Что такое литий-ионные аккумуляторы 18650. Какие у них преимущества и недостатки. Где они применяются. Как правильно эксплуатировать и заряжать Li-Ion аккумуляторы 18650. На что обратить внимание при выборе.
Что представляют собой литий-ионные аккумуляторы 18650
Литий-ионные аккумуляторы 18650 — это перезаряжаемые источники питания цилиндрической формы. Цифры в названии обозначают размеры: диаметр 18 мм, длина 65 мм. Номинальное напряжение составляет 3,6-3,7 В, а емкость варьируется от 2000 до 3600 мАч.
Основные характеристики аккумуляторов 18650:
- Высокая удельная емкость
- Низкий саморазряд (3-5% в месяц)
- Отсутствие эффекта памяти
- Большой ресурс (500-1000 циклов заряда-разряда)
- Широкий диапазон рабочих температур
Благодаря этим преимуществам аккумуляторы 18650 получили широкое распространение в портативной электронике, электроинструментах, фонарях и других устройствах.
Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов 18650
Рассмотрим основные плюсы и минусы аккумуляторов данного типа:
Преимущества:
- Высокая энергетическая плотность
- Низкий саморазряд
- Отсутствие эффекта памяти
- Простота обслуживания
- Небольшой вес
Недостатки:
- Чувствительность к перезаряду и глубокому разряду
- Естественное старение даже без использования
- Риск возгорания при механических повреждениях
- Высокая стоимость
Для компенсации недостатков большинство бытовых аккумуляторов 18650 оснащаются встроенной защитной электроникой.
Области применения аккумуляторов 18650
Благодаря своим характеристикам, литий-ионные аккумуляторы 18650 нашли применение во многих сферах:
- Мощные светодиодные фонари
- Портативные зарядные устройства (пауэрбанки)
- Аккумуляторные батареи для ноутбуков
- Электронные сигареты
- Электроинструмент (шуруповерты, дрели)
- Электротранспорт (электровелосипеды, электросамокаты)
- Портативная аудиотехника
Высокая емкость при компактных размерах делает эти аккумуляторы оптимальным выбором для питания энергоемких портативных устройств.
Правила эксплуатации литий-ионных аккумуляторов 18650
Для обеспечения длительного срока службы аккумуляторов 18650 следует соблюдать ряд правил:
- Не допускать глубокого разряда (ниже 2,5 В)
- Избегать перезаряда (выше 4,2 В)
- Заряжать только специальным зарядным устройством
- Не допускать нагрева выше 60°C
- Хранить при 40-50% заряда и температуре 0-10°C
- Не допускать коротких замыканий
- Избегать механических повреждений
Соблюдение этих несложных правил позволит максимально продлить срок службы аккумуляторов и обеспечит их безопасную эксплуатацию.
Как правильно заряжать аккумуляторы 18650
Правильная зарядка — ключевой фактор долговечности литий-ионных аккумуляторов. Основные правила зарядки:
- Использовать только специализированные Li-Ion зарядные устройства
- Соблюдать рекомендованный ток заряда (обычно 0,5-1С)
- Не превышать напряжение 4,2 В на элемент
- Прекращать зарядку при достижении 100% емкости
- Не оставлять надолго аккумулятор подключенным к зарядному устройству
Современные интеллектуальные зарядные устройства автоматически контролируют процесс и отключают зарядку при достижении нужных параметров.
На что обратить внимание при выборе аккумуляторов 18650
При покупке литий-ионных аккумуляторов 18650 следует учитывать несколько важных моментов:
- Реальная емкость (не доверять завышенным значениям)
- Наличие встроенной защиты от перезаряда и глубокого разряда
- Максимальный ток разряда
- Фирма-производитель (выбирать проверенные бренды)
- Дата производства (желательно не старше 1 года)
- Соответствие размеров стандарту 18650
Выбирая качественные аккумуляторы от проверенных производителей, вы обеспечите надежную и безопасную работу ваших устройств.
Сравнение литий-ионных аккумуляторов 18650 с другими типами
Рассмотрим, чем отличаются аккумуляторы 18650 от других распространенных типов:
| Параметр | Li-Ion 18650 | Ni-MH AA | Ni-Cd AA |
|---|---|---|---|
| Номинальное напряжение | 3,6-3,7 В | 1,2 В | 1,2 В |
| Типичная емкость | 2000-3600 мАч | 1800-2500 мАч | 600-1000 мАч |
| Саморазряд в месяц | 3-5% | 15-20% | 10-15% |
| Эффект памяти | Отсутствует | Слабо выражен | Сильно выражен |
Как видно из сравнения, литий-ионные аккумуляторы 18650 обладают рядом преимуществ по ключевым параметрам.
Безопасность при использовании аккумуляторов 18650
Хотя литий-ионные аккумуляторы 18650 считаются достаточно безопасными, при неправильном обращении они могут представлять опасность. Основные правила безопасности:
- Не разбирать и не нарушать целостность корпуса
- Не допускать короткого замыкания контактов
- Не бросать в огонь и не нагревать выше 60°C
- Не использовать поврежденные аккумуляторы
- Хранить в недоступном для детей месте
- Использовать только совместимые зарядные устройства
Соблюдение этих простых правил обеспечит безопасное использование литий-ионных аккумуляторов 18650 в быту и на производстве.
Особенности и эксплуатация литий-ионных аккумуляторов типоразмера 18650
Все большее место в повседневном быту занимают различные беспроводные устройства: портативные и удобные в работе аккумуляторные дрели; ноутбуки, которые позволяют долгое время работать без использования электрической сети. Все это делает нашу повседневную жизнь удобней и легче. Но особое место занимает использование автономных аккумуляторных устройств не рядом с домом, где всегда можно поставить устройство на зарядку, а далеко от источников электропитания.
В туристическом походе, на охоте или рыбалке самым необходимым, а порой и незаменимым электрическим прибором является фонарь. Современные фонари, оснащенные светодиодами, имеют огромное количество плюсов. Но главной характеристикой любого электрического фонаря, конечно, является продолжительность его работы. Для туристов, которые отправляются в многодневные путешествия, именно продолжительность работы фонаря имеет огромное значение при выборе. А эта характеристика напрямую зависит от типа аккумулятора, которым комплектуется фонарь.
Большую роль для любого туриста играет компактность и легкость снаряжения. Поэтому важной характеристикой для элементов питания являются размеры и вес – чем меньше, тем лучше. При этом аккумуляторы должны иметь большую емкость, которая обеспечит долгую и бесперебойную работу фонаря, зачастую основного источника света в темное время суток. Современные технологии позволяют объединить воедино небольшие размер и вес с большой емкостью аккумулятора.
Одними из самых распространенных элементов питания для светодиодных фонарей являются аккумуляторы типоразмера 18650. Эти компактные аккумуляторы с относительно большой емкостью лучше всего подходят для современных источников света, часто применяемых туристами, рыбаками и охотниками.
Основные особенности аккумуляторов 18650
В самом названии указаны размеры аккумулятора – 18 миллиметров в диаметре, 65 миллиметров в длину. Несмотря на то, что внешне они похожи на привычные многим батареи типоразмера АА (так называемые «пальчиковые» батарейки), аккумуляторы 18650 крупнее по размерам. Кроме того, отличительная особенность аккумуляторов 18650 — напряжение, которое на выходе составляет 3,7 В, против 1,5 В у аккумуляторов меньшего размера. Емкость аккумуляторов 18650 бывает разной: от 1600 до 3600 мАч. При этом необходимо обратить внимание на то, что емкость качественного аккумулятора не может превышать 3600 мАч. Аккумуляторы могут использоваться в фонарях как по одному, так и в системе Power Bank – устройстве, которое соединяет в себе несколько одинаковых элементов питания.
Одно из главных качеств и преимуществ аккумуляторов – отсутствие эффекта памяти и крайне низкий уровень саморазряда. Аккумуляторы 18650 выдерживают до 1000 циклов заряда/разряда, что является очень хорошим показателем для портативных аккумуляторов. Постепенно ресурс заряда аккумуляторов снижается, но при помощи специальных технических устройств емкость можно восстановить, единственным условием для восстановления является отсутствие механических повреждений батареи.
Необходимо учитывать, что для более рационального использования ресурса аккумулятора не стоит разряжать его полностью. Оптимальной является подзарядка аккумулятора при снижении емкости до 40% от номинала. В случае правильной эксплуатации аккумулятор будет служить надежно долгое время.
Для зарядки аккумуляторов 18650 понадобится специальное зарядное устройство, которое подойдет для всех типов батарей такого типоразмера. Например, зарядное устройство ARE-X1 Fenix, зарядное устройство i1 NiteCore или зарядное устройство SmartCharger Pro Robiton.
Виды аккумуляторов типоразмера 18650
Сами батареи при общей схожести в технических характеристиках имеют различное, по типу материала катода, содержание. Несмотря на то, что все они имеют обозначение литий–ионные аккумуляторы, различают три типа:
1) литий-кобальтовые (LiCoO2) — самые распространенные аккумуляторы, характеризуются наиболее высокой емкостью среди литий–ионных аккумуляторов;
2) литий-марганцевые (LiMnO2, LiMn2O4, LiNiMnCoO2) — более известны как высокотоковые аккумуляторы (INR), способные отдавать в нагрузку токи 5-7С, но по емкости обычно уступающие литий-кобальтовым;
3) литий-феррофосфатные (LiFePO4) аккумуляторы — по всем параметрам они бесспорно выигрывают у первых двух типов, кроме рабочего напряжения и емкости.
Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки и предназначен для решения конкретных задач. Различаются они в основном емкостью и скоростью разряда.
При выборе аккумулятора 18650 в магазине всю информацию о нем, как правило, можно прочитать на корпусе батареи. Наиболее ответственные производители всегда маркируют батареи. Поэтому наличие технических характеристик на корпусе является своего рода показателем качества изделия. Универсальной или единой системы маркировки не существует. Тем не менее, чаще всего используется следующий принцип.
В маркировке, в разных сочетаниях, применяются латинские буквы. Например: буква I – указывает на то, что батарея литий–ионная, со всеми присущими таким аккумуляторам характеристиками. Буква R – обозначает, что у вас в руках аккумулятор, который можно подзаряжать при необходимости. Буквы C/M/F обозначают материал катода – кобальт, марганец или железофосфат соответственно. Комбинации букв могут быть произвольными, но в то же время всегда указываются типоразмер 18650 (длина и диаметр) и емкость в ампер-часах — от 1000 до 3600.
Правила эксплуатации аккумуляторов 18650
При многочисленных плюсах аккумуляторы 18650 имеют один недостаток, связанный с их конструкцией. Зачастую батареи быстро выходят из строя, если их перезарядить или перегреть. Перезарядка ведет к нагреву аккумулятора, после чего происходит возгорание или взрыв батареи. Фирмы производители предусмотрели вариант защиты аккумуляторов от перегрева. При использовании аккумуляторов 18650 в Power Bank при последовательном соединении в цепь устанавливается электронная плата, которая ограничивает заряд всего устройства до заданной емкости.
Для аккумуляторов 18650, применяемых, например, в фонарях, используется индивидуальная система защиты от перезарядки и последующего за ней перегрева. Защита представляет собой небольшую электронную защитную плату, которая устанавливается на минусовом контакте незащищенного литий–ионного аккумулятора и приваривается стальной лентой к корпусу. Это предотвращает не только перегрев, но и короткое замыкание, которое может вывести из строя не только аккумулятор, но и зарядное устройство. Вся конструкция упаковывается в термопленку.
Защищенные и незащищенные аккумуляторы 18650 также имеют свою маркировку, например: protected, with protected PCB, protection circuit — на защищенных аккумуляторах, unprotected – на незащищенных. Необходимо обратить внимание на то, что крупные производители не выпускают защищенные аккумуляторы, а устанавливается защита фирмами, которые занимаются их доработкой. Таким образом, защищенные аккумуляторы выпускаются под различными брендами, количество которых очень велико.
Следует отметить, что после установки защиты длина аккумулятора 18650 увеличивается примерно на 3-4 мм, что может вызвать свои сложности. Зачастую аккумулятор большей длины не входит на штатное место как в фонаре, так и в зарядном устройстве. Нужно учитывать то, что на аккумулятор увеличенной длины с большей силой давит контактная пружина фонаря или зарядного устройства, а это может привести к продавливанию минусового контакта и поломке аккумулятора. Поэтому при покупке аккумулятора 18650 нужно проверять, подходят ли они к вашему фонарю или зарядному устройству. Однако существуют также фонари и зарядные устройства, производители которых сразу предусматривают увеличенный размер аккумулятора. В этом случае проблем с установкой и эксплуатацией не возникает, но незащищенные аккумуляторы для таких устройств не подойдут.
Аккумуляторы, имеющие защиту, можно применять в любых устройствах, работающих на литий–ионных источниках питания, которые не имеют встроенного контроллера заряда–разряда. Возможно, конечно применение и незащищенных аккумуляторов, но в этом случае требуется контроль уровня заряда при подзарядке.
Особое место в эксплуатации аккумуляторов 18650 играет их правильное хранение. Аккумуляторы должны храниться в чехле или коробке и не контактировать в процессе хранения с металлическими изделиями. Оптимальная температура хранения — от +5 до +15 градусов по Цельсию. Правильное хранение увеличит срок службы аккумуляторов, но лучшим гарантом их долговечности будет постоянная работа. Литий–ионные аккумуляторы понемногу теряют емкость и, соответственно, ресурс при длительном хранении.
Устройства, работающие на аккумуляторах 18650
Аккумуляторы типоразмера 18650 нашли широкое применение в быту.
В настоящее время одними из наиболее распространенных устройств, работающих на аккумуляторах 18650, являются мощные светодиодные фонари. Именно такие аккумуляторы способны обеспечивать питанием мощные светодиоды. Высокая емкость аккумуляторов позволяет фонарю работать долгое время без подзарядки. Это особенно важно в длительных походах. Для светодиодного фонаря понадобится аккумулятор, оснащенный защитной платой. При использовании незащищенного аккумулятора необходим постоянный контроль его работы.
Другой большой группой устройств, в которых применяются эти элементы питания — ручные беспроводные дрели, которые для краткости называют шуруповертами. Эти крайне необходимые в строительстве и ремонте инструменты часто комплектуются аккумуляторами 18650, объединенными в Power Bank. Несомненным преимуществом таких аккумуляторов является высокий стартовый ток, который позволяет работать инструменту с высокой силовой нагрузкой. Большая емкость аккумуляторов позволяет непрерывно использовать инструмент в течение нескольких часов. В случае, если аккумулятор начинает разряжаться, его можно смело ставить на подзарядку, не боясь эффекта памяти, присущего батареям других типов. Аккумуляторы типоразмера 18650 – это наиболее оптимальный вариант для шуруповерта за счет небольших габаритов, большой емкости и относительной быстроты заряда.
Аккумуляторы 18650 применяются в батареях для ноутбуков, также объединенные в Power Bank. Они позволяют этим незаменимым гаджетам работать автономно по нескольку часов. Учитывая достаточно высокий расход электрической энергии ноутбуком, в процессе работы применяют аккумуляторы, который вместе дают большую емкость. Еще одним плюсом является то, что подзарядка аккумулятора может проводится и при работе с ноутбуком от сети, единственное, что необходимо учитывать, это то, что электропитание от сети необходимо отключать сразу, как только индикатор заряда на ноутбуке покажет, что аккумуляторы заряжены. Иначе постепенно ресурс аккумуляторов будет снижаться. Аккумуляторы, которыми комплектуются ноутбуки, зачастую подлежат восстановлению, так как хорошо защищены корпусом ноутбука и, как правило, не имеют механических повреждений.
Необходимо отметить, что в батареях ноутбуков и шуруповертов применяются только незащищенные аккумуляторы, это необходимо учитывать при их восстановлении, ремонте или замене.
Итак, подведем итоги. Большое количество современных мощных светодиодных фонарей используют в качестве источника питания аккумуляторы 18650. Легкие и компактные, такие аккумуляторы имеют достаточную емкость, чтобы обеспечить долгую работу фонаря и других устройств. Производители стараются максимально усовершенствовать конструкцию аккумуляторов, а производители устройств, работающих от аккумуляторов, в свою очередь оптимизируют свою продукция для долговременной работы именно с такими аккумуляторами, как имеющими защиту от перегрева, так и не имеющих защиты.
Мы надеемся, что эта статья поможет в выборе качественных и надежных аккумуляторов 18650 – необходимых для автономной работы различных устройств как в домашних условиях, так и в туристическом походе, на охоте или рыбалке.
(c) Cekatop.ru
Литий-ионный (Li-Ion) пальчиковый аккумулятор Fenix ARB-L14-1600U со встроенной зарядкой Micro-USB
Литий-ионный (Li-Ion) аккумулятор Fenix типоразмера АА на 1600 мАч 1,5 вольта, со встроенным в корпус аккумулятора зарядным портом, стандарта микроUSB и платой защиты, подходит для стандартных устройств, работающих на пальчиковых батарейках.Хотите купить литий-ионный аккумулятор (АКБ) на 1,5 В? До недавнего времени оставалось только мечтать об этом! Существуют литий-ионные аккумуляторы похожего типоразмера 14500 с номинальным напряжением 3,7 В / 3,2 В, но они могут повредить многие приборы рассчитанные на напряжение 1,2—1,5 Вольта. Да, сама Li-Ion химия не позволяет создавать 1,5 вольтовые ячейки, литий более электроотрицетельный химический элемент, чем гидрид никеля, на одну банку он сразу дает больше 3 вольт. Но в аккумулятор ФЕНИКС ARB-L14-1600U встроено не только зарядное устройство от разъема microUSB, но и понижающий стабилизатор. Таким образом получается классическая перезаряжаемая батарея, на стандартное для большинства приборов напряжение, со всеми плюшками лития! Эти АКБ будут заряжаются быстрее NiMH, более мощные по отдаче тока, практически лишены эффекта памяти. А это значит, что Fenix ARB-L14-1600U можно подзаряжать не дожидаясь полного разряда! Учитывая то, что напряжение понижается стабилизатором, Вы получаете на выходе стабильные 1,5 В, до момента отключения АКБ платой защиты от переразряда. Обычные Ni-MH аккумуляторы с существенно большей ёмкостью, значительно быстрее достигают порога, когда электронные устройства решают, что аккумулятор разряжен и следует его отключить.
Про интегрированный микро-USB порт для подзарядки мы уже упоминали. Даже самое компактное зарядное устройство от USB, занимает место и добавляет вес, но литиевому аккумулятору Феникс ARB-L14-1600U они и не понадобятся. Да, всё правильно, больше не потребуются зарядные устройства, это аккумулятор свободно заряжается от типового провода, с разъемом микро-USB. Просто вставьте зарядку, например от смартфона в аккумулятор Fenix ARB-L14-1600U. На АКБ загорится маленький красный светодиод, это значит, что процесс зарядки пошёл. Загорелся зелёный – всё, аккумулятор полностью заряжен. При этом все необходимые защитные механизмы уже встроены в аккумулятор. А значит аккумулятор безопасен в использовании и прослужит долго. 75% емкости сохраняется после 500 циклов использования.
Качественная плата защиты не подведет, даже в мощных фонарях и фотовспышках аккумуляторы Fenix работают корректно. Не говоря, уже о менее энергоемких устройствах! Безопасности же отведено специальное внимание, Fenix оснащает свои изделия всеми возможными защитными системами:
- Тройная защита от перегрева;
- Защита от переразряда и перезаряда;
- Защита анода и корпуса из нержавеющей стали;
- Защита от короткого замыкания;
- Вентиляционные отверстия для выпуска газа;
- Уникальная структурная конструкция обеспечивает повышенную ударопрочность.
Но не стоит пытаться зарядить это изделие в любом зарядном устройстве! Связано это с электронной начинкой аккумулятора ARB-L14-1600U. Дело в том, что это аккумулятор типа АА, не 14500, Li-ion аккумуляторы имеют напряжение 3,6-3,7В, и зарядные устройства об этом знают. А значит просто сожгут аккумулятор подав на него заряд в 4,2В. С другой стороны устройства, предназначенные для обычных АА аккумуляторов «знают», что они бывают никель-металлогидридные (Ni-MH) или никель-кадмиевые (Ni-CD), и для каждого из этих двух типов у них своя программа зарядки, не подходящая, для литий-ионных. Не говоря уже о разнице (не большой) в вольтаже аккумулятора.
Если обобщить предыдущий абзац получится – никогда не засовывайте это изделие в любые зарядные устройства, пользуйтесь только встроенным, в аккумулятор, зарядным портом.
Каталог продукцииОбновлен: 14.08.2021 в 20:31
| Информация обновлена 14.08.2021 в 20:31
|
Аккумулятор 18650 — описание и характеристики
Что же представляет из себя аккумуляторная батарея 18650? Иногда её еще обозначают 168A.
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо изучить её характеристики и првести примеры использования.
В последнее время именно этот тип батарей набирает популярность, так как обеспечивает необходимое напряжение и емкость. По форме она напоминает «пальчиковые» AA и «мизинчиковые» AAA батарейки. Напряжение на выходе — 3,7V. Типовая емкость: 2200-3000 мАч. У батарей AA и AAA напряжение 1,5V (у аккумуляторов AA и AAA- 1,2V).
Чаще всего 18650 является li-ion аккумулятором. К преимуществам можно отнести:
— Высокая энергетическая плотность.
— Низкий саморазряд.
— Отсутствие эффекта памяти.
— Простота обслуживания.
— Низкий удельный вес.
Так же существуют недостатки. Аккумуляторы Li-ion подвержены выходу из строя при перезаряде и/или перегреве. Чтобы решить эту проблему, все бытовые аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая не дает перезарядиться и/или перегреться вследствие заряда.
При небережном обращении аккумуляторы могут выходить из строя чаще, чем другие типы аккумуляторов. Полный разряд «убивает» литий-ионный аккумулятор. После чего аккумулятор восстановить будет невозможно.
Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора при температуре около 5 градусов Цельсия. При этом низкая температура является более важным фактором для малых потерь ёмкости при долговременном хранении. Средний срок хранения (службы) литиевого АКБ составляет в среднем 36 месяцев.
Еще одной особенностью данных аккумуляторв является старение. Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются.
Литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы снижают ёмкость, в отличие от никелевых и никель-металл-гидридных, под воздействием заряда. Чем больше заряд аккумулятора и температура при его хранении, тем меньше срок его службы. Хранить их лучше заряженными на 40-50%, и температуре 0-10 градусов. Перезаряд , как и переразряд, «выжигает» ёмкость аккумулятора. (Wikipedia).
И хотя 18650 и напоминает пальчиковые и мизинчиковые, размер у неё намного больше. Длина 66,5 мм. Оращаем внимание на строку «With Re/Discharging Protection Circuit» (в батареи присутствует защита от полного разряда перезаряда). При напряжении более 4,25V плата защиты блокирует зарядку, чтобы не испортить батарею. Тоже самое происходит при напряжении менее 2,75V. Небольшое утолщение около плюсового контакта и есть — плата защиты аккумулятора.
Диаметр — 18мм. Для сравнения напишем рядом размеры 2х других типов батарей:
AAA: 44*10,5 мм
AA: 50*14 мм
18650: 66,5*18 мм
Вот так выглядят AA, AAA и 18650 вместе.
Применяется 18650 там, где необходима большая емкость. В нашем примере это — светодиодные фонари. В левом фонаре установлена батарея AAA, в среднем батарея AA, в правом фонаре установлен светодиод CREE SST-50. Для его работы необходима большая мощность. Аккумулятор 18650 идеально подходит, именно поэтому фонарь сделан под него. Некотоые фонари устроены так, что вместо батареи 18650 можно установить переходник на 3 батареи AAA. При этом напряжение практически совпадает: 3,7V и 4,5V (=1,5V*3). При этом, конечно же, происходит потеря емкости аккумуляторной батареи.
Так же необходимо отметить, что именно из этих элементов набирают аккумуляторные батареи ноутбуков.
Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ
Сегодняшняя промышленность переходит на выпуск относительно новых типов аккумуляторных батареек на основе:
- Литий-иона;
- Литий-полимера.
Благодаря такой комбинации материалов батареи, в отличие от никелевых коллег, могут набирать напряжение в 3,6 Вольта. А рабочий диапазон литий-ионных источников тока колеблется в пределах 3,4 – 4,0 Вольта.
Важно понимать, что Li-Ion аккумуляторные батарейки не могут быть стандартного пальчикового (АА) размера.
Что нужно знать о литий-ионных аккумуляторах
Литий-ионный элемент – это аккумуляторный блок, который имеет строгое предназначение (такие батареи можно встретить в современных мобильниках, фотоаппаратах, видеокамерах, ноутбуках).
При уникальных размерах источника питания, в нем достигается большая энергетическая плотность и, соответственно, большая емкость при тех же размерах.
Внутреннее сопротивление Li-Ion аккумуляторов минимально, что позволяет использовать их в мощной цифровой и электронной технике с высокими токами нагрузки.
В состоянии бездействия литий-ионная батарейка теряет в месяц 10% своего заряда, что ниже, чем у ее никелевых сородичей. К тому же источники питания на основе Li-Ion полностью лишены «эффекта памяти», зато, подвержены «эффекту старения».
Необратимые процессы, происходящие в таких аккумуляторах с течением времени, остановить нет никакой возможности.
Говоря проще, даже если батарею вообще не использовать, то она все равно портится, теряя свои качества и свойства.
В зависимости от температуры окружающей среды, для полного выхода из строя у аккумулятора может уйти полтора-два года.
Приобретая (Li-Ion) аккумуляторные батарейки в магазинах или на рынке, обращайте внимание на дату выпуска!
Число циклов перезарядки у литий ионного аккумулятора может доходить до 1000. Причем, после 500-й подзарядки источник тока начинает неизбежно терять свои характеристики.
У литий-полимерных аккумуляторных блоков количество циклов еще меньше – 150-200. Кроме того, купить дешевые (Li-Ion) аккумуляторные батарейки не получится. Их стоимость заметно превосходит цену Ni-Cd и Ni-MH источников тока.
Где их используют — Все запчасти
Очень часто в магазинах можно увидеть странную гигантскую пальчиковую батарейку, которая очевидно не подходит для обычных пультов или детских игрушек.
Сегодня мы выясним, для чего же эти батарейки предназначены и где их используют?
Аккумулятор 18650 – это литий-ионная батарейка, которая по форме напоминает пальчиковую батарейку, но на выходе имеет напряжение 3,7 В, а ее емкость составляет от 1600 до 3600 мАч. Для сравнения обычная батарея AA или AAA имеет напряжение 1,5 В/1,2 В.
Данные батареи используют там, где необходима большая емкость. Например, светодиодные фонари, батареи в ноутбуках, электровелосипеды или Power Bank.
Размер батарейки указан в ее названии – 18650. Первые две цифры (18) обозначают диаметр батарейки – 18 мм, а 650 значит, что длина батарейки 65 мм. Хотя фактическая длина батарейки с защитой составляет 66,5 мм.
Главные преимущества этих батарей — низкий уровень саморазряда и отсутствие эффекта памяти. Они относительно легкие и простые в обслуживании. У аккумулятора 18650 довольно большое количество циклов – от 500 до 1000.
Чтобы зарядить такую батарейку, понадобится специальное зарядное устройство.
Есть у этих батареек и свой минус. Они часто выходят из строя, если их перезарядить или перегреть. Чтобы не допустить такого, все аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая не дает им перезарядиться или перегреться во время зарядки. Использовать аккумулятор без защиты очень опасно, он может перегреться и взорваться. На защищенных батареях присутствует текст «Protected», «With protective PCB», «Protection Circuit» и т.п.
Но бывают ситуации, когда используются незащищенные аккумуляторы. Например, необходимо спаять вместе несколько аккумуляторов (как в батарее для ноутбука) или батарея с защитой не помещается в отсек. Если аккумулятор незащищен, на нем написано «Unprotected» или надпись просто отсутствует.
Также не рекомендуется допускать полный разряд аккумулятора, иначе он быстро сломается. Оптимальным для хранения считается заряд около 40%. Стоит помнить, что литиевые аккумуляторы стареют, даже если они просто лежат в тумбочке.
Если вам необходим аккумулятор 18650, вы можете приобрести его на нашем сайте в разделе Элементы питания.
Команда ВСЕ ЗАПЧАСТИТяговые 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.
Один 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!
News Feature: Сложная задача сдерживает появление электромобилей
Крошечные металлические отложения, называемые дендритами, угрожают ограничить разработку аккумуляторных батарей. Но у инженеров есть решения .
Автомобили с бензиновым двигателем кажутся предназначенными для зеркала заднего вида. В марте 2021 года шведская компания Volvo заявила, что к 2030 году будет продавать только полностью электрические автомобили. Несколькими неделями ранее Ford объявил о планах перейти на полностью электрические автомобили в Европе к тому же году, в то время как GM стремится к тому, чтобы их автомобили были полностью электрическими к 2035 году.В прошлом году электромобили составляли менее 3% всех продаж новых автомобилей в США, но недавний анализ BloombergNEF предсказывает, что их доля на мировом рынке вырастет почти до 60% всего за 20 лет (1).
Доля электромобилей на мировом рынке в ближайшие годы вырастет. Ключевой задачей будет разработка быстрозаряжаемых аккумуляторов, уменьшающих отложения дендритов. Изображение предоставлено: Shutterstock / guteksk7.
Электромобили, которые могут путешествовать на большие расстояния и быстро заряжаться, требуют безопасных аккумуляторов, которые содержат много энергии в небольшом объеме.Однако создание этих аккумуляторов означает преодоление ряда проблем. Главной из них является проблема дендритов — разрушительных колючих наростов металла внутри батареи, которые повышают риск опасных разрядов.
Создание быстро заряжающейся батареи, способной подавить образование дендритов, — это «проблема святого Грааля», — говорит И Цуй, инженер Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния. Но недавние открытия показывают, что проблема дендритов не является непреодолимой. Экспериментальные усилия по приручению дендритов дали многообещающие демонстрации, подтверждающие правильность концепции, в которых используются сильные стороны литиевых батарей при минимальном риске возникновения дендритов.К ним относятся такие стратегии, как внесение изменений на наноразмерном уровне в структуру электродов, изучение фундаментальных причин дендритов и изучение новых материалов для поверхности раздела анод-электролит и самого электролита.
Если масштабировать эти результаты, они откроют путь к будущему, в котором быстрая зарядка электромобилей для дальних поездок станет нормой, а не исключением. «Мы привыкли подъезжать к заправочной станции и заправляться, чтобы за считанные минуты отправиться в следующий этап нашего путешествия», — говорит Линден Арчер, инженер Корнельского университета в Итаке, штат Нью-Йорк.«Если и до тех пор, пока мы не сможем сделать что-то подобное с подзарядкой, электромобили станут проблемой для некоторых клиентов».
Нежелательный рост
Со временем, после длительной разрядки и перезарядки, металлические отложения накапливаются на аноде батареи, ее отрицательном электроде. Эти отложения образуют структуры, которые могут напоминать пористый мох или иголки. Они могут образовывать узкие усы, которые отходят от анода, или более крупные наросты, напоминающие крошечные металлические рождественские елки.Обычно называемые дендритами — они напоминают одноименные разветвляющиеся тела нейрона — эти крошечные структуры могут вызывать большие проблемы. Подобно сорнякам, пробивающимся через тротуар, они могут пройти через разделитель — материальный барьер между электродами — и достичь катода. Это создает соединение, которое позволяет электронам проходить через электролит батареи с потенциально катастрофическими последствиями.
В литий-ионных батареях, которые используются в современных электромобилях, электролит часто представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость.Согласно отчету Федерального управления гражданской авиации за 2017 год, возгорание литий-ионных аккумуляторов в компьютерах, телефонах и даже зарядных устройствах для электронных сигарет происходит примерно раз в 10 дней во время полетов, и эти возгорания часто можно связать с проблемами сепаратора, которые, возможно, усугубились дендритами. . Дендриты также связаны с другими проблемами на границе раздела между электродом и электролитом, которые могут истощать емкость батареи.
Эти дендритные осложнения, как правило, усугубляются при быстрой зарядке аккумуляторов.«Важно избегать образования дендритов, чтобы аккумуляторы можно было заряжать с высокой скоростью и при температуре окружающей среды», — говорит материаловед Нэнси Дадни, которая недавно вышла на пенсию из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) в Ок-Ридже, штат Теннесси, и была в авангарде аккумуляторы энергии и исследования аккумуляторов в течение 40 лет. Она предупреждает, что ученые еще не знают всех способов образования дендритов. «Могут быть разные механизмы и множество свойств материала, которые влияют на тенденцию к образованию литиевой короткой фазы», - говорит она.
То, что похоже на осенние листья, на самом деле является дендритами, растущими внутри литиевой батареи, изображение получено с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Изображение предоставлено: Science Source / Brookhaven National Lab.
Две литиевые стороны
С 1991 года, когда на рынке появилась первая литий-ионная батарея, ее конструкция практически не изменилась. Литий — почти идеальный материал для легкой, мощной, быстро перезаряжаемой батареи, потому что это наименее плотный элементарный металл, и каждый атом легко отдает электрон.В большинстве аккумуляторов телефонов, ноутбуков и гибридов литий заключен в слоистый графитовый анод. Во время зарядки ионы лития покидают катод и проходят через электролит к аноду, где они соединяются с электронами, образуя нейтральные атомы, которые находятся между слоями графита. Когда батарея разряжается, ионы лития покидают анод и возвращаются к катоду, освобождая электроны для генерации тока.
Графитовый анод помогает препятствовать образованию дендритов, но также ограничивает количество доступного лития.Автопроизводители, химики и инженеры предупреждают, что, несмотря на продолжающиеся технологические разработки, нынешняя литий-ионная батарея скоро достигнет максимальной энергоемкости и скорости перезарядки. Даже самые эффективные современные аккумуляторы никогда не приведут в действие автомобили, которые могут проехать 1000 миль на одной зарядке, не говоря уже о электрическом самолете.
Лучшая батарея, говорят они, могла бы иметь анод из чистого металла, и литий был бы наиболее многообещающим кандидатом. Освобождение металла от его графитовой основы может ускорить перезарядку и обеспечить плотность энергии 500 ватт-часов на килограмм или более, что примерно в два-три раза превышает плотность энергии современных литий-ионных аккумуляторов с самыми высокими характеристиками (2, 3).«Если вы удалите этот мертвый вес углерода, то вы сможете получить максимально возможную плотность энергии на единицу веса», — говорит Чжэньсин Фэн, инженер-химик из Университета штата Орегон в Корваллисе. Последствия поразительны: электромобиль, который может проехать 500 миль на лучших на сегодняшний день литий-ионных аккумуляторах, теоретически может проехать около 1000 миль на том же количестве аккумуляторов, в которых используется металлический литий.
Однако сложность заключается в подзарядке этих батарей. Когда ионы лития объединяются с электронами на аноде, в идеале они должны располагаться в аккуратных тонких слоях атомов, которые оптимизируют ограниченный объем, доступный внутри герметичного элемента батареи.Но по ряду причин литий, естественно, не имеет такой упорядоченной конфигурации, особенно во время более быстрой зарядки. Когда батарея заряжается слишком быстро или перезаряжается, металл накапливается на поверхности анода и начинает образовывать дендриты. По словам Арчера, по мере роста дендритов эти пористые массивные структуры обеспечивают все большую площадь поверхности для химических превращений, которые неизбежно приводят к разрастанию дендритов. Есть и тонкая, как бритва, критическая точка: разница потенциалов между хранением лития и нанесением его на поверхность анода составляет всего 200 микровольт.«Нам нужно найти способ избавиться от дендритов во время зарядки, — говорит Фэн, — или полностью их подавить».
Как заблокировать дендрит
В некотором смысле образование дендритов похоже на гальваническое покрытие, при котором металлическое твердое вещество кристаллизуется из жидкости и покрывает поверхность. Таким образом, одна из проблем состоит в том, чтобы более точно понять процесс электроосаждения, который в первую очередь позволяет дендритам формироваться и разветвляться. Исследователи также пытаются идентифицировать металлы, которые можно заставить кристаллизоваться в аккуратных слоях, что может сделать их подходящей альтернативой литию.
Команда из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде, штат Вашингтон, недавно решила лучше охарактеризовать дендриты, наблюдая за их формированием в режиме реального времени. Они использовали атомно-силовую микроскопию и просвечивающий электронный микроскоп для наблюдения за крошечной батареей, построенной специально для эксперимента, и обнаружили, что дендриты начали расти из межфазной границы твердого электролита, тонкой пленки на границе между анодом из металлического лития и жидким электролитом. . На видеозаписи, сделанной командой, был обнаружен растущий сгусток ионов лития, который быстро образовал тонкие усы, которые выступали в электролит.Изменив рецепт электролита, они смогли подавить образование дендритов (4).
Арчер из Корнелла хочет понять, как физическая конструкция межфазной границы, материала между электролитом батареи и ее анодом, влияет на химические реакции, которые приводят к образованию дендритов. Его группа недавно приступила к изучению того, как переменные, такие как химический состав электролита, материал анода и плотность тока перезарядки, влияют на архитектуру дендритов, основываясь на процессе электроосаждения.Они начали с изучения моделей электрохимических ячеек, в которых в качестве анода использовался цинк вместо лития. Цинк является обычным носителем заряда в щелочных батареях, но в последнее время также был достигнут прогресс в создании цинковых аккумуляторных батарей большой емкости. Когда сотрудники Арчера пропускали ток через электролит, он диссоциировал ионы цинка, которые затем накапливались на аноде и образовывали характерные дендритные структуры.
Они провели аналогичные испытания батарей с использованием лития и меди в качестве электродов, варьируя электролиты и токи.То, что они обнаружили, застало Арчера врасплох. Классическая теория, основанная на гальванических экспериментах последних нескольких десятилетий, предсказывает скорость образования дендритов при различных обстоятельствах. Но эти результаты, как он понял, были основаны на электролитах с очень низкой концентрацией соли. В большинстве современных аккумуляторов используются гораздо более концентрированные электролиты.
Когда группа Арчера проанализировала образование дендритов в соленых, реальных электролитах, они обнаружили, что в этих случаях классическая теория не могла предсказать неоднородные структуры, образованные дендритами.Полученные данные свидетельствуют о том, что дендриты образуются разными способами — как ожидаемыми, так и неожиданными — и имеют различную геометрию и архитектуру. Примечательно, что исследователи увидели, что дендритам предшествовали высокопористые, покрытые мхом металлические структуры на поверхности анода. «Это были губчатые, пенистые структуры, которые организовывались для получения большей площади поверхности, а затем и низкой плотности энергии», — говорит Арчер.
Что еще более важно, они обнаружили, что постоянное вращение кристаллов в аноде решает проблему дендритов.Переориентация кристаллов дала возможность объединяющимся атомам металла лучше соединяться с анодом, и в результате сгустки не образовывали усов, которые препятствовали образованию дендритов. «Мы могли бы остановить этот процесс, — говорит Арчер. Результаты, опубликованные в июне 2020 года, показывают, что пристальное внимание к кристаллической структуре анода предлагает еще один многообещающий подход к предотвращению образования дендритов (5).
Работа многопрофильной группы, в том числе Фенга из Орегона, также предполагает, что крошечные модификации анодной архитектуры могут стать ключом к созданию бездендритных батарей.Команда Фэна изучает, как тщательно спроектированные трехмерные наноструктуры на поверхности анода могут подавить рост дендритов во время перезарядки. В январе 2021 года исследователи описали анод батареи из пористого сплава цинка и магния, который можно заряжать и перезаряжать в течение тысяч циклов (6). Фэн объясняет, что узорчатый анод подавляет дендриты, контролируя реакции на границе анода и электролита.
«Главное — это сама конструкция, — говорит Фэн.«Мы обнаружили, что за счет увеличения наноструктур на аноде [отложения цинка] могут расти однородно». Его команда также показала, что анод может функционировать как часть водной батареи, особенно совместим с морской водой в качестве электролита. Он отмечает, что морская вода легко доступна и экологически безопасна, в отличие от используемых сегодня жидких электролитов, которые обычно содержат токсичные растворимые соли.
В лабораторных испытаниях их узорчатый анод подавлял дендриты в течение тысяч циклов и при токе перезарядки 80 миллиампер на квадратный сантиметр, что во много раз больше, чем у литий-ионной батареи в реальных условиях.Затем его группа планирует протестировать тот же подход на других металлах и сплавах, возможно, включая натрий и литий. «То, что мы продемонстрировали, легко собрать и, кажется, легко масштабировать», — говорит он. Основные препятствия — это стоимость и понимание того, как получить те же преимущества от рыночных аккумуляторов.
«Мы знали, что металлический литиевый анод будет отличным вариантом, если это возможно. Мы также знали, что либо это будет наш ужин, либо нам придется искать новую работу ».
— Тим Холм
Изменение электролита также может подавить рост дендритов.«Вы должны правильно выбрать различные материалы и свойства интерфейса», — говорит Дадни из ORNL. «Успешные подходы будут зависеть от используемого электролита, и лучший выбор все еще остается спорным». Например, в октябре 2020 года группа Куи в Стэнфорде описала, как реализовать своего рода систему «самозащиты» в литий-металлической батарее, добавив в электролит белок, называемый фиброином. Они обнаружили, что эти белки прикрепляются не только к поверхности анода из металлического лития, но и к «почкам» вновь образованных дендритов (7).Когда дендрит был полностью покрыт фиброином, входящие ионы лития не прикреплялись к концу, а вместо этого образовывали аккуратные слои, а не комковатые трехмерные выступы. Разработав молекулы белка для медленного высвобождения в течение срока службы батареи, группа показала, что батарея может выдерживать тысячи циклов зарядки и перезарядки без значительного роста дендритов.
Изображения, сделанные под микроскопом, показывают, как размер и структура дендритов могут изменяться в зависимости от электролита.Печатается по исх. 11, лицензированный под CC BY-NC-ND 3.0
A Solid Solution
Но твердые электролиты могут стать ключевым достижением, если технические препятствия удастся преодолеть. Идея привлекательна: твердое тело, обычно это комбинация керамики, полимера или стекла, будет поддерживать постоянный контакт с анодом, что может помочь подавить дендриты. Твердый электролит также будет более долговечным, чем жидкость для реальных приложений, таких как электромобили. (Это также не совсем новый подход: Майкл Фарадей экспериментировал с твердотельными батареями около 200 лет назад.)
В 2019 году группа Арчера сообщила о гибридном электролите жидкость-твердый, который сочетает в себе преимущество жидкости, заключающейся в легком переносе ионов, с потенциалом блокировки дендритов твердых тел (8). А в 2020 году группа Куи описала твердый полимерный электролит, который, в отличие от многих других материалов-кандидатов, был пожаробезопасным (9).
Компании уже начинают брать на себя эту плату. Осенью 2020 года стартап под названием QuantumScape попал в заголовки газет, заявив, что он успешно построил твердотельную литий-металлическую батарею, которая может приводить в действие автомобили на большие расстояния, быстро перезаряжаться и не взрываться.В батарее используется твердый электролит, который, по мнению ученых компании, может подавлять дендриты. Данные, опубликованные в декабре 2020 года, свидетельствуют о том, что аккумулятор, который все еще находится в экспериментальной фазе, имеет более высокую плотность, чем любой другой аккумулятор на рынке, и может заряжаться до 80% своей емкости всего за 15 минут (10).
Компания более десяти лет ищет лучшие литиевые батареи, и инженер Тим Холм, главный технический директор и соучредитель компании, говорит, что с самого начала они были полны решимости найти новый способ заставить работать чистый литий.Но они быстро попадают в дендритную стену. «Вначале был особенно напряженный период, около года, когда мы приложили беспрецедентные усилия для решения этой проблемы. Мы работали над ним двадцать четыре часа в сутки, — говорит Холм. «Мы знали, что металлический литиевый анод будет отличным вариантом, если это возможно. Мы также знали, что либо это будет наш ужин, либо нам придется искать новую работу ».
После проверки десятков материалов и проведения почти «полумиллиона» моделей и экспериментов, говорит Холм, они нашли путь вперед и разработали клетку, которая, как сообщила компания, может подавлять дендриты в лабораторных тестах.Внутри катода они добавили гелевый католит — слой электролита по соседству с катодом — и гибкий керамический сепаратор, который действует как твердый электролит и подавляет дендриты в металлической литиевой батарее. Батарея изготавливается в первоначально разряженном состоянии и без установленного анода — конструкция, которую компания описывает как «безанодную». Когда он заряжается, ионы лития перемещаются по электролиту, образуя анод in situ на другом конце. Холм сказал, что конструкция экономит место — анод занимает объем только как ультратонкий слой чистого лития — и теперь компания работает над расширением метода производства.Их цель — установить высокопроизводительные твердотельные литий-металлические батареи в автомобили массового потребления к 2024 году.
«Безанодная батарея заслуживает изучения», — говорит Цуй. Но он по-прежнему осторожно относится к ранним экспериментальным результатам не только QuantumScape, но и других компаний, разрабатывающих и продвигающих твердотельные батареи. «Я думаю, что мы все еще находимся на стадии исследования и не готовы к прайм-тайм». По его словам, исследователи еще не улучшили эффективность работы новых батарей, чтобы избежать потери лития из-за нежелательных химических реакций в батарее.По словам Куи, твердые электролиты могут иметь большое значение в подавлении образования дендритов, но «это еще не полностью решенная проблема».
Лучник тоже остается осторожным. «Отказ от анода не избавляет от проблемы дендритов», — говорит он, не в последнюю очередь потому, что литий настолько реактивен, что может накапливаться в других местах, образуя дендриты. Кроме того, керамические полимеры могут вызывать неожиданные реакции с другими материалами в батарее. По словам Арчера, поскольку QuantumScape не раскрывает подробностей о составе своего сепаратора, некоторые химики по-прежнему осторожно относятся к интерпретации результатов компании.
«Вероятно, не существует единой идеальной комбинации электролита и анодной структуры в литий-металлической батарее, которая подходила бы для любого применения», — отмечает Дадни. Но, возможно, несколько подходов приведут к созданию мощных, быстро перезаряжаемых батарей, которые решат проблему дендритов и позволят избежать других причин короткого замыкания. Это может обеспечить будущее, которое будет включать в себя более универсальные электромобили, более дешевые стационарные хранилища для возобновляемых источников энергии и даже, по словам Куи, электрические самолеты.
Подержанные литий-ионные батареи | Агентство по охране окружающей среды США
Литий-ионные батареи и устройства, содержащие эти батареи, НЕ должны выбрасывать в бытовой мусор или мусорные баки.
Литий-ионные батареи СЛЕДУЕТ сдавать на отдельные пункты переработки или сбора бытовых опасных отходов.
Во избежание возгорания заклейте клеммы аккумуляторных батарей и / или поместите литий-ионные аккумуляторы в отдельные пластиковые пакеты.
На этой странице:
Общая информация
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторыиспользуются во многих продуктах, таких как электроника, игрушки, беспроводные наушники, портативные электроинструменты, малая и крупная бытовая техника, электромобили и системы хранения электроэнергии.При неправильном обращении в конце срока их полезного использования они могут нанести вред здоровью человека или окружающей среде.
Повышенный спрос на литий-ионные аккумуляторы на рынке в значительной степени объясняется высокой «плотностью энергии» этого химического состава аккумуляторов. «Плотность энергии» означает количество энергии, которое система хранит в определенном пространстве. Литиевые батареи могут быть меньше и легче других типов батарей, сохраняя при этом такое же количество энергии. Такая миниатюризация привела к быстрому увеличению потребления потребителями портативных и беспроводных продуктов меньшего размера.
Информация для потребителей
Существует два типа литиевых батарей, которые используются потребителями в США и с которыми необходимо работать по окончании срока службы: одноразовые неперезаряжаемые литий-металлические батареи и перезаряжаемые литий-полимерные элементы (литий-ионные, литий-полимерные). ионные ячейки).
Щелкните изображение, чтобы увеличить его. Литий-ионные батареи сделаны из таких материалов, как кобальт, графит и литий, которые считаются важными минералами. Критические полезные ископаемые — это сырье, которое экономически и стратегически важно для США.S., имеют высокий риск того, что их снабжение будет нарушено, и для которых нет легких заменителей. Когда эти батареи выбрасываются в мусор, мы полностью теряем эти критически важные ресурсы. Для получения дополнительной информации о важнейших минералах посетите веб-сайт Геологической службы США.Кроме того, если аккумулятор или электронное устройство, содержащее аккумулятор, выбрасывать в мусорное ведро или помещать в муниципальный мусорный бак вместе с бытовыми вторсырьями, такими как пластик, бумага или стекло, они могут быть повреждены или раздавлены во время транспортировки или обработки и сортировки. оборудование, создающее пожарную опасность.
Поэтому литий-ионные аккумуляторыили аккумуляторы, содержащиеся в электронных устройствах, следует утилизировать в сертифицированных перерабатывающих предприятиях аккумуляторной электроники, которые принимают аккумуляторы, а не выбрасывать их в мусор или выбрасывать в муниципальные мусорные баки.
| Одноразовые неперезаряжаемые батареи |
| |
|---|---|---|
| Перезаряжаемые литий-полимерные элементы (Li-ion, Li-ion элементы) |
|
Утилизация литий-ионных батарей для потребителей
Рекомендация EPA: найдите место для переработки литий-ионных аккумуляторов и продуктов, содержащих литий-ионные аккумуляторы, используя одну из предлагаемых ссылок; не выбрасывайте их в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки.
Литий-ионные аккумуляторы в электронике: Отправьте электронные устройства, содержащие литий-ионные аккумуляторы, сертифицированным переработчикам электроники, участвующим розничным продавцам и перерабатывающим компаниям в службах возврата электроники или обратитесь в местную программу сбора твердых или опасных бытовых отходов для получения дополнительных вариантов.
Литий-ионные аккумуляторы, которые легко отделяются от продукта (например, электроинструменты): Найдите ближайший к вам пункт переработки, чтобы правильно утилизировать литий-ионные аккумуляторы. Отправляйте отдельные аккумуляторы специализированным предприятиям по переработке аккумуляторов или розничным продавцам, которые участвуют в услугах по возврату, или обратитесь в местную программу по твердым отходам или бытовым опасным отходам для получения дополнительных вариантов.
Два ресурса для поиска переработчика — это база данных службы экстренной помощи Earth 911 и Call2Recycle.
Меры предосторожности при обращении: Поместите каждую батарею или устройство, содержащее батарею, в отдельный пластиковый пакет.Оберните токонепроводящую ленту (например, изоленту) на клеммах аккумулятора. В случае повреждения литий-ионного аккумулятора обратитесь к производителю аккумулятора или устройства за конкретной информацией по обращению. Даже использованные батареи могут иметь достаточно энергии, чтобы нанести травму или вызвать возгорание. Не все батареи могут быть удалены или обслужены пользователем. Соблюдайте маркировку батареи и продукта относительно безопасности и использования.
Утилизация литий-ионных аккумуляторов среднего и крупного размера
Рекомендация EPA: Свяжитесь с производителем, автомобильным дилером или компанией, которая установила литий-ионную батарею, для получения информации о возможностях управления; не выбрасывайте его в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки.
Из-за размера и сложности этих аккумуляторных систем, средние и крупные литий-ионные аккумуляторы не могут быть удалены потребителем. См. Инструкции производителя, а также предупреждения и инструкции по технике безопасности.
- Автомобиль: обратитесь к дилеру автомобилей, в магазин или на ремонтную мастерскую, где был приобретен аккумулятор.
- Накопитель энергии: обратитесь к производителю оборудования для аккумулирования энергии или в компанию, которая установила аккумулятор.
«Избегайте искры.Будьте осторожны с аккумулятором ». Кампания
В связи с участившимися пожарами на предприятиях по переработке и утилизации отходов по всей стране отраслевые группы совместно разработали «Избегайте искры». Будьте осторожны с аккумулятором. Кампания . Эта кампания направлена на ознакомление американского потребителя с безопасностью использования батарей и правильным обращением с использованными литий-ионными батареями. Главный посыл кампании заключается в том, что батареи можно и нужно утилизировать, когда срок их службы истечет. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт Call2Recycle.
Кампания «Поставь галочку» Министерства транспорта (DOT)
Кампания DOT «Check the Box» — это кампания по информированию общественности, направленная на предотвращение серьезных инцидентов за счет повышения осведомленности населения о предметах повседневного пользования, которые считаются опасными при транспортировке, в том числе о батареях, которые упаковываются и отправляются на переработку или утилизацию. Перед отправкой на переработку или утилизацию батареи должны быть правильно идентифицированы, упакованы и промаркированы с помощью маркировки на упаковке.Для получения дополнительной информации перейдите в кампанию DOT’s Check the Box и посмотрите видео кампании.
Информация для бизнеса
Некоторые литий-ионные батареи могут соответствовать определению опасных отходов в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), если они демонстрируют такие характеристики опасных отходов, как воспламеняемость, реактивность или токсичность при утилизации. Лица, производящие отходы, которые определены как опасные в соответствии с RCRA, называются «производителями опасных отходов».«Эти правила не применяются к домашним хозяйствам, потому что согласно RCRA опасные отходы, выбрасываемые домашними хозяйствами, как правило, не подпадают под действие правил обращения с опасными отходами. Напротив, коммерческие предприятия несут ответственность за определение того, являются ли производимые ими отходы опасными отходами, включая литий-ионные батареи по окончании срока их службы.
Литий-ионные батареи с различным химическим составом могут выглядеть почти одинаковыми, но при этом иметь разные свойства. Кроме того, некоторые утилизированные литий-ионные батареи с большей вероятностью будут иметь опасные свойства, если они содержат значительный заряд, однако такие батареи могут показаться пользователю полностью разряженными.По этим причинам генератору может быть трудно определить, какие из его отработавших литий-ионных аккумуляторов считаются опасными при утилизации. Таким образом, в случае неопределенности EPA рекомендует компаниям рассмотреть вопрос об утилизации литий-ионных аккумуляторов в соответствии с федеральными правилами «универсальных отходов» в Разделе 40 Свода федеральных правил (CFR), часть 273.
Правила универсальных отходов содержат упрощенный набор требований к производителям конкретных типов обычных опасных отходов (например,g., люминесцентные лампы, содержащие ртуть, батарейки) из самых разных коммерческих помещений. Требования различаются в зависимости от того, накапливаете ли вы за один раз меньше или больше 5000 кг общих универсальных отходов, но они включают инструкции о том, как обращаться с отходами, как маркировать контейнеры, как долго отходы могут накапливаться на месте и куда могут быть отправлены отходы, среди прочего. Правила универсальных отходов не требуют отправки с использованием декларации об опасных отходах, но требуют, чтобы отходы отправлялись на разрешенный объект по удалению опасных отходов или в переработчик.EPA рекомендует предприятиям проконсультироваться со своими государственными агентствами по твердым и опасным отходам для получения дополнительной информации о применимых правилах в отношении универсальных отходов.
Дополнительным соображением, особенно для малых предприятий или предприятий, производящих небольшие количества опасных отходов в месяц, являются правила RCRA «Генераторы очень малых количеств» (VSQG). Литий-ионные аккумуляторы, выбрасываемые предприятиями, которые производят менее 100 кг (220 фунтов) опасных отходов в месяц, считаются отходами генератора с очень небольшим количеством и могут подлежать сокращению требований к опасным отходам.Перед тем, как использовать освобождение от VSQG, сверьтесь с программой государственного регулирования, так как они могут иметь другие требования. Хотя EPA рекомендует утилизировать все батареи в соответствии со стандартами универсальных отходов, лица, собирающие или хранящие использованные литий-ионные батареи в домашних хозяйствах или в VSQG для целей любого исключения, должны хранить их отдельно от других собранных литий-ионных аккумуляторов, на которые распространяются более высокие требования. строгие требования. В противном случае они рискуют подвергнуть всю смешанную коллекцию более строгим требованиям (например,g., упрощенные требования к универсальным отходам или стандартные правила образования опасных отходов).
Информация для рабочих
Управление по охране труда и здоровья Министерства труда (OSHA) выпустило информационный бюллетень по безопасности и охране здоровья: Предотвращение травм от пожара и / или взрыва от небольших и переносных устройств с питанием от литиевых батарей . Бюллетень носит рекомендательный характер, информационный по содержанию и предназначен для обучения работников и помощи работодателям в обеспечении безопасных и здоровых условий труда.
Информация для перевозчиков
Правила обращения с опасными материалами Департамента транспорта (DOT)
Литиевые батареиявляются опасными материалами и подпадают под действие Положений об опасных материалах Министерства транспорта (HMR; 49 CFR, части 171–180). Сюда входят требования к упаковке и стандартным сообщениям об опасности (например, маркировка, ярлыки, отгрузочные документы, информация о действиях в чрезвычайных ситуациях) и требования к обучению сотрудников, связанных с опасностями. Требования к информированию об опасности содержатся в части 172 HMR, а требования, специфичные для литиевых батарей, — в разделе 173 49 CFR.185.
Дополнительные ресурсы
Что означает аккумулятор на миллион миль для электромобилей
A S КАЖДЫЙ владелец МОБИЛЬНОГО ТЕЛЕФОНА знает, что примерно через год аккумулятор начинает разряжаться, и зверюгу нужно чаще перезаряжать. Это неприятно, но батареи в телефоне можно заменить довольно дешево или весь телефон обменять на последнюю модель. Однако электромобиль требует гораздо больших вложений. Аккумуляторы являются его самым дорогим компонентом, составляя около 30% от среднего автомобиля среднего размера.Помимо увеличения риска израсходовать заряд батареи и оставить водителя в затруднительном положении, изнашивающийся аккумулятор быстро разрушает подержанную стоимость автомобиля.
Послушайте эту историюВаш браузер не поддерживает элемент
Больше аудио и подкастов на iOS или Android.
Чтобы обеспечить покупателям спокойствие, автопроизводители дают гарантию на их аккумуляторы, как правило, на восемь лет или около 200 000 км. Однако сейчас производители планируют пойти гораздо дальше, выпуская «миллион миль» (1.6м километр) батареи. Цзэн Юйцюнь, руководитель Contemporary Amperex Technology, гигантской китайской компании, производящей аккумуляторы для ряда автопроизводителей, сказал в июне, что его компания готова начать производство аккумуляторов, срок службы которых составляет 16 лет или 2 миллиона километров. Илон Маск намекнул, что у Tesla, калифорнийского производителя электромобилей, которым он руководит, в разработке находится батарея на миллион миль. Слухи предполагают, что это может быть обнародовано в сентябре. В Детройте General Motors ( GM ) находится на заключительной стадии разработки усовершенствованной батареи, которая, по ее словам, имеет такой же срок службы.
На Луну и обратно, дважды
«Это отличная фраза; батарея на миллион миль », — говорит Джордж Крэбтри, директор Объединенного центра исследований накопителей энергии в Аргоннской национальной лаборатории, недалеко от Чикаго. «Но тот факт, что вы можете проехать миллион миль, может быть не самым важным параметром, на который стоит обращать внимание». Разбейте машину, и ее аккумулятор выйдет из строя быстрее. Регулярная быстрая зарядка также сокращает срок службы батареи, равно как и чрезмерная зарядка и глубокая разрядка. Не помогает и вождение в очень жаркую или холодную погоду.И время автономной работы сократится, даже если вы просто оставите машину в гараже. Настоящая суть батареи на миллион миль в том, что технологические достижения, необходимые для ее реализации, также будут иметь дело с этими вещами.
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, используемые в электромобилях, стареют двумя способами: со временем и по мере использования. Производители батарей называют старение, зависящее от времени, «календарным старением». Это следствие постепенной деградации некоторых материалов, используемых в конструкции батарей.Это ухудшение снижает способность батареи удерживать заряд, хотя даже здесь можно до некоторой степени решить проблему. Например, если оставить автомобиль с полностью, а не частично заряженным аккумулятором, это может увеличить скорость календарного старения.
Старение, зависящее от использования, является следствием количества циклов разрядки-подзарядки, которые проходит аккумулятор. Это вызвано сложными химическими реакциями, которые происходят при работе аккумулятора. Некоторые из них важны для работы батареи по хранению и высвобождению энергии.«Но есть также побочные реакции, которые невозможно остановить, и некоторые из них вредны», — объясняет доктор Крэбтри.
Когда батарея разряжается, ионы лития (атомы лития с отсутствующим электроном) образуются на одном электроде, аноде. Затем они перемещаются через жидкий электролит ко второму электроду, катоду. Между тем электроны, оторванные от анода, движутся к катоду по внешней электрической цепи, которая питает автомобиль. Ионы и электроны воссоединяются на катоде и остаются там до тех пор, пока аккумулятор не будет подключен к зарядному устройству, и процесс будет обратным.
Каждый цикл разрядки и перезарядки берет свое. Литий настолько реактивен, что предотвратить его связывание с другими химическими соединениями во время использования батареи сложно. Даже небольшое отклонение за цикл складывается, уменьшая количество элемента, доступного для хранения энергии. Вдобавок ко всему, зарядка быстрее, чем ионы могут быть поглощены анодом, может привести к образованию слоя литиевого покрытия на поверхности анода, уменьшая его накопительную способность.
Покрытие становится еще большей проблемой, если оно приводит к развитию структур, называемых дендритами.Это небольшие пальцеобразные волокна, которые выступают в электролит из точек на аноде, где покрытие особенно приподнято. Если дендрит достигает катода, происходит короткое замыкание батареи, в результате чего она быстро нагревается и может загореться. Другие побочные реакции могут иметь аналогичные неблагоприятные последствия.
Трудно сделать общие выводы о том, насколько эти процессы сокращают срок службы батареи. Это зависит не только от того, как эта батарея используется, но и от того, как она сделана.Литий-ионные элементы бывают разных форм и различного химического состава, некоторые из которых недостаточно давно используются в автомобилях, чтобы люди могли точно знать, как долго они прослужат. По словам доктора Крэбтри, также нет никакого независимого тестирования.
Тем не менее, в отрасли есть несколько практических правил. Когда емкость аккумулятора падает ниже 80% от его начального значения, обычно считается, что он больше не подходит для использования в транспортных средствах. Некоторые считают, что в среднем литий-ионные аккумуляторы теряют 2% своей емкости в год.Это может показаться не таким уж большим, но к тому времени, когда автомобилю исполняется шесть лет, это может означать, что он исчерпал половину своего срока службы.
Долгая дорога впереди
Аккумуляторная технология постоянно совершенствуется. Как следствие, то же самое касается календаря и срока службы, зависящего от использования. По словам Тим Греве, руководителя стратегии электрификации GM , получение непосредственного опыта использования электромобилей помогает исследователям найти способы смягчить некоторые побочные реакции. Компания использует удаленный «телематический» мониторинг, чтобы отслеживать, как работают батареи в своих автомобилях, а также забирает некоторые батареи у водителей с большим пробегом и тех, кто живет в экстремальных условиях, таких как пустыни и горные районы, для анализа.
Обработка примесей, попадающих в аккумуляторы, помогает продлить срок их службы. Например, вода реагирует с солями электролита с образованием кислоты, которая атакует электроды. Чтобы предотвратить это, GM разработал добавку, изготовленную из материала, называемого цеолитом. Цеолиты — это молекулярные губки. Версия GM служит для удаления влаги, попадающей в аккумуляторную батарею.
Добавление небольшого количества алюминия к никель-кобальт-марганцевому катоду, типу, который широко используется в литий-ионных батареях, позволяет сэкономить на кобальте, самом дорогом ингредиенте в батарее.Но у алюминия есть и другие преимущества, — добавляет г-н Греве. Это увеличивает плотность энергии аккумулятора, что означает, что автомобиль может путешествовать дальше без подзарядки. Это также увеличивает срок службы батареи.
GM будет использовать эти катоды в новой батарее Ultium, которую она разработала в сотрудничестве с LG Chem, южнокорейской фирмой. Аккумуляторы Ultium, производство которых планируется начать в следующем году на заводе в Огайо, должны обеспечивать электромобили с запасом хода на одном заряде 650 км и более.Это сопоставимо с диапазоном 400 км, который в наши дни можно разумно ожидать от электромобиля среднего размера. На вопрос, является ли Ultium аккумулятором на миллион миль, г-н Грев ответил: «Многие клиенты могут это получить».
До двух миллионов!
В качестве маркетингового средства батарея на миллион миль даст покупателям электромобилей — даже тем, кто никогда не сможет пробежать миллион миль на часах — больше уверенности в надежности своих аккумуляторов. Но некоторым пользователям действительно может понадобиться такой большой запас хода на всю жизнь.
Джефф Дан, возглавляющий группу исследователей аккумуляторов в Университете Далхаузи в Галифаксе, Канада, спонсируемых Tesla, отмечает, что автономные электромобили, такие как «робо-такси», могут преодолевать огромные расстояния, работая круглосуточно. То же самое можно сказать о грузовиках дальнего следования и электробусах. И некоторые автомобили могут оказаться чем-то большим, чем просто средством передвижения. Планируется, что владельцы электромобилей будут подключать свои джалопы к сети таким образом, чтобы они хранили излишки электроэнергии, вырабатываемые ветром и солнечным светом, и высвобождали их в часы пиковых нагрузок, при этом владелец собирает за это плату. .Это означает, что у этих транспортных средств с буферизацией сети будет много циклов зарядки, даже когда они не движутся.
И батареи на миллион миль не предел стремлений инженеров. Следующая цель — замена жидких электролитов Li-ion на твердые. Это позволит держать ионы под более строгим контролем и позволит увеличить дальность пробега. Это может сделать батарею на два миллиона миль вполне достижимой. Если бы этот день настал, все было бы иначе. Из-за того, что он вышел из строя первой частью автомобиля, его аккумулятор станет последним.■
Эта статья появилась в разделе «Наука и технологии» печатного издания под заголовком «Грядут автомобильные аккумуляторы на миллион миль»
Губернатор Куомо объявляет о создании канадской фирмы Li-Cycle для строительства центра по переработке литий-ионных аккумуляторов стоимостью 175 миллионов долларов в Монро Губернатор округа
Эндрю М. Куомо сегодня объявил, что Li-Cycle Incorporated, североамериканская компания по восстановлению ресурсов литий-ионных аккумуляторов, будет и дальше расширять свою деятельность в штате Нью-Йорк. Компания инвестирует более 175 миллионов долларов в концентратор для переработки литий-ионных аккумуляторов на 15.Земельный участок площадью 4 акра в бизнес-парке Истман (EBP). Это в дополнение к первому в США «Spoke» предприятию Li-Cycle, уже расположенному в парке в округе Монро. Компания обязалась создать как минимум 100 новых рабочих мест в Hub в дополнение к 23, которые будут работать на объекте Spoke. В январе 2020 года компания Empire State Development объявила, что Li-Cycle откроет свой первый завод в США в штате Нью-Йорк, чтобы задействовать надежную цепочку поставок и экосистему литий-ионных аккумуляторов в Рочестере, Нью-Йорке и США.Li-Cycle планирует начать строительство концентратора в 2021 году.
«Это международное партнерство с Li-Cycle будет способствовать развитию цепочки поставок литий-ионных батарей, которые пользуются большим спросом, и будет способствовать дальнейшему расширению процветающей отрасли хранения энергии. в регионе », — сказал губернатор Куомо . «Инвестируя в экономику чистых технологий Нью-Йорка, мы создаем качественные рабочие места и поддерживаем предприятия нашего штата в области экологически чистой энергии, поскольку мы укрепляемся после кризиса COVID и продолжаем продвигать вперед Finger Lakes.«Спицы» и «концентраторы»
Li-Cycle будут дополнять друг друга. В США будет несколько спиц, которые собирают и очищают отработанные литий-ионные аккумуляторы, чтобы материалы можно было разделить и из них можно было преобразовать в продукты. Литий-циклическая спица Rochester, которая откроется этой осенью, будет способна измельчать до 5000 т / год использованных литий-ионных батарей. В конечном итоге, хаб в Рочестере будет получать материалы для батарей от Rochester Spoke и аналогичные операции по всему миру. США, и перерабатывать их в дальнейшем для использования в качестве сырья в будущем производстве, в том числе для новых батарей.ESD помогает Li-Cycle в размере до 5 миллионов долларов в рамках программы налоговых льгот для рабочих мест Excelsior, как только компания начнет выполнять новые обязательства по трудоустройству. Округ Монро и Greater Rochester Enterprise также помогают в реализации проекта.
Исполнительный председатель и соучредитель Li-Cycle Тим Джонстон сказал: «Мы рады объявить Рочестер местом расположения первого промышленного нефтеперерабатывающего завода Li-Cycle. для индустрии аккумуляторов, таких как кобальтовые, никелевые и литиевые, прямо здесь, в Северной Америке, поддерживая развитие электромобилей и других приложений устойчивой энергетики.Мы глубоко признательны за постоянную поддержку этого проекта со стороны местного сообщества, государственных учреждений и Kodak ».
Основанная в 2016 году в Онтарио, Канада, компания Li-Cycle разработала и проверила уникальный процесс, который позволяет им восстанавливать от 80 до 100% всех материалов, содержащихся в литий-ионных аккумуляторах, при этом не происходит сброса сточных вод и реализуется философия компании без отходов. Все материалы, извлекаемые из литий-ионных аккумуляторов, либо перерабатываются до такой степени, чтобы их можно было повторно использовать в производстве аккумуляторов, что закрывает петлю, которую можно использовать повторно в других приложениях или отправить для дальнейшей обработки другим переработчикам (например,г. сталь и пластмассы), чтобы гарантировать, что все произведенные материалы возвращаются в экономику. Компания способна обрабатывать все типы литий-ионных аккумуляторов, используемых в электронных устройствах, электромобилях, электромобилях и накопителях энергии.
Li-Cycle выбрала Eastman Business Park после того, как определила, что это лучшее место для компании, чтобы быстро развивать хаб за счет использования существующей инфраструктуры в парке и предоставления услуг своей растущей клиентской базе в США и за их пределами.
В основе проекта Hub лежит история успеха возрождения Eastman Business Park, где в настоящее время работают более 6000 человек в 114 действующих компаниях. Другие усилия EBP в области устойчивых технологий, направленные на развитие экосистемы устойчивой энергетики, включают Центр испытаний и коммерциализации BEST, Центр сборки ячеек Kodak и Plug Power. В число других компаний, также преуспевающих в EBP, входят DuPont, которая в прошлом году открыла крупнейший в мире завод по ферментации пробиотиков, L3 Harris, LiDestri Food & Drink и Clearwater Organic Farms, которые также откроют современную коммерческую гидропонную теплицу. осенью 2020 года.
Исполняющий обязанности комиссара по развитию Empire State и назначенный президент и назначенный генеральный директор Эрик Гертлер сказал: «Наши инвестиции в предприятие Li-Cycle по переработке литий-ионных аккумуляторов в Eastman Business Park представляют собой нашу неизменную приверженность не только этой компании, но и в более широком экономическом плане. Возможности в области устойчивой энергетики. Этот дальновидный проект добавит высококачественных рабочих мест в регионе Фингер-Лейкс и продвинет наши усилия по превращению штата Нью-Йорк в мирового лидера в области хранения энергии.
Дорин М. Харрис, исполняющий обязанности президента и генерального директора NYSERDA, заявила : «Сегодняшнее объявление демонстрирует влияние лидерства губернатора Куомо в продвижении новых чистых технологий во всех секторах посредством государственно-частного партнерства, которое будет стимулировать экономическое развитие и рост рабочих мест. . Развитие сектора хранения энергии критически важно для достижения наших национальных целей в области чистой энергии. Li-Cycle демонстрирует огромное лидерство с их приверженностью этому, а также своей философией нулевых отходов, и мы приветствуем их в качестве партнера в процветающей экономике чистой энергии Нью-Йорка.«
Сенатор штата Джо Робах сказал :« Добавление Li-Cycle Inc. к бизнес-парку Eastman — отличная новость для региона Рочестер и продолжающийся рост нашей местной экономики. Eastman Business Park продолжает преобразовываться в национальный исследовательский, инновационный и технологический центр, привлекая новые предприятия и создавая новые рабочие места для нашей рабочей силы, причем Li-Cycle стал последним инвестором в сообществе Рочестера ».
Член законодательного собрания штата Питер Лоуренс сказал: «»: «Сегодняшнее объявление — еще один долгожданный пример того, что компании решают развивать свой бизнес в округе Монро благодаря нашей высококвалифицированной рабочей силе, а также инфраструктуре и объектам« под ключ ».Бизнес-парк Eastman как нельзя более подходящее и подходящее место для компании Li-Cycle Incorporated, которая является лидером в области устойчивой энергетики. Я очень рад, что Li-Cycle выполняет свои обязательства по созданию рабочих мест в регионе и реинвестированию в наше сообщество ».
Исполнительный директор округа Монро Адам Белло сказал:« »:« Округ Монро славится инновациями, вдохновляющими идеями и технологиями. на протяжении десятилетий способствовала глобальному экономическому росту и развитию отрасли, особенно в бизнес-парке Eastman Business Park.Последние инвестиции Li-Cycle в наше сообщество создадут не менее 100 новых рабочих мест для нашей талантливой и квалифицированной рабочей силы и еще больше укрепят позиции нашего региона в качестве лидера в области развития энергетики по всей стране ».
Мэр Рочестера Лавли А. Уоррен сказал:« I Я счастлив поддержать расширение Li-Cycle Incorporated и создание не менее 100 новых рабочих мест в Eastman Business Park, что является дополнительным доказательством того, что Рочестер является идеальным местом для роста числа рабочих мест в сфере высоких технологий в 21 веке.Я хочу поблагодарить губернатора Эндрю Куомо и компанию Empire State Development за инвестиции в экономику Рочестера через компанию Finger Lakes Forward. Вместе мы продвигаемся вперед к созданию большего количества рабочих мест, более безопасных, более ярких районов и лучших возможностей для получения образования для наших граждан ».
Старший управляющий города Греции Билл Райлих сказал: « Мы гордимся тем, что Li-Cycle звонит в бизнес-парк Истмана и Город Греция дома. Инвестиции Li-Cycle в наше сообщество открывают путь для дальнейшего роста в одном из основных секторов индустрии EBP.Устойчивая энергетика и отрасль хранения энергии готовы к экспоненциальному росту, что делает массивную промышленную инфраструктуру EBP и нашу высококвалифицированную рабочую силу рецептом успеха. Комплексный план города Греции на 2020 год поставил экономическое развитие и создание рабочих мест во главу угла интересов города, и Греция продолжит оставаться сильным партнером в достижении этих целей ».
Президент Eastman Business Park и финансовый директор Kodak Дэйв Буллвинкл заявил , «Планируемый проект Li-Cycle Hub идеально подходит для бизнес-парка Истман и Рочестера.Для проекта Hub необходимы огромные ресурсы парка, в том числе коммунальные услуги, предоставляемые RED-Rochester, и услуги железной дороги, безопасности, управления рисками и объектами, предоставляемые Kodak. Новые рабочие места, созданные в рамках предлагаемого проекта, прямо и косвенно принесут пользу региону Рочестера ».
Мэтт Херлбутт, президент и генеральный директор Greater Rochester Enterprise, сказал: « Планы Li-Cycle по созданию центра по переработке аккумуляторов в Eastman Business Park подчеркивают ценная инфраструктура, а также опыт в области аккумуляторов и хранения энергии доступны на этом объекте в Рочестере, штат Нью-Йорк.GRE координировала различные ресурсы экономического развития, необходимые для обеспечения значительных инвестиций Li-Cycle в размере 175 миллионов долларов и создания 100 новых рабочих мест в нашем сообществе ».
Для получения дополнительной информации о Li-Cycle посетите веб-сайт компании здесь.
Accelerating Finger Lakes Forward
Сегодняшнее объявление дополняет «Finger Lakes Forward», комплексный план региона по обеспечению устойчивого экономического роста и развития местных сообществ.С 2012 года штат уже инвестировал в регион более 8,07 миллиарда долларов, чтобы заложить основу для этого плана — инвестировать в ключевые отрасли, включая фотонику, сельское хозяйство и производство продуктов питания, а также передовое производство. Теперь регион ускоряет развитие компании Finger Lakes Forward, вложив в нее 500 миллионов долларов США в рамках Инициативы восстановления северных районов штата, объявленной губернатором Куомо в декабре 2015 года. Инвестиции штата в размере 500 миллионов долларов будут стимулировать частный бизнес инвестировать более 2 долларов США.5 миллиардов — и региональный план, представленный, предусматривает создание 8 200 новых рабочих мест. Более подробная информация доступна здесь.
Бытовые батареи | Метро
Общие опасные ингредиенты
Литий, никель, кадмий, свинец, серная кислота, гидроксид калия, ртуть, серебро (ртутные батареи больше не продаются).
Возможные опасности
Батареи могут взорваться при нагревании, ожогах или повреждениях. Химические вещества, выделяемые в результате утечки или взрыва батареи, могут вызвать внутреннее или внешнее раздражение или ожоги.Загрязнение окружающей среды воздуха и воды в результате выброса токсичных тяжелых металлов при сжигании или захоронении на необлицованных свалках.
Хранилище
Храните все бытовые аккумуляторы в недоступном для детей и домашних животных, а также от источников тепла.
Утилизация
Литий-ионные батареи
Литий-ионные батареи — это перезаряжаемые батареи, подобные тем, что используются во многих сотовых телефонах и компьютерах. Никогда не выбрасывайте литий-ионные батареи в мусор.Эти батареи могут вызвать возгорание.
Best: Некоторые розничные продавцы принимают литий-ионные батареи на переработку. Посетите веб-сайт Call2Recycle, чтобы найти ближайшее к вам место.
Второй вариант: доставить на предприятие по сбору или вывозу опасных отходов.
Никель-кадмиевые, оксидно-ртутные и оксидно-серебряные батарейки
Никогда не выбрасывайте никель-кадмиевые, ртутные и оксидно-серебряные батарейки в мусор.
Лучшее: переработка. Многие магазины, продающие никель-кадмиевые аккумуляторы, вернут их на переработку.Батарейки с оксидом ртути и оксидом серебра иногда собирают ювелиры, аптеки, больницы и магазины слуховых аппаратов для отправки компаниям, занимающимся утилизацией металлов.
Второй вариант: доставить на предприятие по сбору или вывозу опасных отходов.
Обычные бытовые щелочные и угольно-цинковые батареи
Лучшее: доставьте на предприятие по сбору опасных отходов или на мероприятие по сбору.
Второй вариант: некоторые розничные продавцы принимают бытовые аккумуляторы для надлежащей утилизации.Обычные щелочные батареи AA, AAA, C и D больше не производятся с содержанием ртути, но другие батареи по-прежнему выделяют токсичные тяжелые металлы, загрязняющие воздух и воду.
Для получения дополнительных сведений о вариантах утилизации аккумуляторов выполните поиск в онлайн-справочнике Metro или позвоните в Информационный центр по переработке по телефону 503-234-3000.
Альтернативы
- Купить аккумуляторные батареи.
- Рассмотрите альтернативы изделиям с батарейным питанием.
Отзыв Samsung: проблема с литий-ионными батареями
Компания Samsung Electronics объявила в пятницу, что отзовет 2.5 миллионов смартфонов Galaxy Note 7 после обнаружения неисправности в аккумуляторном элементе, которая привела к пожару. Это последняя проблема для литий-ионных аккумуляторов, источника питания, лежащего в основе большинства современных устройств.
В. Что такое литий-ионный аккумулятор?
A. Это мощный и легкий аккумулятор, содержащий литий-ионные частицы. Литий-ионные частицы в батареях движутся вперед и назад между отрицательным и положительным электродами, когда они заряжаются и разряжаются.Преимущество для компаний из Кремниевой долины и Детройта заключается в том, что батареи не занимают много места и могут быстро заряжаться, не изнашиваясь.
В чем они используются?
Скорее всего, вы сталкиваетесь с ними ежедневно. Они есть в смартфонах, ноутбуках, электромобилях, самолетах и даже в электронных сигаретах. Конечно, те, что используются в самолетах и автомобилях, намного больше, чем те, что используются в телефонах.
В чем проблема литий-ионных аккумуляторов?
Чтобы литий-ионные частицы могли легко перемещаться между электродами, летучие и легковоспламеняющиеся химические соединения находятся под давлением внутри аккумуляторных элементов.Проблема в том, что когда аккумулятор заряжается и перезаряжается, он выделяет тепло. Если это тепло не контролируется должным образом, это может привести к возгоранию компонентов внутри батареи или даже взрыву. Эти соединения могут стать столь же нестабильными, если что-то проткнет аккумуляторную батарею.
Что случилось с телефоном Самсунг?
Компания Samsung заявила, что проблема возникла из-за «небольшого изъяна» при производстве батарей. Одна из теорий заключалась в том, что какая-то часть внутри батареи была намотана неправильно, что привело к большему напряжению.
Что покрывает отзыв?
Samsung заявляет, что заменит телефоны в 10 странах, где продается это устройство, и что на производство таких замен уйдет около двух недель.
У каких других продуктов были проблемы с аккумуляторами?
В смартфонах, портативных компьютерах, электромобилях, ховербордах и самолетах загорелись батареи.
Boeing 787 Dreamliner были остановлены в 2013 году после того, как в Бостоне загорелся литий-ионный аккумулятор.В том же году батареи в электромобилях Tesla подверглись проверке как минимум после двух пожаров.
В мае Транспортный департамент запретил использование электронных сигарет с батарейным питанием на рейсах и их включение в зарегистрированный багаж. В июле более полумиллиона ховербордов с батарейным питанием были отозваны после как минимум 60 пожаров.
Если батареи проблемные, почему компании продолжают их использовать?
Аккумуляторные технологии развиваются медленно, в основном потому, что продукты должны проходить строгие испытания на безопасность.Литий-ионный ион оказался дешевым и легко воспроизводимым. И в целом они довольно безопасны. Хотя пожары и взрывы очень заметны, инциденты случаются редко, учитывая, сколько литий-ионных батарей производится и продается каждый год.
Исследователи разрабатывают жизнеспособную натриевую батарею | WSU Insider
Выпускник WSU, доктор философии, Цзюньхуа Сонг и его коллеги создали натриево-ионную батарею, которая содержит столько же энергии и работает так же, как и некоторые коммерческие литий-ионные батареи.Тина Хильдинг, Колледж инженерии и архитектуры Войанда
PULLMAN, Вашингтон. — Исследователи из Вашингтонского государственного университета (WSU) и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) создали натриево-ионную батарею, которая содержит столько же энергии и работает так же хорошо, как и некоторые химические составы коммерческих литий-ионных батарей, что потенциально позволяет жизнеспособная аккумуляторная технология из доступных и дешевых материалов.
Команда сообщает об одном из лучших на сегодняшний день результатов для натриево-ионной батареи.Он способен обеспечивать емкость, аналогичную некоторым литий-ионным аккумуляторам, и успешно перезаряжаться, сохраняя более 80 процентов своего заряда после 1000 циклов. Исследование, проведенное под руководством Юэ Линя, профессора Школы машиностроения и материаловедения Университета штата Вашингтон, и Сяолиня Ли, старшего научного сотрудника PNNL, опубликовано в журнале ACS Energy Letters.
«Это крупное развитие натрий-ионных аккумуляторов», — сказал д-р Имре Гюк, директор по хранению энергии Управления электричества Министерства энергетики, который поддерживал эту работу в PNNL.«Существует большой интерес к возможности замены литий-ионных аккумуляторов на Na-ионные во многих областях применения».
Литий-ионные аккумуляторы широко распространены и используются во многих приложениях, таких как сотовые телефоны, ноутбуки и электромобили. Но они сделаны из материалов, таких как кобальт и литий, которые являются редкими, дорогими и в основном встречаются за пределами США. По мере роста спроса на электромобили и накопители электроэнергии эти материалы станут труднее достать и, возможно, станут более дорогими.Литиевые батареи также будут проблематичными при удовлетворении колоссально растущего спроса на хранение энергии в электросетях.
С другой стороны, натриево-ионные батареи, сделанные из дешевого, обильного и устойчивого натрия из океанов или земной коры, могут стать хорошим кандидатом для крупномасштабного хранения энергии. К сожалению, они не содержат столько энергии, как литиевые батареи. У них также есть проблемы с перезарядкой, которая может потребоваться для эффективного хранения энергии. Ключевой проблемой для некоторых из наиболее многообещающих катодных материалов является то, что слой неактивных кристаллов натрия накапливается на поверхности катода, останавливая поток ионов натрия и, следовательно, разрушая батарею.
«Основная задача заключается в том, чтобы батарея имела как высокую плотность энергии, так и длительный срок службы», — сказал Цзюньхуа Сонг, ведущий автор статьи и аспирант WSU, который сейчас работает в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.
В рамках работы исследовательская группа создала катод из слоистого оксида металла и жидкий электролит, который содержал дополнительные ионы натрия, создав более соленый суп, который лучше взаимодействовал с катодом. Их катодная конструкция и система электролита обеспечивали непрерывное движение ионов натрия, предотвращая образование неактивных кристаллов на поверхности и позволяя беспрепятственно генерировать электричество.
«Наше исследование выявило существенную корреляцию между эволюцией структуры катода и взаимодействием поверхности с электролитом», — сказал Линь. «Это лучшие результаты, которые когда-либо сообщались для натрий-ионной батареи со слоистым катодом, показывая, что это жизнеспособная технология, которая может быть сопоставима с литий-ионными батареями».
В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы лучше понять важное взаимодействие между их электролитом и катодом, чтобы они могли работать с различными материалами для улучшения конструкции батареи.Они также хотят разработать батарею, в которой не используется кобальт, еще один относительно дорогой и редкий металл.
«Эта работа прокладывает путь к практическому применению натрий-ионных аккумуляторов, и фундаментальные идеи, которые мы получили о взаимодействии катод-электролит, проливают свет на то, как мы могли бы разработать будущие катодные материалы без кобальта или с низким содержанием кобальта для натриево-ионных аккумуляторов, а также в других типах аккумуляторных батарей », — сказал Сонг. «Если мы сможем найти жизнеспособные альтернативы как литию, так и кобальту, натрий-ионная батарея действительно сможет конкурировать с литий-ионными батареями.
