Chociaż akumulatory litowo-jonowe znakomicie spisywały się w dostarczaniu użytkownikom mobilnej elektroniki odpowiedniej energii, wciąż trwają badania, aby uczynić tę dziedzinę znacznie lepszą niż obecnie. Świat akumulatorów był nękany kilkoma niedociągnięciami przed pojawieniem się baterii litowo-jonowych. Wszędzie tam, gdzie jest technologia, postęp to jedno… Vay Tiền Nhanh. Ogniwa litowo-jonowe są obecnie najlepszym rozwiązaniem do zapewniania energii samochodom elektrycznym o średnim i dużym zasięgu. Producenci dążą do osiągnięcia jak największej gęstości ogniwa przy zachowaniu jak najwyższego poziomu bezpieczeństwa. W najbliższych latach rynek baterii litowo-jonowych będzie notował dalsze wzrosty, a zużycie ekwiwalentu węglanu litu wzrośnie ponadtrzykrotnie. Tymczasem wielkie koncerny samochodowe poszukują nowych rozwiązań pozwalających opracować wydajne i bardzo żywotne baterie. Toyota rozwija technologię baterii półprzewodnikowych. Z kolei rynek chiński przyszłość transportu widzi w ogniwach wodorowych. – Duże zainteresowanie ogniwami litowo-jonowymi wiąże się z tym, że mają one znacznie lepsze parametry niż dotychczasowe akumulatory na rynku. Mają np. trzykrotnie większą gęstość energii, gęstość mocy w stosunku do toksycznych ogniw niklowo-kadmowych, czy niklowo-wodorkowych. Duża gęstość mocy skumulowana na jednostkę masy i objętości to zasadnicze parametry, poza tym liczba cykli pracy jest również konkurencyjna w stosunku do akumulatorów niklowo-wodorkowych – mówi w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje profesor Janina Molenda, kierownik Katedry Energetyki Wodorowej AGH w Krakowie. Rynek baterii litowo-jonowych stale się rozwija. Producenci pojazdów elektrycznych, a zwłaszcza producenci samochodów, nieustannie dążą do tego, by baterie cechowały się wyższą gęstością energii, a także bezpieczeństwem stosowania, żywotnością i stabilnością. Wszystko po to, by samochody elektryczne były zdolne na jednym ładowaniu pokonać jak najwięcej kilometrów, a także by późniejsze doładowywanie baterii trwało jak najkrócej. Nowoczesne baterie muszą też dobrze radzić sobie z pokryciem dużo większego zapotrzebowania na energię przy ruszaniu z miejsca i przyspieszaniu pojazdu. Na razie najlepiej radzą sobie z tym wszystkim właśnie ogniwa litowo-jonowe. – Żywotność akumulatorów litowych do samochodów jest przewidziana na 10 lat, więc są to technologie, które bazują na materiałach bardziej stabilnych. Stabilność ogniwa litowego dla zastosowań długoletnich o większym czasie trwania wiąże się ze stabilnością poszczególnych komponentów w kontakcie z elektrolitem ciekłym. Ciągle w bateriach litowych używany jest z konieczności elektrolit ciekły, bo nie mamy elektrolitu stałego, który by odpowiednio przewodził w temperaturze pokojowej – tłumaczy ekspertka. Stały elektrolit w elektromobilności planuje wykorzystać Toyota. Japoński koncern w najbliższych latach postawi na wdrożenie baterii półprzewodnikowych. Te mają oferować większą gęstość energii niż baterie litowo-jonowe używane przez Teslę i innych konkurentów. Akumulatory tego typu wykorzystują stały elektrolit zamiast ciekłego elektrolitu stosowanego w akumulatorach litowo-jonowych. Prezentacja rozwiązania w autach Toyoty możliwa będzie najwcześniej w 2020 roku. Japoński producent swoją technologią planuje się podzielić ze swoimi partnerami, tzn. Mazdą, Suzuki i Subaru. Bateriami półprzewodnikowymi zainteresowane są także marki takie jak Volkswagen czy BMW. Z kolei Tesla, jeden ze światowych liderów elektromobilności, rozwijać będzie w najbliższych latach własne ogniwa litowo-jonowe. Na razie przedsiębiorstwo Elona Muska współpracuje na tym polu z japońskim koncernem Panasonic. Położenie nacisku na produkcję własnych baterii pozwoli amerykańskiemu gigantowi uniezależnić rozwój swoich technologii dla elektromobilności od tego partnera. W najbliższych latach dominującymi na rynku będą ogniwa litowo-jonowe o wyższej zawartości niklu – wynika ze spotkania naukowców podczas XI konferencji Lithium Supply&Markets, która odbyła się w połowie czerwca w chilijskim Santiago. Katody niklowo-kobaltowo-manganowe staną się bardziej popularne z uwagi na ich wyższą gęstość w porównaniu z katodami z żelazofosforanem litu. Te pierwsze nadają się szczególnie do zasilania w energię pojazdów o średnich (250–350 km) i wysokich (ponad 500 km) zasięgach, podczas gdy te drugie bardziej sprawdzają się w autobusach i małych samochodach stosowanych na dystansach do 100 km. Dzięki ogniwom litowo-jonowym możliwy jest jednak rozwój nie tylko elektromobilności. – W tej chwili zastosowanie ogniw litowych to nie tylko przenośna elektronika czy nawet samochody elektryczne lub hybrydowe, lecz także wielkie magazyny energii o pojemności nawet 100 megawatów. Takie instalacje powstają już na świecie – mówi prof. Janina Molenda. Chiny, będące największym na świecie rynkiem motoryzacyjnym, a także liderem sprzedaży tanich aut elektrycznych, przyszłość widzą w ogniwach wodorowych. Zgodnie z założeniami tamtejszego rządu, w ciągu najbliższej dekady po chińskich drogach ma jeździć milion aut z napędem wodorowym. W przyszłym roku chiński rząd wycofa dotacje długoterminowe dla rozwoju elektromobilności przy jednoczesnym utrzymaniu dotacji dla transportu opartego na ogniwach wodorowych. Według ustaleń z Lithium Supply & Markets całkowite zużycie ekwiwalentu węglanu litu na świecie osiągnie najprawdopodobniej 1 mln ton do 2025 r. W 2018 roku było to około 300 tys. ton. Źródło: Newseria Szybkie ładowanie nowoczesnych akumulatorów litowo-jonowych jest możliwe, ale tylko jeśli mamy dostępną odpowiednio dużą mocCzas ładowania akumulatorów skrócił się w ostatnich latach do tego stopnia, że praktycznie niemożliwe staje się wykorzystanie w pełni ich możliwości w pojazdach - ze względu na ograniczoną dostępną moc. Produkowane obecnie akumulatory litowo-jonowe można zazwyczaj naładować do 80% ich pojemności w czasie od 15 do 60 minut, przy czym zaznaczyć należy, że większy prąd ładowania powoduje szybszą degradację akumulatora. Niektórzy producenci, tacy jak Altair Nanotechnologies oraz Toshiba posiadają już opracowane akumulatory, wykorzystujące tytanian litu, które można naładować do 80-90% w mniej niż 5 minut, a do 100% w około 10 minut i to przy zachowaniu żywotności na poziomie 10-15 lat. Obaj wymienieni producenci przymierzają się do komercjalizacji swoich produktów na dużą skalę. Toshiba inwestuje ponad 300 mln USD aby w 2010r. produkować 3 mln ogniw SCiB miesięcznie oraz 10 mln ogniw miesięcznie w 2015r. Tymczasem Altairnano testuje swoje akumulatory w motoryzacji w takich pojazdach jak: Proterra EcoRide BE35, Lightning GT, czy Current Eliminator V. Ogniwo SCiB (Super Charge ion Battery) 4,2 Ah 2,4 V [1] Ogniwo Altairnano 50 Ah 2,3 V [6] Okazuje się jednak, że akumulatory litowo-jonowe można ładować jeszcze szybciej - w sekundy. Dowiedli tego naukowcy z Massachusetts Institute of Technology, którzy zmodyfikowali materiał elektrod LiFePO4, osiągając czas ładowania i rozładowania próbki ogniwa na poziomie 10-20 s. Przy tak krótkich czasach ładowania-rozładowania zaciera się granica między akumulatorami, a superkondensatorami. Artykuł prezentujący dokonanie pracowników MIT ukazał się w marcu 2009r. w prestiżowym czasopiśmie Nature. Bardzo możliwe, że nowa technologia wejdzie do produkcji w ciągu kilku lat. Próbka nowego materiału [7] Naukowcy z MIT przewidują, że nowe akumulatory znajdą zastosowanie w urządzeniach przenośnych. Jednak przy tak krótkich czasach problematyczne wydaje się naładowanie nawet telefonu komórkowego, nie wspominając o laptopie. akumulator BL-5C [10] Teoretyczna moc ładowania telefonu z akumulatorem BL-5C (1020 mAh, 3,7 V, około 3,77 Wh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [W] 1 h 3,77 30 min 7,54 15 min 15,08 10 min 22,6 5 min 45,2 1 min 226 20 s 678 10 s 1356 Tabela 1: Teoretyczna moc ładowania telefonu z akumulatorem BL-5C (1020 mAh, 3,7 V, około 3,77 Wh) Jak widać powyżej, ładowanie telefonu komórkowego z akumulatorem BL-5C w 10 s wymagałoby blisko 1,4 kW mocy (bez uwzględniania sprawności procesu) oraz stosowanej ładowarki. Dokonując tych samych obliczeń dla laptopa okaże się, że niezależnie od możliwości akumulatora, nie naładujemy laptopa w minutę dysponując w mieszkaniu zasilaniem 16 A, 230 V, a więc teoretycznie mocą jedynie 3680 W. akumulator Whitenergy [11] Teoretyczna moc ładowania laptopa z akumulatorem Whitenergy (8800 mAh, 11,1 V, około 98 Wh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [W] 1 h 98 30 min 196 15 min 392 10 min 588 5 min 1176 1 min 5880 20 s 17640 10 s 35280 Tabela 2: Teoretyczna moc ładowania laptopa z akumulatorem Whitenergy (8800 mAh, 11,1 V, około 98 Wh) Z powyższych obliczeń wynika, że tylko najmniejsze urządzenia przenośne będą mogły w przyszłości wykorzystywać nowe akumulatory do ładowania w przeciągu sekund. W przypadku laptopów, niezasadne wydaje się schodzenie z czasem ładowania poniżej 5 minut ze względu na zbyt dużą moc. Ponadto do ładowania w ciągu 5-10 minut wystarczą w zupełności akumulatory SCiB Toshiby. A co z pojazdami? Czy one będą mogły być kiedykolwiek ładowane w przeciągu sekund? Nie. A przynajmniej nie w przewidywalnej przyszłości. Spójrzmy jak wyglądają tabele dla trzech przykładowych pojazdów: ELMOTO HR-2 Teoretyczna moc ładowania akumulatora w lekkim motocyklu ELMOTO HR-2 (1,2 kWh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [kW] 1 h 1,2 30 min 2,4 15 min 4,8 10 min 7,2 5 min 14,4 1 min 72 20 s 216 10 s 432 Tabela 3: Teoretyczna moc ładowania akumulatora w lekkim motocyklu ELMOTO HR-2 (1,2 kWh) Mitsubishi i-MiEV Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Mitsubishi i-MiEV (16 kWh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [kW] 1 h 16 30 min 32 15 min 64 10 min 96 5 min 192 1 min 960 20 s 2880 10 s 5760 Tabela 4: Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Mitsubishi i-MiEV (16 kWh) Tesla Model S Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Tesla Model S (70 kWh) Czas ładowaniaŚrednia moc ładowania [kW] 1 h 70 30 min 140 15 min 280 10 min 420 5 min 840 1 min 4200 20 s 12600 10 s 25200 Tabela 5: Teoretyczna moc ładowania akumulatora w samochodzie Tesla Model S (70 kWh) Analizując powyższe wyniki można stwierdzić, że ładowanie pojazdów elektrycznych w ciągu sekund to czysta abstrakcja. Nawet najmniejszy pojazd ELMOTO HR-2 potrzebuje 72 kW, żeby naładować się w minutę i to wciąż bez uwzględniania sprawności ładowarki. Jeśli chodzi o Mitsubishi i-MiEV to do ładowania w przeciągu minuty potrzebujemy już ponad 1 MW mocy. Tesla Model S potrzebowałaby natomiast ponad 4,2 MW mocy, aby uzupełnić energię w minutę. Wydaje się zatem, że odkrycie naukowców z MIT nie będzie miało żadnego znaczenia dla pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Akumulator, który można naładować w sekundy to rzecz zdecydowanie wyprzedzająca swój czas. Niemniej jednak należy mieć nadzieję, że opracowanie akumulatorów, posiadających zdolność ładowania i rozładowywania w 10-20 s, zaowocuje zwiększeniem ich trwałości przy dłuższych czasach, rzędu kilkudziesięciu minut. Niemiecki producent samochodów osobowych Daimler nieustannie pracuje nad systemem akumulatorów do samochodów elektrycznych. Eksperci zaangażowani ten projekt szczegółowo rozpatrują sposoby przechowywania energii, prowadzą badania, aby powstał najlepszy model akumulatora. Mając świadomość, że stanowi on podstawową część samochodu, analizują poszczególne aspekty techniczne i zmierzają do modernizacji akumulatorów generacja akumulatorów do samochodów elektrycznychEksperci w dziedzinie motoryzacji pracują nad stworzeniem akumulatora nowej generacji. Skupiają się nad zarządzaniem ciepłem, które znacząco wpływa na wydajność i długość użytkowania wprowadza na rynki światowe swój najnowszy model samochodu elektrycznego Mercedes EQC, który został wyposażony w akumulator litowo-jonowy z pojemnością 80 kWh, czego efektem jest zasięg od 374 do 417 km a także bardzo wydajny elektryczny napęd rozwiązania technologiczne budzą coraz większe zainteresowanie samochodami z napędem także >> Przelicznik KW na KM – sprawdź dlaczego trzeba przeliczaćMimo dużej wydajności tych nowoczesnych akumulatorów, producent samochodów nadal pracuje nad wprowadzeniem zmian, ulepszeń, które pozwolą stworzyć alternatywę dla baterii litowo-jonowych. Nie chodzi tylko o czas ładowania i gęstość energii, ale stabilny rozwój. Innowacyjnym pomysłem jest wszechstronne podejście do produkcji akumulatorów z wykorzystaniem sto procent energii z odnawialnych tylko pojemność akumulatora jest istotna?Najważniejszą kwestią, jaka brana jest pod uwagę przy projektowaniu nowej generacji akumulatorów jest bezpieczeństwo, wszelkie wprowadzane zmiany nie idą na kompromis w tym aspekcie. Daimler posiada wiele zastosowań baterii nie tylko do samochodów osobowych, ale również do Mercedesów dostawczych, autobusów i ciężarówek. Akumulatory 48-woltowe znalazły zastosowanie do napędu hybrydowego oraz do samochodów także >> Linia akumulatorów Uruchom® KamperProdukcja samochodów wiąże się z wykorzystaniem dużej ilości różnych surowców w tym pochodzących z zasobów naturalnych. Zrównoważony rozwój nastawiony jest na ich znaczne ograniczenie, dlatego prowadząc badania nad nowymi rozwiązaniami w odniesieniu do akumulatorów, eksperci dążą do zastąpienia cennych materiałów, zmniejszając ich uwagę brany jest recykling pozwalający na efektywniejsze wykorzystanie pozyskanych już surowców. Wpłynie to korzystnie na kwestię środowiskową produkowanych samochodów, które obecnie w 95% podlegają podaje, że za 10 lat na rynku pojawią się akumulatory do recyklingu, dzięki czemu będzie można odzyskać tak cenne surowce jak: nikiel, kobalt, miedź a także działania podejmowane są na razie na bateriach testowych, ale są już opracowane procesy zastosowania surowców wtórnych w cyklu używane obecnie do produkcji akumulatorów Akumulatory litowo-jonowe zawierają dwie metalowe folie miedziane lub aluminiowe, pomiędzy nimi są 2 elektrody, czyli anoda i katoda, między którymi dochodzi do reakcji elektrycznej, która potrzebuje takiego metalu jak lit. Katoda generuje największe koszty, ponieważ w jej skład wchodzą: mangan nikiel i kobalt, natomiast anoda zawiera lit, elektrolity, proszek grafitowy i separator. Trwające badania zmierzają do zastąpienia proszku grafitowego krzemem, co pozwoli osiągnąć większą gęstość energii w bateriach o 20-25%. Ponadto krzem poprawia szybkość ładowania. Również możliwe okazuje się zastąpienie kobaltu innymi materiałami, potwierdzają to prowadzone badania nad nową generacją akumulatorów. Surowce takie jak kobalt i lit mogą zostać zastąpione materiałami opartymi na manganie, który jest prostszy w dla akumulatorów litowo-jonowych są baterie litowo-siarkowe. Jak wiadomo, siarka należy do odpadów przemysłowych, który można w prosty sposób poddać recyklingowi. Jednak do wprowadzenia takiej techniki w samochodach osobowych potrzeba jeszcze wielu również badania nad zastąpieniem litu, jest to możliwe, dzięki wprowadzeniu w jego miejsce się, że obecnie nie ma zamiennika dla akumulatora litowo-jonowego. Okazuje się, że w niektórych zastosowaniach jest to jednak możliwe. Mowa jest o baterii półprzewodnikowej zawierającej stały elektrolit, znajdzie ona zastosowanie w autobusie Mercedes-Benz eCitaro już w drugiej połowie 2020 roku. Innowacyjna technologia posiada długi cykl życia, akumulator w swoim składzie nie ma niklu, kobaltu i manganu. W tym przypadku niższa jest gęstość energii, dlatego bateria ładuje się wolniej i ma duży rozmiar. Posiada zastosowanie do pojazdów użytkowych, ale do samochodów osobowych jest nieodpowiednia.

baterie litowo jonowe do samochodów elektrycznych