Li-Ion или Li-Po — какой аккумулятор лучше выбрать? | by NEOVOLT.RU | Надёжные аккумуляторы
Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Сравнения
Есть ли разница между литий-ионным (Li-Ion) и литий-полимерным (Li-Po) аккумуляторами при выборе телефона или ноутбука, какие отличия и что лучше купить?
Узнайте, какие есть отличия между Li-Ion и Li-Po аккумуляторами.Разница между литий-ионным и литий-полимерным типами аккумуляторов значительна, если полимерный материал выступает в качестве электролита. Здесь вы узнаете особенности каждого типа батареи и сможете сделать правильный выбор.
Посмотрите, какими бывают аккумуляторы для телефонов и смартфонов — их типы и характеристики.
Забегая наперёд, поспешим вас успокоить — при покупке смартфона, планшета или ноутбука тип аккумулятора внутри вам встретится один и тот же.
И чтобы там ни было указано — Li-Ion или Li-Po, это меньше всего повлияет на время работы и характеристики устройства в целом.
Например, модель процессора или версия прошивки для общей автономности мобильного гаджета (имейте ввиду, что речь не об инструментах) куда важнее типа аккумулятора. Выбирайте наиболее ёмкую батарею и читайте отзывы от реальных пользователей.
На корпусе АКБ может быть указано Li-Ion или Li-Ion Polymer, но в последнем случае полимер используется в корпусе батареи, а не в составе электролита.Во всех известных смартфонах, планшетах, ноутбуках, смарт-часах и других портативных гаджетах наиболее подходящий аккумулятор рассчитывается на этапе проектирования на этапе инженерного конструирования.
Производители последние годы с особым усердием стремятся внедрить новейшие технологии энергосбережения.
Порой разработчикам удаётся достичь максимально длительного цикла автономности.
Но в угоду концептуальных особенностей будущего продукта (например, тонкий корпус или огромная камера без увеличения габаритов) даже самые крутые системы экономии расхода заряда могут быть «задушены».
Поэтому нам покупателям остаётся идти на компромисс и выбирать характеристики, которые подходят для конкретных целей.
Ходите в походы или много путешествуете — выбирайте долгий срок службы батареи в ущерб габаритам и грациозному внешнему виду. Любите выкладывать телефон на стол в дорогом ресторане? Тогда отнеситесь к нему как к аксессуару — пусть он будет работать меньше, зато лишний раз подчеркнёт статус владельца.
Тип аккумулятора (литий-ионный и литий-полимерный) здесь никак не влияет на оценку гаджета — это часть инженерного расчёта под выбранную концепцию, где стоит выбор между, условно говоря, конструкцией «попроще и дешевле» или «посложнее, но дороже».
Если вы хотите самостоятельно определить самый выносливый аппарат среди конкурентов, то лучше обратиться к профессиональным обзорам или хотя бы отзывам реальных пользователей.
Эта информация расскажет вам гораздо больше о качестве батареи, чем её принадлежность к литий-ионной или литий-полимерной технологии.
Неважно, какой тип размещён в мобильном устройстве, просто не беспокойтесь об этом!
Вот вам факт от экспертов «Battery University» — в современных гаджетах практически не встречаются литиевые батареи на основе полимера, нам предлагают литий-ионные полимерные батареи, в которых применяется ламинированная оболочка вместо жёстких корпусов, как у обычных литий-ионных батарей.
Чаще всего литий-полимерной батареей называют литий-ионный аккумулятор в эластичной полимерной оболочке с компактными габаритами.
Вы когда-нибудь задумывались, почему производители Li-Ion Polymer на некоторых батареях (например, на iPhone и других смартфонах)? Теперь вы знаете, что здесь на самом деле происходит.
Из-за путаницы названий разница между литий-ионным и литий-полимерным аккумулятором, когда речь идёт о портативной электронике, по факту минимальная.
Давайте остановимся подробнее на слабых и сильных сторонах каждого типа АКБ.
Плюсы литий-ионной (Li-Ion) батареи
- высокая плотность
- нет эффекта памяти
- низкая стоимость
Минусы литий-ионной (Li-Ion) батареи
Этот тип аккумулятора (Li-Ion) используется в таких легендарных устройствах, как: iPhone 4S, Apple MacBook Air 11″, Apple iPod Photo, iPod Video и во многих других гаджетах.
Плюсы литий-полимерной (Li-Poly/Li-Po) батареи
- Прочный и эластичный
- Низкопрофильный и компактный
- Снижен риск утечки электролита
Минусы литий-полимерной (Li-Poly/Li-Po) батареи
- Дороже в производстве
- Быстрее изнашивается
- Неразвиты поставки (логистика)
Такой тип литиевого аккумулятора (Li-Po/Li-Poly) используется, например, в смартфонах: Xiaomi Redmi 5, Redmi Note 4x.
А также в ряде «Айфонов»: iPhone 4, iPhone 5, iPhone 5C, iPhone 5S, iPhone 6, iPhone 6S, iPhone 7, iPhone 8, iPhone SE, iPhone X.
Узнайте больше об аккумуляторах
Какой бы аккумулятор вы выбрали — Li-Ion или Li-Po? Ответьте в комментарии ниже или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
Теги: Телефоны | Смартфоны | Планшеты | Ноутбуки | Смарт-часы | Характеристики | Li-Ion | Li-Poly | База знаний
Уйдёт ли Li-Ion? Какие источники энергии (не) заменят литий-ионные аккумуляторы в мобильных и иных устройствах
Мобильные устройства продолжают совершенствоваться.
По производительности процессора и объёму оперативной памяти современные смартфоны уже не уступают настольным компьютерам пятилетней давности. Тем не менее, один из важнейших показателей долгое время остаётся практически неизменным. Речь идёт о времени автономной работы. Безусловно, появление литий-ионной батареи обеспечило некоторый прорыв, но мобильное устройство, способное полноценно функционировать хотя бы неделю без подзарядки — пока фантастика. Есть ли у пользователей причины для хотя бы сдержанного оптимизма? Попробуем разобраться.
Физика против инженерии
Литий — третий элемент периодической таблицы Менделеева. Самый лёгкий металл, способный принимать участие в окислительно-восстановительной реакции, на которой основаны все химические источники энергии. Природа наделила его самым низким электронным потенциалом и самой высокой токовой нагрузкой. Иными словами, есть естественные ограничения, обойти которые не по силам даже гениальному инженеру.
Возможно, когда-нибудь будет найдено что-то лучше используемого сегодня оксида литий-кобальта, но одно можно утверждать смело — в состав этого вещества будет входить литий.
Также очевидно, что применение комбинации элементов не позволит улучшить все характеристики батареи одновременно. Максимум возможного — подобрать их оптимальное сочетание для решения конкретной задачи.
Благие намерения
Тем не менее, инженеры предпринимали попытки создать батарею для смартфонов, существенно превосходящую по всем параметрам литий-ионный аккумулятор. Причём некоторые из них нельзя назвать неудачными, несмотря на то, что изначально поставленная задача решена не была.
Например, компания Toyota десять лет назад приступила к созданию серно-магниевого элемента, где в качестве анода используется магний, а катод изготовлен из смеси серы и графита.
Её главная особенность заключается в электроёмкости, которая теоретически может превышать 1700 Вт·ч/кг. Однако практическому использованию препятствовали некоторые особенности, радикально ухудшающие другие характеристики. Электролитом в такой батарее планировалось использовать раствор поваренной соли, но он растворял серу. Инженерам пришлось поработать над созданием нейтральной по отношению к этому веществу среды на основе ненуклеофильных частиц.
Несмотря на это обойтись без литий-ионного компонента всё равно не получилось. Его внедрение позволило довести срок службы батареи до 110 циклов. Работы в данном направлении продолжаются, и пока сложно прогнозировать, найдут ли серно-магниевые элементы применение в мобильных устройствах, но в случае успеха батареям такой энергоёмкости наверняка найдётся применение.
Неперезряжаемые литий-металлических батареи существуют относительно давно, и ими уже никого не удивишь. Но компания SolidEnergy Systems, корни которой исходят из знаменитого Массачусетского технологического института, взялась за создание аккумуляторных литий-металлических элементов.
Причина та же, что в случае с серо-магниевыми элементами: энергоёмкость таких ячеек теоретически должна быть вдвое выше, чем у литий-кобальтовых.
Расплачиваться за это сначала пришлось неприемлемой для практического использования взрывоопасностью — на катоде и аноде образуются металлические наросты — дендриты, приводящие к короткому замыканию. Впрочем, при помощи серых и фосфорных добавок в электролит, эту проблему удалось решить.
Общий вид металлических образований на катодах и анодах АКБТем не менее, пока рано говорить о широком использовании литий-металлических аккумуляторов. Они до сих пор отличаются непомерно высокой ценой и очень долгой зарядкой.
Накапливать или вырабатывать?
А может быть аккумулятор — не объективно необходимый компонент мобильного устройства, а дань стереотипам? Те же кардиостимуляторы работают от батарей, основанных на распаде радиоактивного изотопа. Правда, мощность источников измеряется в микроваттах, что для телефона явно недостаточно.
Тем не менее, перспективные разработки карманных электростанций уже существуют.
Например, 20 лет продолжаются работы по созданию ячейки, представляющей собой топливный элемент на основе распада метанола. Он окисляется в диоксид углерода, а освобождающийся водород соединяется с кислородом и образует экологически чистую воду. Впрочем, полностью автономной такую ячейку назвать нельзя, поскольку она нуждается в «заправке» метанолом. Смысл такого элемента, скорее, в скорости «перезарядки». Сменил картридж и аппарат снова готов к работе.
Из-за больших размеров использовать топливный элемент в самих смартфонах оказалось проблематичным. Идея воплотилась с появлением пауэр-банка Dynario, который в своё время выпускала компания Toshiba.
Но всё ограничилось экспериментальной серией. Высокая цена как самого устройства, так и картриджей с метанолом покупателю не понравились.
К тому же, метанол ядовит, что также не способствовало популярности инновационного изделия.
А пока пользователи мобильных устройств прекрасно обходятся без метанола, топливные элементы на водороде успешно применяются в электромобилях Toyota и мобильных электростанциях Toshiba H2One, преобразующую воду в водород, а водород в энергию. Химические реакции в ней протекают под действием энергия от солнечных батарей или из аккумуляторов, в которых запасаются излишки.
Ещё одна идея — использовать неисчерпаемую энергию солнца. Тем более, что прозрачные солнечные панели уже существуют и никто не мешает установить их поверх экрана. Но вырабатываемая на такой небольшой площади мощность настолько мала, что всерьёз говорить о практическом использовании пока просто смешно.
Целесообразность применения прозрачных солнечных панелей до сих пор остаётся под большим вопросомСекрет успеха
Как это часто бывает, практически ценные результаты были получены не полётом фантазии, а кропотливым трудом, направленным на улучшение существующих решений.
Так, литий-титанатные аккумуляторы характеризуются быстрой зарядкой до полной ёмкости и отдачей высокого тока. Из-за низких напряжения и энергоёмкости они получаются достаточно габаритными, но это не препятствует их применению в транспорте, где именно такие показатели имеют критически важное значение.
В фонарик уже не вставишь, а вот для авто — в самый разЛитий-марганцевые батареи отличаются высоким отдаваемым током. Их сфера применения — электроинструмент и другие устройства, нуждающиеся именно в большой силе тока.
Наконец, литий-кобальтовые элементы — это высокая энергоёмкость в сочетании с небольшими размерами. Поэтому мобильные устройства работают именно на них.
Как нетрудно заметить, пока технология Li-Ion доминирует во всех сегментах и нет оснований считать, что в ближайшем будущем что-то изменится: от добра добра не ищут — потребуются очень веские основания для отказа от привычного и хорошо работающего.
Даже если очень хочется чего-то лучшего.
Автор: Владимир Максимов, руководитель департамента развития новых направлений бизнеса компании Toshiba в России
Нобелевку по химии дали за литий-ионные батареи. Почему эта технология достигла предела?
В 2016 году журналисты Washington Post сделали серию материалов про добычу самых дорогостоящих элементов внутри Li-ion аккумулятора: графита, кобальта и лития. В одном из них — короткий видеоролик. Африка, узкая мутная река — почти ручей, а по берегам — женщины в разноцветных одеждах, дети и суета. Мы в самой гуще рабочего дня: все промывают в ручье куски то ли земли, то ли камней. Быть может, именно отсюда родом кобальт, без которого не может работать аккумулятор вашего смартфона: большая часть его добычи приходится на небольшой регион африканской страны Конго, где есть официальные шахты с касками и минимальными зарплатами, а есть дикая добыча.
В этом видео, кроме гуманитарной проблемы, можно рассмотреть еще и, наверное, главную техническую проблему в производстве Li-ion аккумуляторов.
По оценкам аналитического агентства Bloomberg New Energy Finance, уже в 2016 году общая емкость всех проданных Li-ion составила около 120 ГВт⋅ч. В пересчете на что-то более привычное это 7,5 миллиарда стандартных телефонных аккумуляторов, то есть почти по штуке на каждого жителя Земли. Ноутбуки, смартфоны — инопланетянину люди могут показаться лишь странными животными, обслуживающими плоские коробочки с энергией: каждый вечер они приходят домой, чтобы зарядить их, а с утра отправляются тратить восполненные запасы электричества.
И, если мы еще и захотим использовать Li-ion в электромобилях, даже жестокий рынок кобальта может уже этого не выдержать: либо люди станут работать уже в совсем рабских условиях, либо — что более вероятно — они не смогут добывать кобальт в нужных для индустрии объемах.
Впрочем, это не единственная проблема Li-ion.
Запасливая коробочка
Если кто-то (например, Нобелевский комитет) захочет разобраться, кто первый придумал литий-ионный аккумулятор, то столкнется с серьезной проблемой.
Основной принцип работы Li-ion аккумулятора достаточно прост. Внутри этой коробочки — разделенные полупроницаемой мембраной два электрода (то есть электропроводящих материала, исполненных в определенном форм-факторе — пластина, проволока, цилиндр и т.д.), погруженных в электролит (очень упрощенно — электропроводящий раствор), богатый ионами лития. В самой популярной на сегодня версии аккумулятора один его электрод сделан из графита, а другой — из оксида кобальта СoO
Главные действующие лица в Li-ion аккумуляторах, как видно из названия, это атомы лития. Они очень легкие и подвижные и поэтому отлично справляются с ролью хранителей энергии. Li-ion аккумуляторы, с одной стороны, получают почти максимальную удельную емкость в расчете на массу, поскольку каждый из атомов лития может хранить по одному электрону.
А с другой стороны, мобильность атомов лития позволяет аккумуляторам быстро разряжаться, выдавая неплохой ток, поскольку эти процессы напрямую связаны с перемещением лития внутри аккумулятора. В свою очередь, графит и оксид кобальта подобраны уже под литий: их кристаллические решетки организованы таким образом, что позволяют атомам лития легко проходить сквозь них.
Когда аккумулятор заряжен полностью, в графитовом электроде сидит очень много ионов лития. После того как аккумулятор подключают к внешней нагрузке, графит становится положительным электродом, а оксид кобальта — отрицательным. Положительные ионы лития под действием электрического поля начинают течь по электролиту к отрицательному электроду, а графит для соблюдения электронейтральности отдает во внешнюю цепь электроны. Дальше эти электроны совершают какую-то работу и по цепи приходят уже к CoO
При зарядке аккумулятора все повторяется с точностью до наоборот.
Ионы лития и электроны выходят из оксида кобальта, дальше первые бегут по электролиту, а вторые — через внешнюю цепь (то есть электроны бегут в обратную сторону — отрицательный ток), чтобы снова встретиться в графите. Конец первого цикла работы.
Все вместе звучит несложно: просто ионы лития под действием внешнего поля перетекают от одного электрода к другому, попутно проталкивая через внешнюю цепь электроны. Но первое впечатление обманчиво.
Внутреннее напряжение
Мы привыкли воспринимать технологические инструменты как черные ящики. Нажимаешь на кнопку — получаешь результат, и незачем думать о том, что произошло внутри. С аккумуляторами это еще заметнее — то ли из-за из формы, то ли из-за обманчивой простоты конструкции. Но иногда «черные ящики» начинают вести себя странно, обнажая свою начинку.
Самый простой пример — это взрывы и самовозгорания прошлого поколения Li-ion аккумуляторов. Еще несколько лет назад вместо графитового электрода использовался чистый металлический литий, от которого за время многочисленных циклов зарядки и разрядки в сторону CoO
Они в конце концов «коротили» положительный и отрицательные электроды друг на друга, и через аккумулятор начинали проходить слишком большие электрические токи. Это запускало каскад неуправляемых химических реакций с выделением тепла, и аккумулятор плавился или взрывался. Похожая история недавно была с аккумуляторами Samsung Galaxy Note 7, только они взрывались даже не из-за износа, а из-за просчетов при сборке аккумуляторов.
Другой пример менее опасный, но зато более знакомый: если разрядить Li-ion аккумулятор несколько раз до нуля, то после он уже гораздо хуже держит электричество, потому что кристаллическая структура электрода из оксида кобальта частично разрушилась под напором атомов лития.
Еще больше была проблема с зарядкой. Несколько лишних процентов к величине тока или напряжения — и аккумуляторы сразу начинали деградировать. Теперь обычные пользователи защищены от этих фокусов своими зарядными устройствами и встроенными в аккумуляторы электронными схемами, контролирующими ход зарядки, но раньше такого не было и аккумуляторы выдерживали гораздо меньше циклов разряда и заряда.
iPhone 3GS, литий-ионный аккумулятор которого вздулся из-за короткого замыкания
© Mpt-matthew/CC BY-SA 3.0 via Wikimedia CommonsТеперь перед инженерами и учеными стоят новые задачи — Li-ion аккумуляторы сейчас начинают активно использовать в электротранспорте. Уже упомянутый нами отчет Bloomberg New Energy Finance предсказывает, что к 2022 году объем этого рынка обгонит рынок батареек для потребительской электроники.
Но сделать большой Li-ion аккумулятор непросто. По сути, это огромный ансамбль аккумуляторов, синхронизированных между собой. Например, аккумулятор Tesla Model S состоит из 16 блоков по 74 элемента каждый, то есть всего из 1184 элементов. Эта сложная конструкция, по некоторым оценкам, стоит почти половину всей машины.
Чтобы минимизировать издержки, Илон Маск открыл в пустыне Невада огромную фабрику по изготовлению Li-ion аккумуляторов — в проекте суммарная емкость произведенных за год батареек должна достигать 35 ГВт⋅ч.
Экскурсии на эту фабрику, как рассказывают посетители, проходят в режиме повышенной секретности: закрытые комнаты, запретные зоны, коммерческие тайны. Соединить почти 1200 аккумуляторов так, чтобы все они одновременно заряжались и разряжались, — это громадная, сложная задача. Цена ошибки — пожары, взрывы, потеря эффективности.
Гигафабрика
© AP Photo/Rich PedroncelliКроме сложности масштабирования у современных Li-ion есть и другие слабости. Первая из них — это конструкционная сцепка между мощностью аккумулятора и его емкостью: если вы хотите сделать отдельный Li-ion элемент большой мощности, то он обязательно будет и большой емкости (то есть больших размеров). А если хотите маленький аккумулятор, то он автоматически будет показывать скромную мощность. Это не всегда удобно.
Вторая серьезная слабость Li-ion аккумуляторов — это их удельная емкость. Она лучшая среди всех других аккумуляторов, но все-таки достаточно скромная: тот же аккумулятор для Tesla Model S весит около 540 кг и это больше четверти от всей машины.
Так что, скажем, подводные лодки на электродвигателях вряд ли появятся.
Нехорошая энергетика
Минусы Li-ion аккумуляторов вряд ли перевесили их проверенные и стабильные плюсы. Но в реальности все еще сложней, чем с деградацией электродов и лишними вольтами. Аккумулятор даже не то что непрозрачный черный ящик — он, будто атом из другой вселенной, неделим и неразложим на составляющие: в 100 граммах докторской колбасы 60 граммов воды, 20 граммов углеводов и 12 граммов белков, в футболке 60% хлопка и 40% полиэстера, а внутри Li-ion аккумулятора от 0% до 100% энергии, а остальное — пустота.
Конечно, в теории мы знаем, что это не так, но в бытовой повседневности все аккумуляторы, компьютеры и телефоны — просто обезличенный продукт без истории и состава. Они оживают, только когда ломаются, начинают «глючить», или когда чье-то любопытство (ребенка? безумца?) вскрывает начинку подручной вещи.
Журналисты Motherboard однажды измельчили айфон в промышленном блендере и выяснили, что внутри него содержится как минимум 31 различный химический элемент.
Золото, галлий, ванадий — откуда они там? Зачем?
Внутри Li-ion аккумуляторов тоже много неожиданного.
Дикая добыча кобальта — это самая популярная работа в окрестностях африканского города Колвези. Мужчины небольшими группами спускаются в подземные лазы, где почти без всяких инструментов отбивают горную породу, а потом отдают ее на промывку женам и детям и в конце концов продают находки перекупщикам. Средняя выручка на мужчину получается $2−$3 в день. Добыча — за гранью выживания. Местные даже верят, что подземные залежи кобальта можно опознать по особым цветам, растущим над ними на земле.
После публикаций Washington Post о добыче кобальта почти каждый крупный производитель электроники чувствовал себя обязанным высказаться. Одни заявили, что тщательно проверяют свои цепи поставок и покупают только кобальт с легальных шахт, другие отговорились, что будут разбираться, а третьи и вовсе в стиле предвыборных обещаний заверили, что откажутся от кобальта. Поверить кому-либо сложно: электроды на кобальте пока превосходят все аналоги, а цепи поставок этого металла слишком запутаны, чтобы их отследить раз и навсегда.
Причины этому две. О первой уже сказано выше: почти 60% мировой добычи кобальта сконцентрировано в Конго — так уж вышло при создании этого мира. И поэтому, хотя в США на законодательном уровне даже есть список металлов, легальное происхождение которых необходимо доказывать продавцам, кобальт в него не входит — по-видимому, не так просто перекрыть денежный кран, питающий больше половины аккумуляторов на планете.
Вторая причина в чем-то симметрична первой: так получилось, что основной потребитель кобальта — это именно индустрия Li-ion аккумуляторов. Поэтому цены на этот металл за последнее десятилетие выросли почти в семь раз, и на быструю прибыль слетелись самые предприимчивые дельцы. Почти все скупщики, действующие на территории Конго, — китайцы, а вся добыча отправляется к ним на родину, где идет либо сразу на производство, либо на склады дальновидных предпринимателей. Резко выросший рынок кобальта, полный трудностей перевода между языками и культурных коллизий, пока живет по своим правилам, где детский труд и рабские зарплаты — вполне нормальные условия.
С литием гуманитарных проблем не меньше. Почти половина этого металла добывается в трех странах — Чили, Аргентине и Боливии. Для рабочих там созданы хорошие условия, но сама разработка может очень сильно угрожать экологии региона. Из-под земли выкачивают огромное количество соленой воды, которую потом отфильтровывают, чтобы получить ценный металл. При этом на одну тонну лития нужно прокачать почти 2 миллиона литров рассола, а прииски расположены в засушливом регионе. Одни специалисты говорят, что такой подход никак не может повредить запасам питьевой воды, другие — что все может закончиться очень быстро и печально.
Добыча лития в Чили
© Cristobal Olivares/Bloomberg via Getty ImagesНаконец, если рассуждать о ресурсах для Li-ion аккумуляторов, то есть еще категория самых прагматичных опасений, лишенных всяких этических переживаний или ссылок на экологию: по некоторым оценкам, разведанных ресурсов может просто не хватить. Например, по оценкам, приведенным в недавней статье журнала Nature, уже в ближайшее десятилетие спрос на кобальт превысит объемы производства, и даже китайские склады сырья нам не помогут.
Правда, расчеты других экспертов дают противоположные результаты: кобальта хватит как минимум на 40 лет, а других металлов и того больше.
Кто прав, понять сложно. Но очевидно: если мы хотим заменить все двигатели внутреннего сгорания на электродвигатели (а такова легенда), кто-то может очень сильно пострадать от этого желания. В цепях поставок сырья для современных Li-ion аккумуляторов очень много узких мест, которые не смогут расшириться, когда рынок электротранспорта рванет вверх.
Слезть с лития
И вот что в итоге: Li-ion аккумуляторы в их современной версии хороши, но уже по своей природе плохо подходят, например, для питания электрокаров (большая масса и сложности с масштабированием) да еще требуют дорогостоящих и редких ресурсов. Выход очевиден: надо искать другие технологии.
Мягким ходом будет модификация самих Li-ion аккумуляторов — например, замена электродов. Типичный пример — это еще одна недавняя работа в Nature, авторы которой вместо электродов на основе оксида кобальта предлагают работать с оксидом марганца и проводят первые испытания технологии: хорошая емкость, хорошая стабильность, в перспективе — более дешевая конструкция, но очень высокое напряжение зарядки, которое может сделать аккумулятор слишком неудобным или опасным для использования.
Примерно так дела обстоят с каждым аналогом, а их десятки: литий-железо-фосфатные батареи, литий-никелевые, литий-флуоридные — по совокупности основных технических характеристик они проигрывают обкатанной технологии и подходят только для применения в очень узких нишах. Учитывая, что себестоимость Li-ion аккумуляторов с 2010 года уменьшилась более чем в четыре раза, а спрос уже почти насыщен, близким аналогам Li-ion аккумуляторов без принципиальных преимуществ будет сложно получить своих покупателей.
Можно было бы радикальнее крутануть руль в погоне за Новым Аккумулятором и искать принципиально другие решения электрохимического хранения энергии. Здесь выбор очень разнообразный, и много исследований проводится в том числе и в России: натрий-ионные аккумуляторы, литий-воздушные аккумуляторы, водородные топливные элементы и микробные топливные элементы, проточные батареи. При этом у каждого решения есть преимущества перед Li-ion. Например, в проточных батареях объемы энергозапаса уже не зависят от мощности элемента, и поэтому они идеально подходят, например, для стационарного хранения излишков электроэнергии в распределенных энергосетях или в сетях, завязанных на возобновляемые источники энергии.
Современная qwerty-раскладка была придумана в конце XIX века. Она оптимизирована не под скорость или удобство набора текста, а под работу механических печатных машинок: она сделана так, что самые распространенные буквы максимально разнесены в пространстве, чтобы молоточки с литерами этих букв не задевали друг друга при печати. На машинках мы давно не печатаем, и есть другие, гораздо более удобные для работы раскладки, но так уж получилось, и по сей день большая часть человечества пользуется все тем же вариантом.
C Li-ion аккумуляторами получается похожая история. Они не очень подходят для новых технологий вроде электромобилей, но цепи поставок уже выстроены, сети сбыта сплетены, и порвать их непросто. Тем интересней следить, как будут меняться технологии хранения электрической энергии под давлением наших новых потребностей. Ведь обратная связь тоже обязательно верна: не только повседневность перестраивается под действием научных открытий, но и наука с технологией мутируют, подлаживаясь под нашу жизнь.
Михаил Петров
21700 Объем рынка литиевых батарей к 2025 году составит 3,4 миллиарда долларов — Эксклюзивный отчет Researchmoz — NY Market Reports
Ожидается, что глобальный рынок литиевых батарей 21700 покажет восходящую кривую выручки в течение оценочного периода с 2020 по 2030 год, о чем свидетельствует последний исследовательский отчет ResearchMoz. Цель этого отчета — предоставить достоверные данные, а также статистику по всем критическим факторам, которые подчеркивают как положительное, так и отрицательное влияние на общий рост рынка.
Повышенный спрос на литиевую батарею 21700 со стороны различных отраслей конечного использования, вероятно, создаст многообещающие возможности продаж литиевой батареи 21700 в течение периода оценки 2020-2030, отмечается в новом исследовательском отчете из хранилища документов RMoz. Последнее исследование под названием «Рынок литиевых батарей 21700» дает 360-градусный анализ мирового рынка литиевых батарей 21700 на период с 2020 по 2030 год.
Загрузите образец этого отчета в формате PDF, чтобы понять структуру полного отчета: (включая полное содержание, список таблиц и рисунков, диаграмму) @ https: // www.researchmoz.com/enquiry.php?type=S&repid=2999928&source=atm
21700 Анализ и прогноз рынка литиевых батарей, по отраслям конечного использования
Глобальное исследование рынка литиевых батарей 21700 предлагает глубокое понимание отрасли путем сегментирования рынка на основе различных ключевых факторов, таких как тип продуктов, области применения и охват.Наряду с этим, он также предоставляет краткую информацию о мировом рынке литиевых батарей 21700, которая проста для понимания и дает представление о будущих сценариях развития рынка.
Запросить скидку на этот отчет @ https://www.researchmoz.com/enquiry.php?type=D&repid=2999928&source=atm
В отчете также содержится всесторонний анализ различных важных географических регионов и нормативно-правовая база этих регионов. Эта информация полезна для игроков отрасли, чтобы выработать стратегию ведения бизнеса, пытаясь расширить свой бизнес в этих регионах.
Использование литиевой батареи 21700 в различных секторах конечного использования: ключевой драйвер
Сегмент по типу
Аккумулятор LiCoO2
Аккумулятор NMC / NCA
Аккумулятор LiFePO4
Прочие
Сегмент по приложениям
Блоки питания
Аккумуляторы для ноутбуков
Электромобили
Фонари
Аккумуляторные электроинструменты
Другое
Вы можете купить этот отчет здесь @ https://www.researchmoz.com/checkout?rep_id=2999928&licType=S&source=atm
Семь указателей, которые помогают клиентам инвестировать в отчет
- В исследовательском отчете содержится тщательный и углубленный аналитический обзор мирового рынка литиевых батарей 21700
- В отчете также приводятся методические справки о доминирующих изменениях в динамике рынка.
- Кроме того, отчет об исследовании также включает в себя полную документацию исторических, текущих и будущих прогнозов, касающихся рыночной стоимости и объема.
- В отчете также представлены передовой опыт и инициативы ведущих и доминирующих игроков рынка, способствующие росту.
- Отчет также охватывает SWOT-анализ, PESTAL-анализ и анализ пяти сил Поттера для глобального рынка литиевых батарей 21700
- Отчет также подробно описывает рыночные события, разработки и тактические бизнес-решения.
- Отчет представляет собой конкурентный анализ рынка литиевых батарей 21700 и ключевых сегментов рынка
Свяжитесь с нами:
ResearchMoz
Тел .: + 1-518-621-2074
Бесплатный звонок из США и Канады: 866-997-4948
Электронная почта: [электронная почта защищена]
Отчет по аналитике рынка диафрагм литиевых батарей включает динамику рынка, продукт, применение за 2021-2030 годы — отчеты о рынке Нью-Йорка
Ожидается, что мировой рынок диафрагм для литиевых батарей продемонстрирует восходящую кривую выручки в течение оценочного периода с 2020 по 2030 год, о чем свидетельствует последний исследовательский отчет ResearchMoz.
Цель этого отчета — предоставить достоверные данные, а также статистику по всем критическим факторам, которые подчеркивают как положительное, так и отрицательное влияние на общий рост рынка.
Повышенный спрос на диафрагму для литиевых батарей со стороны различных отраслей конечного использования, вероятно, создаст многообещающие возможности продаж диафрагмы для литиевых батарей в течение периода оценки 2020-2030, отмечается в новом исследовательском отчете из репозитория документов RMoz. Последнее исследование под названием «Рынок диафрагм литиевых батарей» дает всесторонний анализ глобального рынка диафрагм литиевых батарей на период с 2020 по 2030 годы.
Получите образец этого отчета в формате PDF, чтобы понять структуру полного отчета: (включая полное содержание, список таблиц и рисунков, диаграмму) @ https://www.researchmoz.com/enquiry.php?type=S&repid= 2988595 & источник = атм
Анализ и прогноз рынка диафрагм литиевых батарей, по отраслям конечного использования
Глобальное исследование рынка диафрагм для литиевых батарей предлагает глубокое понимание отрасли путем сегментирования рынка на основе различных ключевых факторов, таких как тип продукции, области применения и охват.
Наряду с этим, он также предоставляет краткую информацию о мировом рынке диафрагм для литиевых батарей, который легко понять и дает представление о будущих сценариях развития рынка.
Запросить скидку на этот отчет @ https://www.researchmoz.com/enquiry.php?type=D&repid=2988595&source=atm
В отчете также содержится всесторонний анализ различных важных географических регионов и нормативно-правовая база этих регионов. Эта информация полезна для игроков отрасли, чтобы выработать стратегию ведения бизнеса, пытаясь расширить свой бизнес в этих регионах.
Использование диафрагмы литиевой батареи в различных секторах конечного использования: ключевой драйвер
Сегмент по типу
Разделитель однослойных литий-ионных батарей
Разделитель двухслойных литий-ионных батарей
Разделитель трехслойных литий-ионных батарей
Сегмент по применению
Бытовая электроника
Электромобиль
Накопитель электроэнергии
Промышленное использование
Вы можете купить этот отчет здесь @ https://www.
researchmoz.com/checkout?rep_id=2988595&licType=S&source=atm
Семь указателей, которые помогают клиентам инвестировать в отчет
- В отчете об исследовании представлен тщательный и всесторонний аналитический обзор мирового рынка диафрагм литиевых батарей.
- В отчете также приводятся методические справки о доминирующих изменениях в динамике рынка.
- Кроме того, отчет об исследовании также включает в себя полную документацию исторических, текущих и будущих прогнозов, касающихся рыночной стоимости и объема.
- В отчете также представлены передовой опыт и инициативы ведущих и доминирующих игроков рынка, способствующие росту.
- Отчет также охватывает SWOT-анализ, PESTAL-анализ и анализ пяти сил Поттера для глобального рынка диафрагм литиевых батарей.
- Отчет также подробно описывает рыночные события, разработки и тактические бизнес-решения.
- В отчете представлен конкурентный анализ рынка диафрагм литиевых батарей и ключевых сегментов рынка.
Свяжитесь с нами:
ResearchMoz
Тел .: + 1-518-621-2074
Бесплатный звонок из США и Канады: 866-997-4948
Электронная почта: [электронная почта защищена]
Незакрепленные литий-ионные батареи, вызывающие опасность возгорания, продаются на крупных веб-сайтах
Мощная литий-ионная батарея, которую, по мнению экспертов, не следует продавать индивидуально из-за опасности взрыва и травм, продается напрямую ничего не подозревающим покупателям, расследование NBC News нашел.
Корреспондент NBC News, занимающийся расследованиями и потребителями, Вики Нгуен рассказала СЕГОДНЯ в понедельник, что она нашла тысячи результатов для аккумуляторов 18650 на Amazon и Walmart.com, несмотря на новое предупреждение Комиссии по безопасности потребительских товаров «не использовать незакрепленные литий-ионные элементы 18650», потому что они могут вызвать «серьезные травмы или смерть … и не предназначены для индивидуальной продажи потребителям».
Батарея 18650 названа в честь своего размера (18 x 65 миллиметров) и является одной из самых распространенных литий-ионных батарей в мире, которую можно найти во всем, от ноутбуков до инструментов и игрушек.Согласно видеозаписям службы безопасности, просмотренным NBC News, дешевые подделки батареи также являются обычным явлением и могут быть легко воспламеняемыми, вызывая возгорание в кошельках покупателей и даже их штанах.
Смотрите СЕГОДНЯ весь день! Получите лучшие новости, информацию и вдохновение от СЕГОДНЯ в течение всего дня.
Эксперты говорят, что они никогда не должны продаваться без упаковки, как батареи AAA или AA, потому что у них нет схемы, которая их защищает, поэтому, если они вступят в контакт с металлическими предметами, такими как монеты или ключи, они могут воспламениться и вызвать пожар.
Профессор Колумбийского университета Дэн Стейнгарт, имеющий 20-летний опыт изучения и разработки аккумуляторов, рассказал об опасностях СЕГОДНЯ.
«Вы, по крайней мере, обожжете себе руку, если произойдет короткое замыкание», — сказал он Нгуену. «А в самом худшем случае вы разожжете пожар».
Нгуен нашел на Amazon обзоры аккумуляторов, в которых клиенты писали, что они «опасны», «очень сильно нагрелись и начали курить», а один человек написал, что они «опасны возгорания» и «почти сожгли мой дом».«
Amazon перечисляет аккумуляторы 18650 как запрещенный товар, но расследование показало, что батареи продаются третьими сторонами, а также напрямую Amazon. Те, которые продаются напрямую, были частью« складских сделок »Amazon, то есть продуктов, которые были возвращены и перепродаются со скидкой после прохождения проверки качества. (Эта проверка включает наклейку на коробке с надписью «проверено»).
Эксперты предупреждают, что потребители не должны покупать незакрепленные батареи 18650, поскольку они могут представлять опасность пожара. СЕГОДНЯ NBC News закупила на складе Amazon 11 предметов, которые поставлялись с незакрепленными батареями 18650 и были помечены как «проверенные».
«Все они были протестированы в прошлом году в инженерной лаборатории Колумбийского университета, которая показала, что девять из них были подделками.
Подделки содержали гораздо меньше компонентов для зарядки внутри под рентгеновскими лучами, по сравнению с обычными батареями.
« Если батарея не является сделано так, как вы ожидаете, это по своей сути небезопасно », — сказал Стейнгарт.
Команда Стейнгарта также вскрыла одну из батарей в камере безопасности, чтобы проверить материалы.
« Вы не должны использовать эту батарею. , — сказал Стейнгарт, изучая вскрытую батарею.«Он плохо спроектирован, он не должен продаваться, люди не должны его использовать».
Amazon сказал NBC News, что можно продавать батареи, если они упакованы с другими предметами, такими как фонарик. Компания заявила, что списки незакрепленных аккумуляторов 18650 запрещены, но NBC News нашла многочисленные списки именно этого в поиске.
Amazon удалила списки незакрепленных аккумуляторов 18650 после того, как NBC News проинформировала о них, и заявила, что будет искать на рынке списки, которые нарушают ее условия.
«Безопасность — главный приоритет», — говорится в заявлении Amazon для NBC News. «У нас есть упреждающие меры, чтобы предотвратить попадание в списки подозрительных или несоответствующих продуктов, и мы отслеживаем продукты, продаваемые в наших магазинах, на предмет безопасности».
Связанные
После того, как мы опубликовали нашу историю, Walmart ответил, что удалит отдельные списки аккумуляторов 18650 со своего рынка.
Поверенный по интеллектуальной собственности Крис Джонсон подает в суд на Amazon, чтобы вывести аккумуляторы с ее рынка.
«Я абсолютно уверен, что это реальная опасность», — сказал он Нгуену. «Для меня непостижимо, что Amazon не знает, что эти батареи 18650 не опасны. Они знают, что они опасны».
Для клиентов, пытающихся определить, безопасна ли батарея 18650, которую они покупают, Стейнгарт сказал Нгуену, что если она имеет необычную упаковку и выглядит так, будто она готова к подключению к вашему устройству, это большой красный флаг.
Обычно они имеют простую синюю обертку, которая должна быть уже встроена в ваше устройство, где вы ее никогда не увидите.
Вики Нгуен — корреспондент NBC News по расследованиям и потребителям.См. Ее репортажи «СЕГОДНЯ», «Ночные новости с Лестером Холтом» и MSNBC.
Scott StumpXidas создает новый гибридный аккумулятор: суперконденсатор и литиевая аккумуляторная батарея
Сегодня суперконденсаторыявляются незаменимым электронным компонентом во многих приложениях Интернета вещей. Это особенно верно, поскольку многие устройства IoT все чаще интегрируют устройства для сбора энергии на борту в качестве средства продления срока службы батареи. В системах такого типа часто используются суперконденсаторы и батареи, работающие как два дискретных компонента в унисон для питания устройства.
Компания Xidas, занимающаяся IoT, теперь меняет эту общую конструктивную практику с помощью своего новейшего продукта, который объединяет литий-ионный аккумулятор и суперконденсатор в одном устройстве.
Потребность в суперконденсаторах для сбора энергии в Интернете вещей
\ Хотя методы сбора энергии в IoT могут показаться устойчивым решением, эти источники ненадежны для непрерывного энергоснабжения. Без накопительного элемента устройство работает только при накоплении энергии; для сбора солнечной энергии устройство будет работать только при дневном свете!
Во многих устройствах перезаряжаемый аккумулятор является решением проблемы.Но IoT, по своей природе технология с низким энергопотреблением, уникален. Эти конструкции часто связаны с радиочастотной связью с использованием таких протоколов, как IEEE 802.15.4 (Zigbee), 802.11 (WLAN) или GSM / GPRS. Эти протоколы требуют значительно более высокой пиковой мощности для передачи данных по беспроводным сетям, и пики могут возникать с высокой частотой.
Устройства IoT испытывают импульсы мощности при передаче. Изображение предоставлено Medium Именно здесь суперконденсатор превосходит батарею: он может заряжаться и разряжаться значительно быстрее, чем стандартные литий-ионные батареи.
Кроме того, большие скачки напряжения могут резко снизить напряжение батареи до неприемлемого уровня и повредить батарею. Это делает суперконденсаторы более подходящими для обеспечения высокочастотных импульсов, чем литий-ионные батареи.
Суперконденсатор будет действовать как буфер, накапливая энергию, необходимую для ВЧ-активности.
Суперконденсаторы и батареи — естественная команда?
Хотя суперконденсаторы в чем-то превосходят батареи, одного суперконденсатора часто недостаточно.Обычно суперконденсаторы не так подходят для длительного хранения, как литий-ионные батареи, из-за их высокой скорости разряда. Это становится проблемой, когда устройство для сбора энергии (например, солнечная панель) не производит электричество, и энергия должна храниться в течение длительного времени — не только для пиковой мощности, но и для поддержки работы устройства в целом.
Параллельное сравнение производительности суперконденсатора с литий-ионным аккумулятором.
Изображение любезно предоставлено Maxwell Technologies и Battery University По этой причине в большинстве энергоемких устройств IoT к суперконденсатору добавляется перезаряжаемый аккумулятор.Часто батарея работает, заряжая суперконденсатор на малой мощности, а затем, когда требуются всплески мощности, суперконденсатор может обеспечить то, что необходимо. Если необходимая пиковая мощность превышает количество, которое может обеспечить батарея, тогда батарея может заряжать суперконденсатор с низким энергопотреблением, а суперконденсатор может выдавать импульсы большой мощности.
Таким образом, преимущества перезаряжаемых (например, литий-ионных или Li-Po) батарей сочетаются с преимуществами суперконденсаторов в устройстве IoT.
Xidas — лучшее из обоих миров
Компания Xidas, специализирующаяся на решениях IoT, представила новую конструкцию, которая может усилить симбиотические преимущества аккумуляторных батарей и суперконденсаторов.
Вместо того, чтобы разделять батарею и суперконденсатор друг от друга, почему бы не объединить их в одно устройство хранения энергии?
Компания объясняет, что новый RHB-1530 объединяет импульсный конденсатор с перезаряжаемой литиевой батареей, чтобы обеспечить большую способность к импульсному разряду — даже при экстремальных температурах от -40 ° C до 85 ° C. Устройство призвано предложить функциональные возможности как перезаряжаемой батареи, так и суперконденсатора, чтобы упростить конструкцию и уменьшить BOM.
RHB-1530 технические характеристики. Изображение предоставлено Xidas Согласно техническому описанию, устройство имеет конденсатор на 240 мАч при 4,1 В, емкость импульсного тока 3000 мА и максимальное конечное напряжение разряда 2,5 В. Эти характеристики могут служить хорошим предзнаменованием для потребностей Интернета вещей с учетом требований к высокой пиковой мощности, в то время как также поддержание рабочего уровня напряжения.
Постоянное обсуждение возможностей Интернета вещей
Powering IoT-устройства — это постоянный разговор о дизайне в последние месяцы.В то время как Arm недавно объявила о своем намерении перепрофилировать технологию RFID для «Интернета вещей без батарей», небольшие компании, такие как e-peas и Sequans, объединили ИС на основе фотоэлектрических элементов и двухэлементные суперконденсаторы вместе с модулями LTE-M / NB-IoT для «безостановочная, не требующая обслуживания» мощность.
С другой стороны, такие компании, как Innophase, исследуют многопротокольные модули для решения проблем с высоким энергопотреблением Wi-Fi на устройствах IoT с батарейным питанием. Исследователи также проявили большой интерес к развитию технологии суперконденсаторов: одни изучают суперконденсаторы с быстрой зарядкой, а другие исследуют легкие материалы суперконденсаторов, чтобы продлить срок службы батарей для мобильных электронных устройств.
Усовершенствование Xidas, объединяющее суперконденсатор с аккумулятором, представляет собой еще один метод создания более компактных, простых и эффективных конструкций Интернета вещей.
Что вы думаете о переходе к безбатарейному Интернету вещей? Какие достижения кажутся вам многообещающими, а какие трудности еще предстоит преодолеть? Поделитесь своими мыслями в комментариях ниже.
Литий-ионный апгрейд для вашего автомобиля, но не тот, который вы ожидаете
Увеличьте / Антигравитационная батарея на месте, с адаптером Bluetooth-монитора.Брэдли Игер
От iPhone до Teslas технология литий-ионных аккумуляторов в современном мире повсеместна. Это химия, которую выбирают для широкого круга приложений из-за ее высокой плотности заряда относительно ее массы, что, в свою очередь, дает такие вещи, как ноутбуки высокого класса, которые могут работать более 10 часов без подзарядки при весе менее четырех фунтов. .
А как насчет того свинцово-кислотного комка, болтающегося в моторном отсеке вашей машины? Истоки этой батареи восходят к середине 19 века, и все же даже сегодня вы все еще найдете эту архаичную технологию, обслуживающую электроны, в подавляющем большинстве транспортных средств на дорогах, включая электромобили.
В последние годы некоторые автопроизводители начали делать литий-ионные стартерные батареи доступными для своих автомобилей, но батареи в основном ограничивались дорогими дополнительными предложениями в высококлассных спортивных автомобилях от таких компаний, как Porsche и McLaren. Антигравитация хочет это изменить.
Это Antigravity H7, стартерная литий-железо-фосфатная батарея на 12 В.
Брэдли Айгер
В 2009 году Porsche представила литий-ионную стартерную батарею 12 В в качестве опции за 1700 долларов, но только на своих легких автомобилях: 911 GT3, GT3 RS и Boxster Spyder.
Порше
После установки батарея Antigravity работала отлично.
Брэдли Айгер
Литий-ионный аккумулятор сократил вес этого Dodge Hellcat на целых 29 фунтов.
Брэдли Айгер
arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/15-battery-visual-comparison-150×150.jpg» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/15-battery-visual-comparison.jpg» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/15-battery-visual-comparison-980×653.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/15-battery-visual-comparison-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741244″>Слева литий-ионный аккумулятор Antigravity. Справа обычный свинцово-кислотный аккумулятор на 12В.
Брэдли Айгер
arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/08-factory-lead-acid-battery-weight.jpg» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/08-factory-lead-acid-battery-weight-980×653.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/08-factory-lead-acid-battery-weight-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741237″>Обычные свинцово-кислотные батареи тяжелые — эта весит 45 фунтов (20 кг).
Брэдли Айгер
net/wp-content/uploads/2021/02/09-AntiGravity-H7-battery-weight-980×653.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/09-AntiGravity-H7-battery-weight-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741238″>Батарея Antigravity такого же размера, но весит всего 15,8 фунта (7,2 кг).
Брэдли Айгер
net/wp-content/uploads/2021/02/10-antigravity-H7-installed-no-blueooth-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741239″>Аккумулятор, установленный в Dodge Hellcat.
Брэдли Айгер
Эта компания из Лос-Анджелеса — детище Скотта Шафера, инженера и энтузиаста производительности, который видел надпись на стене более десяти лет назад.
«Еще в 2010 году я купил одну из самых первых литиевых батарей для мотоциклов», — объясняет он.«Я нашел его на онлайн-форуме — это был парень, который делал их на заказ. Я думал, что это потрясающий продукт, но в итоге он просуществовал всего около трех месяцев, прежде чем он потерпел неудачу. Вскоре после этого я начал в сотрудничестве с инженером по аккумуляторным батареям, который работал в SBC Global. Мы обсудили недостатки этой мотоциклетной аккумуляторной батареи, и он объяснил, что если мы сделаем то, то и это, мы сможем создать что-то с гораздо большей надежностью ».
Вскоре они оба приступили к созданию собственной литиевой батареи для мотоциклов.«Изначально мы просто делали аккумуляторы для себя и своих друзей, которые проводили трек-день», — говорит Шафер. «И со временем, просто находясь на трассе и разговаривая с людьми об этом, мы начали получать все больше и больше заказов на эти батареи».
Реклама
Команда быстро переросла гаражный операционный центр Шафера и переехала во все более крупные помещения, поскольку слухи о его новом продукте распространились среди энтузиастов.
«Именно тогда мы сделали формованный пластиковый корпус и начали делать их похожими на настоящие батарейки», — шутит он. «И тогда это действительно стало законным продуктом».
Перенесемся на десять лет вперед, и теперь Antigravity является одним из ведущих поставщиков литий-железо-фосфатных батарей не только для силовых видов спорта, но и для замены автомобильных аккумуляторов на 12 В. «Были и другие компании, которые начали свою деятельность примерно в то же время, что и мы, но они не могли или не хотели развиваться по мере появления новых технологий», — говорит нам Шафер.
«Настоящее препятствие, которое нам нужно было преодолеть, — это разработка внутренней системы управления, которая сделает эти батареи безопасными и долговечными в этих типах приложений. Мы знали, что продукт должен соответствовать определенному стандарту, и поэтому мы разработали нашу систему управления батареями — это защищает литий от попадания в ситуации, когда тепловой разгон может быть проблемой из-за перезарядки или других проблем.
А тип химического состава лития, который мы используем, — фосфат железа или LiFePO4. В целом, это считается самой безопасной литиевой технологией доступно сегодня.«
Реальный тест
Antigravity предлагает автомобильные аккумуляторы, которые подходят практически для любого легкового автомобиля, представленного сегодня на рынке, поэтому мы решили протестировать его новейшую и лучшую модель на Dodge Challenger последней модели, в котором используется аккумулятор размера H7. Помимо преимуществ плотности заряда и абсолютной новизны концепции, батареи Antigravity предлагают несколько важных преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами, которые имеют значение в реальном использовании.
«Аккумулятор имеет встроенную функцию аварийного запуска», — отмечает Шафер.«Так что, если вы случайно оставите включенными фары или аккумулятор полностью разрядится по какой-либо другой причине, аккумулятор перейдет в спящий режим и сохраняет резервную емкость, которая может обеспечить еще четыре или пять запусков двигателя, чтобы вы могли снова запустить автомобиль».
В то время как к этой функции можно получить доступ с помощью кнопки на самой батарее, Antigravity предоставляет брелок, который также позволяет запускать функцию удаленно.
Реклама
Компания также предлагает удаленный монитор аккумулятора, который крепится к клеммам аккумулятора и сообщает о состоянии заряда аккумулятора мобильному устройству через Bluetooth.Приложение можно бесплатно загрузить в Apple App Store и Google Play, и оно может отправлять push-уведомления, если уровень заряда аккумулятора падает ниже определенного пользователем порога. Приложение также можно использовать для контроля пускового напряжения и проверки системы зарядки.
Программное обеспечение проверит, правильно ли заряжается аккумулятор.
Антигравитация
Приложение Battery Tracker показывает пусковое напряжение.
Антигравитация
arstechnica.net/wp-content/uploads/2021/02/20-app-main-screen.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1741250″>Главный экран приложения Battery Tracker.
Страница настроек Battery Tracker.
Антигравитация
«Изначально мы стремились к рынку производительности, но есть ряд других факторов, которые делают литий лучше и для обычных приложений», — отмечает Шафер. «Например, у него гораздо более мощный пусковой ток, чем у свинцово-кислотной батареи — вероятно, в два-три раза больше.
Это означает более легкий запуск двигателя и меньшую нагрузку на стартер, будь то на улице очень холодно или очень жарко ».
Но основная причина, по которой Schafer изначально ориентировалась на рынок производительности, заключается в том, что литиевые батареи весят значительно меньше, чем их свинцово-кислотные аналоги. Сняв заводскую батарею с нашего Challenger, мы поставили каждую на весы для ванной. Наша заводская свинцово-кислотная батарея весила даже 45 фунтов (20 кг). Антигравитационная батарея? Чуть менее 16 фунтов (7 кг), или примерно треть веса.Проведя сравнение A / B, выбирая один за другим, разница действительно потрясающая.
Конечно, потеря 30 фунтов не совсем трансформирует автомобиль, который весит более двух тонн, но для автокроссеров и людей, строящих гоночные автомобили, сбросить 30 фунтов без потери функциональности в транспортном средстве было бы похоже на получение манны от автомобильных богов. Вы также можете возразить, что при весе в 4400 фунтов (1996 кг) Challenger (и на самом деле большинство современных серийных автомобилей) мог бы использовать всю возможную экономию веса.
После установки новой батареи обещание Schafer облегчить запуск двигателя стало очевидным — звук стартера на самом деле изменился из-за заметно более высокой скорости запуска. Приложение для мониторинга батареи также работало как шарм, без проблем подключаясь к машине, даже когда мы находились внутри здания и за несколько стен от машины.
Реклама
«Продолжайте снижать цену»
Но вот что интересно: в то время как хорошая свинцово-кислотная батарея H7 стоит около 250 долларов, Antigravity H7 обойдется вам в 829 долларов.Это может быть трудная пилюля для всех, кроме самых отъявленных энтузиастов — или людей, у которых есть машины, которые стоят в течение длительного времени, — но ущерб вашему кошельку может быть не таким серьезным, как предполагает высокая цена: пока вы Если бы повезло, если бы традиционная свинцово-кислотная батарея прослужила более четырех лет, литиевые батареи могут прослужить в два раза дольше — если не дольше.
И глядя на дорогу, Шафер говорит, что сделать технологию жизнеспособной для среднего автомобилиста — одна из основных задач Antigravity.
«Есть надежда и дальше снижать цену, сохраняя при этом функции, которые в настоящее время есть у батареи, и расширять набор функций по мере продвижения — интеграцию мониторинга Bluetooth в саму батарею и тому подобное. доступны для семьи с минивэном или человека, которому нужно заменить новую батарею в свой ежедневный пригородный поезд ».
К счастью, устойчивый прогресс — и его неотъемлемое влияние на стоимость появляющихся технологий — должны помочь Antigravity сделать именно это.
У нас заканчивается литий для батарей — можем ли мы использовать вместо него соль?
Литий-ионные батареи служат источником энергии для всего мира, но, поскольку литий на исходе, нам отчаянно нужна жизнеспособная альтернатива. Вот почему поваренная соль может быть нашим лучшим выбором
Технологии 20 января 2021 г.
Кэтрин Сандерсон
Domenic Bahmann
ОНИ — виджеты, которые незаметно питают нашу жизнь: литий-ионные батареи.Наши телефоны, ноутбуки и все чаще наши автомобили полагаются на них. Они уже кажутся повсеместными, но настоящая аккумуляторная революция все еще грядет. Взять хотя бы электромобили: в 2019 году количество электромобилей на дорогах мира составляло чуть более 7 миллионов, но ожидается, что к 2030 году оно вырастет примерно до 200 миллионов. А затем подумайте о наших надеждах на использование экологически чистой электроэнергии в будущем. ветряные турбины и солнечные батареи. Это также будет зависеть от огромных аккумуляторов, которые могут накапливать электроэнергию, когда она необходима, сглаживая пики и спады спроса.
Фирмы по всему миру вкладывают миллиарды в производство аккумуляторов, чтобы удовлетворить спрос.
Но для этого потребуется много лития. На самом деле так много, что не очевидно, сможем ли мы добыть достаточно, чтобы не отставать, по крайней мере, без еще большего разрушения окружающей среды. Может наступить момент, когда литий станет слишком дефицитным или дорогим, чтобы стать ключевым ингредиентом этой революции.
Что, если бы мы могли изготавливать батареи из чего-то настолько распространенного, что почти наверняка у вас есть это на кухне? Исследователи годами работали над батареями, основанными не на литии, а на его близком химическом родственнике — натрии, половине хлорида натрия или поваренной соли.Это было нелегко. Можно даже сказать, что это была скучная работа. Но, наконец, у нас есть выход из этого узкого места в литиевой среде. Могут ли батареи будущего быть сделаны из соли?
Чтобы понять, как приправа…
Растущие экологические издержки нашей зависимости от литиевых батарей
Вот совершенно современная загадка: что связывает аккумулятор в вашем смартфоне с мертвым яком, плывущим по тибетской реке? Ответ — литий — реактивный щелочной металл, от которого питаются наши телефоны, планшеты, ноутбуки и электромобили.
В мае 2016 года сотни протестующих бросили мертвую рыбу на улицы Тагонга, города на восточной окраине Тибетского плато. Они вытащили их из воды реки Лики, где утечка токсичного химического вещества из литиевой шахты Ганьцзичжоу Ронгда нанесла ущерб местной экосистеме.
Есть изображения масс мертвой рыбы на поверхности ручья. Некоторые очевидцы сообщали, что видели трупы коров и яков, плывущие вниз по течению, мертвые от питья зараженной воды.Это был третий подобный инцидент за семь лет в регионе, где наблюдается резкий рост добычи полезных ископаемых, включая операции, проводимые BYD, крупнейшим в мире поставщиком литий-ионных аккумуляторов для смартфонов и электромобилей. После второго инцидента в 2013 году чиновники закрыли шахту, но когда она снова открылась в апреле 2016 года, рыба снова начала умирать.
Салар де Уюни, Боливия. Рабочие бурят корку самой большой соляной равнины в мире с помощью больших буровых установок.
Они стремятся найти рассол под слоями магния и калия в надежде найти места, богатые литием. С 2000-х годов большая часть мирового лития добывается таким способом, а не с использованием источников минеральных руд, таких как сподумен, петалит и лепидолит
Матяж Кривич / ИНСТИТУТ
Литий-ионные батареи — важнейший компонент усилий по очистке планеты. Аккумулятор Tesla Model S содержит около 12 килограммов лития, в то время как решениям по хранению в сети, которые помогут сбалансировать возобновляемую энергию, потребуется гораздо больше.
Спрос на литий экспоненциально растет, и в период с 2016 по 2018 год он удвоился в цене. По данным консалтинговой компании Cairn Energy Research Advisors, ожидается, что производство литий-ионных аккумуляторов вырастет со 100 гигаватт-часов (ГВт-ч) годового производства в 2017 году до почти 800 ГВтч в 2027 году.
Уильям Адамс, руководитель отдела исследований в Metal Bulletin, говорит, что нынешний всплеск спроса можно проследить еще до 2015 года, когда китайское правительство объявило об огромном продвижении в сторону электромобилей в своем 13-м пятилетнем плане.
Это привело к значительному увеличению количества проектов по добыче лития, и, по словам Адамса, «в стадии разработки находятся еще сотни».
Но есть проблема. Пока мир пытается заменить ископаемое топливо чистой энергией, воздействие на окружающую среду от обнаружения всего лития, необходимого для этого преобразования, может стать серьезной проблемой само по себе. «Одна из самых больших экологических проблем, вызванная нашим бесконечным голодом по новейшим и умным устройствам, — это растущий кризис минеральных ресурсов, особенно тех, которые необходимы для производства наших батарей», — говорит Кристина Валимаки, аналитик Elsevier.
Тахуа, Боливия. Соледобытчики загружают в грузовик соль, богатую литием. Считается, что земля под солончаками Боливии содержит крупнейшие в мире запасы металла. (Боливийские Анды могут содержать 70 процентов лития на планете.) Многие аналитики утверждают, что извлечение лития из рассола более экологично, чем из горных пород.
Однако по мере роста спроса компании могут прибегать к удалению лития из рассола путем его нагрева, что требует больших затрат энергии.
Матяж Кривич / ИНСТИТУТ
В Южной Америке самая большая проблема — это вода. Литиевый треугольник континента, который охватывает части Аргентины, Боливии и Чили, содержит более половины мировых запасов металла под его потусторонними соляными равнинами. Это также одно из самых засушливых мест на земле. Это реальная проблема, потому что добыча лития начинается с бурения ямы в солончаках и выкачивания соленой, богатой минералами рассолы на поверхность.
Затем они оставляют его испаряться на несколько месяцев, сначала создавая смесь солей марганца, калия, буры и лития, которую затем фильтруют и помещают в другой бассейн для испарения, и так далее.По прошествии от 12 до 18 месяцев смесь достаточно профильтрована, чтобы можно было извлечь карбонат лития — белое золото.
Это относительно дешевый и эффективный процесс, но он требует большого количества воды — примерно 500 000 галлонов на тонну лития.
В чилийском Салар-де-Атакама горнодобывающая промышленность потребляла 65 процентов воды региона. Это оказывает большое влияние на местных фермеров, которые выращивают квиноа и пасут лам в районе, где некоторым общинам уже приходится получать воду из других мест.
Также существует вероятность — как это произошло в Тибете — утечки токсичных химикатов из бассейнов испарителя в водопровод. К ним относятся химические вещества, в том числе соляная кислота, которые используются при переработке лития в форму, которая может быть продана, а также те отходы, которые отфильтровываются из рассола на каждой стадии. В Австралии и Северной Америке литий добывают из горных пород с использованием более традиционных методов, но все же требует использования химикатов для извлечения его в полезной форме.Исследования, проведенные в Неваде, выявили воздействие на рыбу на расстоянии 150 миль ниже по течению от предприятия по переработке лития.
Рио-Гранде, Боливия.
Вид с воздуха на минеральные образования вдоль дельты Рио-Гранде, на краю соляных равнин. Дельта в основном сухая из-за воздействия добычи лития, которая в значительной степени зависит от воды для своих мелких искусственных соляных поддонов или солнечных прудов-испарителей, в которых солевые растворы высыхают в течение нескольких месяцев, оставляя минералы. позади.Это высыхание дельты привело к потере стабильности уровней воды как над поверхностью, так и под ней. В реке обитает множество пресноводных рыб, многие из которых происходят из бассейна Амазонки
Матяж Кривич / INSTITUTE
Согласно докладу «Друзья Земли», добыча лития неизбежно вредит почве и вызывает загрязнение воздуха. В аргентинском Салар-де-Хомбре-Муэрто местные жители утверждают, что литиевые операции привели к загрязнению водотоков, используемых людьми и скотом, а также для орошения сельскохозяйственных культур.В Чили произошли столкновения между горнодобывающими компаниями и местными сообществами, которые говорят, что добыча лития оставляет ландшафт, омраченный горами выброшенной соли и каналами, заполненными загрязненной водой неестественного голубого оттенка.
«Как и любой процесс добычи полезных ископаемых, он агрессивен, он оставляет шрамы на ландшафте, разрушает уровень грунтовых вод и загрязняет землю и местные колодцы», — сказал Гильермо Гонсалес, эксперт по литиевым батареям из Университета Чили, в 2009 году. опрос. «Это не зеленое решение — это вообще не решение.”
Но литий, возможно, не самый проблемный компонент современных аккумуляторов. Его относительно много, и теоретически он может быть получен из морской воды в будущем, хотя и с помощью очень энергоемкого процесса.
Салар де Уюни, Боливия. Лино Фита, руководитель отдела добычи калия горнодобывающей компании Comibol, наблюдает за своим заводом. Рассол в этом регионе богат калием и магнием, что затрудняет и удорожает добычу лития.Рассол помещают в большие пруды на много месяцев, чтобы испарить лишнюю воду и отделить ее соли. Оставшееся соединение затем очищают и обрабатывают.
На заводе работает очень мало специалистов по переработке лития из-за нехватки персонала по всей стране. Раньше всего три человека управляли всей производственной линией фабрики
Матяж Кривич / INSTITUTE
Два других ключевых ингредиента, кобальт и никель, в большей степени рискуют стать узким местом на пути к электромобилям и могут иметь огромные экологические издержки.Кобальт в огромных количествах можно найти в Демократической Республике Конго и в Центральной Африке, и почти нигде больше. Цена выросла в четыре раза за последние два года.
В отличие от большинства металлов, которые нетоксичны, когда их извлекают из земли в виде металлических руд, кобальт «исключительно ужасен», по словам Глеба Юшина, главного технического директора и основателя компании Sila Nanotechnologies, производящей материалы для аккумуляторов.
«Одна из самых больших проблем с кобальтом заключается в том, что он находится в одной стране», — добавляет он.Вы можете буквально просто выкопать землю и найти кобальт, так что есть очень сильная мотивация выкопать его и продать, и в результате есть много мотивации для небезопасного и неэтичного поведения ». Конго является домом для «кустарных рудников», где кобальт добывается из земли вручную, часто с использованием детского труда, без средств защиты.
Салар де Уюни, Боливия. Рассол откачивают из близлежащего озера в несколько прудов-испарителей и оставляют на 12–18 месяцев.Различные соли кристаллизуются в разное время по мере того, как раствор становится более концентрированным. Его также обрабатывают известью, чтобы удалить следы магния. Когда минералы готовы к переработке, их отправляют на ближайшую литиевую фабрику Planta Li для производства ионов, которые поступают в батареи. В 2017 году завод произвел 20 тонн карбоната лития
Матяж Кривич / INSTITUTE
Следует учитывать и политический аспект. Когда Боливия начала эксплуатировать свои запасы лития примерно с 2010 года, утверждалось, что ее огромные запасы полезных ископаемых могут дать бедной стране экономический и политический вес, аналогичный богатым нефтью странам Ближнего Востока.
«Они не хотят платить новой ОПЕК», — говорит Лисбет Даллоф из шведского экологического института IVL, которая в прошлом году выступила соавтором отчета об экологическом следе производства аккумуляторов для электромобилей.
В недавней статье в журнале Nature Юшин и его соавторы утверждали, что необходимо разработать новую технологию аккумуляторов, в которой для производства аккумуляторов используются более распространенные и экологически чистые материалы. Исследователи работают над новым химическим составом батарей, которые заменяют кобальт и литий более распространенными и менее токсичными материалами.
Но, если новые батареи менее энергоемкие или более дорогие, чем литиевые, они могут в конечном итоге оказать негативное влияние на окружающую среду в целом. «Оценка и снижение экологических издержек — более сложный вопрос, чем кажется на первый взгляд», — говорит Валимаки. «Например, менее прочное, но более экологичное устройство может повлечь за собой больший углеродный след, если учесть, что вы учитываете транспортировку и дополнительную упаковку».
Салар де Уюни, Боливия.Подобные могилы — обычное явление на солончаках. За последние два года в этом районе выпало очень мало осадков, что сказалось на жизни местных фермеров, выращивающих квиноа. Литиевые заводы, которые используют огромное количество воды, усугубили нехватку воды: в таких местах, как Пастос-Чикас, недалеко от границы Аргентины и Чили, для удовлетворения спроса приходилось доставлять дополнительную воду из других мест
Матьяж Кривич / ИНСТИТУТ
В Бирмингемском университете в рамках исследования, финансируемого правительственным фондом Faraday Challenge на сумму 246 млн фунтов стерлингов для исследования аккумуляторов, предпринимаются попытки найти новые способы утилизации литий-ионных аккумуляторов.Исследования, проведенные в Австралии, показали, что только два процента из 3300 тонн литий-ионных отходов в стране были переработаны. Ненужные MP3-плееры и ноутбуки могут оказаться на свалке, где металлы из электродов и ионные жидкости из электролита могут попасть в окружающую среду.
Консорциум исследователей во главе с Бирмингемским энергетическим институтом использует робототехнику, разработанную для атомных электростанций, чтобы найти способы безопасного удаления и демонтажа потенциально взрывоопасных литий-ионных элементов из электромобилей.На заводах по переработке отходов произошел ряд пожаров, где литий-ионные батареи хранились ненадлежащим образом или были замаскированы под свинцово-кислотные батареи и подвергались дробилке.
Сянтан, Китай. Рабочие на производственной линии Soundon New Energy, огромной компании по производству литий-ионных аккумуляторов на востоке Китая. Большинство используемых сегодня электромобилей еще не завершили свой цикл. Первый полностью электрический автомобиль, работающий от литий-ионных батарей, Tesla Roadster, дебютировал на рынке в 2008 году.Это означает, что первое поколение аккумуляторов для электромобилей еще не дошло до стадии утилизации
Матяж Кривич / INSTITUTE
Поскольку литиевые катоды со временем разрушаются, их нельзя просто вставить в новые батареи (хотя предпринимаются некоторые попытки использовать старые автомобильные аккумуляторы для аккумуляторов энергии, где плотность энергии менее критична).
«Это проблема утилизации любых батарей с электрохимическими свойствами — вы не знаете, на каком этапе их срока службы они находятся», — говорит Стивен Воллер, генеральный директор и основатель ZapGo.«Вот почему переработка большинства мобильных телефонов не рентабельна. Вот такой суп получишь.
Еще одним препятствием, говорит доктор Гэвин Харпер из проекта по переработке лития Института Фарадея, является то, что производители по понятным причинам скрывают, что на самом деле входит в их батареи, что затрудняет их правильную переработку. В настоящее время восстановленные клетки обычно измельчаются, образуя смесь металлов, которую затем можно разделить с помощью пирометаллургических методов — сжигания. Но этот метод тратит много лития.
Уезд Линьи, Китай. Производственная линия китайской компании по производству электромобилей ZD в уезде Линьи. Небольшие городские электрические двухместные автомобили компании производятся исключительно для итальянского рынка, где у ZD есть совместное предприятие Share’ngo, стартап по каршерингу в Милане.
Китай является крупнейшим в мире производителем электромобилей, и в последние несколько лет страна стремилась увеличить количество экспортируемых стран до
Матяж Кривич / INSTITUTE
Британские исследователи изучают альтернативные методы, в том числе биологическую переработку, при которой бактерии используются для обработки материалов, и гидрометаллургические методы, в которых используются растворы химикатов аналогично тому, как литий извлекается из рассола.
Для Harper речь идет о создании процесса безопасной эксплуатации литий-ионных аккумуляторов на протяжении всего их жизненного цикла, а также о том, чтобы мы не извлекали больше из земли без надобности и не позволяли химикатам из старых аккумуляторов наносить ущерб. «Учитывая, что все материалы в этих батареях уже оказали воздействие на окружающую среду и общество при их добыче, мы должны позаботиться об обеспечении надежного хранения», — говорит он.
Руководитель китайского горнодобывающего предприятия голландского управляющего активами APG в роскошном отеле.
Государственные компании в Китае активно ищут свежие месторождения карбоната лития. Они не одиноки: компании из Японии, Германии, Швеции, Франции, Швейцарии, Южной Кореи и Канады также приобретают литиевые рудники в надежде удовлетворить растущий спрос
Матяж Кривич / ИНСТИТУТ
Дополнительные отчеты и подписи к изображениям от Abigail Beall
Хотите узнать больше о будущем энергетики?
Эта статья является частью нашей серии WIRED on Energy.Мы внимательно изучаем технологии и идеи, изменяющие то, как мы приводим наш мир в действие, — от китайских автомобильных компаний, берущих на себя роль Tesla, до неиспользованных возможностей кормы.
Следите за хэштегом #WIREDonEnergy в Твиттере, чтобы быть в курсе всех наших репортажей.
Взрывная гонка за полностью изобретать аккумулятор для смартфона
Борьба за то, чтобы избавиться от зависимости Великобритании от крупных энергетических компаний
Китай берет верх над электромобилем Tesla (и побеждает)
.