Батареи для Tesla и накопителей электроэнергии: кто лидеры инноваций? | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Если ключевой элемент традиционного автомобиля — двигатель внутреннего сгорания, то во все более популярных электромобилях это — аккумуляторная батарея: от нее зависят дальность пробега, скорость зарядки, вес и, главное, цена машины.

Если в традиционной электроэнергетике принципиальную роль играет турбина, то для развития все более популярных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) крайне важны накопители энергии: без них не решить главную проблему ветряных и солнечных электростанций — зависимость от переменчивости погоды.

Илон Маск: новое поколение аккумуляторов и Tesla за 25 000 долларов

Так что батареи и аккумуляторы — это сейчас одно из магистральных направлений технологического развития на планете. Весьма симптоматично, что американский предприниматель Илон Маск решил устроить 22 сентября специальную онлайн-презентацию под названием Tesla Battery Day, а Европейское патентное ведомство (EPO) и Международное энергетическое агентство (IEA) провели совместное исследование «Инновации в области батарей и накопителей электроэнергии». Его результаты опубликовали в тот же день.  

Электромобили Tesla на территории завода комапнии в Фримонте ждут отправки покупателям

Для главы компании Tesla аккумуляторные батареи — это ключ к массовому рынку. «У нас нет доступного автомобиля, но он у нас будет. Однако для этого мы должны снизить стоимость батарей», — заявил Илон Маск в ходе презентации, за которой в интернете следили 270 000 зрителей. Он обещал примерно через три года наладить серийное производство нового поколения аккумуляторов, которые будут существенно мощнее и долговечнее нынешних, но обойдутся в два раза дешевле.

И тогда, заверил Илон Маск, «мы сможем выпускать очень убедительный электромобиль по цене 25 тысяч долларов» (это примерно 21 000 евро). Глава Tesla объявил, что на первом этапе выпускать аккумуляторы нового поколения будут вблизи головного завода компании в калифорнийском Фримонте, для чего потребуется специальная монтажная линия. Одновременно предприниматель сообщил, что на гигафабрике Tesla в Неваде будет налажена утилизация отслуживших аккумуляторных батарей.

Кобальт от «Норникеля» может и не понадобиться

Для России особенно важно то, что батареи нового поколения планируется выпускать практически без использования редкого, а потому весьма дорогого металла кобальта. Его единственным российским производителем и экспортером является компания «Норникель» в Норильске.

Кобальтовые слитки на заводе «Норникель». Главные производители этого металла — ДР Конго и Китай

После Battery Day курс акций Tesla, стремительно взлетевший в этом году, что превратило американского производителя электромобилей в самого дорогостоящего автостроителя мира, упал. Биржевых инвесторов и спекулянтов разочаровало то, что Илон Маск говорил о среднесрочной перспективе в три года, а они, похоже, рассчитывали на анонс немедленных прорывов.

Одновременно несколько снизились котировки акций поставщиков батарей для Tesla — японской корпорации Panasonic и южнокорейской LG Chem, входящей в группу LG. Но это тоже не более чем сиюминутное недовольство биржевых игроков: средне- и долгосрочные перспективы этих компаний представляются весьма многообещающими. Об этом свидетельствует совместное исследование Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства.  

Аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%

Эксперты двух организаций проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии, и на основании этого весьма объективного критерия сделали целый ряд выводов.

До 2011 года разработчики сосредотачивались на совершенствовании аккумуляторов для смартфонов

Первый и главный из них: «В последние десять лет патентирование в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее патентирования в других сферах». Иными словами, именно на этом направлении сосредоточены сейчас особенно крупные материальные и интеллектуальные ресурсы, именно здесь накапливаются многочисленные инновации.

Авторы исследования обнаружили, что число патентов, связанных с аккумуляторными батареями для электромобилей, еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники (прежде всего смартфонов), и с тех пор неуклонно растет. Они также подсчитали, что особое внимание изобретателей к литий-ионным технологиям привело к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а аккумуляторы для стационарных установок в электроэнергетике — примерно на две трети.  

Япония и Южная Корея — лидеры в области батарейных технологий

Второй ключевой вывод исследования: «Япония и Республика Корея являются лидерами в глобальном соревновании в области батарейных технологий, что заставляет другие страны пытаться добиться конкурентных преимуществ в определенных нишах вдоль цепочки создания дополнительной стоимости при производстве батарей». Если говорить более просто: догнать ушедшие в этой сфере далеко вперед две азиатские страны уже настолько трудно, что остальным приходится довольствоваться узкой специализацией в отдельных сегментах.         

Аккумуляторные батареи для электромобилей — это сложная высокотехнологичная продукция

Так, девять из десяти крупнейших обладателей патентов — компании из Азии: семь японских во главе с Panasonic и Toyota, а также южнокорейские Samsung и LG Electronics. Единственный представитель других континентов в Топ-10 — немецкий концерн Bosch, занявший пятое место.

В Топ-25 ближе к концу вошли также немецкие Daimler, BASF и Volkswagen. Всего же в этом списке шесть представителей Европы: это еще ирландская многопрофильная компания Johnson Controls и французский научно-исследовательский институт атомной и альтернативной энергетики CEA. Америка представлена автостроителями General Motors и Ford.

Разные типы аккумуляторов: NMC, NCA и LFP

Вклад Китая в глобальное развитие батарейных технологий, отмечается в исследовании, к 2018 году практически сравнялся с американским и приблизился к европейскому. Явная специфика Европы и США — значительно число патентов регистрируют малые и средние предприятия, а также вузы и государственные научно-исследовательские институты. В Азии подавляющее большинство изобретений приходится на крупные концерны.

Третий вывод исследования касается перспективных направлений инновационной деятельности. В минувшем десятилетии стремительно нарастало число патентов, связанных с литий-никель-марганец-кобальт-оксидными аккумуляторами (NMC). Теперь многообещающей альтернативой, полагают авторы исследования, становятся литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные аккумуляторы (NCA), которые, к примеру, производит Panasonic и использует Tesla.

BYD — крупнейший китайский производитель электрических легковых машин и автобусов

Однако стремление снизить долю кобальта или вовсе от него отказаться приведет к тому, что будет расти роль литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP), на которые тоже делает ставку Tesla, а также, к примеру, китайский автостроитель BYD, указывается в исследовании. Если в 2010 году практически вообще не было патентов, связанных с данной технологией, то в последние годы их число стало заметно нарастать.

Поэтому можно предположить, что ее разработчикам просто еще нужно пару лет. Может быть, как раз те три года, о которых Илон Маск говорил на Tesla Battery Day. 

Смотрите также:

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электростанция из аккумуляторов

  Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Большие батареи на маленьком острове

  Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Главное — хорошие насосы

  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Место хранения — норвежские фьорды

  Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электроэнергия превращается в газ

  Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Водород в сжиженном виде

  Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  В чем тут соль?

  Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Каверна в роли подземной батарейки

  На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Крупнейший «кипятильник» Европы

  Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Накопители энергии на четырех колесах

  Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).

  Автор: Андрей Гурков

 

 

Батареи для электромобилей: в ЕС дают миллиарды на инновации и утилизацию | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Почему Евросоюз вдруг настолько озаботился аккумуляторами, что утверждает вторую за 14 месяцев многомиллиардную программу государственной поддержки их европейских производителей? Потому что магистральным направлением развития мирового автопрома становится выпуск электромобилей, их ключевым элементом являются именно аккумуляторные батареи, производство которых, однако, до самого последнего времени было сосредоточено в Азии и США.

В результате европейские автостроители могли оказаться в ситуации, когда им пришлось бы закупать на стороне главную деталь для своей продукции. Это стало угрожать конкурентоспособности и стратегическим перспективам одной из важнейших отраслей экономики Евросоюза. Поэтому надо было срочно переломить ситуацию.   

Марош Шевчович ждет революцию на рынке аккумуляторов

«Около трех лет назад аккумуляторная промышленность в ЕС практически отсутствовала. Сегодня Европа — глобальный центр батарейной отрасли», — подчеркнул Марош Шефчович, вице-президент Европейской комиссии (ЕК), главного исполнительного органа ЕС, давая 26 января «зеленый свет» проекту European Battery Innovation. Он признан «проектом, представляющим общеевропейский интерес» (IPCEI).

Тем самым Брюссель разрешил правительствам 12 стран выделить в общей сложности 2,9 млрд евро на государственную поддержку 42 компаний, разрабатывающих инновационные технологии производства и утилизации аккумуляторных батарей для электромобилей. Ожидается, что эти субсидии приведут к притоку еще 9 млрд евро частных инвестиций.

Производство аккумуляторных батарей на заводе Volkswagen в немецком Зальцгиттере

«Благодаря ориентации на батареи следующего поколения, этот мощный общеевропейский проект поможет произвести революцию на рынке аккумуляторов», — считает Марош Шефчович. По его словам, к 2025 году созданные в ЕС аккумуляторные батареи будут ежегодно приводить в движение не менее 6 миллионов новых электромобилей.

В первом «батарейном альянсе», субсидирование которого в размере 3,2 млрд евро ЕК одобрила в декабре 2019 года, участвовали 7 стран. Наряду с Германией, которая уже тогда выступила инициатором и координатором проекта, это были Бельгия, Италия, Польша, Финляндия, Франция и Швеция. Теперь к ним присоединились еще и Австрия, Греция, Испания, Хорватия, Словакия.

Цель: создание литий-ионных аккумуляторов 3-го и 4-го поколений

От государственной поддержки выиграют не только четыре десятка непосредственных получателей субсидий. ЕК указывает, что эти компании запланировали осуществить до 2028 года порядка 300 проектов, к которым будут привлечены свыше 150 партнеров со всей Европы — университеты, научные центры, малые и средние предприятия.  

Завод по производству лития в Боливии

В списке от Германии — 11 компаний. Самые известные из них — BMW и Tesla. Баварский автостроитель в рамках первого проекта IPCEI уже получает субсидии на разработку следующего поколения литий-ионных аккумуляторов. Теперь, в рамках второго проекта, ему предоставят господдержку на разработку еще одного поколения таких аккумуляторов, а также «для создания прототипа производственной установки по выпуску инновационных батарейных модулей и батарейных систем, более приспособленных для рециклинга», указывается в разъяснениях на сайте министерства экономики ФРГ (BMWI).

Кстати, над созданием «высокоэффективных машин и процессов для полностью автоматизированного производства литиумных батарей 3-го и 4-го поколения» будет работать и машиностроительная компания Manz из Ройтлингена — еще один получатель субсидий из немецкого списка.

Рециклинг, ресурсосбережение и снижение углеродного следа 

Появление в нем американской корпорации Tesla сначала может удивить. Однако с тех пор, как компания Илона Маска строит в Грюнхайде под Берлином завод по выпуску электромобилей и батарей, она как инвестор в экономику Германии имеет полное право на различные формы господдержки. «Центральная цель Tesla в этом проекте состоит в разработке и реализации прогрессивных методов производства и рециклинга литий-ионных батарей, чтобы существенно снизить их экологический след и их себестоимость», поясняет BMWI.

Грюнхайде под Берлином, ноябрь 2020. Строительство гигафабрики Tesla идет полным ходом

О рециклинге или утилизации, об экологических аспектах выпуска электромобилей и о ресурсосбережении речь идет в пояснениях и к другим участникам проекта. Среди них — компания SGL Carbon из Висбадена, разрабатывающая «для инновационных анодных материалов новейшие производственные процессы и концепции рециклинга». Благодаря «снижению углеродного следа, потребления материалов и энергии, а также увеличению жизненного цикла батарей» компания способствует достижению климатических целей ЕС, подчеркивает министерство.

В свою очередь, фирма ACI Systems из города Циммерн-об-Ротвайль получит от немецкого государства деньги на разработку конкурентоспособной технологии для получения «с минимизированным углеродным следом» лития из насыщенной солями природной воды.

Впредь аккумуляторные батареи будут Made in Europe

А фирме Liofit из Каменца будут предоставлены субсидии, поскольку она накапливает ценный ноу-хау для циркулярной экономики (экономики замкнутого цикла). Она специализируется на рециклинге литий-ионных аккумуляторных батарей для электровелосипедов и электросамокатов. «Эти аккумуляторы проверяются, разбираются, рекомбинируются, ремонтируются, а то, что больше нельзя использовать, измельчается с целью повторного использования сырья», указывает BMWI.

По мнению министра экономики ФРГ Петера Альтмайера (Peter Altmaier), полученное от ЕС разрешение на реализацию второго проекта поддержки всей цепочки производства аккумуляторных батарей Made in Europe создаст в Евросоюзе критическую массу для развития новой отрасли, вызовет широкомасштабные частные инвестиции и будет способствовать созданию новых, перспективных рабочих мест. Пока Азия еще лидирует с большим отрывом, но впредь «Германия и Европа будут сами создавать конкурентоспособные, инновационные и щадящие окружающую среду батареи», считает министр.

Смотрите также:

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электростанция из аккумуляторов

  Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Большие батареи на маленьком острове

  Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Главное — хорошие насосы

  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Место хранения — норвежские фьорды

  Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электроэнергия превращается в газ

  Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Водород в сжиженном виде

  Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  В чем тут соль?

  Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Каверна в роли подземной батарейки

  На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Крупнейший «кипятильник» Европы

  Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Накопители энергии на четырех колесах

  Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).

  Автор: Андрей Гурков

Электромобили спровоцировали борьбу за металлы

Прогнозируемый рост мирового спроса на электромобили заставляет автопроизводителей озаботиться наличием сырья для выпуска аккумуляторов. К нему относятся литий, никель, кобальт, графит и редкоземельные металлы. Поэтому производители электромобилей и аккумуляторов стремятся обеспечить их поставки, договариваясь с горнодобывающими компаниями.

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), в прошлом году в мире было 2 млн электромобилей. К 2040 г. их число достигнет минимум 40 млн, прогнозирует МЭА. И крупнейшие горнодобывающие компании уже начали менять свой бизнес, чтобы обеспечить поставку материалов для литий-ионных аккумуляторов. Нынешний год должен стать «переломным моментом» для электромобилей, заявила BHP Billiton.

В сентябре китайский автопроизводитель Great Wall Motor подписал соглашение с австралийской Pilbara Minerals об обеспечении себе поставок лития на пять лет. В октябре другая австралийская горнодобывающая компания, Galaxy Resources, сообщила, что ведет переговоры о долгосрочных поставках лития с несколькими производителями автомобилей и аккумуляторов. В их число входит Panasonic, выпускающая аккумуляторы для Tesla. «Это подчеркивает, какое стратегическое значение для мировой автомобильной промышленности приобретает доступ к крупным, надежным и высококачественным источникам материалов для аккумуляторов в странах с низким риском», – заявил гендиректор Pilbara Кен Бринсден.

Спекулянты тоже не остаются в стороне, так как эти металлы сильно дорожают; их возросшая активность на рынке еще больше толкает цены вверх. Инвесткомпания Cobalt 27 уже закупила более 2000 т кобальта. Этот металл подорожал более чем на 190% за последние полтора года. Обеспечить поставки кобальта труднее всего, поскольку 65% его добычи приходится на Демократическую Республику Конго (ДРК), одну из беднейших стран мира. По прогнозам аналитиков UBS, спрос на кобальт удвоится к 2020 г. примерно до 200 000 т в год. Поэтому потребуются новые проекты, чтобы избежать его дефицита в долгосрочной перспективе. «Без кобальта из ДРК вообще нельзя будет говорить о производстве электромобилей – вот насколько рынку нужно больше этого металла», – утверждает Саймон Мурс из Benchmark Mineral Intelligence.

Литий хоть и более доступен, но в ближайшие годы тоже может возникнуть нехватка его предложения. Спрос на литий вырастет в четыре раза до 779 000 т к 2025 г., по оценкам Goldman Sachs. Но удовлетворить его будет трудно, так как «многие проекты, которые были анонсированы с фанфарами, не смогли привлечь достаточного финансирования», отмечают аналитики банка. Литий сейчас добывается в горах Австралии и пустынях Южной Америки. Но не все его запасы пригодны для производства аккумуляторов, отмечает гендиректор Neo Lithium Вальдо Перес. Например, у Боливии огромные запасы лития, но они содержат много примесей магния. Поэтому «Боливия определенно не подходит», говорит Перес.

Главную неопределенность для сырьевых рынков представляет то, какой будет технология выпуска аккумуляторов. Их производители сокращают использование кобальта из-за высокой цены и проблем с поставками. В сентябре британская Johnson Matthey заявила, что разработала более эффективные аккумуляторы с использованием лития и никеля и меньшим содержанием кобальта. Как отмечает инвестбанк Liberum, никель помогает повысить мощность аккумуляторов и при этом стоит в шесть раз дешевле кобальта, а его предложение примерно в 20 раз выше. По прогнозам Мурса из Benchmark Mineral Intelligence, спрос на никель вырастет с 75 000 т в 2016 г. до 400 000 т к 2025 г.

В долгосрочной перспективе производители аккумуляторов намерены изменить их конструкцию. Британская Dyson планирует выйти на рынок электромобилей к 2020 г. с помощью твердотельных аккумуляторов, которые должны хранить и отдавать больше энергии. Toyota тоже стремится начать использовать твердотельные аккумуляторы в своих автомобилях в начале 2020-х гг. Они заменят аккумуляторы с жидким электролитом.

«Всем хочется в будущем иметь чудесные химические вещества, не связанные с этими редкими материалами, но сейчас они недоступны, – говорит Стивен Айриш из британской Hyperdrive, занимающейся аккумуляторами. – Все задаются вопросом, произойдет ли революция в производстве аккумуляторов. Но на самом деле речь идет о серии постепенных улучшений».

Перевел Алексей Невельский

Технология и компоненты в аккумуляторных батареях для электромобилей

Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных типах автомобилей, но они играют ключевую роль в случае электромобилей. Технологии, отвечающие за их работу, постоянно развиваются, и различные типы аккумуляторов отличаются друг от друга по применению и техническим характеристикам. Узнайте о типах батарей, используемых в электромобилях.

Технологии в аккумуляторах электромобилей – основные типы аккумуляторов

Аккумуляторы электромобилей (EV) отличаются используемыми в них химическим элементам. В основном мы различаем литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные аккумуляторы. Выбрать оптимальную аккумуляторную батарею для электромобиля сложно, потому что индивидуальные решения хорошо работают в разных ситуациях.

Ниже вы найдете краткое описание различных типов аккумуляторов, используемых в автомобильной промышленности, а также их применение.

Литий-ионная батарея – большая популярность и высокая производительность.

Несомненно, именно литий-ионные батареи в последние годы внесли наибольший вклад в передовое развитие электроэнергетического сектора. Они характеризуются эффективностью, низкой ценой и высоким уровнем производительности по отношению к весу элементов. Это лучшие батареи, если учитывать три параметра: оптимизация размера и веса батареи, соотношение массы к количеству накопленной энергии и выгодная цена. Литий-ионные батареи также можно найти во многих бытовых устройствах, таких как телефоны, компьютеры или пылесосы.

Никель-металл-гидридная аккумуляторная батарея – для специализированного использования.

Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных транспортных средствах, но они играют ключевую роль в случае электромобилей.

Это специальные аккумуляторные элементы, которые достаточно редки по своим химическим и физическим параметрам. Водород является сырьем, требующим особого контроля. Батарея теряет энергию, когда она не используется, но этот недостаток компенсируется длительным сроком службы элементов. Никель-металл-гидридные батареи используются в специализированных устройствах, таких как медицинское оборудование. Решения такого рода характеризуются высокой себестоимостью производства.

Свинцово-кислотные аккумуляторы – низкий срок службы и впечатляющая мощность.

Аккумуляторы этой категории характеризуются отличными параметрами мощности. В электромобиле, однако, приходится делать ставку на решение, которое характеризуется высокой эффективностью даже при низких температурах, где такие батареи работают плохо. Несмотря на то, что стандартные аккумуляторные батареи автомобиля также фиксируют снижение таких условий, свинцово-кислотные элементы демонстрируют худшие показатели в этом аспекте. К их преимуществам относятся низкая себестоимость и надежность.

Суперконденсаторы – поддержка производительности аккумуляторов.

Суперконденсаторы или ультраконденсаторы в первую очередь используются для обеспечения необходимого электропитания при временном отключении электричества. По этой причине они также полезны в электромобилях, где их роль заключается в обеспечении достаточной мощности, когда требуется больше энергии.

Многие электромобили используют аккумуляторные батареи – несколько элементов одновременно. Сочетая возможности суперконденсаторов с литий-ионными и никель-металлогидридными аккумуляторами, можно добиться лучших результатов, чем при использовании одиночных элементов. В настоящее время в автомобильном секторе доминируют литий-ионные аккумуляторы, чаще всего используемые в электромобилях.

Литиево-ионные или никель-металл-гидридные аккумуляторы – как выбрать лучшую батарею для электромобиля?

Из-за описанных выше параметров литий-ионная батарея используется чаще всего. Более того, технология, связанная с этими элементами, все еще развивается. Ведущие поставщики работают над тем, чтобы разрушить дальнейшие барьеры на пути к ассортименту транспортных средств, которые используют данный тип батареи в качестве источника энергии.

Никель-металл-гидридные батареи используются в гибридных транспортных средствах. Сектор EV редко использует свинцово-кислотные батареи, хотя они иногда дополняют литий-ионные батареи. На современном этапе развития эта технология еще не готова к использованию в более широком масштабе.

Суперконденсаторы находят свое место и в электромобилях, позволяя увеличить мощность автомобиля при высокой нагрузке. Благодаря этому во время разгона может поддерживаться стандартный аккумулятор. Суперконденсаторы также очень важны для рекуперативного торможения, что позволяет преобразовывать тепловую энергию в электричество.

См. также: Срок службы аккумуляторных батарей электромобилей — когда следует заменять аккумуляторные батареи электромобилей?

Какой тип батареи используется в электромобилях?

Использование конкретного элемента зависит не только от его производительности, но и от типа транспортного средства. В случае полностью электрических транспортных средств и plug-in гибридов, которые могут быть заряжены от розетки, мы, как правило, имеем дело с литий-ионными батареями. Традиционные гибриды используют в основном никель-гидридные батареи. Больший вклад двигателя внутреннего сгорания в работу транспортного средства позволяет обеспечить более высокий уровень потерь энергии, когда он не используется. Следует также помнить, что в случае гибридных автомобилей элементы долгое время не работают при максимальной нагрузке.

Электромобили намного эффективнее, чем автомобили внутреннего сгорания. Стоимость электроэнергии в большинстве случаев значительно ниже, чем цена топлива, необходимого для проезда по аналогичному маршруту. Наиболее эффективные решения на рынке в настоящее время позволяют преодолевать расстояние около 500 км на одной зарядке.

Партнерство с компанией «KNAUF AUTOMOTIVE» – получение всесторонней поддержки опытного партнера.

Для того чтобы обеспечить оптимальные решения в области электрических батарей, вы не можете работать в одиночку. В течение многих лет компания Knauf Industries работает над внедрением инноваций в автомобильной промышленности. Благодаря командам инженеров, работающих в лаборатории ID Lab, нам удалось превратить полученные за эти годы знания в потенциал на будущее. Мы разрабатываем новые решения по изоляции автомобильных аккумуляторов, компонентов аккумуляторов, электрических кабелей, фитингов для холодильных труб и сепараторов аккумуляторных элементов.

Мы хотим предоставлять нашим партнерам аккумуляторные батареи с гораздо более высокими эксплуатационными характеристиками и оптимизированным сроком службы. Чтобы предотвратить выход аккумулятора из строя при слишком низких или слишком высоких температурах, важно помнить об изоляции, которая при этом не будет существенно влиять на вес автомобиля. Наш взгляд на будущее сочетает в себе электромобильность с экологией — мы предлагаем такие материалы, как пенополипропилен и пенополистирол, которые на 100% пригодны для вторичной переработки. Мы приглашаем к сотрудничеству предприятия автомобильной отрасли, которые хотят всесторонне поддерживать свое производство.

Хотите получить более специализированные знания?

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

Тяговые литий-ионные батареи Tesla, что внутри?

 

   Тесла Моторс является создателем поистине революционных экомобилей — электромобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими их использование буквально ежедневно. Сегодня мы заглянем внутрь тяговой аккумуляторной батареи электромобиля Tesla Model S,  узнаем, как она устроена и раскроем магию успеха этой  аккумуляторной батареи.

 

   Поставка батарей клиентам осуществляется в таких вот ящиках из ОСБ.

   Самая крупная и дорогая запчасть для Tesla Model S – блок тяговой аккумуляторной батареи.

   Блок тяговой аккумуляторной батареи находится в днище автомобиля (по сути это пол электромобиля — машины), за счёт чего Tesla Model S имеет очень низкий центр тяжести и великолепную управляемость. Батарея крепится к силовой части кузова при помощи мощных кронштейнов (см. фото ниже) или выполняет роль силовой – несущей части кузова авто.

 

 

      По данным североамериканского Агентства по защите окружающей US Environmental Protection Agency (EPA) одного заряда тяговой литий-ионной аккумуляторной батареи Tesla с номинальным напряжением 400В DC, ёмкостью 85 кВт·ч хватает на 265 миль (426 км) пробега, что позволяет преодолевать наибольшую дистанцию среди подобных электромобилей. При этом от 0 до 100 км/ч подобная машина разгоняется всего за 4,4 секунды.

 

   Секрет успеха Tesla Model S – это высокоэффективные цилиндрические литий-ионные батареи высокой энергоёмкости, поставщик базовых элементов известная японская фирма Panasonic.  Вокруг этих батарей ходит немало слухов.

                                             О

дин из них – это не влезай, убьёт!

   Один из владельцев и энтузиастов Tesla Model S из США решил полностью разобрать использованную батарею для Tesla Model S энергоёмкостью 85 кВт·ч, чтобы детально изучить её конструкцию. Кстати, её стоимость, как запчасти, в США составляет 12 000 USD.

   Сверху блок батареи размещено тепло и звука изоляционное покрытие, которое закрывается толстой полиэтиленовой плёнкой. Снимаем это покрытие, в виде ковра и готовимся к разборке. Для работы с батареей необходимо иметь изолированный инструмент и пользоваться резиновой обувью, и резиновыми защитными перчатками.

 

                                                                     

                                            Батарея Tesla. Разбираем!

    Тяговая аккумуляторная батарея Tesla (блок тяговой аккумуляторной батареи) состоит 16 батарейных модулей, каждый  номинальным напряжением 25В (исполнение батарейного блока — IP56). Шестнадцать батарейных модулей соединены последовательно в батарею с номинальным напряжением 400В. Каждый батарейный модуль состоит из 444 элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic (вес одного аккумулятора 46 г), которые соединены по схеме 6s74p (6 элементов последовательно и 74 таких групп параллельно). Всего в тяговой аккумуляторной батарее Tesla – 7104 таких элементов (аккумуляторов). Батарея защищена от окружающей среды посредством использования металлического корпуса с алюминиевой крышкой. На внутренней стороне общей алюминиевой крышки имеются пластиковые накладки, в виде плёнки. Общая алюминиевая крышка крепится винтами с металлическими, и резиновыми прокладками, которые герметизируются, дополнительно силиконовым герметиком.  Блок тяговой аккумуляторной батареи разделен на 14 отсеков, в каждом отсеке размещен батарейный модуль. В каждом отсеке сверху и снизу батарейных модулей размещены листы прессованной слюды. Листы слюды обеспечивают хорошую изоляцию батареи электрическую, и тепловую от корпуса электромобиля. Отдельно спереди батареи под своей крышкой размещены два таких же батарейных модуля. В каждом из 16 батарейных модулей имеется встроенный блок BMU, который соединён с общей системой BMS, которая управляет работой, следит за параметрами, а так же обеспечивает защиту всей аккумуляторной батареи. Общие выводные клеммы (терминал) находится в задней части блока тяговой батареи.

  

 

   До того, как полностью её разобрать, было замерено электрическое напряжение (оно составили около 313,8В), что говорит о том, что батарея разряжена, но находится в рабочем состоянии.

   Батарейные модули отличается высокой плотностью элементов (аккумуляторов) 18650 Panasonic, которые там размещены и точностью подгонки деталей. Весь процесс сборки на заводе Tesla проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов, выдерживается даже определенная температура и влажность.

   Каждый батарейный модуль  состоит из 444 элементов (аккумуляторов), которые по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками  — это литий-ионные цилиндрические аккумуляторы 18650, производства компании Panasonic. Энергоемкость каждого батарейного модуля из таких элементов составляет 5,3 кВт·ч.

   В аккумуляторах 18650 Panasonic положительный электрод — графит, а отрицательный электрод — никель, кобальт и оксид алюминия.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla весит 540 кг, а её размеры равны 210 см в длину, 150 см в ширину, и 15 см в толщину. Количество энергии (5,3 кВт·ч), вырабатываемой всего одним блоком (из 16 батарейных модулей), равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от 100 портативных компьютеров. К минусу каждого элемента (аккумулятора) в качестве соединителя припаяна проволочка (внешний токовый ограничитель), который при превышении тока (или при коротком замыкании) сгорает и защищает цепь, при этом не работает только группа (из 6 аккумуляторов), в которой был этот элемент, все остальные аккумуляторы продолжают работать.

   Тяговая аккумуляторная батарея Tesla охлаждается и подогревается с помощью жидкостной системы на основе антифриза.

   При сборке своих батарей Тесла применяет элементы (аккумуляторы), произведенные компанией Panasonic в различных странах, таких, как Индия, КНР и Мексика. Финальная доработка и размещение в корпус батарейного отсека, производятся в Соединенных Штатах. Компания Tesla предоставляет гарантийной обслуживание своей продукции (в том числе и  аккумуляторной батареи) на срок до 8 лет.

  На фото (сверху) элементы — аккумуляторы 18650 Panasonic (завальцовка у элементов со стороны плюса «+»).

  Таким образом, мы узнали, из чего состоит тяговая аккумуляторная батарея Tesla Model S.

Благодарим за внимание!

Неудобная правда об электромобилях :: Autonews

Неудобная правда об электромобилях

2010 год запомнится в истории как отправная точка для большой эры электрификации персонального транспорта. Дорогу к электрическому будущему проложили автомобильные гибриды, но гибридные технологии были лишь предпосылкой для новой технологической революции. Следующее поколение автомобилей уже будет использовать электромоторы в качестве основного двигателя, как какая-нибудь стиральная машинка, и заряжаться от разеток, как все мобильники. В 2010 году начнется производство Chevrolet Volt, Opel Ampera, Nissan Leaf, прием заказов на который компания Nissan открывает в апреле. Совсем скоро к этому списку подтянутся все (абсолютно все) ведущии автокомпании мира.

Электромобили в качестве личного транспорта обладают потенциалом для обеспечения больших перемен, от снижения уровня загрязнения до экономического возрождения всей автомобильной отрасли после глобального экономического кризиса. Это понимают все бизнесмены и все чиновники независимо от политической принадлежности. Правительства во всем мире уже потратили огромные средства на появление в своих странах “экологически чистого” транспорта. Этот приток капитала позволил бизнесу развиваться и наращивать свой научно-технический потенциал. Наличие новых технологий всегда повышает стоимость акций компании, работает на ее имидж и дает повод заявлять о “лидерстве” в потенциально важной области.

При всем уважении к передовым технологиям, с реальной точки зрения заурядного потребителя электромобили совсем не совершенны.

Проблемы электромобилей

Литиево-ионные батареи – благодаря распространению мобильных телефонов в мире уже скоро будет наблюдаться нехватка основных компонентов для производства этих батарей. Но если аккумулятор персонального мобильника – это несколько грамм ценного сырья, то батареи персонального автомобиля – это уже килограммы. Крупные месторождения лития могут еще оставаться в Боливии и Чили, а так он кончится так же быстро, как и нефть.

Спрос на литиевые батареи может возрасти в четыре раза в течение ближайших десяти лет

С появлением электромобилей в широкой продаже спрос на готовые автомобильные блоки ионно-литиевых аккумуляторов со стороны автокомпаний может превышать предложение производителей аккумуляторов. Спрос на литиевые батареи может возрасти в четыре раза в течение ближайших десяти лет.

Стоимость аккумулятора электрического автомобиля в настоящее время варьируется от 25% до 50% от общей суммы расходов на электромобиль. Аккумуляторы требуют постоянного обслуживания и периодической замены. Срок службы аккумуляторов сейчас оценивается на уровне пяти-семи лет, после чего они требуют замены. Остается только надеяться, что с началом массового производства цены на батареи упадут, а срок их службы увеличится.

Пока не проработаны технологии и схемы утилизации батарей, которые, теоретически, можно использовать для питания менее энергоемких устройств, чем автомобиль. Ни один автопроизводитель пока не взял на себя обязательств по замене старых аккумуляторов на новые.

В большинстве электромобилей используются двигатели постоянного тока, которые содержат магнитные сплавы на основе редкоземельных металлов. Все производство этих компонентов сосредоточено в Китае, который, являясь монопольным производителем с сильным централизованным управлением, может диктовать цены на этот продукт.

С одной стороны, владельцы электромобилей могут забыть об обязательном посещении заправок, но теперь у них появляется другая забота – подключение автомобиля к соответствующей розетке. Зарядка автомобиля занимает огромное количество времени, и теперь необходимо заранее продумывать не только саму поездку, но и продолжительность всех зарядок.

Владельцы электромобилей могут забыть о заправках, но теперь будут искать розетки

Существуют два типа зарядки:

– дома или в гараже, через 220-вольтовую линию (в США 110 вольт). Зарядка в таком случае происходит за одну ночь, примерно за 8-12 часов. И это удобно при ежедневной эксплуатации автомобиля и стабильном прогнозируемом ежедневном пробеге;
– в специальных местах через специальные зарядные устройства с напряжением сети в 500 вольт. Быстрая зарядка в течение 30 минут или менее (время будет варьироваться в зависимости от факторов, которые включают конкретное зарядное устройство и емкости аккумуляторных батарей конкретного транспортного средства).

На данном этапе развития зарядных устройств мощные быстрозарядные устройства нужно размещать только под крышей, в сухом помещении, чтобы свести к минимуму возможность поражения электрическим током во влажной среде. Вполне вероятно, что потребители не смогут справиться с электрозарядным оборудованием самостоятельно. По соображениям безопасности, зарядку будет осуществлять обслуживающий персонал в защитной спецодежде. То есть выигрыша относительно обычных бензиновых заправок мы тоже не получаем. К тому же водители не будут сидеть и ждать полчаса (или больше), пока зарядится их автомобиль. Поэтому пункты быстрой зарядки должны располагаться рядом с торговыми центрами, кафе, офисными зданиями.

Электромобили лучше всего подходят для умеренного климата. Там, где зимой стоят суровые морозы, электробатареи могут не справиться с запуском электромотора и всеми дополнительными нагрузками: постоянным обогревом салона, сидений, стекол и прочего бортового оборудования. Пока совсем не ясно, как поведут себя электромобили в типично российском климате.

Батареи электромобилей не справятся с суровыми русскими морозами

Отсутствие возможности подключения персональных автомобилей к любой розетке видится основным препятствием для распространения электромобилей в России и в Европе, где при высокой урбанизации общества население живет в многоквартирных домах и не имеет персональных электрифицированных гаражей.

Кроме того, у нас полностью отсутствует инфраструктура зарядных станций для электромобилей. Причем создание такой глобальной инфраструктуры на территории хотя бы отдельных регионов требует вливания огромных средств, а какие-то отдельные пункты зарядки для электромобилей неэффективны. Таким образом, покупка и эксплуатация электромобиля в России абсолютна бесполезна из-за ограниченных возможностей использования. А создание инфраструктуры для эксплуатации электромобилей дорого и не представляется необходимым, так как электромобили в стране не появляются. Подобный замкнутый круг может отложить появление электромобилей в России еще на десяток лет – за которые западная автопромышленность опять уйдет от нашей в непреодолимый отрыв.

Кирилл Орлов

Аккумуляторы для электромобилей: виды и особенности

Аккумуляторы для электромобилей: виды и особенности

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

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

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

Виды аккумуляторов для электромобилей 

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

Литий-ионные батареи 

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

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

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

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

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

Алюминий-ионные аккумуляторы 

Алюминий в составе батареи для электромобиля повышает безопасность её использования.

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

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

Литий-серные батареи 

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

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

Металл-воздушные АКБ 

Преимуществами металло-воздушных аккумуляторов являются:

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

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

Другие варианты 

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

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

Ёмкость батареи электромобиля 

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

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

Модель	Ёмкость аккумуляторной батареи, кВт-ч	Запас хода, км
Audi e-Tron	95	400
BMW i3	33	200
Chevrolet Bolt EV	60	300
Chevrolet Spark EV	19	132
Detroit Electric	37	280
Hyundai Ioniq Electric	28	200
Hyundai Kona	64	480
	39	300
JAC iEV7S	39	300
Jaguar I-Pace	90	480
KIA Soul EV	30	178
	64	391
Nissan e-NV200 Combi	40	170
Nissan Leaf	40	250
	62	385
Renault Kangoo ZE	33	270
Renault Zoe	41	367
Smart ForTwo Electric Drive	17,6	160
Tesla Model 3	75	320
Tesla Model S	60	350
	70	500
	100	600
Tesla Model X	100	475
Volkswagen e-Golf	24,2	170
Volkswagen e-Up	18,7	160

 

Ресурс аккумулятора

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

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

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

Ухудшение параметров в процессе эксплуатации

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

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

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

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

Замена аккумулятора 

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

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

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

Утилизация отработанных АКБ 

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

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

Зарядка батареи 

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

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

Время зарядки 

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

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

Расходы на зарядку аккумулятора

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

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

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber

Откуда берутся аккумуляторы для электромобилей?

Как мы все знаем, ископаемое топливо заканчивается, а выбросы из выхлопных труб способствуют загрязнению нашей атмосферы. Вот почему так много потребителей обращаются к электромобилям, работающим от литий-ионных аккумуляторов. Эти батареи легче и служат намного дольше, чем батареи предыдущих поколений. Но откуда берутся аккумуляторы для электромобилей?
‍

Как они сделаны

Литий-ионные батареи для электромобилей состоят из определенных элементов, включая углерод или графит, оксид металла и соль лития.Эти элементы составляют положительный и отрицательный электроды и в сочетании с электролитом вырабатывают электрический ток, который заставляет аккумулятор работать для питания вашего автомобиля. Это также тот же тип батареи, который вы найдете в повседневных технологиях, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, только в гораздо большем масштабе.

Материалы для изготовления аккумуляторов электромобилей не требуют добычи полезных ископаемых или разрушения горных вершин, как это требуется для многих других полезных ископаемых. На самом деле литий чаще всего находится в подземных водоемах.Из этих водоемов откачивают жидкость и дают высохнуть на солнце. Большая часть лития, используемого для аккумуляторов электромобилей, поступает из Южной Америки, особенно в Анды, которые проходят через Чили, Аргентину и Боливию. Есть также месторождения в Китае и США, которые добываются из горных пород.

Литиевый материал превращается в карбонат лития, а затем перерабатывается на заводе по производству аккумуляторов. На заводе-изготовителе аккумуляторы собираются, а затем аккумуляторы помещаются в электромобиль с нулевыми выбросами.Электромобилям даже не нужны выхлопные трубы, так как из батарей не выходит ничего, кроме электричества.

Утилизация аккумуляторов

Аккумуляторы, которые в настоящее время используются в электромобилях, служат более 10 лет. Однако, если вы перезарядите или разрядите аккумулятор слишком сильно, или если вы живете в более теплом климате, это может способствовать ухудшению качества аккумулятора и сокращению срока его службы. К счастью, их можно разобрать, переработать и снова использовать. Более 80 процентов компонентов, используемых для изготовления этих батарей, подлежат вторичной переработке.Такие компании, как Tesla, разбирают старые литий-ионные батареи, используемые в их автомобилях, и перерабатывают охлаждающую жидкость, провода и электронику в своих батареях. Вскоре, благодаря развитию индустрии электромобилей, появятся предприятия по переработке литий-ионных аккумуляторов, чтобы дать аккумуляторам новую жизнь.

В 2016 году корпорация Panasonic объединилась с Tesla для массового производства передовых литиевых батарей для электромобилей. Panasonic недавно объявила о создании совместного предприятия с Toyota, поскольку спрос на электромобили продолжает расти.Международное энергетическое агентство прогнозирует, что к 2030 году во всем мире будет использоваться 125 миллионов электромобилей, что потенциально может удвоить это число, если правительства ускорят темпы законодательных изменений.

Будущее электромобилей

В прошлом году по всему миру было продано 2,1 миллиона новых электромобилей. Китай является крупнейшим в мире рынком электромобилей, на него приходится половина этих продаж. На втором месте оказались США, закупившие 361000 новых электромобилей, почти половина из которых — модель Tesla 3.С точки зрения доли рынка Норвегия лидирует: 49% проданных новых автомобилей являются гибридными или электрическими.

Требование «экологичности» усиливается, поскольку в Европе нависают запреты на продажу новых автомобилей, работающих на ископаемом топливе. Германия прекратит продажу всех новых бензиновых и дизельных автомобилей с 2030 года, Шотландия — с 2032 года, а Франция и Великобритания — с 2040 года.

Будущее явно за электричеством!

Рискованный бизнес: скрытые затраты на сырье для аккумуляторов электромобилей

Цепочка поставок электромобилей должна учитывать основные проблемы, связанные с поиском и переработкой важнейшего сырья.Натан Пикарсик

По прогнозам, в ближайшие 20 лет на дорогах будет от 300 до 500 миллионов электромобилей. Эта сумма представляет собой ошеломляющий скачок по сравнению с примерно пятью миллионами новых моделей, проданных в 2018 году. Что касается силовых агрегатов легковых автомобилей, то давно обещанное будущее экологически чистых транспортных средств наступило.

Однако тщательное изучение цепочки поставок блоков питания электромобилей и, в частности, сырья, используемого для изготовления батарей электромобилей, выявляет непризнанные затраты.Эти затраты предполагают, что это будущее может быть не таким чистым и надежным, как предполагалось, и что оно может даже сопровождаться беспрецедентными нарушениями прав человека. Проблемы также проявляются в рисках безопасности цепочки поставок — уровне озабоченности, который не обсуждается, не говоря уже о решении, в контексте электромобилей.

Скрытые риски, связанные с этими источниками энергии, начинаются с их истоков. Сотни миллионов новых электромобилей, которые появятся на дорогах общего пользования, будут питаться от батарей, которые, по крайней мере, в ближайшем будущем, будут использовать литий-ионные варианты.Литий-ионные батареи работают за счет анода, сделанного из графита, и катода, сделанного из различных комбинаций кобальта, никеля, марганца и некоторых других альтернатив. В настоящее время на рынке доминируют никель-марганцево-кобальтовые батареи; Tesla использует химию литий-никель-кобальт-алюминий и работает над набором батарей без кобальта или восстановленных аккумуляторов, опираясь на литий-железо-фосфатную технологию и химические процессы, которые в большей степени зависят от никеля.

С введением запрета на ICE спрос на электромобили будет расти.Что это означает для цепочки поставок?

Откуда эти минералы? Литий сосредоточен в Аргентине, Боливии и Чили. Демократическая Республика Конго (ДРК) является основным источником кобальта в мире. Добыча полезных ископаемых в этих местах изобилует деградацией окружающей среды и нарушениями прав человека. Добыча и переработка кобальта в ДРК рисуют суровую картину: по некоторым оценкам, на кустарных кобальтовых рудниках ДРК трудятся более 40 000 детей, мало заботясь о безопасности труда, не говоря уже о незаконности детского труда.В Чили добыча лития, водоемкий бизнес, вытеснила сельскохозяйственный сектор и способствовала увеличению загрязнения почвы.

Но забота об окружающей среде и правах человека — это только первый порядок рисков в рецепте, лежащем в основе аккумуляторной батареи электромобиля. Необходимое сырье непропорционально сконцентрировано на небольшом наборе рынков, большинство из которых являются развивающимися. И добыча и переработка этих полезных ископаемых в подавляющем большинстве контролируется одним-единственным игроком: Китаем. Благодаря промышленной политике китайские компании доминируют внутри страны и за рубежом в области сбора и обработки критически важного сырья, необходимого для производства электромобилей.Они делают это благодаря государственным субсидиям, отвечая на амбиции Пекина контролировать цепочку поставок электромобилей и отрасль в целом. Концентрированные поставки и концентрированное потребление в сфере добычи и сбыта создают значительные риски для безопасности цепочки поставок электромобилей.

Роль ДРК в цепочке поставок кобальта наглядно демонстрирует угрозу. Это крупнейший в мире производитель кобальта, на долю которого приходится около 60% мирового производства. Ресурсы кобальта в ДРК непропорционально инвестируются и добываются китайскими фирмами, поддерживаемыми Коммунистической партией Китая (КПК).В 2018 году на Китай приходилось более 85% экспорта кобальтовой руды и концентрата ДРК в стоимостном выражении. Китайские компании владеют или инвестируют в предприятия, которые владеют как минимум 12 шахтами ДРК с запасами кобальта. Все эти китайские компании, кроме одной, принадлежат государству. Китайские компании также инвестируют в переработку кобальта в ДРК и в интегрированные цепочки поставок вокруг него.

Спрос на кобальт привел к незаконной добыче полезных ископаемых

Некоторые из них контролируются одной компанией; государственная China Nonferrous Metal Mining Group Co.создала широкую сеть заводов по выщелачиванию и плавильных печей, а также центр исследований и разработок полезных ископаемых в ДРК. Другие цепочки поставок используют стратегические альянсы и соглашения о поставках между различными китайскими игроками: расположенная в Китае группа Jinchuan продает гидроксид кобальта, произведенный на руднике Руаши в ДРК, своим собственным предприятиям и своим аффилированным лицам: оксидная руда, добываемая на медно-кобальтовом руднике Мусоной. поступает на плавильный завод, построенный и эксплуатируемый китайской компанией Chengtun Mining.

Такая вертикальная интеграция не ограничивается сырьем. Китайские производители аккумуляторов пользуются льготами на растущем внутреннем автомобильном рынке Китая. Они все чаще становятся предпочтительными поставщиками для американских, японских и европейских автопроизводителей. Например, китайская компания Contemporary Amperex Technology Co. (CATL) поставляет автомобили BMW, Volkswagen, Toyota и Honda.

Китай также использует инвестиции и стратегические партнерства для расширения своей интеграции на иностранных игроков. Китайские государственные и корпоративные субъекты установили контроль, влияние и доступ ко многим из наиболее многообещающих стартапов в области электромобилей.Lucid Motors, например, считает китайскую государственную компанию Beijing Automotive Group (BAIC) и финансируемые государством фонды Tsing Capital одними из первых своих спонсоров. Rimac, одна из тех, кто делает ставку на производство электромобилей Porsche, также получил инвестиции от китайской Camel Group.

Производство электрического Polestar 2 началось в Китае в марте

Почему этот концентрированный контроль и влияние на поставку имеют значение? Во-первых, он вводит единую точку отказа, в которой сбои в цепочке поставок могут быть увеличены и генерировать волновые эффекты без предупреждения.Эпоха COVID-19 продемонстрировала риски односторонней зависимости и недостаточной устойчивости глобализированных цепочек поставок. А Китай, как известно, использует доминирование в цепочке поставок в принудительных целях. А в глобальной игре концентрация дает одному субъекту — в данном случае Китаю — информационные преимущества, которые могут поддерживать нерыночное и антиконкурентное поведение. Например, мог ли Форд рассчитывать на добросовестные переговоры, конкурируя с Nio, о доступе к критически важному сырью, контролируемому китайскими концернами, пользующимися такой же государственной поддержкой КПК, что и Nio?

Действительно, соответствующие проблемы защиты окружающей среды и прав человека побудили широкие усилия по снижению роли загрязненных материалов в батареях электромобилей.Технологический прогресс может изменить ландшафт материалов. Например, кремниевые входы могут заменить графит в качестве источника анода в литий-ионных батареях. Катодные инновации, такие как усилия Tesla по сокращению содержания кобальта в своих батареях, предлагают еще один путь к улучшению экологических показателей.

Но эти сдвиги вряд ли повлияют на контроль Китая. Пекин также доминирует в смежных отраслях промышленности, таких как поликремний, исходный материал, используемый в цепочке поставок солнечных панелей. Поэтому, возможно, преждевременно ожидать технологических прорывов для устранения рисков цепочки поставок.Более того, вездесущее присутствие Китая в технологическом ландшафте может позволить ему оказать влияние, необходимое для сохранения контроля: CATL, крупнейший в Китае производитель аккумуляторов для электромобилей, является ключевым технологическим партнером в последних планах Tesla, в частности, в литий-ионно-фосфатном подходе.

Двигатель внутреннего сгорания и его профиль сжигания бензина могут не работать, но следует четко дать понять, что нас ждет впереди. Тем, кто делает ставку в Детройте и Штутгарте и определяет правила в Вашингтоне и Брюсселе, следует расширить кругозор, прежде чем давать радужные обещания.

---

Натан Пикарсич — основатель и главный исполнительный директор американской консалтинговой компании Horizon Advisory.

Прибывают миллионы электромобилей. Что происходит со всеми дохлыми батареями? | Наука

Измельченный аккумулятор электромобиля может давать металл, пригодный для вторичной переработки, но производителям аккумуляторов зачастую дешевле использовать новые материалы.

Аргоннская национальная лаборатория

Ян Морс, Май. 20, 2021, 12:44

Аккумулятор Tesla Model S — это произведение сложной инженерной мысли. Тысячи цилиндрических ячеек с компонентами, полученными со всего мира, преобразуют литий и электроны в энергию, достаточную для того, чтобы снова и снова разгонять автомобиль на сотни километров без выбросов из выхлопной трубы.Но когда батарея подходит к концу, ее зеленые преимущества исчезают. Если он попадает на свалку, его клетки могут выделять проблемные токсины, в том числе тяжелые металлы. А переработка батареи может быть опасным делом, предупреждает материаловед Дана Томпсон из Университета Лестера. Если врезаться слишком глубоко в ячейку Тесла или в неправильном месте, это может привести к короткому замыканию, возгоранию и выделению токсичных паров.

Это лишь одна из многих проблем, с которыми сталкиваются исследователи, в том числе Томпсон, которые пытаются решить возникающую проблему: как утилизировать миллионы аккумуляторов электромобилей (EV), которые производители планируют производить в течение следующих нескольких десятилетий.Современные аккумуляторы электромобилей «на самом деле не предназначены для вторичной переработки», — говорит Томпсон, научный сотрудник Института Фарадея, исследовательского центра, занимающегося проблемами аккумуляторов в Соединенном Королевстве.

Это не было большой проблемой, когда электромобили были редкостью. Но сейчас технологии набирают обороты. Несколько автопроизводителей заявили, что планируют отказаться от двигателей внутреннего сгорания в течение нескольких десятилетий, и отраслевые аналитики прогнозируют, что к 2030 году на дорогах появится не менее 145 миллионов электромобилей по сравнению с 11 миллионами в прошлом году.«Люди начинают понимать, что это проблема», — говорит Томпсон.

Правительства постепенно начинают требовать некоторого уровня переработки. В 2018 году Китай ввел новые правила, направленные на поощрение повторного использования компонентов аккумуляторных батарей электромобилей. Ожидается, что Европейский Союз завершит свои первые требования в этом году. В Соединенных Штатах федеральное правительство еще не выдвинуло требований по утилизации, но несколько штатов, в том числе Калифорния, крупнейший автомобильный рынок страны, изучают возможность установления своих собственных правил.

Соблюдение требований непросто. Батареи сильно различаются по химическому составу и конструкции, что затрудняет создание эффективных систем утилизации. Клетки часто скрепляются прочным клеем, что затрудняет их разборку. Это привело к возникновению экономических препятствий: производителям аккумуляторов зачастую дешевле покупать только что добытые металлы, чем использовать переработанные материалы.

Материаловед Дана Томпсон разрабатывает растворители для извлечения ценных металлов из отработанных автомобильных аккумуляторов.

Институт Фарадея

Более совершенные методы переработки не только предотвратят загрязнение, отмечают исследователи, но и помогут правительствам повысить свою экономическую и национальную безопасность за счет увеличения поставок основных металлов для батарей, которые контролируются одной или несколькими странами. «С одной стороны, [утилизация аккумуляторов электромобилей] — это проблема утилизации отходов. А с другой стороны, это возможность для производства устойчивого вторичного потока критически важных материалов », — говорит Гэвин Харпер, исследователь из Бирмингемского университета, изучающий вопросы политики в области электромобилей.

Чтобы ускорить переработку отходов, правительства и промышленность вкладывают деньги в целый ряд исследовательских инициатив. Министерство энергетики США (DOE) вложило около 15 миллионов долларов в центр ReCell для координации исследований ученых из академических кругов, промышленности и государственных лабораторий. Соединенное Королевство поддержало проект ReLiB, объединяющий несколько организаций. По словам Линды Гейнс, которая занимается переработкой аккумуляторов в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США, по мере роста индустрии электромобилей потребность в прогрессе становится насущной.«Чем раньше мы сможем все сдвинуть с мертвой точки, — говорит она, — тем лучше».

Аккумуляторы

EV сконструированы как матрешки. Обычно основной пакет содержит несколько модулей, каждый из которых состоит из множества ячеек меньшего размера (см. Рисунок ниже). Внутри каждой ячейки атомы лития перемещаются через электролит между графитовым анодом и катодным листом, состоящим из оксида металла. Батареи обычно определяются металлами в катоде. Существует три основных типа: никель-кобальт-алюминий, фосфат железа и никель-марганец-кобальт.

В настоящее время переработчики в первую очередь нацелены на металлы в катоде, такие как кобальт и никель, которые стоят дорого. (Литий и графит слишком дешевы для переработки, чтобы быть экономичным.) Но из-за малых количеств металлы подобны иголкам в стоге сена: их трудно найти и восстановить.

Новая жизнь для отработанных ячеек

Ученые работают над тем, чтобы батареи для электромобилей, которые продаются сегодня, можно было бы переработать в 2030 году и в последующий период, когда тысячи батарей будут исчерпывать свой ресурс каждый день.Батареи электромобилей бывают разных конструкций, но, как правило, они имеют общие компоненты.

Корпус аккумулятораПризматическая ячейкаКонтроллер заряда аккумулятораЭлектрический жгутВыход аккумуляторной батареи EV-аккумуляторТяжелые батареи придают электромобилям низкий центр тяжести. Аккумуляторный блок EV Внутри блока электрические компоненты управляют зарядом и стабильностью десятков модулей. Конструкции различаются и включают прямоугольные призматические ячейки (внизу справа) и цилиндрические ячейки (внизу, слева).Корпус элемента Соединение между ячейками Выход модуля Корпус модуля 1 Катод Катод обычно содержит наиболее ценный перерабатываемый материал, состоящий из многих металлов. Цилиндрическая ячейка Прочный стальной корпус затрудняет открытие этих элементов. Часто прочный клей объединяет тысячи ячеек в блоки.2 АнодОтрицательные электроды состоят из компонентов на основе графита, углерода или кремния.3 Электролит и разделитель Литий проходит через разделительный лист, пропитанный электролитом.123 Компоненты ячейки В каждой ячейке находятся основные компоненты батареи.Они выделяют и накапливают электричество, когда атомы лития перемещаются между электродами.

К. Бикель / Science

Чтобы извлечь эти иглы, переработчики используют два метода, известных как пирометаллургия и гидрометаллургия. Более распространенной является пирометаллургия, при которой переработчики сначала механически измельчают элемент, а затем сжигают его, оставляя обугленную массу из пластика, металлов и клея.На этом этапе они могут использовать несколько методов для извлечения металлов, включая дальнейшее сжигание. «Pyromet, по сути, обращается с батареей как с рудой» прямо из шахты, — говорит Гейнс. Гидрометаллургия, напротив, включает погружение аккумуляторных материалов в лужи с кислотой, в результате чего получается насыщенный металлами суп. Иногда два метода сочетаются.

У каждого есть свои преимущества и недостатки. Например, пирометаллургия не требует от переработчика информации о конструкции или составе батареи или даже о том, полностью ли она разряжена, чтобы безопасно двигаться вперед.Но это энергоемко. Гидрометаллургия может извлекать материалы, которые нелегко получить путем сжигания, но может включать химические вещества, представляющие опасность для здоровья. А извлечение желаемых элементов из химического супа может быть трудным, хотя исследователи экспериментируют с соединениями, которые обещают растворять определенные металлы батарей, но оставляют другие в твердой форме, что облегчает их восстановление. Например, Томпсон определил одного кандидата, смесь кислот и оснований, называемую глубоким эвтектическим растворителем, которая растворяет все, кроме никеля.

Оба процесса производят большие отходы и выделяют парниковые газы, как показали исследования. И бизнес-модель может быть шаткой: большинство операций зависит от продажи рекуперированного кобальта, чтобы оставаться в бизнесе, но производители аккумуляторов пытаются отказаться от этого относительно дорогого металла. Если это произойдет, переработчики могут остаться пытаться продавать груды «грязи», — говорит материаловед Ребекка Сиз из Университета Пердью.

Круги вторсырья

Пирометаллургия превращает отработанные батареи в шлак, а гидрометаллургия растворяет их в кислотах.Оба нацелены на извлечение катодных материалов. Идеальным вариантом является прямая переработка, при которой катод восстанавливается в неповрежденном виде. Но для того, чтобы переработка была жизнеспособной, она должна быть конкурентоспособной по стоимости с добытыми материалами.

Горное дело

К. Бикель / Science

Идеальным вариантом является прямая переработка, при которой катодная смесь останется нетронутой.Это привлекательно для производителей аккумуляторов, потому что переработанные катоды не потребуют тяжелой обработки, отмечает Гейнс (хотя производителям, возможно, все же придется оживить катоды, добавив небольшое количество лития). «Итак, если вы думаете об экономике замкнутого цикла, [прямая переработка] — это меньший круг, чем пиромет или гидромет».

При прямой переработке рабочие сначала собирают электролит пылесосом и измельчают аккумуляторные элементы. Затем они удаляли связующие с помощью тепла или растворителей и использовали технику флотации для разделения материалов анода и катода.В этом случае материал катода напоминает детскую присыпку.

До сих пор эксперименты по прямой переработке были сосредоточены только на отдельных элементах и ​​дали всего десятки граммов катодного порошка. Но исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии США построили экономические модели, показывающие, что этот метод, если его масштабировать при правильных условиях, может быть жизнеспособным в будущем.

Однако для реализации прямой утилизации производителям батарей, переработчикам и исследователям необходимо решить множество проблем.Один из них — убедиться, что производители маркируют свои батареи, чтобы переработчики знали, с какими элементами они имеют дело, и имеют ли катодные металлы какую-либо ценность. Гейнс отмечает, что с учетом быстро меняющегося рынка аккумуляторов катоды, производимые сегодня, могут не найти будущего покупателя. Переработчики будут «восстанавливать динозавра. Этот продукт никому не нужен ».

Техник из Германии проверяет разрядку сгоревшей литий-ионной батареи перед дальнейшей переработкой.

Вольфганг Раттай / Reuters

Еще одна проблема — это эффективный взлом открытых аккумуляторных батарей электромобиля. Для демонтажа прямоугольного аккумуляторного отсека Nissan Leaf может потребоваться 2 часа. Ячейки Тесла уникальны не только своей цилиндрической формой, но и практически неразрушимым полиуретановым цементом, который удерживает их вместе.

Исследователи отмечают, что инженеры

могут создавать роботов, которые могут ускорить разборку батареи, но проблемы остаются даже после того, как вы попадете внутрь ячейки.Это связано с тем, что для удержания анодов, катодов и других компонентов на месте используется больше клея. Один растворитель, который переработчики используют для растворения катодных связующих, настолько токсичен, что Европейский Союз ввел ограничения на его использование, а Агентство по охране окружающей среды США определило в прошлом году, что он представляет «необоснованный риск» для рабочих.

«С точки зрения экономики, вам нужно разобрать… [и] если вы хотите разобрать, то вам нужно избавиться от клея», — говорит Эндрю Эбботт, химик из Университета Лестера и консультант Томпсона.

Чтобы упростить процесс, Томпсон и другие исследователи призывают производителей электромобилей и аккумуляторов разрабатывать свои продукты с учетом вторичной переработки. Идеальная батарея, по словам Эбботта, была бы похожа на рождественский взломщик, праздничный подарок в Великобритании, который открывается, когда получатель тянет за каждый конец, показывая конфеты или сообщение. В качестве примера он приводит Blade Battery, литий-феррофосфатный аккумулятор, выпущенный в прошлом году китайским производителем электромобилей BYD. В его упаковке нет модульного компонента, вместо этого плоские ячейки хранятся непосредственно внутри.Ячейки легко снимаются вручную, без борьбы с проволокой и клеем.

Blade Battery появилась после того, как в 2018 году в Китае начали возлагать на производителей электромобилей ответственность за утилизацию аккумуляторов. В настоящее время в стране перерабатывается больше литий-ионных батарей, чем во всем остальном мире вместе взятых, в основном с использованием пиро- и гидрометаллургических методов.

Страны, переходящие к аналогичной политике, сталкиваются с рядом острых вопросов. Во-первых, говорит Томпсон, кто должен нести основную ответственность за переработку.«Это моя ответственность, потому что я купил [электромобиль], или это ответственность производителя, потому что они его сделали, и они его продают?»

В Европейском союзе один ответ может появиться позже в этом году, когда официальные лица опубликуют первое правило континента. Ожидается, что в следующем году группа экспертов, созданная штатом Калифорния, вынесет рекомендации, которые могут иметь большое влияние на любую политику США.

Между тем исследователи

Recycling говорят, что эффективная переработка аккумуляторов потребует большего, чем просто технологический прогресс.Высокая стоимость перевозки горючих предметов на большие расстояния или через границу может препятствовать переработке. В результате размещение центров переработки в правильных местах может иметь «огромное влияние», — говорит Харпер. «Но возникнет настоящая проблема в системной интеграции и объединении всех этих различных фрагментов исследований».

Эбботт говорит, что нельзя терять зря. «Чего вы не хотите, так это производства батареи, которую невозможно разобрать на 10 лет», — говорит он.«Этого еще не происходит, но люди кричат ​​и опасаются, что это произойдет».

Как производятся аккумуляторы для электромобилей?

Делиться

Как производятся аккумуляторы для электромобилей?

Электромобили определяют будущее автомобильной промышленности.

Итак, мы составили серию мини-руководств по аккумуляторам электромобилей, чтобы вы лучше понимали, как они сделаны, как работают и что с ними происходит, когда они выполнили свою работу и запитали вашу машину на последние 10 лет.

Итак, начнем сначала с того, как делаются батарейки!

А теперь не волнуйтесь — мы не отвезем вас обратно в школу на сложный урок науки о том, как производятся аккумуляторы для электромобилей. Вместо того, чтобы делать его сверхтехнологичным, мы попытаемся сделать его простым, но при этом научим вас самому сердцу вашего электромобиля: батарее.

Литий-ионные аккумуляторы, которые являются наиболее распространенными типами аккумуляторов, используемых в электромобилях, состоят из определенных элементов, включая углерод или графит, оксид металла и соль лития.Эти элементы составляют положительный и отрицательный электроды и в сочетании с электролитом вырабатывают электрический ток, который заставляет аккумулятор работать для питания вашего автомобиля и вращения колес. Это также тот же аккумулятор, который вы найдете в ваших повседневных технологиях, таких как мобильные телефоны и ноутбуки, — только в большем масштабе!

Прелесть изготовления аккумуляторов электромобилей заключается в том, что 80% компонентов подлежат вторичной переработке, поэтому, когда ваша батарея подходит к концу своего жизненного цикла, ее можно разобрать, чтобы отделить сырье для их повторного использования — но это будет будут рассмотрены в третьей части нашей серии аккумуляторов для электромобилей, поэтому мы не будем вдаваться в подробности здесь.

а где делаются батарейки?

Всего в 2 часах езды от границы с Шотландией, в Сандерленде находится один из крупнейших аккумуляторных заводов в Европе, где Nissan производит литий-ионные аккумуляторы. Здесь они уже произвели аккумуляторы для собственного электромобиля; Nissan LEAF. Завод также получил награду за производство электрических аккумуляторов будущего поколения, поэтому мы можем ожидать, что здесь будет производиться много аккумуляторов.

Великобритания приближается к тому, чтобы стать основным поставщиком материалов и оборудования для производства аккумуляторов, а правительство и автомобильная промышленность работают над созданием завода по производству аккумуляторных элементов.

Глава Центра перспективных силовых установок Ян Констанс сказал, что «автомобильная и химическая отрасли имеют« возможности объединиться и сотрудничать, чтобы сделать Великобританию популярным местом для производства аккумуляторных элементов ».

С увеличением производства и покупок электромобилей, мы уверены, что производство аккумуляторов не заставит себя долго ждать!

Следите за обновлениями во второй части нашей серии о батареях для электромобилей, в которой мы расскажем вам, как работают батареи для электромобилей!

Щелкните здесь, чтобы узнать об электромобилях

Руководство для водителя… Электрические транспортные средства

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 можно производить с меньшими затратами, безопаснее в эксплуатации. имеют более длительный срок службы и поддерживают более быструю зарядку.

Познакомьтесь с QuantumScape, компанией по производству аккумуляторов, которая в течение десяти лет скрывалась, 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.

Среди первых инвесторов компании Breakthrough Energy Ventures, созданная техническими титанами Биллом Гейтсом, Джоном Дорром и Винодом Хосла, 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 продемонстрировал, 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 все еще нужно 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 тоже немного больше для команды, которая упала уже десять лет. «Чего мы не осознавали, так это того, сколько работы это будет стоить.С этого момента все дело в казни », — сказал Сингх.

В то же время в течение следующих четырех лет литий-ионные батареи также упадут 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.

материалов, необходимых для заправки стрелы электромобиля

Шон Гэллап / Getty Images Серия «Аккумуляторы» представляет собой серию инфографики из пяти частей, в которой исследуется то, что инвесторам необходимо знать о современных технологиях производства аккумуляторов, включая предложение сырья, спрос и будущие применения.

Мы уже рассмотрели эволюцию технологии аккумуляторов и то, как литий-ионная технология будет доминировать на рынке аккумуляторов в ближайшие годы. В части 4 серии «Аккумуляторные батареи» приводится анализ сырья, которое потребуется для этой аккумуляторной стрелы.

Батареи

стали более мощными и надежными, чем когда-либо, а их стоимость с годами резко снизилась. В результате ожидается, что к 2030 году рынок электромобилей вырастет до 20 миллионов продаж электромобилей в год.

Чтобы привести эти автомобили в действие, потребуются миллионы новых аккумуляторных батарей. Ожидается, что рынок литий-ионных аккумуляторов будет расти на 21,7% в год с точки зрения фактической требуемой энергоемкости. В 2015 году он составлял 15,9 ГВтч, но к 2024 году он достигнет колоссальных 93,1 ГВтч.

РАССЕИВАНИЕ ЛИТИЯ-ИОНА

Несмотря на то, что существует множество захватывающих аккумуляторных технологий, мы сосредоточимся на внутренней части литий-ионных аккумуляторов, поскольку ожидается, что в ближайшем будущем они составят подавляющую часть всего рынка аккумуляторных батарей.

Каждый литий-ионный элемент состоит из трех основных частей:

1) Анод (природный или синтетический графит)
2) Электролит (соли лития
3) Катод (разные составы)

Хотя анод и электролиты довольно просты с точки зрения литий-ионной технологии, именно на катоде разработки ведутся.

Литий — не единственный металл, который попадает в катод — другие металлы, такие как кобальт, марганец, алюминий и никель, также используются в различных составах.Вот четыре химического состава катода, пропорции металлов (за исключением лития) и пример того, для чего они используются:

Визуальный капиталист

Хотя марганец и алюминий важны для литий-ионных катодов, они также являются более дешевыми металлами с гигантскими рынками.Это позволяет производителям батарей довольно легко приобрести их.

Литий, графит и кобальт — это гораздо меньшие и менее устоявшиеся рынки, и у каждого из них есть проблемы с поставками, которые остаются без ответа:

• Южная Америка: Страны «литиевого треугольника» составляют колоссальные 75% мировые ресурсы лития: Аргентина, Чили и Боливия.
• Китай: 65% чешуйчатого графита добывается в Китае.Из-за плохой экологической и трудовой практики графитовая промышленность Китая находится под особым вниманием, и некоторые шахты даже были закрыты.
• Индонезия: Колебания цен на никель могут повлиять на производителей аккумуляторов. В 2014 году Индонезия запретила экспорт никеля, в результате чего цена выросла почти на 50%.
• ДРК: 65% всего производства кобальта приходится на ДРК, страну, которая крайне нестабильна в политическом плане с глубоко укоренившейся коррупцией.
• Северная Америка: Тем не менее, такие компании, как Tesla, заявили, что они хотят получать 100% сырья из Северной Америки экологически безопасным и этичным образом.Эта проблема? Значительные поставки только никеля поступают с континента.

Кобальт не добывался в Соединенных Штатах в течение 40 лет, а в 2015 году страна произвела ноль тонн графита. Рядом с площадкой Tesla Gigafactory 1 имеется один литиевый завод, но он производит только 1000 тонн гидроксида лития в год. . Этого недостаточно, чтобы заправить аккумуляторную стрелу такого размера.

Чтобы достичь своей цели по созданию цепочки поставок сырья на 100% в Северной Америке, Tesla нуждается в обнаружении и добыче новых ресурсов в США.С., Канада или Мексика.

СПРОС НА СЫРЬЕ

Несмотря на то, что в отношении этих энергетических металлов существуют всевозможные вопросы о поставках, ситуация со спросом намного проще.

Потребителям требуется больше батарей, и каждая батарея состоит из таких материалов, как кобальт, графит и литий.

Кобальт:
Сегодня около 40% кобальта используется для производства аккумуляторных батарей. К 2019 году ожидается, что 55% от общего спроса на кобальт пойдет на это дело.

На самом деле многие аналитики видят грядущее бычий рынок в кобальте.

• Спрос на аккумуляторы быстро растет
• Производство в Конго сокращается
• Начинает возникать дефицит предложения

«Во многих отношениях кобальтовая промышленность имеет наиболее хрупкую структуру предложения из всего сырья для аккумуляторов». — Эндрю Миллер, Benchmark Mineral Intelligence

Графит:
В каждом аноде батареи Tesla Model S (85 кВтч) содержится 54 кг графита.

Benchmark Mineral Intelligence прогнозирует, что рынок аккумуляторных анодов для графита (природного и синтетического) увеличится как минимум втрое с 80 000 тонн в 2015 году до не менее 250 000 тонн к концу 2020 года.

Литий:
По оценке Goldman Sachs, Tesla Model S с батареей мощностью 70 кВт / ч потребляет 63 кг эквивалента карбоната лития (LCE) — больше, чем количество лития в 10 000 сотовых телефонов.

Кроме того, на каждый 1% увеличения проникновения на рынок электромобилей с аккумуляторной батареей (BEV) спрос на литий увеличивается примерно на 70 000 тонн LCE в год.

Цены на литий недавно резко подскочили, но они могут начать снижаться в 2019 году, если появится больше предложений.

Что происходит со старыми аккумуляторами электромобилей?

Электромобили (электромобили) — это уже не будущее, а настоящее. В Великобритании запрет на продажу новых бензиновых и дизельных автомобилей к 2030 году ускорил переход на электромобили. «Беспокойство по поводу запаса хода» в электромобилях было признано проблемой для потенциальных водителей электромобилей, при этом 950 миллионов фунтов стерлингов государственного финансирования теперь выделяются на быструю зарядку на станциях технического обслуживания и 1 фунт стерлингов.3 млрд на инфраструктуру зарядки электромобилей, включая дома и улицы. Остается одна проблема для потенциальных покупателей электромобилей — что происходит с аккумуляторами электромобилей по истечении срока их службы?

Как работают аккумуляторы электромобилей?

В то время как двигатели внутреннего сгорания получают энергию от сжигания бензина или дизельного топлива, электромобиль питается напрямую от большой батареи. Эти батареи для электромобилей совершенно не похожи на тяжелые свинцово-кислотные батареи в обычных автомобилях с двигателями внутреннего сгорания.

Аккумуляторы

EV намного ближе к аккумуляторам вашего мобильного телефона или ноутбука, но при этом более надежны и имеют значительно увеличенный срок службы. В аккумуляторах электромобилей используется комплект, состоящий из 2000 с лишним отдельных литий-ионных элементов, работающих вместе. В батареях нет металлического лития, только ионы — атомы или молекулы с электрическим зарядом.

При подзарядке автомобиля электричество используется для химических изменений в его батареях. Когда он приводится в движение, батареи используются для разряда энергии.

Грэм Купер, наш директор по обезуглероживанию транспорта, объясняет: «Система управления батареями электромобиля — или BMS — позволяет аккуратно доливать элементы. BMS сохраняет эффективность и срок службы батареи, благодаря чему батареи работают намного дольше, чем у вашего телефона или ноутбука (в котором нет BMS) ».

На сколько хватает заряда аккумулятора электромобиля?

Сотни аккуратно пополняемых ячеек внутри аккумулятора электромобиля означают, что ожидается, что каждый аккумуляторный блок сохранит свою зарядно-разрядную способность от 100 000 до 200 000 миль.Производители настолько уверены в том, что аккумулятор можно использовать на дорогах, что на большинство электромобилей распространяется расширенная гарантия на восемь лет или 100 000 миль.

Аккумулятор переживет машину …

«Аккумулятор переживет автомобиль», — уверенно говорит Грэм Купер. «Сегодня большинство аккумуляторов электромобилей имеют ожидаемый срок службы от 15 до 20 лет в автомобиле — и вторую жизнь после этого».

Также стоит отметить, что технология аккумуляторов для электромобилей все еще развивается, поэтому мы ожидаем, что по мере развития технологий срок службы аккумуляторов будет увеличиваться, а также станет дешевле, меньше и даже легче.

Что происходит с аккумуляторами электромобилей, когда они перестают надежно и быстро приводить в действие автомобили?

Как только аккумулятор электромобиля начинает терять способность приводить в движение транспортное средство на расстоянии, он все еще имеет полезный срок службы. Когда производительность аккумулятора электромобиля падает до 70% или меньше, начинается его «вторая жизнь».

Аккумулятор электромобиля получает вторую жизнь после 100 000 — 200 000 с лишним миль в пути…

«Аккумулятор электромобиля получает вторую жизнь после 100 000–200 000 с лишним миль в пути», — объясняет Грэм.«Жизнеспособный аккумулятор еще имеет остаточный срок службы, поэтому его можно повесить на задней стене вашего гаража или в шкафу под лестницей в качестве статической аккумуляторной системы хранения энергии, если у вас есть возобновляемый источник энергии, такой как солнечные панели . ”

Полезность этой второй ступени аккумуляторной батареи электромобиля в сочетании с возобновляемой энергией означает, что люди могут сэкономить на счетах и ​​увеличить использование чистой энергии , когда солнечный свет уменьшается.

Зеленый цикл для аккумуляторов электромобиля?

Помимо накопления энергии в вашем доме или на рабочем месте, в более крупном масштабе бывшие батареи EV можно использовать для питания промышленных предприятий и улиц.В благоприятном энергетическом цикле, в конечном итоге, фабрики, производящие батареи, могут получать энергию от перепрофилированных батарей.

Производители электромобилей делают большие инвестиции, чтобы дать автомобильным аккумуляторам новую жизнь в крупномасштабных системах хранения аккумуляторов .

Nissan использует устаревшие аккумуляторные батареи для электромобилей для обеспечения резервного питания Амстердамской арены — развлекательного центра, где находится футбольный клуб «Аякс».

Toyota установит бывших в употреблении аккумуляторных батарей для электромобилей возле магазинов в Японии.Батареи будут использоваться для хранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями. Накопленная энергия затем будет использоваться для поддержания питания холодильников для напитков, подогревателей пищи и прилавков со свежими продуктами в магазинах.

Renault также объявила, что аккумуляторные батареи для электромобилей Renault Zoe EV будут перепрофилированы для выработки энергии для Powervault — системы хранения домашних аккумуляторов. А Nissan запустил XStorage, используя автомобильные аккумуляторы Nissan Leaf в качестве систем хранения для дома и бизнеса.

Будут ли аккумуляторы электромобилей утилизировать по окончании срока службы?

Да, когда срок службы аккумуляторов электромобилей истечет, они будут отправлены на переработку. Поскольку электромобили занимают лидирующую позицию на наших дорогах — сокращая выбросы парниковых газов и шумовое загрязнение по сравнению с автомобилями, работающими на ископаемом топливе, — продолжается гонка за поиском еще более эффективных методов утилизации, чтобы полностью раскрыть их экологический потенциал.

Выбрасывать аккумуляторы электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла — этого просто не произойдет.

«Рынок активной утилизации аккумуляторов находится в зачаточном состоянии, поскольку автомобильные аккумуляторы настолько надежны и долговечны», — объясняет Грэм. «Но мы можем ожидать огромного роста технологий вторичной переработки. Выбрасывать батареи электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла — этого просто не произойдет ».

Текущие методы плавки и выщелачивания будут усовершенствованы в ближайшие годы, как и конструкции батарей для оптимизации процесса разделения и переработки отработавших батарей.В Великобритании Управление транспортных средств с нулевым уровнем выбросов (OZEV) объявило конкурс на сумму фунтов стерлингов 7 миллионов фунтов стерлингов на решения для транспортных средств, которые решают проблемы, связанные с переходом на автомобили с нулевым уровнем выбросов, включая повышение устойчивости.

Бывший технический директор Tesla Дж. Б. Штраубель запустил Redwood Materials , один из множества новых стартапов, стремящихся решить проблему, которой еще не существует; как утилизировать аккумуляторы электромобилей, срок годности которых истек.

Штраубель сказал Wired : «Когда все эти батареи находятся в обращении, кажется совершенно очевидным, что в конечном итоге мы собираемся построить экосистему восстановления».