AutorsDžeiks Morisons, aparatūras autors|Sāra Čena|Maiks Patersons
Publicēts:2025. gada 8. februāris
Gandrīz viss, ko mūsdienās var uzlādēt, darbojas ar litija jonu baterijām. Acīmredzot jūsu tālrunis. Klēpjdators. Šīs bezvadu austiņas, kuras jūs, iespējams, lietojat šobrīd. Tehnoloģija sāka attīstīties 1991. gadā, kad Sony komercializēja pirmās videokamerām paredzētās litija jonu šūnas, un kopš tā laika tā ir iekarojusi visas produktu kategorijas.
Cilvēki jautā: "Kas ir litija jonu akumulatoriem", gaidot vienkāršu sarakstu, bet patiesā atbilde ir: dodieties apskatīt savu māju. Saskaitiet uzlādējamās ierīces. Tā ir tava atbilde.
Šīs baterijas uzglabā enerģiju, pārvietojot litija jonus uz priekšu un atpakaļ starp diviem elektrodiem{0}}anodu uz katodu, kad tie tiek izlādēti, pretējā virzienā, kad tos pievienojat. Ķīmija izklausās sarežģīti, taču praktiskais rezultāts ir vienkāršs: vairāk jaudas mazākā vietā nekā vecāki akumulatori jebkad varētu nodrošināt.
Kāpēc litija jonu uzvarēja
Trīs iemesli. Enerģijas blīvums pārspēj visu pārējo. Litija jonu šūna nodrošina 150-250 vatu-stundas uz kilogramu. Salīdziniet to ar niķeļa-kadmiju ar varbūtību 40–60 Wh/kg. Pat ne tuvu.
Otrkārt, nav atmiņas efekta. Atcerieties vecos bezvadu tālruņus, kur bija pilnībā jāiztukšo akumulators, pretējā gadījumā tas "aizmirsa" savu pilno jaudu? Litija joni to nedara. Uzlādējiet to jebkurā laikā. Treškārt, zemā-pašizlāde-tie notur uzlādi stāvot plauktā, zaudējot varbūt 2–3% mēnesī, salīdzinot ar 20% NiMH akumulatoriem.
Samazinājās arī izmaksas. Deviņdesmitajos gados šīs baterijas bija pietiekami dārgas, tāpēc tās izmantoja tikai augstākās kvalitātes elektronika. Tagad tie ir pietiekami lēti dolāru veikala USB lādētājiem. Nu lētipietiekami-joprojām ir dārgāks par sārmiem, taču uzlādējamība ātri atmaksājas.
Sadzīves elektronika (acīmredzama lieta)
Viedtālruņi vada iepakojumu. iPhone 15 Pro ir 3274 mAh akumulators. Samsung Galaxy S24 Ultra kļūst lielāks par 5000 mAh. Katrs tālrunis, sākot no 50 ASV dolāru priekšapmaksas modeļiem līdz 1500 ASV dolāru flagmaņiem, izmanto litija jonu-parasti litija kobalta oksīda (LCO) ķīmiju, jo tas maksimāli palielina jaudu šaurās vietās.
Portatīvie datori darbojas ar lielākiem akumulatoriem, parasti 50–80 Wh ultrabook datoriem, līdz 100 Wh darbstacijām. Faktiski 100 Wh ir likumīgais ierobežojums akumulatoru pārvadāšanai lidmašīnās bez īpaša apstiprinājuma, tāpēc klēpjdatoru ražotāji izvēlas šo skaitu. FAA noteica šo noteikumu pēc litija bateriju aizdegšanās lidmašīnās 2000. gados.
Planšetdatoriem ir -iPad Pro aptuveni 40 Wh. Kindle Paperwhite? Neliels 6 Wh akumulators, kas darbojas nedēļas laikā, jo e-tinte parāda malku jaudu.
Tad ir visas pārējās lietas. Bezvadu peles un tastatūras (parasti AAA{1}}izmēra litija jonu šūnas). Bluetooth skaļruņi-JBL, Ultimate Ears, Bose, visi litija joni. Spēļu kontrolieri. Viedpulksteņi. Fitnesa izsekotāji. Bezvadu drošības kameras. Video durvju zvani. Elektriskās zobu birstes. Oral-B iO sērijā tiek izmantots litija akumulators, kas darbojas divas nedēļas starp uzlādēm.
AirPods Pro akumulatora jauda ir 1,98 Wh, kas apvienota starp austiņām un korpusu. Tas neizklausās tik daudz, kamēr saprotat, ka tie stundām ilgi nodrošina aktīvo trokšņu slāpēšanu, telpisko audio apstrādi un bezvadu savienojumu.
Transports-Tur, kur lietas kļūst lielas
Elektriskie transportlīdzekļi pilnībā mainīja skalu. Tesla Model 3 Long Range ir aprīkots ar 75 kWh akumulatoru-, kas ir 75 000 vatstundu{6}}, jeb aptuveni 1500 viedtālruņa akumulatoru enerģijas. Akumulators vien sver apmēram 1000 mārciņas.
Lielākā daļa EV izmanto niķeļa mangāna kobalta (NMC) vai litija dzelzs fosfāta (LFP) ķīmiju, nevis tālruņu kobalta{0}}smagās šūnas. NMC piedāvā labu enerģijas blīvumu ar labāku termisko stabilitāti. LFP ir drošāks un darbojas ilgāk{3}}BYD un Tesla tagad izmanto LFP standarta diapazona modeļiem. Izmaiņa-ir mazāks enerģijas blīvums, tāpēc jums ir nepieciešams vairāk šūnu vienam un tam pašam diapazonam.
Ford F-150 Lightning ir pieejams līdz 131 kWh. Rivian R1T Max Pack konfigurācijā sasniedz 135 kWh. Lucid Air Dream diapazons pieprasa 112 kWh un iegūst vairāk nekā 500 jūdzes no EPA diapazona, jo to motori un elektronika ir traki efektīvi.
Elektriskie velosipēdi plaukst. Rad Power Bikes parasti izmanto 48 V 14 Ah pakotnes (672 Wh). Specialized vai Trek augstākās klases-e-velosipēdi darbojas ar 500-700 Wh akumulatoriem. E-motorolleri ir mazāki — Xiaomi M365 izmanto 280 Wh, Bird un Lime nomas skrejriteņi darbojas ar līdzīgu jaudu.
Elektriskie motocikli joprojām nišas, bet aug. Zero Motorcycles SR/F ir 14,4 kWh akumulators. Energica Ego+ nospiež 21,5 kWh. Pagaidām ne visai pietiekami gariem braucieniem pa šoseju, bet nokļūšanai.
Arī laivas nāk. X Shore Eelex 8000 elektriskā laiva darbojas ar 125 kWh akumulatoru. Candela C-8 zemūdens laiva izmanto 44 kWh un "lido" virs ūdens, lai samazinātu pretestību. Arc Sport elektriskā veikborda laiva maksāja 300 000 USD pēdējo reizi, kad pārbaudīju.
Elektroinstrumenti palika bez vadiem
Šī transformācija notika ātri. Pirms divdesmit gadiem nopietni darbuzņēmēji smējās par akumulatora instrumentiem. Šodien? Milwaukee, DeWalt, Makita, Bosch-visi ir izmantojuši litiju.
DeWalt FlexVolt sistēma darbojas 20 V vai 60 V atkarībā no instrumenta. Milwaukee M18 platformā ir vairāk nekā 200 rīku, kas koplieto vienu un to pašu akumulatoru sistēmu. Viņu lieljaudas akumulatoru jauda sasniedza 12 Ah,{7}}pietiekami, lai ar ripzāģi varētu veikt vairākus desmitus griezumu.
Sekoja āra spēka iekārtas. Ego Power Plus ražo akumulatoru zāles pļāvēju, izmantojot 56 V 7,5 Ah komplektu (420 Wh). Viņu stīgu trimmeri, lapu pūtēji un pat sniega pūtēji darbina vienu un to pašu akumulatora platformu. Ryobi ir 40 V sistēma. Greenworks piedāvā 60V un 80V iespējas lielākam aprīkojumam.
Robotu putekļsūcēji un zāles pļāvēji darbina mazākus akumulatorus, jo tie tiek automātiski uzlādēti. Roomba j7+ ir aptuveni 60 Wh. Husqvarna Automower izmanto 18 V litija jonu, jauda atšķiras atkarībā no modeļa.
Profesionālais aprīkojums turpina augt. Milwaukee ražo mugursomas akumulatoru, kas nodrošina 300 Wh jaudu, lai darbinātu vairākus instrumentus darba vietās. Stihl piedāvā pietiekami jaudīgus akumulatoru motorzāģus komerciāliem koku darbiem.
Medicīniskās ierīces (kur uzticamība ir vissvarīgākā)
Pārnēsājami skābekļa koncentratori ir ļoti svarīgi cilvēkiem ar elpošanas traucējumiem. Inogen One G5 izmanto litija jonu akumulatoru, kas nodrošina 3-6 stundu darbību atkarībā no plūsmas iestatījumiem. Phillips Respironics Simply Go Mini mērķis ir aptuveni 4,5 stundas.
Miega apnojas CPAP iekārtas arvien vairāk piedāvā akumulatora iespējas. ResMed AirMini ceļojumu CPAP var darbināt ārējos litija akumulatorus. Noder kempingos vai strāvas padeves pārtraukumiem.
Dzirdes aparāti nesen pārgāja uz uzlādējamu litiju. Phonak Audeo Paradise uzlādējas pa nakti un darbojas 16+ stundas. Starkey Evolv AI līdzīga veiktspēja. Tas ir daudz labāk, nekā ik pēc dažām dienām mīņāties ar tām sīkajām cinka-gaisa pogu elementiem.
Medicīniskās uzraudzības iekārtas-asinsspiediena mērītāji, glikozes mērītāji, pārnēsājamas EKG ierīces-daudzas tagad ir uzlādējamas. AliveCor KardiaMobile ieraksta EKG tālrunī, darbojas ar nelielu litija elementu, kas ilgst mēnešus.
Infūzijas sūkņi, ķirurģiskie instrumenti, slimnīcās izmantotās diagnostikas iekārtas{0}}daudz litija jonu rezerves akumulatoru vai pārnēsājamas barošanas iespējas. Stryker System 8 ķirurģiskajos elektroinstrumentos tiek izmantoti litija jonu akumulatori, kas ir sterili noslēgti lietošanai operāciju zālē.
Implantējamās ierīces ir pavisam cita kategorija. Daži jaunāki elektrokardiostimulatori izmanto uzlādējamas litija jonu baterijas, kas tiek uzlādētas transkutāni (caur ādu), izmantojot indukciju. Medtronic ir modeļi, kuros akumulators tiek uzlādēts bezvadu režīmā reizi nedēļā, nevis nepieciešama ķirurģiska nomaiņa ik pēc 7–10 gadiem.
Enerģijas uzglabāšana (no mājām līdz tīkla mērogam)
Tesla Powerwall 2 uzglabā 13,5 kWh, uzstādīšanas cena ir aptuveni 11 000 USD. Powerwall 3 nesen iznāca ar labāku integrāciju. Generac PWRcell piedāvā 9-18 kWh moduļu sistēmas. LG Chem RESU atkarībā no konfigurācijas svārstās no 10-16 kWh.
Šīs mājas baterijas ir savienotas pārī ar saules paneļiem{0}}uzglabā lieko ģenerāciju dienas laikā, izmantojiet to naktī. Nodrošiniet arī dublējumu pārtraukumu laikā, ja tas ir pareizi konfigurēts. Ne visas sistēmas darbojas elektrības padeves pārtraukuma laikā; atkarīgs no invertora iestatījuma.
Kalifornija paredz saules enerģiju jaunām mājām, tāpēc akumulatoru ieviešana tur paātrinās. Havaju salās ir augstas elektrības izmaksas, kā arī daudz saules, tāpēc saules enerģijas un uzglabāšanas ekonomika darbojas labi. Teksasā 2021. gadā bija tīkla kļūme, kas izraisīja interesi par mājas akumulatoriem.
Komerciālās instalācijas ir daudz lielākas. Pārtikas veikals var uzstādīt 50{3}}100 kWh akumulatorus, lai pārvaldītu pieprasījumu pēc maksas. Datu centri izmanto megavatu mēroga akumulatoru telpas rezerves jaudai, dīzeļģeneratoru nomaiņai vai papildināšanai.
Lietderības mērogs ir mežonīgs. Moss Landing enerģijas uzglabāšanas iekārtas Kalifornijā jauda ir 3000 MWh,-tas ir 3 miljoni kilovatstundu, jeb pietiekami daudz, lai vairākas stundas darbinātu aptuveni 225 000 māju. Tajā tiek izmantotas Tesla Megapack vienības, no kurām katra ir piegādes konteinera -izmēra 3 MWh akumulators.
Austrālijas Hornsdeilas enerģijas rezerve bija viena no pirmajām lielajām tīkla akumulatoriem, ko Tesla uzbūvēja 2017. gadā ar 150 MWh. Kopš tā laika tas ir paplašināts. Šīs sistēmas stabilizē tīkla frekvenci, uzglabā atjaunojamo enerģiju, samazina nepieciešamību pēc dabasgāzes pīķa iekārtām.
Speciālie lietojumi visā pasaulē
UPS (nepārtrauktās barošanas avota) sistēmās tradicionāli tika izmantoti svina{0}}skābes akumulatori. Smags, kas bija jānomaina ik pēc 3-5 gadiem, saturēja toksiskas vielas. Litija jonu UPS sistēmas no APC, Eaton, Vertiv kalpo ilgāk, aizņem mazāk vietas, sver mazāk. Datu centriem tas īpaši patīk, jo svara samazināšana nozīmē mazāku konstrukciju slodzi ēkās.
Drons un kvadrokopteri{0}}DJI dominē šajā tirgū. Viņu droni darbina litija polimēru (LiPo) baterijas, kas tehniski ir litija jonu variants ar polimēra elektrolītu. DJI Mini 3 Pro izmanto 2453 mAh akumulatoru aptuveni 34 minūšu lidojuma laikā. Lielākiem droniem, piemēram, Inspire 2, ir divas baterijas ar kopējo jaudu 98 Wh.
Profesionālie droni apsekošanai, apskatei, piegādei{0}}tie visi darbina litija baterijas. Zipline medicīniskās piegādes droni Āfrikā izmanto litija jonus. Amazon piegādes dronu prototipi tos izmanto.
Aviācijas un kosmosa lietojumprogrammas paplašinās. Tuvojas elektriskās lidmašīnas. Pipistrel Velis Electro ir litija akumulatori-pirmā pilnībā elektriskā lidmašīna, kas sertificēta lidojumu apmācībai Eiropā. Beta Technologies un Joby Aviation izstrādā elektriskos gaisa taksometrus, kurus darbina lieli litija bateriju komplekti.
Satelītos un kosmosa kuģos tiek izmantotas specializētas litija jonu baterijas, kas izveidotas, lai izturētu vakuumu, radiāciju un temperatūras galējības. Starptautiskajā kosmosa stacijā ir litija jonu akumulatori, kas aizstāj vecākus niķeļa{1}}ūdeņraža elementus. Katrs akumulatora modulis sver 400+ mārciņas.
Militārais aprīkojums-nakts redzamības brilles, taktiskie radioaparāti, GPS ierīces, tagad viss darbojas ar litija akumulatoriem. Labākam enerģijas blīvumam ir nozīme, ja karavīri vairākas dienas nēsā aprīkojumu. Radio AN/PRC-163 izmanto uzlādējamas litija jonu baterijas.
Kameras un fotoaparatūra-bezspoguļa kameras no Sony, Canon un Nikon, tikai litija jonu. Sony A7 IV izmanto NP-FZ100 akumulatorus, katrs ar jaudu 16,4 Wh. Profesionāls apgaismojums-Aputure 300d LED gaismas darbojas ar V-montāžas litija baterijām (standarta izmērs 98 Wh). Bezvadu mikrofoni, video monitori, viss pārnēsājamais filmu/foto izgatavošanā.
Savienotie akumulatori un pārvaldība
Jaunākiem ar akumulatoru{0}} darbināmiem produktiem bieži ir Bluetooth vai Wi-Fi savienojums. Tālrunī varat pārbaudīt akumulatora stāvokli. Ego elektroinstrumenti parāda uzlādes līmeni lietotnē. Arī Ryobi instrumenti. Tesla ļauj attālināti uzraudzīt automašīnas akumulatoru un uzlādi.
Viedās akumulatoru pārvaldības sistēmas (BMS) veic lielu darbu. Tie līdzsvaro elementu spriegumu-vairāku-šūnu komplektā, atsevišķas šūnas laika gaitā attālinās, BMS tos izlīdzina. Tie uzrauga temperatūru, novērš pārlādēšanu un pārmērīgu izlādi, paziņo statusu ierīcei.
Dažas pievienotās funkcijas šķiet viltīgas, taču dārgu iekārtu attālinātai uzraudzībai ir jēga. Celtniecības brigādes var izsekot, kuri akumulatori ir jāuzlādē. Mājas enerģijas uzglabāšanas īpašnieki var uzraudzīt saules enerģijas ražošanu un akumulatora stāvokli ceļojuma laikā.
Tomēr pastāv bažas par drošību. Dažkārt ir jāatjaunina akumulatora programmaparatūra. Ja šis saziņas ceļš nav pareizi nodrošināts, tā ir iespējama ievainojamība. Nav daudz cilvēku, kas uzlauž akumulatorus, bet teorētiski tas ir iespējams.
Reāli-pasaules lietošanas modeļi
Cilvēki pastāvīgi saskaras ar litija baterijām, par to nedomājot. Elektriskā zobu birste vannas istabā. Bezvada putekļsūcējs (Dyson V15 ir 70 Wh). Uzlādējams lukturītis. Barošanas banka jūsu somā-Anker ražo modeļus no 10 000 mAh (37 Wh) līdz 25 000 mAh (90 Wh).
Bērnu rotaļlietas arvien vairāk uzlādējamas. Automašīnas ar tālvadības pulti,{1}}izgaismotas rotaļlietas, elektroniskas mācību ierīces. Pārspēj pastāvīgi pērkot sārma baterijas.
Viedās mājas ierīces-Zvana video durvju zvanam ir noņemams litija akumulators. Arlo drošības kamerās tiek izmantotas uzlādējamās baterijas, kas darbojas mēnešus. Google Nest termostatiem ir rezerves litija baterijas. Augusta viedās slēdzenes darbojas ar litija AA.
Uzlādējamas arī svētku gaismas. Gaismas stīgas ar iebūvētām-baterijām un saules paneļiem. Uzlādējamas LED sveces. Dekoratīvie priekšmeti.
Profesionālās lietošanas gadījumi ir ļoti dažādi. Celtniecības darbinieki visu dienu maina Milwaukee vai DeWalt akumulatorus. Noliktavas autoiekrāvēji uzlādē litija jonu akumulatorus pārtraukumos-15 minūšu uzlādes iespēja pārspēj stundas, kad jāuzlādē svina-skābes akumulatori.
Lauksaimniecības tehnikas pieņemšana ir lēnāka, bet notiek. John Deere testē elektriskos traktorus. Autonomie lauksaimniecības roboti bieži ir elektriski. Apūdeņošanas sistēmas ar rezerves akumulatoru.
Tīrīšanas nozare izmantoja litiju. Grīdas skruberi, paklāju nosūcēji, komerciālās augstspiediena mazgātājus{1}}uzņēmumi, piemēram, Tennant un Karcher, piedāvā litija iespējas. Ātrāka uzlāde, mazāks svars, nav nepieciešama akumulatora apūdeņošana, piemēram, vecās svina-skābes sistēmas.
Kas patiesībā noiet greizi
Baterijas sabojājas. Ķīmija nav mūžīga. Tipisks litija jonu akumulators saglabā 80% kapacitātes pēc 500–1000 uzlādes cikliem atkarībā no ķīmijas un lietošanas paradumiem. Tesla garantē to EV akumulatoru 70% saglabāšanu 8 gadus/100 000–150 000 jūdzes atkarībā no modeļa.
Temperatūra nogalina baterijas ātrāk nekā jebkas cits. Īpaši slikts karstums-uzglabājot vai lietojot baterijas virs 30 grādiem (86 grādi F), regulāri paātrina noārdīšanos. Aukstums samazina pagaidu jaudu, bet neizraisa neatgriezeniskus bojājumus, piemēram, karstums. Tāpēc Phoenix EV akumulatori noārdās ātrāk nekā Sietlas akumulatori.
Kalendāra novecošana ir arī reāla. Baterijas noārdās, pat sēžot neizmantotas. Uzglabājiet tos ar 40–50% uzlādi vēsā temperatūrā, lai nodrošinātu ilgāku glabāšanas laiku. Sliktākais gadījums ir ilgstoši uzturēt akumulatoru 100% uzlādes stāvoklī un 40 grādu temperatūrā.
Drošības negadījumi notiek reti, bet tie rada jaunumus, kad tie notiek. Ražošanas defektu dēļ Samsung Galaxy Note 7 aizdegās 2016. gadā — tie atsaukuši 2,5 miljonus tālruņu. No 2015. līdz 2016. gadam gaisa dēļi aizdegās tik bieži, ka aviokompānijas tos aizliedza. Parasti tas ir saistīts ar ražošanas kvalitātes kontroles problēmām, fiziskiem bojājumiem vai uzlādi ar nepareiziem lādētājiem.
Termiskā bēgšana-kad šūna pārkarst un siltums izraisa turpmākas reakcijas, kas rada vairāk siltuma-ir galvenais atteices veids. Pareizi izstrādātiem akumulatoriem ir vairākas drošības funkcijas: strāvas ierobežošanas ķēdes, termo drošinātāji, spiediena samazināšanas ventilācijas atveres, separatora izslēgšanas slāņi. Lēti akumulatori izlaiž šo aizsardzību.
Saderība sarūgtina lietotājus. Katrs instrumentu zīmols izmanto dažādus akumulatora formas faktorus. DeWalt akumulatori neder Milwaukee instrumentiem. Ryobi jau gadiem ilgi ir gudri uzturējis savu One+ platformu saderīgu-2005. gada rīki, kas darbojas ar akumulatoriem, sākot no 2025. gada. Taču lielākā daļa ražotāju vēlas, lai pārdevējs bloķētos-.
Pārstrādes infrastruktūra joprojām attīstās. Li-Cycle, Redwood Materials un citi, kas būvē īpašas litija akumulatoru pārstrādes rūpnīcas. Tie var atgūt 95%+ akumulatora materiālu. Taču savākšanas loģistika joprojām ir izaicinājums,{6}}cilvēki izmet akumulatorus atkritumos, radot problēmas saistībā ar atkritumu poligonu.
Akumulatora pārvaldības sistēmas dara daudz
BMS ir ļoti svarīga, bet neredzama. Klēpjdatorā tas uzrauga katru šūnu grupu, novērtē atlikušo izpildes laiku, kontrolē uzlādes ātrumu, ziņo operētājsistēmai par akumulatora stāvokli. Izsmalcinātāk, nekā izklausās.
Maksas-stāvokļa-novērtēšana ir pārsteidzoši sarežģīta. Akumulatora spriegums korelē ar uzlādes līmeni, bet attiecības mainās atkarībā no temperatūras, slodzes un akumulatora vecuma. Labā BMS izmanto sarežģītus algoritmus, kas to visu ņem vērā. Tāpēc tālruņa akumulatora uzlādes līmenis dažkārt negaidīti palielinās vai samazinās{5}}aprēķins tiek atkārtoti kalibrēts.
Šūnu līdzsvarošanai ir nozīme vairāku{0}}šūnu pakotnēs. Atsevišķām šūnām neizbēgami ir nelielas jaudas atšķirības. Uzlādes laikā BMS var šuntēt strāvu ap pilnākām šūnām, lai ļautu vājākiem noķert. Pasīvā balansēšana izkliedē enerģiju kā siltumu. Aktīvā balansēšana pārnes enerģiju starp šūnām, efektīvāk, bet dārgāk.
Temperatūras pārvaldība{0}}BMS uzrauga šūnu temperatūru un var samazināt uzlādes/izlādes ātrumu, ja kļūst pārāk karsts. EV ir sarežģīta siltuma vadība ar šķidruma dzesēšanu. Elektroinstrumenti paļaujas tikai uz termiskiem ierobežojumiem.
Sakaru protokoli{0}}BMS mikroshēmas sazinās ar resursdatora ierīcēm, izmantojot I2C, SMBus, CAN kopnes vai patentētus protokolus. Tas ļauj ierīcēm parādīt precīzu informāciju par akumulatoru un optimizēt veiktspēju.
Rūpnieciskās lietojumprogrammas integrē akumulatoru uzraudzību plašākās sistēmās. Noliktava var centralizēti izsekot visiem iekrāvēja akumulatoriem, plānojot uzlādi un atzīmējot, ka akumulatori ir jānomaina. Prognozējoša apkope, pamatojoties uz BMS datiem.
Kas notiks tālāk saistībā ar akumulatoru tehnoloģiju
Cietvielu{0}}akumulatori ir svētais grāls. Nomainiet šķidro elektrolītu ar cietu keramikas vai polimēru materiālu. Teorētiski drošāks-nav uzliesmojoša šķidruma. Iespējams lielāks enerģijas blīvums. Toyota apgalvo, ka līdz 2027.–2028. gadam transportlīdzekļos būs -cietvielu akumulatori. QuantumScape, Solid Power un citi, kas izstrādā tehnoloģiju. Bet liela mēroga ražošana joprojām nav atrisināta.
Nātrija{0}}jonu akumulatori, kuros litija vietā izmanto sāli,-lētākas izejvielas, iespējams, zemākas izmaksas. CATL paziņoja par komerciāliem nātrija-jonu akumulatoriem 2021. gadā. Enerģijas blīvums ir zemāks nekā litija jonu, taču tas ir pieņemams stacionārai uzglabāšanai. Northvolt celtniecības nātrija-jonu ražošana Eiropā.
Litija -sērs teorētiski piedāvā daudz lielāku enerģijas blīvumu-līdz 500 Wh/kg, salīdzinot ar 250 Wh/kg pašreizējiem litija joniem. Bet cikla mūžs ir bijis briesmīgs, parasti degradējas pēc 50-100 cikliem. Pētījumi turpinās.
Litija-gaisa (litija-skābekļa) akumulatoriem ir vēl augstākas teorētiskās robežas, -potenciāli 1000 Wh/kg. Bet tie joprojām ir laboratorijas zinātkāri ar milzīgiem praktiskiem izaicinājumiem.
Nākamos 5-10 gadus dominēs tradicionālie litija joni. Pakāpeniski uzlabojumi turpina nākt - labāki katoda materiāli, silīcija anodi, kas aizstāj grafītu (palielināšanas jauda par 20–40%), ražošanas procesa uzlabojumi samazina izmaksas.
No 2010. līdz 2023. gadam akumulatoru izmaksas samazinājās par aptuveni 90%, no aptuveni 1100 USD/kWh līdz 130 USD/kWh EV akumulatoriem. Šī tendence turpinās, līdz 2030. gadam, iespējams, sasniedzot USD 80–100/kWh. Par šīm cenām EV bez subsīdijām sasniedz izmaksu paritāti ar gāzes transportlīdzekļiem.
Galvenā uzmanība tiek pievērsta kobalta samazināšanai. Kobalta ieguve rada bažas par cilvēktiesībām un piegādes ķēdes risku. Mūsdienu NMC akumulatori izmanto mazāk kobalta nekā vecākās formulas (NMC 811 satur 80% niķeļa, 10% mangāna, 10% kobalta, salīdzinot ar agrākajām attiecībām 1:1:1). LFP baterijas vispār nesatur kobaltu.
Silīcija anodi tagad tiek tirgoti. Sila Nanotechnologies piegādā silīcija anoda materiālu vairākiem ražotājiem. Panasonic paziņoja par silīcija anoda akumulatoru ražošanu. Tesla savās šūnās jau izmanto silīciju. Tas palielina ietilpību par 10-20%, nemainot neko citu akumulatorā.
Uz jautājumu "kas ir litija jonu akumulatoriem" pēc pieciem gadiem būs vēl garāka atbilde. Vairāk elektrisko produktu kategoriju. Vairāk lietojumu, kur litija joni izspiež vecās tehnoloģijas. Tehnoloģija strauji attīstījās, taču tā joprojām uzlabojas.
Izpratne par to, kuras ierīces izmanto litija baterijas, ir svarīgāka, jo mēs to uzkrājam vairāk. Lielākajā daļā mājsaimniecību tagad ir 20-50 uzlādējamas ierīces. Zinot, kas jums ir, kā to uzturēt un kad to nomainīt, šie ieguldījumi kalpo ilgāk un darbojas labāk.
