Содержание
На пути к замене кобальта для создания более совершенных батарей для электромобилей
Author Details
Майк Култген
Mike Kultgen has been designing integrated circuits for automotive, aerospace, communications and industrial applications for over 24 year. During his 10 years with Analog Devices Inc., Mike has contributed to over 25 products, including amplifiers, monolithic filters and silicon oscillators. Currently, Mike is design manager for Linear’s industrial signal conditioning products. He holds five patents for his work. Mike earned his BSEE from the University of Missouri and MSEE from the University of Texas.
Close Details
По мере роста популярности электромобилей (и технологий электрификации) среди потребителей и участников экосистемы все большее внимание уделяется этическим и экологическим аспектам и процессам во всей производственно-сбытовой цепи. Участники экосистемы стремятся удвоить скорость перехода к более экологичным средствам, внедряя более этические стандарты в рамках всего жизненного цикла аккумуляторных батарей – от добычи полезных ископаемых до повторного использования батареи.
Сегодня в большинстве литий-ионных аккумуляторов в качестве основы для катодного материала используется химический элемент под названием кобальт (часть литий-ионного элемента, определяющая емкость). Катодные элементы из кобальта обеспечивают более длительную работу и снижают сложность измерения и управления зарядом по сравнению с другими химическими элементами. Однако добыча кобальта уже давно является предметом жарких споров.
КОБАЛЬТ: ЭТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ К ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ БАТАРЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ
Примерно 70% от мировых запасов кобальта добывается в Демократической Республике Конго (ДРК), стране, хорошо известной своей бедностью, коррупцией и нарушением прав человека1.
Добыча кобальта конкретно в ДРК была связана с практикой привлечения детского труда, небезопасными условиями добычи и жестоким обращением с горняками, а также с другими нарушениями. Поскольку участники экосистемы электрификации транспорта стремятся нести, как социальную, так и экологическую ответственность, возрос интерес как к батареям с пониженным содержанием кобальта (NMC и NCA), так и к батареям без кобальта, таким как литий-железо-фосфатным аккумуляторам (LFP). Многие производители приветствуют такие решения. Фактически, Tesla планирует ускорить свой переход на более экологичные энергетические системы благодаря созданию характеризующихся высокой плотностью энергии элементов с меньшим или нулевым содержанием кобальта2.
ПРИМЕРНАЯ СТОИМОСТЬ КОБАЛЬТА:
2×
НИКЕЛЯ
15×
АЛЮМИНИЯ
1000×
МАРГАНЦА
Источники: Markets Insider; Trading Economics [3,4,5]
Аккумуляторы на основе LFP являются проверенными в работе, используются в отрасли более 10 лет и полностью поддерживаются ведущими производителями оригинального оборудования в качестве основной технологии.
Однако химические соединения на основе кобальта обеспечивают на 10-20% большую плотность энергии, что повышает запас хода на одном заряде. Но с этим дополнительным преимуществом связан дополнительный риск, поскольку более низкая по сравнению с LFP температура воспламенения кобальта повышает риск возгорания аккумулятора. Помимо этого, аккумуляторные батареи на основе LFP могут изготавливаться с меньшими затратами и быть более эффективными в плане безопасности, например, при физических повреждениях аккумулятора или при тепловом пробое. Высокая мощность батарей на основе LFP также обеспечивает более быструю зарядку.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКИ АККУМУЛЯТОРОВ
| Литий-железо-фосфатные | Оксид-литий-марганцевые | Литий-никель-марганец-кобальтовые | Оксид-литий-кобальтовые | Литий-никель-кобальт-алюминиевые |
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ | ||||
| Идеально подходит для электро- мобилей, электро- инструментов, электробусов | Электромобили, портативная электроника | В основном для электромобилей, электро- инструментов, электро- велосипедов | В основном для портативной электроники (мобильные телефоны, планшеты, фотоаппараты) | Электромобили, портативная электроника |
| ОСОБЕННОСТИ | ||||
| Высокий уровень безопасности, долгий срок службы | Высокая надежность | Высокие рабочие характеристики, относительно безопасны, низкий уровень самонагрева | Приемлемые рабочие характеристики, относительно безопасны | Высокая плотность энергии, относительно долгий срок службы, высокий уровень безопасности |
| СТОИМОСТЬ | ||||
| Низкая | Относительно низкая | Низкая | Высокая из-за большого содержания кобальта | Высокая |
Источник: Battery University [6]
Производители электромобилей стремятся использовать современные аккумуляторные технологии в более дорогих транспортных средствах с более высокими характеристиками (запас хода), при этом батареи на основе LFP они хотят использовать в своих автомобилях с меньшим запасом хода.
Эти автомобили с меньшим запасом хода можно продавать населению по гораздо более доступной цене благодаря экономии средств, осуществляемой за счет исключения кобальта из химического состава батарей. Хотя батареи на основе LFP дешевле и безопаснее по сравнению с кобальтом, их химический состав не позволяет точно измерить заряд из-за более пологой кривой разряда.
И в решении этой задачи могут помочь предлагаемые Analog Devices Inc (ADI) системы управления батареями (BMS).
ADI производит самые точные в отрасли системы измерения уровня заряда аккумуляторных батарей. Точность систем управления батареями ADI значительно упрощает задачу для производителей автомобилей, предоставляя технологию, которая может эффективно управлять зарядом батарей на основе LFP, тем самым раскрывая потенциальные преимущества этих батарей в плане стоимости и безопасности. Кроме того, более высокая плотность мощности, более длительный срок службы и более низкая стоимость эксплуатации батарей на основе LFP в более широком диапазоне температур делают их идеальными для повторного применения с целью их дальнейшего использования в системах накопления энергии.
«Батареи с нулевым содержанием кобальта — это мощный ключевой элемент автомобильной отрасли для достижения экологичного будущего»
Майк Култген
Генеральный директор отдела разработки систем управления батареями, ADI | Analog Devices
АНАЛИТИЧЕСКАЯ СВОДКА ADI В ОТНОШЕНИИ БАТАРЕЙ, НЕ СОДЕРЖАЩИХ КОБАЛЬТ
| Химический состав | Оксид-литий-никель-марганцевые | Литий-ион-фосфатные | Оксид-литий-никель-кобальт-алюминиевые | |||
| Аббревиатура | NMC | LFP | NCA | |||
| Плотность энергии (Вт×ч/кг | 220 | 120 | 260 | |||
| Количество циклов заряда/разряда | 1000–2000 | 1000–2000 | 500 | |||
| Тепловой пробой | 210°C | 270°C | 150°C | |||
| Процентное соотношение кобальта | Высокое | Нет | Высокое | |||
| Стоимость | 1. 2× |
0.8× | 1× | |||
| ПРЕИМУЩЕСТВА БАТАРЕЙ, НЕ СОДЕРЖАЩИХ КОБАЛЬТ ● Сокращение детского или принудительного труда ● Низкая стоимость структуры ● Невосприимчивость к тепловому пробою ● Идеально подходит для бюджетных электромобилей |
||||||
В конечном счете, батареи на основе LFP будут популяризировать электромобили среди потребителей за счет снижения ценовых барьеров в плане владения электромобилем. В настоящее время 51% от стоимости электромобиля приходится на аккумулятор7. Кроме того, отказ от кобальта повысит степень этичности цепочки поставок в данной отрасли, а преимущества, которые имеют батареи на основе LFP, повысят экологичность экосистемы производства и эксплуатации аккумуляторов и увеличат эффективность при их вторичном использовании.
1Дэфидд Дэвис. Ограничения на поставку кобальта меняются. pv magazine, 10 марта 2020 г.
2Бриди Шмидт. Tesla уже несколько месяцев использует никелевые батареи 4680 с высокой плотностью энергии. The Driven, 28 сентября 2020 г.
3Стоимость никеля. (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://markets.businessinsider.com/commodities/nickel-price.
4Стоимость алюминия. (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://markets.businessinsider.com/commodities/aluminium-price.
5Стоимость марганца. (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://tradingeconomics.com/commodity/manganese.
6BU-205: Типы литий-ионных аккумуляторов (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion.
7Густаво Энрике Руффо. Какую долю от общей стоимости электромобиля составляет стоимость силовой части? InsideEVs, 5 февраля 2020 г.
Рекомендации на Signals+
Ускорит ли Covid-19 процесс электрификации в мире?
Технология и компоненты в аккумуляторных батареях для электромобилей
Технология, инновации, Автомобильные аккумуляторные батареи
12 января 2021
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.
Руководство по батареям
EV: из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?
Аккумуляторы скрыты от глаз, но они являются одним из самых больших и важных компонентов любого электромобиля.
В этой статье мы рассмотрим, из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей (EV), как они сохраняют свою энергию и как может развиваться технология и модель владения аккумуляторами. Полное понимание вашего электромобиля поможет вам извлечь из него максимальную пользу, поэтому читайте наше подробное руководство.
Из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?
В большинстве электромобилей используются литий-ионные батареи, подобные тем, что используются в потребительских гаджетах, таких как ноутбуки и смартфоны. Аккумулятор электромобиля, как и телефон, заряжается с помощью электричества, которое затем используется для питания, в данном случае для вождения автомобиля.
В то время как батареи для большинства гаджетов имеют определенное время до полной разрядки, батареи электромобилей имеют «запас хода», то есть расстояние, которое автомобиль может проехать до того, как батареи разрядятся. После этого им снова потребуется подзарядка.
Аккумуляторы электромобилей не являются единым блоком, а состоят из сотен ячеек. Как правило, большее количество элементов обычно означает аккумулятор большей емкости и, следовательно, больший пробег, который может проехать автомобиль.
Гибридные автомобили часто используют никель-металлогидридные батареи, а не литий-ионные.
Их долгий срок службы, безопасность и устойчивость к неправильному использованию делают их привлекательными для производителей гибридных автомобилей. Однако они имеют высокую стоимость и могут терять тепло или разряжаться при высоких температурах.
Для сравнения, технология литий-ионных аккумуляторов отличается высокой плотностью энергии и подходит для быстрых циклов зарядки, что идеально подходит для электромобиля. Он также сохраняет эту плотность энергии в течение тысяч таких циклов зарядки.
Как производятся аккумуляторы для электромобилей?
Аккумуляторы EV изготавливаются из комбинации сырьевых материалов. «Базовые» металлы, такие как алюминий, медь и железо, являются важными ингредиентами, но самыми дорогими материалами являются «драгоценные» металлы, такие как кобальт, никель и марганец, а также такие элементы, как графит и литий.
Эти материалы должны быть извлечены или добыты из земли сложным и дорогим способом, что является одной из причин, по которой покупать электромобили дороже, чем автомобили с ДВС.
Самым дорогостоящим компонентом электромобиля является аккумулятор.
Извлечение этих материалов некоторыми считается спорным. Многие такие металлы встречаются только в отдельных регионах мира, таких как Китай и Южная Америка. Их добыча может привести к проблемам в мировой политике и доминированию в цепочке поставок, а также к гуманитарным проблемам. При добыче лития также используется много воды, что создает потенциальные проблемы для сельского хозяйства. 1
К сожалению, аналогичные этические проблемы существуют во всем мире при производстве бензина и дизельного топлива. Например, добыча сырой нефти в Восточной Европе также может быть предметом политической, финансовой и экологической напряженности, что может отражаться в постоянных колебаниях цен на топливо.
С точки зрения местных выбросов, и если они перезаряжаются от возобновляемых источников энергии, электромобили, как правило, считаются намного более безопасными для окружающей среды.
В отчете ЕАОС указано, что типичный электромобиль в Европе производит меньше парниковых газов и загрязняющих воздух веществ по сравнению с бензиновым или дизельным эквивалентом.
Выбросы обычно выше при производстве электромобилей, но обычно они компенсируются более низкими выбросами в течение цикла использования. 2
Volkswagen — один из производителей автомобилей, который наладил устойчивое производство аккумуляторов с использованием возобновляемых источников энергии. Это станет более распространенным явлением по мере того, как все больше компаний будут вкладывать деньги и мысли в экологические производственные процессы. 3
Даже если электроэнергия, используемая для зарядки электромобиля, частично вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, увеличенный объем и вес этих электростанций позволяют им быть намного более эффективными, чем двигатели внутреннего сгорания бензиновых и дизельных автомобилей, которые ограничены как по размеру, так и по весу.
- Действительно ли электромобили лучше для окружающей среды?
- Как электромобили изменят наши дороги и повлияют на окружающую среду?
- Путь к электричеству – в таблицах и данных
Насколько надежны аккумуляторы для электромобилей?
Электрические (и гибридные) автомобили зарекомендовали себя как одни из самых надежных транспортных средств на дороге.
Это подтверждается длительными гарантиями на батареи электромобилей, которые обычно превышают общую гарантию производителя на автомобиль (обычно восемь лет или 100 000 миль).
Как и литий-ионные аккумуляторы в бытовой электронике, аккумуляторы для электромобилей ухудшаются со временем и в результате повторных циклов зарядки, но падение производительности гораздо менее серьезное, чем во многих небольших электронных устройствах, таких как смартфоны. Это связано с тем, что в этих устройствах количество циклов зарядки гораздо больше, чем в электромобиле; гораздо более важный фактор деградации батареи, чем возраст.
Есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы сохранить аккумулятор вашего электромобиля.
Поддерживайте уровень заряда от 20 до 80 процентов, чтобы продлить срок службы аккумулятора, и не всегда используйте устройства для быстрой зарядки постоянного тока, так как это может отрицательно сказаться на сроке службы аккумулятора. Прочтите больше советов в нашем руководстве о том, как долго работают аккумуляторы электромобилей.
Как аккумулятор влияет на запас хода и производительность электромобиля?
Вместо количества лошадиных сил выходная мощность электромобиля в идеале измеряется в кВт (киловаттах). Емкость аккумуляторной батареи измеряется в кВтч (киловатт-часах) — примерно так же, как количество литров, которое может вместить топливный бак обычного автомобиля.
Аккумуляторы для электромобилей стоят дорого, поэтому часто самые дорогие автомобили предлагают самые высокие характеристики и самый большой запас хода. Аккумуляторы наименьшей емкости, как правило, в самых маленьких автомобилях, и наоборот.
Ниже мы привели несколько примеров электромобилей с батареями малой и большой емкости.
| Производитель/модель | Размер аккумулятора | Максимальный запас хода | Время разгона до 100 км/ч |
|---|---|---|---|
| Volkswagen e-Up | 32.3kWh | 159 miles | 11.9 seconds |
| MINI Electric | 32. 6kWh |
145 miles | 7.3 seconds |
| Honda e | 35.5kWh | 137 miles | 9.0 seconds |
| Volkswagen ID.3 | 45.0kWh | 216 miles | 8.9 seconds |
| Citroen e-C4 | 50.0kWh | 217 miles | 9.7 seconds |
| Hyundai Kona Electric | 64.0kWh | 300 miles | 7.9 seconds |
| Skoda Enyaq iV | 82kWh | 333 miles | 8.2 seconds |
| Ford Mustang Mach-E Extended Range RWD | 88KWH | 379 миль | 6,2 секунды |
| Jaguar I-Pace | 90KWH | 292 мили | 4,8 секунды |
| 77 | 4.8 Seconds | ||
| 777 7.8 Seconds | |||
| 777777 7.8.0098 | 93.4kWh | 303 miles | 4.1 seconds |
| Porsche Taycan Turbo | 93. 4kWh |
280 miles | 3.2 seconds |
| Mercedes-Benz EQS 450+ | 108kWh | 453 miles | 6,2 секунды |
По мере того, как технология аккумуляторов для электромобилей постоянно развивается и совершенствуется, запас хода увеличивается. Mercedes-Benz недавно преодолел рубеж в 1000 км (621 милю) со своим концепт-каром VISION EQXX. 4
Стоит отметить, что батареи большего размера не обязательно означают более длительное время зарядки. Более премиальные электромобили, как правило, предлагают возможность быстрой зарядки, которая легко компенсирует аккумулятор большей емкости.
Аккумуляторы электромобилей очень тяжелые, что может повлиять на управляемость автомобиля. Однако для борьбы с этим их обычно хранят под полом автомобиля, что обеспечивает более низкий центр тяжести для облегчения управления. В этом есть и еще одно преимущество. Шасси «скейтборд» — названное так потому, что при взгляде сверху шасси напоминает скейтборд с аккумулятором посередине и колесами по краям — освобождает дополнительное внутреннее пространство.
- Должен ли я покупать гибрид, подключаемый гибрид или электромобиль?
- 2030 запрет – стоит ли сейчас покупать электромобиль?
- Типы электромобилей – описание электромобилей
Сделки по лизингу электромобилей
Простой способ стать электрическим. Получите все преимущества нового автомобиля, не беспокоясь о его владении. Найдите свой новый электромобиль сегодня!
Найти автомобиль
Аккумуляторы для электромобилей: собственные, арендованные или обменные?
В отличие от некоторых рождественских игрушек, когда вы покупаете новый электромобиль, в него входят батарейки. Их должно хватить на весь срок службы автомобиля. В прошлом Renault, Nissan и Smart предлагали схемы лизинга аккумуляторов для электромобилей, предназначенные для снижения первоначальных затрат и беспокойства по поводу деградации аккумуляторов электромобилей. Однако идея оказалась непопулярна.
5
Подержанные электромобили, такие как Renault Fluence Z.E, Renault ZOE (2012–2019 гг.), Nissan LEAF (2013–2018 гг., только модель Flex) и Smart Fortwo Electric Drive (2009 г.).-2014) были доступны, когда они были новыми, с возможностью аренды батареи. Это снизило цену покупки, но означало, что водители должны были платить ежемесячную плату за аккумулятор.
Преимущества включают гарантию производительности и рентабельности для водителей с большим пробегом, а также бесплатную замену аккумулятора, если емкость падает ниже типичного 70-процентного гарантированного уровня заряда. На рынке подержанных электромобилей цены на эти модели по-прежнему ниже, чем на аналогичные автомобили, купленные с аккумуляторами.
В некоторых сделках по аренде аккумуляторов для электромобилей требовался лимит пробега, если только водитель не отказывался от варианта с неограниченным пробегом. Если вы покупаете какую-либо из этих моделей в качестве подержанного электромобиля и не хотите брать аккумулятор в аренду, проверьте, не являются ли они «аккумуляторным» транспортным средством.
Замена батареи — еще одно решение проблемы с зарядкой на ходу и не отставать от быстроразвивающихся технологий. Идея была выдвинута китайским автомобильным брендом NIO, который недавно открыл свою первую европейскую станцию по замене аккумуляторов в Норвегии.
- Зарядка электромобиля – как это работает и сколько стоит
- Упростите зарядку электромобиля с помощью службы установки домашней точки зарядки RAC
- Объяснение лизинга электромобиля – финансирование электромобиля или покупка
Какое будущее ждет аккумуляторы для электромобилей?
Твердотельные аккумуляторы для электромобилей могут изменить правила игры. Благодаря химической реакции, очень похожей на литий-ионную технологию, твердотельные аккумуляторы для электромобилей заменяют жидкий электролит твердым. Это означает, что твердотельные аккумуляторы для электромобилей легче и могут быть меньше, чем обычные литий-ионные аккумуляторы.
Эти преимущества помогают увеличить плотность энергии и уменьшить вес батареи. 6
Твердотельные батареи должны работать дольше и заряжаться быстрее. Безопасность тоже повышается. 7
Тем не менее, они по-прежнему технически сложны в производстве, и большая часть технологий все еще находится в стадии исследования, а это означает, что до их производства может пройти еще пять лет. 8
Тем временем аккумуляторы для электромобилей подешевеют благодаря новой литий-железо-фосфатной технологии, а максимальный запас хода увеличится до 500 миль и более. Скорость зарядки также увеличится, так как количество электромобилей, способных использовать сверхбыстрые зарядные устройства, будет увеличиваться.
RAC является первой компанией по оказанию помощи при поломках в Великобритании, которая представила мобильное зарядное устройство для владельцев электромобилей, у которых закончился заряд. Мы являемся поставщиком страховок номер один для электромобилей.
Узнайте больше о RAC EV Boost.
Вам нравятся электромобили? Или вы планируете как можно дольше пользоваться своим бензиновым автомобилем? Оставьте нам комментарий ниже.
Источники
1 https://www.automotiveworld.com/articles/risky-business-the-hidden-costs-of-ev-battery-raw-materials/
2 https://www.eea.europa.eu/highlights/eea-report-confirms-electric-cars
3 https://www.volkswagen-newsroom.com/en/press-releases /volkswagen-invests-a-further-500-million-in-sustainable-battery-activities-with-northvolt-ab-7246
4 https://www.mercedes-benz.co.uk/passengercars/the -brand/eqxx/stage.module.html
5 https://www.buyacar.co.uk/cars/1523/electric-car-battery-leasing-should-i-lease-or-buy-the -аккумуляторы
6 https://www.samsungsdi.com/column/technology/detail/56462.html?listType=gallery
7 https://cosmosmagazine.com/technology/energy/are-solid-state -аккумуляторы-безопаснее-литий-ионных/
8 https://www.
just-auto.com/analysis/how-far-away-are-mass-market-solid-state-ev-batteries/
Из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?
Нам говорят, что электромобили «проще», чем бензиновые или дизельные, но при этом они намного дороже.
В этой статье мы рассмотрим один из самых сложных (и дорогих) компонентов электромобиля. Мы объясним, из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей, как они сделаны и что с ними происходит, когда они перестают соответствовать своему назначению.
Из чего сделан аккумулятор электромобиля?
Не волнуйся, это не будет похоже на школьный урок химии. Однако важно отметить, что существуют разные типы аккумуляторов для электромобилей, в которых используются различные металлы с разными преимуществами и недостатками.
Двумя основными типами аккумуляторов для электромобилей являются литий-ионные (Li-on), которые используются большинством производителей электромобилей (Mercedes, Jaguar и т. д.), и никель-металлогидридные (NiMH), которые используются Toyota.
.
NiMH
NiMH аккумуляторы дешевле литий-ионных аккумуляторов и способны выдерживать более холодный климат.
Как правило, они склонны к «эффекту памяти» при зарядке до полной потери запасов энергии. Это означает, что они «вспомнят» о том, что они были заряжены через более короткий период, поэтому они будут работать в течение более короткого времени между зарядками, чем раньше.
Li-on
Литий-ионные аккумуляторы имеют много общего с аккумуляторами в мобильных телефонах. В большинстве современных смартфонов используются литий-ионные аккумуляторы для быстрой зарядки. Электромобили используют их в большем масштабе.
Самый популярный химический состав литий-ионных аккумуляторов с наиболее высокой энергоемкостью называется литий-никель-марганец-оксид кобальта, сокращенно NMC. Все чаще производители, такие как Tesla, обращаются к альтернативным химическим веществам, таким как менее энергоемкий, но более дешевый литий-железо-фосфат (LFP).
Из-за более высокой плотности энергии по сравнению с NiMH литий-ионные аккумуляторы производятся с рекордной скоростью, чтобы удовлетворить спрос на новые электромобили.
Согласно данным Аргоннской национальной лаборатории, один литий-ионный аккумулятор электромобиля (известный как NMC532) может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг кобальта.
К сожалению, получение кобальта и никеля является дорогостоящим и вредным для окружающей среды, что делает сокращение количества металлов, которые необходимо добывать, ключевой проблемой для исследователей аккумуляторов для электромобилей.
Как изготавливаются батареи?
Аккумуляторы электромобилей можно разделить на три уровня: элементы, модули и блоки. BMW i3 имеет 96 аккумуляторных батарей. При этом 12 ячеек объединяются в единый модуль, а 8 модулей составляют единый аккумуляторный блок.
Аккумулятор представляет собой базовую ионно-литиевую батарею, способную вырабатывать электрическую энергию путем зарядки и разрядки. Батарейные элементы бывают цилиндрическими, призматическими и пакетными, но все они имеют одну и ту же основную функцию (вы можете узнать больше об этом в нашем посте о том, как работают аккумуляторы для электромобилей)
Аккумуляторные элементы затем объединяются в раму (модуль), которая защищает элементы от внешних ударов, тепла или вибрации.
Аккумуляторная батарея — это окончательная форма аккумуляторной системы, установленной в электромобиле. Аккумуляторы для электромобилей обычно свариваются и склеиваются вместе, что затрудняет их разборку в конце срока службы.
Что происходит, когда батарея разряжена?
Когда срок службы аккумулятора электромобиля подходит к концу, он может перестать быть «зеленой» альтернативой бензину или дизельному топливу, как это было раньше.
На самом деле, если аккумулятор электромобиля окажется на свалке, он может выделять вредные токсины и тяжелые металлы. Это может заставить вас задуматься, действительно ли электромобили лучше для окружающей среды?
Согласно текущим оценкам, средний срок службы батареи электромобиля составляет от 10 до 20 лет или от 200 000 до 400 000 миль, после чего ее необходимо заменить.
Хотя для обычного пользователя этого более чем достаточно, вполне вероятно, что аккумуляторы для электромобилей будущего смогут пойти еще дальше. Tesla уже объявила о своей «батарее на миллион миль», а следующая крупная инновация в батареях для электромобилей — «твердотельная батарея» — может значительно сократить срок службы батареи.
До тех пор, к счастью, есть другие способы использовать старые батареи электромобилей, которые больше не подходят для использования в автомобиле.
Можно ли перепрофилировать аккумуляторы электромобилей?
Nissan Leaf впервые появился на рынке в 2010 году. Несколько месяцев спустя Nissan в партнерстве с Sumitomo Corp создала 4R Energy Corp. Ее миссия: разработать способ переработки, переработки, перепродажи и повторного использования аккумуляторов в электромобилях. Вместо того, чтобы продавать аккумуляторы для электромобилей по цене металлолома, они будут использоваться для питания других вещей.
Более десяти лет спустя срок службы некоторых оригинальных аккумуляторов Nissan Leaf подходит к концу. Аккумуляторы классифицируются как «A», «B» или «C» в зависимости от их состояния и полезности.
Аккумуляторы класса «А» могут быть повторно использованы для новых высокоэффективных аккумуляторов для электромобилей. Аккумуляторы класса «В» могут использоваться для питания заводского оборудования, такого как вилочные погрузчики, или в качестве устойчивого решения для хранения энергии в домах или коммерческих объектах, использующих солнечную энергию.
Можно использовать даже батареи класса «С», как правило, в качестве резервного источника энергии в магазинах, которым требуется круглосуточное питание.
Согласно 4R, это может продлить срок службы батареи электромобиля до 15 лет.
Вскоре такие «циклические» энергетические решения появятся и на массовом рынке. В 2019 году Nissan представил аккумуляторную батарею Nissan Energy Roam, в которой используются литий-ионные аккумуляторные элементы от автомобилей Leaf первого поколения, способные хранить до 700 Втч электроэнергии.
Этого может быть недостаточно для питания электромобиля, но при использовании для накопления энергии от солнечной панели мощностью 400 Вт батарея «Roam» легко сможет обеспечить недельную мощность для прицепа-дома.
Nissan не единственный в игре по перепрофилированию. Audi использует старые аккумуляторы для электромобилей для замены аккумуляторов для вилочных погрузчиков на своем заводе в Ингольштадте, в то время как Volkswagen планирует создать портативные зарядные станции для электромобилей, способные одновременно заряжать до четырех автомобилей, предлагая потенциальное решение проблемы неудобных поломок электромобилей.
В Швеции старые аккумуляторы для автобусов Volvo используются для балансирования энергетических потребностей жилищного кооператива Riksbyggen Viva в Гётеборге.
Можно ли перерабатывать аккумуляторы электромобилей?
Да! Renault уже занимается переработкой аккумуляторов для электромобилей в сотрудничестве с компанией по переработке отходов Veolia и международной химической компанией Solvay.
Другие производители начинают следовать их примеру в своих собственных схемах утилизации автомобильных аккумуляторов, так как это не только лучше для окружающей среды, но и снижает зависимость от сырья, которое обычно можно получить только из-за пределов Европы.
В любом случае в большинстве случаев добывать металлы дешевле, чем перерабатывать их из аккумуляторов электромобилей. Утилизация батареи — опасное дело — неправильное обращение с элементом Tesla может привести к короткому замыканию, воспламенению и выделению токсичных паров.
Но с учетом того, что к 2030 году на наших дорогах будет около 145 миллионов электромобилей, утилизация и переработка аккумуляторов становится все более серьезной проблемой — так что же делается?
Постепенно правительства продвигаются к установлению определенного уровня переработки.
В 2018 году правительство Китая ввело новые правила, поощряющие повторное использование компонентов аккумуляторов электромобилей. Комиссия ЕС предложила установить квоту на переработку 25 % литий-ионных аккумуляторов к 2025 г. и увеличить ее до 70 % к 2030 г.
Это многообещающее начало, но впереди нас ждут препятствия. Одним из самых прибыльных ресурсов для переработчиков является кобальт. Тем не менее производители автомобилей, такие как Tesla, уже заявили о своем желании отказаться от этого дорогостоящего элемента.
Отказ от кобальта частично обусловлен разрушительным воздействием добычи кобальта на окружающую среду, гуманитарными последствиями в таких странах, как ДРК, и более низкой стоимостью альтернативных химических элементов для батарей, таких как литий-железо-фосфат (LFP). Но без таких ресурсов, как кобальт, в ближайшем будущем может быть меньше стимулов к переработке.
В любом случае, вне зависимости от того, перепрофилируются или перерабатываются батареи электромобилей, большинство экспертов сходятся во мнении: выбрасывать аккумуляторы электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла.
Добавить комментарий