Автомобильные аккумуляторы литиевые: Аккумуляторы для автомобиля литий-ионные (Li-ion): цены, отзывы — купить в Санкт-Петербурге

Содержание

Литиевые аккумуляторы для автомобилей: нужно ли платить больше?

Литий-железо-фосфатный (LiFePo4) аккумуляторные батареи с каждым днем получают все большее распространение на украинском рынке. Кроме того, некоторые модели автомобилей, например, Toyota Prius C, Ford Fusion Hybrid, Tesla, Porsche и др., с конвейера комплектуются аккумуляторами нового поколения.

Многие автомобилисты задаются вопросом: стоит ли менять кислотный аккумулятор на литиевый? Нужно ли платить больше, поскольку LiFePo4 стоят на порядок дороже обычных АКБ для автомобиля?

В корпусе литий-железо-фосфатного автомобильного аккумулятора на 12V упаковано определенное количество герметичных прямоугольных банок. Очевидные преимущества такой конструкции — это компактные размеры и легкий вес.

Если Вы подумали, что бессмысленно переплачивать за аккумулятор, который весит на 10-15 кг меньше обычного, его же не в руках носить, а возить под капотом, не спешите переходить на другую вкладку.

Сколько часов езды на автомобиле вам понадобится, чтобы зарядить кислотный аккумулятор емкостью 50Ач? 10 – 12 часов? Батареи LiFePo4 не боятся высоких токов заряда, следовательно, для полной зарядки ему понадобится не более 3-х часов.

 

Саморазряд  Lifepo4 при комнатной температуре не превышает 3% (от заявленной емкости) в месяц. Вы можете быть уверенны, что эта батарея, в отличие от кислотной, не разрядится после длительного (1-2 месяца) хранения.

 

Технология изготовления литий-ферум-фосфатных аккумуляторов полностью исключает использование токсичных веществ. Литиевые АКБ считаются экологически чистыми.

 

Что касается ресурса работы, то вместо 1500 – 2000 циклов, которые выдерживают кислотные аккумуляторы, литиевые батареи вырабатываются после 5000 – 7000 циклов. LiFePo4 прослужит Вам от 10 до 15 лет, притом, что производитель дает гарантию на 3 года.

Кроме того, LiFePo4 ремонтопригодны. Вышедшую из строя банку можно легко заменить.

Какой аккумулятор необходим Вашему автомобилю – решать Вам. Конечно, за использование более надежной и долговечной, нежели свинцово-кислотная, аккумуляторной батареи придется заплатить. Ну или подождать каких-то 5 – 10 лет, пока ученные не найдут способ удешевить технологию производства LiFePo4. Правда, не факт, что к тому времени литиевые АКБ не будут считать «устаревшими моделями».

Литиевый аккумулятор для автомобиля — Мобильные Электросистемы

Преимущества литиевых аккумуляторов хорошо известны. При равной номинальной емкости литиевая батарея весит в три раза меньше свинцово-кислотной и занимает в два раза меньше места. Заряжаемый током  0,5С литиевый АКБ выдерживает в 20 раз больше циклов чем  свинцово-кислотный, поэтому с учетом срока службы он на сегодня самый дешевый и выгодный.

Характеристики литиевых аккумуляторов делают их идеальными источниками автономного питания на автомобилях с дополнительным бортовым оборудованием и на тех транспортных средствах где свободного места для установки массивной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи недостаточно.

Содержание статьи

Количество циклов литиевого АКБ

Срок службы аккумулятора измеряют в циклах заряда – разряда. Аккумулятор считается непригодным для дальнейшего использования когда его емкость падает ниже 80% от первоначального номинального значения. Количество циклов можно рассматривать как способность ячеек сохранять и передавать энергию потребителям. Литиевые батареи обычно выдерживают не менее 1000 циклов.

Результаты испытаний нескольких аккумуляторов глубокого разряда разного типа. Специальное устройство разряжало четыре аккумулятора током 25 А до 10,5 вольт и затем заряжало их таким же током до 14,4 Вольт. В реальной жизни аккумуляторы часто подвергаются таким же нагрузкам. В испытаниях участвовали недорогой жидко-кислотный аккумулятор, две модели AGM и LiFePo4 аккумулятор. Аккумулятор с жидким электролитом вышел из строя после 18 циклов. AGM — после 180. Состояние литиевого аккумулятора не изменилось

Со временем ячейки стареют. Активные химические вещества в них разрушаются, емкость падает, а внутреннее сопротивление возрастает. На скорость старения влияют величина зарядного и разрядного тока, температура и глубина разряда. Устройством, продлевающим срок службы литиевого аккумулятора, является BMS. Хорошо продуманная электронная система управления контролирует состояние батареи, предотвращает ее перезарядку и защищает ячейки от повреждения при глубоком разряде

Зарядка LiFePO4 аккумулятора

Электрическую энергию можно «накачать» в аккумулятор быстро. Однако химические реакции не протекают мгновенно, поэтому состояние электролита между электродами окажется разным. Ближайшие к электродам слои «зарядятся», а расположенные дальше нет. Разница будет особенно заметна в ячейках с большой емкостью и объемом электролита.

Графики тока и напряжения во время зарядки LiFePO4 аккумулятора

Высокий зарядный ток не сильно ускоряет полную зарядку аккумулятора. Хотя заданное напряжение достигается быстрее, этап насыщения занимает больше времени. При высоком токе первая стадия оказывается короче, но зато вторая длиннее.

Максимально допустимый зарядный ток для аккумуляторов принято выражать в долях емкости. Например, если для литиевого аккумулятора емкостью 100 Ач указан ток 0,5C (где C — емкость аккумулятора), то его непрерывной ток зарядки не должен превышать 50 А. Как правило для литий-железо фосфатных (LiFePO4) аккумуляторов максимальный ток равен 0,5-1С

Повышенная температура сигнализирует о неправильном алгоритме зарядки или о внутренних проблемах аккумулятора

LiFePO4 аккумулятор в автомобиле

Литиевые аккумуляторные батареи чувствительны к величине тока и напряжения зарядки. Несоблюдение рекомендованных значений сокращает срок службы ячеек, уменьшает их емкость и может даже разрушить, причинив много дорогостоящих повреждений.

Источник зарядки аккумуляторов в автомобиле – это генератор двигателя. Стандартный регулятор автомобильного генератора настроен на 14,0-14,4 Вольта, что позволяет быстро заряжать стартовый аккумулятор и защищает его от сульфатации. Небольшой перезаряд для свинцово-кислотного аккумулятора не страшен, поэтому напряжение остается постоянным в течении всего времени работы двигателя.

Реле развязки соединяет стартовый и сервисный аккумуляторы. Но оно не обеспечивает литиевый аккумулятор правильным зарядным напряжением и не защищает его от высокого тока. Реле не увеличивает напряжение, если оно слишком низкое и не уменьшает его до безопасного уровня, когда оно слишком высокое. Полностью заряженный литиевый аккумулятор остается под тем же напряжением как и во время зарядки. Реле не ограничивает ток генератора, поэтому ток получаемый аккумулятором может в несколько раз превзойти безопасный уровень, определенный производителем. При такой схеме подключения литиевый аккумулятор заряжается неправильно и подвергается опасности во время эксплуатации

14,4 Вольта подходит и для заряда LiFePO4 аккумуляторов. Но заряженный на 100% литиевый аккумулятор не должен постоянно находится под таким напряжением. Оно опасно для батареи и может повредить ее во время продолжительной поездки.

Несовместимость между зарядным напряжением и требованиями LiFePO4 аккумулятора возрастает еще сильнее на автомобилях с двигателями Euro 5/6+. Напряжение на «интеллектуальном» генераторе во время движения колеблется от 12 до 16 Вольт, а значит прежде чем заряжать LiFePO4 аккумулятор напряжение нужно как-то выровнять. Необходимо промежуточное устройство, связывающее BMS аккумулятора с системой зарядки автомобиля.

Зарядное устройство устраняет недостатки реле. Ток, получаемый аккумулятором, ограничен номиналом устройства. Напряжение завит от состояния аккумулятора и изменяется по заданному алгоритму. Сначала зарядка аккумулятора идет максимальным током до 14,4 Вольт. После того как аккумулятор полностью зарядится напряжение уменьшается до 13,8 Вольт.

Задача буферного устройства обеспечить литиевый АКБ правильными профилями напряжения и тока. BMS же позаботится о безопасности ячеек и предотвратит неисправности, которые могут возникнуть. Промежуточное устройство – это управляемый микропроцессором DC-DC конвертер. Он поддерживает на выходе заданное стабильное напряжение и при слишком высоком, и при слишком низком напряжении генератора. Конвертер не только заряжает LiFePO4 аккумулятор по правильному алгоритму, но и ограничивает ток, не давая мощному автомобильному генератору повредить аккумуляторную батарею.

Модель BBW1212 BB1230 BB1260
Максимальный ток, А 28 30 60
Входное напряжение, В 12 12 12
Выходное напряжение, В 12 12 12
Тип аккумуляторов LiFePO4, а так же GEL, AGM, жидкий электролит. Всего 6 режимов зарядки LiFePO4, а так же GEL, AGM, жидкий электролит. Всего 9 режимов зарядки LiFePO4, а так же GEL, AGM, жидкий электролит. Всего 9 режимов зарядки
Вес, кг 3,5 1,2 1,4
Размеры, мм 190 х 160 х 50 190 х 160 х 50 190 х 160 х 70
ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ ЗАКАЗАТЬ

Как выбрать литиевый АКБ в автомобиль

Чтобы полностью использовать в автомобиле возможности LiFePO4 аккумулятора, нужно хорошо понимать как он будет эксплуатироваться и с какой нагрузкой ему предстоит работать. При создании электрической системы, работающей от дополнительного аккумулятора необходимо обращать внимание на следующее

Аккумуляторная батарея большей емкости работает дольше, а время ее зарядки меньше. C DC-DС зарядным устройством переносной бензиновый генератор становится не нужен. Ведь под капотом уже имеется автомобильный генератор мощностью 1500-3000 Вт. Все что необходимо – это организовать доступ к такому мощному источнику энергии. Правильно подобранное зарядное устройство не только передает сервисным аккумуляторам большую мощность, но и представляет доступ к энергии генератора вспомогательным устройствам, например инвертору. Пусть в автомобиле установлен дополнительный литиевый аккумулятор емкостью 100 Ач, DC-DС зарядное устройство номиналом 30А и инвертор мощностью 2000 Вт. Суммарная мощность устройств переменного тока, подключенных к инвертору, 1,5 кВт. Когда все они работают одновременно, инвертор потребляет 150 А, и заряда аккумулятора хватает на 45 минут. Если завести двигатель, то через зарядное устройство от генератора потребителям поступит 25 А, а 125 А отдаст в цепь аккумулятор. В результате аккумуляторная батарея разрядится за 48 минут. Предположим зарядное устройство на 30А заменили максимально допустимой для этого аккумулятора моделью на 60А. Если нагрузка не изменилась, то от генератора через зарядное устройство будет поступать уже 50 А, а 100 А предоставит аккумуляторная батарея. Время работы аккумуляторов увеличится до 60 мин. В дополнение к уже имеющемуся литиевому аккумулятору можно установить точно такой же второй, увеличив тем самым емкость батареи до 200 Ач. Большая емкость позволит использовать зарядное устройство номиналом 120 А. При такой установке 100 А поступит потребителям от генератора, а 50 А даст аккумуляторная батарея и время ее непрерывной работы возрастет до 4 часов

BMS, рассчитанная на высокий ток. Непрерывный ток разряда и заряда аккумулятора должен быть 0,5 — 1C . Необходимо смотреть именно на непрерывный, а не максимальный рейтинг аккумулятора. Максимальное значение бессмысленно, если не указывается время в течении которого проводилось испытание. Хорошая BMS должна отключать аккумулятор при перегрузке, перезарядке, перегреве и слишком высоком напряжении. Для аккумулятора это жизненно важно

Стоимость. Один литиевый аккумулятор может быть почти в два раза дороже другого. Если это так, то очевидно, что в технологии изготовления и в способах использования аккумуляторов существуют различия. Однако нет смысла устанавливать дорогую модель, если более дешевая справится со своими задачами. Важно понять, что для вашей системы имеет решающее значение.

Максимальная скорость зарядки — одна из важных характеристик литиевого аккумулятора. У дешевых моделей ток зарядки может составлять всего 0,3C (30 А для аккумулятора емкостью 100 Aч). У дорогих — 1С или 100 А для аккумулятора той же емкости. Если необходимо максимально быстро заряжать единственный аккумулятор, потребуется модель рассчитанная на высокий ток. Но если в автомобиле есть место, то два менее дорогих аккумулятора  так же дадут возможность использовать ток силой 100 А,  скорость зарядки снизится, но зато емкость батареи увеличится до 200 Ач.

На автомобиле может быть установлено две сервисных аккумуляторных батареи, одна 12, а другая 24-вольтовая. Для их зарядки потребуется два устройства: 12-12 и 12-24 с суммарным номиналом не превышающим возможности генератора. В противном случае для эффективной работы у генератора не останется избыточной мощности. Это не создаст технических проблем, но расчеты придется скорректировать соответствующим образом

Время работы аккумулятора без подзарядки. В отличии от свинцово-кислотного у литиевого аккумулятора доступно 100% емкости. Параллельно можно соединять любое количество аккумуляторов. При последовательном соединении менее дорогие модели часто имеют ограничение в 48 В

Мощность получаемая от генератора. Эта характеристика влияет как на емкость литиевой батареи,  так и на выбор зарядного устройства. Современные автомобильные генераторы имеют мощность около 2000 Вт. Если в автомобиле есть место только для одного дополнительного аккумулятора емкостью 100 Ач, то для его зарядки подойдет устройство номиналом 30 А. С его помощью генератор сможет заряжать дополнительный аккумулятор током примерно 25 А  и будет передавать аккумуляторам 350 Вт. Модель, номиналом 60 А, увеличит передаваемую мощность до 800 Вт. Для аккумулятора емкостью 100 Ач с максимальным током 0,5С этого окажется достаточно

Использовать в автомобиле дорогой LiFePO4 аккумулятор выгодно, когда все три параметра — мощность генератора, номинал зарядного устройства и допустимый ток зарядки аккумуляторов соответствуют друг другу. Например, если мощность автомобильного генератора 1400 Вт, а номинал зарядного устройства 120 А, то для аккумуляторной батареи емкостью 100 Ач с рейтингом 0,5С зарядный ток окажется недопустимо высоким. Но для аккумулятора с рейтингом 1С выбранное оборудование вполне подойдет.

Установка литиевого аккумулятора

Таблица значений длительно допустимого постоянного тока в зависимости от сечения медного кабеля при напряжении 12 Вольт и температуре 60 С

Перед установкой аккумулятора необходимо убедится, что выбранные зарядные профили и разрядный ток соответствуют его характеристикам. Если это не так, BMS просто отключит аккумулятор из соображений безопасности. Если литиевый АКБ планируется заряжать от автомобильного генератора, особенно на автомобилях EURO 6,  необходимо использовать специальное зарядное устройство.

Вместо корпуса автомобиля в качестве отрицательного проводника, лучше использовать кабель, идущий от отрицательной клеммы сервисного к отрицательной клемме стартового аккумулятора.

Все кабели, подключенные к литиевой батарее, необходимо защищать предохранителями, установленными как можно ближе к аккумуляторной клемме. Номинал предохранителя должен на 30% превосходить максимально ожидаемый в цепи ток. Например, если к литиевому аккумулятору емкостью 100Ач подключено зарядное устройство на 60 А, то на входе и выходе устройства ставят предохранители по 80А

Литиевые аккумуляторы для авто – мифы и реальность — Информация

Существует категория автомобилистов, которые пользуются машиной, как компьютером – она выполняет свои функции, и какой смысл разбираться, что там под капотом, какая у аккумулятора емкость, насколько он быстро разряжается? И это, в общем-то, верно. Каждый должен заниматься своим делом. Однако есть и другие владельцы авто, которым абсолютно небезразличен ресурс, параметры заряда, масса АКБ. Видимо, именно для них были придуманы литиевые системы аккумуляторных батарей. Зачем они нужны? Чем отличаются от обычных батарей? Об этом предлагаем поговорить дальше.

 

В наш динамичный век, когда на улице можно встретить гибридное авто или электрокар, литиевая аккумуляторная батарея вряд ли может стать диковинкой. Такие системы аккумулирования электроэнергии встречаются во многих транспортных средствах. Да возьмем, хотя бы, Toyota Prius C, которая так популярна в США! Кстати, такие технологии осваивают не только японцы, ярким подтверждением чему может служить новенький Ford Fusion Hybrid. То есть, в роли тяговых батарей литиевые аккумуляторы выглядят прекрасно. Но почему не использовать их же в виде стартерных АКБ? Существуют нюансы. Но для начала о преимуществах.

 

Основные плюсы «лития» по сравнению с традиционными АКБ:

 

  • Меньший вес, что сказывается на общей массе авто.
  • Более продолжительный период хранения заряда.
  • Способность выдерживать большее количество зарядных и разрядных циклов.

 

Кроме того, следует отметить, что литиевые аккумуляторы обладают намного большим соотношением выходного тока к емкости аккумулятора. А это значит, что по сравнению с обычными АКБ требуется существенно меньше энергии для выполнения аналогичного объема работы. В то же время, не стоит рассматривать «литий», как панацею от всех бед, такие аккумуляторы не лишены целого ряда недостатков.

 

Несколько слов о минусах литиевых аккумуляторов

 

  • Существенное падение мощности литиевых батарей с падением температуры окружающей среды.

 

  • Высокая требовательность к степени заряда, по причине чего случаются сбои в локальных ячейках.

 

  • Высокая цена, которая для сравнения со свинцово-кислотными АКБ составляет около 1500 против 100 долларов США, например, за аккумуляторы Bosch. Другими словами, за «литий» приходится, в среднем, платить в 15 раз больше. 

 

Более того конкурентами традиционных аккумуляторных батарей литиевые аккумуляторы могут стать только тогда, когда у них будет встроенная цепь заряда. Что это значит? Проще говоря, на обычное авто, рассчитанное под стандартный аккумулятор, литиевую батарею без переделок не поставишь. То ли дело McLaren MP4-12C или Porsche GT3, здесь все продумано изначально, и сделано на заводе.

 

Вместо послесловия

 

О том, что литиевые автомобильные аккумуляторы по своим техническим характеристикам выше, чем свинцово-кислотные, далеко не «на голову». Единственный весомый плюс – вес. Но ведь для стокового авто разница в пару килограмм не так уж существенно, ведь выступать на треке в этом случае не нужно. В то же время, даже при желании отдать около полутора тысяч долларов, и поставить на свою машину «литий», сделать это будет непросто, так как для достижения данной цели придется вносить существенные конструктивные изменения в систему электроники авто. Хотя, возможно, при снижении цены, и эта проблема решится легко. Будем ждать!

04.03.2013, 42940 просмотров.

Литиевые аккумуляторы за последние десять лет подешевели почти в десять раз

Мы постоянно жалуемся на недостаточную ёмкость и дороговизну аккумуляторов, но за последние десять лет литиевые батареи стали дешевле почти в десять раз. Человек из 2010 года пришёл бы в восторг от цен на литийсодержащие аккумуляторы в 2020 году. И дело даже не в технологиях. Банально выросли объёмы производства. Правда, дальше темпы снижения цен существенно снизятся, о чём (и многом другом интересном) говорит свежая аналитика.

Согласно новому отраслевому исследованию BloombergNEF, средняя стоимость литийионного аккумулятора в 2020 году упала до $137 долларов за кВт·ч. Это снижение с 2019 года на 13 % с поправкой на инфляцию. Последние данные свидетельствуют о поразительном прогрессе за последнее десятилетие в области аккумуляторных технологий, при этом цены на комплекты с 2010 года снизились на 88 %.

Ёмкие доступные батареи будут иметь важное значение для отказа мировой экономики от ископаемого топлива. Литийионные батареи являются ключевой технологией для электромобилей. Они также необходимы для сглаживания перебоев в подаче электроэнергии ветряными электростанциями и солнечными батареями. До недавнего времени всё это имело мало смысла без существенных государственных субсидий и специальных «зелёных» тарифов. Но теперь всё меняется, и вскоре литийсодержащие аккумуляторы, точнее, снижение цен на них начнёт играть главную роль в смене тенденций в транспорте и генерации электричества.

Динамика снижения средних цен на литиевые аккумуляторы. Источник изображения: BloombergNEF

По оценкам BloombergNEF, к 2024 году цены на аккумуляторные батареи упадут до $100 долларов за кВт·ч. Это примерно уровень, необходимый для того, чтобы электромобили без субсидий стали конкурентоспособными по цене с обычными автомобилями на ДВС. Учитывая, что электромобили дешевы в зарядке и, вероятно, потребуют меньше обслуживания, чем обычный автомобиль, в течение следующего десятилетия они станут все более привлекательным вариантом для владельцев.

Решающий фактор в снижении цен на аккумуляторы аналитики BloombergNEF видят в расширении производства, а не в технологиях. Чем больше товара выпускается, тем он дешевле. По оценкам BloombergNEF, скорость снижения цен на аккумуляторы составляет около 18 % после каждого удвоения объёмов производства. Так, в период с 2010 по 2020 год объёмы производства литиевых аккумуляторов выросли в 264 раза! Увы, дальше расширять производство с такими темпами вряд ли выйдет. Поэтому в последующее десятилетие цены на батареи будут снижаться всё меньше и меньше.

К примеру, в период с 2018 по 2019 цены на батареи снизились на 13 % и ещё на 13 % с 2019 по 2020 год. Но даже это обещает, что цены на аккумуляторные батареи упадут до $58 за кВт·ч в 2030 году и до $44 за кВт·ч в 2035 году. Это тот уровень цен, когда электротранспорт станет привлекательнее обычного.

Все приведенные выше цифры усреднённые. Аналитики BloombergNEF имеют возможность сказать кое-что интересное по конкретным компаниям и регионам. В частности, батареи Tesla они оценивают в ещё меньшую сумму, чем в среднем на рынке, а именно — $115 за кВт·ч в 2020 году ($128 за кВт·ч в 2019 году). При этом, по оценкам BloombergNEF, в 2020 году на долю Tesla приходилось 25 % мирового рынка электромобилей.

Источник изображения: Hyundai Motor, Reuters

Но лидирует во всём Китай. В этой стране самые дешёвые в мире литиевые аккумуляторы, стоимость которых в 2020 году ниже $100 за кВт·ч (у некоторых производителей). И не удивительно. В Китае сосредоточено три четверти мировых производственных мощностей по производству аккумуляторов, а это объёмы и конкурентные цены.

Интересно, что самые низкие в мире цены были на большие аккумуляторные батареи, используемые в китайских электрических автобусах и коммерческих грузовиках. Средняя цена комплекта аккумуляторов для этих китайских автомобилей составляла $105 долларов за кВт·ч, по сравнению с $329 для электрических автобусов и коммерческих автомобилей в остальном мире. Это стало следствием политики властей, которые активно развивают производство коммерческого электротранспорта и инфраструктуру для его эксплуатации. Всем остальным остаётся только завидовать и брать пример с эффективных инициатив.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Сверхлегкие литий-железо-фосфатные LiFePO4 аккумуляторы Aliant для мотоциклов, малой авиации, картинга, спортивных автомобилей и промышленности

Aliant Ultralight Batteries — это торговая марка ELSA Solutions S.R.L — итальянского производителя высококачественных литий-железо-фосфатных (LiFePo4) аккумуляторных батарей для мотоциклов.

В разделах сайта мы детально и объективно рассмотрим работу LiFePo4 батарей. Мы уверены в нашей продукции и предлагаем её оценить Вам.

Если вы сомневаетесь в выборе серии аккумуляторов — воспользуйтесь программой подбора ниже.

 

Мотоциклетные аккумуляторы

Мотоциклетные пусковые литий-железо-фосфатные аккумуляторы представлены серией YLP, для определения модели аккумулятора воспользуйтесь программой подбора ниже

 

 

    Помимо мыши/тачскрина, поддерживаются клавиши:

  • стрелки вверх,вниз, home, end — перемещение по списку — вверх, вниз, в начало списка, в конец списка
  • клавиша enter, стрелка вправо — вход в список
  • cтрелка влево — выход их списка
  • буквы и цифры — если набрать в списке Honda — сработает фильтр и в спике останутся позиции со словом Honda

 

Авиационные аккумуляторы

Авиационные аккумуляторы представлены серией X. Подбор аккумулятора нужно производить с учетом емкости.
Самая популярная и универсальная батарея в малой авиации — X4

все аккумуляторы серии X
аккумулятор для малой авиации X2 8Ач
аккумулятор для малой авиации X3 12Ач
аккумулятор для малой авиации X4 18Ач
аккумулятор для малой авиации X6 24Ач
аккумулятор для малой авиации X8 32Ач 

Картинговые аккумуляторы

В картинге применяются аккумуляторы авиационной серии X. 
X2, X3, X4, подбирать АКБ нужно с учетом мощности потребителя. В случае, если у карта есть генератор — возможно использование серии YLP.

все аккумуляторы серии X
аккумулятор для каритнга X2 8Ач
аккумулятор для картинга X3 12Ач
аккумулятор для картинга X4 18Ач 

Аккумуляторы для спортивных автомобилей

В автомобилях применяются аккумуляторы авиационной серии X, повышенной мощности — 
X4, X6, X8, подбирать АКБ нужно с учетом мощности потребителя. Для автомобиля со штатным количеством электрики — использование серии X не рекомендуется. Если у вас трековый авто то рассматривайте АКБ серии X4, X6, X8.

все аккумуляторы серии X
аккумулятор для спортивных автомобилей X4 18Ач
аккумулятор для спортивных автомобилей X6 24Ач
аккумулятор для спортивных автомобилей X8 32Ач

Морские аккумуляторы

Линейка морских аккумуляторов представлена серией NX. В отличие от серии X, серия NX имеет дополнительную защиту от влаги и коррозии.

все аккумуляторы серии NX
морской аккумулятор для лодок, катеров, яхт NX4 18Ач
морской аккумулятор для лодок, катеров, яхт NX6 24Ач
морской аккумулятор для лодок, катеров, яхт NX8 35Ач 

Аккумуляторы для ИБП, портативных устройств, сигнализации

Линейка аккумуляторов для источников бесперебойного питания (UPS, ИБП), портативных и охранных систем представлена серией E. Как и другие серии, серия E является прямой заменой свинцового аккумулятора, серия E выполнена в том же самом корпусе что и свинцовые аналоги.

все аккумуляторы серии E
аккумулятор для ИБП, портативных и охранных систем E2 7Ач
аккумулятор для ИБП, портативных и охранных систем E3 12Ач

Аккумуляторы для промышленности

В промышленности применяются литий-железо фосфатный аккумуляторы серии EA, рассчитанные на долговременную отдачу токов. Серия EA защищена от перегрева, перегрузки по току, перезаряда и разряда. Основная сфера применения — накопители энергии, солнечные батареи, электромобили. Серия представлена тремя аккумуляторами EA025, EA045, EA100.

все аккумуляторы серии EA
промышленный литиевый аккумулятор EA020 20Ач
промышленный литиевый аккумулятор EA045 45Ач
промышленный литиевый аккумулятор EA100 100Ач

QuantumScape заявил о революции в производстве аккумуляторов

Американская компания QuantumScape представила результаты тестирования новой ячейки для аккумуляторной батареи электромобиля. Главные особенности разработки таковы: во-первых, зарядка до 80% емкости за 15 мин, что почти вдвое быстрее, чем у литий-ионной батареи электромобиля Tesla Model 3, одной из лидеров по этому показателю.

Во-вторых, сохранение свыше 80% емкости после 800 циклов заряда и разряда, что говорит о потенциальном сроке службы батареи в несколько сотен тысяч километров (Tesla дает гарантию до 240 000 км). И в-третьих, объемная плотность энергии в 1000 Вт ч/л, что примерно на 80% больше, чем у самых современных литий-ионных ячеек. Это значит, что и емкость батареи будет соответствующей, а по запасу хода электромобили на таких батареях сравняются с автомобилями с ДВС. Что не менее важно, ячейка сохраняет свои характеристики до температур около -30 градусов по Цельсию, в то время как литий-ионные батареи демонстрируют снижение показателей в таких условиях. Да, и новая батарея не воспламеняется.

Ячейка QuantumScape построена по технологии твердотельных батарей: в них используется твердый электролит, а не жидкий, как в наиболее часто используемых сегодня литий-ионных батареях. Твердотельные батареи уже несколько десятков лет считаются одной из самых перспективных технологий, однако нерешенные технические проблемы пока не позволяли исследователям говорить о коммерческих перспективах.

Калифорнийский стартап QuantumScape был основан в 2010 г. профессором Стэнфордского университета Фрицем Принцем и выпускником этого университета Джагдипом Сингхом. С 2012 г. компания начала работать с Volkswagen, а в 2018 г. немецкий автогигант вложил в стартап $100 млн, став крупнейшим акционером. В том же году представители обеих компаний заявили, что начинают подготовку к массовому производству твердотельных батарей. В июне 2020 г. Volkswagen инвестировал в QuantumScape еще $200 млн. В ноябре 2020 г. QuantumScape провела IPO на Нью-Йоркской бирже путем слияния с уже вышедшей на биржу специализированной компанией для поглощений (SPAC). Сделка помогла стартапу привлечь еще $700 млн, которые будут направлены на организацию производства, а котировки акций компании с тех пор выросли уже втрое до уровня в $75 за акцию. По словам представителей QuantumScape и Volkswagen, производство начнется в 2025 г.

Ячейку QuantumScape отличает ряд особенностей. Для формирования анода ей не требуется даже минимальное количество лития, что удешевляет процесс производства. Кроме того, в ячейке используется особый тончайший керамический сепаратор, который разделяет электроды. На его разработку компании потребовалось пять лет, и точное описание материалов, используемых для его изготовления, является главной коммерческой тайной компании. А основной задачей QuantumScape теперь будет создание многослойных ячеек и составление из них целой аккумуляторной батареи. Как отмечают специалисты, эта задача не так проста, как может показаться, поэтому компания еще может столкнуться со сложностями, которые могут привести к сдвигу заявленных сроков начала производства и даже к полной неудаче проекта.

QuantumScape и Volkswagen не единственные компании, которые проводят исследования в этой области. Японский автопроизводитель Toyota ранее заявлял о планах наладить выпуск электромобилей с твердотельными аккумуляторными батареями к 2025 г. Другой американский стартап, Solid Power, основанный шесть лет назад, заручился поддержкой таких автокомпаний, как BMW, Ford и Hyundai, и рассчитывает запустить производство в 2026 г. Однако до демонстрации работающего аккумулятора дело пока не дошло ни у кого.

Автомобильные аккумуляторы — обзор — журнал За рулем

Какие бывают АКБ, что означают аббревиатуры, которыми помечены батареи, есть ли достойная альтернатива привычному аккумулятору, на чем ездит Tesla… — ответы на эти и другие вопросы дает эксперт «За рулем».

Самые массовые автомобили по-прежнему оснащают свинцовокислотными батареями с жидким электролитом. Машины с системами «старт-стоп» имеют более дорогие батареи EFB или AGМ. В гибридах для пуска двигателя также применяют AGM-батареи. И только экзотические электромобили обходятся без «свинца», предпочитая литий-ионные источники электричества. Пробуем разобраться в перспективах источников питания для автомобилей.

Можно ли использовать никель-­металлгидридные (Ni-MH) батареи в качестве стартерных?

Батареи Ni-MH — разновидность щелочных батарей. Из-за высокого внутреннего сопротивления применять их в качестве стартерных нецелесообразно. Кроме того, по причине более низкого напряжения каждого аккумулятора батарею придется составлять не из шести аккумуляторов по 2 В, а уже из десяти. А требования к их правильному использованию (например, обязательность полного разряда перед зарядом) привели к вытеснению Ni-MH из большинства портативных устройств.

Самые реальные претенденты на место «обычных» свинцовых батарей — это AGM типа VRLA (например, Optima) или типа TPPL (например, Odyssey). Основной сдерживающий фактор ­высокая цена.

Самые реальные претенденты на место «обычных» свинцовых батарей — это AGM типа VRLA (например, Optima) или типа TPPL (например, Odyssey). Основной сдерживающий фактор ­высокая цена.

Если литиевые батареи подешевеют, можно ли будет использовать их вместо стартерных?

Разговоры о том, что стоимость лити­евых батарей падает, относятся разве что к батарейкам для компактных гаджетов. Силовые аккумуляторы, приведенные в таблице, подешевеют не скоро. Литиевые стартерные батареи иногда используют в спортивных машинах и мотоциклах. Их единственное реальное преимущество — снижение массы более чем вдвое по сравнению с обычным «свинцом». Это важно, когда идет битва за доли секунды.

Литиевые батареи требуют более трудоемкого обслуживания и внимательного отношения при эксплуатации, в то время как создатели современных автомобилей, наоборот, стремятся избавить водителя от лишней головной боли. Если же ставить такую батарею по всем правилам, то есть с системой контроля и регулирования параметров, то она обойдется втрое дороже самой дорогой батареи AGМ, которую, кстати, не нужно обслуживать. Вдобавок литиевые батареи плохо работают при отрицательных температурах.

Решена ли проблема с утилизацией литиевых аккумуляторов?

Нет, не решена — ни в России, ни за рубежом. Например, в Европе вводят дополнительные налоги на утилизацию, но технология до конца не отработана. Бывшие в употреблении литиевые батареи некоторых типов используют повторно, что сокращает вред, наносимый окружающей среде. Но в целом разборка и переработка литиевых батарей (равно как и щелочных) коммерчески неинтересны. В зависимости от культуры сбора отходы либо захоранивают по определенным правилам, либо просто отправляют на свалку. Кстати, свинцовые батареи перерабатываются на 99%.

Электромобили пойдут своим путем и в массовый сегмент придут не скоро. А основную работу на автомобилях ­с ДВС по-прежнему будут выполнять свинцовокислотные АКБ.

Электромобили пойдут своим путем и в массовый сегмент придут не скоро. А основную работу на автомобилях ­с ДВС по-прежнему будут выполнять свинцовокислотные АКБ.

Почему прорекламированные несколько лет назад батареи EFB фактически сошли со сцены?

Батареи EFB были разработаны как дешевая альтернатива AGM для машин с системой «старт-стоп». Но характеристики AGM оказались значительно лучше, поэтому покупать батареи EFB оказалось невыгодно. В дополнительном слое сепаратора EFB есть минимальные конструктивные отличия от обычных батарей с жидким электролитом, что в эксплуатации дает бóльшую стойкость к глубоким разрядам. В обычном автомобиле средняя глубина разряда батареи — 15%, а в автомобиле с постоянно работающей системой «старт-стоп» — до 40%. Дополнительная пленка на поверхности положительных пластин препятствует оплыванию активной массы с решеток. Таким образом, у обычной стартерной батареи срок службы сокращается, а у EFB остается на прежнем уровне.

Есть ли прорыв в применении суперконденсаторов в качестве источников питания?

Были попытки использовать суперконденсаторы как параллельный источник для пуска двигателя. Их достоинство — большой пус­ковой ток. Но кратковременный. Поэто­му ­заменить аккумуляторы они не могут.

Чем принципиально отличается батарея Optima от остальных AGM — только лишь спиральной конструкцией?

Optima отличается не только спиральными пластинами. Главное — это решетки пластин из чистого (99,9%) свинца, в то время как у всех стартерных AGM-батарей решетки сделаны из свинцово­кальциевых сплавов с легирующими добавками. Кальций нужен для придания решеткам прочности. Отсутствие примесей означает улучшение разрядных и зарядных характеристик. Сегодня на рынке всего две такие батареи — Optima и Odyssey. При сравнимых габаритах появившаяся раньше Optima содержит меньше свинца, а потому обладает несколько худшими характеристиками (например, внутренним сопротивлением около 2,0–2,5 мОм) по сравнению с батареей Odyssey. Спиральные конструкции постепенно уходят с мирового рынка вследствие неокупаемости.

На чем ездит Tesla? Говорят, в ней понапиханы чуть ли не аккумуляторы от мобильников…

Нет, не от мобильников. Использованы аккумуляторы массового типоразмера Panasonic 18650 — их 7104 штуки. Если бы применялся специально разработанный аккумулятор, Tesla по цене оказалась бы соизмерима с космическим кораблем. При этом не следует путать тяговую высоковольтную батарею и «стартерную» 12‑вольтовую, которая у Теслы тоже есть, - она свинцовая, емкостью 45 А·ч.

НАШ СЛОВАРИК
  • AGM — absorbent glass mat, то есть абсорбирующее стекловолокно. Речь о сепараторе в герметизированных свинцовых аккумуляторах, который позволяет рекомбинировать газы при заряде и удерживает активную массу от выпадения при интенсивной эксплуатации. AGM-сепаратор заменяет полиэтиленовый сепаратор-конверт, применяемый в обычных стартерных батареях с жидким электролитом.

    Материалы по теме

  • VRLA — valve regulated lead acid, то есть клапанно-регулируемые свинцовокислотные конструкции с сепараторами AGM. Этот термин указан в актуальном ГОСТ Р 53165–2008, по которому производят все свинцовые аккумуляторные батареи в России. Для снижения испарения воды из электролита и предотвращения газовыделения при эксплуатации в VRLA- конструкциях стартерных батарей используют сепаратор AGM из стекловолокна, который связывает жидкий электролит в своих микроволокнах и позволяет осуществлять цикл рекомбинации газов. Если бы такие батареи производились в России, то наименование по ГОСТ было бы 6СТ‑55VRLA. Сегодня батареи с жидким электролитом называются 6СТ‑55L или 6СТ‑55VL (у них разная степень расхода воды в зависимости от сплава, использованного в решетке пластин, - гибридного или кальциевого).
  • TPPL (thin plate pure lead) — еще одна модификация AGM-батарей, решетки которой состоят из чистого свинца без примеси кальция.
  • EFB (enhanced flooded battery) — улучшенная батарея с жидким электролитом.
  • Ni-MH (nickel metal hydrid battery) — никель-металлгидридный аккумулятор, в котором анодом является водородный металлгидридный электрод, электролитом — гидроксид калия, а катодом — оксид никеля.
  • LTO (lithium titanium oxide) — литий-титанатная разновидность литий-ионных аккумуляторов, у которых электрод, соединяемый с положительным источником питания (анодом), сделан из титаната лития Li₄Ti₅O₁₂.
  • LFP (lithium ferrum phosphate) — литий-­железофосфатный аккумулятор; литий­-ионный аккумулятор, в котором катод сделан из LiFePO₄.

7 важных вопросов (и ответов) про аккумуляторы

Какие бывают АКБ, что означают аббревиатуры, которыми помечены батареи, есть ли достойная альтернатива привычному аккумулятору, на чем ездит Tesla… — ответы на эти и другие вопросы дает эксперт «За рулем».

7 важных вопросов (и ответов) про аккумуляторы

Редакция благодарит эксперта Национальной ассоциации производителей источников тока Дмитрия Тищенко за помощь в подготовке материала.

H6 / Group-48 Литиевый автомобильный аккумулятор — антигравитационные батареи

Первая батарея со встроенным беспроводным запуском от внешнего источника ! Беспроводной брелок Дистанционный запуск от внешнего источника. Так что вы больше никогда не попадете в разряд разряженного аккумулятора!

ПОЛНАЯ система управления батареями (BMS), включая переразряд, перезаряд, короткое замыкание, тепловую защиту и балансировку ячеек.

ТЕХНОЛОГИЯ RE-START : Аккумулятор RE-START может перезапускаться самостоятельно.Он интеллектуально контролирует свое состояние и, если он обнаруживает чрезмерную разрядку, переходит в спящий режим, но при этом экономит достаточно энергии, чтобы вы могли перезапустить свой автомобиль. Просто нажмите беспроводной брелок.

ОБОРУДОВАНИЕ OEM : точные размеры для замены свинца / кислоты. Никаких дополнительных модификаций или лотков устанавливать не требуется.

БОЛЬШЕ СЛУЖБЫ : в 2–3 раза дольше срок службы свинцово-кислотных и других литиевых батарей благодаря полной системе управления батареями.

HIGH POWER : Максимальный ток пуска в 3 раза выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов аналогичного размера.Лучший запуск и более высокое напряжение при запуске.

УЛЬТРАЛЁГКИЙ : Батарея Antigravity RE-START может быть на 70% легче свинцово-кислотного эквивалента. Это соответствует примерно 25-55 фунтам мгновенной потери веса, просто заменив батарею! Это делает литий-ионную батарею Antigravity наиболее экономичным продуктом для похудения, предлагая лучший запуск, управляемость и торможение! Реальное значение производительности!

НИЗКИЙ САМОРАЗРЯД : Аккумулятор RE-START не саморазряжается, как свинцово-кислотные аккумуляторы.Он обеспечивает более длительное время хранения при условии, что на аккумуляторе не происходит чрезмерного паразитного разряда.

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ В АВТОМОБИЛЕ : Намного более устойчив к вибрации, чем свинец / кислота. Невероятно устойчивый к ударам и вибрации; внутри нет жидкости или кислоты, которые можно пролить или слить. Не выделяет опасный водород во время зарядки и не будет протекать жидкости, которые могут повредить отделку или шасси, например, кислоту.

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЙ АККУМУЛЯТОР : Без кислоты или тяжелых металлов, таких как свинец, кадмий или ртуть.Всегда не забывайте относиться к утилизации аккумуляторов ответственно!

Аккумуляторы для гибридных автомобилей и электромобилей

В большинстве подключаемых к электросети гибридов и полностью электрических транспортных средств используются подобные литий-ионные батареи.

Системы накопления энергии, обычно аккумуляторы, необходимы для гибридных электромобилей (HEV), гибридных электромобилей (PHEV) и полностью электрических транспортных средств (EV).

Типы систем хранения энергии

Следующие системы накопления энергии используются в автомобилях HEV, PHEV и электромобилях.

Литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи в настоящее время используются в большинстве портативных бытовых электронных устройств, таких как сотовые телефоны и ноутбуки, из-за их высокой энергии на единицу массы по сравнению с другими системами хранения электроэнергии. Они также обладают высоким удельным весом, высокой энергоэффективностью, хорошими высокотемпературными характеристиками и низким саморазрядом. Большинство компонентов литий-ионных аккумуляторов можно переработать, но стоимость рекуперации материалов остается проблемой для отрасли.Министерство энергетики США также поддерживает Премию за переработку литий-ионных аккумуляторов, чтобы найти решения для сбора, сортировки, хранения и транспортировки использованных и выброшенных литий-ионных аккумуляторов для последующей переработки и восстановления материалов. В большинстве современных PHEV и электромобилей используются литий-ионные батареи, хотя точный химический состав часто отличается от химического состава батарей для бытовой электроники. Продолжаются исследования и разработки, направленные на снижение их относительно высокой стоимости, продление их срока службы и решение проблем безопасности в отношении перегрева.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридные батареи, обычно используемые в компьютерном и медицинском оборудовании, предлагают разумную удельную энергию и удельные мощности. Никель-металлогидридные батареи имеют гораздо более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные, и безопасны и устойчивы к неправильному обращению. Эти батареи широко используются в HEV. Основными проблемами никель-металлгидридных батарей являются их высокая стоимость, высокий саморазряд и тепловыделение при высоких температурах, а также необходимость контролировать потери водорода.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные аккумуляторы

могут быть разработаны с учетом высокой мощности, а также недорогими, безопасными и надежными. Однако низкая удельная энергия, плохие характеристики при низких температурах, а также короткий календарный и циклический срок службы препятствуют их использованию. В настоящее время разрабатываются современные высокомощные свинцово-кислотные батареи, но эти батареи используются только в коммерчески доступных транспортных средствах с электрическим приводом для вспомогательных нагрузок.

ионисторы

Ультраконденсаторы хранят энергию в поляризованной жидкости между электродом и электролитом.Емкость накопления энергии увеличивается с увеличением площади поверхности жидкости. Ультраконденсаторы могут обеспечить транспортным средствам дополнительную мощность во время разгона и подъема на холм и помочь восстановить энергию торможения. Они также могут быть полезны в качестве вторичных накопителей энергии в транспортных средствах с электрическим приводом, поскольку помогают электрохимическим аккумуляторам выравнивать мощность нагрузки.

Утилизация аккумуляторов

Транспортные средства с электрическим приводом являются относительно новыми для автомобильного рынка США, поэтому лишь небольшое количество из них подошло к концу своего срока службы.В результате доступно немного бывших в употреблении аккумуляторов для электромобилей, что ограничивает масштабы инфраструктуры по переработке аккумуляторов. Поскольку электромобили становятся все более распространенными, рынок утилизации аккумуляторов может расшириться.

Широко распространенная переработка аккумуляторов предотвратит попадание опасных материалов в поток отходов как в конце срока службы аккумулятора, так и во время его производства. В настоящее время ведется работа по разработке процессов утилизации аккумуляторов, которые минимизируют влияние на жизненный цикл литий-ионных и других типов аккумуляторов в транспортных средствах.Но не все процессы переработки одинаковы:

  • Плавка : В процессе плавки восстанавливаются основные элементы или соли. Эти процессы в настоящее время используются в больших масштабах и могут работать с различными типами аккумуляторов, включая литий-ионные и никель-металлгидридные. Плавка происходит при высоких температурах, и органические материалы, включая электролит и угольные аноды, сжигаются в качестве топлива или восстановителя. Ценные металлы извлекаются и отправляются на аффинаж, чтобы продукт был пригоден для любого использования.Остальные материалы, в том числе литий, содержатся в шлаке, который теперь используется в качестве добавки в бетон.
  • Прямое восстановление : С другой стороны, некоторые процессы рециркуляции позволяют напрямую восстанавливать материалы, пригодные для аккумуляторов. Компоненты разделяются различными физическими и химическими процессами, и все активные материалы и металлы могут быть восстановлены. Прямое восстановление — это низкотемпературный процесс с минимальными энергозатратами.
  • Промежуточные процессы : Третий тип процесса находится между двумя крайностями.В таких процессах можно использовать несколько типов батарей, в отличие от прямого восстановления, но извлекать материалы дальше по производственной цепочке, чем при плавке.

Разделение различных материалов аккумуляторных батарей часто является камнем преткновения при извлечении ценных материалов. Таким образом, конструкция аккумуляторной батареи, учитывающая разборку и переработку, важна для успеха электромобилей с точки зрения устойчивости. Стандартизация батарей, материалов и конструкции элементов также упростит переработку и сделает ее более рентабельной.

См. Отчет: «Технико-экономическая целесообразность использования отработанных аккумуляторов электромобилей в стационарных установках».

Дополнительная информация

Узнайте больше о исследованиях и разработках аккумуляторов на страницах Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, посвященных хранению энергии, и на странице Управления автомобильных технологий Министерства энергетики США.

Литий-ионный апгрейд для вашего автомобиля, но не тот, который вы ожидаете

Увеличить / Антигравитационная батарея на месте, с помощью адаптера монитора Bluetooth.

Брэдли Айгер

От iPhone до Teslas литий-ионные аккумуляторы повсеместно распространены в современном мире. Это химия, которую выбирают для широкого круга приложений из-за ее высокой плотности заряда относительно ее массы, что, в свою очередь, дает такие вещи, как ноутбуки высокого класса, которые могут работать более 10 часов без подзарядки при весе менее четырех фунтов. .

А как насчет того свинцово-кислотного комка, болтающегося в моторном отсеке вашей машины? Истоки этой батареи восходят к середине 19 века, но даже сегодня вы все еще найдете эту архаичную технологию, обслуживающую электроны, в подавляющем большинстве транспортных средств на дорогах, включая электромобили.

В последние годы некоторые автопроизводители начали делать литий-ионные стартерные батареи доступными для своих автомобилей, но батареи в основном ограничивались дорогими дополнительными предложениями в спортивных автомобилях высокого класса от таких компаний, как Porsche и McLaren. Антигравитация хочет это изменить.

  • Это Antigravity H7, стартерная литий-железо-фосфатная батарея на 12 В.

    Брэдли Айгер

  • В 2009 году Porsche представила литий-ионную стартерную батарею 12 В в качестве опции за 1700 долларов, но только на своих легких автомобилях: 911 GT3, GT3 RS и Boxster Spyder.

    Порше

  • Слева литий-ионный аккумулятор Antigravity. Справа обычный свинцово-кислотный аккумулятор на 12В.

    Брэдли Айгер

  • Обычные свинцово-кислотные батареи тяжелые — эта весит 45 фунтов (20 кг).

    Брэдли Айгер

  • Батарея Antigravity такого же размера, но весит всего 15,8 фунта (7,2 кг).

    Брэдли Айгер

  • Аккумулятор, установленный в Dodge Hellcat.

    Брэдли Айгер

  • После установки батарея Antigravity работала отлично.

    Брэдли Айгер

  • Литий-ионный аккумулятор сократил вес этого Dodge Hellcat на целых 29 фунтов.

    Брэдли Айгер

Эта компания из Лос-Анджелеса является детищем Скотта Шафера, инженера и энтузиаста производительности, который видел надпись на стене более десяти лет назад. «Еще в 2010 году я купил одну из самых первых литиевых батарей для мотоциклов», — объясняет он.«Я нашел его на онлайн-форуме — это был парень, который создавал их на заказ. Я думал, что это потрясающий продукт, но в итоге он просуществовал всего около трех месяцев, прежде чем он потерпел неудачу. Вскоре после этого я начал сотрудничая с инженером по аккумуляторным батареям, который работал в SBC Global. Мы обсудили недостатки этой мотоциклетной аккумуляторной батареи, и он объяснил, что если мы сделаем то, то и то, мы сможем создать что-то с гораздо большей надежностью ».

Вскоре они оба приступили к созданию собственной литиевой батареи для мотоциклов.«Изначально мы просто делали аккумуляторы для себя и наших друзей, которые проводили трек-день», — говорит Шафер. «И со временем, просто находясь на трассе и разговаривая с людьми об этом, мы начали получать все больше и больше заказов на эти батареи».

Реклама

Команда быстро переросла гаражный операционный центр Шафера и переехала во все более крупные помещения, когда слухи о его новом продукте распространились среди энтузиастов.«Именно тогда мы сделали формованный пластиковый корпус и начали делать их похожими на настоящие батарейки», — шутит он. «И тогда это действительно стало законным продуктом».

Перенесемся на десять лет вперед, и теперь Antigravity является одним из ведущих поставщиков литий-железо-фосфатных батарей не только для силовых видов спорта, но и для замены автомобильных аккумуляторов на 12 В. «Были и другие компании, которые начали свою деятельность примерно в то же время, что и мы, но они не могли или не хотели развиваться по мере появления новых технологий», — говорит нам Шафер.

«Настоящее препятствие, которое нам нужно было преодолеть, — это разработка внутренней системы управления, которая делает эти батареи безопасными и долговечными в этих типах приложений. Мы знали, что продукт должен соответствовать определенному стандарту, и поэтому мы разработали нашу систему управления батареями — это защищает литий от попадания в ситуации, когда тепловой разгон может быть проблемой из-за перезарядки или других проблем. А тип химического состава лития, который мы используем, — это фосфат железа или LiFePO4. В целом, это считается самой безопасной литиевой технологией. доступно сегодня.«

Реальный тест

Antigravity предлагает автомобильные аккумуляторы, которые подходят практически к любому легковому автомобилю, представленному сегодня на рынке, поэтому мы решили протестировать его новейшую и лучшую модель на последней модели Dodge Challenger, в которой используется аккумулятор размера H7. Помимо преимуществ плотности заряда и абсолютной новизны концепции, батареи Antigravity предлагают несколько важных преимуществ по сравнению со свинцово-кислотными батареями, которые имеют значение в реальном использовании.

«Батарея имеет встроенную функцию аварийного запуска», — отмечает Шафер.«Так что, если вы случайно оставите включенными фары или аккумулятор полностью разрядится по какой-либо другой причине, аккумулятор перейдет в спящий режим и сохраняет резервную емкость, которая может обеспечить еще четыре или пять запусков двигателя, чтобы вы могли снова запустить автомобиль». В то время как к этой функции можно получить доступ с помощью кнопки на самой батарее, Antigravity предоставляет брелок, который также позволяет запускать функцию удаленно.

Реклама

Компания также предлагает удаленный монитор батареи, который прикрепляется к клеммам батареи и сообщает о состоянии заряда батареи мобильному устройству через Bluetooth.Приложение можно бесплатно загрузить в Apple App Store и Google Play, и оно может отправлять push-уведомления, если уровень заряда батареи упадет ниже установленного пользователем порога. Приложение также можно использовать для контроля пускового напряжения и проверки системы зарядки.

  • Главный экран приложения Battery Tracker.

  • Программа проверит, правильно ли заряжается аккумулятор.

    Антигравитация

  • Приложение Battery Tracker показывает пусковое напряжение.

    Антигравитация

  • Страница настроек Battery Tracker.

    Антигравитация

«Изначально мы стремились к рынку производительности, но есть ряд других факторов, которые делают литий лучше и для обычных приложений», — отмечает Шафер. «Например, у него гораздо более мощный пусковой ток, чем у свинцово-кислотной батареи — вероятно, в два-три раза больше.Это означает более легкий запуск двигателя и меньшую нагрузку на стартер, будь то на улице очень холодно или очень жарко ».

Но основная причина, по которой Schafer изначально ориентировалась на рынок производительности, заключается в том, что литиевые батареи весят значительно меньше, чем их свинцово-кислотные аналоги. Сняв заводскую батарею с нашего Challenger, мы поставили каждую на весы для ванной. Наша заводская свинцово-кислотная батарея весила даже 45 фунтов (20 кг). Антигравитационная батарея? Чуть менее 16 фунтов (7 кг), или примерно треть веса.Проведя сравнение A / B, выбирая один за другим, разница действительно ошеломляющая.

Конечно, потеря 30 фунтов не совсем трансформирует автомобиль, который весит более двух тонн, но для автокроссеров и людей, строящих гоночные автомобили, сбросить 30 фунтов без потери функциональности в транспортном средстве было бы похоже на получение манны от богов автомобилей. Вы также можете возразить, что при весе в 4400 фунтов (1996 кг) Challenger (и на самом деле большинство современных серийных автомобилей) может использовать всю возможную экономию веса.

С установленной новой батареей обещание Schafer облегчить запуск двигателя стало очевидным — звук стартера на самом деле изменился из-за заметно более высокой скорости проворачивания. Приложение для мониторинга батареи также работало как шарм, без проблем подключаясь к машине, даже когда мы находились внутри здания и за несколько стен от машины.

Реклама

«Продолжайте снижать цену»

Но вот что интересно: в то время как хорошая свинцово-кислотная батарея H7 стоит около 250 долларов, Antigravity H7 обойдется вам в 829 долларов.Это может быть трудная пилюля для всех, кроме самых заядлых энтузиастов — или людей, у которых есть машины, которые стоят в течение длительного времени, — но ущерб вашему кошельку может быть не таким серьезным, как предполагает высокая цена: в то время как вы Если бы повезло, что у традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов срок службы превышает четыре года, литиевые аккумуляторы могут прослужить в два раза дольше, а то и дольше.

И глядя на дорогу, Шафер говорит, что обеспечение жизнеспособности технологии для среднего автомобилиста — одна из основных задач Antigravity.«Есть надежда и дальше снижать цену, сохраняя при этом функции, которые есть у батареи в настоящее время, и расширять набор функций по ходу дела — интеграцию Bluetooth-мониторинга в саму батарею и тому подобное. Но сейчас на самом деле речь идет о том, чтобы сделать ее лучше. доступны для семьи с минивэном или человека, которому нужно заменить новую батарею в свой ежедневный пригородный поезд ».

К счастью, устойчивый прогресс — и его неотъемлемое влияние на стоимость появляющихся технологий — должны помочь Antigravity сделать именно это.

Технология литиевых батарей

для негибридных автомобилей

99% водителей автомобилей 12-вольтовая свинцово-кислотная батарея, которая находится под капотом их автомобилей, привлекает столько же внимания, как и хомут для шланга. Другими словами, их это не волнует, пока что-то не пойдет не так, как надо. Но с развитием технологий некоторые производители начали предлагать литиевые системные батареи для оставшегося 1 процента своих автомобилей.Но готовы ли они к использованию вашего трамвая сегодня?

В мире гибридных автомобилей и электромобилей литиевые батареи не новость. Они присутствуют во многих электромобилях с батарейным питанием, представленных в настоящее время на рынке, таких как наш долгосрочный Mitsubishi i, и не привлекают к себе ненужного внимания.

И хотя мы знаем, что они отлично работают в качестве моторных батарей в электромобилях, вам придется пойти на некоторые компромиссы, если вы решите использовать литиевую батарею, доступную в настоящее время на вторичном рынке, в качестве стартерной батареи для вашего обычного автомобиля.

Во-первых, преимущества: литиевые батареи легче, могут дольше сохранять заряд и выдерживать циклы заряда / разряда лучше, чем свинцово-кислотные. Отношение максимально возможного безопасного выходного тока к номинальной емкости батареи намного выше у литиевой батареи; следовательно, для выполнения того же объема работы вам потребуется меньше «номинальных усилителей». Другими словами, они могут сбрасывать или поглощать огромное количество тока относительно своего рейтинга.

Недостатки: их выходная мощность падает намного быстрее, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов, при понижении температуры.Если они не заряжены должным образом, они гораздо более восприимчивы к сбоям отдельных ячеек. Если они не сконструированы должным образом со встроенной схемой зарядки, мы действительно не можем считать их совместимыми по принципу plug and play со свинцово-кислотными аккумуляторами. И, наконец, цена составляет 1700 долларов за приложение оригинального оборудования по сравнению с, может быть, 120 долларов за топовый Sears DieHard.

Теперь, если не считать повреждения вашего банковского счета, все недостатки могут быть решены с помощью продуманной инженерии. Если у вас нет McLaren MP4-12C, который поставляется с заводской литиевой стартерной батареей, генератор в вашем автомобиле не предназначен для правильной зарядки литиевой батареи.Некоторые автомобили, например трековые модели Porsche (GT3, GT2 и т. Д.), Можно купить с дополнительной литиевой батареей. Разработанный для использования на гусеницах или даже для ежедневного использования в более теплом климате, аккумулятор, который весит чуть менее 13 фунтов, что более чем на 22 фунта легче, чем стандартный свинцово-кислотный блок, оснащен преобразователем заряда, который принимает мощность от генератора и преобразует его для использования в литиевой батарее. Специальная схема уравновешивает ток заряда между всеми четырьмя внутренними ячейками.

Итак, что вы будете делать, если у вас веселая машина на выходных или машина, которая редко видит трассу? Вы можете использовать обычную свинцово-кислотную батарею в течение недели, а затем переключиться на литиевую батарею для более активного отдыха.Более дешевые литиевые батареи не имеют отсечки по низкому напряжению или правильной химии, поэтому покупатель остерегается. Когда вы вернетесь домой, переключитесь на свой свинцово-кислотный агрегат.

Если для вас важнее всего вес и мощность при хранении на полке, и вы готовы либо заплатить за полностью отсортированную литиевую батарею, либо научиться заменять батареи, нынешний урожай вторичных батарей для вас. Если вы предпочитаете более надежное и постоянное решение, вам придется за него заплатить. На данный момент интегрированный мониторинг ячеек, химия, разработанная, чтобы быть устойчивой к циклам зарядки серийных автомобилей, или встроенные регуляторы заряда, предназначенные для использования с литиевой химией, стоят недешево.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Новая батарея электромобиля — большие перспективы

На протяжении десятилетий исследователи аккумуляторов трудились, пытаясь взломать код для новой батареи, которая могла бы превзойти литий-ионные батареи — технология, которая вывела индустрию электромобилей туда, где она есть сегодня.

Теперь стартап десятилетней давности, поддерживаемый членами элиты технологического инвестирования и глобальных автомобильных гигантов, заявляет, что он создал рабочие батареи, которые могут привести к созданию электромобилей со значительно большей дальностью хода, которые могут производиться по более низкой цене, более безопасны в эксплуатации. имеют более длительный срок службы и поддерживают более быструю зарядку.

Познакомьтесь с QuantumScape, компанией по производству аккумуляторов, которая в течение десяти лет оставалась незаметной, пока ее команда работала над разработкой того, что в отрасли называют твердотельной литий-металлической батареей.Твердотельное название относится к устранению жидкого электролита, который в традиционных батареях заполняет элемент и используется для зарядки и разрядки.

Компания была основана серийным предпринимателем Джагдипом Сингхом (который создал компанию Infinera в области широкополосной инфраструктуры) и учеными из Стэнфорда Фрицем Принцем и Тимом Холмом. На сегодняшний день QuantumScape привлек 1,5 миллиарда долларов капитала за счет сочетания финансирования от автомобильного гиганта Volkswagen и государственного финансирования путем выхода на биржу через специализированную компанию по приобретению акций (SPAC).Он торгуется на Нью-Йоркской фондовой бирже под символом QS и на прошлой неделе закрылся по цене 42,50 доллара за акцию.

Ранние инвесторы включают Breakthrough Energy Ventures, основанную техническими титанами Биллом Гейтсом, Джоном Дорром и Винодом Хослой, а также Lightspeed Ventures. Бывший технический директор Tesla Дж. Б. Штраубель входит в совет директоров компании, как и Доерр.

Секретный соус

Что делает батарею QuantumScape такой многообещающей? Традиционная батарея имеет положительный электрод, называемый катодом, и отрицательный электрод, называемый анодом.В литий-ионной батарее катод, как правило, представляет собой оксид лития-металла, а анод — из графита. Тонкий пористый разделитель разделяет два электрода для предотвращения короткого замыкания, а жидкий электролит перемещает ионы лития.

В батарее

QuantumScape можно использовать стандартный катод из смешанных металлов, но компания разработала уникальный твердый керамический сепаратор. Батарея изготавливается без анода и без электролита, что, по словам компании, делает ее более компактной, более энергоемкой и безопасной в эксплуатации.

Когда батарея QuantumScape заряжается и разряжается, металлический литий проходит через сепаратор и образует тонкий слой литий-металлического анода. Секрет соуса заключается в химическом составе и процессе изготовления сепаратора. Когда я спросил Сингха из QuantumSpace о материале сепаратора, он назвал его коммерческой тайной компании.

Итак, как эти инновации будут выглядеть применительно к электромобилю? QuantumScape утверждает, что автомобиль, использующий свои аккумуляторы, может зарядить до 80 процентов своей емкости всего за 15 минут по сравнению с потенциально более чем часовым временем зарядки, необходимым для современных электромобилей.Компания заявляет, что автомобили с батареями QuantumScape также могут иметь на 80 процентов больший запас хода, чем автомобили, использующие современные литий-ионные батареи.

«Впервые ограничением для электромобилей является не аккумулятор», — сказал Сингх.

Впервые ограничение не в батарее.

Пятнадцать минут зарядки и много сотен — или даже тысяч — миль на зарядке сделают электромобили намного более конкурентоспособными по сравнению с автомобилями внутреннего сгорания и быстрой заправкой бензоколонки.

Будущее твердотельных батарей

QuantumScape на этой неделе шумит, потому что демонстрирует данные о производительности. Компания заявляет, что это первый раз, когда производитель твердотельных аккумуляторов показал, что его аккумулятор работает в реальных условиях. Сегодня утром он подробнее расскажет о деталях результатов производительности на виртуальной панели с участием таких экспертов по аккумуляторным батареям, как бывший технический директор Tesla Штробель, лауреат Нобелевской премии Стэн Уиттингем и Пол Альбертус, бывший глава Министерства энергетики США ARPA-E. Программа твердотельных аккумуляторов IONCS.

Не ждите, что аккумулятор компании в одночасье произведет революцию в электромобилях. Несмотря на 10 лет разработки, QuantumScape все еще далек от финиша.

Компании еще предстоит создать завод по производству аккумуляторов в промышленных масштабах, а затем ей придется пройти год экспериментальных испытаний с такими автопроизводителями, как Volkswagen. QuantumScape и Volkswagen создали совместное предприятие 50/50 для производства первого завода по производству аккумуляторов.

«В 2024 году вы увидите автомобили с этими батареями», — сказал Сингх.

Многие стартапы, производящие аккумуляторные батареи, оказались в так называемой «долине смерти» между жизнеспособной технологией и средствами, необходимыми для масштабирования технологии до коммерческого уровня.

Но четыре года — это не намного больше для команды, которая упала уже десять лет. «Чего мы не осознавали, так это того, сколько работы это будет. С этого момента все дело в исполнении», — сказал Сингх.

В то же время в течение следующих четырех лет литий-ионные батареи также снизятся в цене и увеличатся в плотности энергии, что сделает электромобили дешевле и конкурентоспособнее по сравнению с газовыми автомобилями.

Хотя QuantumScape может использовать преимущества этих инноваций (поскольку он использует некоторые стандартные литий-ионные технологии), он также конкурирует с литий-ионными батареями, которые были самой важной технологической разработкой в ​​индустрии электромобилей.

Почему литий может быть новым риском для Tesla и других производителей электромобилей

Похоже, электромобили берут верх. И это имеет огромные последствия для смежной отрасли: добычи и производства лития.

Литий-ионные аккумуляторы — вот что питает современные электромобили, грузовики и гиганта электромобилей.

Тесла

(тикер: TSLA) планирует использовать 3 тераватт-часа для производства аккумуляторов для своих транспортных средств к 2030 году.Это более чем 50-кратное увеличение имеющегося на сегодняшний день предложения.

Генеральный директор Tesla

Илон Маск недавно написал в Твиттере, что, по его мнению, к 2027 году отрасль может произвести 30 миллионов электромобилей с батарейным питанием, поскольку другие автопроизводители начнут выпускать модели электромобилей. В 2019 году во всем мире было продано около 2 миллионов электромобилей.

Мировой автомобильный бизнес — это индустрия с многомиллионным оборотом. Цифры, которые предполагаются для перехода на электромобили, огромны и поднимают вопрос: достаточно ли в мире сырья для достижения поставленных целей? Короткий ответ — да, но это не из дешевых.Компании, в том числе Tesla, должны убедиться, что у них заключены договоры на поставку, иначе они рискуют застрять на пит-лейн предстоящей гонки электромобилей.

Исследовательская группа Morgan Stanley опубликовала интерактивную модель спроса и предложения лития вскоре после того, как Tesla провела свой день технологий аккумуляторов 22 сентября. Группа сообщает, что мировое производство эквивалента карбоната лития, или LCE, в 2019 году составило около 380 000 тонн. одна треть предназначалась для литий-ионных аккумуляторов электромобилей.

В отрасли поставки лития учитываются как карбонат лития. Карбонат лития — это стабильная соль. Металлический литий очищается из соли и требует особого обращения, поскольку он очень реактивен. Для производства тонны металлического лития требуется около 5,3 тонны карбоната лития.

В типичном элементе аккумуляторной батареи электромобиля содержится несколько граммов лития. Это примерно половина чайной ложки сахара. Типичный электромобиль может иметь около 5000 аккумуляторных элементов. В одном электромобиле содержится примерно 10 кг или 22 фунта лития.Тонны металлического лития хватит на постройку около 90 электромобилей.

В общем, для постройки миллиона автомобилей требуется около 60 000 тонн LCE. Проникновение 30%, о чем написал Маск в Твиттере, что для удобства составляет примерно 30 миллионов автомобилей, составляет около 1,8 миллиона тонн LCE, что в 5 раз превышает объем всей отрасли по добыче лития в 2019 году.

Livent

(LTHM),

Albemarle

(ALB) и

Кв. М.

(SQM) — крупные компании по добыче лития, на которые приходится примерно половина мировых поставок.Albemarle — крупнейший в мире производитель лития с мощностью около 85 000 тонн по состоянию на 2019 год. Все три компании расширяют производство, чтобы удовлетворить растущий спрос. Исходя из недавних планов, компании тратят около 5000 долларов на тонну мощности LCE.

Литиевая промышленность должна потратить около 7 миллиардов долларов на расширение своих добывающих мощностей. И это капля в море по сравнению с инвестициями, необходимыми для производства аккумуляторов и сборки автомобилей.

Крупные мировые производители аккумуляторов, по словам аналитика GLJ Resarch Гордона Джонсона, в том числе

Panasonic

(6752.Япония),

LG Chem

(051910. Корея) и

Современная технология Amperex

(300750.China), может произвести около 200 гигаватт-часов емкости аккумулятора в конце 2019 года. Этого было достаточно для производства примерно 2 миллионов электромобилей, произведенных в том году. Однако этого недостаточно, чтобы производить 30 миллионов автомобилей с батарейным питанием.

Емкость должна резко увеличиться. Panasonic, например, тратит 100 миллионов долларов на увеличение емкости аккумулятора Tesla Nevada на 10%, или 3 раза.5 гигаватт-часов. Это почти 30 миллионов долларов на гигаватт-час емкости батарей. Используя это число, Tesla, самый дорогой автопроизводитель в мире, должна была бы потратить 85 миллиардов долларов на производство 3 тераватт-часов, что эквивалентно 3000 гигаватт-часов, чтобы достичь поставленных целей по емкости аккумулятора.


Подписка на информационный бюллетень

Barron’s Tech

Еженедельный путеводитель по нашим лучшим историям о технологиях, революционных изменениях, а также людях и акциях, находящихся в их центре.


Трех тераватт-часов должно хватить примерно на 30 миллионов автомобилей. Типичный электромобиль имеет аккумуляторную батарею емкостью около 100 киловатт-часов.

Общий счет, вероятно, не будет таким уж большим. «В течение дня батареи Tesla перечислила различные инициативы, которые сократят инвестиции на 69%», — сказал аналитик Daiwa Джейрам Натан в недавнем исследовательском отчете. Он предполагает, что Tesla потратит около 27 миллиардов долларов на свои 3 тераватт-часа, или около 2 долларов.7 миллиардов в год. Джейрам оценивает акции Tesla как эквивалент удержания и имеет целевую цену на акции в 390 долларов.

Но это всего лишь трата емкости аккумулятора. Tesla также занимается сборкой автомобилей. За последние 10 лет

Фольксваген

(VOW3.Germany), которая может производить около 11 миллионов автомобилей в год, потратила почти 180 миллиардов долларов. Это деньги, необходимые для обслуживания и переоборудования заводов. За последнее десятилетие Tesla потратила около 11 миллиардов долларов. Его мощности достаточно для производства около 700 000 автомобилей.

Это еще одно приближение, но с учетом других автопроизводителей, установка завода требует около 10 000 долларов на машину. Даже если это будет слишком много на 50%, это означает, что потребуется не менее 150 миллиардов долларов для создания новых мощностей по сборке электромобилей, чтобы достичь 30% проникновения электромобилей.

Отрасль должна потратить около 200 долларов дополнительного капитала, чтобы к 2030 году выпустить 30 миллионов электромобилей. И если это произойдет, инвесторы могут захотеть рассмотреть возможность инвестирования в цепочку создания стоимости электромобилей — в горнодобывающие компании или компании по производству аккумуляторов.

Акции производителей электромобилей в 2020 году горят, а запасы производителей аккумуляторов и поставщиков лития отстают.Запасы электромобилей Гусеницы Barron с начала года выросли более чем на 400%. Акции производителей аккумуляторов выросли примерно на 70%, а акции компаний по добыче лития в среднем выросли примерно на 17%. Все они намного лучше, чем сопоставимые достижения

S&P 500

а также

Промышленный индекс Доу-Джонса

Литий отстал из-за падения цен на сырьевые товары. Инвесторы, вкладывая средства в любой майнер, должны учитывать цены на сырье.Цены на LCE упали примерно на 40% по сравнению с 2019 годом. Хорошие новости для инвесторов, которые смотрят в будущее. Исследовательская группа Morgan Stanley считает, что в ближайшие несколько лет цены останутся неизменными.

Торговля литиевыми предприятиями примерно в 30 раз превышает предполагаемую прибыль к 2021 году. Производители аккумуляторов продают аналогичные продукты. Производители электромобилей, с другой стороны, торгуются на очень высокие коэффициенты ожидаемых продаж. Многие из них еще не зарабатывают деньги, поэтому коэффициенты PE бессмысленны.

Что, если цены на LCE вырастут? Может ли это убить тему электромобилей? Возможно, но маловероятно.Карбонат лития в 2019 году стоил примерно 12000 долларов за тонну. Если LCE будет стоить вдвое больше, стоимость электромобиля должна вырасти на несколько сотен долларов, чтобы компенсировать более высокие товарные затраты.

Написать в Al Root по адресу [email protected]

Будущий спрос на материалы для автомобильных литиевых аккумуляторов

Обзор модели

Мы разрабатываем модель динамического анализа материальных потоков (MFA), которая является часто используемым подходом для анализа запасов и потоков материалов 47 .Наша основанная на запасах модель MFA оценивает будущий спрос на материалы для аккумуляторов электромобилей, а также на материалы EoL, доступные для переработки. Он состоит из слоя электромобиля, слоя батареи и слоя материала и рассматривает ключевые технические и социально-экономические параметры на трех уровнях (дополнительный рисунок 1). Слой электромобилей моделирует будущее развитие парка электромобилей до 2050 года, а также требуемую емкость аккумулятора. Затем запас электромобилей определяет запас аккумуляторов, который, в свою очередь, определяет приток аккумуляторов и, учитывая их распределение по сроку службы (см. Дополнительный метод 1), отток аккумуляторов EoL (см. Дополнительный метод 2).Уровень батарей учитывает будущие разработки в области химии батарей и рыночные доли. Слой материала моделирует химический состав материалов батарей с использованием модели BatPaC 48 . Судьба аккумуляторов EoL моделируется с учетом трех сценариев рециркуляции и сценария вторичного использования, которые определяют доступность материала для рециркуляции с обратной связью. Слои и параметры модели описаны ниже.

Сценарии парка электромобилей и требуемая емкость аккумулятора

Прогнозы развития парка электромобилей различаются, но в большинстве исследований прогнозируется существенное проникновение электромобилей на рынок легковых автомобилей (LDV) в будущем (дополнительный рис.2). Мы используем два сценария развития парка электромобилей МЭА до 2030 года: сценарий заявленной политики (STEP) и сценарий устойчивого развития (SD) 3 (и оцениваем годовой запас электромобилей на основе эквивалентных сценариев МЭА 2019 49 , см. Дополнительный рис.21). Затем мы экстраполируем проникновение электромобилей до 2050 года с использованием логистической модели (см. Дополнительные рисунки 22) 50 на основе целевого проникновения электромобилей на рынок LDV в 2050 году, составляющего 25% в сценарии STEP и 50% в сценарии SD. (что соответствует другим прогнозам EV, как показано на дополнительном рис.2). Чтобы оценить будущий парк электромобилей до 2050 года, мы также предполагаем линейный рост глобального парка LDV с 503 миллионов автомобилей в 2019 году до 3,9 миллиарда автомобилей в 2050 году, что соответствует прогнозу Fuel Freedom Foundation 51 . Глобальных прогнозов будущего развития акций BEV и PHEV не было. Чтобы оценить будущие доли BEV и PHEV в запасе электромобилей, мы предположили, что глобальная доля BEV увеличивается таким же образом, как и доля BEV в США, прогнозируемая Управлением энергетической информации США 52 , но начиная с уровней 2030 г. Сценарии STEP и SD (т.е., с 66% в 2030 году до 71% в 2050 году в сценарии STEP и с 70% в 2030 году до 75% в 2050 году в сценарии SD, см. дополнительный рисунок 23).

Мы классифицируем модели электромобилей на три рыночных сегмента (малые, средние и большие автомобили как для BEV, так и для PHEV) на основе классов размеров транспортных средств, используемых в Руководстве по экономии топлива Агентства по охране окружающей среды (см. Дополнительную таблицу 13) 53 , и собирать данные о мировых продажах каждой модели электромобиля из базы данных Marklines 54 . Мы используем распределение совокупных продаж до 2019 года, чтобы представить доли рынка продаж электромобилей среди малых, средних и крупных сегментов (дополнительные рисунки 24 и 25).В результате мы получили 19, 48 и 34% для малых, средних и больших автомобилей для BEV и 23, 45 и 32% для PHEV. Мы предполагаем, что доля рынка продаж электромобилей останется неизменной; тем не менее, анализ чувствительности проводится для получения верхней и нижней границ требований к материалам, если все транспортные средства были с большим BEV или маленьким PHEV (см. анализ чувствительности).

Мы собираем данные о запасе хода, топливной экономичности и мощности двигателя каждой модели электромобиля в Центре данных Advanced Fuels Министерства энергетики США 55 и рассчитываем средневзвешенный диапазон продаж, экономию топлива и мощность двигателя для трех рыночных сегментов как для BEV, так и для PHEV (дополнительные таблицы 1 и 2).Предполагая, что 85% доступной емкости батареи для управления электромобилями на основе модели BatPaC 48 , мы получаем 33, 66 и 100 кВтч для малых, средних и больших BEV (см. Дополнительную таблицу 2 для PHEV).

Было установлено, что продолжительность жизни легковых автомобилей в странах со средней продолжительностью жизни около 15 лет составляет от 9 до 23 лет. 56 . Срок службы электромобиля зависит от поведения потребителей, технического срока службы (см. Следующий раздел) и других факторов. Здесь мы используем распределение Вейбулла 57 для моделирования срока службы электромобиля, предполагая, что минимальный, максимальный и наиболее вероятный срок службы электромобилей составляет 1, 20 и 15 лет соответственно (см. Дополнительный рис.6). Мы не рассматриваем возможность восстановления аккумуляторов и их повторного использования с одного электромобиля на другой из-за снижения производительности, технической совместимости и принятия потребителями.

Сценарии химического состава аккумуляторов и рыночные доли

Хотя для снижения стоимости и повышения производительности были разработаны различные химические составы аккумуляторов для электромобилей, текущие планы развития основных аккумуляторов в США 58 , ЕС 25 , Германии 59 и Китае 60 сосредоточены на разработке катодного материала с учетом высокоэнергетического NCM (переход к низкому содержанию кобальта и высокого содержания никеля) и химии на основе NCA, которые, вероятно, станут следующим поколением LIB для электромобилей в следующем десятилетии, а также разработке материала анода с учетом добавления Si в графитовый анод.Это также отражено в коммерческой деятельности производителей аккумуляторов (например, LG Chem или CATL) 61 и прогнозах доли рынка до 2030 года компанией Avicenne Energy 17 , которые мы используем в этом исследовании. Мы предполагаем, что батареи NCM продолжат снижать содержание кобальта и увеличивать содержание никеля после 2030 года, и составляем сценарий NCX (где X представляет либо Al, либо Mn) до 2050 года (включая восемь химических составов, см. Дополнительную таблицу 14). В сценарии NCX мы предполагаем, что NCM955 (90% никеля, 5% кобальта, 5% марганца) будут введены в 2030 году 18 и постепенно заменят другие предыдущие химические продукты пропорционально, чтобы достичь рыночной доли в одну треть к 2050 году (т.е. предполагается, что рыночные доли батарей NCM111, NCM523, NCM622, NCM622-Graphite (Si), NCM811-Graphite (Si), NCA и LFP пропорционально уменьшатся после 2030 года, см. рис. 2b).

Будущие разработки в области химии аккумуляторов после 2030 года не определены, но возможный химический состав аккумуляторов, помимо аккумуляторов NCM и NCA, включает уже существующие аккумуляторы LFP 21,62 , а также литий-металлические твердотельные аккумуляторы большой емкости, такие как Li -S и Li-Air 23,25 . Поэтому мы включаем два дополнительных сценария «что, если» рядом со сценарием NCX: сценарий LFP и сценарий Li-S / Air.В сценарии LFP предполагается, что рыночная доля LFP-химии будет линейно увеличиваться с примерно 30% в 2019 году до 60% к 2030 году и останется на этом уровне до 2050 года (т. Е. Другие батареи потеряли долю рынка пропорционально по сравнению со сценарием NCX, см. Рис. 2б). В сценарии Li-S / Li-Air мы предполагаем, что Li-S и Li-Air батареи будут коммерчески доступны в 2030 году на основе коммерческих планов Li-S от OXIS Energy 63 и Li-Air от Samsung Electronics 64 , а затем они получат линейно увеличивающуюся долю рынка до 30% каждая (всего 60%) к 2040 году и сохранят эту долю до 2050 года (батареи NCA и NCM обеспечивают остальную часть рынка в исторических пропорциях, см. Рис.2б).

На реальный срок службы аккумуляторов влияют дополнительные факторы, которые здесь не моделируются, такие как температура окружающей среды, глубина и скорость заряда и разряда, циклы движения 65 . Мы используем технический срок службы аккумуляторов. До 2020 года мы предполагаем, что срок службы аккумуляторов, скорее всего, составит 8 лет (на основе гарантии на аккумуляторы производителей электромобилей) 66 , что меньше срока службы электромобиля (дополнительная таблица 15). Мы предполагаем, что до 2020 г. уровень замены батарей для электромобилей будет составлять 50% (т.е. для одного электромобиля в среднем требуется 1,5 аккумуляторных блока). Программы исследования аккумуляторов в США 58 , ЕС 25 и Китае 60 включают цели по увеличению срока службы аккумуляторов, поэтому мы предполагаем, что после 2020 года аккумуляторы будут иметь такое же распределение срока службы, что и электромобили, и не заменять их. батарейки (дополнительная таблица 16). Обратите внимание, что мы предполагаем более длительный срок службы батарей LFP (в среднем 20 лет) (дополнительный рис. 6), что приводит к более высокому потенциалу повторного использования, чем для других типов батарей.

Состав материала аккумулятора

Состав материала аккумулятора рассчитывается с использованием модели BatPaC версии 3.1 48 в зависимости от 2 типов электромобилей (BEV или PHEV), 3 рыночных сегментов электромобилей (малый, средний и большие автомобили) и 8 химических составов аккумуляторов (LFP, NCA, NCM11, NCM523, NCM622, NCM622-Графит (Si), NCM811-Графит (Si), NCM955-Графит (Si)), что дает 48 уникальных химических составов аккумуляторов. Входные параметры включают в себя диапазон электромобилей, экономию топлива и мощность двигателя, которые определяют требуемую мощность каждого типа электромобиля и сегмента рынка (дополнительные таблицы 1 и 2), а также химический состав батареи и другие параметры (например, конструкция аккумуляторных модулей и элементов питания). компоненты), для которых мы используем значения по умолчанию в модели BatPaC.Чтобы рассчитать химический состав материалов батарей, которых нет в BatPaC (например, NCM523, NCM622-Graphite (Si), NCM811-Graphite (Si), NCM955-Graphite (Si)), мы используем наиболее подходящий химический состав батарей в BatPaC. в качестве основы, а затем адаптировать технические параметры, такие как содержание Ni, Co, Mn в активном материале положительной полярности и содержание Si и графита в активном материале отрицательной полярности, по стехиометрии, а также емкости активного материала (дополнительные таблицы 17–19) и напряжение холостого хода (см. дополнительную таблицу 20 и примечание 1).

Для химического состава Li-S и Li-Air мы провели обзор литературы по удельной энергии и составу материалов Li-S и Li-Air элементов (дополнительные таблицы 21 и 22), а затем масштабировали их линейно для соответствия требуемой батарее. мощности для каждого типа электромобиля и сегмента рынка (дополнительное примечание 2). Предполагается, что компоненты упаковки Li-S и Li-Air основаны на конфигурациях упаковки химии NCA (то есть одинаковое весовое соотношение между компонентами ячейки и компонентами упаковки). В дополнительной таблице 23 показаны составы материалов, использованные в этой статье.

Сценарии утилизации

Утилизация батарей EoL обеспечивает вторичный запас материалов. Здесь мы предполагаем 100% уровень сбора и исследуем влияние эффективности рециркуляции трех сценариев рециркуляции (см. Дополнительную таблицу 24) на спрос на первичные материалы, включая количество рекуперированных материалов и некоторое обсуждение качества рециркулируемых материалов. Потребность в первичных материалах при отсутствии сбора и переработки батарей EoL учитывается сценарием «без рециркуляции» (рис.4). В настоящее время коммерциализированные технологии переработки включают пирометаллургическую (пиро) и гидрометаллургическую (гидро) переработку. Прямой рециклинг находится в стадии разработки для катодно-катодного рециклинга. Для аккумуляторов NCX и LFP, пиро-, гидро- и прямая переработка предполагается в трех сценариях переработки, соответственно, в то время как механическая переработка предполагается для Li-S и Li-Air аккумуляторов во всех трех сценариях. Технологии переработки различаются по переработанным материалам, химическим формам, эффективности рекуперации и экономическим перспективам 46,67,68 (рис.5).

Рассматриваемый нами сценарий пирометаллургической переработки представляет собой гибридный процесс пирометаллургии и гидроэнергетики. После подачи разобранных аккумуляторных модулей и / или ячеек в плавильную печь графит сгорает, алюминий и литий попадают в шлак, а никель, кобальт и медь — в штейн. После выщелачивания штейна ион меди извлекается в виде металлической меди путем электролитического извлечения, а ионы никеля и кобальта извлекаются в виде соединений никеля и кобальта аккумуляторного качества путем экстракции или осаждения растворителем.Литий в шлаке можно рафинировать для получения соединений лития, пригодных для аккумуляторных батарей, но это экономично только при высокой цене на литий и масштабной переработке. Технически алюминий из шлака также может быть рекуперирован, но это неэкономично и не рассматривается компаниями по переработке пиролиза (шлак может использоваться, например, в качестве заполнителя в строительном материале).

Сценарий гидрометаллургической переработки начинается с измельчения разобранных модулей и / или ячеек. Затем измельченный материал проходит ряд этапов физического разделения для сортировки материалов на катодный порошок, анодный порошок и смешанные обрезки алюминия и меди.В зависимости от цен на металлолом смешанный алюминиевый и медный лом может быть разделен на алюминиевый и медный лом. Медные отходы могут быть снова включены в цепочку поставок аккумуляторов с минимальной обработкой (например, переплавкой). Рециркуляция алюминия по замкнутому циклу является более сложной задачей, поскольку восстановленные алюминиевые отходы представляют собой смесь различных алюминиевых сплавов (например, из токоприемника и корпуса), и поэтому Al, как правило, перерабатывается. Рециркуляция алюминия с замкнутым циклом потребует отделения алюминиевого сплава до или во время процесса рециркуляции, что может быть или не быть экономичным 69 .Катодный порошок впоследствии выщелачивают кислотой, при этом никель, кобальт и марганец выщелачиваются в виде ионов и восстанавливаются в виде соединений аккумуляторного качества после экстракции растворителем и осаждения. Литий попадает в твердые отходы, которые также можно использовать в качестве строительных материалов. Как и в случае рециркуляции пиролиза, литий из твердых отходов может быть регенерирован в виде соединения, пригодного для использования в батареях, но экономическая целесообразность зависит от цены на литий. Порошок анода, извлеченный с помощью гидросистемы, который может быть смесью графита и кремния, не является аккумуляторным.Хотя их можно улучшить до аккумуляторных, в настоящее время их экономическая жизнеспособность неясна.

Сценарий прямого рециклинга такой же, как и для гидроэнергетики, за исключением рециркуляции катодного порошка. В прямом процессе катодный порошок восстанавливается, а затем регенерируется путем взаимодействия с источником лития (повторное литиирование и модернизация). Таким образом, литий, никель, кобальт и марганец восстанавливаются как одно соединение, пригодное для использования в батареях. Поскольку рафинирование лития здесь не требуется, как в случае пиро- и гидроочистки, извлечение лития в прямом процессе является экономичным, по крайней мере, с точки зрения лабораторного масштаба.

Эффективность извлечения материала для пиро-, гидро- и прямого извлечения материала взята из модели EverBatt 67 , разработанной в Аргоннской национальной лаборатории (дополнительная таблица 24). Что касается механической переработки Li-S и Li-Air батарей, мы предполагаем, что в процессе извлекается только металлический литий. Предполагается, что эффективность извлечения металлического лития составляет 90%, и извлечение считается экономичным из-за относительно простого процесса и высокой стоимости извлеченного металлического лития.

Сценарии повторного использования / использования

Аккумуляторы EoL EV могут повторно использоваться для менее требовательных приложений (неавтомобильных), таких как стационарные накопители энергии, поскольку у них часто остаточная емкость составляет около 70–80% от их первоначальной емкость 70,71 . Существуют технические препятствия (например, производительность перепрофилированных батарей) и экономическая неопределенность (стоимость перепрофилирования, включая разборку, тестирование и переупаковку), которые зависят от химического состава батареи, состояния здоровья и предполагаемого применения вторичного использования 72 , 73 .Здесь мы различаем частоту повторного использования LFP и других химикатов из-за длительного срока службы 20 и снижения вероятности каскадного отказа LFP 74 . Предполагается, что батареи LFP имеют 100% повторное использование. По остальным химическим составам аккумуляторов мы предполагаем, что коэффициент повторного использования составит 50% до 2020 г., а в течение 2020–2050 гг. Вырастет до 75% из-за увеличения технического срока службы аккумуляторов электромобилей (см. Дополнительную таблицу 6). Приложения для вторичного использования варьируются от домашнего использования до интеграции в систему электроснабжения, в результате чего срок службы вторичного использования варьируется от 6 до 30 лет 75 .Мы предполагаем, что типичный срок службы вторичного использования составляет 10 лет 71 , чтобы изучить влияние повторного использования на доступность материалов для вторичной переработки. Обратите внимание, что второе использование предполагает 100% повторное использование аккумуляторных модулей, в то время как компоненты пакета подлежат переработке напрямую.

Анализ чувствительности

Влияние важных факторов, таких как размер парка электромобилей и химический состав аккумуляторов, исследуется в специальных сценариях. Кроме того, мы проводим анализ чувствительности для (а) срока службы батареи, (б) требуемой емкости батареи на автомобиль, (в) проникновения на рынок химического состава аккумуляторов, не содержащих кобальта и никель, и (г) будущей удельной энергии литий-ионных аккумуляторов. Химический состав S и Li-Air (для которых были приняты консервативные числа).

  1. а)

    Срок службы батареи имеет важное значение для количества батарей, необходимых для электромобилей. Мы проводим анализ чувствительности влияния меньшего срока службы батарей на потребность в материалах для батарей, предполагая, что также после 2020 года одному электромобилю потребуется в среднем 1,5 батареи (результаты на дополнительном рисунке 20).

  2. (б)

    Будущие рыночные доли BEV и PHEV, а также емкость аккумуляторных батарей для электромобилей также являются ключевыми для определения количества требуемых материалов. Хотя емкость аккумулятора определяется многими факторами, такими как диапазон электромобилей, экономия топлива и конфигурации трансмиссии, мы проводим анализ чувствительности в двух экстремальных ситуациях: 100% BEV с мощностью 110 кВтч (большие внедорожники, такие как Tesla Model S Long Range Plus 37 состав материалов см. в дополнительной таблице 25) и 100% PHEV мощностью 10 кВтч (состав материалов см. в дополнительной таблице 26), чтобы изучить границы будущего спроса на материалы (см. соответствующие совокупные потребности в материалах на рис.4 и Дополнительный Рис. 11, см. Годовые результаты на Дополнительном Рис. 10).

  3. (c)

    Аналогичным образом, мы также исследуем влияние 100% доли рынка LFP в сценарии LFP и 100% доли рынка Li-S и Li-Air в сценарии Li-S / Air (см. Дополнительный рисунок 17 и связанные с ним требования к материалам). на дополнительных рисунках 18 и 19 соответственно).

  4. (г)

    Улучшение характеристик материалов химического состава аккумуляторов, особенно удельной энергии (запасенной энергии на вес), может значительно снизить потребность в материалах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *