Теги → литиево-ионный
Быстрый переход

Японцы продолжили перевод подводного флота на литиевые аккумуляторы

На днях Морские силы самообороны Японии приняли на вооружение вторую ударную дизельную подводную лодку с литиевыми аккумуляторами. Отказ от сравнительно больших кислотно-свинцовых аккумуляторов позволяет в два раза увеличить запас энергии и освободить пространство. Судя по всему, опыт эксплуатации оказался положительным, и в дальнейшем подводный флот Японии будет использовать только литиевые батареи.

Источник изображения: JMSDF

Источник изображения: JMSDF

Первую дизель-стирлинг-электрическую подводную лодку типа «Сорю» (Soryu) с литиевыми аккумуляторами — SS-511 «Орю» — японский военно-морской флот принял на вооружение в марте прошлого года. Аккумуляторы для корабля разработала компания GS Yuasa, а постройкой занималась компания Mitsubishi Heavy Industries. Принятая сегодня на вооружение подлодка SS-512 «Торю» стала вторым подводным кораблём с литиевыми аккумуляторами и стала последней для серии типа «Сорю». Всего выпущено и принято на вооружение 12 подводных лодок этого типа.

Следующим типом субмарин в Японии станет серия проекта 29SS. Первый корабль в серии — подводная лодка нового поколения «Тайгэи» — спущен на воду для эксплуатационных испытаний осенью прошлого года. На вооружение он будет принят в 2022 году и станет первым из семи кораблей следующего поколения. Подводная лодка «Тайгэи» изначально проектировалась под эксплуатацию литиевых аккумуляторов.

Размеры подлодки SS-512 «Торю» составляют 84 м в длину, 9,1 м в ширину и 10,3 м в высоту. Водоизмещение — 2950 тонн, а скорость достигает 20 узлов. Подлодки следующего поколения будут таких же размеров, но получат новое вооружение и изменённый дизайн.

Tesla продолжит использовать кобальт для производства аккумуляторов

Кобальт продолжит быть главным сырьём для производства литиево-ионных аккумуляторов на действующих и будущих заводах компании Tesla. Издание Financial Times сообщило, что Tesla заключила долгосрочный контракт на поставку кобальта с компанией Glencore, владеющей шахтами в Демократической Республике Конго. Тем самым Tesla подозревается в получении сырья, добытого с использованием детского труда и с рисками для здоровья.

Nora Tam | South China Morning Post | Getty Images

Nora Tam | South China Morning Post | Getty Images

В своих финансовых документах Tesla не раскрывает источники поставок кобальта. По её словам, цепочка поставок этого сырья «содержит риски и компания делает всё, чтобы их минимизировать». В переводе на человеческий язык это означает, что Tesla понимает, что получаемый ею кобальт добыт с нарушениями всех современных понятий о безопасном труде, но ничего сделать с этим не может. Кстати, против Tesla и компаний Apple, Google, Microsoft и Dell от имени 14 конголезских семей международными организациями поданы иски за смерти и увечья детей-шахтёров.

Компании Tesla и Glencore отказались комментировать заключение контракта на поставку кобальта. Предполагается, что годовые поставки этого сырья будут достигать 6000 тонн. Цена вопроса составит около $30 000 за тонну. Два года назад, надо отметить, тонна кобальта стоила дороже ― $95 000. В ДРК добывают около 2/3 от мировых поставок кобальта. Компания Glencore владеет медной шахтой в регионе Катанга с 2008 года, где кобальт производится как побочный продукт.

По данным источника, поставки кобальта компанией Glencore уже используются для производства литиево-ионных аккумуляторов на заводе Tesla в Шанхае. После заключения контракта кобальт Glencore пойдёт на изготовление аккумуляторов на заводе в США и, позже, на новую фабрику Tesla в Германии. Ради справедливости надо сказать, что Tesla занимается внедрением в электромобили аккумуляторов без кобальта, но пока преимущества не содержащих кобальт батарей нивелируются их недостатками, например, увеличенным весом.

Китайский аккумулятор без кобальта обеспечит пробег до 880 км на одном заряде

Китайские компании всё громче заявляют о себе как о разработчиках и производителях перспективных аккумуляторов. Зарубежные технологии не просто копируются, а совершенствуются и воплощаются в коммерческий продукт.

Успешная работа китайских компаний ведёт к неминуемому прогрессу в характеристиках аккумуляторов, хотя нам, конечно же, хотелось бы «всё и сразу». Но так не бывает, зато аккумулятор на более чем 800 км хода и без дорогого кобальта вскоре появится. Спасибо будем говорить китайской компании SVOLT Energy Technology.

На днях руководство SVOLT Energy, а это бывшее дочернее подразделение китайского автопроизводителя компании Great Wall Motor, запустило новую линию по выпуску перспективных автомобильных литий-ионных аккумуляторов. Линия будет выпускать два типа аккумуляторов, но пока в мелкосерийных объёмах. Массовое производство начнётся во второй половине следующего года. Что же это за продукция?

Один тип аккумуляторов будет опираться на ячейки ёмкостью 115 А·ч с плотностью энергии 245 Вт·ч/кг. На этих ячейках планируется собирать массовые аккумуляторные батареи для широкого спектра электромобилей. Вторая продукция ― ячейки ёмкостью 226 А·ч без кобальта ― будут производиться эксклюзивно для компании Great Wall Motor, которая планирует устанавливать их на свои электромобили премиального класса.

По словам производителя, новые длинные ячейки L6 в составе батареи обеспечат электромобилю пробег до 880 км на одном заряде. Заявленный срок службы аккумуляторов превышает 15 лет, что может конвертироваться в пробег до 1,2 млн км без замены аккумулятора.

Для достижения столь впечатляющих характеристик аккумуляторов китайские инженеры разработали целый комплекс технологий и техпроцессов, начиная с замены в составе анода кобальта на никель и другие материалы. Так, например, ионы лития в аккумуляторе замещаются ионами никеля, который препятствует деградации лития в процессе эксплуатации аккумуляторов. Это само по себе вызвало технические проблемы, которые теперь успешно решены.

Также в производство аккумуляторных ячеек было внесено множество других новшеств, как и пересмотрен дизайн и принцип работы всего блока батареи из множества ячеек. Новый блок батарей сформирован по принципу матрицы и может быть легко масштабирован до заданных параметров, что также удешевляет производство аккумуляторных сборок.

Добавим, аккумуляторы SVOLT Energy без кобальта работают на несколько повышенном напряжении ― 4,3–4,35 В. Именно благодаря этому плотность запасаемой энергии у них выше, чем у традиционных литий-ионных аккумуляторов. Осталось узнать, как они себя поведут на практике.

Литиево-ионные аккумуляторы станут безопаснее благодаря популярному компоненту кремов для кожи

Литиево-ионные аккумуляторы по многим параметрам ещё не достигли совершенства. И если с недобором по ёмкости ещё можно мириться, то вопросы безопасной эксплуатации литийсодержащих элементов питания остаются приоритетными. Одним из решений для повышения безопасности литиево-ионных аккумуляторов может стать переход на водные растворы электролита. Но обычная вода для этого не годится, а вот вода со стабилизаторами имеет перспективы.

egorovartem/Depositphotos

egorovartem/Depositphotos

На днях в журнале Nature Materials группа исследователей из Китайского университета Гонконга опубликовала статью, в которой рассказала о создании электролита на водной основе с добавками популярного среди производителей косметики и продуктов питания полимера. Это полиэтиленгликоль, который придаёт растворам вязкость.

Кроме этого в водный раствор с полиэтиленгликолем учёные добавили соли лития, но этой добавки потребовалось существенно меньше, чем в случае традиционных электролитов. Это означает, что полученный таким образом электролит оказался намного менее токсичным, чем тот, который используется в широко распространенных литиево-ионных аккумуляторах.

Созданный на основе воды, полиэтиленгликоля и солей лития электролит позволил представить опытный элемент питания с удельной энергией от 75 до 110 Вт·ч/кг и напряжением 3,2 В. Вода без примеси стабилизатора не позволила бы добиться такого достаточно высокого напряжения для электролита на водной основе. Подтверждённое опытом число циклов заряда/разряда аккумулятора достигло 300.

«Эти результаты исследований предоставляют новую платформу для проектирования водного электролита с большим окном напряжения и высокой стабильностью для безопасного, недорогого и экологически чистого хранения энергии».

Японские учёные разработали полностью новый электролит для литиево-ионных аккумуляторов

Учёные из Токийского университета уверены, что они совершили прорыв в сфере аккумулирования энергии с помощью литийсодержащих батарей. По их словам, никто с начала 90-х годов не создавал совершенно нового электролита, который мог бы значительно улучшить свойства литиево-ионных аккумуляторов. А они смогли это сделать.

В литиево-ионных аккумуляторах наука и промышленность десятилетиями использовала фактически тот же самый электролит на основе этиленкарбоната (EC). В неисчислимых экспериментах исследователи оставляли базовую химию этого растворителя неизменной, что не позволяло сделать прорыв на направлении электролитов. Группа японских учёных под руководством профессора Ацуо Ямады (Atsuo Yamada) сначала теоретически, а потом практически воссоздала полностью новый электролит, разработка которого велась с учётом знаний об основополагающих молекулярных структурах.

Новый электролит опирается на фторированный циклический фосфатный растворитель (TFEP). Это вещество, как утверждают разработчики, абсолютно негорючее, что обещает пожаробезопасные аккумуляторы. Но главное (хотя, что может быть главнее безопасности?) новый электролит позволит аккумуляторам работать при более высоком напряжении, чем на электролите на основе этиленкарбоната. Так, напряжение «классических» литиево-ионных аккумуляторов не может быть выше 4,3 В без риска возгорания. На основе TFEP-растворителя напряжение батарей может быть 4,9 В.

Большее напряжение даже при одинаковой ёмкости аккумулятора означает большую мощность и, следовательно, увеличенную дальность пробега электромобиля и большую продолжительность работы аккумулятора. То же самое можно будет сказать об аккумуляторах для смартфонов, если они получат новый электролит. Вот только когда это произойдёт, учёные не берутся предсказать. Добавим, статья об исследовании опубликована в журнале Nature Energy, но доступ к ней платный.

Аккумуляторные батареи Toshiba SCiB прописались в гибридных автомобилях Nissan и Mitsubishi

Для японской компании Toshiba бизнес по производству литиево-ионных аккумуляторов ― это относительно новое направление. Во всяком случае, аккумуляторные ячейки под брендом SCiB (Super Charge ion Battery) компания начала выпускать в 2007 году. В течение следующих 5 лет Toshiba планирует сделать аккумуляторный бизнес одной из немногих точек роста компании, а ёмкости батареек, как и объёма памяти, много не бывает.

На днях Toshiba подтвердила, что её аккумуляторные литиево-ионные батареи SCiB интересны для производителей автомобилей. Правда, речь идёт о гибридных автомобилях, в которых электрический привод и тяговые аккумуляторы используются только на отдельных этапах движения автомобиля: во время старта, ускорения и при движении на холостом ходу. Зато подзарядка аккумуляторов происходит во время замедления, когда кинетическая энергия движения автомобиля преобразуется в электрическую и запасается в аккумуляторах.

Nissan ROOX Highway STAR G Turbo ProPILOT Edition

Nissan ROOX Highway STAR G Turbo ProPILOT Edition

Систему рекуперации энергии для гибридных автомобилей Nissan Motors и Mitsubishi Motors разработала и поставляет компания Marelli. На базе этой системы Nissan Motors представила новейшие гибридные автомобили ROOX и ROOX Highway STAR, а компания Mitsubishi Motors выпустила гибридные машины eK X space и eK space. Но все эти автомобили объединяет также аккумуляторная подсистема Toshiba на элементах SCiB.

Mitsubishi eK X space

Mitsubishi eK X space

В пресс-релизе компания Toshiba не раскрывает характеристики аккумуляторов, которые пошли в гибридные автомобили Nissan и Mitsubishi, а это было бы интересно. Дело в том, что в 2019 финансовом году, который для Toshiba завершается в следующую среду, компания обещала начать выпуск нового поколения аккумуляторов SCiB с отрицательным электродом из титан-ниобиевого оксида (три верхних графика на картинке ниже).

Аккумуляторы на основе титан-ниобиевого оксида обещали в два раза большую удельную плотность хранения энергии. В свежем пресс-релизе компании речь конкретно идёт об аккумуляторах с отрицательным электродом из литий-титанового оксида, которые относятся к предыдущему поколению литиево-ионных аккумуляторов SCiB. Проще говоря, Toshiba не сдержала обещание добиться к 2020 году значительного прогресса в аккумуляторах, а жаль.

Удивительное рядом: в Сколтехе открыли новый катодный материал для металл-ионных аккумуляторов

Рано ли поздно литиево-ионные аккумуляторы придётся чем-то заменять. С учётом взрывного роста потребностей аккумулирующих ресурсов в «зелёной» энергетике и в электротранспорте, это произойдёт скорее раньше, чем позже. И одной из альтернатив могут стать металл-ионные батареи.

Над материалом для металл-ионных аккумуляторов работают многие исследовательские команды во всём мире. Интересных находок много. Например, в свежем номере престижного издания Nature Communications команда учёных из Сколтеха сообщила о разработке нового и неожиданного материала для катодов металл-ионных аккумуляторов.

Почему металл-ионные? На Земле ограниченный запас лития и кобальта (последний используется для изготовления катодов). Теоретически литий можно заменить калием, а кобальт железом, марганцем и даже титаном. Это, кстати, сделает батареи фактически экологически безопасными. Более того, титана на Земле очень много. Он идёт на десятом месте по распространённости элементов в земной коре. Другое дело, что электрохимические свойства титана оставляют желать лучшего. И с этим что-то надо делать.

Группа учёных под руководством профессора Станислава Федотова создала новый катодный материал на основе фторидофосфата титана ― KTiPO4F. Новый материал имеет высокий электрохимический потенциал и отличается беспрецедентной стабильностью работы при высоких скоростях заряда/разряда.

«Это исключительный результат, буквально сдвигающий устоявшуюся парадигму в «аккумуляторном сообществе», согласно которой материалы на основе титана рассматривались исключительно как анодные из-за его низкого потенциала. Мы считаем, что открытие KTiPO4F может стать стимулом к поиску и разработке новых титансодержащих катодных материалов с уникальными электрохимическими характеристиками. Правильно подобранный химический состав, кристаллическая структура и способ синтеза сделали невозможное возможным», ― заявили учёные. 

Осталось дождаться шагов в сторону практического использования разработки. Но пока создаётся впечатление, что путь предстоит очень и очень долгий.

До массового производства литиево-ионных батарей Enevate с кремниевыми анодами осталось пять лет

Быстро только сказка сказывается. Шесть лет назад стало известно об американской компании Enevate, которая разрабатывала литиево-ионные батареи с кремниевыми анодами. Новая технология обещала повышенную плотность хранения энергии и быструю зарядку. С тех пор продолжается совершенствование технологии и берега уже видны. До практического внедрения новых аккумуляторов осталось не больше 5 лет.

Как сообщает сайт IEEE Spectrum со ссылкой на Enevate, аккумуляторной технологией компании заинтересовались крупные производители автомобильной промышленности, в частности компании Renault, Nissan и Mitsubishi, а также производители аккумуляторов LG Chem и Samsung. Все они выступают инвесторами Enevate. Разработка технологии началась около 10 лет назад. Если в автомобилях она появится, как обещают, в 2024–2025 годах, то путь от проекта к его воплощению составит 15 лет.

Кстати, в консультационный совет компании Enevate входит один из трёх нобелевских лауреатов 2019 года по химии ― Джон Гуденаф (John Goodenough), который получил престижную награду за достижения в области разработки литиево-ионных аккумуляторов. В разработке аккумуляторной технологии Enevate он участвовал задолго до того, как получил эту награду, так что в Enevate он не играет роль «свадебного генерала», а занимается делом. И, чего греха таить, после присуждения премии в глазах инвесторов придаёт компании намного больше веса.

Идея Enevate заключается в том, чтобы создать анод преимущественно из кремния. Кремний может накапливать ионы до рекордной плотности хранения энергии и делать это намного быстрее, чем аноды из других материалов (вероятно, за исключением более дорогого графена). Литиево-ионная батарея Enevate до 75 % своей ёмкости заряжается за 5 минут. Также она обладает на 30 % большим запасом энергии, чем современные литиево-ионные аккумуляторы. В компании этот параметр заявляют на уровне 350 Вт·ч/кг. Теоретически электромобиль на аккумуляторах Enevate смог бы проехать 400 км после 5-минутной зарядки аккумулятора.

Секрет батареи Enevate заключается в особом строении анода. Слой кремния в составе анода имеет толщину от 10 до 60 мкм и он необычайно пористый. Это повышает как мобильность ионов в аноде, так и рост плотности хранения энергии. Также пористая структура останавливает разрушительные процессы в кремнии, которые происходят в процессе заряда и разряда аккумуляторов.

Край пористого кремниевого анода Enevate с медной фольгой посередине

Край пористого кремниевого анода Enevate с медной фольгой посередине

Кроме этого кремниевый слой анода защищён с двух сторон слоем графита. Графит предотвращает разрушительный контакт кремния с электролитом. Главным недостатком аккумуляторов Enevate было быстрое разрушение кремниевого слоя анода. Так, после первого цикла заряда и разряда аккумулятор терял 7 % ёмкости. Пористая структура кремниевого слоя анода призвана побороть этот недостаток, но насколько компания улучшила количество циклов заряда и разряда, не уточняется. Будем надеяться, что компании хватит обещанных четырёх или пяти лет, чтобы довести технологию до коммерческого производства.

В Стэнфорде сделали литиево-ионную батарею, которая работает даже в огне

Множество учёных и исследователей работают над усовершенствованием литиево-ионных аккумуляторов. Ёмкость этих накопителей энергии всё ещё не достигла теоретического максимума, кроме того остаётся и опасность возгорания аккумуляторов в процессе использования. Учёные из Стэнфордского университета сделали открытие, которое поможет обезопасить эксплуатацию батарей на основе лития.

Как мы не раз сообщали, главной опасностью для современных литиево-ионных аккумуляторов остаётся риск короткого замыкания. Это случается, когда на литийсодержащих электродах в процессе заряда и разряда начинают расти игольчатые кристаллы дендриты. Особенно разросшийся кристалл может проткнуть разделительную плёнку в электролите (сепаратор) и вызвать лавинообразный рост тока с последующим возгоранием и даже взрывом.

Предотвратить рост дендритов может твёрдый электролит. Поэтому сейчас направление по разработке литиево-ионных аккумуляторов с твёрдым электролитом одно из самых популярных среди исследователей. Учёные из Стэнфорда тоже пошли по этому пути. Более того, они попытались сделать состав электролита максимально устойчивым к возгоранию и преуспели в этом. Твёрдые электролиты, ведь, тоже при определённых условиях могут воспламениться.

В статье, опубликованной в прошлом месяце в Nano Letters, команда учёных рассказала, как они создали новый «огнеупорный» твердотельный электролит (SSE) для использования в литий-ионных батареях. Для этого в состав электролита был добавлен огнеупорный материал декабромдифенилэтан (DBDPE). Но не просто в виде наполнителя, а в сочетании с полиимидом, придающим электролитному слою механическую прочность. А прочность ему нужна. Толщина твёрдого электролита составляет всего от 10 до 25 мкм. Кроме того, полиимид дёшев и имеет высокую температуру плавления.

Но тут же пришлось решать другую задачу. Полиимид не проводит ионы. И чтобы электролит справлялся со своей задачей, к DBDPE с полиимидом были добавлены ещё два разных полимера: полиэтиленоксид (PEO) и бистрифторметансульфонилимид лития (LiTFSI).

Получившийся в итоге электролит позволил сделать литиево-ионный аккумулятор с хорошей удельной ёмкостью 131 мА·ч/г для рейтинга 1C (с разрядом номинальным током в течение одного часа) и с хорошим показателем цикличности на уровне 300 циклов с длительностью разряда 2 часа в цикле (с рейтингом С/2) при температуре 60 °C. Температура, отметим, немаленькая для литиево-ионного аккумулятора. Но больше всего учёные поразились, когда они подожгли аккумулятор. Он не только не взорвался, но продолжал ещё какое-то время работать и питать нагрузку в виде светодиода.

В дальнейшем учёные намерены работать над увеличением ёмкости аккумуляторов на новом электролите и улучшать другие его потребительские качества.

Китайцы разработали силовые конденсаторы, которые могут изменить представление об электротранспорте

Практически неизвестная на Западе китайская компания Toomen New Energy из Шэньчжэня смогла разработать технологию производства силовых конденсаторов, которые могут стать компромиссом между суперконденсаторами и литиево-ионными батареями. Разработка оказалось неожиданно уникальной даже для искушённых европейских инженеров и учёных.

В Европе партнёром компании Toomen New Energy стал небольшой бельгийский стартап Kurt.Energy. Глава стартапа Эрик Ферхульст (Eric Verhulst) обнаружил маленький стенд Toomen New Energy на выставке Hannover Messe в Германии ещё в 2018 году, когда присматривал перспективные батарейные технологии для силовых электромобильных установок. Взятые на пробу силовые конденсаторы Toomen превзошли все самые смелые мечтания инженера. По характеристикам в то время они в 20 раз превосходили возможности аналогичной продукции компании Maxwell. Было чему удивиться!

Конструктивно силовые конденсаторы Toomen представляют собой элемент накопления электрического заряда без химической реакции, как примерно это происходит в суперконденсаторе. Один электрод с «активированным углем» изготовлен из графена, а другой «основан на соединении лития, но по сравнению с литиево-ионными батареями там нет активного лития».

При изготовлении такие источники хранения энергии выходят дороже классических литиево-ионных, но в пересчёте на доллар на киловатт на цикл (заряда) они получаются дешевле. Также за счёт высокой отдаваемой мощности силовые конденсаторы можно использовать в гибридных силовых установках автомобилей как буферное решение, которое позволит сэкономить топливо, а заряжаться будет очень быстро ― за считанные минуты.

Силовые конденсаторы Toomen не имеют электролита. Вместо него в элементах находится некий наполнитель для переноса заряда. Такая конструкция не грозит загрязнением окружающей среде в случае разрыва оболочки и неогнеопасна.

В настоящее время Toomen выпускает два типа силовых конденсаторов. Один из них ориентирован на наивысшую плотность запасаемой энергии, а другой обеспечивает максимальную мощность. Ячейки Toomen повышенной плотности в настоящее время предлагают плотность энергии в диапазоне 200–260 Вт·ч/кг с плотностью мощности в пределах 300–500 Вт/кг. Элементы высокой мощности отдачи представлены образцами с плотностью энергии 80–100 Вт·ч/кг при плотности мощности около 1500 Вт/кг и достигают пика до 5000 Вт/кг.

Для сравнения, современные суперконденсаторы DuraBlue компании Maxwell предлагает гораздо более низкую плотность энергии на уровне 8–10 Вт·ч/кг, но очень высокую плотность мощности около 12 000 – 14 000 Вт/кг. С другой стороны, хорошая литиево-ионная батарея предлагает плотность хранения энергии 150–250 Вт·ч/кг, а плотность мощности в районе 250–350 Вт/кг. Нетрудно заметить, что силовые конденсаторы Toomen обеспечивают высочайшую плотность запасаемой энергии при умеренной плотность мощности для суперконденсаторов и высочайшую плотность мощности при достижении границы плотности хранения энергии в литиево-ионных батареях.

Кроме того, силовые конденсаторы Toomen могут работать при температуре от –50 ºC до 45 ºC без защиты нагревом или охлаждением. Для автомобильных аккумуляторов это важное преимущество, ведь они не потребуют какой-либо температурной защиты или управляющей электроники, а значит, позволят ещё немного сэкономить на стоимости и весе подсистемы питания.

Samsung изобрела полностью твердотельный аккумулятор с хорошими перспективами

На протяжении многих последних лет мы постоянно слышим о новых и прорывных аккумуляторных технологиях. В основном это вести из лабораторий. Главные производители передовых аккумуляторов заняты производством и редко балуют нас новостями о будущих технологиях. Сегодня компания Samsung сделала исключение и сообщила о разработке перспективного полностью твердотельного аккумулятора.

Нруппа исследователей компании Samsung, создавшая прототип нового аккумулятора

Группа исследователей компании Samsung, создавшая прототип нового аккумулятора

Как сообщает нам пресс-релиз компании, группа исследователей из Передового технологического института Samsung (SAIT) и Научно-исследовательского института Samsung в Японии (SRJ) опубликовала в издании Nature Energy статью с результатами интересной работы. В этой работе сотрудники Samsung рассказали о создании эффективных и долговечных батарей с твердотельным электролитом.

Полностью твердотельные аккумуляторы обещают большую плотность хранимой энергии, повышенную надёжность и устойчивость к износу, а также, что самое важное, повышенную безопасность при эксплуатации.

Не секрет, что одной из причин возгорания литиево-ионных аккумуляторов могут служить такие внутренние процессы в батарее, как рост игольчатых кристаллов дендритов на аноде в процессе зарядки аккумулятора. Но это только в жидком электролите. В батарее с твёрдым электролитом эти процессы подавляются. Чтобы преодолеть этот негативный эффект и добиться улучшения потребительских характеристик литиево-ионных аккумуляторов, исследователи из Samsung предложили использовать на аноде тонкий слой композитного материала из углерода и серебра (Ag-C).

Сверхтонкий нанокомпозитный слой Ag-C толщиной всего 5 микрометров позволил команде учёных уменьшить толщину анода и увеличить плотность энергии до 900 Вт·ч/ л. Благодаря этому прототип ячейки нового аккумулятора удалось сделать на 50 % меньше, чем обычная литиево-ионная батарея.

В то же время не следует питать иллюзий. Завтра такие батареи в продаже не появятся. Данное исследование ― это лишь новый небольшой шаг в сторону перспективных технологий по выпуску литиево-ионных аккумуляторов. Но перспективы хорошие. Даже прототип может позволить проехать электромобилю на одной зарядке до 800 км и обещает выдержать не менее 1000 циклов заряда.

Органика вместо кобальта: канадцы задумали обезопасить литиево-ионные батареи

Исследователи из Йоркского университета в Торонто подошли на шаг ближе к созданию органических батарей. В перспективе учёные мечтают об экологически чистых аккумуляторах без дефицитных и опасных для человека и природы металлов. Мощность и ёмкость аккумуляторов при этом не должны пострадать, а может, даже станут лучше.

Команда профессора Томаса Баумгартнера (Thomas Baumgartner) с Факультета науки Йоркского университета создала органическую молекулу, которая призвана заменить кобальт в литиево-ионных аккумуляторах. Точнее, заменить этот редкий и токсичный тяжёлый металл в составе анода и катода батарей. Переход на органику кроме экологической чистоты сулит неограниченный поток сырья для изготовления аккумуляторов, тогда как запасы кобальта на Земле ограничены.

«Органические электродные материалы считаются чрезвычайно перспективными материалами для устойчивых аккумуляторов с высокими энергетическими возможностями», — заявляют исследователи.

Недавним прорывом в исследованиях стало создание новой органической молекулы на основе углерода. Новый материал устраняет недостатки неорганического материала с сохранением производительности. Напряжение экспериментального элемента с органикой в электродах вместо кобальта достигало 3,5 В, что соответствует рабочему диапазону обычных «металлических» литиево-ионных элементов. Количество циклов заряда и разряда опытного элемента тоже хорошее и может преодолевать уровень в 500 циклов.

Ещё одним достоинством литиево-ионных аккумуляторов из органических материалов стало то, что они почти не нагреваются в процессе даже очень интенсивной зарядки. Элементы с металлами в анодах и катодах в таких условиях быстро разогреваются и могут нести угрозу возгорания, как и ограничивают токи заряда и разряда. Органические элементы устраняют эти ограничения, а значит, смогут эксплуатироваться на повышенных мощностях и быстрее заряжаться.

Данные об исследовании удостоились чести быть проиллюстрированными на мартовской обложке журнала Batteries & Supercaps. Ранее об исследовании сообщалось в журнале Advanced Energy Materials. На следующем этапе канадские учёные попытаются создать ещё более эффективную органическую молекулу для более мощных и ёмких аккумуляторов.

Японцы ввели в строй первую ударную подводную лодку с литиево-ионными батареями

Преимущество литиево-ионных аккумуляторов по сравнению со свинцово-кислотными батареями очевидно. Но явный минус литийсодержащих аккумуляторов ― повышенная опасность возгорания ― закрывает им путь во многие сферы. Например, в боевую технику. Впрочем, японцев это не испугало. Вчера Японские морские силы самообороны ввели в строй первую ударную подводную лодку с литиево-ионными батареями.

Как сообщает сайт Naval News, 4 марта Японские морские силы самообороны (Japan Maritime Self-Defense Force, JMSDF) в Кобе, префектура Хёго, приняли в эксплуатацию одиннадцатую по счёту дизель-стирлинг-электрическую подводную лодку SS-511 типа «Сорю» (Soryu). Десять предыдущих подводных лодок этого типа оснащены свинцово-кислотными аккумуляторами, а одиннадцатая (и, вероятно, двенадцатая) получила литиево-ионные аккумуляторы.

Подлодка Орю (SS-511) стала первой ударной подлодкой в Японии с литиево-ионными аккумуляторами. Утверждается, что переход на новый тип аккумулятора позволил в два раза повысить ёмкость накопления энергии. Лодка Орю или, по-русски, «Дракон-Феникс» заложена в ноябре 2015 года, а в октябре 2018 года была спущена на воду. Двенадцатая из запланированных в серии «Сорю» подводных лодок ― SS-512 ― спущена на воду в ноябре 2019 года. В строй она будет принята в 2021 году.

Лодки SS-511 и SS-512 станут своеобразным испытательным полигоном для проверки работы литиево-ионных аккумуляторов в условиях близких к боевым. Эти испытания помогут определить контуры японских ударных подводных лодок следующего поколения.

Вкратце сообщим, что подлодки типа «Сорю» считаются самыми большими многоцелевыми дизельными подводными лодками. Длина корпуса достигает 84 метра, ширина ― 9,1 м, глубина ― 10,3 м. Водоизмещение 2950 тонн. Скорость 20 узлов. Один двигатель и один винт.

Sanyo Chemical будет выпускать невозгораемые литиево-ионные аккумуляторы

Пожалуй, самым главным недостатком литиево-ионных аккумуляторов можно считать опасность возгорания. Такие случаи особенно часто возникают при эксплуатации аккумуляторов в экстремальных режимах или условиях. Компания Sanyo Chemical собирается покончить с этой опасностью и готовится выпускать невозгораемые пластиковые литиево-ионные батареи.

Последствие опыта по протыканию литиево-ионной батареи гвоздём

Последствие опыта по прокалыванию современной литиево-ионной батареи гвоздём (дома не повторять!)

Как сообщает японское издание Nikkei, весной следующего года компания Sanyo Chemical откроет в Японии завод по производству аккумуляторов огнестойкого типа, почти полностью сделанных из пластика. Стоимость проекта составит 15 млрд иен или около $136 млн. Утверждается, что пластиковые литиево-ионные аккумуляторы не будут загораться даже в том случае, если их проткнуть гвоздём или просверлить.

Технологию и оборудование для производства пластиковых аккумуляторов разработал токийский стартап APB. Эту компанию в 2018 году создал учёный из Университета Кэйо Хидеаки Хори (Hideaki Horie). На счету этого специалиста помощь компании Nissan Motor в проектировании электромобиля Leaf. Компания Sanyo Chemical поглотила стартап APB в 2019 году и сегодня владеет пакетом акций этой компании в объёме чуть меньше 50 %.

В безопасных литиево-ионных аккумуляторах материалы анода и катода замены на пластиковую основу. Кроме устранения риска возгорания это принесёт также и экономию. Ожидается, что себестоимость выпуска пластиковых батарей будет на 60 % ниже, чем у обычных литиево-ионных аккумуляторов.

В планах Sanyo Chemical поставки безопасных пластиковых литиево-ионных аккумуляторов производителям систем резервного питания для заводов. В 2025 году производственная мощность предприятия должна достичь 1 ГВт·ч, что эквивалентно 25 000 аккумуляторов для электромобилей в год. Выглядит как-то скромно. Но это числа из оригинальной статьи. В любом случае, будет интересно узнать, что из этого выйдет.

Южная Корея отказывается от литиево-ионных аккумуляторов в системах накопления

Недавнее расследование специальной группы в Южной Корее выявило высокую опасность возгорания литиево-ионных аккумуляторов в процессе эксплуатации в системах накопления энергии. За последние два года по вине батарей произошло 28 пожаров. Эти случаи подорвали доверие к литиево-ионным батареям и вынудили найти им замену.

Принцип работы проточного аккумулятора

Принцип работы проточного аккумулятора

Как сообщает интернет-ресурс ETNews, правительство Южной Кореи подготовило изменения в документы, регламентирующие использование аккумуляторных батарей в системах резервного хранения энергии в сочетании с электростанциями на возобновляемых источниках.

Согласно выводам комиссии, о чём мы сообщали, только с августа 2019 в Республике Корея произошло пять случаев возгорания систем резервного хранения по вине литиево-ионных аккумуляторов. С августа 2017 года по октябрь 2019 года системы резервного питания на солнечных и других электростанциях горели 28 раз. Подобное не могло не ударить по рынку систем накопления энергии в стране. Это сократило размер рынка сетевых накопителей энергии (ESS) в Корее с 5,6 ГВт·ч в 2018 году до 3,7 ГВт·ч в 2019 году.

Отметим, в Южной Корее развёрнуто целых 25 % систем ESS от мирового уровня. Небольшая страна серьёзно позаботилась о резервном хранении энергии, но ставка на литиево-ионные аккумуляторы оказалась чреватой пожарами. Поэтому изменённые правила по развёртыванию в стране систем ESS в сочетании с солнечными электростанциями требуют переходить на новый тип батарей, а именно на ванадиевые проточные редокс-аккумуляторы (VRFB, Vanadium Redox Flow Battery).

Проточные аккумуляторы на основе прокачки жидкого электролита на солях ванадия полностью безопасны с точки зрения возгорания. Кроме того, они долговечные со сроком службы до 20 лет (при условии регулярной замены электролита). По плотности запаса энергии проточные батареи ощутимо уступают литиево-ионным и свинцово-кислотным, но безопасность их эксплуатации поможет вернуть доверие клиентам ESS-систем. Кроме того, проточные батареи всё ещё совершенствуются, а их характеристики стабильно улучшаются. Поддержка батарей VRFB правительством Кореи может вывести страну в лидеры по выпуску ESS-систем на этих решениях.

Система H2 EnerFLOW 430

Система H2 EnerFLOW 430

Первые полностью готовые к производству и установке на объектах системы ESS на батареях VRFB в Корее представила местная компания H2. Система EnerFLOW 430 сертифицирована для размещения на площадках Korea Electric Power Corporation (KEPCO). Ожидается, что решениями H2 заинтересуются другие компании по генерации электроэнергии в стране.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Официально: Forza Horizon 5 отправит игроков в Мексику и поступит в продажу 9 ноября 17 мин.
Авиасимулятор Microsoft Flight Simulator долетит до Xbox Series X, Series S и Xbox Game Pass уже 27 июля 34 мин.
Авторы Halo Infinite показали трейлер мультиплеера, пообещали обширную пострелизную поддержку и немного рассказали про сюжет 54 мин.
«Кооперативный рай для контрабандистов»: создатели Just Cause представили игру в открытом мире Contraband 2 ч.
Приключенческий экшен-платформер Psychonauts 2 выйдет 25 августа — предзаказы уже стартовали 2 ч.
Джек Воробей, сюжетная кампания и новые враги: через неделю в Sea of Thieves начнётся кроссовер с «Пиратами Карибского моря» 2 ч.
Devolver на своём E3-шоу показала геймплей Shadow Warrior 3, анонсировала четыре новые игры и огласила даты выхода двух известных 10 ч.
PS4-версия Godfall выйдет 10 августа вместе с дополнением Fire & Darkness и бесплатным обновлением Lightbringer 13 ч.
В Японии началось антимонопольное расследование в отношении Apple и Google 15 ч.
Самурайская классика с видом сбоку: Devolver представила чёрно-белый экшен Trek to Yomi 21 ч.
Ракета Pegasus XL доставила в космос секретный спутник американских военных 13 мин.
Blackstone купила оператора ЦОД QTS Realty Trust за рекордную сумму в $10 млрд 2 ч.
Blue Origin продала билет на туристический полёт в космос за $28 млн 6 ч.
Huawei не станет сокращать штат HiSilicon — собственного разработчика процессоров 15 ч.
Активисты потребовали, чтобы председатель совета директоров Toshiba ушёл в отставку 15 ч.
Компания Ларри Пейджа по разработке летающих автомобилей купила бывшего конкурента производителя дронов DJI 12-06 18:41
Из-за проблем с обеспечением электроэнергией будущее 30 ирландских дата-центров оказалось под вопросом 12-06 15:45
Компания LG представила обновлённый логотип 12-06 15:04
Разработчик из США показал готовый к лётным испытаниям двухместный прототип автономного аэротакси 12-06 15:03
Все на Венеру! Европейцы тоже утвердили проект отправки венерианского зонда 12-06 13:05