Электромобили на литий-ионных аккумуляторах

Электромобили на литий-ионных аккумуляторах

Спрос на электромобили на мировом рынке значительно вырос с начала нулевых. К 2019 году на мировой рынке было произведено более пяти миллионов электромобилей, что более чем на 50% больше чем годов ранее.

Спрос на аккумуляторы из ионов лития может возрасти почти в пять раз до 800 гигаватт-часов, что будет более чем в 20 раз больше, чем смог выставить на продажу завод Tesla в штате Невада за предыдущий год, пишет The Wall Street Journal.

Рост спроса на аккумуляторы из ионов лития на мировом рынке объясняется производством компонентов высокой плотности для них. Эти элементы увеличивают срок службы и длительность работы аккумулятора без требования подзаряжать его. Что же такого особенного в этих аккумуляторах из ионов лития и как их используют при производстве электромобилей?

В 2019 году продажи литий-ионных аккумуляторов на мировом рынке достигли $31,36 млрд, сообщили исследователи аналитической компании ResearchAndMarkets. В компании не привели сравнительную статистику за прошлые годы, но подчеркнули, что такие аккумуляторы пользуются сейчас самым большим спросом среди потребителей. Основной причиной роста продаж является снижение цен на литий-ионные аккумуляторы. Исследователи посчитали, что цена такого аккумулятора 7 лет назад была около 600 $ на один кВт/ч, а сейчас она снизилась более чем в 3 раза – до 170 $.

Чем объясняется популярность литий-ионных аккумуляторов?

Литий-ионный аккумулятор появился в 1991 году и изначально использовался в ноутбуках и мобильных телефонах. Сейчас же широко применяются для установки на в электромобилях. Главными плюсами такого аккумулятора являются:

• невысокий риск саморазряда

• отсутствие «эффекта памяти»

• большая плотность энергии

• напряжение выше чем у других аккумуляторов

• большой срок эксплуатации (более 10 лет при правильном использовании)

Главным же минусом такого аккумулятора является его цена, которая выше средней на рынке аккумуляторов. Также были зафиксированы случаи, когда аккумуляторы из ионов лития взрывались при повреждении.

Однако стоимость такого аккумулятора постоянно снижается для увеличения спроса. Компания Bloomberg New Energy Finance провела опрос, результаты которого показали, что средняя цена литий-ионных аккумуляторов снизилась до 150 $ за кВт/ч, что более чем на 10% ниже, чем за 2018 год.

Через 2 года компания делает прогноз на снижение цены ещё на 50 $ до сотни. Именно с этой ценой аккумуляторов электромобили среднего класса смогут быть сопоставимы по этому критерию с автомобилями на бензине. Владение электромобилем при таком раскладе может стать даже более выгодным из-за сэкономленных денег на бензине и обслуживании.

Снижение цены при продаже аккумуляторов из ионов лития ускоряет развитие систем накопления энергии в сфере электроэнергии, где такой вид аккумуляторов занимает лидирующее положение. Наночастицы LiFePO4 способны зарядиться до 100% за 15 минут. Благодаря устойчивости материала электромобиль на нем сможет работать 10 лет.

Какие ещё аккумуляторы с литием в составе подойдут для электромобилей?

Помимо аккумуляторов из ионов лития существуют ещё литий-серные аккумуляторные батареи, которые работаю засчёт реакции между литием и серой. По ёмкости, стоимости и диапазону рабочих температур они значительно выигрывают у литий-ионных аккумуляторов, но очень маленькое количество раз, которое вы можете его перезарядить, негативно сказывается на спросе таких аккумуляторов. Менее 50 возможных перезарядок делает литий-серные аккумуляторы неподходящими для серийных электромобилей.

В 2015 году в ассортименте аккумуляторов, в составе которых есть литий, благодаря учёным из лаборатории Кембриджского университета, появились литий-кислородные аккумуляторы для электромобилей. Как сообщает Reuters, новые аккумуляторы способны работать на 90% эффективнее своих предшественников благодаря плотности энергии, их можно перезаряжать 2000 раз. Стоимость и вес литий-кислородных аккумуляторов может стать в несколько раз меньше чем у всех остальных аккумуляторов.

В 2005 году был открыт материал на основе LiFePO4 со структурой оливина в качестве катода аккумулятора из ионов лития, и многие учёные уверены, что он способен совершить революцию в мире электромобилей.

Интересные факты о литий-ионных аккумуляторах

Толщина литиевых аккумуляторов может достигать1 миллиметра, при этом такой аккумулятор будет достаточно широким для сохранения ёмкости и физического объёма активного вещества. При этом, важно уточнить, что показатели энергетической эффективности такого аккумулятора могут быть намного хуже, чем у аккумуляторов потолще. Поэтому для аккумулятора широкого применения толщина 5 миллиметров считается уже вполне выигрышной.

Если вы уже определились с выбором аккумулятора, то на этапе начала его эксплуатации важным фактором является его подзарядка. Технология быстрой зарядки «привязывает» потребителя аккумулятора к экосистеме конкретного производителя. Особенностью быстрых зарядок являются алгоритмы заряда, энергетические параметры и сечение проводника.

Главной задачей алгоритмов заряда становится передача большего количества энергии по проводу, не превышая допустимые значения силы тока. Важно соблюдать приемлемую температуру при зарядке аккумулятора и не перенагревать его. Именно для этого современные протоколы, обеспечивая высокое зарядное напряжение, способны постепенно снижать мощность, по мере того как батарея восстанавливает уровень заряда.

А настолько ли экологичны аккумуляторы для электромобилей, насколько этого хочется производителям?

The Wall Street Journal поведал о роли бывшего технического директора Tesla Джей Би Страубела, который стал основателем компании Redwood Materials по переработке аккумуляторов и отходов при их производстве. Именно переработка, по мнению Страубела, способствует решению проблемы высокой стоимости аккумуляторов.

Страубел не ошибся. Благодаря переработке до 75% в составе цены аккумуляторов из ионов лития на рынке занимают химические компоненты и стоимость их добычи — литий, никель, кобальт. По этой причине стоимость металлов взлетела, спрос растёт, а скорость их добычи растёт не такими высокими темпами. Гендиректор Tesla Илон Маск после осознания, что материалов для изготовления аккумуляторов не хватает сообщил о готовности Tesla подписать контракт на долгий срок на поставку необходимых материалов, если они будут добываться с минимальным для экологии ущербом.

По данным 2019 года, проанализированным учёными из Swedish Environmental Research Institute, углеродный след аккумуляторов из ионов лития для электромобилей оставляет до сотни килограммов выбросов диоксида углерода на Кв/ч ёмкости аккумулятора, что в два раза ниже, чем 200 килограммов в 2017 году.

Производство материалов для аккумуляторов, которые значительно выросло за последние пять лет, сказалось и на эффективности – теперь на один элемент потребляется меньше энергии, отчего и выбросы диоксида углерода уменьшаются. В производстве электроэнергии теперь тоже стараются больше использовать возобновляемые источники энергии, вследствие чего вредные выбросы в атмосферу сокращаются до возможного минимума.

Аналитик по мобильности из компании Transport & Environment Люсьен Матье отметил, что аккумуляторы для электромобилей становятся всё экологичнее с каждым годом из-за увеличения масштабности производства.

Отзывы (0)

Написать отзыв

Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.
    Плохо           Хорошо
Защита от роботов