Новые аккумуляторы для электромобилей: Из чего скоро будут делать аккумуляторы для электромобилей

Содержание

Из чего скоро будут делать аккумуляторы для электромобилей

Какими будут аккумуляторные батареи электромобилей будущего:

  1. Углеродные нанотрубки электрода лития
  2. Медные нанопроволоки катода лития
  3. Литий-воздушный карбон
  4. Литий кремния
  5. Гибрид углеродно-пенного конденсатора
  6. Литий-кремниевый полимер
  7. Литиевое серо-углеродное нановолокно
  8. Литий-марганцевые композиты, кремний-углеродные нанокомпозиты

По итогам 2018 года продажи Tesla Roadster, Chevrolet Volt, Nissan Leaf, Fisker Karma и Mitsubishi MiEV не велики. Проблема в аккумуляторных батареях, не позволяющих совершать длительные поездки без подзарядки из-за малой емкости. Подробнее о проблемах электромобилей здесь

Многообещающие заявления ученых и итоги испытаний аккумуляторов для электромобилей, дают надежду, что вскоре автомобиль будет проезжать до 800 км на одном электродвигателе. Все идет к тому, что через 10 лет продажи электрических и гибридных (бензиново-электрических) авто, могут достичь одного процента от общих гигантских продаж автомобильного рынка.

Это около 150 тысяч единиц в год.

До 2017 года Toyota, использовала никель-металлгидридные (Ni-MH) аккумуляторы (подробней об аккумуляторах и их видах здесь). Сейчас на рынок выходят автомобили с литий-ионными аккумуляторами, которые превосходят никель-металлгидридные в мощности и времени зарядки. В 2018 году электромобили Prius, RAV4 и гибрид Prius уже поставляются с литий-ионными.

Да, литий-ионные аккумуляторы маленький шаг для всего человечества в мире альтернативных источников топлива. Но давайте будем откровенны: технологии аккумуляторов для электромобилей и гибридов по-прежнему не идут в сравнение с бензиновым или дизельным двигателем. Ни один из электродвигателей не рассчитан на расстояние большее, чем 500 км.

  • 2017 Tesla Model S – 507 км
  • 2017 Chevrolet Bolt EV – 383 км
  • 2017 Hyundai Ioniq Electric – 200 км
  • 2017 Ford Focus Electric – 185 км
  • 2017 BMW i3 (94-амерная батарея) – 183 км
  • 2017 Nissan Leaf – 172 км
  • 2017 Mitsubishi i-MiEV – 94 км

Электрические силовые агрегаты дороже бензиновых эквивалентов, примерно на 50%. Чтобы продажи электромобилей начали рост, должен быть повышен километраж пройденного пути на одном аккумуляторе и сокращена себестоимость производства.

Мы подобрали несколько перспективных технологий для аккумуляторов, которые могут прижиться в электромобилях. Аккумуляторы станут новым альтернативным видом топлива. Разработки ведутся в институтах, лабораториях и исследовательских центрах США, Японии, Великобритании и.… будете смеяться, России. Некоторые разработки финансируются из государственной казны.

Углеродные нанотрубки электрода лития

Больше положительных ионов, больше электроэнергии в аккумуляторной батарее | Разрабатывается в Массачусетском институте технологий

Используя слои углеродных нанотрубок – сильных микроскопических полых нитей с относительно большой площадью – ученые из Массачусетского института технологий разрабатывают катод (электрод, через который проходит поток электронов из аккумулятора), который хранит и высвобождает намного больше положительных ионов, чем обычные литиевые аккумуляторы. Идея состоит в том, что новый катод увеличит количество энергии, хранящейся в электрической батарее автомобиля и ускорит электрический поток в десять раз по сравнению с существующими продуктами. Также развитие новых катодов аккумулятора улучшит твердотелые конденсаторы и приведет к комбинации аккумулятор/конденсатор, которая будет в состоянии хранить и поставлять намного больше электроэнергии, чем любое другое доступное аналогичное устройство.

Про нанотрубки Массачусетский институт рассказал еще в 2010 году. Технология готова к продаже, вся техническая документация подготовлена. Чтобы углеродные нанотрубки электрода лития были применены в аккумуляторах электромобилей технологию должен купить заинтересовавшийся автопроизводитель и довести ее до ума применив в автомобилях. Затем проведут тест-драйвы, ряд обязательных краш-тестов. Только после этого машины с нанотрубками в аккумуляторах запустят в серийное производство. По нашим подсчетам, машины с этой технологией выйдут не раньше, чем через 5 лет.

Медные нанопроволоки катода лития

Надежда министерства энергетики США | Разработки ведет Университет штата Колорадо

В этом аккумуляторе пористый проводниковый графитовый электрод будет заменен на микроскопически тонкие медные провода. Эта разработка называется 3D блоком, потому что эти тонкие провода – толщиной в одну тысячную от толщины человеческого волоса – накапливают ионы на всей своей поверхности, а не только на плоской металлической. Медь менее чувствительна к высоким температурам. Ее способность аккумулировать ионы намного выше, чем у графита, который сейчас используется в литиевых аккумуляторах.

Литиевый аккумулятор с нанопроволокой вмещает и выдает больше энергии, чем обычные литиевые аккумуляторы электромобилей. Технология настолько перспективна, что проект заинтересовал министерство энергетики США, где поддерживают разработку электрических автомобилей. В разработку уже пошли первые финансовые вливания из казны США.

Литий-воздушный карбон

О чем молчит IBM? | Разработки IBM

Цель разработок IBM — увеличение пройденного пути автомобиля с электрической силовой установкой до 800 км. Машина покроет расстояние между городами в 600 км и еще весь день будет ездить по городу на одном только электродвигателе.

Для этого компания разрабатывает литий-воздушные батареи с потенциалом для гораздо большей плотности энергии, чем в литий-ионных аккумуляторах. IBM утверждает, что их аккумулятор работает дольше на одной подзарядке благодаря карбоновым электродам, в которых ионы вступают в реакцию с кислородом, но кислород не разрушает электролитной среды. IBM сохраняет режим тишины по поводу новой технологии, которая держит кислород под контролем, но сообщается, что разработка проводилась на молекулярном уровне. Себестоимость аккумулятора тоже держится в тайне. Литий-воздушные батареи вряд ли будут коммерчески доступны для производителей электрических автомобилей до 2020 года.

Литий кремния

Больше ионов! Больше! | Разработчик – Северо-Западный университет

Гарольд Х. Кун, работает в школе инженерных и прикладных наук им. Маккормика при Северо-Западном университете. Он изучает применение кремниевых электродов (обычно применяются углеродные), надеясь создать аккумулятор большой емкости с большим диапазоном работы. Кун утверждает, что, используя гибкие электроды и свойства кремния расширяться и сокращаться при поглощении и высвобождении ионов, литиевый аккумулятор сможет хранить в себе во много раз больше ионов чем обычный. Такой аккумулятор будет заставлять ионы двигаться быстрее – настолько быстро, что время зарядки электромобиля уменьшится.

Гибрид углеродно-пенного конденсатора

Самая запутанная из запутанных технологий аккумуляторов для электромобилей и гибридов | Разработка Мичиганского технологического университета

Ученые из Мичиганского технологического университета работают над аккумулятором, в котором объединят плотность накопленной энергии химического аккумулятора с эффективностью поставки энергии твердотелых конденсаторов. Для увеличения емкости в качестве катода в аккумуляторе используют углеродную пену. Используемый углеродный анод, гибрид аккумулятор/конденсатор меньше весит и дает больший заряд, чем обычный конденсатор. Устройство переживет не меньше 1000 циклов зарядки, не проявляя признаков снижения производительности.

Литий-кремниевый полимер

Умный полимер — залог будущего для гибридной батареи | Разрабатывается министерством энергетики

Ученые из Национальной лаборатории Лоренца Беркли в Калифорнии разрабатывают литиевый аккумулятор, который сможет хранить в себе большой объем энергии. Разработка известна как литий-кремниевый полимерный аккумулятор. В отличие от других технологий, которые используют кремниевые электроды, специально спроектированный полимер сохраняет структуру электродов, пока они расширяются и сжимаются, тем самым увеличивая объем энергии принимаемой на хранение.

 

Литиевое серо-углеродное нановолокно

Разработчик – Стэнфордский университет

Ученые Стэнфордского университета утверждают, что способность кремния аккумулировать намного больше ионов лития, чем нынешние электроды, делает его №1 в выборе, когда речь заходит об увеличении плотности энергии в аккумуляторе. Но здесь есть одна проблема: кремний сильно расширяется, когда поглощает ионы, и эта подвижность приводит к разрушению проводимости анода. Однако изготовление нановолокон из кремния снижает этот эффект.

Кроме того, ученые обнаружили, что углеродные нанотрубки, внутренняя поверхность которых покрыта серой, позволяют аккумулятору отдавать до десяти раз больше энергии, чем обычные литиевые аккумуляторы. Утверждается, что сера это экологически чистое и дешевое покрытием для электродов, она легко доступна и не токсична.

Литий-марганцевые композиты, кремний-углеродные нанокомпозиты

До 500 км. на одном аккумуляторе обещает компания с парфюмерным названием | Разрабатывается компанией Envia Systems

Первоочередная разработка компании — патентованный катодный материал на основе марганца, богатого металла, который высокоустойчив при использовании в аккумуляторных батареях. По словам компании, Envia марганец дешевле, чем распространенные катоды на основе кобальтового материала. Его использование снизит себестоимость аккумуляторных батарей для гибридов. Также, по словам представителей компании, технология увеличит диапазон работы электродвигателя до 500 км.

Бонус

Технология которая уже применяется: 12-вольтный аккумулятор с аббревиатурой AMG

Несмотря на то, что в гибридных автомобилях стоят мощные силовые источники, бортовые компьютеры, свет, замки питают обычные 12-вольтные аккумуляторы. Последнее поколение 12-вольтных свинцово-кислотных батарей называются Absorbed glass mat – AMG. В AMG содержится серная кислота электролита в сочетании с гелем вместо жидкого электролита. Эти свинцово-кислотные батареи удерживают заряд до одного года, служат дольше чем обычные батареи, герметичны, не требуют обслуживания, устойчивы к тряске. Недостатки в том, что AMG батареи много весят, требуют специальную зарядку, стоят дороже.

Тема про аккумуляторы бесконечна. Еще одно интересное рассуждение на тему, какой аккумулятор для запуска автомобиля лучше: литиевый или свинцово-кислотный, читайте тут.

В завершение, посмотрите видео — ролик о тайных разработках электромобилей в СССР

Назван способ сделать электромобили дешевле: Бизнес: Экономика: Lenta.ru

Новые натрий-ионные аккумуляторы для электрокаров помогут удешевить производство и сделать автомобильный рынок доступным более широкому кругу потребителей. Такой способ снизить стоимость электромобилей назвала колумнист Bloomberg Анджани Триведи. Однако для их внедрения потребуется совершенно новая цепочка поставок.

Материалы по теме

00:01 — 24 августа

Бьют своих.

Зачем в Китае вводят санкции против богатейших компаний страны?

00:01 — 13 сентября

Вопреки всему.

Первая в мире страна перешла на биткоин. К чему это приведет?

Энергетические характеристики этих батарей практически идентичны потенциалу широко используемого литий-ионного аккумулятора. Вместе с тем стоимость используемых материалов значительно ниже. В глобальной автоиндустрии натрий-ионная батарея впервые была представлена в июле 2021 года китайской компанией Contemporary Amperex Technology (CATL), крупнейшим в мире производителем аккумуляторов.

Министерство промышленности и информатизации Китая заявило, что будет стимулировать разработку, стандартизацию и коммерциализацию нового продукта. Натрий-ионные аккумуляторы не только дешевле, но и надежнее популярных на данный момент батарей, а также быстрее заряжаются. Китайское министерство считает, что разработка станет качественной альтернативой всем аналогичным продуктам.

Разработка натрий-ионных аккумуляторов началась еще в 1970-х годах, но литий-ионные батареи показались производителям более многообещающими. Со временем потребители стали отмечать несовершенство блоков питания на основе лития: материалы для производства очень дороги из-за низкой доступности, а сами батареи небезопасны, так как неисправные аккумуляторы могут загореться во время работы.

Материалы для изготовления натрий-ионных аккумуляторов оказались гораздо доступнее — аналитики из Jefferies Group подсчитали, что запасов натрия на планете в 300 раз больше, чем лития, и они распределены по ее территории более равномерно. Доступность дает батареям ценовое преимущество: они могут стоить на 30-50 процентов меньше, чем самые дешевые электромобильные аккумуляторы, доступные на рынке в настоящее время. Кроме того, натрий-ионные блоки питания лучше работают при низких температурах и имеют больший срок службы. Ожидается, что последний продукт китайской фирмы CATL будет иметь энергоемкость 160 ватт-час на килограмм, а для достижения 80-процентного заряда потребуется всего 15 минут.

Аккумуляторы нового поколения создаются в Европе

В новом гигантском НПО Battery Industrialization Centre в британском г. Ковентри. Jason Alden / Bloomberg

Аккумуляторные батареи используются повсюду − в наших телефонах, ноутбуках и автомобилях, но недорогими и высокопроизводительными источниками энергии будущего они до сих пор не стали. Целый ряд европейских и швейцарских научно-производственных инициатив пытается сейчас нащупать пути к инновационному прорыву в этой перспективной области.

Этот контент был опубликован 17 сентября 2021 года — 07:00
Саймон Бредли

Уроженец Лондона, Саймон – мультимедийный журналист, работающий в SWI swissinfo.ch с 2006 года. Он говорит на французском, немецком и испанском языках, освещает работу ООН и других международных организаций со штаб-квартирами в Женеве, а кроме того, и целый ряд других тем, главным образом во франкоязычной части Швейцарии.

Больше материалов этого / этой автора | Англоязычная редакция

Доступно на 9 других языках

Редактор русскоязычной версии Надежда Капоне.

«Благодаря применению аккумуляторов можно сократить на 30% углеродные выбросы в транспортном и энергетическом секторах, обеспечить электричеством дополнительно 600 млн человек, а также создать по всему миру 10 млн долговременных и экологически устойчивых рабочих мест», — сказано в недавно опубликованном ежегодном докладе Всемирного экономического форума в Давосе, штаб-квартира которого расположена в местечке Колоньи в пригороде Женевы. Пока доминирующую роль на рынке батарей и аккумуляторов играет Азия, причем более 90% их производства приходится на Китай, Ю. Корею и Японию. 

Но Европа намерена уже в скором времени сократить свое отставание. Европейский союз, уступая требования местных гигантов автомобилестроения, намерен скоро запустить массовое производство аккумуляторных батарей и ячеек (модульных элементов перезаряжаемых батарей), с тем чтобы положить конец технологической зависимости от зарубежных производителей. «В настоящее время мы просто пытаемся наверстать упущенное, но основная идея ЕС заключается в том, чтобы создать собственную производственно-инновационную базу для разработок в сфере производства аккумуляторов». 

Об этом мы беседуем с Корсин Баттальей (Corsin BattagliaВнешняя ссылка), экспертом Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt EmpaВнешняя ссылка). Швейцария не входит в Евросоюз, но принимает активное участие в европейских научных проектах по разработке аккумуляторов нового поколения. Четыре года назад с целью наращивания производственных мощностей и развития научно-исследовательского потенциала в данной сфере по инициативе Еврокомиссии был создан Европейский аккумуляторный альянс (European Battery Alliance). 

По данным НКО Transport & Environment, в рамках этой инициативы по всей Европе запланировано построить почти 40 заводов по производству батарей, так называемых «гигафабрик». Если все они в самом деле заработают, то к 2025 году старый свет сможет обеспечить себе долю мирового рынка аккумуляторов в 20%, что в годовом выражении составит торгово-промышленный оборот на ровне в 250 млрд евро или 270 млрд швейцарских франков. Одним из первых полностью европейских предприятий по производству экологически чистых аккумуляторов станет гигафабрика Northvolt EttВнешняя ссылка на севере Швеции в городе Шеллефтео. 

Площадь огромного завода по производству литий-ионных батарей достигает 500 000 квадратных метров или 70 футбольных полей. Фабрика Northvolt заявляет, что сможет выпускать батареи в количестве, необходимом для производства одного миллиона электромобилей в год. В настоящее время создание гигафабрик в Швейцарии не планируется, но страна и ее огромный научный потенциал тесно связаны с европейскими усилиями по разработке модели аккумулятора будущего. 

Огромный завод по производству литий-ионных аккумуляторов Northvolt Ett на севере Швеции будет занимать площадь более 500 000 квадратных метров или 70 футбольных полей. William Steel (Northvolt)

«Идет ли речь о сырье и материалах, о сборке аккумуляторных ячеек в единую батарею, о системах менеджмента, о переработке, утилизации или о системах хранения энергии − в Швейцарии есть большое число компаний, активно работающих в области производства аккумуляторов, а некоторые даже являются мировыми лидерами этой отрасли», — говорит Корсин Батталья.

Самовосстанавливающиеся батареи

На протяжении последних десятков лет доминирующей технологией хранения электроэнергии были литий-ионные батареи, и ожидается, что спрос на них вырастет в течение следующего десятилетия в десять раз. За последние 30 лет стоимость литиевых батарей упала почти на 100%, но наука в направлении совершенствования таких батарей практически никак не продвинулась. Для удовлетворения будущего спроса на такие аккумуляторы нам потребуются альтернативные технологии, обеспечивающие повышенные сроки службы их элементов и повышение общей емкости данных батарей. 

Именно этим и занимается European Battery 2030+, европейская инициатива в области исследований и разработок аккумуляторных батарей с общим бюджетом в 40 млн евро. Инициатива был запущена в прошлом 2020 году, в нее входят семь крупных исследовательских проектов, реализуемых при поддержке девяти европейских стран, включая Швейцарию. Один из проектов называется HIDDEN, и он ставит перед собой задачу увеличить средний срок службы литий-ионных аккумуляторов и их удельную энергоемкость по меньшей мере на 50%.

Корсин Батталья (справа) и исследователь Мари-Клод Бэй из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (Empa), активно участвующей в европейских исследованиях параметров аккумуляторных батарей. Empa

«Реальную проблему для долговечности литий-металлических батарей представляет постепенный рост внутри них так называемых дендритов, крошечных жестких древовидных структур. Их игольчатые выступы называются усы, — объясняет Аксель Фюрст (Axel FuerstВнешняя ссылка), руководитель проекта HIDDEN при Бернской высшей школе прикладных наук (Berner FachhochschuleВнешняя ссылка). — Металлический литий имеет очень высокую энергетическую плотность и поэтому его можно использовать для производства все более легких и энергоемких батарей. Но дендриты растут очень быстро, из-за чего срок жизни таких аккумуляторов в среднем невелик», — говорит он.

Чтобы решить эту проблему, его группа занимается изучением процесса самовосстановления батареи. Они надеются, что специально разработанные термотропные (то есть образующиеся в результате нагревания твёрдого вещества и существующие в определённом интервале температур и давлений) жидкокристаллические ионные электролиты вместе с добавками и пьезоэлектрическим сепаратором, создающим электрическое поле, смогут остановить процесс роста коварных дендритов. Первую концептуальную модель такого аккумулятора тут надеются представить к 2023 году в надежде, что потом она получит широкое распространение и будет востребована на рынке.

Меньше редких металлов

Тем временем Корсин Батталья и его коллеги из Empa координируют европейский исследовательский проект SENSE, целью которого является создание так называемого литий-ионного аккумулятора «поколения 3b» с композитным анодом из кремния и графита и монокристаллическим катодом NMC, содержащим соединения никеля, марганца и кобальта. Целью исследования является повышение удельной энергоемкости батареи, что позволит увеличить дальность пробега транспортных средств, усовершенствовать технологии быстрой зарядки аккумуляторов и сократить объемы использования редких металлов. 

«Мы хотим сократить содержание кобальта и повысить содержание никеля», — говорит исследователь из Empa. Кобальт — один из самых дорогих материалов в батарее. Производители стараются сократить его использование, так как его поставки могут в будущем быть связанными со значительными политическими и социальными издержками и рисками. Напомним, что около 70% мировых объемов кобальта поступает на рынок из ДР Конго, а там работа шахтеров сопряжена с опасностью и вредными условиями труда. Основные же мощности по обогащению кобальтовой руды расположены в Китае. «Создание идеальной батареи — задача не из легких, зачастую требующая компромиссного подхода, от чего-то приходится отказываться, чтобы получить на выходе желаемый инженерный результат», — объясняет Корсин Батталья. 

Дело в том, что никель, обычно добавляемый в состав батареи, увеличивает мощность аккумулятора и он относительно дешев, но при этом никель приводит к быстрому износу батареи. Ученые в Швейцарии поэтому проводят сейчас эксперименты, добавляя в графитовый анод кремний. Этот материал представляет собой особый интерес для исследователей, поскольку он способен сохранять примерно в 10 раз больше энергии, чем графит. Но во время циклов заряда и разряда кремний подвержен расширению, что ведет к разрушению структуры анода и быстрой потере производительности. Эксперты Empa также занимаются сейчас разработкой новых датчиков быстрой зарядки для установки их на литий-ионные батареи, с тем чтобы аккумуляторы можно было заряжать быстрее и эффективнее. «Чтобы ускорить процесс зарядки нам нужно получить данные о локальной температуре и ресурсе аккумуляторной батареи, а также быстрее делать замеры внутри её ячеистых элементов», — говорит К. Батталья.

Твердотельные аккумуляторы

Еще одним претендентом на звание аккумулятора будущего является твердотельный аккумулятор с твердым электролитом, которым уже сейчас можно заменять вместо легковоспламеняющихся жидкие электролиты, используемые в обычных литий-ионных аккумуляторах. Такие батареи считаются более экономичными, безопасными, они требуют меньше сырья для их производства. Новейшие прототипы позволяют предположить, что твердотельные батареи смогут в будущем хранить на 80% больше энергии, чем нынешние литий-ионные аккумуляторы того же веса и объема.

Монтаж аккумулятрной батареи на фабрике Leclanche в городе Ивердон-ле-Бен на западе Швейцарии, май 2020 года. Компания Leclanche SA является ведущим мировым поставщиком высококачественных накопителей энергии на основе литий-ионных технологий. Keystone / Laurent Gillieron

Корсин Батталья говорит, что такие прорывные технологии сулят нам множество преимуществ, но воспользоваться ими в полном объеме пока не получается, соответствующие разработки пока не готовы покинуть пределы исследовательских лабораторий. По его словам, разработать твердотельную батарею с большой емкостью и длительным сроком службы оказалось не так-то просто. «Сделать такой аккумулятор с удвоенной энергоемкостью не проблема, но, скорее всего, после 20 циклов перезарядки такая батарея выйдет из строя», — объясняет он. Остается обычная батарея. Ее энергоемкость можно удвоить, заменив графит металлическим литием, но слишком быстрая зарядка батареи с большим содержанием лития приводит опять же к образованию дендритов, которые срок службы батареи резко сокращают.

Хотя батареи можно увеличить вдвое, заменив графит (материал анода литий-ионной батареи) на металлический литий, но слишком быстрая зарядка литий-металлической батареи вызовет образование дендритов, сокращающих срок ее службы. А ведь сумей твердотельные литиевые батареи решить все свои проблемы, с их помощью технологии, лежащие в основе мобильных источников энергии, смогли бы сделать огромный шаг вперед в плане и энергоемкости, и долговечности. В рамках проекта SOLIDIFY, направленного на разработку производственных процессов для так называемых аккумуляторов «поколения 4b», твердотельных аккумуляторов, которые могут быть готовы к выходу на рынок через десять лет, швейцарская структура Empa уже плотно сотрудничает с десятком своих европейских партнеров.

Эффективные системы хранения энергии

В ближайшие десятилетия значительный рост степени востребованности также ожидает стационарные системы хранения энергии. Литий-ионные аккумуляторы и батареи с монокристаллическим катодом NMC, содержащим соединения никеля, марганца и кобальта, уже используются для хранения солнечной и ветровой энергии, получаемой в условиях домашних хозяйств. Ученые сейчас занимаются поиском альтернатив таким литий-ионным батареям, пытаясь усовершенствовать, например цинковые, натрий-ионные и ванадиевые аккумуляторы, которые, как оказалось, хорошо подходят для стационарного хранения энергии. 

Однако для того, чтобы удовлетворить растущий спрос на такие хранилища и обеспечить их ценовую конкурентоспособность, необходимо еще приложить значительные усилия. Швейцарское ведомство Empa является одним из двенадцати партнеров, которые как раз и занимаются активизацией таких усилий в рамках европейского аккумуляторного проекта SOLSTICE, в котором также участвуют швейцарские фирмы FZSONICK и Quantis. Их цель заключается в разработке никель-солевых термальных аккумуляторных батарей на основе жидких натрия и цинка, которые работают только при высоких температурах и которые можно использовать для стационарного хранения энергии.

По словам К. Баттальи, по мере быстрого увеличения в ближайшие десятилетия спроса на стационарные накопительные системы и в связи с ростом числа электромобилей на дорогах спрос на инновационные аккумуляторы также будет возрастать, а это значит, что многие швейцарские фирмы, помимо уже имеющихся игроков, также смогут получить свою долю прибыли. «Ко мне часто обращаются швейцарские компании, которые не связаны напрямую с аккумуляторной отраслью, но, имея за плечами знания и опыт в сфере производства и интеграции (разных производственных процессов в единую систему), они все чаще рассматривают эту отрасль в качестве направления на рынке, перспективного и для них тоже».

Сотрудничество компаний Lonza и Natron Energy

Еще один крупный проект в области технологий хранения энергии реализуется сейчас в Швейцарии в рамках сотрудничества между биохимической компанией Lonza, расположенной в кантоне Вале, и американской компанией Natron Energy. В апреле 2021 года они объявили о достижении стратегического соглашения с целью поставки порошка берлинской лазури (синий пигмент/железисто-синеродистая соль окиси железа), необходимого для производства натриево-ионных аккумуляторов.

Один из бизнесов компании Lonza, компания Lonza Specialty Ingredients, будет производить порошок берлинской лазури для Natron Energy на своем предприятии в городе Фисп (Visp, кантон Вале). С конца следующего 2022 года этот пигмент будут использовать на производстве аккумуляторных электродов на новом предприятии этой компании, рассчитанном на примерно 100 сотрудников и расположенном недалеко от г. Сьон. Оттуда электроды швейцарского производства будут экспортироваться в США для использования в накопителях энергии от компании Natron.

Статья в этом материале

Ключевые слова:

На рынке аккумуляторов грядёт новая революция

В первой половине XXI века человечество начинает отказываться от машин на двигателе внутреннего сгорания. Традиционные средства передвижения перестанут производить уже скоро — на горизонте 10-20 лет отказ от ДВС кажется вполне реальным. Осталось только решить проблемы электрических силовых установок — новых источников движения.

Что тормозит развитие автомобилей на электротяге, какие существуют недостатки современных аккумуляторов и как улучшить батареи, — читайте в материале «Ленты.ру», самого цитируемого новостного инфоресурса Рунета.

Летом 2021 года Илон Маск упрекнул Apple в провале борьбы за экологию планеты. По словам Маска, в батарее для iPhone используется недопустимое количество кобальта, при этом в Tesla уже придумали, как снизить его долю до двух процентов. Кобальт — один из самых проблемных материалов, используемых в аккумуляторах. Батареям без него не обойтись, но данный элемент добывают с нарушением условий труда в Демократической Республике Конго, а также он очень токсичен.

В истории производства современных аккумуляторов есть очень много проблемных вопросов, поэтому радоваться Маску как минимум преждевременно. Даже полный отказ от кобальта, что сейчас в принципе невозможно, не гарантирует безопасности и высокого качества батарей. Что еще не позволяет назвать современные электрокары — главных потребителей мощных аккумуляторов — самым экологичным и эффективным видом транспорта?

Проблемы быстрых людей

Не только компании по производству электрических автомобилей, но и сегмент потребительской электроники зависят от лития. Первый прототип литий-ионной батареи в 1980 году создал американский инженер Джон Гуденаф (за что в 2019 году он был удостоен Нобелевской премии по химии — прим. ред.). Современный вариант аккумулятора для гаджетов и автомобилей запатентовала компания Sony — это случилось в 1991 году. На фоне традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов литий-ионные могут выдать больше энергии и имеют больший срок эксплуатации. Однако у лития есть два больших недостатка. В первую очередь это цена, которая растет из-за увеличения спроса на материал. Также литий-ионные батареи зависят от внешней среды — они резко теряют эффективность после примерно тысячи циклов зарядки-разрядки, легко воспламеняются и даже взрываются, выдают низкую мощность при отрицательных температурах, дороги при транспортировке.

Так как Tesla находится в авангарде рынка электрокаров (по крайней мере, в медийном плане), все проблемы продукции концерна рассматривают под микроскопом. Как и автомобили других производителей, машины Tesla попадают в ДТП, горят, взрываются, но к транспортным средствам будущего всегда приковано повышенное внимание. Дорожно-транспортные происшествия, как правило, возникают из-за двух моментов — проблем с автопилотом и аккумулятором. Если первое можно исправить на уровне софта, то неполадки с батареями будут внушать опасения на протяжении всего срока эксплуатации авто — как минимум их нынешним хозяевам.

Судя по новостям, основанные на литий-ионных аккумуляторах машины компании Маска крайне быстро загораются, а ликвидация последствий аварии связана с риском для спасателей и пожарных. Случаи возгорания батарей происходят как на парковке, так и в движении. Довольно часто батарея загорается при сильном ударе или перегреве. Например, в апреле два человека погибли в электрокаре Tesla после столкновения с деревом. Машина загорелась, пожар тушили около четырех часов.

Климат также мешает нормальной эксплуатации машин на электрической тяге. Если бензиновый автомобиль примерно одинаково функционирует как при низкой, так и при высокой температуре, то сезонные колебания температуры сильно влияют на технические характеристики электрокара. Как правило, зимой батареи быстро садятся, а летом могут перегреться.

Несмотря на недостатки лития, от этого материала точно не откажутся в ближайшие десятилетия. По оценке аналитиков BloombergNEF, в ближайшие несколько лет рынок решит одну из проблем — вопрос с ценой материала. Специалисты заявляют, что в начале XXI века литий-ионные батареи стоят в 30 раз дешевле, чем в 1990-х годах. К 2023 году стоимость аккумуляторов снизится до ста долларов за киловатт-час, что на 20 процентов ниже, чем сейчас.

Что с экологией? Как и в случае с экономикой, вопрос безопасной переработки будет решен благодаря эффекту масштаба. Ученый Ханс Эрик Мелин полагает, что как только на рынке окажется огромное количество изношенных батарей — буквально миллионы тонн, — то сразу появится адекватное предложение. Утилизировать аккумуляторы будет экономически обоснованно. Это видно на примере свинцово-кислотных аккумуляторов, которые успешно перерабатываются, даже несмотря на то, что свинец является очень дешевым материалом. «Из-за объема утилизировать его выгодно», — считает специалист по хранению энергии в Исследовательском институте электроэнергетики в Пало-Альто Хареш Камат.

Как нам обустроить EV?

Если с вопросами стоимости и экологии будет покончено, то остальные недостатки современных аккумуляторов можно будет решить с помощью технического прогресса. Одним из вариантов повышения эффективности батареи является добавление в ее состав кремния. Даже если кремний будет составлять менее десяти процентов от состава аккумулятора, это увеличит плотность накапливаемой энергии до 400 ватт-час. Также будет увеличен срок службы и огнестойкость элементов. Батареи с добавлением кремния подходят для быстрой зарядки, а значит, время на полную заправку электрокара можно будет сократить.

Специалисты ABI Research предсказывают постепенное добавление кремния в аккумуляторы в период с 2023 по 2025 годы. Через несколько лет будет создана батарея с показателем плотности энергии 400 ватт-час.

«Литий-кремниевые и твердотельные аккумуляторы — это технологии, на которых будут основаны будущие электрокары», — заявил ведущий аналитик ABI Research Джеймс Ходжсон. Твердотельные батареи отличаются от традиционных тем, что основаны на плотных материалах, например, керамике или стекле. Преимущества подобных аккумуляторов очевидны. Во-первых, чем меньше деталей в компоненте, тем ниже риск поломки. Во-вторых, твердотельные батареи сохраняют 90 процентов емкости даже после пяти тысяч циклов, в-третьих, рассчитаны на быструю зарядку — до 80 процентов за 15 минут.

Основная проблема твердотельных элементов заключается в их дороговизне. Однако и литий-ионные батареи всего каких-то 20 лет назад были дороги в производстве и эксплуатации.

Одной из новейших инициатив в улучшении батарей для электрокаров является разработка литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Ученые Университета штата Пенсильвания в начале 2021 года создали прототип батареи, которая имеет запас хода 400 километров и заряжается всего за десять минут. Общий ресурс такого элемента составляет более трех миллионов километров. Ключевой особенностью батареи является ее способность быстро нагреваться до 60 градусов и так же быстро остывать. При подключении к источнику энергии тонкая никелевая фольга, один конец которой прикреплен к отрицательной клемме, а другой выходит за пределы ячейки, нагревает внутреннюю часть батареи.

В результате такого самонагрева можно не беспокоиться о неравномерном распределении лития в компоненте или — простыми словами — о возникновении опасной ситуации в процессе быстрой зарядки. Благодаря своей конструкции, литий-железо-фосфатные аккумуляторы предпочтительны в использовании в спортивных электромобилях. «Машина с такой батареей может разгоняться с нуля до 60 километров в час за три секунды и будет “топить”, как Porsche», — отметил заведующий кафедрой машиностроения университета Чао-Ян Ван.

Одним из трендов в автомобилестроении — конкретнее, в сегменте электрокаров последних лет — является постепенная ориентация на бюджетный сектор. Например, Tesla из-за государственных субсидий уже продает в Китае свои автомобили со скидкой, а в недалеком будущем компания намерена выпустить полностью автономный электрокар дешевле 25 тысяч долларов. Поэтому многие автопроизводители сейчас обращают внимание на натриево-ионные аккумуляторы.

Элементы такого типа использовались еще в 1970-х годах, однако литий-ионные аккумуляторы в конце XX века считались более перспективными. Проблемы последних заставляют продолжить работу над батареями на основе натрия. Натриево-ионные аккумуляторы не устроят революцию в отрасли, но могут дать развитие сегменту доступных электромобилей. В первую очередь такой тип компонентов безопасен — они имеют более низкую плотность энергии, медленнее заряжаются и не так предрасположены к воспламенению. В этой связи батареи могут прослужить дольше, чем литий-ионные аккумуляторы.

Также зарядные элементы такого типа гораздо дешевле в производстве. По оценке аналитиков Jefferies Group LLC, в земных недрах содержится в 300 раз больше натрия, чем лития. Распределение этого материала более равномерно, поэтому автопроизводители не страдают от дефицита и не зависят от политической конъюнктуры в одной конкретной стране, что наблюдается в случае с кобальтом.

Большая проблема натриево-ионных аккумуляторов заключается в том, что в мире еще не налажены стабильные цепочки поставок основного компонента. Однако к 2023 году ситуация изменится в лучшую сторону.

***

Если говорить о кобальте, то производители батарей могут постепенно отказаться от этого материала — как и мечтал Илон Маск. В конце лета 2021 года китайская компания SVOLT разработала первый аккумулятор для автомобилей, не имеющий в своем составе кобальта.

Детали проекта не раскрываются, но известно, что электрокар на базе данного элемента может проехать до 600 километров на одном заряде и разогнаться до ста километров в час за пять секунд. Если технология бескобальтовых батарей станет флагманской на рынке, то индустрия решит проблему зависимости от одного компонента, а ситуация с эксплуатацией детского труда может измениться в лучшую сторону.

Кстати, бум на электромобили приводит к росту количества миллиардеров.

Источник: Lenta.ru

Стартап Ample по производству аккумуляторов для электромобилей привлек новые инвестиции

Американская компания привлекла еще 160 миллионов долларов, доведя общую сумму финансирования, собранную за семь лет до 230 миллионов долларов.

Автор: Диана Дегтярева, редактор

Компания Ample, разработчик сменных аккумуляторов для электромобилей из Сан-Франциско, привлекла 160 миллионов долларов в рамках нового раунда финансирования, сообщила компания в четверг. По словам основателей Халеда Хассуны и Джона де Соуза, компания разработала аккумулятор для электромобилей и автоматизированный процесс быстрой замены разряженных аккумуляторов на новые заряженные батареи.

«В течение последних нескольких месяцев мы говорили, что эта технология готова к использованию в прайм-тайм, поэтому теперь мы намерены доказать это, распространив новую услугу на большее количество городов и водителей», — сказали в компании.

Длительное время отсутствие инфраструктуры зарядных станций снизило спрос на электромобили со стороны потребителей и автопарка. Ample является частью растущей группы компаний, в том числе китайских производителей электромобилей Nio и Xpeng, которые пытаются возродить и обновить старую идею: она устраняет препятствия для зарядки, предлагая быструю замену аккумуляторов владельцам электромобилей, обеспокоенным тем, что во время вождения кончится заряд батареи.

В отличие от китайских автопроизводителей, Ample стремится сделать свои аккумуляторы и процесс замены более доступными для различных брендов. Хассуна и де Соуза говорят, что их процесс занимает менее чем за 10 минут, используя автоматизированный процесс, который «работает с любым электромобилем» по цене «такой же дешевой, как бензин».

Финансовыми спонсорами Ample являются корпоративные инвесторы Shell и Repsol, а также поставщики энергии, такие как японская Eneos и таиландская PTT. По словам де Соуза, автоматическая замена аккумуляторов «может решить большую проблему» для энергетических компаний и коммерческих операторов, которые переводят свои автопарки на электроэнергию и не могут позволить себе простои из-за продолжительной зарядки.

Рекомендуем посмотреть:

Аккумуляторы для электромобилей: виды и особенности

Аккумуляторы для электромобилей: виды и особенности

При выборе электромобиля покупатели обращают внимание на стоимость, дизайн и размеры – но одним из главных критериев является запас хода, зависящий от типа и характеристик аккумулятора.

У автолюбителей, которые впервые столкнулись с электротранспортом, возникает немало вопросов по поводу таких батарей – о времени и способах зарядки, обслуживании, покупке и утилизации. 

Не лишним будет перед покупкой такой машины узнать и о видах аккумуляторов, сроках службы и преимуществах их использования по сравнению с более привычным бензином и дизтопливом. 

Виды аккумуляторов для электромобилей 

В большинстве современных электрических машинах используются 4 типа аккумуляторных батарей. Самые распространённые – литий-ионные, алюминий-ионные и литий-серные. Иногда применяют ещё и металл-воздушные, где в качестве металла выступают цинк, литий, натрий, магний или алюминий. 

Литий-ионные батареи 

Литий-ионные АКБ – самый распространённый вариант для установки на электрических автомобилях. Преимуществами таких источников питания считают: 

  • высокую плотность накапливаемой энергии; 
  • более высокое по сравнению с другими видами АКБ напряжение; 
  • небольшой саморазряд – до 6% в месяц, до 20% в год; 
  • практически полное отсутствие «эффекта памяти», из-за которого новые батареи требуется «тренировать», используя несколько циклов заряда/разряда; 
  • сравнительно большой срок эксплуатации – не меньше 1000 циклов или 10 лет. 

Не лучшими характеристиками таких батарей можно назвать высокую стоимость, которая влияет и на цену автомобиля, и плохую устойчивость к избыточному заряду.

Минусом является и небольшой температурный диапазон, в котором работают литий-ионные АКБ (от –20 до +50°C). При использовании за пределами этих значений характеристики батареи ухудшаются – на холоде снижается ёмкость, при жаре аккумулятор может работать нестабильно.

Серьёзная проблема Li-Ion источника питания – высокий уровень взрывоопасности при повреждении и нарушении герметичности. 

Алюминий-ионные аккумуляторы 

Алюминий в составе батареи для электромобиля повышает безопасность её использования.

Кроме того, такой аккумулятор дешевле обходится при производстве. Использованию таких устройств мешает невысокая производительность катодов и меньшее количество циклов заряда/разряда. 

В Китае ведутся исследования по поводу улучшения характеристик батарей. Уже разработана новая конструкция катода, увеличившая ёмкость и сроки службы литий-ионной АКБ, а также уменьшившая её цену. Новая версия, ещё не применяемая на серийных авто, выдерживает до 250 тыс. перезарядок. 

Литий-серные батареи 

Аккумуляторы, принцип действия которых основан на реакции между литием и серой, делаются многослойными. Их ёмкость примерно вдвое выше по сравнению с аналогичными по размеру литий-ионными батареями. Стоимость изготовления таких аккумуляторов ниже, а рабочий диапазон температур выше, чем у большинства других источников питания электромобилей. 

Недостатком литий-сернистых АКБ является небольшое количество перезарядок (до 60). Это делает батареи непригодными для установки в серийных автомобилях. Однако над устранением недостатков уже работают специалисты нескольких компаний, включая OXIS Energy. Предполагается, что к 2020 году стоимость поездки на аккумуляторах Li-S будет ниже, чем у современных литий-ионных версий.

Металл-воздушные АКБ 

Преимуществами металло-воздушных аккумуляторов являются:

  • небольшой вес, благодаря которому снижается и масса автомобиля; 
  • большой пробег электромобилей, которые комплектуются такой батареей; 
  • сравнительно доступная стоимость; 
  • более простая утилизация по сравнению с литиевыми АКБ. 

Минусами устройства является снижение производительности батареи при низкой температуре. Кроме того, такой батарее нужна система фильтрации, потребляющая почти треть общей мощности. Ещё один серьёзный минус – внезапный выход из строя металл-воздушных аккумуляторов из-за образовавшейся на их поверхности плёнки из пероксида лития. И, наконец, последний минус, из-за которого такие батареи не пользуются большим спросом – небольшое число циклов заряда/разряда – до 50-60. 

Другие варианты 

Кроме основных технологий производства аккумуляторов электромобилей, существует несколько видов, которые только находятся в разработке. Предполагается, что такие аккумуляторные батареи для электромобиля получат большую ёмкость и срок службы по сравнению с существующими версиями. Одной из таких разработок является аккумулятор на основе кремния и графита, способный накапливать в 5 раз больше энергии без заметного износа. 

Южнокорейскими разработчиками создана технология, вообще не требующая зарядки. Вместо подключения к электросети после у электромобиля заменяется одна алюминиевая пластина, которой хватает на 700 км пробега. Алюминий идёт на переработку и используется повторно.

Ёмкость батареи электромобиля 

Практически каждый электрический автомобиль использует свой тип батареи. Аккумуляторы отличаются ёмкостью и обеспечивают разный запас хода. И хотя максимальное расстояние, которое может проехать электромобиль, зависит ещё и от его конструкции и веса, эту цифру можно использовать для сравнения батарей. 

Табл. 1. Сравнение аккумуляторов популярных электромобилей по ёмкости и запасу хода. 

МодельЁмкость аккумуляторной батареи,
кВт-ч 
Запас хода,
км 
Audi e-Tron 95 400
BMW i3 33 200 
Chevrolet Bolt EV 60 300 
Chevrolet Spark EV 19 132 
Detroit Electric 37 280 
Hyundai Ioniq Electric 28 200 
Hyundai Kona 64 480 
 39 300
JAC iEV7S 39 300 
Jaguar I-Pace90 480 
KIA Soul EV 30 178 
 64391 
Nissan e-NV200 Combi 40 170 
Nissan Leaf 40 250 
 62385
Renault Kangoo ZE 33 270
Renault Zoe 41 367 
Smart ForTwo Electric Drive 17,6 160 
Tesla Model 3 75 320 
Tesla Model S 60 350 
 70 500 
 100600 
Tesla Model X 100 475 
Volkswagen e-Golf 24,2 170
Volkswagen e-Up 18,7 160

 

Ресурс аккумулятора

Ещё один важный вопрос, возникающий у покупателей и владельцев электрического транспорта, касается срока службы аккумулятора. Стоимость этого источника питания достаточно высокая, и, чем реже его придётся менять, тем лучше. Ответить на вопрос можно попробовать, используя уже известную информацию о батареях электромобилей: 

  • средний срок эксплуатации аккумулятора составляет около 8-10 лет, хотя эти цифры пока не подтверждены из-за отсутствия достаточно количества старого электротранспорта; 
  • производители дают гарантию на аккумулятор в пределах 5-8 лет, что позволяет владельцу электромобиля рассчитывать на его замену при преждевременном выходе из строя; 
  • ёмкость большинства батарей постепенно снижается, и через несколько лет запас хода электромобиля окажется равным 70-80% от начального значения. 

Характеристики некоторых видов аккумуляторов (например, литий-ионных) ухудшаются, независимо от количества циклов заряда/разряда. Срок службы других батарей зависит от условий использования, включая температуру окружающей среды. Ёмкость третьих АКБ становится меньше с каждым зарядом. Чтобы примерно представить снижение ресурса, следует рассмотреть конкретный электромобиль. 

Ухудшение параметров в процессе эксплуатации

Наблюдения за аккумуляторными батареями популярных моделей Tesla Model S и Nissan Leaf показывают, что максимальное снижение ёмкости происходит в течение первых 5 лет. Причём, за первый и второй год мощность аккумулятора, а, значит, и запас хода уменьшаются в пределах 5-10%, а за три следующих года – ещё на 15-20%. После этого параметры АКБ остаются примерно на одном уровне до конца срока службы – ежегодное снижение ресурса не превышает 1-5%. 

Такие особенности аккумуляторов электромобилей позволяют выпущенным больше 5 лет назад моделям Nissan Leaf проезжать до 130 км на одном заряде вместо 160 км начального ресурса. Первые Tesla Model S 2013 года до сих пор способны проехать не меньше 200 км – при 335 км в самом начале эксплуатации. Похожие результаты показывают модели других марок. 

Сравнивая пробег электромобилей, можно получить примерно те же цифры – максимальное снижение ёмкости наблюдается в течение первых 70-80 тыс. км. Для обычного автовладельца, проезжающего не больше 15-20 тыс. км ежегодно, эти цифры будут примерно соответствовать 5 годам эксплуатации. 

Срок службы батареи уменьшается, если автомобилист постоянно использует технологию быстрой зарядки. Заряжая аккумулятор с помощью устройств, которые восстанавливают до 80% заряда за 30-60 минут, можно в 1,5-2 раза ускорить процесс деградации источника питания. Для того чтобы батарея прослужила дольше, её рекомендуется оставлять подключенной к зарядному устройству на несколько часов – например, на ночь. 

Замена аккумулятора 

Вышедший из строя или использовавший большую часть своего ресурса аккумулятор следует заменить. И, если владельцы новых электромобилей практически не сталкиваются с необходимостью покупки новой батареи, покупателям первых электрических авто уже приходится задумываться об этом. При замене аккумулятора следует учитывать такие особенности: 

  • аккумуляторы автомобилей одной модели не всегда подходят друг другу – подбирать АКБ придётся практически индивидуально; 
  • после установки новой батареи требуется перепрограммирование электронных систем – «прописка» с помощью специальных программаторов; 
  • если аккумулятор не полностью вышел из строя, а только повреждён, можно выполнить его ремонт – модульная конструкция батарей позволяет заменить всего несколько блоков. 

Покупать аккумуляторные батареи можно у официальных дилеров или у частных лиц. В первом случае меньше риск купить подделку или некачественный товар, но увеличивается цена. Если нужно сэкономить, батарею покупают по объявлению, однако качество и надёжность такого аккумулятора остаются под вопросом. 

Утилизация отработанных АКБ 

Старые батареи содержат большое количество опасных для окружающей среды элементов, поэтому выбрасывать их как обычные отходы не рекомендуется. Обычно производители принимают подержанные аккумуляторы у покупателей своих электромобилей и занимаются утилизацией самостоятельно. Одним из самых выгодных способов утилизировать старых АКБ считается создание с их помощью систем автономного электропитания для частного жилья. 

Батареи используют для накопления электроэнергии, полученной от установленных на крыше солнечных батарей. Заряд расходуется на работу домашней техники – телевизоров, холодильников, насосов системы отопления и водоснабжения. Такие варианты «второй жизни» для отработанных аккумуляторов уже разработаны компаниями Tesla и BMW. 

Зарядка батареи 

Разобравшись с видами, характеристиками и ресурсами аккумуляторов, стоит перейти к вопросу их зарядки. Большинство производителей рекомендует использовать зарядные станции, которые работают уже по всей Европе, в Соединённых Штатах и других странах, где официально продаются электромобили. С другой стороны, владельцу электрокара приходится рассчитывать, хватит ли ресурса аккумулятора не только для поездки, но и для посещения электрозаправки. 

В домашних условиях большинство электромобилей можно заряжать от встроенных зарядных устройств, преобразующих переменный ток сети 220В в постоянный, подходящий для батареи. Для использования обычной электрической розетки следует использовать «зарядки» мощностью от 3,6 кВт. Для защиты от перегрева и короткого замыкания зарядное устройство комплектуется специальным блоком, контролирующим напряжение и температуру. 

Время зарядки 

Главным недостатком зарядки аккумуляторной батареи от обычной электросети является увеличивающееся время зарядки. Так, электромобили Tesla Model S с ёмкостью АКБ 70 кВт-ч заряжаются на 80-100% в течение 15-18 часов. На зарядку батареи Nissan Leaf уходит до 7-8 часов. 

При использовании официальных зарядных станций владелец Tesla потратит не больше 5 часов, а, если автомобиль используется не меньше 2-3 лет, достаточно всего 3 часов. Для нового Nissan Leaf среднее время составит около 2,5 часов, для подержанного – до 1,5-2 ч. При использовании режима быстрой зарядки батарея «Ниссан Лиф» заряжается на 80% всего за полчаса, «Теслы» – в течение 40 минут. 

Расходы на зарядку аккумулятора

Стоимость обслуживания электромобиля, в основном, связана с расходами на электричество. Для современных моделей Nissan Leaf на зарядку одного аккумулятора требуется не меньше 24 кВт-ч. С учётом запаса хода батареи около 160 км, получается, что на 100 км пробега уходит около 15 кВт-ч или сумма, сравнимая с ценой 1 литра бензина. 

Расходы на использование других автомобилей могут заметно отличаться. Тем более что заряд уменьшается быстрее, если ехать на большой скорости (примерно вдвое, если сравнивать показатели для 70 км/ч и 140 км/ч). Однако в среднем затраты на зарядку аккумуляторов получаются в несколько раз ниже по сравнению с заправкой топливного бака обычного автомобиля. 

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber

Обзор новых перспектив и технологий АКБ

 

Три основных мировых производителя аккумуляторов — Samsung, LG и Panasonic — не слишком заинтересованы в появлении инноваций и радикальных переменах, они предпочитают незначительно улучшать свою продукцию. Так что все стартапы, предлагающие «прорывные технологии», сталкиваются с основной проблемой, о которой они предпочитают не упоминать: литий-ионные аккумуляторы, разработанные в конце 1970-х, продолжают совершенствоваться.

 

1.Биоорганические аккумуляторы.

Израильская фирма «StoreDot». Революционные аккумуляторы на основе биоорганических молекул пептида.

Технология StroreDot, получившая название FlashBattery, использует слои наноматериалов и проприетарных органических соединений, которые никогда раньше не использовались в батареях. Компания также утверждает, что ее решение безопаснее, чем литий-ионные устройства, поскольку не пожароопасно и имеет более высокую температуру горения. Основной плюс – очень быстрая зарядка без ущерба для ресурса батареи. (электрокар – 5 минут заряда -480 км пробега) .

Привлечены крупные инвесторы в т.ч. Самсунг, ВР… Готов промышленный образец. Перспектива серийного производства 2022 год.

 

2.Твердотельные аккумуляторы.

В обычных литий-ионных аккумуляторах в качестве среды для переноса заряженных частиц между электродами используется жидкий легковоспламеняющийся электролит, постепенно приводящий к деградации аккумулятора.

Этого недостатка лишены твердотельные литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня считаются одними из самых перспективных. В частности, разработчики Toyota опубликовали научную работу, в которой описали свои эксперименты с сульфидными сверхионными проводниками. Если у них всё получится, то будут созданы аккумуляторы на уровне суперконденсаторов — они станут полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут. Идеальный вариант для электромобилей. А благодаря твердотельной структуре такие аккумуляторы будут гораздо стабильнее и безопаснее современных литий-ионных. Расширится и их рабочий температурный диапазон — от –30 до +100 градусов по Цельсию.

Учёные из Массачусетского технологического института в содружестве с Samsung также разработали твердотельные аккумуляторы, превосходящие по своим характеристикам современные литий-ионные. Они безопаснее, энергоёмкость выше на 20—30 %, да к тому же выдерживают сотни тысяч циклов перезарядки. Да ещё и не пожароопасны.

Hyundai

Компания отказывается от водородных топливных элементов и запускает тестовое производство батарей на твердотельных электролитах.

Сообщается, что Hyundai работает над батареями силами только собственных исследовательских центров. Компания не стала обращаться к популярным корейским производителям батарей таким как LG Chem, Samsung SDI или SK Innovation.

Считается, что твердотельные батареи имеют потенциал даже больший, чем литий-ионные. Такой тип аккумуляторов может обеспечить большую плотность энергии, а соответственно и большую дальность поездок для электромобилей, при этом они безопасны в использовании. Проблема в том, что пока нет компании которая начала бы их массовое производство и обеспечила бы цену, близкую к литий-ионным.

В технологию уже инвестировала Dyson. Компания приобрела мичиганский стартап Skati3, занимающийся твердотельными аккумуляторами, за $90 млн. Bosch также инвестировала в разработку таких батарей. Компания планирует разработать батарею емкостью 50 кВт-ч, которой будет хватать на 320+ км, а ее масса будет меньше 200 кг. Но Hyundai стал первым из крупных автопроизводителей, который всерьез заинтересовался технологией.

 

3.Батареи на атмосферном азоте. Китай.

Атмосферный азот состоит из двух атомов азота, соединенных сильной тройной ковалентной связью. Газ не разлагается при нормальных условиях, что было вызовом для ученых, которые хотели использовать его в качестве источника энергии.

Концепт работает, поворачивая вспять химическую реакцию, которая протекает в уже существующих литий-азотных батареях. Вместо того, чтобы генерировать энергию, разлагая нитрид лития, прототип делает обратное — заставляет литий взаимодействовать с азотом, образуя нитрид лития. Мощность такой батареи быстро сходит на нет, но сравнима с другими литиевыми аналогами.

Это многообещающее исследование в области аккумуляторных систем. Технология обеспечит фундаментальный и технический прогресс не только при создании батарей, само открытие передового цикла N2/Li3N для обратимой фиксации азота — большой прорыв для науки.

 

4.Литий воздушные батареи. (Работы ведутся в том числе в МГУ)

В литий-воздушных аккумуляторах в качестве окислителя используется кислород. Потенциально они могут быть в разы дешевле и легче литий-ионных аккумуляторов, а их ёмкость способна оказаться гораздо больше при сравнимых размерах. Главные проблемы технологии: значительная потеря энергии за счёт теплового рассеивания при зарядке (до 30 %) и относительно быстрая деградация ёмкости. Но есть надежда, что в течение 5—10 лет эти проблемы удастся решить.

Такие аккумуляторы могут накапливать в пять раз больше энергии, чем литий-ионные. И они смогут совершить революцию в производстве электромобилей, в основе которых сейчас лежат литий-ионные батареи.

Но на данный момент литий-воздушные батареи невозможно зарядить более, чем один раз. Если ученым удастся решить эту проблему, новый тип аккумуляторов станет ближе к практической реализации, и его можно будет запустить в производство. Ученые предполагают, что смогут получить прототипы не ранее, чем к 2020-2025 годам. Правда, пока еще трудно предположить, будут ли такие батареи дешевле, чем литий-ионные.

http://news.mit.edu/2016/new-lithium-oxygen-battery-greatly-improves-energy-efficiency-longevity-0725

 

5.Литий кислородные ячейки. МТИ.

Литий-кислородные аккумуляторы мало весят и производят много энергии и могли бы стать идеальными комплектующими для электромобилей. Но у таких батарей есть существенный недостаток — они быстро изнашиваются и выделяют слишком много энергии в виде тепла впустую. Новая разработка ученых из МТИ, Аргонской национальной лаборатории и Пекинского университета обещает решить эту проблему.

Созданные командой инженеров литий-кислородные аккумуляторы используют наночастицы, в которых содержится литий и кислород. При этом кислород при изменении состояний сохраняется внутри частицы и не возвращается в газовую фазу. Это отличает разработку от литий-воздушных батарей, которые получают кислород из воздуха и выпускают его в атмосферу во время обратной реакции. Новый подход позволяет сократить потерю энергии (величина электрического напряжения сокращается почти в 5 раз) и увеличить срок службы батареи.

Литий-кислородная технология также хорошо адаптирована к реальным условиям, в отличие от литий-воздушных систем, которые портятся при контакте с влагой и CO2. Кроме того, аккумуляторы на литии и кислороде защищены от избыточной зарядки — как только энергии становится слишком много, батарея переключается на другой тип реакции.

Ученые провели 120 циклов заряда-разряда, при этом производительность снизилась лишь на 2%, сообщает Science Daily.

Пока что ученые создали лишь опытный образец аккумулятора, но в течение года они намерены разработать прототип. Для этого не нужны дорогие материалы, а производство во многом схоже с производством традиционных литий-ионных батарей. Если проект будет реализован, то в ближайшем будущем электромобили будут сохранять в два раза больше энергии при той же массе.

 

6.Норвежская технология молниеносного заряда.

Двое норвежских ученых из Университета Осло — профессор Ола Нильсен и выпускник Кнут Бьярне Гандруд — заявили, что изобрели аккумулятор, который можно полностью зарядить за полсекунды. В эпоху электромобилей такая технология может стать настоящим прорывом, считает Clean Technica.

«Мы создали аккумулятор с самой быстрой зарядкой», — говорит Гандруд. — Его можно зарядить за полсекунды. Изначально мы думали, что это может быть хорошим решением для экологически чистых автобусов. Чтобы облегчить конструкцию, мы решили, что этим автобусам нужно столько энергии, сколько требуется, чтобы добраться от одной остановки до другой. А на каждой остановке он будет пополнять запас».

Для личного автотранспорта изобретение скандинавов, возможно, не подойдет. Другое дело — городские автобусы и тяжелые грузовики, которые часто делают остановки. Вместо того чтобы таскать с собой тонны батарей, водители могут просто подзаряжаться каждые пару миль на специальных станциях. С ростом цен на литий (из-за повышенного спроса и истощения запасов) эта технология может быть выгодной даже с учетом затрат на создание новой инфраструктуры заправочных пунктов.

«Сила нашего аккумулятора — в молниеносной скорости, но долго на нем не проедешь, — объясняет Гандруд. — Дальнейшие исследования могли бы объединить оба этих преимущества — скорость зарядки и дальность пробега. Но это сложно. Мы работали над своей батареей 4 года, прежде чем добились прорыва».

 

7.Графеновые автомобильные аккумуляторы

Многие специалисты считают, что будущее — за графеновыми аккумуляторами. В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей.

Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг

Graphenano

 

8.Аккумуляторы с золотыми нанопроводниками

В Калифорнийском университете в Ирвайне разработали нанопроводниковые аккумуляторы, которые могут выдерживать более 200 тыс. циклов зарядки в течение трёх месяцев без каких-либо признаков деградации ёмкости. Это позволит многократно увеличить жизненный цикл систем питания в критически важных системах и потребительской электронике.

Нанопроводники в тысячи раз тоньше человеческого волоса обещают светлое будущее. В своей разработке учёные применили золотые провода в оболочке из диоксида марганца, которые помещены в гелеобразный электролит. Это предотвращает разрушение нанопроводников при каждом цикле зарядки.

All powered up

 

9.Микросуперконденсаторы, изготовленные с помощью лазера

Учёные из Университета Райса добились прогресса в разработке микросуперконденсаторов. Один из главных недостатков технологии — дороговизна изготовления, но применение лазера может привести к существенному удешевлению. Электроды для конденсаторов вырезаются лазером из пластикового листа, что многократно снижает трудоёмкость производства. Такие аккумуляторы могут заряжаться в 50 раз быстрее литий-ионных, а разряжаются медленнее используемых сегодня суперконденсаторов. К тому же они надёжны, в ходе экспериментов продолжали работать даже после 10 тыс. сгибаний.

https://phys.org/news/2015-12-scientists-microsupercapacitors.html

 

10.Натрий-ионные аккумуляторы.

Группа французских исследователей и компаний RS2E разработала натрий-ионные аккумуляторы для ноутбуков, в которых используется обычная соль. Принцип работы и процесс изготовления держатся в секрете. Ёмкость 6,5-сантиметрового аккумулятора — 90 Вт⋅ч/кг, что сравнимо с массовыми литий-ионными, но он выдерживает пока не более 2 тыс. циклов зарядки.

https://www.energie-rs2e.com/en/news/na-ion-batteries-promising-prototype

 

11.Пенные аккумуляторы

Другая тенденция в разработке технологий хранения энергии — создание трёхмерных структур. В частности, компания Prieto создала аккумулятор на основе субстрата пенометалла (меди). Здесь нет легковоспламеняющегося электролита, у такого аккумулятора большой ресурс, он быстрее заряжается, его плотность в пять раз выше, а также он дешевле и меньше современных аккумуляторов. В Prieto надеются сначала внедрить свою разработку в носимую электронику, но утверждают, что технологию можно будет распространить шире: использовать и в смартфонах, и даже в автомобилях.

https://www.prietobattery.com/how-it-works-2/foam/

 

12.Быстрозаряжаемый «наножелток» повышенной ёмкости

Ещё одна разработка Массачусетского технологического института — наночастицы для аккумуляторов: полая оболочка из диоксида титана, внутри которой (как желток в яйце) находится наполнитель из алюминиевой пудры, серной кислоты и оксисульфата титана. Размеры наполнителя могут меняться независимо от оболочки. Применение таких частиц позволило в три раза увеличить ёмкость современных аккумуляторов, а длительность полной зарядки снизилась до шести минут. Также снизилась скорость деградации аккумулятора. Вишенка на торте — дешевизна производства и простота масштабирования.

http://news.mit.edu/2015/yolks-and-shells-improve-rechargeable-batteries-0805

 

13. Алюминий-воздушный аккумулятор

Если компании Fuji Pigment удастся довести до ума свой алюминий-воздушный аккумулятор Alfa battery, то нас ждёт появление носителей энергии, ёмкость которых в 40 раз больше ёмкости литий-ионных. Более того, аккумулятор перезаряжается доливкой воды, простой или подсоленной. Как утверждают разработчики, на одном заряде Alfa сможет работать до двух недель. Возможно, сначала такие аккумуляторы появятся на электромобилях. Представьте себе автозаправку, на которую вы заезжаете за водой.

http://jes.ecsdl.org/content/162/3/A288.full

 

14.Органический аккумулятор

В Гарварде была создана технология органических аккумуляторов, стоимость производства которых составляла бы 27 долларов за кВт⋅ч. Это на 96 % дешевле аккумуляторов на основе металлов (порядка 700 долларов за кВт⋅ч). В изобретении применяются молекулы хинонов, практически идентичные тем, что содержатся в ревене. По эффективности органические аккумуляторы не уступают традиционным и могут без проблем масштабироваться до огромных размеров.

https://www.cbc.ca/news/technology/organic-battery-hailed-as-cheap-renewable-energy-solution-1.2489300

 

15.Нанокремниевые электроды.

Эта технология представляет собой модернизацию литий-ионных аккумуляторов. В Калифорнийском университете в Риверсайде вместо графитовых анодов использовали обожжённую смесь очищенного и измельчённого песка (читай — кварца) с солью и магнием. Это позволило повысить производительность обычных литий-ионных аккумуляторов и примерно втрое увеличить их срок службы.

https://www.technotification.com/2014/07/Sand-to-power-battery.html

 

16.Гелеобразный анод

В Наньянском технологическом университете (Сингапур) разработали свою модификацию литий-ионного аккумулятора, который заряжается на 70 % за две минуты и служит в 10 раз дольше обычных литий-ионных. В нём анод изготовлен не из графита, а из гелеобразного вещества на основе диоксида титана — дешёвого и широко распространённого сырья.

http://media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=809fbb2f-95f0-4995-b5c0-10ae4c50c934

Есть ли у новых аккумуляторов для электромобилей, коммунального хозяйства твердое будущее?

Кэролайн Краузе | Специально для Oak Ridger

Автомобильные компании, такие как Ford, General Motors и BMW, инвестируют в разработку больших твердотельных батарей для питания электромобилей, которые они проектируют для 2030 года.

Это был один Послание Джона Бейтса, бывшего химика и консультанта из Окриджской национальной лаборатории на пенсии, в недавней лекции для друзей ORNL через Zoom.Бейтс и его группа в ORNL первыми разработали в 1990-х годах одни из первых твердотельных батарей микроразмеров.

Они сделали многослойную батарею толщиной с бумагу с использованием твердого электролита, открытого Бейтсом в 1991 году, под названием оксинитрид лития-фосфора (LiPON). Сегодня несколько компаний производят твердотельные тонкопленочные батареи на основе прототипов ORNL для использования в имплантируемых медицинских устройствах, смарт-картах, радиочастотных идентификационных метках, датчиках и других микротехнологиях.

Литий-ионные батареи, используемые в смартфонах, смарт-планшетах, ноутбуках и современных электромобилях, используют жидкие органические электролиты, которые хорошо работают при относительно низкой стоимости, сказал Бейтс.В отличие от твердых электролитов, у жидких электролитов есть две проблемы: они токсичны и могут загореться. Такие пожары и взрывы, которые Бейтс назвал «тепловым разгоном», возникают, когда повторяющаяся зарядка и разрядка заставляют дендриты лития (кристаллические массы) от одного вывода батареи прорастать через электролит и контактировать с противоположным выводом, вызывая опасное короткое замыкание.

Электролит — это вещество в батарее, которое отделяет анод (отрицательный полюс) от катода (положительный полюс).Электроны от анода движутся через внешнюю цепь, в то время как ионы лития проходят через электролит и попадают в вакансии для ионов лития в катоде, созданные на предыдущем этапе зарядки. Поскольку тонкопленочные батареи всегда содержат избыток лития, батарея будет продолжать вырабатывать электричество до тех пор, пока не заполнятся вакансии на катоде.

В типичной тонкопленочной батарее, изготовленной на непроводящей керамической пластине, катод из оксида лития-кобальта нанесен на токоприемник (золото поверх титана).Затем пластину нагревают в печи при температуре около 700 градусов Цельсия в течение часа, чтобы катодное соединение стало кристаллическим. Электролит LiPON наносится на катод, а затем LiPON покрывается металлическим литиевым анодом. Все слои заключены в упаковочный материал, первый из которых был разработан в Комплексе национальной безопасности Oak Ridge Y-12 в 1990-х годах.

Технология ORNL была лицензирована множеством компаний. Одним из лицензиатов была Front Edge Technology Inc., калифорнийская компания, основанная в 1994 году и утверждающая, что производит самую тонкую в мире аккумуляторную батарею, которая составляет всего 0 единиц.Толщина 1 миллиметр.

Бейтс, который в этом веке работал в стартапе Oak Ridge Micro Energy, рассказал FORNL, что он и его коллеги предоставили израильской стартап-компании прототипы тонкопленочных батарей для питания имплантируемого артериального медицинского устройства. Крошечный пакет, содержащий устройство и батарею, должен был быть вставлен в легочную артерию у пациентов с застойной сердечной недостаточностью, чтобы контролировать их в режиме реального времени и предупреждать о неизбежности сердечного приступа.

«Мы сделали аккумулятор, который поместился в упаковке израильского устройства», — сказал Бейтс.«Я отправил несколько прототипов своему контактному лицу в израильской компании, но срок годности заряженной микробатареи такой малой емкости никогда не был достаточным, чтобы гарантировать ее использование в медицинских устройствах во время производства. За прошедшие годы наши прототипы батарей были разработаны для других имплантируемых устройств, включая дефибрилляторы и нейростимуляторы для контроля боли ».

Автомобильные компании хотят расширить технологию тонкопленочных аккумуляторов для производства достаточно больших твердотельных аккумуляторов для питания электромобилей.Коммунальным предприятиям также нужны большие твердотельные батареи для хранения избыточной энергии, производимой ветряными турбинами и солнечными панелями, чтобы они могли поддерживать прохождение электричества через сеть, когда солнце не светит и не дует ветер.

Бейтс сказал, что серьезная проблема для автомобильных компаний и коммунальных служб заключается в производственных проблемах. Можно ли собрать огнеупорный твердотельный аккумулятор, который будет работать с более высокой плотностью энергии при примерно той же стоимости, что и современные электрические транспортные средства и аккумуляторные батареи, которые менее безопасны, поскольку в них используются жидкие электролиты?

Бейтс рассказал аудитории FORNL, что ему пришла в голову идея LiPON в качестве твердого электролита, когда он узнал, что очки, используемые для подводных кабелей, были «азотированы» — нагреты в присутствии азотсодержащего материала для повышения их химической стойкости.

«Итак, мы получили LiPON путем распыления ортофосфата лития в атмосфере чистого азота», — сказал он.

Бейтс получил несколько наград ORNL за свое открытие.

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2019 года стали трое исследователей аккумуляторов, сказал Бейтс. Это М. Стэнли Уиттингем (Бингемтонский университет, Государственный университет Нью-Йорка), Джон Б. Гуденаф (Техасский университет в Остине) и Акиро Йошино (Asahi Kasei Corporation, Токио, Япония). Они были отмечены за разработку литиевых и литий-ионных аккумуляторов.

Зная, насколько сложно создать новые батареи и масштабировать их, Бейтс предупредил свою аудиторию, чтобы они были осторожны, если кто-то рассматривает возможность инвестирования в новые компании, которые обещают более качественные батареи.

Отвечая на вопрос, он согласился с тем, что было бы желательно утилизировать литий из использованных литий-ионных батарей для повторного использования в будущих батареях, но он предположил, что такая утилизация может оказаться невозможной из-за высокой стоимости.

Электроэнергетические исследования в области аккумуляторных батарей впереди к следующему большому прорыву


Эмили Пикрелл, специалист по энергетике UH


БЕРЛИН, ГЕРМАНИЯ — 12-ОЕ ОКТЯБРЯ: Электромобиль и гибридный автомобиль заряжаются на общественной зарядке… [+] станция 12 октября 2019 г. в Берлине, Германия. Германия надеется стимулировать продажи электромобилей как средство снижения выбросов CO2 и борьбы с изменением климата. (Фото Шона Гэллапа / Getty Images)

Getty Images

Любое серьезное обсуждение будущего электромобилей заканчивается обзором технологий аккумуляторов, в частности, диапазона аккумуляторов и скорости перезарядки в ближайшие годы.

Это сложно — намного сложнее, чем наука, которая привела к усовершенствованию полупроводников, что и сделало возможными наши нынешние компьютеры и смартфоны.

Это также хороший пример технологических проблем, которые необходимо решать, чтобы двигаться к безуглеродному будущему, описываемого повсюду, от Министерства энергетики до Гринпис и ExxonMobil. XOM .

Необходим большой скачок, чтобы увеличить расстояния, на которые эти батареи могут питать автомобили. Для этого исследователи аккумуляторных технологий сосредотачиваются на немедленных улучшениях с прицелом на более долгосрочный переход на твердотельные батареи, которые заменят жидкую часть батареи.

Именно то, что происходит в этой теперь жидкой части батареи, в электролите, делает эту замену невероятно сложной.

Чтобы понять, почему, полезно рассмотреть, как работает батарея: для ее зарядки электричество течет от отрицательного электрода, называемого анодом, к положительному электроду, катоду. Материал, который делает возможным этот поток, — электролит. При использовании батареи поток возвращается от анода к катоду.

В литий-ионных батареях, которые сейчас используются в электромобилях или электромобилях, этот возвратно-поступательный поток между анодом и катодом создается положительно заряженными ионами лития.Эти батареи обычно имеют графитовые или кремниевые аноды, катоды из оксида металлического лития и жидкий электролит.

Одна из проблем литий-ионных батарей заключается в том, что они могут хранить относительно небольшое количество энергии. Конкретно это ограничивает расстояние, на которое электромобили могут проехать до того, как их потребуется подзарядить.

Очевидное решение — увеличить удельную энергию батареи. Непосредственный вариант для этого — сделать сам анод из лития. Он привлекателен из-за плотности энергии лития и небольшого веса, которые дадут электромобилям дополнительный запас хода.

Но есть несколько проблем при работе с литием в качестве анодного материала. Его многократное расширение и сжатие объема анода во время процесса зарядки и разрядки заставляет его терять некоторые ионы лития. Это отложение, известное как дендрит лития, может вызвать короткое замыкание аккумулятора и сократить срок его службы.

«Литиевое покрытие не ведет себя единообразно — это означает, что его легко закоротить», — сказал Ян Яо, профессор инженерных наук, специализирующийся на технологии аккумуляторов в Университете Хьюстона.

Еще один способ решить эти проблемы с литием — перейти к твердотельной литиевой батарее. В твердотельных литиевых батареях используется твердый электролит, что устраняет проблему жидкого электролита. Это также делает их меньше.

Исследователи, такие как Яо, говорят, что недавние разработки в области исследования твердотельных батарей были обнадеживающими — даже захватывающими — но все еще существуют фундаментальные пробелы в знаниях, которые стоят между потенциалом этих батарей и их выходом на рынок будущего.Эти пробелы не малы; они включают науку, лежащую в основе материалов и их обработки, а также конструкторские разработки.

Одна из фундаментальных проблем — найти подходящий материал для изготовления электролита. Твердые электролиты проводят ионы лития при комнатной температуре и потенциально могут заменить жидкие электролиты, используемые в настоящее время.

Однако возможные решения, такие как твердые электролиты на основе сульфидов, которые предпочитает компания NEI, специализирующаяся на материалах, создают другие проблемы.

«Каждый известный твердый электролит имеет один или несколько недостатков, которые необходимо преодолеть, чтобы создать жизнеспособные твердотельные батареи для электромобилей», — написала группа исследователей аккумуляторов в письме ACS Energy Letter после семинара по твердотельным аккумуляторам в мае 2020 года. батарейки хранятся в Окриджской национальной лаборатории.

На данный момент в предлагаемых твердотельных литиевых батареях также используется литиевый анод, однако исследований относительно того, как литиевый анод будет работать с твердым электролитом, было проведено относительно мало.Также изучаются более доступные альтернативные материалы для катода, которые делают его более дешевым.

Кроме того, существует огромная проблема — экономически выгодно производить твердотельные батареи в больших масштабах.

Изготовление высококачественной тонкой пленки, необходимой для твердого электролита, оказывается дьявольской задачей. Многие аккумуляторные лаборатории используют в лабораторных экспериментах гораздо более толстые твердотельные сепараторы, но будет критически важно производить гораздо более тонкие (намного меньше ширины человеческого волоса) в коммерческом производстве, и делать это последовательно и безупречно до появления этих аккумуляторов. можно масштабировать для коммерческого использования.

Яо, который возглавляет исследования о том, как улучшить контроль качества этих батарей, сказал, что «небольшое отверстие в сепараторе может позволить литиевому аноду проникнуть в сепаратор и привести к выходу батареи из строя».

Проблемы при производстве этих батарей в промышленных масштабах огромны. Это также означает огромные инвестиции с учетом значительных — и дорогостоящих — изменений в производственном процессе, которые потребуются.

Это огромная новость о том, что такая компания, как QuantumScape, амбициозный стартап из Кремниевой долины (с такими инвесторами, как Билл Гейтс и Volkswagen), заявляет, что стремится к 2024 году предложить твердотельные батареи для коммерческого использования.

Solid Power, компания, в которую недавно инвестировали BMW и Ford, также объявила, что может производить все твердотельные батареи, используя существующую инфраструктуру производства литий-ионных аккумуляторов. Речь идет о начале пилотного производства аккумуляторов для электромобилей в начале 2022 года. Но еще не объявлено о коммерческом производстве — это огромное достижение, за которое компании борются. Кроме того, компания нечетко описывает свои технические детали и способы решения проблем, стоящих перед производителями.

Другие еще более скромны в своих сроках: Toyota говорит об использовании своей первой твердотельной батареи для электромобиля к 2030 году, а другие производители автомобилей во всем мире быстро за ней следят, создавая партнерские отношения с производителями аккумуляторов по всему миру.

Одна из больших проблем для США заключается в том, что они начали серьезно производить батареи для электромобилей только недавно, почти через десять лет после Азии. В результате надежной цепочки поставок в США для создания аккумуляторных технологий просто не существует.

Спрос на технические таланты в отрасли начинает проявляться и явно является отражением растущей индустрии электромобилей и важности аккумуляторных технологий для руководства преобразованиями. Как отмечает Яо, «это первый год, когда аспиранты могут легко найти работу в индустрии аккумуляторов».

И тем не менее, если наша страна серьезно настроится на стремление к безуглеродной очистке в ближайшие десятилетия, сложные задачи электрификации транспортных средств потребуют быстрой зарядки аккумуляторов, увеличения диапазона аккумуляторов, развития справедливой инфраструктуры зарядки и решения проблемы разрядки аккумуляторов. -жизненные варианты — важнейшие следующие шаги.


Эмили Пикрелл — опытный репортер в области энергетики, с более чем 12-летним опытом работы во всем, от нефтяных месторождений до политики в области промышленных водных ресурсов и последних новостей о мексиканских законах об изменении климата. Эмили сообщала об энергетических проблемах в США, Мексике и Великобритании. До журналистики Эмили работала политическим аналитиком в Счетной палате правительства США и аудитором в международной организации помощи CARE.

UH Energy — это центр энергетического образования, исследований и инкубации технологий в Университете Хьюстона, работающий над формированием энергетического будущего и выработкой новых бизнес-подходов в энергетической отрасли.

GM представляет электромобили с запасом хода 600 миль с новым центром исследования аккумуляторов

General Motors строит новый исследовательский центр по аккумуляторным батареям площадью 300 000 квадратных футов в Мичигане, чтобы помочь ему реализовать свою миссию по созданию аккумуляторов для электромобилей, которые будут более долговечными, быстрее заряжаются и более экологически безопасными.Благодаря этому новому центру GM готовит почву для прорыва в области аккумуляторных батарей, который поможет ему создавать электромобили, способные проехать до 600 миль без подзарядки, что примерно в два раза больше, чем у большинства электромобилей на дороге сегодня.

Новый объект будет называться Wallace Battery Innovation Center в честь Билла Уоллеса, инженера по аккумуляторным батареям в GM, который умер в 2018 году. Центр будет расположен в Уоррене, штат Мичиган, рядом с кампусом технического центра автопроизводителя площадью 710 акров в юго-восточном Мичигане. .GM не называет количество инженеров, которые в конечном итоге заполнят лаборатории центра, и не говорит, сколько денег будет стоить строительство, но ожидает, что это будет «сотни миллионов долларов».

«прототип ячеек большого формата, шириной до метра или даже шире»

Инновационный центр будет «одним из немногих в Северной Америке, который может использовать прототипы ячеек большого формата, шириной до метра или даже шире, с одинаковым набором электродов», — сказал Кен Моррис, вице-президент по электрическим и автономным технологиям. автомобили в GM.

По словам Морриса, цель состоит в том, чтобы производить батареи с удельной энергией «до 1200 ватт-часов на литр» — ошеломляющее число, которое ставят под сомнение некоторые эксперты. «А это означает, что вы можете легко получить автомобиль на 500 или 600 миль на одной зарядке, что создает новую реальность для наших клиентов».

Это будет за пределами диапазона, заявленного для его аккумуляторной архитектуры Ultium, который, по заявлению компании, позволит проехать «400 миль или более».«Когда они были впервые анонсированы, GM заявила, что разработает свои батареи Ultium так, чтобы они представляли собой крупноформатные, карманные элементы, по сравнению с цилиндрическими элементами, которые используются Tesla и другими. Это позволяет складывать их вертикально или горизонтально внутри аккумуляторной батареи, если автопроизводитель считает нужным.

«С этими недорогими автомобилями с высокой плотностью энергии, мы действительно думаем, что сможем получить лучшую упаковку, которая будет меньше по массе, лучше для автомобиля, лучше для клиента, и это может стать реальностью так быстро, как мы сможем. Инновационный центр Уоллеса », — добавил Моррис.

Первое поколение аккумуляторов Ultium дебютирует в пикапе Hummer EV, производство которого планируется запустить в следующем году. Центр Уоллеса создается для разработки будущих версий, которые будут полностью отличаться от нынешнего литий-ионного состава.

«Центр Уоллеса станет местом объединения инженеров-разработчиков, инженеров-исследователей и инженеров-технологов, где мы собираемся ускорить развитие этого следующего поколения», — сказал Моррис.«Такие технологии, как металлический литий или аноды из чистого кремния, даже твердотельные батареи».

Инновационный центр — это не завод по производству аккумуляторов — GM строит два из них с партнером LG Chem — но он будет создан для пилотных сборочных линий, чтобы автопроизводитель мог экспериментировать с различными методами производства. Другие проекты будут включать интеллектуальную собственность, которая разрабатывается в рамках совместного предприятия GM и SolidEnergy Systems, дочернего предприятия Массачусетского технологического института, деятельность которого направлена ​​на повышение плотности энергии в литий-ионных батареях.

GM выросла до крупнейшего автопроизводителя в Северной Америке благодаря двигателям внутреннего сгорания. Теперь ей необходимо нарастить производство электромобилей, чтобы к 2040 году стать компанией с нулевым выбросом углерода и достичь своей цели по прекращению продаж легких дизельных и бензиновых автомобилей к 2035 году. , фундаментальная забота о будущем GM. Компания уже пообещала потратить 27 миллиардов долларов на разработку и производство 30 новых электромобилей к 2025 году и даже изменила дизайн своего логотипа, чтобы он больше походил на электрическую вилку.

Battery Tech — Новости и тенденции в области электромобилей

США / Глобальный

Наши международные издания

  • Внутри электромобилей: США / весь мир
  • InsideEVs: Франция
  • Внутри ЭВ: Италия
  • Внутри ЭВ: Бразилия
  • InsideEVs: Россия
  • Внутри EVs: Deutschland
  • InsideEVs: Турция

Сколько стоит замена батарей в электромобилях?

Мы приветствуем вопросы читателей об аккумуляторных электромобилях, зарядках и обо всем, что вы хотите узнать.Поэтому, пожалуйста, отправьте их, и мы заставим наших экспертов ответить и пригласить других людей внести свой вклад через раздел комментариев.

Сегодняшний вопрос читателя:

У меня вопрос относительно стоимости замены батареи в BEV, доступной в Австралии, и производитель сообщил срок службы до того, как потребуется замена? Эта тема является ключевым моментом, который волнует многих покупателей перед покупкой BEV.

С уважением, Андрей

Привет, Эндрю, да, вопрос о том, когда заменять аккумулятор электромобиля и о стоимости, важен — но, возможно, не так много, как думает широкая публика.

Для начала: я разделю вопрос на две части.

  • Какова вероятность того, что аккумулятор потребует замены в течение срока службы автомобиля?
  • Какова стоимость возможной замены батареи?

Потребуется ли замена аккумулятора в течение срока службы автомобиля?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо изучить две проблемы:

  • Когда аккумулятор больше не будет «пригоден для использования по назначению»? и
  • Сколько длится «жизнь автомобиля»?

Во-первых, значительная часть производителей дает гарантию на свои батареи как минимум на 70% емкости, оставшейся после 8 лет.Для Hyundai Kona с запасом хода 450–500 км по городу это соответствует минимальной дальности 315–350 км в возрасте 8 лет.

Для многих, если не для большинства, это означает зарядку, возможно, два раза в неделю, а не один раз в неделю. То же самое и для дальних путешествий — например, может быть пара дополнительных остановок для перезарядки по пути между Сиднеем и Брисбеном.

Таблица 1: Текущие гарантии на аккумуляторы BEV в Австралии. Примечания к таблице: 1. В Калифорнии, США — гарантия на аккумуляторы электромобилей должна составлять минимум 10 лет и 240 000 км пробега.2. За дефекты материала и конструкции батареи: 10 лет / неограниченный км. 3. В зависимости от модели Tesla.

Также важно понимать, что аккумулятор не будет «мертвым» по истечении 8 лет, а просто уменьшится в диапазоне, который он может предложить.

Имейте в виду, что чем меньше размер аккумуляторной батареи, тем серьезнее ее потеря. Например, ранний Nissan Leafs имел реальный запас хода всего 120 км. Это означает, что в течение 8-летнего гарантийного срока он может упасть до 84 км и не подлежать замене по гарантии.

К настоящему времени самым старым Листам здесь 11 лет, и, при такой скорости сокращения, их диапазон мог бы упасть до 70 км. (Еще ниже зимой и / или при использовании системы отопления / кондиционирования воздуха). Это определенно подходящее время для замены, если вы используете его дольше, чем просто добираетесь до местных магазинов!

С другой стороны, в то время как многие ранние (2011-2014 гг.) Листы действительно снижались такими (или худшими) темпами, современные аккумуляторы электромобилей (с улучшенным химическим составом аккумуляторов и системами терморегулирования), похоже, не снижаются так быстро, поэтому эти уменьшение диапазона — это наихудший сценарий.

На самом деле, исследование, проведенное в 2019 году Geotab (https://www.geotab.com/blog/ev-battery-health/) с участием около 6000 владельцев электромобилей, показало, что электромобили теряют в среднем 2,3% мощности ежегодно и остаются на высоком уровне. уровни устойчивого здоровья »в течение длительного периода времени.

Процитируем отчет: «Если наблюдаемые темпы деградации сохранятся, подавляющее большинство батарей прослужат дольше, чем срок службы транспортного средства». Учитывая, что это было среднее значение, которое включало множество ранних электромобилей — использование их онлайн-инструмента для выделения различных моделей показывает, что многие более поздние модели демонстрируют значительно более низкие, чем средние, показатели деградации.

Подводя итог части (а): для людей, покупающих современные модели электромобилей с более крупными батареями, большинство обнаружит, что замена батареи может занять 10 или более лет.

Кроме того, этот электромобиль может быть переведен во вторую машину, выполняющую местные поездки, поскольку предыдущая машина с ДВС, наконец, исчезает / дети вырастают и т.д. 8-летний гарантийный срок (если когда-либо), прежде чем действительно понадобится новая батарея.

Сколько длится «жизнь автомобиля»?

Итак, когда же электроника, подвеска, рулевое управление и интерьер электромобиля «износятся» настолько, чтобы можно было сказать, что срок службы автомобиля подошел к концу?

Учитывая, что средний возраст австралийского автомобильного парка составляет 10,6 года (2020-2021 гг. Австралийское статистическое бюро), 20 лет кажется разумным предположением — и это число, которое я слышал недавно, чтобы объяснить, почему мы должны установить 2030 год в качестве последней даты для запретить продажу новых автомобилей с ДВС, если мы надеемся достичь нулевого уровня выбросов к 2050 году.

Итак, чтобы ответить на вопрос (а) выше, кажется разумным сказать:

  • электромобиль может никогда не потребовать замены батареи;
  • , если это произойдет, потребуется не более одной замены батареи за весь срок службы, а
  • : если требуется замена, это произойдет не раньше, чем через 10 лет.

Сколько будет стоить любая возможная замена батареи?

На заре Nissan Leaf изобиловали ужасающие истории о быстром разряде батареи и 30 000 долларов плюс затраты на замену батареи.Оказалось, что это ненужные заботы. Батареи, которые вышли из строя быстрее, чем должны были, были бесплатно заменены в течение 8-летнего гарантийного срока.

Теперь, когда истек срок действия 8-летней гарантии, мы обнаруживаем, что стоимость сменной батареи, установленной дилером, к счастью, снизилась примерно до 10 000 долларов за батарею на 24 кВт / ч.

Кроме того, когда вышедшие из строя аккумуляторные блоки были возвращены на завод, было обнаружено, что многие из этих блоков имеют только пару неисправных элементов, а с остальными все в порядке.

В результате в странах с более высокими показателями ранних продаж Leaf (то есть не здесь, в Австралии) схемы утилизации батарей начались с разборки и переупаковки элементов в гарантированно восстановленные аккумуляторные блоки. В Японии восстановленные пакеты для ZE0 или AZEO Leaf продаются примерно за 2900 долларов США (около 4000 австралийских долларов).

Кроме того, поскольку эти автомобили падают с дороги из-за несчастных случаев, частным предприятиям становится доступен готовый запас подержанных аккумуляторов для экспериментов.В результате некоторые начали предлагать послепродажные замены (в некоторых случаях модернизированные) аккумуляторные батареи *.

Между тем, основная составляющая стоимости BEV — батарея — падала в цене примерно так же стремительно, как цены на солнечные панели в начале 2000-х годов. В 2010 году цены на аккумуляторы для электромобилей выросли примерно на 1100 долларов США за кВтч, но сейчас упали до 137 долларов США за кВтч. (См. График 1. Обратите внимание на использованные суммы в долларах США).

Предполагается, что ключевым числом для достижения паритета цен на BEV и ICE будет 100 долларов США / кВтч, а 2024 год — вероятная дата, которая начнется.

График 1: Цены на аккумуляторные батареи для электромобилей в долларах США, 2013–2020 годы. Источник: Bloomberg New Energy Finance.

Глядя на график 1 — если стоимость киловатт-часа уже составляет 137 долларов США, а BNEF прогнозирует, что к 2030 году она достигнет 58 долларов США за киловатт-час, кажется, что, когда нынешнему урожаю электромобилей могут потребоваться новые батареи, цена составит около США. Вероятно, 4000 долларов (5400 австралийских долларов) за аккумуляторную батарею Kona на 64 кВтч.

Это будет соответствовать ценам и падению, показанным на графике 1, если применить его к исходному листу.

Однако — возвращаясь к ответу, предоставленному для части (а) этого вопроса: эта батарея вряд ли потребует замены в таком случае.Фактически, этого вполне может хватить на весь срок службы автомобиля. Tesla, например, предполагает, что «батарея на миллион миль» (та, которой хватает на миллиона миль, что составляет 1,6 миллиона км), не так уж и далеко.

Итого:

  • Батареи электромобилей не умирают каждые 8-10 лет;
  • к 2030 году цены на новые батареи, вероятно, будут комфортно ниже 10 000 долларов за Kona и, возможно, около 5400 долларов (при том, что цены на восстановленные единицы снова будут значительно ниже) И
  • возможно, что аккумулятор электромобиля никогда не потребуется заменять в течение всего срока службы автомобиля.

Надеюсь, это поможет ответить на ваш вопрос, Эндрю?

Примечания:

* В настоящее время я работаю над статьей об австралийских вариантах замены батарей для iMiEVs и ZE0 / AZEO Leafs.

Брайс Гатон — эксперт по электромобилям и участник журнала The Driven and Renew Economy. Он работает в секторе электромобилей с 2008 года и в настоящее время работает инструктором / супервизором по электробезопасности электромобилей в Университете Мельбурна. Он также оказывает поддержку бизнесу, правительству и общественности по переходу на электромобиль через свою консультационную фирму по переходу на электромобиль EVchoice .

Прорыв в аккумуляторных батареях

дает импульс электромобилям для полетов и электромобилей дальнего действия

Исследователи из лаборатории Беркли и Университета Карнеги-Меллона разработали новые твердые электролиты, которые открывают путь к более широкой электрификации транспорта. (Изображение любезно предоставлено Джинсу Ким)

В поисках перезаряжаемой батареи , которая может приводить в действие электромобили на сотни миль на одной зарядке, ученые попытались заменить графитовые аноды, которые в настоящее время используются в батареях электромобилей, на литий-металлические аноды.

Но хотя металлический литий увеличивает дальность действия электромобиля на 30–50%, он также сокращает срок службы батареи из-за литиевых дендритов, крошечных древовидных дефектов, которые образуются на литиевом аноде в течение многих циклов зарядки и разрядки. Что еще хуже, дендриты замыкают элементы в батарее, если они контактируют с катодом.

В течение десятилетий исследователи полагали, что твердые, твердые электролиты, например, сделанные из керамики, лучше всего предотвращают прохождение дендритов через клетку.Но проблема этого подхода, как многие обнаружили, заключается в том, что он не мешал дендритам в первую очередь формироваться или «зарождаться», как крошечные трещины на лобовом стекле автомобиля, которые в конечном итоге распространяются.

Теперь исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (Berkeley Lab) в сотрудничестве с Университетом Карнеги-Меллона сообщили в журнале Nature Materials о новом классе мягких твердых электролитов, изготовленных как из полимеров, так и из керамики, которые подавляют дендриты на этой ранней стадии зародышеобразования, прежде чем они смогут распространиться и привести к выходу батареи из строя.

Эта технология является примером междисциплинарного сотрудничества Berkeley Lab на объектах пользователей с целью разработки новых идей для сборки, определения характеристик и разработки материалов и устройств для твердотельных батарей.

Технологии твердотельного накопления энергии, такие как твердотельные литий-металлические батареи, в которых используется твердый электрод и твердый электролит, могут обеспечивать высокую плотность энергии в сочетании с превосходной безопасностью, но эта технология должна преодолевать различные материалы и проблемы обработки.

«Наша технология подавления дендритов имеет большое значение для индустрии аккумуляторов», — сказал соавтор Бретт Хелмс, штатный научный сотрудник Molecular Foundry лаборатории Беркли. «С его помощью производители батарей могут производить более безопасные литий-металлические батареи с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы».

Хелмс добавил, что литий-металлические батареи, изготовленные с использованием нового электролита, также могут использоваться для питания электрических самолетов.

Мягкий подход к подавлению дендритов

Ключом к разработке этих новых мягких твердых электролитов было использование мягких полимеров с собственной микропористостью, или PIM, поры которых были заполнены наноразмерными керамическими частицами.Поскольку электролит остается гибким, мягким, твердым материалом, производители аккумуляторов смогут изготавливать рулоны литиевой фольги с электролитом в качестве ламината между анодом и сепаратором аккумулятора. Эти подузлы с литиевыми электродами, или LESA, являются привлекательной заменой обычного графитового анода, что позволяет производителям аккумуляторов использовать свои существующие сборочные линии, сказал Хелмс.

Команда Хелмса использовала рентгеновские лучи в Advanced Light Source лаборатории Беркли для создания трехмерных изображений границы раздела между металлическим литием и электролитом.(Источник: Бретт Хелмс / Лаборатория Беркли)

Чтобы продемонстрировать свойства нового композитного электролита PIM по подавлению дендритов, команда Хелмса использовала рентгеновские лучи в Advanced Light Source лаборатории Беркли для создания трехмерных изображений границы раздела между металлическим литием и электролитом, а также для визуализации литиевого покрытия и снятия изоляции. до 16 часов при сильном токе. Непрерывно плавный рост лития наблюдался, когда присутствовал новый композитный электролит PIM, в то время как в его отсутствие граница раздела показывала явные признаки ранних стадий роста дендритов.

Эти и другие данные подтвердили предсказания новой физической модели электроосаждения металлического лития, которая учитывает как химические, так и механические характеристики твердых электролитов.

«В 2017 году, когда считалось, что вам нужен твердый электролит, мы предложили новый механизм подавления дендритов с мягким твердым электролитом», — сказал соавтор Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения и преподаватель. в Институте энергетических инноваций Скотта при Университете Карнеги-Меллона, который руководил теоретическими исследованиями этой работы.«Замечательно найти материальную реализацию этого подхода с помощью композитов PIM».

Лауреат программы IONICS Агентства перспективных исследовательских проектов (ARPA-E), компания 24M Technologies, интегрировала эти материалы в батареи большого формата как для электромобилей, так и для электрических самолетов вертикального взлета и посадки, или eVTOL.

«Несмотря на то, что для электромобилей и eVTOL предъявляются уникальные требования к питанию, технология композитного твердого электролита PIM кажется универсальной и обеспечивает высокую мощность», — сказал Хелмс.

В исследовании приняли участие

исследователей из лаборатории Беркли и Университета Карнеги-Меллона.

The Molecular Foundry и Advanced Light Source — это объекты Управления науки Министерства энергетики США, расположенные в лаборатории Беркли.

Эта работа была поддержана Агентством перспективных исследовательских проектов — Энергетика (ARPA-E) и Управлением науки Министерства энергетики США. Дополнительное финансирование было предоставлено Управлением развития трудовых ресурсов для учителей и ученых Министерства энергетики США, что позволило студентам бакалавриата участвовать в исследованиях в рамках программы лабораторных стажировок для студентов бакалавриата.

###

Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и ее ученые, основанная в 1931 году с убеждением в том, что самые большие научные проблемы лучше всего решаются группами, были удостоены 13 Нобелевских премий. Сегодня исследователи Berkeley Lab разрабатывают решения в области устойчивой энергетики и защиты окружающей среды, создают новые полезные материалы, расширяют границы компьютерных технологий и исследуют тайны жизни, материи и Вселенной. Ученые со всего мира полагаются на возможности лаборатории в своих научных открытиях.Berkeley Lab — это многопрограммная национальная лаборатория, управляемая Калифорнийским университетом при Управлении науки Министерства энергетики США.

Управление науки Министерства энергетики США является крупнейшим спонсором фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите сайт energy.gov/science.

В эпоху электромобилей аккумуляторы — это новое масло

В настоящий момент в Соединенных Штатах идет активная разработка электромобилей, производители сталкиваются с самым слабым звеном в цепочке поставок — нехваткой материалов для аккумуляторов.

Почему это важно: Узкое место ставит Соединенные Штаты в невыгодное положение по сравнению с Китаем, который контролирует большую часть мировой добычи и переработки полезных ископаемых.

  • Без дальнейших действий США рискуют оказаться в такой же зависимости от импортных аккумуляторов, как и от иностранной нефти, или повторить ошибки прошлого с солнечными батареями или смартфонами, которые теперь в основном делаются за границей.
  • « Мы являемся ведущими новаторами в мире. Но проблема, с которой мы сталкиваемся, заключается в сохранении производства этих будущих инноваций здесь, в Соединенных Штатах», — сказал Дуг Кэмпбелл, генеральный директор производителя аккумуляторов Solid Power, на отраслевом круглом столе. организовано Energy Sec.Дженнифер Гранхольм.

Общая картина: В условиях ужесточения норм выбросов во всем мире автопроизводители стремятся добавить больше электромобилей в свой модельный ряд, постепенно отказываясь от двигателей внутреннего сгорания.

  • По данным AlixPartners, в прошлом году запланированные инвестиции в электромобили подскочили на 41% и к 2025 году составят 330 миллиардов долларов во всем мире.
  • В США президент Байден сделал электрификацию транспортных средств ключевым элементом своей стратегии в области экологически чистой энергии.

Эти цели электромобилей находятся под угрозой , однако, без надежных поставок современных литий-ионных батарей и сырья, такого как литий, никель, кобальт и графит, которые входят в их состав.

Состояние игры: США недавно разработали национальный план литиевых батарей, который направлен на создание безопасной цепочки поставок материалов и технологий для аккумуляторов к 2030 году.

  • «Это потребует стратегических инвестиций со стороны федерального правительства. Правительство совместно с промышленностью должно увеличить производственные мощности внутри страны », — сказал представитель США Майк Дойл (штат Пенсильвания) на круглом столе Министерства энергетики США.
  • По сравнению с другими странами, которые инвестируют в производство через государственно-частное партнерство, «мы используем нож в перестрелке», — сказал У.Министр энергетики Дженнифер Гранхольм.

Что происходит: Министерство энергетики заявило 14 июня, что направит 200 миллионов долларов в течение следующих пяти лет национальным лабораториям США для поддержки исследований, связанных с электромобилями и батареями.

  • Министерство энергетики также заявило, что проекты по производству аккумуляторов могут претендовать на получение займа из 17 миллиардов долларов, доступных в рамках кредитной программы для производства автомобилей с использованием передовых технологий, созданной в эпоху Обамы.

На что смотреть: Финансирование может помочь таким компаниям, как Urbix, единственный U.Процессор на основе графита, широко используемый в анодах батарей электромобилей.

  • Компания из Аризоны разработала более простой, дешевый и менее энергоемкий способ обработки графита, чем тот, который используется в Китае.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *