Акб технологии: Технологии автомобильных аккумуляторов -Всё про АКБ

Технологии изготовления необслуживаемых АКБ

В данной статье мы расскажем о современных технологиях изготовления аккумуляторных батарей, применяемых в системах резервного электроснабжения.

Аккумуляторные батареи (АКБ), изготовленные по технологиям AGM и GEL являются традиционными свинцово-кислотными АКБ. Принцип их работы аналогичен принципу действия «обычной» аккумуляторной батареи. Однако, в отличии от «обычных», например, автомобильных АКБ, батареи, изготовленные по технологиям AGM и GEL, содержат в себе абсорбированный (связанный) электролит, а не жидкий.

В батареях, изготовленных по технологии AGM (Absorptive Glass Mat — «поглощающее стекловолокно»), пространство между электродами заполнено микропористым материалом-сепаратором из стекловолокна. Эта система действует как губка — удерживает кислоту и не дает ей растекаться даже при повреждении корпуса АКБ.

При изготовлении батарей по технологии GEL (Gel Electrode — «электрод в виде геля») в состав электролита вводится двуокись кремния, которая придает электролиту желеобразную консистенцию.

В классических свинцово-кислотных АКБ, в процессе заряда, происходит выделение газов (в основной массе водорода и кислорода), которые в дальнейшем испаряются. Благодаря применению пористого стекловолокна (технология AGM) или желеобразной консистенции (технология GEL), выделяющиеся молекулы водорода и кислорода не испаряются.

В процессе дальнейших химических реакций они возвращаются в состав электролита (в химии этот процесс называется рекомбинацией газов). Эффективность этого процесса в современных АКБ достигает 99% — количество испаряющегося газа ничтожно мало. По этой причине электролит сохраняет свои химические свойства в течение многих лет, а данные типы батарей называют необслуживаемыми.

Основные преимущества AGM и GEL аккумуляторов

• не требуют никакого специального обслуживания и доливки электролита
• относительно безопасны даже в случае повреждения корпуса (кислота находится в связанном состоянии)
• отсутствие испарений газов позволяет устанавливать их в любом даже жилом помещении
• низкий саморазряд — примерно 2% в месяц (при температуре 20°С)

Свободный газ, который с течением длительного времени эксплуатации накапливается в аккумуляторе, автоматически удаляется посредством специального выпускного клапана в тот момент, когда избыточное давление в корпусе АКБ достигает заданного уровня.  Поскольку количество этого газа крайне ничтожно — достаточно естественной вентиляции.

Вторая функция клапана — защита батареи от разрыва в случае непредвиденных ситуаций — резкое повышение температуры, экстремальные режимы работы и прочее.

Какой аккумулятор выбрать AGM или GEL?

Аккумуляторы AGM идеальны для буферного режима — режим работы, при котором аккумулятор постоянно заряжен, а разряды редкие и малой глубины. При таком режиме работы срок службы аккумулятора составляет 10-12 лет. Однако, использование его в цикличном режиме — постоянная разрядка-зарядка даже на 30-40% от номинальной емкости сокращает срок службы аккумулятора в 1,5-2 раза.

Также необходимо приступить к заряду аккумулятора AGM непосредственно после разряда (не позднее чем в течение 24 часов). В противном случае происходит необратимое снижение номинальной емкости аккумулятора.

Основные области применения

• буферные системы энергоснабжения
• источники бесперебойного питания
• сфера телекоммуникаций и связи
• станции сотовой связи
• бытовое потребление электроэнергии
• навигационное оборудование
• солнечные элементы

Аккумуляторы GEL лучше восстанавливаются после глубокого разряда, чем аккумуляторы AGM, даже если процесс заряда батарей происходит по прошествии какого-то времени после разряда. Батареи GEL нормально переносят недозаряд (этот тот случай, когда происходит повторное отключение внешнего электроснабжения, в то время как аккумулятор еще не успел полностью зарядится после первого отключения).

Электролит в густом состоянии менее подвержен расслоению на кислоту и воду, поэтому GEL аккумуляторы лучше переносят плохие параметры тока подзаряда.

Основные области применения

• системы энергоснабжения в цикличных режимах работы
• бытовое потребление электроэнергии
• сфера телекоммуникации и связи
• системы искусственного охлаждения
• запуск стационарных двигателей
• водяные насосы
• портативное медицинское оборудование

GEL аккумуляторы выдерживают большее количество циклов разряд-заряд по сравнению с AGM аккумуляторами. При прочих равных условиях количество циклов разряд-заряд GEL аккумуляторов может превышать количество циклов разряд-заряд AGM аккумуляторов в 1,5-2,0 раза.

Резюме

Преимущества AGM аккумуляторов

• более низкая стоимость по сравнению с GEL аккумуляторами, примерно 10-15%
• лучше переносят разряд большими токами (на большую мощность)
• подзаряд происходит быстрее, чем у GEL аккумуляторов 6-8 часов против 8-10

Преимущества GEL аккумуляторов

• выдерживают большее количество циклов разряд-заряд
• полностью восстанавливают емкость после глубокого разряда
• лучше переносят плохие параметры тока заряда
• хорошо переносят разряд из недозаряженного состояния

AGM аккумуляторы выгоднее использовать для резервного электроснабжения при редких и непродолжительных перебоях в электроснабжении, либо в «буферных системах», когда требуется работа на большую мощность, но на короткое время (например, для запуска генератора).

GEL аккумуляторы больше подходят для ситуаций, когда длительность отсутствия внешнего электроснабжения имеет непредсказуемый характер. Особенно выгодны при длительной работе на небольшой мощности.

На нашем сайте Вы можете ознакомиться с каталогом АКБ, предлагаемых нашей компанией.

Технологии производства аккумуляторов — свинцово-кислотные АКБ, AGM или гелевые Gel.

Мы заметили что у Вас выключен JavaScript.

Необходимо включить его для корректной работы сайта.

Все автомобильные аккумуляторы являются основным автономным источником электрического тока, вырабатывают электроэнергию благодаря происходящим внутри корпуса химическим реакциям, способны заряжаться и накапливать электричество для запуска двигателя и питания электрических устройств при работающем или неработающем двигателе автомобиля.

Однако в современной автоиндустрии существует несколько технологий работы аккумуляторных батарей, зарядки и выработки электричества, которые необходимо учитывать при выборе АКБ для собственного авто.

Типовые свинцово-кислотные аккумуляторы

«Классические» свинцово-кислотные аккумуляторы (технология WET) появились еще в конце XIX-го века и представляли собой пакеты свинцовых решетчатых пластин с пастой двуокиси свинца, установленные в прочном корпусе, куда заливался электролит на основе воды и серной кислоты.

При подключении нагрузки на АКБ, пластины и электролит замыкают цепь, а возникающая химическая реакция (губчатый свинец и окись преобразуются в сульфат свинца, а плотность электролита падает) вызывает направленный электрический ток, и батарея начинает разряжаться. При зарядке аккумулятора, электролит увеличивает плотность, а масса свинцовых пластин растет.
Такие 12-вольтовые аккумуляторы используются и сегодня. Они недороги, практичны, устойчивы к средним перезарядам, эксплуатируются до 5-ти лет, могут быть обслуживаемыми и необслуживаемыми. Однако, владельцам такой АКБ обычно необходимо постоянно следить за уровнем и плотностью электролита, а конструкция не очень надежна (замыкания осыпающихся пластин, перезаряд чреват взрывом, клеммы окисляются при выкипании электролита и т. п.). Кроме того, испарение электролита опасно для человека.

В 70-х годах ХХ-го века были созданы необслуживаемые аккумуляторы (токовыводы на основе свинцово-кальциевого сплава + олово), не требующие частого долива воды и имеющие вдвое больший срок эксплуатации. В начале 80-х годов появились также гибридные АКБ с токовыводами из сплава сурьмы, кадмия, свинца и кальция, а в начале XXI столетия появились батареи с токовыводами из многокомпонентных сплавов с добавками серебра. Главное их преимущество: очень медленный разряд и минимальный расход воды, что сделало аккумуляторных полностью необслуживаемыми.

Современные технологии АКБ

Современный мировой рынок аккумуляторных автомобильных батарей предлагает несколько видов АКБ с разными технологиями работы:

• SLA (VRSA) – герметизированные обслуживаемые и необслуживаемые батареи со свинцово-кислотным наполнением и регулируемым клапаном давления (возникает при перезарядке). Комплектуются сурьмянистыми и кальциевыми токовыводами.
• Аккумуляторы по технологии EFB — разновидность кислотно-свинцовых батарей, в которых на положительный токовывод нанесен тонкий слой гигроскопичного синтетического волокна, защищающий катод от осыпания.
• Аккумуляторы по технологии AGM – разновидности свинцово-кислотные АКБ, в которых пластины из чистого свинца располагаются очень плотно и перемежаются сепараторами из микроскопического поглощающего стекловолокна, залитыми электролитом.
• Гелевые аккумуляторы – свинцово-кислотные необслуживаемые АКБ, в которых электролит имеет желеобразное состояние, так как в электролит добавлена двуокись кремния.

Технология EFB для АКБ
Благодаря тому, что пластины всегда находятся во влажном состоянии, аккумулятор:
— быстро заряжается;
— имеет повышенную плотность активной массы;

— поддерживает низкое сопротивление;
— создает высокий пусковой ток.

Такая АКБ служит долго, надежно и выдерживает большое количество перезарядок. Технология считается «промежуточной» между классическими WET-аккумуляторами и новейшими AGM-батареями.

Технология AGM 
Absorptive Glass Mat (AGM) — самая современная технология аккумуляторных автомобильных свинцово-кислотных батарей необслуживаемого типа. Благодаря особому составу волокна, электролит не растекается и не испаряется, формируя плотную адсорбированную массу.

Преимущества такой технологии:
— высокий пусковой ток (до 1000 А) при невысоком сопротивлении;
— инертность пластин к сильным вибрациям;
— отсутствие газовыделения и испарения электролита;
— устойчивость к глубокой разрядке;

— устойчивость к морозам;
-быстрая зарядка.

АКБ на основе AGM универсален и может монтироваться на корпусе авто в любом положении (в том числе, горизонтальном), практически не требуют обслуживания. При нарушении целостности корпуса аккумулятора, электролит не вытекает и не создает пожароопасных ситуаций, что делает батарею на 100% безопасной для здоровья. Срок службы такой аккумуляторной батареи – не менее 8-10-ми лет (190-850 циклов зарядки)
Технология AGM считается намного более продвинутой, чем классическая технология WET и существенно лучше, чем EFB. Однако, при эксплуатации AGM-аккумулятора, следует помнить, что он не любит слишком высокого напряжения при зарядке (не более 15 V), сверхнизких температур (электролит замерзает при -50С) и требует постоянного контроля заряда с помощью реле-регулятора.

27.09.2016

К другим статьям

Что будет дальше с аккумуляторами в 2023 году

Что будет дальше в технологиях

Ожидайте новые химические составы аккумуляторов для электромобилей и рост производства благодаря государственному финансированию в этом году.

By

• Кейси Краунхарт Страница архива

4 января 2023 г.

BMW планирует инвестировать 1,7 миллиарда долларов в свой новый завод в Южной Каролине для производства электромобилей и их аккумуляторов. подробнее о батареях. Электромобили превысили 10% мировых продаж автомобилей в 2022 году, и к концу этого десятилетия они должны достичь 30%.

Политика во всем мире только ускорит этот рост: недавнее законодательство по климату в США вливает миллиарды в производство аккумуляторов и стимулирует покупки электромобилей. Европейский союз и несколько штатов США ввели запрет на транспортные средства, работающие на газе, начиная с 2035 года. 

Для перехода потребуется много аккумуляторов — более качественных и дешевых.

Большинство современных электромобилей питаются от литий-ионных аккумуляторов — технологии с многолетней историей, которая также используется в ноутбуках и сотовых телефонах. Все эти годы разработки помогли снизить цены и повысить производительность, поэтому сегодняшние электромобили приближаются к цене автомобилей с бензиновым двигателем и могут проезжать сотни миль без подзарядки. Литий-ионные батареи также находят новые применения, включая хранение электроэнергии в сети, что может помочь сбалансировать прерывистые возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия.

Но многое еще можно улучшить. Академические лаборатории и компании ищут способы улучшить технологию — повысить емкость, сократить время зарядки и сократить расходы. Цель состоит в еще более дешевых батареях, которые обеспечат дешевое хранение в сети и позволят электромобилям преодолевать гораздо большие расстояния без подзарядки.

В то же время опасения по поводу поставок основных материалов для аккумуляторов, таких как кобальт и литий, подталкивают к поиску альтернатив стандартным литий-ионным химическим веществам.

На фоне растущего спроса на электромобили и возобновляемые источники энергии, а также бурного развития аккумуляторных батарей одно можно сказать наверняка: батареи будут играть ключевую роль в переходе на возобновляемые источники энергии. Вот чего ожидать в 2023 году.

Радикальное переосмысление

В 2023 году могут быть достигнуты некоторые совершенно иные подходы к батареям для электромобилей, хотя, вероятно, потребуется больше времени, чтобы они оказали коммерческое влияние.

В этом году следует обратить внимание на так называемые твердотельные батареи. В литий-ионных батареях и связанных с ними химических веществах используется жидкий электролит, который перемещает заряд; твердотельные батареи заменяют эту жидкость керамикой или другими твердыми материалами.

Этот обмен открывает возможности, позволяющие накапливать больше энергии в меньшем пространстве, потенциально увеличивая запас хода электромобилей. Твердотельные батареи также могут перемещать заряд быстрее, что означает более короткое время зарядки. А поскольку некоторые растворители, используемые в электролитах, могут быть легковоспламеняющимися, сторонники твердотельных батарей говорят, что они повышают безопасность, снижая риск возгорания.

В твердотельных батареях может использоваться широкий спектр химических элементов, но в основном кандидате на коммерциализацию используется металлический литий. Quantumscape, например, сосредоточена на этой технологии и привлекла сотни миллионов инвестиций, прежде чем стать публичной компанией в 2020 году. У компании есть соглашение с Volkswagen, согласно которому к 2025 году ее аккумуляторы могут быть установлены в автомобилях.  

Но полностью заново изобрести аккумуляторы оказалось непросто, и литий-металлические аккумуляторы столкнулись с опасениями по поводу износа с течением времени, а также с производственными проблемами. В конце декабря Quantumscape объявила, что доставила образцы автомобильным партнерам для тестирования, что стало важной вехой на пути к использованию твердотельных аккумуляторов в автомобилях. Другие производители твердотельных аккумуляторов, такие как Solid Power, также работают над созданием и тестированием своих аккумуляторов. Но хотя в этом году они могут достичь значительных успехов, в 2023 году их аккумуляторы не будут использоваться в транспортных средствах. 

Твердотельные батареи — не единственная новая технология, на которую стоит обратить внимание. Натрий-ионные батареи также резко отличаются от распространенных сегодня литий-ионных химических элементов. Эти батареи имеют конструкцию, аналогичную литий-ионным батареям, включая жидкий электролит, но вместо лития в них используется натрий в качестве основного химического ингредиента. Китайский гигант по производству аккумуляторов CATL, как сообщается, планирует начать их массовое производство в 2023 году.

Натрий-ионные батареи могут не улучшить производительность, но они могут сократить расходы, поскольку они основаны на более дешевых и более доступных материалах, чем литий-ионные химические вещества. Но неясно, смогут ли эти батареи удовлетворить потребности в запасе хода и времени зарядки электромобилей, поэтому несколько компаний, занимающихся этой технологией, таких как американская Natron, нацелены на запуск менее требовательных приложений, таких как стационарные устройства хранения или микромобильные устройства. например, электровелосипеды и скутеры.

Сегодня рынок аккумуляторов, предназначенных для стационарного энергоснабжения, невелик — примерно одна десятая рынка аккумуляторов для электромобилей, по словам Яёи Секине, руководителя отдела накопления энергии исследовательской компании BloombergNEF. Но потребность в хранении электроэнергии растет по мере того, как устанавливается все больше возобновляемых источников энергии, поскольку основные возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, являются переменными, а батареи могут помочь хранить энергию, когда она понадобится.

Литий-ионные аккумуляторы не идеальны для стационарного хранения, хотя сегодня они широко используются для этого. В то время как батареи для электромобилей становятся меньше, легче и быстрее, основная цель стационарного хранения — сократить расходы. Размер и вес не имеют большого значения для сетевого хранилища, а это означает, что различные химические процессы, скорее всего, одержат верх.

Одной из восходящих звезд стационарного хранилища является железо, и два игрока могут добиться прогресса в следующем году. Form Energy разрабатывает железо-воздушную батарею, в которой используется электролит на водной основе и которая в основном накапливает энергию за счет обратимого ржавления. Недавно компания объявила о строительстве производственного предприятия стоимостью 760 миллионов долларов в Вейртоне, Западная Вирджиния, строительство которого планируется начать в 2023 году. Другая компания, ESS, строит железную батарею другого типа, в которой используется аналогичная химия; он начал производство в своей штаб-квартире в Уилсонвилле, штат Орегон.

Изменения в рамках стандарта

Литий-ионные аккумуляторы становятся все лучше и дешевле, но исследователи продолжают совершенствовать технологию, чтобы добиться большей производительности и снизить затраты.

Частично мотивация связана с волатильностью цен на материалы для аккумуляторов, что может подтолкнуть компании к изменению химического состава. «Это игра с издержками, — говорит Секине.

Катоды, как правило, являются одной из самых дорогих частей батареи, а тип катода, называемый NMC (никель-марганцево-кобальтовый), сегодня является доминирующей разновидностью аккумуляторов для электромобилей. Но эти три элемента, в дополнение к литию, дороги, поэтому сокращение некоторых или всех из них может помочь снизить затраты.

Этот год может стать годом прорыва для одной альтернативы: литий-железо-фосфат (LFP), недорогой катодный материал, иногда используемый для литий-ионных аккумуляторов.

Недавние улучшения в химии и производстве LFP помогли повысить производительность этих батарей, и компании переходят к внедрению этой технологии: доля рынка LFP быстро растет: с примерно 10% мирового рынка электромобилей в 2018 году до примерно 40% в 2018 году. 2022. Tesla уже использует аккумуляторы LFP в некоторых автомобилях, а автопроизводители, такие как Ford и Volkswagen, объявили, что планируют начать предлагать некоторые модели электромобилей с химией.

Хотя исследования аккумуляторов, как правило, сосредоточены на химическом составе катодов, аноды также находятся в очереди на усовершенствование.

Сегодня в большинстве анодов литий-ионных аккумуляторов, независимо от состава катода, для удержания ионов лития используется графит. Но такие альтернативы, как кремний, могут помочь увеличить плотность энергии и ускорить зарядку.

Кремниевые аноды были предметом исследований в течение многих лет, но исторически они не имели достаточно длительного срока службы, чтобы служить в продуктах. Однако теперь компании начинают расширять производство материалов.

В 2021 году стартап Sila начал производить кремниевые аноды для батарей в носимых фитнес-устройствах. Недавно компания получила от Министерства энергетики грант в размере 100 миллионов долларов на строительство производственного предприятия в Мозес-Лейк, штат Вашингтон. Завод будет служить партнерству Sila с Mercedes-Benz и, как ожидается, будет производить материалы для аккумуляторов электромобилей, начиная с 2025 года.

Другие стартапы работают над смешиванием кремния и графита для изготовления анодов. OneD Battery Sciences, которая сотрудничает с GM и Sionic Energy, может предпринять дополнительные шаги по коммерциализации в этом году.

Продукты, формирующие политику

Закон о снижении инфляции, принятый в конце 2022 года, выделяет почти 370 миллиардов долларов на финансирование климата и экологически чистой энергии, включая миллиарды на производство электромобилей и аккумуляторов. «Все думают об IRA», — говорит Йет-Минг Чанг, исследователь материалов в Массачусетском технологическом институте и основатель нескольких компаний по производству аккумуляторов.

IRA будет предоставлять ссуды и гранты производителям аккумуляторов в США, повышая мощность. Кроме того, предусмотренные законом налоговые льготы для электромобилей стимулируют автопроизводителей приобретать материалы для аккумуляторов в США или у своих партнеров по свободной торговле и производить аккумуляторы в Северной Америке. Из-за финансирования IRA и ограничений налогового кредита на электромобили автопроизводители будут продолжать объявлять о новых производственных мощностях в США и искать новые способы получения материалов.

Все это означает, что спрос на основные ингредиенты литий-ионных аккумуляторов, включая литий, кобальт и никель, будет возрастать. Одним из возможных результатов стимулов IRA является рост уже растущего интереса к переработке аккумуляторов. Хотя в ближайшее время не будет достаточно электромобилей, чтобы удовлетворить спрос на некоторые важные материалы, рециркуляция начинает накаляться.

CATL и другие китайские компании лидируют в переработке аккумуляторов, но в этом году отрасль может увидеть значительный рост на других крупных рынках электромобилей, таких как Северная Америка и Европа. Компании Redwood Materials и Li-Cycle из Невады со штаб-квартирой в Торонто строят предприятия и работают над разделением и очисткой ключевых металлов, таких как литий и никель, для повторного использования в батареях.

Компания Li-Cycle должна начать ввод в эксплуатацию своего основного предприятия по переработке в 2023 году. Redwood Materials начала производить свой первый продукт, медную фольгу, на своем предприятии за пределами Рино, штат Невада, и недавно объявила о планах строительства второго предприятия, начиная с этого года. в Чарльстоне, Южная Каролина.

С потоком денег от IRA и других политиков во всем мире, подпитывающим спрос на электромобили и их аккумуляторы, 2023 год будет годом, за которым стоит наблюдать.

Эта статья является частью серии статей MIT Technology Review «Что дальше», в которой мы рассматриваем отрасли, тенденции и технологии, чтобы дать вам первое представление о будущем.

Кейси Краунхарт

Продолжайте читать

Самые популярные

Оставайтесь на связи

Иллюстрация Роуз Вонг предстоящие события и многое другое.

Введите адрес электронной почты

Политика конфиденциальности

Спасибо за отправку вашего электронного письма!

Ознакомьтесь с другими информационными бюллетенями

Похоже, что-то пошло не так.

У нас возникли проблемы с сохранением ваших настроек. Попробуйте обновить эту страницу и обновить их один раз больше времени. Если вы продолжаете получать это сообщение, свяжитесь с нами по адресу customer-service@technologyreview.com со списком информационных бюллетеней, которые вы хотели бы получать.

Знакомьтесь: новые аккумуляторы открывают доступ к более дешевым электромобилям

Изменение климата

Запланированный завод знаменует собой важную веху в США для новых аккумуляторов, которые позволяют создавать более дешевые и долговечные электромобили.

Автор:

• Кейси Краунхарт Страница архива

17 февраля 2023 г.

Ford Motor Company

В Америку поступают новые аккумуляторы.

На этой неделе Ford объявил о планах строительства нового завода в Мичигане, который будет производить литий-железо-фосфатные батареи для своих электромобилей. Завод, который, как ожидается, будет стоить 3,5 миллиарда долларов и начнет производство в 2026 году, станет первым заводом, производящим эти батареи в США.

«Это большое дело», — сказала губернатор Мичигана Гретхен Уитмер на пресс-конференции, посвященной планам завода. Расширение вариантов аккумуляторов позволит Ford «создавать больше электромобилей быстрее и, в конечном итоге, сделать их более доступными», — сказал Билл Форд, исполнительный председатель Ford.

Также известные как литий-железо-фосфатные (LFP) батареи, которые будут производиться на новом заводе, они представляют собой более дешевую альтернативу никель- и кобальтсодержащим батареям, которые сегодня используются в большинстве электромобилей в США и Европе. В то время как популярность этой технологии в Китае росла, завод Ford, разработанный в сотрудничестве с китайским аккумуляторным гигантом CATL, знаменует собой веху на Западе. Сокращая расходы, а также повышая скорость зарядки и продлевая срок службы, аккумуляторы LFP могут помочь водителям расширить возможности электромобилей.

Все литий-ионные батареи содержат литий, который помогает накапливать заряд в части батареи, называемой катодом. Но литий не выполняет эту работу в одиночку: в катоде к нему присоединяется вспомогательная масса из других материалов.

Самый распространенный тип катода, который сегодня используется в автомобилях, помимо лития содержит никель, марганец и кобальт. Некоторые автопроизводители, такие как Tesla, используют другую катодную химию, состоящую из никеля, кобальта и алюминия. Оба этих типа катодов получили известность отчасти потому, что они имеют высокую плотность энергии, а это означает, что батареи будут меньше и легче, чем другие, которые могут хранить такое же количество энергии.

В то время как эти два вещества использовались по умолчанию для катодов в батареях электромобилей, литий-железо-фосфат, более старая химия, в последние несколько лет снова стал популярным, в основном благодаря огромному росту в Китае.

Эти железосодержащие батареи, как правило, примерно на 20% дешевле, чем другие литий-ионные батареи той же емкости. Отчасти это связано с тем, что LFP не содержит кобальта или никеля, дорогих металлов, цены на которые в последние годы сильно колебались. Производители аккумуляторов также работают над снижением содержания кобальта, поскольку добыча этого металла связана с особо вредными условиями труда.

Производство катодов без кобальта и никеля может помочь автопроизводителям сократить расходы, и некоторые из них уже начали менять химический состав аккумуляторов, используемых в автомобилях, продаваемых в США. Сегодня Tesla импортирует элементы LFP из Китая для некоторых моделей, в том числе для Model 3. Ранее Ford объявил, что начнет использовать эту технологию в своем Mach-E в 2023 году и в F-150 Lightning в 2024 году. , Ford станет первым автопроизводителем, который будет производить аккумуляторы LFP в США. Новое предприятие, в котором будут использоваться технологии CATL, может помочь запустить производство LFP в США в более широком смысле. «Это ключевой момент для производственного ландшафта Северной Америки», — говорит Эвелина Стойкоу, аналитик аккумуляторных технологий в BloombergNEF, исследовательской компании, специализирующейся на энергетике.

Примерно в то же время, что и завод Форда, могут начать работу несколько небольших производственных предприятий LFP.

В октябре 2022 года федеральное правительство США объявило об инвестициях почти в 200 миллионов долларов, чтобы помочь компании ICL-IP America построить завод в Миссури. Завод будет производить материал для катодов LFP, которые затем будут использоваться для изготовления аккумуляторов. Его производство должно начаться в 2025 году. 

Тем временем компания American Battery Factory из Юты планирует создать производственный объект для LFP-батарей в Тусоне, штат Аризона. Ожидается, что этот объект будет стоить около 1,2 миллиарда долларов и должен быть введен в эксплуатацию в 2026 году. 

Хотя растущая доступность альтернативных химических элементов аккумуляторов может значительно расширить возможности для автопроизводителей и водителей, LFP, вероятно, не сможет полностью заменить другие технологии. «Это не святой Грааль для аккумуляторов, — говорит Стойкоу. Батареи

LFP дешевле других химических элементов и могут иметь более длительный срок службы, но они также имеют тенденцию быть более тяжелыми и громоздкими. Это может быть проблемой для транспортных средств, потому что, если батарея тяжелее, потребуется больше энергии для перемещения, что ограничивает дальность действия. А большие батареи могут занимать место для сидения или груза.

Водители в США и Европе, как правило, предпочитают большие автомобили с большим запасом хода. Это заставляет вкладывать больше энергии в ограниченное пространство, поэтому LFP может никогда не доминировать на Западе, как в Китае, говорит Стойкоу.

Рост LFP, вероятно, стабилизируется после этого года, стабилизировавшись на уровне около 40% мирового рынка аккумуляторов для электромобилей, говорит Стойкоу. И, забегая вперед, мы, вероятно, скоро увидим другие, более новые химические вещества, проникающие в автомобили.

Добавление марганца в железосодержащие батареи может повысить эффективность при сохранении низких затрат. Автопроизводители могут полностью отказаться от литий-ионной химии, вместо этого перейдя на твердотельные литий-металлические батареи, которые могут иметь еще более высокую плотность энергии. А электромобили могут даже не полагаться на литий в будущем, поскольку натрий-ионные батареи могут стать более дешевым вариантом в будущем.

Каждая из этих химических комбинаций может стать ключом к транспорту в будущем. Сейчас настало время LFP, но за ним стоит множество других.

Кейси Краунхарт

Глубокое погружение

Изменение климата

Оставайтесь на связи

Иллюстрация Роуз Вонг

Специальные предложения, главные новости, предстоящие события и многое другое.