отправить запрос RMA в заказе.

Если вы приобрели продукт у дилера или Amazon:

Нажмите здесь, чтобы заполнить форму RMA, и мы свяжемся с вами.

LithiumHub отправит вам этикетку возврата и / или упаковку, чтобы вы могли вернуть продукт нам для проверки и, при необходимости, ремонта или замены продукта в соответствии с условиями гарантии, приведенными ниже.

Пересмотр темпов совершенствования технологии литий-ионных аккумуляторов и снижения стоимости

Литий-ионные технологии все чаще используются для электрификации транспорта и обеспечения стационарного накопления энергии для электрических сетей, и поэтому их разработка привлекла большое внимание. Однако их развертывание все еще относительно ограничено, и их более широкое распространение будет зависеть от их потенциала по снижению затрат и повышению производительности. Понимание этого потенциала может помочь в разработке важнейших стратегий смягчения последствий изменения климата, включая государственную политику и усилия по развитию технологий.Однако многие существующие оценки снижения затрат в прошлом, которые часто служат отправными точками для моделей прогнозирования, основываются на ограниченных рядах данных и показателях технического прогресса. Здесь мы систематически собираем, согласовываем и объединяем различные ряды данных о цене, размере рынка, исследованиях и разработках, а также производительности литий-ионных технологий. Затем мы разрабатываем репрезентативные серии для этих мер, отделяя цилиндрические ячейки от всех типов ячеек. Для обоих мы обнаружили, что реальная цена литий-ионных элементов, в пересчете на их энергоемкость, снизилась примерно на 97% с момента их коммерческого внедрения в 1991 году.По нашим оценкам, в период с 1992 по 2016 год реальная цена за единицу энергоемкости снижалась на 13% в год как для всех типов ячеек, так и для цилиндрических элементов, а при удвоении совокупного размера рынка снизилась на 20% для всех типов элементов и 24% для цилиндрических элементов. клетки. Мы также учитываем дополнительные рабочие характеристики, включая плотность энергии и удельную энергию. Когда плотность энергии включена в определение услуги, предоставляемой литий-ионной батареей, предполагаемые темпы технологических усовершенствований значительно возрастают.Ежегодное снижение реальной цены за услугу увеличивается с 13 до 17% как для всех типов ячеек, так и для цилиндрических ячеек, в то время как скорость обучения увеличивается с 20 до 27% для всех форм ячеек и с 24 до 31% для цилиндрических ячеек. Это увеличение указывает на то, что ранее сообщаемые показатели улучшений могут недооценивать скорость изменения литий-ионных технологий. Более того, наши оценки темпов улучшения показывают, в какой степени снижение цен на литий-ионные технологии могло быть ограничено требованиями к производительности, отличными от стоимости энергоемкости.Эти показатели также предполагают, что аккумуляторные технологии, разработанные для стационарных применений, в которых ослаблены ограничения по объему и массе, могут привести к более быстрому снижению затрат, хотя для дальнейшей характеристики этого потенциала требуется механическое моделирование затрат. Методы, используемые для сбора этих данных и оценки степени улучшения, предназначены для использования в качестве образца того, как работать с разреженными данными при проведении последовательных измерений технологических изменений.

Проблемы

Frontier Technology: литий-ионные батареи: основа экономики без ископаемого топлива?

Download Frontier Technology Issues: Литий-ионные батареи: основа экономики без ископаемого топлива? (PDF)

Введение

В 2019 году Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию по химии трем ученым за разработку литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, которые, по мнению Академии, заложили основу экономики без использования ископаемого топлива. .Литий-ионные батареи могут безопасно хранить большое количество энергии, обеспечивая стабильные и предсказуемые потоки электроэнергии даже в децентрализованных неподвижных (то есть стационарных) или мобильных режимах в отдаленных районах. Растущая популярность пассажирских электромобилей и электрических автобусов во многом является результатом увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов и значительного снижения цен из-за инвестиций в производственные мощности.

Это неотложная и неизбежная задача для всего человечества сократить выбросы парниковых газов (ПГ) для смягчения последствий изменения климата и построения экономики, свободной от ископаемого топлива.Как будет показано ниже, коммунальные предприятия и транспорт являются двумя основными источниками выбросов парниковых газов, и без сокращения выбросов парниковых газов в этих двух секторах невозможно достичь Парижского соглашения об ограничении глобального потепления до 1,5 ° C. Литий-ионные батареи были многообещающей чистой технологией, потому что батарея накапливает энергию в своих элементах, а не генерирует энергию за счет сжигания ископаемого топлива в бензиновом и дизельном двигателях, чтобы приводить в действие транспортное средство или обеспечивать электричеством здание (см. Вставку 1 для возможности литий-ионных аккумуляторов).Когда батареи заряжаются электричеством, не использующим ископаемое топливо, литий-ионные батареи полностью способствуют экономии топлива без ископаемого топлива.

В этом выпуске передовых технологий рассматриваются последние тенденции в производстве и использовании литий-ионных аккумуляторов, в которых два основных источника выбросов, коммунальные услуги и транспортный сектор, были двумя крупнейшими пользователями литий-ионных аккумуляторов. В нем рассматривается, как ожидается, что применение аккумуляторов в этих двух секторах снизит выбросы парниковых газов. В последнем разделе рассматривается роль правительств в устранении технологических и экономических препятствий и поощрении более широкого применения литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные батареи помогают снизить выбросы парниковых газов

Для смягчения последствий изменения климата и создания экономики, свободной от ископаемых видов топлива, мировое сообщество согласилось с тем, что выбросы парниковых газов должны быть сокращены быстро и значительно.1 В результате деятельности человека ежегодно выделяется около 50 миллиардов тонн парниковых газов (эквивалента CO2) на глобальном уровне. с середины 2010-х годов, в котором сектор электроэнергии и тепла является основным источником выбросов, за ним следуют транспорт, обрабатывающая промышленность и сельское хозяйство (диаграмма 1).

Литий-ионные аккумуляторы

представляют собой многообещающую экологически чистую технологию, заменяющую традиционные устройства, работающие на ископаемом топливе. Аккумуляторы особенно важны в двух секторах, наиболее ответственных за выбросы парниковых газов: производство электроэнергии и транспорт. Что еще более важно, прибыль в одном секторе ведет к дальнейшему росту в другом, создавая эффективный цикл снижения затрат, увеличения производства и увеличения спроса.

В производстве электроэнергии недорогие литий-ионные батареи позволяют сетям устанавливать больше возобновляемых источников энергии с использованием солнечных и ветряных источников.2 Одним из хорошо известных недостатков источников солнечной и ветровой энергии является их большая изменчивость в выработке электроэнергии. Не всегда светит солнце и не всегда дует ветер. Батареи используются для накопления излишков энергии, когда генерации достаточно для использования, или для распределения энергии при ее дефиците. Кроме того, большая емкость аккумуляторов для хранения энергии может снизить максимальную мощность, необходимую электростанциям (и связанные с ними затраты на строительство), которые предназначены для удовлетворения расчетной пиковой нагрузки, например, в жаркий летний день, когда используются кондиционеры. выше нормы.

В транспортном секторе аккумуляторы совершают революцию в электромобилях всех типов. Литий-ионные батареи могут помочь производителям заменить обычные автомобили двигателями внутреннего сгорания, работающими на ископаемом топливе. Только на рынке Соединенных Штатов мировые производители объявили о планах представить почти 100 моделей электромобилей к концу 2024 года (Preston, 2021). Спрос на литий-ионные батареи вырос с всего лишь 19 гигаватт-часов (ГВтч) в 2010 году до 285 ГВтч в 2019 году. По прогнозам, к 2030 году он достигнет 2000 ГВтч, что составляет около 8% мирового энергоснабжения (диаграмма 2).Легковые и коммерческие электромобили по-прежнему являются доминирующим применением литий-ионных аккумуляторов с точки зрения установленной емкости, за ними следует стационарное (энергетическое) хранилище.

Растущая популярность литий-ионных аккумуляторов обусловлена ​​их значительно улучшенной портативностью и значительным снижением цены за четверть века с момента появления аккумуляторов в быту. В начале 1990-х годов емкость хранилища, необходимая для питания дома обычного размера в Соединенных Штатах в течение дня, стоила бы около 75000 долларов, а аккумуляторная упаковка весила бы 111 кг (что эквивалентно размеру пивного бочонка). (Экономист, 2021 г.).Такой же уровень емкости теперь можно получить по цене около 2000 долларов от 40-килограммового небольшого элемента размером с рюкзак. На рисунке 3 показан временной ряд цен на литий-ионные аккумуляторы в постоянных долларах США 2018 года за киловатт-час (кВт-ч). С 2010 года стоимость киловатт-часа литий-ионных аккумуляторов снизилась на 87 процентов.

Прогресс продолжает ускоряться. По данным Международного энергетического агентства (IEA, 2020a), батареи в целом составляют почти 90% всей патентной деятельности в области хранения электроэнергии, и что рост инноваций в значительной степени обусловлен достижениями в перезаряжаемых литий-ионных батареях, используемых в быту. электронные устройства и электромобили.Твердотельные литий-ионные аккумуляторы считаются следующим поколением литий-ионных аккумуляторов из-за их более высокой плотности энергии, безопасности и более быстрого времени перезарядки. В то же время были разработаны более доступные литий-ионные батареи путем замены дорогостоящего кобальта — важнейшего вещества — более общедоступными материалами за счет плотности энергии.

Важность аккумуляторов в транспортном секторе

Поскольку плотность энергии аккумуляторной батареи резко возросла, а цены упали, литий-ионная аккумуляторная батарея стала основным источником электрификации транспортных средств различных размеров, таких как велосипеды, скутеры, легковые автомобили, автобусы, грузовики и даже паромы.4 Судоходство и авиация также развивают электрификацию, хотя и на очень ранней стадии. Аккумуляторные технологии могут стать еще одним важным инструментом экологически безопасного транспорта.

Электрификация транспорта

Продажи новых легковых электромобилей значительно выросли к 2019 году, когда продажи временно снизились до 2,1 миллиона во всем мире (диаграмма 4) (IEA, 2020c). Однако, несмотря на пандемию COVID-19-, совокупный эффект существующей политики и целевых мер стимулирования, по оценкам, увеличил глобальные продажи новых легковых электромобилей на 40 процентов, достигнув более 3 миллионов в 2020 году, при этом рыночная доля продажи новых автомобилей превысили 4% (МЭА, 2021 г.).Некоторые страны Европы предоставили дополнительный импульс для компенсации воздействия кризиса COVID-19 и вновь заявили о своей целевой поддержке электромобилей в рамках своих программ экономического стимулирования. По оценкам, к концу 2020 года на дорогах будет находиться более 10 миллионов пассажирских электромобилей, что сделает 2020 год рекордным для электромобильности.

Электромобили до сих пор обслуживали более богатый сегмент глобальных потребителей — тех, кто мог позволить себе купить этот относительно дорогой способ трансформации и найти электромобили как идеальный выбор для сдерживания изменения климата.МЭА прогнозирует, что количество пассажирских электромобилей на дорогах по всему миру может достигнуть 125 миллионов к 2030 году, но к 2030 году на дорогах может быть до 220 миллионов, если правительства будут проводить более агрессивную политику и правила для борьбы с изменением климата и сократить выбросы парниковых газов.

Более крупные автомобили тоже электрифицированы. На дорогах курсирует около полумиллиона электрических автобусов (E-bus), большинство из которых находится в Китае. Электробусы использовались в качестве городского транспорта, а не на большие расстояния, поскольку их более короткие расстояния больше подходят для электрификации.Точно так же электрификация более крупных грузовиков происходит в основном в городских условиях. Электрификация автобусов дальнего следования и тяжелых грузовых автомобилей была отклонена как слишком дорогостоящая, поскольку плотность энергии литий-ионных батарей слишком мала, чтобы конкурировать с диапазоном, который обычные автобусы и грузовики покрывают за одну заправку. Глобальные продажи электрических грузовиков оставались низкими, но, поскольку аккумуляторные технологии быстро совершенствуются, автобусы дальнего следования и тяжелые грузовики, по прогнозам, станут более конкурентоспособными (Nykvist and Olsson, 2021).

Электромобили и выбросы CO2

В настоящее время частные автомобили — как электромобили, так и обычные автомобили — выбрасывают около 5 миллиардов тонн CO2 в год, при этом общий годовой объем выбросов CO2 составляет около 36 миллиардов тонн в 2018 году. Электромобили могут снизить выбросы CO2 в транспортном секторе, с преимуществами, в том числе нулевые выбросы из выхлопной трубы. Но электричество по-прежнему производится из ископаемого топлива во многих странах, и существуют выбросы, связанные с производством транспортных средств и аккумуляторов.Производство электромобилей обычно производит больше выбросов, чем обычный автомобиль из-за аккумуляторов, но в среднем электромобили составляют меньше выбросов на этапах производства топлива и использования транспортных средств. Выбросы электромобилей в течение жизненного цикла зависят от интенсивности выбросов CO2 при выработке электроэнергии, и в электроэнергетических системах с высоким уровнем выбросов углерода электромобили могут сэкономить меньше CO2 по сравнению с обычными автомобилями. Поэтому максимальное использование возобновляемых источников энергии для электромобилей особенно важно для устойчивого транспорта.

Согласно Холлу и Лютси (2018), в целом электромобили обычно имеют более низкие выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла, чем типичный автомобиль в Европе, но сокращение выбросов зависит от страны и углеродоемкости местного производства электроэнергии. По сравнению с наиболее эффективным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, типичный европейский электромобиль производит на 29 процентов меньше выбросов парниковых газов в течение своего жизненного цикла (рис. 5).

Однако общее влияние электрификации транспорта на выбросы является сложным, и в различных исследованиях используются разные подходы к количественной оценке воздействия.Согласно оценкам МЭА (2020d), основанным на текущем соотношении электроэнергии, замена десятилетнего обычного транспортного средства на электромобиль с аккумуляторной батареей приведет к сокращению выбросов за весь срок службы на 80 процентов в Европейском союзе и на 60 процентов меньше в ЕС. в США и примерно на 40 процентов ниже в Китае.

Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) разработала калькулятор электрической мобильности для оценки преимуществ крупномасштабного внедрения электромобилей. В базовом сценарии ожидается, что к 2050 году доля электромобилей на аккумуляторных батареях в частных транспортных средствах составит 5 процентов, а в оптимистическом сценарии к 2050 году они достигнут 60 процентов от общего числа частных автомобилей.Сравнивая эти два сценария, в оптимистическом сценарии можно предотвратить выброс более 50 миллиардов тонн CO2 в атмосферу Земли в период с настоящего момента до 2050 года по сравнению с базовым сценарием (рисунок 6).

Значение аккумуляторов для энергетики

Как было рассмотрено в ДЭСВ ООН (2020), хранение энергии может помочь обеспечить современную энергию для всех, особенно в регионе к югу от Сахары, где доля населения, имеющего доступ к современной энергии, невысока. Использование стационарных накопителей энергии должно расти быстрее в ближайшие десятилетия, если мы хотим достичь Целей в области изменения климата и устойчивой энергетики.Стационарные накопители энергии в масштабах коммунальных предприятий пользуются большим спросом благодаря растущей доле возобновляемых источников энергии — солнечной и ветровой, мощность которых варьируется в зависимости от солнечного освещения и скорости ветра. Значительное снижение стоимости литий-ионных аккумуляторов также делает их предпочтительной аккумуляторной технологией для проектов стационарного хранения.

Литий-ионные батареи для хранения электроэнергии

Аккумуляторная батарея помогает возобновляемым генераторам надежно интегрироваться в существующие сети, сохраняя избыточную генерацию и сглаживая распределение энергии.Батареи могут накапливать излишки солнечной и ветровой энергии и распределять их по мере необходимости. По мере того, как строится все больше установок, электрические сети могут вместить растущую долю возобновляемых генераторов энергии, таких как солнечные и ветряные электростанции. Батареи также помогают традиционным поставщикам управлять стабильностью распределения энергии благодаря их уникальной способности быстро поглощать, хранить и доставлять электроэнергию по мере необходимости. Батареи помогают операторам регулировать частоту электрического тока — важный аспект передачи электроэнергии — помогают хранить электроэнергию до тех пор, пока не будет доступна пропускная способность, и помогают поддерживать резервы мощности.Батареи также делают изолированные и автономные установки жизнеспособными и менее зависимыми от дизель-генераторов (рис. 7).

Несмотря на то, что существует множество технологий, используемых для хранения энергии в коммунальных масштабах, перезаряжаемые литий-ионные батареи стали предпочтительнее в новых установках из-за их гибкости и масштабируемости, а также их снижения затрат.6 Снижение затрат продолжается, поскольку производители электромобилей вкладывают значительные средства в улучшение проектирование и изготовление аккумуляторных батарей. Низкая и снижающаяся стоимость литий-ионных аккумуляторов сделала эту технологию предпочтительным выбором для новых аккумуляторных аккумуляторов общего назначения (IEA, 2020f).В Соединенных Штатах средние затраты на проект снизились с 2152 долларов США на киловатт-час установленной системы хранения в 2015 году до 625 долларов в 2018 году (Управление энергетической информации США, 2020). В результате литий-ионные батареи составляют более половины всех новых стационарных аккумуляторных батарей с 2013 года и почти 90 процентов в 2016 году (диаграмма 8). В последние годы был завершен ряд масштабных инсталляций. В 2017 году Tesla установила самую большую (на тот момент) в мире систему литий-ионных аккумуляторов на ветряной электростанции Хорнсдейл в Южной Австралии, чтобы помочь региону устранить периодические отключения электроэнергии.В 2020 году благодаря успеху производственные мощности были увеличены на 50%. Кроме того, в 2020 году в Калифорнии была установлена ​​самая большая в мире литий-ионная батарея.

Аккумуляторы позволяют быстрее перейти на возобновляемые источники энергии

Хранение энергии играет ключевую роль в переходе к возобновляемым источникам электроэнергии, хотя важность зависит от соответствующего сочетания возобновляемых и чистых источников энергии (Ratz et al., 2020). По мере того, как совокупная стоимость производства возобновляемой энергии и аккумуляторов становится конкурентоспособной по сравнению с традиционными источниками энергии, электроэнергетические компании смогут заменить большие части существующих источников электроэнергии безуглеродными альтернативами.Это важный момент, поскольку для замены традиционных транспортных средств электромобилями в целях обеспечения экологической устойчивости также требуется чистый источник электроэнергии для зарядки аккумуляторов.

Исследования показывают, что сокращение выбросов углерода на 50–80 процентов возможно с использованием в основном источников солнечной и ветровой энергии (в сочетании с хранением) и с меньшим вкладом из других источников с низким содержанием углерода (ядерная энергия, биоэнергетика и станции улавливания углерода). Более значительные сокращения возможны при использовании более высокой доли неизменяемых чистых источников (атомные электростанции, гидроэлектростанции, уголь и природный газ с улавливанием и хранением углерода, геотермальная энергия и биоэнергетика) (там же.).

Во всех сценариях требуются значительные инвестиции в накопление и передачу энергии для обеспечения стабильности, надежности и экономической целесообразности сети. Например, за счет сокращения потерь доходов от сокращения — когда возобновляемая генерация превышает спрос со стороны сети — хранение может сделать инвестиции в возобновляемые источники энергии более прибыльными и с большей вероятностью вытеснить угольные и газовые генераторы. Для небольших сетей в удаленных местах использование аккумуляторов делает солнечные и ветряные установки более привлекательным вариантом.Ожидается, что в местном сообществе на Гавайях система батарей мощностью 1 мегаватт / час, подключенная к автономной солнечной электростанции, сократит использование ископаемого топлива на 97 процентов. На Мартинике накопление энергии, подключенное к солнечной электростанции, устранит необходимость в дополнительных резервных генераторах, использующих ископаемое топливо (IRENA, 2019).

Есть некоторая надежда на разделение между производством электроэнергии и выбросами по мере появления возобновляемых источников энергии. Спрос из невозобновляемых источников упал более чем на 3% в 2020 году.Электроэнергия, вырабатываемая из угольных источников, упала на 4,4% в мире и на 20% в США. В то же время солнечная и ветровая генерация выросла в 2020 году на 12 и 23 процента, соответственно, после почти 20-летнего периода положительного роста. МЭА ожидает, что более половины дополнительных поставок электроэнергии в мире в 2021 году будет поступать из возобновляемых источников. Для небольших установок в удаленных местах и ​​на островах установка аккумуляторных систем для производства возобновляемой энергии является относительно простой и экономичной.Это также снижает потребность в дизельных генераторах с высоким уровнем загрязнения окружающей среды.

Политика в отношении экономии ископаемого топлива

Электромобили и системы хранения стали более конкурентоспособной альтернативой обычным транспортным средствам и стационарным энергетическим установкам. Но все еще существуют технические, экономические и экологические проблемы, которые мировое сообщество в целом должно решить, чтобы построить экономику без ископаемого топлива. В последнем разделе рассматривается роль правительств в продвижении использования литий-ионных батарей для построения экономики без ископаемого топлива (см. Рисунок 9).

Исследования и разработки

Дальнейшее снижение цен на литий-ионные аккумуляторы и их повышенная емкость отчасти будут зависеть от продолжающихся исследований и разработок. Фискальная поддержка может стимулировать такие усилия, повышая их финансовую отдачу, но правительства также должны учитывать значительную неопределенность стоимости такой поддержки. Обзор политики в странах, играющих важную роль в разработке литий-ионных аккумуляторов, показывает, что прямые субсидии обычно предпочтительнее налоговых инструментов в качестве формы финансовой поддержки.7 Это может частично отражать тот факт, что субсидии дают правительствам больший контроль с точки зрения получателей поддержки, а также направления инноваций. Таким образом, природа прямых субсидий носит более дискреционный характер, а их эффективность зависит от того, насколько хорошо правительства могут ориентироваться на цели, основываясь на соответствующей информации о размере и охвате прямых и побочных эффектов отдельных видов деятельности в области НИОКР.

В случае Японии существует долгая история прямой государственной финансовой поддержки НИОКР в области литиевых батарей.Исследования литиевых батарей проводятся в рамках поддерживаемой правительством страны программы, такой как New Sunshine Program, с 1992 года (APEC, 2017). Эти финансируемые государством программы обычно рассчитаны на долгосрочную перспективу (4–10 лет). Ожидается, что фирмы будут нести большую финансовую ответственность по мере того, как технология становится более зрелой; фирмы, проводящие исследования аккумуляторов, могут получить 100-процентное государственное финансирование на ранней стадии программы, но получить от 50 до 67 процентов по мере приближения технологии к коммерциализации.

Источники сырья

Ключевым компонентом затрат при производстве литий-ионных аккумуляторов является стоимость сырья, включая литий, кобальт, графит и марганец. Поддержание стабильности цен на эти материалы потребует тщательного мониторинга их производственного и ценового циклов и использования соответствующих стратегий для смягчения волатильности цен и предотвращения дефицита предложения. Это может включать стратегическое складирование сырья. McKinsey сообщила, что страны занимаются стратегическим накоплением кобальта.Например, сообщается, что в период с 2015 по 2017 год Управление государственных резервов Китая закупило кобальт для своих запасов, которые оценивались примерно в 5 килотонн в год (Azevedo et al., 2018). Расширение усилий по переработке сырья также может помочь снять озабоченность по поводу надежности поставок и стабильности цен.

Директивным органам следует знать, что ключевые материалы, такие как литий и кобальт, производятся только в нескольких странах, и в некоторых случаях их поставки вряд ли смогут удовлетворить быстро растущий спрос (см. Вставку 2).Страны-производители часто ограничивают экспорт материалов ради политической выгоды. Также высказывались опасения по поводу социальных и экологических последствий добычи полезных ископаемых в стране. Аналогичные опасения высказывались и в нескольких странах-производителях лития.

Производство

Аккумуляторная батарея — самая дорогая часть электромобиля, на которую для потребителей приходится около 30% общей стоимости. В автомобильной промышленности принято считать, что 100 долларов за кВт / ч для аккумуляторных блоков — это цена, необходимая для обеспечения конкурентоспособности электромобилей по сравнению с автомобилями с бензиновым двигателем.Но, как видно на рисунке 3, в 2019 году стоимость упала всего до 156 долларов за кВтч. Стоимость производства литий-ионных аккумуляторов может быть дополнительно снижена за счет экономии на масштабе. Определенная промышленная политика может помочь в расширении внутреннего производственного потенциала, что может включать требования к производительности, связанные со стимулами, целевое поощрение инвестиций в производственные мощности и программы развития поставщиков. Также важно улучшить прогнозирование для лучшего информирования об инвестициях в расширение мощностей.

Чтобы побудить компании к созданию производственных мощностей для современных аккумуляторов, Индия в 2020 году объявила о многомиллиардной схеме стимулирования, связанной с производством, которая начнется с денежных стимулов и инфраструктурных стимулов (Singh, 2020).Сообщается, что в рамках этого типа схемы фирмы могут рассчитывать на выплату суммы, эквивалентной 4–6% от их дополнительных продаж, в дополнение к уровню базового года. Эта схема будет идти рука об руку с действующим в стране налогом на импорт некоторых аккумуляторов, которые защищают зарождающуюся отечественную аккумуляторную промышленность (Arora and Ahmed, 2020). Чтобы обеспечить долгосрочную конкурентоспособность этих отраслей, протекционистские меры должны применяться осторожно и только в течение ограниченного периода времени при соблюдении правил международной торговли.

Установка и применение

Содействие установке и использованию литий-ионных аккумуляторов — это область, в которой обычно используются как рыночные, так и нерыночные приборы.

Рыночные инструменты

С точки зрения рыночных инструментов, правительства могут повысить общую экономическую отдачу от установки литий-ионных аккумуляторов, вводя денежные вознаграждения в различных точках. Во-первых, при установке литий-ионных аккумуляторов могут предоставляться прямые субсидии или льготный налоговый режим.Например, правительство Германии и его банк развития KfW предоставляют ссуды под низкие проценты и бонусы на погашение аккумуляторов в сочетании с фотоэлектрическими системами (Potau et al., 2018). Освобождение от сборов и сетевых тарифов также предоставляется для подключенных к сетям хранилищ электроэнергии. В отношении электромобилей страны ввели такие меры, как освобождение от платы за проезд или скидки, чтобы ускорить их внедрение.

Во-вторых, усилия можно направить на создание возможностей для монетизации потоков создания ценности / услуг, которые литий-ионные батареи могут предоставлять после установки.Например, часто обнаруживается, что дерегулируемые рынки электроэнергии и регулируемые операторы коммунальных услуг не платят за хранение энергии от батарей — ни домохозяйствами, ни предприятиями — за его поддержку в смягчении колебаний мощности в сетях и поддержании их общей стабильности (Stenclik et al., 2018 ). Другими словами, регулирующие органы обычно не признают двойную роль, которую система хранения электроэнергии играет в сетевых системах. Аккумулятор является покупателем электричества из сети, когда он заряжается, и продавцом, когда он разряжается.Продавец способствует устранению перегрузок, интеграции возобновляемых источников энергии, арбитражу и т. Д., И регулирующим органам важно осознавать роль, которую поставщики хранилищ энергии играют в построении экономики без ископаемого топлива.

В-третьих, еще один способ стимулировать установку литий-ионных аккумуляторов — снизить привлекательность альтернатив. Например, некоторые страны Европейского Союза прекратили уплату льготных тарифов на подачу электроэнергии из возобновляемых источников энергии в сеть, что делает использование аккумуляторов более привлекательным по сравнению (Potau et al., 2018).

Нерыночные инструменты

Нерыночные инструменты, предполагающие наложение обязательств или введение неденежных стимулов, также играют роль в поддержке установки литий-ионных аккумуляторов.

В некоторых областях, таких как электромобили, недавно произошел переход от рыночных инструментов, таких как прямые субсидии, к нерыночным инструментам. Власти некоторых стран ввели требования к автомобилям с нулевым уровнем выбросов и стандарты экономии топлива.Другие установили зоны с низким уровнем выбросов, куда допускаются только электрические или гибридные автомобили.

Что касается электроэнергетических компаний, правительства могут потребовать от операторов коммунальных служб или сетей установить аккумуляторные батареи минимальной емкости. Такие требования могут помочь в разработке пилотных проектов и продвижении отраслевого обучения (Stenclik et al., 2018). Лица, определяющие политику, также могут инвестировать в улучшение понимания общественностью аккумуляторов и связанных с ними преимуществ. Это могло бы помочь привлечь тех, кто уклонялся от децентрализованных решений, таких как хранение батарей, среди прочего, из-за опасений по поводу надежности, экономической жизнеспособности, безопасности и безопасности данных.

Еще один нерыночный инструмент — содействие установке зарядных станций, поскольку существует сильная корреляция между доступностью зарядной инфраструктуры и распространением электромобилей. Страны строят зарядную инфраструктуру вдоль дорог и заправочных станций и ввели положения в строительные нормы и правила, поощряющие использование зарядных устройств. Однако расширение инфраструктуры зарядки остается ключевой проблемой для широкого распространения электромобилей.

Одним из препятствий для установки зарядных станций является так называемое сжатие земель для личных электромобилей. Во многих городских районах отсутствует возможность установить частную зарядку дома, а гаражи редко оборудованы розетками для зарядки. Только 40% владельцев электромобилей в Европе и 30% в Китае имеют доступ к частной парковке с настенной зарядкой по сравнению с 75% владельцев электромобилей в США. При внедрении электрических автобусов и грузовиков, которым требуется быстрая зарядка с высокой емкостью, проблема еще более серьезная, и это создает большое давление на улучшение электросети в местных районах.Альтернативным подходом к усовершенствованию сети может быть использование стационарных аккумуляторов энергии с использованием литий-ионных аккумуляторов для основных зарядных станций.

В большинстве стран энергообъекты могут вместить значительный рост количества электромобилей, если они заряжаются в непиковые периоды. Однако, если большая часть транспортных средств заряжается в часы пик и / или с помощью устройств быстрой зарядки, потребуется усовершенствование энергооборудования. Для всех стран будет важно заранее продумать мощность электрических сетей, чтобы выявить любые ограничения, прежде чем внедрение электромобилей продолжит расти.Странам необходимо накопить различный опыт с установками хранения, в том числе о том, как оценивать и управлять бизнес-операциями по установке батарей, прежде чем проекты можно будет масштабировать. Важно, чтобы страны создали пилотные проекты и обменялись знаниями, которые помогут операторам и регулирующим органам лучше понять технологию, особенно для небольших стран, где меньше возможностей для установки.

Переработка и закрытие материального цикла

Литий-ионные батареи

не токсичны, как никель-кадмиевые или свинцово-кислотные батареи, но они содержат химические вещества, которые нельзя подвергать воздействию окружающей среды.Установление цикла повторного использования, рециркуляции и управления отходами может стать значительным и положительным вкладом как с экономической, так и с экологической точки зрения.

Литий-ионные аккумуляторы

, которые больше не используются в первом случае, могут использоваться в других, менее требовательных приложениях. Например, батареи, используемые в электромобилях, становятся непригодными для использования примерно через 100 000 миль езды, но могут быть повторно использованы в качестве резервного источника питания для систем хранения энергии или телекоммуникационных систем.

Если не использовать повторно, драгоценные металлы в литий-ионных батареях, такие как кобальт, литий, медь и железо, можно переработать.В США разработана успешная система утилизации свинцовых аккумуляторов с 99-процентной степенью утилизации в 2014–2018 годах, что является самым высоким показателем среди потребительских товаров (Smith Bucklin Statistics Group, 2019). К сожалению, литий-ионные аккумуляторы несовместимы с процессом переработки свинцовых аккумуляторов. В настоящее время не существует общенациональной независимой системы утилизации литий-ионных аккумуляторов, поскольку переработка обходится дороже, чем производство этих аккумуляторов с нуля. По оценкам, только около 5% литий-ионных аккумуляторов было переработано (Miller, 2020), а снижение цен на литий-ионные аккумуляторы сделало переработку относительно более дорогостоящей.

Несколько предприятий в Китае, Европе и Северной Америке начали инновационные проекты по переработке металлов из литий-ионных аккумуляторов (Economist, 2021b). Некоторые из них пытаются создать системы «замкнутого цикла», в которых металлы извлекаются из батарей, производимых их собственными заводами. Европейский инвестиционный банк недавно предложил ссуду в размере около 350 миллионов долларов шведскому разработчику и производителю аккумуляторов — в дополнение к финансам от крупных европейских производителей автомобилей — на поставку литий-ионных аккумуляторов европейским производителям, а также на создание системы замкнутого цикла. система (Европейский инвестиционный банк, 2020).

Эти системы с обратной связью необходимо расширить, чтобы независимо от того, кто производит литий-ионные батареи или где, используемые металлы восстанавливаются и используются повторно. Чтобы реализовать такой цикл, производители батарей должны с самого начала разрабатывать перерабатываемые батареи. Считается, что твердотельный литий-ионный аккумулятор, упомянутый ранее, легче разбирается, чем существующие типы аккумуляторов, что приводит к меньшему количеству электронных отходов и более высокому уровню чистоты каждого металла во время извлечения.Система потока материалов с обратной связью расширяет идею «сокращение, повторное использование, переработка» и направлена ​​на обеспечение устойчивости производства аккумуляторов. Замыкание цикла также требует восстановления аккумуляторов после их захоронения на свалках, перепроектирования аккумуляторов, чтобы они были более экологичными, и восстановления аккумуляторов, чтобы дать им новую жизнь (см. Рисунок 10).

Литий-ионные батареи

действительно стали важнейшей опорой для построения экономики без ископаемого топлива. Батареи могут безопасно хранить энергию для мобильного и стационарного использования и обеспечивать стабильные и бесперебойные потоки энергии даже при использовании солнечной или ветровой энергии.Но для максимального увеличения их вклада энергия должна производиться без использования ископаемых. От правительств и международного сообщества требуется, чтобы они помогали продвигать более мощные и доступные литий-ионные батареи, продвигать их использование и создавать замкнутую систему утилизации.

Авторы: Хироши Кавамура, Марсело Лафлер, Кеннет Иверсен и Хой Вай Джеки Ченг. Исследовательскую поддержку оказала Николь Хант. Выраженные здесь взгляды принадлежат авторам и не обязательно отражают мнения и политику Организации Объединенных Наций.Все запросы следует направлять по адресу [email protected].

.