Российские ученые нашли дешевую и надежную замену литиевым аккумуляторам
| ПоделитьсяУченые из России разработали технологию использования натрия вместо лития в аккумуляторах. Они смогли добиться схожей емкости АКБ, что делает технологию весьма перспективной на фоне того, что натрий дешевле лития вследствие более широкого его распространения. Кроме того, батареи на его основе намного более стабильны в сравнении с литиевыми.
Достойная замена литию
Российские ученые нашли возможную альтернативу литию для использования в современных аккумуляторах. Команда отечественных специалистов из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН совместно с иностранными коллегами из Центра им. Гельмгольца в Дрезден-Россендорфе (Германия) под руководством профессора Центра
Как сообщили CNews представители «МИСиС», использование натрия в элементах питания выгодно тем, что он представлен на Земле в значительно большем количестве, чем литий – к примеру, он есть даже в обычной поваренной соли. При этом его использование в АКБ не приведет к значительной потере емкости в сравнении с батареями на основе лития, который, к тому же, за счет ограниченных запасов этого металла, стоит заметно дороже натрия.
Как натрий работает в аккумуляторах
В ходе исследований российские ученые выяснили, что для достижения схожей с литиевым аккумулятором емкости при использовании натрия нужно «уложить» атомы элементов определенным, многослойным способом. Они экспериментировали с трехслойной структурой – слой атомов натрия сверху и снизу был закрыт слоями графена – перспективного материала, представляющего собой двухмерную решетку из атомов углерода.
Разница между однослойной и многослойной структурами АКБ
Особенный способ укладки атомов натрия заключается в их расположении в несколько слоев, находящихся один над другим. Подобная структура достигается за счет перехода атомов из металла в пространство между двумя листами графена под высоким напряжением, что имитирует процесс заряда аккумулятора. Получается своего рода «сэндвич» из слоя углерода, двух слоев щелочного металла (натрия) и дополнительного слоя углерода.
При такой структуре емкость аккумуляторов, по словам специалистов, становится схожей с емкостью стандартных литиевых батарей – 335 мАч/гр у натриевых (мАч на один грамм вещества) против 372 мАч/гр у литиевых
Надежность натриевых АКБ
Эксперименты по использованию натрия в элементах питания показали, что увеличение количества слоев не приводит к дестабилизации всего аккумулятора. Если бы вместо натрия применялся литий, эффект был бы прямо противоположный – чем выше число слоев, тем хуже была бы стабильность.
Авторы новой технологии натриевых аккумуляторов не сомневаются в ее эффективности
Слова Ильи Чепкасова подтвердил его коллега Захар Попов, старший научный сотрудник лаборатории «Неорганические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» и ИБХФ РАН. Он добавил, что, несмотря на тот факт, что атомы лития гораздо сильнее связываются с графеном, увеличение числа слоев лития приводит к меньшей стабильности. В случае натрия наблюдается обратная тенденция – рост числа слоев этого металла приводит к росту стабильности таких структур.
Как оптимизировать затраты на команду и систему управления тестированием
БизнесПреимущество натрия над литием при использовании в элементах питания признал даже сам
До отказа от лития еще далеко
На момент публикации материала разработка натриевых аккумуляторов находилась на стадии подготовки к созданию экспериментального образца, который в дальнейшем будет изучаться в лабораторных условиях. Притом выполнять эти работы будут иностранные коллеги российских ученых – из Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф.
Несмотря на обилие альтернативных технологий, литиевые аккумуляторы по-прежнему используются повсеместно
Между тем, сроки начала распространения новых АКБ, даже примерные, специалисты не называют. Технология Джона Гуденафа, даже по прошествии более трех лет с момента анонса, тоже пока не применяется в производстве батарей.
Другая разработка «МИСиС»
В августе 2019 г. специалисты «МИСиС» разработали еще одну альтернативу литиевым элементам питания. Как сообщал CNews, они придумали принцип использования растения «борщевик» при производстве электродов для суперконденсаторов (СК). Созданная ими технология была протестирована в лабораторных условиях, и эксперимент завершился успехом.
По задумке ученых из МИСиС, в качестве сырья для производства электродов суперконденсаторов должны использоваться только стебли борщевика. Для их превращения в углеродный материал, а затем и в электроды они подвергаются обработке по особой технологии, включающей в себя ряд этапов, к примеру, обработку в соляной кислоте и насыщение углекислым газом.
Пожароопасность литиевых аккумуляторов
Представить современную жизнь без литиевых аккумуляторов невозможно, они окружают нас везде — смартфоны, носимая электроника, аккумуляторные электроинструменты, электротранспорт, различные погрузчики, поломоечные машины и т.д. и т.п. Во многих сферах использование именно литиевых аккумуляторов является наилучшим решением, поскольку по таким параметрам как удельная энергоемкость и количество циклов заряда-разряда они являются лидерами, и ушли далеко вперед по сравнению со своими свинцовыми, NiCd и NiMH собратьями.
Рассматривать все плюсы и минусы «лития» сегодня мы не будем, а сосредоточимся на одном весьма серьезном недостатке — пожароопасность. Действительно, одной из самых главных проблем Li-ion аккумуляторов является вероятность возгорания, ведь в таком случае может пострадать не только устройство, в котором находилась батарея, но и все его окружающие пространство.
Мы постараемся разобраться во всех аспектах пожароопасности литиевых аккумуляторов и ответить на следующие вопросы:
- типы химии литиевых аккумуляторов. Насколько подвержены возгоранию те или иные виды аккумуляторов?
- из-за чего может загореться аккумулятор?
- техника безопасности. Что необходимо для безопасной эксплуатации аккумуляторов?
- что делать в случае возникновения экстренной ситуации?
Многие слышали, что аккумуляторы могут загореться, но далеко не все задавались вопросом — а все ли аккумуляторы одинаково пожароопасны? Давайте разберемся.
Существует несколько видов литиевых аккумуляторов:
- Li-ion.
- Li-pol.
- LiFePO4.
- LTO.
Начнем с одного из самых распространенных типов — Li-ion. Аккумуляторы данного типа обладают высокой энергоемкостью (до 280 Вт*ч/кг), наиболее часто встречаются в формате цилиндрических ячеек различных типоразмеров, самые популярные — 18650, 21700, 32650. Из таких элементов чаще всего собирают аккумуляторные батареи для электровелосипедов, электрокаров, аккумуляторного инструмента и т.д.
Минимальное напряжение для Li-ion аккумулятора варьируется от 2,5 до 2,75V, максимальное — от 4,2 до 4,35V.
В свою очередь Li-ion аккумуляторы имеют разные типы химии:
ICR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется кобальт лития. Главным преимущество таких аккумуляторов является их стоимость. У них сравнительно небольшая емкость (2000-2500mA*h) и низкие показатели токоотдачи (1-2C).
Используются они, например, в АКБ для ноутбуков. Это самый небезопасный тип Li-ion аккумуляторов, они наиболее чувствительны к перезаряду, перегреву, и механическим повреждениям. Категорически не рекомендуется использовать без платы BMS, а так же в устройствах потребляющих большие токи(>2C).
IMR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется литий-марганец. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 4-10C, что значительно расширяет область их применения. Емкость приблизительно такая же, как и у ICR — до 2500mA*h.
Этот тип аккумуляторов более безопасен, в сравнении с ICR, поскольку гораздо меньше подвержен нагреву в диапазоне рабочих токов.
INR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется никелат лития. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 4-10C, но в отличии от IMR может иметь гораздо более высокую емкость — до 3500mA*h. Так же не значительно подвергнут нагреву, при соблюдении рабочих токов.
NCR — в аккумуляторах с такой маркировкой в качестве материала катода используется
никелат лития и кобальт. Этот тип Li-ion аккумуляторов способен выдерживать токи до 2C. Имеет высокую емкость — до 3500mA*h. Главным преимуществом является высокий срок службы — более 500 циклов заряда-разряда. При сборке АКБ из NCR элементов следует учесть, что, если работа батареи планируется на токах, близким к максимально допустимым, то рекомендуется позаботится о контроле температуры, такой возможностью обладают некоторые платы BMS.
Причины возгорания Li-ion аккумуляторовОсновные причины возгорания — это перегрев или механические повреждения.
Если повреждение аккумулятора достаточно сильное, то возгорание может произойти моментально.
Что касается перегрева, он может быть вызван несколькими факторами:
- внешнее тепловое воздействие;
- короткое замыкание;
- перезаряд;
- использование аккумулятора при токах, выше допустимых.
Если элемент нагревается до 80-90°C, может запустится химическая реакция, которая продолжит его нагревать, при достижении температуры 180-200°C происходит самовозгорание с дальнейшим повышением температуры вплоть до 900°С
Стоит отметить, что, во многих Li-ion аккумуляторах установлен защитный клапан. Это устройство, которое сбрасывает избыточное давление из элемента в случае его перегрева, а так же размыкает электрическую цепь в районе его плюсового контакта. Благодаря защитному клапану во многих экстренных ситуациях удается избежать возгорания и взрыва.
Так же существуют элементы со встроенными платами защиты, которые контролируют минимальное и максимальное напряжение, а так же ограничивают ток. Такие аккумуляторы имеют немного большую длину, и более высокую цену.
Li-polLi-pol аккумуляторы очень близки по своим характеристикам к Li-ion. Они широко используются в мобильных устройствах, носимой электронике, RC моделях и Т.Д. обладают еще большей энергоемкостью, чем Li-ion. Рабочий диапазон напряжения — минимальное от 2,5 до 2,75V, максимальное — от 4,2 до 4,35V. Ключевое отличие от Li-ion — это огромная разнообразность типоразмеров.
Все причины возгорания Li-ion элементов справедливы и для Li-pol, но в сравнении с Li-ion такие аккумуляторы гораздо более чувствительны к механическим повреждениям, они «не любят» тряску, и не имеют защитных клапанов.
LiFePO4Данный тип аккумуляторов чаще всего используется в качестве замены свинцовых АКБ, в резервных источниках питания, а так же в различном электротранспорте. В сравнении с Li-ion имеет более низкую энергоемкость — до 190–250 Вт*ч/кг.
Минимальное напряжение — 2,5V, максимальное — 3,65V.
Это более безопасный тип литиевых аккумуляторов, они имеют очень высокую термическую и химическую стабильность, Т.Е. при перегреве LiFePO4 не самовозгорается. Но так же стоит понимать, что хоть LiFePO4 и не склонен химическому горению, неисправная АКБ, например, при коротком замыкании способна разогреться до высоких температур, что в свою очередь может спровоцировать возгорание окружающих батарею предметов.
LTOЛитий-титанатные аккумуляторы используются там, где требуется большая токоотдача, например, в автомобильных АКБ. Характеризуются высочайшей долговечностью — до 25000 циклов заряда-разряда. Имеют еще более низкую энергоемкость — до 110 Вт*ч/кг.
Минимальное напряжение на элементе — 1,6V, максимальное — 2.7V.
Так же, как и LiFePO4, литий-титанат считается довольно безопасным типом аккумуляторов, т.к. не подвержен самовозгоранию в случае возникновения нештатной ситуации, а так же способен выдерживать огромные токи заряда и разряда.
Техника безопасности. Какие правила следует соблюдать, для безопасного использования литиевых аккумуляторов.
В первую очередь, конечно же, стоит позаботиться о качестве продукта, который вы хотите использовать, будь то ячейки, или готовые аккумуляторные батареи. Стоит использовать товар только от надежных производителей, ведь заказывая аккумуляторы и АКБ у сомнительных поставщиков, есть риск получить не только несоответствие заявленным характеристикам, но и неприятности в виде пожара. Так, например, были случаи, когда особо некачественные аккумуляторы загорались сами по себе во время зарядки, даже если все условия эксплуатации были соблюдены.
Для безопасной работы аккумуляторов необходимо соблюдать следующие условия:
Не допускать перезаряда и переразряда аккумуляторов.
Следить, что бы температура аккумуляторов не поднималась выше 60°C.
Не использовать аккумуляторы, которые были подвергнуты механическим повреждениям, даже если на первый взгляд с ними ничего не произошло.
Не оставлять аккумуляторы в разряженном состоянии, это может привести не только к их деградации, но и к повышению внутреннего сопротивления, что в свою очередь вызовет больший нагрев.
У аккумуляторных батарей обязательно должна быть установлена плата BMS, исключением являются только те случаи, когда устройством предусмотрено отсутствие BMS в АКБ, например — моноколесо.
Не заряжать аккумуляторы при отрицательной температуре.
Соблюдение этих правил сведет к минимуму все риски, связанные с использованием литиевых аккумуляторов.
Действия в экстренной ситуацииВ случае если произошло возгорание Li-ion или Li-pol АКБ следует помнить, что это химическое горение, т.е. порошковые и углекислотные огнетушители будут неэффективны, в такой ситуации необходимо как можно быстрее залить его водой, это снизит температуру, и остановит реакцию. В случае если воды не оказалось под рукой, то самым правильным решением будет убедиться в отсутствии горючих предметов рядом с аккумулятором, и дать ему выгореть, отойдя на безопасное расстояние.
печально известный galaxy note 7. Последствия самовозгорания батареи. |
Стоит отметить, что литиевые аккумуляторы продолжают совершенствоваться, с каждым годом производители стараются делать их не только более емкими, но и более безопасными (защитные клапаны, встроенные платы защиты). В общем и целом, при соблюдении простых правил, литиевые аккумуляторы являются надежным и безопасным источником хранения энергии с массой преимуществ.
Литиевые аккумуляторы — огромный выбор по лучшим ценам
A Guide to Buying Lithium Batteries
Lithium batteries are a quality option that are available to those looking to purchase batteries for everyday products. These batteries offer many different advantages to consider when making your selection. On eBay, you can find a large variety of affordable lithium batteries that make buying batteries a hassle-free experience.
What features should lithium battery buyers consider?- Shelf life — Since batteries may not be used immediately after purchase, buyers will want to know that these batteries can last until they are needed for use.
- Recharging — Lithium batteries cost more than regular batteries due to their higher quality. Batteries that are rechargeable can save users money.
- Number of charges — Batteries can only be charged a certain number of times over their lifespan. Users will want to find batteries that can be recharged many times before they need to be replaced. Many lithium batteries can be charged up to 500 times.
- Operation in heat — Buyers will want to find batteries that can withstand higher levels of heat, so they can function in many environments.
The composition of lithium batteries makes them long-lasting, giving users extra battery power. In addition, a lithium battery will hold its charge well when it is not being used so it does not need to be continuously recharged. Lithium batteries will usually be lightweight and compact.
Where can lithium batteries be used?- Emergency power backup — The ability to last for longer period of time when idle makes these batteries ideal as a power backup.
- Alarm batteries — Lithium batteries enable users to go long periods without having to change or charge their alarm batteries.
- Cell phones — The ability to charge the batteries many times makes them useful where a battery will need to be recharged practically daily.
- Solar power storage — This setting allows lithium batteries to rapidly recharge.
Brands of rechargeable lithium batteries that consumers can purchase on eBay include:
- Energizer — Energizer lithium batteries have shelf lives of up to 20 years, which makes it one of the longest lasting batteries in the market.
- Duracell — Duracell manufactures batteries for personal use and their products are compatible with nearly all battery powered electronics.
- OmniCell — These batteries can be used for personal or industrial applications.
- Xeno — These batteries can operate in a wide variety of ways. Their batteries have many different applications.
Эта компания изобретает литий-ионную батарею заново.
В 2003 году Джин Бердичевский услышал о группе предпринимателей, которые планировали строить электрические спортивные автомобили для рынка США. Он был студентом Стэнфордского университета и был очарован энергетической отраслью — он создавал легкие автомобили на солнечной энергии, работающие на литий-ионных батареях, и гонял на них по всей стране.
Бердичевский подсчитал, что плотность энергии литий-ионных аккумуляторов позволяет создавать настоящие автомобили, которые могут проехать почти 500 км без подзарядки, и даже написал бизнес-план, основанный на этой идее.Шесть месяцев спустя он бросил Стэнфорд, чтобы присоединиться к этим предпринимателям, и стал седьмым сотрудником Tesla.
Но чем больше времени он проводил в компании, тем больше разочаровывался в состоянии аккумуляторной индустрии. «К сегодняшнему дню весь мир должен был стать электричеством», — говорит он. Но производительность была стабильной, снижение цен замедлялось, а до новых технологий аккумуляторов, которые обещали заменить литий-ионные, все еще оставались десятилетия.
Бердичевский покинул Tesla и вернулся в Стэнфорд, чтобы учиться на магистра материаловедения, чтобы найти возможные решения.Но он понимал, что любая новая технология должна быть встроена в существующие производственные процессы, если она собирается завоевать популярность — солнечная промышленность преподнесла поучительную историю, в которой постепенные улучшения и падение цен на существующие кремниевые солнечные батареи вытеснили новаторов из бизнеса. Он решил, что ответ заключается не в том, чтобы заменить литий-ионный, а в том, чтобы сделать его лучше.
В 2011 году он основал компанию Sila Nanotechnologies вместе с профессором технических наук Джорджии Глебом Юшиным и коллегой по Tesla Алексом Джейкобсом.Компания стремится улучшить литий-ионные аккумуляторы на 50 процентов за счет замены анода — одного из четырех ключевых компонентов батарей, которые также имеют катод, сепаратор и электролит. (Ионы лития перемещаются от анода к катоду через электролит, когда используется аккумулятор, и в противоположном направлении, когда он заряжен).
Анод обычно изготавливается из графита, но Sila создала анод, состоящий в основном из нанотехнологического кремния, который может удерживать примерно в 24 раза больше лития без разбухания и разрушения, поэтому батарея того же размера может удерживать гораздо больше энергии. .Это будет жизненно важно для обезуглероживания грузов и авиации. «Это 50-процентное улучшение, которое мы предлагаем, безусловно, позволит осуществлять дальние перевозки грузовым автотранспортом, оно позволит осуществлять полеты на электричестве», — говорит Бердичевский (хотя он говорит, что электрические полеты, вероятно, когда-либо будут пригодны только для коротких региональных поездок).
Sila работает с BMW и Daimler над электромобилями, а с другими партнерами — над потребительскими устройствами, о которых будет объявлено позже в этом году. Когда продукты появятся на рынке («в течение шести месяцев», — говорит Бердичевский), они станут самым большим изменением в технологии аккумуляторов с начала 1990-х годов, когда литиевые и кобальтовые батареи впервые попали к потребителям в Sony Walkman.
Одна из проблем, связанных с литий-ионными ионами, — это негативное воздействие добычи лития и кобальта на сообщества и окружающую среду в Южной Америке, Азии и Африке. Это — и рост цен на литий — стал одной из движущих сил множества рекламируемых новых технологий хранения энергии, таких как литий-сера, алюминий-ионные и углеродные суперконденсаторы.
Но литий — один из самых маленьких и легких элементов. «Эти химические связи — одни из самых прочных, которые вы можете получить на единицу веса и объема», — говорит Бердичевский.«С научной точки зрения трудно понять, что это за замена». И он утверждает, что это не так уж и мало. При необходимости вы можете извлечь его из морской воды.
Стратегия Sila по совершенствованию существующей технологии, безусловно, окупается с точки зрения инвестиций — недавно компания привлекла 600 млн долларов для финансирования новой производственной линии, и, хотя компания не планирует строить собственные батареи, в ближайшие годы она будет строить завод, способный поставлять анодные материалы для элементов питания миллиона автомобилей или миллиарда потребительских устройств.
Сосредоточившись только на одной части технологии, а не пытаясь заново изобрести батарею, Sila смогла вывести на рынок улучшенные продукты для аккумулирования энергии таким образом, чтобы их можно было интегрировать в существующие производственные линии, в то время как до других технологий еще далеко. Дальнейшие улучшения других частей батареи могут выжать из литий-ионных аккумуляторов еще больше энергии и привести нас туда, где мы должны быть, чтобы бороться с изменением климата. «Это революция по частям, — говорит Бердичевский.
Батареи Iron-Flow могут выбить литий-ионные из их места номер один
Фирма по хранению энергии ESS Inc. из Орегона получила заказ на поставку батареи новой формы для проекта в Испании. Заказ включает 17 долговременных складских систем железных поточных аккумуляторных батарей ESS для гибридного проекта в Испании.
В соответствии с этим заказом ESS заключает контракт на поставку системы хранения энергии для поддержки строящейся солнечной фермы. Инновационная система ESS будет иметь общую мощность 8 МВтч для обеспечения устойчивости местной энергосистемы.
«Мы на 100% привержены хранению энергии как важному дополнению к нашему расширяющемуся портфелю проектов в области возобновляемых источников энергии», — сказал Паскуале Зальца, руководитель отдела долговременного хранения и гибридных систем Enel Green Power. «В рамках этого проекта мы собираемся оценить и утвердить проточные батареи ESS, которые мы выбрали из-за их правильного сочетания длительной емкости, долговечности, экологической устойчивости и безопасной эксплуатации».
Контракт будет реализован в сотрудничестве с глобальной системной фирмой Loccioni и инженерной фирмой Enertis.
Как работает железная батарейка?
Согласно ESS, их железная батарея использует железо, соль и воду в качестве электролита для хранения энергии для будущего использования. Жидкие электролиты циркулируют для заряда и разряда электронов посредством процесса, называемого окислительно-восстановительным восстановлением.
Слово «окислительно-восстановительный потенциал» является сокращением слов «восстановление», которое представляет собой усиление электронов, и «окисление» или потерю электронов.
Согласно ESS, в их системе «используется один и тот же электролит как в отрицательной, так и в положительной частях уравнения, что исключает перекрестное загрязнение и разложение.Вот почему химический состав ESS остается стабильным в течение неограниченного количества циклов зарядки и разрядки глубокого цикла ».
Технология, конечно же, запатентована и поставляется с собственной системой управления. Она также устраняет необходимость в серии фиксированных элементы или модули, что означает, что он имеет значительно улучшенную емкость хранения энергии и обладает высокой масштабируемостью.
Эта комбинация помогает снизить риск возгорания или взрыва от батарей — что приятно. согласно ESS, надежно и экономично в долгосрочной перспективе.В то время как обычные обычные химические батареи, такие как литий-ионные, могут прослужить до 7 или 10 лет, железные проточные батареи должны легко прослужить 20 лет и более. И не только это, но и его емкость не снизится в течение всего срока службы.
Эта технология также очень экологична, поскольку не требует использования редкоземельных элементов, таких как ванадий или литий. У обоих из них, особенно у последнего, есть очень сомнительные методы поиска и очистки, которые могут быть очень вредными для окружающей среды (и людей).
ESS ранее заключала контракт на поставку своей системы хранения энергии для других проектов в Пенсильвании, Патагонии и Германии.
Все хорошие новости для ESS. Более того, как было объявлено ранее в этом месяце, специализированная приобретающая компания ACON S2 Acquisition Corp. объявила о слиянии с ESS для создания публичной компании.
Однако для завершения этой сделки необходимы одобрения акционеров и регулирующих органов.
Производитель литиевых батарей поднял конвейер, чтобы преодолеть загруженность портов
В начале августа Enovix Corp.завершил установку специализированного оборудования для сложной производственной линии во Фремонте, Калифорния, и готовится начать коммерческое производство батарей для мобильных электронных устройств в начале 2022 года.
Заторы в океане, захватившие порты западного побережья США в этом году, могли свести на нет эти усилия.
Для производителя передовых литий-ионных аккумуляторов, строящего свой первый завод в сжатые сроки, перспектива ожидания автоматизированной сборочной линии из Азии в течение нескольких недель не рассматривалась.
Таким образом, Enovix и ее партнер по логистике TransPak тактически быстро перешли на авиаперевозки. И ни один широкофюзеляжный грузовой самолет, такой как Boeing 777 или 747, не годится. Запрос был направлен в украинские авиалинии «Антонов» для приобретения его Ан-124, сверхбольшого реактивного самолета, изначально предназначенного для перевозки танков для российских вооруженных сил, а теперь самого большого грузового реактивного самолета, регулярно используемого в коммерческих целях.
«Мы столкнулись с выбором: согласиться с трехмесячной отсрочкой и отложить запуск нашего завода, когда у наших клиентов появятся продукты, для которых они рассчитывают на этот компонент, или попытаться найти какой-то творческий способ решить эту проблему», — сказал главный операционный директор Об этом Кэмерон Дейлз заявила в интервью.
Автоматическая сборочная линия состоит из более чем 25 роботов, работающих в унисон. Всего отгрузка составила 55 тонн. После обширных испытаний на заводах в Азии оборудование было частично разобрано и тщательно упаковано в 60 транспортных ящиков перед погрузкой на Ан-124, который доставил его в международный аэропорт Сан-Франциско в воскресенье в конце апреля. Имея длину почти 230 футов, два внутренних крана и переднюю и заднюю аппарели, суперфрахтовщик хорошо подходит для перевозки негабаритных грузов.
Большинство единиц прибыли на грузовых платформах на завод во Фремонте в течение нескольких часов после приземления. Один кусок был настолько большим, что на следующий день потребовалось сопровождение калифорнийского дорожного патруля.
По словам Дейлса, чартерные авиаперевозки, включая логистические мероприятия, явились «значительным сокращением пути» для открытия завода. «Это, безусловно, связано с более высокими ценами по сравнению с другими видами транспорта, но с точки зрения рентабельности инвестиций для нас это было несложно. Время было так дорого.”
Enovix — это пример того, как компании выходят за рамки традиционной логистической тактики, чтобы поддерживать свой бизнес в условиях разорванных цепочек поставок более года. А сегодня ситуация еще хуже, чем пять месяцев назад.
Океанская транспортная система никогда не была так забита в течение длительного периода, как сейчас: около 65 контейнеровозов в Тихом океане ожидают захода в порты Лос-Анджелеса и Лонг-Бич. Грузы на терминалах накапливаются быстрее, чем грузовики и поезда могут их вывезти.COVID наносит ущерб производительности портов и в Азии, а суда настолько отклоняются от графика, что их своевременность прибытия снижается до 25%.
Весной у берегов Южной Калифорнии стояло в очереди менее половины грузовых судов, чем сейчас. И проблемы выходят далеко за рамки перенаселенности. Грузоотправители изо всех сил пытаются найти доступные контейнеры в Азии, и для подтверждения бронирования может потребоваться неделя или две. Для розничных торговцев цикл от заказа до оплаты увеличился вдвое до четырех месяцев.
Retail club Costco на прошлой неделе заявил, что нанял компанию для эксплуатации специализированных грузовых судов от его имени из-за ненадежной работы крупных морских перевозчиков. Home Depot и Walmart также пошли на этот экстраординарный шаг.
Завод Enovix станет первым в мире предприятием, способным производить серийное производство передовых литий-ионных батарей со специальной трехмерной архитектурой, называемой силиконовым анодом, которая обеспечивает до 110% повышение плотности энергии по сравнению со стандартными батареями в мобильных приложениях.Плотность энергии — это объем памяти, который можно упаковать с учетом форм-фактора. Чем плотнее батарея, тем дольше может работать мобильный телефон или тем больше функций может включить производитель. В автомобиле, чем более энергоемкий источник питания, тем меньше требуется аккумуляторных элементов, что снижает стоимость и массу.
Ожидается, что при полном строительстве завод будет производить 45 миллионов батарей в год.
Зачем строить в США, если почти все литий-ионные батареи производятся в Азии? По словам Дейлса, у Enovix есть несколько местных поставщиков, в частности, для некоторых видов оборудования, более индивидуализированного, и считает, что совместное размещение исследований и производства имеет решающее значение в высокотехнологичных отраслях.
«Аккумуляторы следующего поколения требуют тесной обратной связи между производственной линией и специалистами по исследованиям и разработкам», — сказал он.
Местное производственное предприятие также продвигает U.Цель правительства США — создать в США индустрию электрических аккумуляторов, поскольку страна движется к будущему с электромобилями. Законодатели и администрация Байдена стремятся поддержать внутреннее производство критически важных продуктов, таких как аккумуляторы для электромобилей и полупроводники, утверждая, что использование зарубежных источников угрожает экономической и национальной безопасности.
Когда производство технологий, изобретенных в США, было передано на аутсорсинг в Азию, инновационный потенциал многих компаний был в конечном итоге утрачен, поскольку НИОКР в конечном итоге переместились в центр производства, по мнению производственных экспертов.
Enovix, финансируемый производителями полупроводников на Кипре, Intel и Qualcomm, соревнуется с конкурентами, чтобы вывести на рынок аккумуляторные батареи нового поколения. Завод во Фримонте недавно произвел свой первый аккумуляторный элемент. Клиенты планируют использовать аккумуляторы в таких приложениях, как смарт-часы, мобильные телефоны и ноутбуки.
Компания также выпустила новый дизайн аккумуляторных элементов для очков дополненной реальности, а в прошлом месяце подписала соглашение о покупке с неназванной калифорнийской технологической компанией на сумму до 20 миллионов долларов.Заказчик заплатит 3,5 миллиона долларов за резервирование производственных мощностей в течение следующего года, а коммерческое производство планируется начать в 2025 году.
Литий-ионные аккумуляторы Enovix, которые вдвое превышают энергоемкость аккумуляторов, представленных в настоящее время на рынке, могут обеспечивать ресурсоемкие вычислительные функции, такие как дополненная реальность, при этом, по заявлению компании, при сохранении времени автономной работы и небольшого размера, которые необходимы потребителям.
Dales сказал, что Enovix изучает, где разместить второй завод.Будущий завод, открытие которого запланировано на 2023 год, будет примерно в шесть раз больше, чем площадка во Фримонте. Enovix купит второй завод у существующего производителя аккумуляторов и модернизирует его, заявил генеральный директор и соучредитель Харролд Руст в июльской видео-презентации.
Тем временем технологическая компания работает над переводом своей технологии в форм-фактор, который можно использовать в электромобилях. И недавно он выиграл контракт с армией США на демонстрацию своей технологии для питания очков ночного видения и другого оборудования, которое носят солдаты в полевых условиях.
В июле Enovix объединилась со специальной приобретающей компанией Rodgers Silicon Valley Acquisition Corp. в результате обратного слияния. Листинг (NASDAQ: ENVX) привел к валовой выручке в размере 405 миллионов долларов, которые, по словам компании, помогут профинансировать строительство первых двух производственных мощностей при продолжении разработки ячеек для электромобилей.
Нажмите здесь, чтобы увидеть больше рассказов Эрика Кулиша о FreightWaves / American Shipper.
СВЯЗАННЫЕ НОВОСТИ:
Аренда судов: Costco арендует суда для срочной доставки
Рекорд побит: 73 контейнеровоза застряли в ожидании у побережья Калифорнии
Порты LA / LB для тестирования расширенного режима в ночное время и в выходные дни
Байден выбирает бывшего заместителя секретаря Министерства транспорта на должность царя порта
Доставка литиевых батарей? Labelmaster предлагает этикетки, упаковку, формы и учебные руководства для литиевых батарей.от Labelmaster
Нормативная информация для литиевых батарей
Продукты, которые помогут вам соответствовать требованиям к литиевым батареям
Революционная упаковка для литиевых батарей
Многие литиевые батареи и устройства с батарейным питанием считаются опасными материалами. Их безопасная и соответствующая транспортировка может быть сложной, трудоемкой и сложной задачей.
Obexion — это полная линейка защитной упаковки, которая снижает риск возгорания литиевых батарей.Для любого типа литиевой батареи или устройства передовая технология упаковки Obexion является простым, полным и совместимым решением.
Узнайте больше о Obexion PackagingКак доставить литиевые батареи по воздуху
Международная организация гражданской авиации (ИКАО) — агентство ООН, которое регулирует перевозку опасных грузов на борту самолетов — ввело запрет на перевозку автономных ионно-литиевых батарей (ООН 3480) в качестве груза на пассажирских самолетах. Запрет действует уже 2 года.
Поскольку литий-металлические батареи (№ ООН 3090) уже были запрещены, новые правила запрещают перевозку отдельных литиевых батарей в любом количестве или упаковке в качестве груза на пассажирских самолетах.
Важная информация о доставке литиевых батарей по воздуху.
Новые правила доставки перевозчиками
FedEx Политика доставки аккумуляторов — вступает в силу с 1 января 2017 г.
FedEx Express меняет свою политику в отношении автономных отправлений литиевых батарей (т.е., без упаковки и без оборудования). Это означает, что грузоотправителям придется изменить способ подготовки этих отправлений, если они захотят продолжить использование FedEx Express. В соответствии с новой Политикой доставки аккумуляторов FedEx Express, все отдельные поставки литиевых аккумуляторов потребуют перевозки в качестве полностью регулируемых отправлений в соответствии с Разделом 1A или Разделом 1B Инструкций по упаковке 965 и 968 ИКАО / ИАТА, соответственно. [ПОДРОБНЕЕ]
UPS Политика доставки аккумуляторов — вступает в силу с 1 января 2017 г.
UPS следует FedEx и меняет свои требования к автономным поставкам литиевых аккумуляторов (т. Е.е., не упакованные в оборудование или вместе с ним) доставлены воздушным транспортом. Это означает, что грузоотправителям придется изменить способ подготовки этих отправлений, если они захотят и дальше пользоваться услугами UPS Air. Новые требования в политике доставки батарей UPS заключаются в том, что все отдельные поставки литиевых батарей требуют перевозки в качестве полностью регулируемых перевозок в соответствии с разделом 1A или разделом 1B Инструкций по упаковке 965 и 968 ИКАО / ИАТА, соответственно. [ПОДРОБНЕЕ]
Какие литиевые батареи имеют новые ограничения на доставку?
Исключений для малых и средних типов литиевых батарей значительно меньше, и большинство литиевых батарей станут регулируемыми опасными материалами класса 9, когда будут предложены для наземного транспорта.Это новое требование означает, что для многих типов небольших литиевых батарей, на которые не распространяются правила, теперь потребуется использовать упаковку с характеристиками ООН, маркировку класса опасности и расширенные требования к документации. Это оказывает большое влияние на небольшую бытовую электронику с литиевыми батареями, такую как портативные компьютеры, электроинструменты и медицинские устройства.
Транспортировка литиевых батарей — глобальное взвешивание
Вся нагрузка на литиевые батареи и оборудование, которое они питают, будут подпадать под требования этих новых правил независимо от того, доставляются ли они в Соединенные Штаты, из них или через них.При импорте или экспорте литиевых батарей никакая посылка не может покидать док-станцию без упаковки, маркировки и маркировки изделий в соответствии с этими новыми правилами США. Кроме того, все перевозки, выполняемые авиаперевозчиками под флагом США, независимо от происхождения или пункта назначения рейса, должны будут соответствовать требованиям к упаковке аккумулятора.
Определены новые типы литиевых батарей
PHMSA пошла по двум направлениям в отношении описаний отгрузки для литий-металлических аккумуляторов и литий-ионных аккумуляторов, подобных тем, которые содержатся в Типовых правилах ООН, Технических инструкциях ИКАО и Кодексе опасных грузов ИМО.Большинство изменений было внесено в требования к упаковке и предупреждению об опасности при транспортировке литиевых батарей.
Если у него есть заряд, Labelmaster может обработать соответствие.
Labelmaster может направить вас в правильном направлении, предлагая продукты и услуги, необходимые для соответствия этим новым правилам перевозки литиевых, литий-металлических и литий-ионных батарей. От упаковки аккумуляторов, маркировки и документации до обучения и доставки — просто обратитесь за помощью к специалисту по нормативным требованиям Labelmaster.
Отчет об опасных грузах
Могут ли инновации в области упаковки снова упростить доставку аккумуляторов?
Для обеспечения безопасности грузов и людей правила перевозки литиевых батарей и устройств стали более сложными и обременительными. Запреты на коммерческую авиацию. Новые этикетки и классификации. Новые ограничения на отправку и состояние груза.
Как сделать транспортировку литиевых батарей более безопасной и простой?
Продукты и услуги литиевых батарей
Продукты литиевых батарей
Обслуживание литиевых батарей
Поиск упаковки батарей
Чтобы соответствовать сегодняшнему все более мобильному образу жизни, батареи становятся все более мощными.Некоторые батареи могут представлять значительный риск при транспортировке, поэтому были введены требования для управления этими рисками. Программа Labelmaster Battery Packaging Finder разработана, чтобы помочь вам выбрать подходящую упаковку для ваших грузовых автомобилей.
Что делает литиевые батареи особенными?
Что такого особенного в литиевых батареях, что делает их столь эффективными для обеспечения энергии окружающего нас мира? Что в них классифицирует их как опасные грузы? В этой анимированной инфографике дается краткий обзор замечательной технологии, лежащей в основе этих высокоэнергетических источников энергии, и предлагаются советы по обеспечению безопасной и безопасной доставки.
Поддержание тока соответствует требованиям
Март 2019
Дополнительная этикетка, необходимая для перевозки литий-ионных батарей: Появилось долгожданное временное окончательное правило DOT PHMSA (IFR), повышающее меры безопасности для литиевых батарей, перевозимых самолетами в Федеральном реестре на этой неделе, 6 марта. Этот IFR в целом гармонизирует 49 CFR с Техническими инструкциями ИКАО по безопасной перевозке опасных грузов по воздуху (правила, действующие в ТИ ИКАО с 1 апреля 2016 г.).В нашем сообщении в блоге о доставке литиевых батарей кратко излагаются основные изменения, касающиеся авиаперевозок литиевых элементов и батарей в США, вступающие в силу немедленно.
[Подробнее]
Октябрь 2018
По мере того, как быстро приближается 2019 год, перевозчики литиевых батарей должны знать об обязательных изменениях этикеток, которые вступают в силу 1 января. В течение почти 2 лет грузоотправители небольших (исключенных) батарей и устройств с батарейным питанием имели возможность использовать либо этикетку «Осторожно» при обращении с литиевыми батареями, либо знак литиевых батарей во время работы в переходный период, который разрешен в рамках международных и Внутренние правила.С 1 января отметка о литиевой батарее становится обязательной, а этикетка для обращения становится устаревшей.
[Подробнее]
Labelmaster Lithium Battery Blog Статьи
- 6 февраля 2020 г .: Как доставлять литиевые батареи по воздуху — в 2020 г. и позже
- 30 января 2020 г .: DOT PHMSA Hosts First Заседание Консультативного комитета по безопасности полетов литиевых батарей
- 2 января 2020 г .: Hazmat надеется 2020: если бы миром управляли специалисты по опасным грузам
- 5 декабря 2019 г .: Почему новые сводные правила испытаний литиевых батарей не вызывают беспокойства
- 19 сентября 2019 г .: 6-этапный рецепт успешной обратной логистики литиевых батарей
- 8 августа 2019 г .: Предварительный просмотр симпозиума DG: Почему вторичная переработка литиевых батарей внезапно стала привлекательной?
- 20 июня 2019 г .: 5 вопросов, которые следует задать о тестировании упаковки литиевых батарей
- 16 мая 2019 г .: Лучшие 3PL предлагают советы по электронной коммерции по доставке литиевых батарей по USPS
- 9 мая 2019 г .: Доставка литиевых батарей по почте: 3 вещи, которые вы должны знать
- 4 апреля 2019 г .: Награда Obexion «Превосходство в транспортной упаковке»: наша благодарственная речь
- 8 марта 2019 г .: Временное окончательное правило литиевых батарей DOT PHMSA ( IFR) вступает в силу немедленно
- 12 октября 2018 г .: Подготовка к работе — 1 января обязательны новые марки и этикетки для литиевых батарей
- 13 сентября 2018 г .: Литиевые батареи Пятница — a.к.а. Симпозиум по опасным грузам 2018, день 3
- 10 сентября 2018 г .: Дайджест DG: FMCSA проведет сеанс прослушивания HOS, PHMSA объявляет о новых специальных разрешениях
- 9 августа 2018 г .: Спикер Симпозиума по опасным грузам 2018 Питер Маккей: Обзор данные боеприпасы.
- 12 июля 2018 г .: Спикер Симпозиума по опасным грузам 2018 Дэйв Бреннан об IATA и инновациях
- 11 мая 2018 г .: PHMSA публикует предлагаемую предстоящую нормативную повестку дня
- 23 апреля 2018 г .: Дайджест DG: OSHA выпускает ICR по патогенам, передающимся с кровью, механическим прессам и взрывчатым веществам
- 12 апреля 2018 г .: IATA публикует Рекомендации 2018 г. для пассажиров, путешествующих с литиевыми батареями
- 22 февраля 2018 г .: 10 вещей, которые ваш начальник отдела может не знать об опасных грузах
- 15 февраля 2018 г .: Эксперты Hazmat согласны — пора записаться на Симпозиум по опасным грузам!
- 8 февраля 2018 г .: 7 новых технологий литиевых батарей; 0 новые правила
- 25 января 2018 г .: Признание менеджера 3PL hazmat: «Литиевые батареи — это моя жизнь.»
- 18 января 2018 г .: Технология перевозки опасных грузов: Было бы здорово, если бы…
Долгий путь к экологичным литий-ионным батареям | Feature
К 2050 году до 1 миллиарда транспортных средств на дорогах будут работать на электричестве, что примерно в 72 раза больше, чем в 2020 году. Электрифицированный автопарк может положить конец пожирателям газа, дымным городам и запаху бензиновых паров. Эти автомобили будут питаться от литий-ионных аккумуляторных батарей.
Но у литий-ионных аккумуляторов есть свои проблемы с устойчивостью.По мере роста спроса на электромобили в ближайшие годы может произойти вторичная экологическая катастрофа, если батареи, используемые в этих транспортных средствах, не будут производиться более экологичным способом с учетом их полного жизненного цикла. Химики находятся в авангарде и в центре истории об аккумуляторах, начиная с ранних работ ученых, которые разделили Нобелевскую премию 2019 года по химии, до тех, кто сейчас пытается улучшить материалы, используемые в них.
Лучшие батареи должны будут использовать менее дефицитные или проблемные минералы, а еще лучше — вообще их не использовать.А те, которые они используют, нужно будет получать экологически безопасным способом. Полный анализ жизненного цикла компонентов необходимо учитывать в самом начале разработки материалов, чтобы обеспечить поставку батарей в будущем, поставку, которая сама по себе не разрушит планету.
К основным элементам, требующим серьезного размышления, относятся литий и кобальт. В мае 2021 года Международное энергетическое агентство опубликовало отчет, призывающий правительства задуматься о важнейших минералах, которые потребуются для питания электромобилей и возобновляемой энергии в будущем.Они подчеркивают огромный рост спроса на полезные ископаемые по мере того, как мы переходим от автомобилей с бензиновым двигателем к электромобилям — с учетом того, что в электромобиле требуется в шесть раз больше полезных ископаемых, и огромное их количество, не требуется математика, чтобы это понять. Потребуется гораздо больше сырья — по некоторым оценкам, чтобы обеспечить к 2030 году 1,8 миллиона тонн в год.
Более этичный литий
Один из этих важнейших материалов, литий, не является особенно дефицитным ресурсом, при этом Геологическая служба США оценивает общие мировые ресурсы примерно в 80 миллионов тонн — и по мере изучения различных источников это число растет.Но литий становится проблематичным, когда его извлечение в настоящее время сопряжено с огромными экологическими проблемами. По данным Геологической службы США, пять горнодобывающих предприятий в Австралии и два предприятия по добыче соли в Аргентине и Чили, а также некоторое производство в Китае составляют почти все мировые поставки лития. Литий добывают двумя способами: он извлекается путем испарения его из огромных солончаков в Аргентине и Чили. Этот процесс требует огромного количества воды с катастрофическими последствиями для местной дикой природы и населения.В качестве альтернативы литий можно добывать в виде минерального сподумена (силикат лития и алюминия), как это преимущественно происходит в Австралии и Китае. Сподумен необходимо обрабатывать при очень высоких температурах, более 1000 ° C, с использованием огромного количества энергии. Затем его выщелачивают кислотой.
Но устойчивое производство лития возможно даже в Великобритании. Компания Cornish Lithium использует горнодобывающее наследие Корнуолла и уникальную геологию, чтобы попытаться изменить производство лития. Корнуолл расположен на граните, который особенно богат литием.А глубоко под землей — горячие рассолы, в которых его много.
Компания Cornish Lithium пробурила скважины глубиной 1 км на старом горнодобывающем участке и испытывает возможность откачки горячих рассолов из геотермальных резервуаров, впервые обнаруженных добытчиками олова много лет назад. В то время эти горячие воды в конечном итоге вынудили горняков прекратить свою деятельность, но наследие всех этих геологических данных теперь оказывается плодотворным в поиске мест, которые обеспечат хороший доступ к богатым литием рассолам.Завод Cornish Lithium использует технологию прямой экстракции лития (DLE) для извлечения лития из горячих рассолов. Как правило, это ионообменные смолы, подобные тем, которые были разработаны американским стартапом Lilac Solutions в Окленде, штат Калифорния. Точные детали технологии DLE, как правило, являются собственностью компании, но Lilac’s использует разбавленную соляную кислоту для образования хлорида лития, который затем можно использовать в батареях.
Это сложнее, чем кажется. Эти рассолы похожи на горячий суп, заправленный лишь щепоткой смешанных минералов.Чтобы получить только соли лития, необходима очень избирательная система разделения. В рассолах Корнуолла главный исполнительный директор Cornish Lithium Джереми Рратхолл говорит, что в более глубоких геотермальных водах, которые они также исследуют, содержится около 260 ppm лития, 6000 ppm натрия, 2500 ppm кальция и 5 ppm солей магния. «Вам нужно попытаться извлечь маленькую иголку из очень большого стога сена», — говорит исполнительный директор Cornish Lithium Джереми Рэтхолл. Для этого они пропускают рассол через коробку DLE, которая представляет собой столбик шариков адсорбента.Как только поток прекращается, шарики элюируются разбавленной соляной кислотой. Рассолы, не содержащие лития, наконец, закачиваются обратно под землю.
КомпанияCornish Lithium представила демонстрацию своей технологии на мини-экспериментальной установке во время саммита G7, который проходил в Корнуолле в июне этого года. На месте они начали откачивать рассол из своей небольшой скважины и тестируют различные методы DLE. Французская фирма Geolith испытывает свой комплект DLE в Корнуолле. В их системе частицы адсорбента привиты к микроволокнам, и, хотя детали хранятся в секрете, эти микроволокна очень избирательны по отношению к ионам лития.После пропуска рассолов через систему микроволокна промывают кислотой, получая концентрированные хлориды лития. А рассолы с удаленными ионами лития затем закачиваются обратно под землю. Хлориды, которые они могут производить, также могут быть преобразованы в карбонаты или гидроксиды лития.
Другая компания, Precision Periodic, установила буровую установку на литиевом заводе в Корнуолле. Они используют керамические наношарики с огромной площадью поверхности. Рассол пропускают через колонки, заполненные шариками, под действием силы тяжести, и компания заявляет, что он работает за счет адсорбции, а не ионного обмена, при этом только ионы лития прилипают к колонке, а остальная часть рассола проходит через нее.Соляная кислота используется для удаления лития из колонки. Другая компания, новозеландская Geo40, предлагает использовать огромные резервуары, заполненные адсорбентами, которые избирательно улавливают ионы лития.
Помимо всасывания горячих рассолов, компания Wrathall изучает заброшенные глиняные карьеры недалеко от Сент-Остелла в Корнуолле. Эти участки являются домом для минералов слюды, которые могут обеспечить изобилие лития. В 1987 году Британская геологическая служба опубликовала отчет, в котором указывалось, сколько лития находится в слюдах на одном участке недалеко от Сент-Остелла — до 3 миллионов тонн только на первых 100 м земного шара.«Это грандиозная вещь, научная статья, и ее игнорировали, пока мы ее не взяли», — говорит Рратхолл. Слюда на этих участках содержит литий более низкого содержания, чем в сподумене, но Рратхолл говорит, что это не должно быть проблемой, потому что участок — старый карьер китайской глины — уже был добыт. И Wrathall уверен, что они могут использовать доброкачественную химию для извлечения лития. В сентябре они планируют начать работу на более крупном пилотном заводе, который заработает к марту 2022 года.
Wrathall рассматривает проект как шанс для Корнуолла — одного из самых бедных уголков Великобритании — вновь открыть для себя свое экономическое богатство, оставшееся после предыдущего периода расцвета горнодобывающей промышленности.Литий можно будет использовать в ближайшем будущем заводе по производству аккумуляторов, а также, возможно, в этом районе будет развиваться производство автомобилей. Возможно строительство перерабатывающих заводов.
И это еще не все, — говорит Рэтхолл. «Это самый экологически чистый литий, потому что из него также можно извлекать безуглеродное тепло», — говорит он. И с этим геотермальным теплом приходит энергия, часть которой может использоваться для работы литиевой установки, а остальная часть может использоваться где-то еще, даже в гидропонном сельском хозяйстве.
И Корнуолл — не единственное место, где литий можно производить устойчиво.Проект в долине Рейна в Германии, которым управляет Vulcan Energy Resources, также стремится производить литий без выбросов углерода. Их пилотная установка по производству лития с нулевым содержанием углерода уже работает и сообщит о решении профинансировать полномасштабную установку к 2024 году, говорит Фрэнсис Ведин, исполнительный директор проекта.
В проектеVulcan также используется геотермальная энергия, добыча богатых литием рассолов и использование DLE для получения лития в форме хлорида лития, который затем превращается в гидроксид.«Европе, да и всему миру, нужен весь литий, который она может получить», — говорит Ведин. «Текущий углеродный след литиевой промышленности неприемлемо высок, поэтому теперь, когда объемы спроса на литий растут так быстро, мы считаем, что наша технология и проект имеют решающее значение для обеспечения перехода на электромобили с чистым нулевым выбросом углерода. след. ‘
Прочие компоненты
Что касается лития в батарее, то еще один серьезно проблемный компонент литий-ионных батарей, получивших Нобелевскую премию, находится в катоде.Катодом в батарее, продаваемой Sony в 1990-х годах и широко используемой до сих пор, является оксид лития-кобальта.
«Прямо сейчас с точки зрения сырья настоящие проблемы связаны с кобальтом и никелем, это уже серьезная проблема», — говорит Стефано Пассерини из Технологического института Карлсруэ в Германии. И из этих двух металлов кобальт является наиболее проблемным. Запасы кобальта преимущественно находятся в Демократической Республике Конго (ДРК). Добыча полезных ископаемых в ДРК носит жестокий характер и широко осуждается за нарушения прав человека, которые идут рука об руку с добычей кобальта.Помимо человеческих затрат, такая узкая цепочка поставок может сделать стоимость кобальта непредсказуемой и нестабильной.
Никель-марганцево-кобальтовые материалы, известные как NMC, выглядят многообещающими в качестве катодных материалов. Серена Корр из Университета Шеффилда, Великобритания, возглавляет консорциум Futurecat Института Фарадея. Она объясняет, почему повышение содержания никеля полезно: «Когда вы увеличиваете содержание никеля, вы улучшаете плотность энергии и увеличиваете мощность», — говорит она. «Обратной стороной является то, что синтетически очень сложно производить эти материалы.И это из-за окислительно-восстановительной химии никеля. «Получить правильную степень окисления никеля может быть действительно сложно», — говорит Корр. Ее группа использует микроволновую химию, чтобы попытаться создать эти шпинельные структуры с высоким содержанием никеля.
Но никель — это временное решение. В конечном итоге необходимо будет заменить и кобальт, и никель. Другой проект института Фарадея, посвященный катодам, Catmat, возглавляет Сайфул Ислам из Университета Бата. «В ближайшем будущем NMC, вероятно, будет доминировать в производстве электромобилей», — говорит Ислам.Но он оптимистично настроен в отношении того, что в конечном итоге и кобальт, и никель можно будет полностью заменить. «Мы рассматриваем, например, катодные материалы на основе марганца и железа, поскольку марганец и железо гораздо более экологичны и в гораздо большей степени естественны».
Есть шанс, что появятся другие преимущества при поиске новых материалов. «Известно, что одним из основных препятствий для повышения плотности энергии в литий-ионной батарее, например, для электромобилей, является плотность энергии катода», — говорит Ислам.
Ислам и его коллеги переходят от традиционных слоистых материалов, используемых в литий-ионных батареях, к неупорядоченным структурам, не содержащим ни кобальта, ни никеля. «Они основаны на структуре каменной соли. Это всем хорошо знакомо », — объясняет он. Структуры неупорядочены, так что каждый катионный узел содержит смесь лития и марганца, а каждый анионный узел — смесь кислорода и фтора. Несмотря на то, что они неупорядочены, эти структуры на основе марганца обладают высокой плотностью энергии — и, что еще лучше, в них нет кобальта или никеля.В своем последнем исследовании группа Ислама использовала методы рентгеновской абсорбционной спектроскопии и рассеяния вместе с компьютерным моделированием, чтобы выяснить, что особенного в окислительно-восстановительных реакциях в одной из этих каменных солей марганца, которые сделали ее таким хорошим катодным материалом. Неупорядоченная структура улавливала молекулярный кислород, образованный из Li 2 MnO 2 F, что заставляло материал вести себя больше как твердотельный электрод. Редокс-пары марганца и кислорода также могли работать при более низких напряжениях, чем традиционные слоистые оксиды.
Одним из основных препятствий для повышения плотности энергии в литий-ионной батарее является плотность энергии катода
Каким бы важным ни было исследование катодов в будущих батареях, другие части батареи также могут быть улучшены.
Пассерини имеет исследовательскую группу, состоящую из более чем 50 ученых, и они вместе изучают все части батареи. В частности, его интересуют связующие, которые удерживают электроды на месте в батарее и прикрепляют их к токоприемнику.Полимеры, используемые в настоящее время в качестве связующих, должны обрабатываться с использованием органических растворителей и часто содержат фтор, что делает их трудными для работы и трудными для вторичной переработки или утилизации. Заменяя эти связующие на водные системы, Пассерини и другие надеются преодолеть проблемы, связанные с окружающей средой, связанные с этим малоизвестным аспектом производства батарей.
Passerini также улучшает работу электролитов, разрабатывая добавки, которые помогают стабилизировать электролит и предотвращают его слишком сильную реакцию с катодами в высоковольтных литий-ионных батареях, особенно в батареях типа NMC.Команда Пассерини недавно разработала комбинацию добавок к электролиту, которые вместе стабилизировали аккумулятор, а также улучшили его работу.
Еще одно преимущество этого нового электролита заключается в том, что он может быть переработан. Используемая обычная соль электролита, LiPF 6 , реагирует с водой с образованием HF, поэтому ее нелегко перерабатывать. Поэтому использованные литий-ионные аккумуляторы в конечном итоге утилизируют путем их сжигания, объясняет Пассерини.
Помимо литий-ионных
Заглядывая в будущее, можно ли заменить универсальную литий-ионную аккумуляторную батарею новой, хотя и связанной с ней технологией? Текущие потенциальные претенденты включают твердотельную литиевую батарею, литий-воздушную батарею и даже замену лития натрием или другими металлами.
Я вижу, что производители автомобилей по крайней мере слушают — несколько лет назад им было все равно
Но даже с улучшенными компонентами и литием из экологически чистых источников необходимо изменить отношение, если устойчивое производство батарей станет реальностью. «Лучший способ сделать аккумулятор устойчивым — это разработать элемент, который можно легко переработать», — говорит Пассерини. Это будет долгий процесс, потому что для каждого отдельного выигрыша в области устойчивого развития поиск нового материала в одной части батареи часто приносит отдачу в процессе производства батареи.Например, электролиты могут быть легко переработаны, но при помещении в полную ячейку они могут привести к коррозии алюминиевого токосъемника. По словам Пассерини, технологии будут означать, что все эти проблемы можно решить, но на это потребуется время и, возможно, батареи станут дороже.
Вернувшись в Корнуолл, Wrathall надеется включить переработку в любой будущий завод по производству литиевых батарей. «Совершенно необходимо, чтобы мы начали думать об утилизации сейчас», — говорит он. «Но батареи очень трудно переработать, потому что некоторые люди говорят, что это все равно, что пытаться получить муку из хлеба.’
Passerini прогнозирует, что более экологичные батареи станут широко использоваться только тогда, когда у производителей не будет другого выбора, кроме как использовать их. Законодательство станет движущей силой, в конечном счете, в обеспечении устойчивости батарей. В декабре 2020 года Европейская комиссия объявила о планах, которые могут стать началом этого.
Производители автомобилей тоже должны принять участие. Хорошая новость в том, что похоже, что это возможно. «Я вижу, что производители автомобилей по крайней мере слушают — несколько лет назад им было все равно», — говорит Пассерини.
Кэтрин Сандерсон, независимый журналист из Корнуолла, Великобритания
Полностью твердотельные литиевые батареи с использованием сульфидных электролитов: от фундаментальных исследований до практического проектирования
Полностью твердотельные литиевые батареи на основе сульфидного электролита (SE) привлекли внимание всего мира благодаря своей искробезопасности и более высокой плотности энергии по сравнению с обычными литий-ионными батареями (LIB).Однако низкая стабильность SE на воздухе, вредные межфазные реакции, недостаточный ионный контакт твердое тело-твердое тело и большой разрыв между фундаментальными исследованиями и практической инженерией препятствовали коммерциализации ASSLB на основе SE. Этот обзор направлен на объединение фундаментальных и инженерных перспектив для рационального проектирования практичных ASSLB на основе SE с высокой плотностью энергии, охватывающих SE, интерфейс и практичные полностью твердотельные карманные ячейки. Во-первых, кратко излагаются последние достижения в области типичных псевдобинарных, псевдотройных и псевдочетвертичных SE и выделяются эффективные стратегии улучшения ионной проводимости, химической и электрохимической стабильности.Более того, проблемы и стратегии на границах катода и анода рассматриваются отдельно. Кроме того, для лучшего понимания интерфейса ASSLB исследуются передовые методы определения характеристик на месте . Приведены примеры обнадеживающих демонстраций твердотельных литий-ионных и полностью твердотельных литий-серных батарей на основе SE. Что наиболее важно, твердотельные карманные ячейки с ориентацией на плотность энергии разработаны с использованием практических инженерных параметров. Предлагаемый дизайн может служить в качестве количественной основы для прогнозирования практической плотности энергии твердотельных карманных ячеек на основе SE в будущем.Наконец, представлены будущие направления и наши перспективы в отношении ASSLB на базе SE.
У вас есть доступ к этой статье
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова? Литиевая батарея:: Мобильные решения
Примечание. Дополнительные требования и условия, которые могут применяться, см. В 49 CFR 175.10 (a) (17).
* Примечание. Транспортировка этого предмета на коммерческих самолетах регулируется федеральными постановлениями и политикой авиакомпаний. Пожалуйста, проконсультируйтесь с вашей авиакомпанией перед полетом, чтобы убедиться, что ваше мобильное устройство и его литий-ионные батареи разрешены.
** Батареи не соответствуют требованиям авиакомпаний
Литиевые батареи, готовые к путешествию.
Думаете о путешествии в будущее, но беспокоитесь, что не можете взять с собой в полет кресло с электроприводом или аккумулятор для скутера? У нас есть для вас идеальное решение! Приобретите литиевый аккумулятор для своего GoGo® Endurance Li, Jazzy® Passport, 4-колесного складного самоката Go-Go® или 3-колесного скутера iRIDE®.
FAA разрешает провозить в самолет литиевые батареи емкостью до 300 Вт-ч или меньше. Батареи можно проверить или взять с собой в ручную кладь. Допускается перевозка не более одной запасной батареи мощностью не более 300 Втч или двух запасных батарей мощностью не более 160 Втч каждая.
Если аккумулятор остается на устройстве, он должен быть защищен от другого багажа или другого груза. Предположим, мобильное устройство не обеспечивает адекватной защиты. В этом случае аккумулятор необходимо снять, клеммы аккумулятора должны быть закрыты, а аккумулятор необходимо взять с собой как ручную кладь.
Прежде чем путешествовать с креслом с электроприводом или мотороллером, мы рекомендуем вам связаться с вашей авиакомпанией, чтобы узнать, как перевезти аккумулятор в качестве пассажира. Возможно, вам потребуется спланировать поездку до поездки, и может потребоваться дополнительное время для регистрации.
Перед поездкой вам также следует уточнить в авиакомпании, будет ли ваше сложенное инвалидное кресло / устройство разрешено в пассажирском салоне или мобильное устройство с извлеченными батареями должно перевозиться в качестве зарегистрированного багажа.
Беспокоитесь о перебоях в подаче электроэнергии и застревании в кресле-кресле?
Не волнуйтесь.У тебя есть сила! При отключении электроэнергии будьте готовы к использованию новой дополнительной перезаряжаемой резервной литиевой батареи. Он доступен на креслах-качалках Pride Power Lift, включая коллекции Oasis, Infinity и Heritage. Легко переходите из полностью откинутого положения в положение стоя даже при отключении электроэнергии с помощью литиевой резервной батареи.
Перезаряжаемая литиевая резервная батарея входит в стандартную комплектацию каждой модели линейки VivaLift! ® Power Recliner. Даже когда электричество отключилось, вы можете наслаждаться душевным спокойствием и полностью расслабиться в своем VivaLift! Реклайнер мощности.
Несколько фактов о литиевой батарее:
- Литиевые батареи не требуют замены после каждого использования.
- При подключении к розетке литиевая батарея начинает заряжаться, когда снова включается питание.