Батареи для электромобилей

Предлагаем оригинальные аккумуляторы для электромобиля от ведущих заводов-изготовителей. В каталоге можно выбрать батареи для мини-каров, заказать дополнительные аксессуары, зарядные устройства. 

Виды, характеристики АКБ

Для современных электромобилей используются литий-ионные, литий-серные, а также металл-воздушные, тяговые свинцово-кислотные и иные виды АКБ. По типу корпуса они разделяются на обслуживание, необслуживаемые и малообслуживаемые. Цена на батарею для электромобиля зависит от ее типа, технических характеристик. Но на данный момент наиболее дорогими являются литий-ионные. 

Батареи литий-ионного типа мощные, не имеют эффекта памяти, но стоят дорого. К ключевым преимуществам относятся:

• быстрая зарядка, длительные сроки поездка после одной зарядки;

• эксплуатационные сроки при соблюдении рекомендаций – до 10 лет;

• отсутствие эффекта памяти;

• саморазряд в месяц – до 6%, в год – до 20%;

• напряжение высокое;

• габариты компактные, вес каждого блока малый.

Малообслуживаемые батареи для электромобилей включают в себя литий-серные. Рабочий ресурс их не самый высокий – до 60 циклов, но емкость таких батарейных блоков одна из лучших. То есть после одной зарядки кар приобретает большой запас хода, стоимость батареи невысокая. 

Необслуживаемые аккумуляторы для электрокаров включают в себя алюминий-ионные, гелевые. Они безопасные, простые в обслуживании, но сроки годности небольшие. 

Перед тем, как купить батарею для электромобиля, надо учитывать, что используются два типа АКБ – тяговые и стартерные. Первый тип используется для питания мотора, то есть характеристики такого аккумулятора будут основными. Стартовая батарея нужна для питания обогрева, освещения, запуска. 

Чтобы продлить рабочий ресурс АКБ, рекомендуется соблюдать следующие правила:

• выбирать надо батареи с соответствующими характеристиками, желательно – оригинальные производства бренда, выпускающего электромобиль или смежных с ним заводов;

• время зарядки не должно превышать рекомендуемое, нельзя оставлять аккумулятор подключенным к сети на длительные сроки;

• батарею надо заряжать регулярно, следить за уровнем зарядки, который не должен опускаться ниже 30%;

• нельзя использовать быструю зарядку в качестве постоянной, так как она вызывает преждевременный износ АКБ;

• рекомендуется защита корпуса АКБ от воды и пыли, особенно актуально это для блоков АКБ, расположенных без отдельного короба.

Основные производители

Сегодня АКБ для электрокаров выпускаются многими заводами. Батареи отличаются по типу, принципу работы, емкости. Среди наиболее востребованных и надежных выделяется продукция таких производителей:

• Audi – наиболее популярные модели имеют емкость 95 кВт*ч с запасом хода до 400 километров;

• Chevrolet – показатели емкости зависят от типа АКБ, находятся в пределах 19-60 кВт*ч, длительность езды на одной зарядке также различается и составляет 132-300 км;

• Hyundai производится аккумуляторные блоки на 28-64 кВт*ч с запасом хода 200-480 километров.

Кроме того, батареи для мини-каров с электродвигателями выпускают Detroit Electric, Jaguar, Renault, Volkswagen и другие. технико-эксплуатационные показатели будут разными, поэтому перед покупкой надо определиться с требованиями для конкретной модели кара. 

Как выбрать АКБ

Выбирая аккумуляторные батареи для электромобилей, рекомендуется обратить внимание на следующие характеристики:

• надо на корпусе старого аккумулятора найти наименование производителя и модель АКБ;

• найти значение напряжения в Вольтах;

• определить, какой уровень емкости можно использовать для данного типа кара.  

Такие показатели основные, но кроме них надо знать следующую информацию:

• габариты и форма аккумулятора;

• расположение, тип клемм для подключения;

• тип корпуса, необходимость наличия защиты. 

Выбирать следует батарею, которая соответствует указанным параметрам. Сразу после замены надо полностью выполнить цикл разрядки и зарядки. Обычно новые АКБ поставляются только в частично заряженном виде, поэтому имеет смысл полностью провести процедуру зарядки. При зарядке используется только специальное зарядное устройство. Применять автомобильный блок нельзя, так как он не подходит. Также не рекомендуется постоянно применять быстрое ЗУ, так как особенности и принципы его работы приводят к преждевременному износу АКБ.

Многие владельцы электрокаров задают вопросы о том, можно ли вместо батареи на 6 Вольт поставить модель на 12 Вольт. Нет, делать этого нельзя из-за рисков сжечь двигатель. Если батарея выбрана и установлена правильно, кар будет ехать нормально, мотор запустится без проблем. Если этого не происходит, надо протестировать аккумуляторный блок и ЗУ, проверить работоспособность педали и кнопки старта. 

Если требуется увеличить емкость, рекомендуется не покупать более мощную батарею, а установить второй аккумулятор. Но выполнять такие работы надо в условиях мастерской, предварительно следует проконсультироваться с инженером. 

Gowheel: ремонт и техобслуживания электромобилей

Компания Gowheel предлагает:

• выбор услуг по ремонту батарей и техобслуживанию мини-каров;

• плановая замена запчастей и АКБ, сезонная подготовка к эксплуатации;

• использование оригинальных деталей при проведении техобслуживания;

• гарантия качества на выполненные работы и детали;

• доступная стоимость техобслуживания.

Для заказа аккумуляторов и их замены оставляйте заявку на сайте или звоните по телефонам +7 (812) 243-18-01, +7 (964) 333-36-35 в Санкт-Петербурге или в Москве +7 (499) 348-2-801. Для уточнения цен и особенностей ремонта зарядных устройств Вы также можете отправить запрос на эл. почту [email protected] (наш центр поддержки).

кто лидеры инноваций? – DW – 25.09.2020

Производство аккумуляторных батарей на заводе Volkswagen в немецком ЗальцгиттереФото: picture-alliance/dpa/J. Stratenschulte

Технологии

Андрей Гурков

25.09.202025 сентября 2020 г.

Аккумуляторы принципиально важны для успеха электромобилей и возобновляемой энергетики. Илон Маск обещает снизить цены, а эксперты назвали страны и компании, двигающие технологию вперед.

https://www.dw.com/ru/batarei-dlja-tesla-i-hranenija-jenergii-kto-lidery-innovacij/a-55030825

Реклама

Если ключевой элемент традиционного автомобиля — двигатель внутреннего сгорания, то во все более популярных электромобилях это — аккумуляторная батарея: от нее зависят дальность пробега, скорость зарядки, вес и, главное, цена машины.

Если в традиционной электроэнергетике принципиальную роль играет турбина, то для развития все более популярных возобновляемых источников энергии (ВИЭ) крайне важны накопители энергии: без них не решить главную проблему ветряных и солнечных электростанций — зависимость от переменчивости погоды.

Илон Маск: новое поколение аккумуляторов и Tesla за 25 000 долларов

Так что батареи и аккумуляторы — это сейчас одно из магистральных направлений технологического развития на планете. Весьма симптоматично, что американский предприниматель Илон Маск решил устроить 22 сентября специальную онлайн-презентацию под названием Tesla Battery Day, а Европейское патентное ведомство (EPO) и Международное энергетическое агентство (IEA) провели совместное исследование «Инновации в области батарей и накопителей электроэнергии». Его результаты опубликовали в тот же день.  

Электромобили Tesla на территории завода комапнии в Фримонте ждут отправки покупателямФото: Imago Images/UPI Photo/T. Schmidt

Для главы компании Tesla аккумуляторные батареи — это ключ к массовому рынку. «У нас нет доступного автомобиля, но он у нас будет. Однако для этого мы должны снизить стоимость батарей», — заявил Илон Маск в ходе презентации, за которой в интернете следили 270 000 зрителей. Он обещал примерно через три года наладить серийное производство нового поколения аккумуляторов, которые будут существенно мощнее и долговечнее нынешних, но обойдутся в два раза дешевле.

И тогда, заверил Илон Маск, «мы сможем выпускать очень убедительный электромобиль по цене 25 тысяч долларов» (это примерно 21 000 евро). Глава Tesla объявил, что на первом этапе выпускать аккумуляторы нового поколения будут вблизи головного завода компании в калифорнийском Фримонте, для чего потребуется специальная монтажная линия. Одновременно предприниматель сообщил, что на гигафабрике Tesla в Неваде будет налажена утилизация отслуживших аккумуляторных батарей.

Кобальт от «Норникеля» может и не понадобиться

Для России особенно важно то, что батареи нового поколения планируется выпускать практически без использования редкого, а потому весьма дорогого металла кобальта. Его единственным российским производителем и экспортером является компания «Норникель» в Норильске.

Кобальтовые слитки на заводе «Норникель». Главные производители этого металла — ДР Конго и КитайФото: imago stock&people

После Battery Day курс акций Tesla, стремительно взлетевший в этом году, что превратило американского производителя электромобилей в самого дорогостоящего автостроителя мира, упал. Биржевых инвесторов и спекулянтов разочаровало то, что Илон Маск говорил о среднесрочной перспективе в три года, а они, похоже, рассчитывали на анонс немедленных прорывов.

Одновременно несколько снизились котировки акций поставщиков батарей для Tesla — японской корпорации Panasonic и южнокорейской LG Chem, входящей в группу LG. Но это тоже не более чем сиюминутное недовольство биржевых игроков: средне- и долгосрочные перспективы этих компаний представляются весьма многообещающими. Об этом свидетельствует совместное исследование Европейского патентного ведомства и Международного энергетического агентства.  

Аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%

Эксперты двух организаций проанализировали зарегистрированные с 2000 по 2018 годы патенты на изобретения и разработки в сфере аккумуляторных батарей и накопителей энергии, и на основании этого весьма объективного критерия сделали целый ряд выводов.

До 2011 года разработчики сосредотачивались на совершенствовании аккумуляторов для смартфоновФото: picture-alliance/dpa/A. Warnecke

Первый и главный из них: «В последние десять лет патентирование в сфере хранения электроэнергии росло существенно быстрее патентирования в других сферах». Иными словами, именно на этом направлении сосредоточены сейчас особенно крупные материальные и интеллектуальные ресурсы, именно здесь накапливаются многочисленные инновации.

Авторы исследования обнаружили, что число патентов, связанных с аккумуляторными батареями для электромобилей, еще в 2011 году превысило число патентов из области батарей для мобильной бытовой электроники (прежде всего смартфонов), и с тех пор неуклонно растет. Они также подсчитали, что особое внимание изобретателей к литий-ионным технологиям привело к тому, что с 2010 года аккумуляторы для электромобилей подешевели почти на 90%, а аккумуляторы для стационарных установок в электроэнергетике — примерно на две трети.  

Япония и Южная Корея — лидеры в области батарейных технологий

Второй ключевой вывод исследования: «Япония и Республика Корея являются лидерами в глобальном соревновании в области батарейных технологий, что заставляет другие страны пытаться добиться конкурентных преимуществ в определенных нишах вдоль цепочки создания дополнительной стоимости при производстве батарей». Если говорить более просто: догнать ушедшие в этой сфере далеко вперед две азиатские страны уже настолько трудно, что остальным приходится довольствоваться узкой специализацией в отдельных сегментах.         

Аккумуляторные батареи для электромобилей — это сложная высокотехнологичная продукцияФото: picture-alliance/dpa/A. Burgi

Так, девять из десяти крупнейших обладателей патентов — компании из Азии: семь японских во главе с Panasonic и Toyota, а также южнокорейские Samsung и LG Electronics. Единственный представитель других континентов в Топ-10 — немецкий концерн Bosch, занявший пятое место.

В Топ-25 ближе к концу вошли также немецкие Daimler, BASF и Volkswagen. Всего же в этом списке шесть представителей Европы: это еще ирландская многопрофильная компания Johnson Controls и французский научно-исследовательский институт атомной и альтернативной энергетики CEA. Америка представлена автостроителями General Motors и Ford.

Разные типы аккумуляторов: NMC, NCA и LFP

Вклад Китая в глобальное развитие батарейных технологий, отмечается в исследовании, к 2018 году практически сравнялся с американским и приблизился к европейскому. Явная специфика Европы и США — значительно число патентов регистрируют малые и средние предприятия, а также вузы и государственные научно-исследовательские институты. В Азии подавляющее большинство изобретений приходится на крупные концерны.

Третий вывод исследования касается перспективных направлений инновационной деятельности. В минувшем десятилетии стремительно нарастало число патентов, связанных с литий-никель-марганец-кобальт-оксидными аккумуляторами (NMC). Теперь многообещающей альтернативой, полагают авторы исследования, становятся литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные аккумуляторы (NCA), которые, к примеру, производит Panasonic и использует Tesla.

BYD — крупнейший китайский производитель электрических легковых машин и автобусов Фото: picture-alliance/dpa/H.Dongping

Однако стремление снизить долю кобальта или вовсе от него отказаться приведет к тому, что будет расти роль литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LFP), на которые тоже делает ставку Tesla, а также, к примеру, китайский автостроитель BYD, указывается в исследовании. Если в 2010 году практически вообще не было патентов, связанных с данной технологией, то в последние годы их число стало заметно нарастать.

Поэтому можно предположить, что ее разработчикам просто еще нужно пару лет. Может быть, как раз те три года, о которых Илон Маск говорил на Tesla Battery Day. 

Смотрите также:

Как немцы наладили ресайклинг автобатарей

To view this video please enable JavaScript, and consider upgrading to a web browser that supports HTML5 video

Реклама

Пропустить раздел Топ-тема

1 стр. из 3

Пропустить раздел Другие публикации DW

На главную страницу

Технология и компоненты в аккумуляторных батареях для электромобилей

Технология, инновации, Автомобильные аккумуляторные батареи

12 января 2021

Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных типах автомобилей, но они играют ключевую роль в случае электромобилей. Технологии, отвечающие за их работу, постоянно развиваются, и различные типы аккумуляторов отличаются друг от друга по применению и техническим характеристикам. Узнайте о типах батарей, используемых в электромобилях.

Технологии в аккумуляторах электромобилей – основные типы аккумуляторов

Аккумуляторы электромобилей (EV) отличаются используемыми в них химическим элементам. В основном мы различаем литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные аккумуляторы. Выбрать оптимальную аккумуляторную батарею для электромобиля сложно, потому что индивидуальные решения хорошо работают в разных ситуациях.

Ниже вы найдете краткое описание различных типов аккумуляторов, используемых в автомобильной промышленности, а также их применение.

Литий-ионная батарея – большая популярность и высокая производительность.

Несомненно, именно литий-ионные батареи в последние годы внесли наибольший вклад в передовое развитие электроэнергетического сектора. Они характеризуются эффективностью, низкой ценой и высоким уровнем производительности по отношению к весу элементов. Это лучшие батареи, если учитывать три параметра: оптимизация размера и веса батареи, соотношение массы к количеству накопленной энергии и выгодная цена. Литий-ионные батареи также можно найти во многих бытовых устройствах, таких как телефоны, компьютеры или пылесосы.

Никель-металл-гидридная аккумуляторная батарея – для специализированного использования.

Аккумуляторы являются подходящими системами хранения энергии в различных транспортных средствах, но они играют ключевую роль в случае электромобилей.

Это специальные аккумуляторные элементы, которые достаточно редки по своим химическим и физическим параметрам. Водород является сырьем, требующим особого контроля. Батарея теряет энергию, когда она не используется, но этот недостаток компенсируется длительным сроком службы элементов. Никель-металл-гидридные батареи используются в специализированных устройствах, таких как медицинское оборудование. Решения такого рода характеризуются высокой себестоимостью производства.

Свинцово-кислотные аккумуляторы – низкий срок службы и впечатляющая мощность.

Аккумуляторы этой категории характеризуются отличными параметрами мощности. В электромобиле, однако, приходится делать ставку на решение, которое характеризуется высокой эффективностью даже при низких температурах, где такие батареи работают плохо. Несмотря на то, что стандартные аккумуляторные батареи автомобиля также фиксируют снижение таких условий, свинцово-кислотные элементы демонстрируют худшие показатели в этом аспекте. К их преимуществам относятся низкая себестоимость и надежность.

Суперконденсаторы – поддержка производительности аккумуляторов.

Суперконденсаторы или ультраконденсаторы в первую очередь используются для обеспечения необходимого электропитания при временном отключении электричества. По этой причине они также полезны в электромобилях, где их роль заключается в обеспечении достаточной мощности, когда требуется больше энергии.

Многие электромобили используют аккумуляторные батареи – несколько элементов одновременно. Сочетая возможности суперконденсаторов с литий-ионными и никель-металлогидридными аккумуляторами, можно добиться лучших результатов, чем при использовании одиночных элементов. В настоящее время в автомобильном секторе доминируют литий-ионные аккумуляторы, чаще всего используемые в электромобилях.

Литиево-ионные или никель-металл-гидридные аккумуляторы – как выбрать лучшую батарею для электромобиля?

Из-за описанных выше параметров литий-ионная батарея используется чаще всего. Более того, технология, связанная с этими элементами, все еще развивается. Ведущие поставщики работают над тем, чтобы разрушить дальнейшие барьеры на пути к ассортименту транспортных средств, которые используют данный тип батареи в качестве источника энергии.

Никель-металл-гидридные батареи используются в гибридных транспортных средствах. Сектор EV редко использует свинцово-кислотные батареи, хотя они иногда дополняют литий-ионные батареи. На современном этапе развития эта технология еще не готова к использованию в более широком масштабе.

Суперконденсаторы находят свое место и в электромобилях, позволяя увеличить мощность автомобиля при высокой нагрузке. Благодаря этому во время разгона может поддерживаться стандартный аккумулятор. Суперконденсаторы также очень важны для рекуперативного торможения, что позволяет преобразовывать тепловую энергию в электричество.

См. также: Срок службы аккумуляторных батарей электромобилей – когда следует заменять аккумуляторные батареи электромобилей?

Какой тип батареи используется в электромобилях?

Использование конкретного элемента зависит не только от его производительности, но и от типа транспортного средства. В случае полностью электрических транспортных средств и plug-in гибридов, которые могут быть заряжены от розетки, мы, как правило, имеем дело с литий-ионными батареями. Традиционные гибриды используют в основном никель-гидридные батареи. Больший вклад двигателя внутреннего сгорания в работу транспортного средства позволяет обеспечить более высокий уровень потерь энергии, когда он не используется. Следует также помнить, что в случае гибридных автомобилей элементы долгое время не работают при максимальной нагрузке.

Электромобили намного эффективнее, чем автомобили внутреннего сгорания. Стоимость электроэнергии в большинстве случаев значительно ниже, чем цена топлива, необходимого для проезда по аналогичному маршруту. Наиболее эффективные решения на рынке в настоящее время позволяют преодолевать расстояние около 500 км на одной зарядке.

Партнерство с компанией «KNAUF AUTOMOTIVE» – получение всесторонней поддержки опытного партнера.

Для того чтобы обеспечить оптимальные решения в области электрических батарей, вы не можете работать в одиночку. В течение многих лет компания Knauf Industries работает над внедрением инноваций в автомобильной промышленности. Благодаря командам инженеров, работающих в лаборатории ID Lab, нам удалось превратить полученные за эти годы знания в потенциал на будущее. Мы разрабатываем новые решения по изоляции автомобильных аккумуляторов, компонентов аккумуляторов, электрических кабелей, фитингов для холодильных труб и сепараторов аккумуляторных элементов.

Мы хотим предоставлять нашим партнерам аккумуляторные батареи с гораздо более высокими эксплуатационными характеристиками и оптимизированным сроком службы. Чтобы предотвратить выход аккумулятора из строя при слишком низких или слишком высоких температурах, важно помнить об изоляции, которая при этом не будет существенно влиять на вес автомобиля. Наш взгляд на будущее сочетает в себе электромобильность с экологией – мы предлагаем такие материалы, как пенополипропилен и пенополистирол, которые на 100% пригодны для вторичной переработки. Мы приглашаем к сотрудничеству предприятия автомобильной отрасли, которые хотят всесторонне поддерживать свое производство.

Что происходит со старыми аккумуляторами для электромобилей?

Несмотря на то, что признано, что электромобили сокращают выбросы углерода, особенно при питании от возобновляемых источников энергии, мы по-прежнему получаем много вопросов о сроке службы аккумуляторов электромобилей и о том, не окажутся ли они в конечном итоге на свалке, что может лишить электромобили статуса экологичного автомобиля. Здесь мы отвечаем на эти опасения.

Электромобили (электромобили) — это уже не будущее, это настоящее.

Переход на электромобили ускорился по обе стороны Атлантики с введением запрета на продажу новых бензиновых и дизельных автомобилей в Великобритании к 2030 году ¹ , а к 2030 году половина всех продаж новых автомобилей в США должна быть электрической ² .

«Беспокойство по поводу запаса хода» было признано проблемой для потенциальных водителей электромобилей: 950 млн фунтов стерлингов (1,16 млрд долларов) государственного финансирования Великобритании теперь предназначены для быстрой зарядки на станциях технического обслуживания и 1,3 млрд фунтов стерлингов (1,59 млрд долларов) на инфраструктуру зарядки электромобилей. включая дома и улицы.

Точно так же США заявили, что к 2030 году по всей стране будет 500 000 зарядных станций для электромобилей. Белый дом представил план распределения 5 миллиардов долларов (4,09 фунтов стерлингов).1 000 000) в штаты по всей стране ³ , что должно помочь водителям избавиться от беспокойства по поводу дальности поездки.

Таким образом, перед потенциальными покупателями электромобилей остается один вопрос: что происходит с аккумуляторами электромобилей в конце их срока службы?
 

Как работают аккумуляторы для электромобилей?

В то время как двигатели внутреннего сгорания получают энергию от сжигания бензина или дизельного топлива, электромобиль питается непосредственно от большого блока аккумуляторов. Эти аккумуляторы для электромобилей сильно отличаются от тяжелых свинцово-кислотных аккумуляторов в обычных автомобилях с двигателями внутреннего сгорания.

Батареи EV намного ближе к батареям в вашем мобильном телефоне или ноутбуке, но более надежны и имеют значительно увеличенный срок службы. В батареях для электромобилей используется блок, состоящий из более чем 2000 отдельных литий-ионных элементов, работающих вместе. В батареях нет металлического лития, только ионы — атомы или молекулы с электрическим зарядом.

При подзарядке автомобиля электричество используется для химических изменений внутри аккумуляторов. Когда он движется, батареи используются для разрядки энергии.

Наш глава отдела будущих рынков Грэм Купер объясняет: «Система управления батареями электромобиля — или BMS — позволяет аккуратно дозаправлять элементы. BMS сохраняет эффективность и срок службы батареи, благодаря чему батареи живут намного дольше, чем у вашего телефона или ноутбука (у которых нет BMS)».

Как долго работают аккумуляторы электромобилей?

Сотни аккуратно заправленных элементов внутри аккумуляторной батареи электромобиля означают, что каждый аккумуляторный блок должен сохранять свою емкость зарядки-разрядки на протяжении от 100 000 до 200 000 миль. Производители настолько уверены в использовании аккумулятора на дорогах, что большинство электромобилей имеют расширенную гарантию на восемь лет или 100 000 миль пробега.

Аккумулятор переживет машину…

«Аккумулятор переживет автомобиль», — уверенно говорит Грэм Купер. «Сегодня большинство аккумуляторов для электромобилей имеют ожидаемый срок службы от 15 до 20 лет в автомобиле — и вторую жизнь в дальнейшем».

Также стоит отметить, что технология аккумуляторов для электромобилей все еще развивается, поэтому мы ожидаем, что по мере развития технологий срок службы аккумуляторов будет увеличиваться, а также становиться дешевле, меньше и даже легче.
 

Что произойдет с батареями электромобилей, когда они перестанут надежно и быстро питать автомобили?

Как только батарея электромобиля начинает терять свою способность питать транспортное средство на расстоянии, она все еще имеет полезный срок службы. Когда производительность аккумулятора электромобиля падает до 70% или менее, начинается его «вторая жизнь».

Аккумулятор электромобиля получает вторую жизнь после пробега от 100 000 до 200 000+ миль…

«Аккумулятор электромобиля получает вторую жизнь после пробега от 100 000 до 200 000+ миль», — объясняет Грэм. «У жизнеспособной батареи еще есть остаточный ресурс, поэтому ее можно повесить в вашем гараже или в шкафу под лестницей в качестве статической системы хранения энергии батареи, если у вас есть возобновляемая энергия источник, такой как солнечные панели ».

Полезность второй ступени батареи электромобиля в сочетании с возобновляемой энергией означает, что люди могут сэкономить на счетах и ​​увеличить использование экологически чистой энергии .
 

Зеленый цикл для аккумуляторов электромобилей?

Помимо хранения энергии в вашем доме или на рабочем месте, в более широком масштабе бывшие аккумуляторы EV могут использоваться для питания производственных предприятий и улиц. В благотворном энергетическом цикле в конечном итоге заводы, производящие батареи, могут питаться от перепрофилированных батарей.

Производители электромобилей делают большие инвестиции, чтобы вдохнуть новую жизнь в автомобильные аккумуляторы в крупномасштабных системах хранения аккумуляторов .

Nissan использует бывшие в употреблении аккумуляторы для электромобилей для обеспечения резервного питания амстердамской арены — развлекательного центра и домашнего стадиона футбольного клуба «Аякс».

Toyota будет устанавливать батареи для бывших электромобилей возле магазинов в Японии . Аккумуляторы будут использоваться для хранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями. Накопленная энергия затем будет использоваться для питания холодильников для напитков, подогревателей еды и прилавков со свежими продуктами в магазинах.

Компания Renault также объявила о том, что аккумуляторы от электромобиля Renault Zoe EV будут перепрофилированы для выработки энергии для Powervault — домашней системы хранения энергии. И Nissan запустил XStorage, используя автомобильные аккумуляторы Nissan Leaf в качестве систем хранения для дома и бизнеса.
 

Будут ли аккумуляторы электромобилей перерабатываться по истечении срока их службы?

Да, когда срок службы батарей электромобилей подходит к концу, они будут переработаны. В США, когда типичная 8-10-летняя гарантия на батареи истекает, большинство поставщиков электромобилей могут повторно использовать батареи во второй или третий раз. Поскольку электромобили занимают поул-позицию на наших дорогах — снижение выбросы парниковых газов и шумовое загрязнение по сравнению с автомобилями, работающими на ископаемом топливе — гонка продолжается, чтобы найти все более совершенные методы переработки, чтобы полностью раскрыть их экологический потенциал.

Выбрасывать аккумуляторы электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла — этого просто не произойдет.

«Рынок активной переработки аккумуляторов находится в зачаточном состоянии, поскольку автомобильные аккумуляторы настолько надежны и долговечны, — объясняет Грэм. «Но мы можем ожидать огромного роста технологий переработки. Выбрасывать аккумуляторы электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла — этого просто не произойдет».

Существующие методы плавки и выщелачивания будут усовершенствованы в ближайшие годы, как и конструкции аккумуляторов для оптимизации процесса разделения и переработки отработанных аккумуляторов. В Великобритании Управление по транспортным средствам с нулевым уровнем выбросов (OZEV) объявило конкурс на сумму 7 млн ​​фунтов стерлингов (8,5 млн долларов США) для автомобильных решений, которые решают проблемы, связанные с переходом на автомобили с нулевым уровнем выбросов, включая повышение устойчивости.

Бывший главный технический директор Tesla Дж. Б. Штраубель запустил Redwood Materials , один из множества новых стартапов, стремящихся решить еще не существующую проблему; как утилизировать аккумуляторы электромобилей, которые уже вышли из строя.

Штраубель сказал Wired : «Со всеми этими батареями в обращении кажется совершенно очевидным, что в конечном итоге мы собираемся построить экосистему восстановления».

Узнайте больше о будущем транспорта

Источники

¹ GOV.UK: Итоги и реакция на прекращение продажи новых бензиновых, дизельных и гибридных автомобилей и фургонов 2030

³ CNBC: Байден объявляет стандарты, чтобы сделать станции для зарядки электромобилей доступными

как мир будет производить достаточно?

Наступил век электромобилей. Ранее в этом году американский автомобильный гигант General Motors объявил, что намерен прекратить продажу бензиновых и дизельных моделей к 2035 году. Audi, базирующаяся в Германии, планирует прекратить производство таких автомобилей к 2033 году. Многие другие автомобильные транснациональные корпорации выпустили аналогичные дорожные карты. . Внезапно промедление крупных автопроизводителей с электрификацией своего автопарка превращается в спешку.

Электрификация персональной мобильности набирает обороты, о которых еще несколько лет назад не могли и мечтать даже самые ярые ее сторонники. Во многих странах правительственные мандаты ускорят изменения. Но даже без новой политики или правил половина мировых продаж легковых автомобилей в 2035 году будет приходиться на электромобили, согласно данным лондонской консалтинговой компании BloombergNEF (BNEF).

Эта масштабная промышленная конверсия знаменует собой «переход от топливоемкой к материалоемкой энергетической системе», заявило Международное энергетическое агентство (МЭА) 9 мая. 0009 1 . В ближайшие десятилетия на дороги выйдут сотни миллионов автомобилей с массивными батареями внутри (см. «Электродвигатели»). И каждая из этих батарей будет содержать десятки килограммов материалов, которые еще предстоит добыть.

Источник: Реф. 2

Предвидя мир, в котором доминируют электромобили, ученые-материаловеды работают над двумя большими задачами. Один из них — как сократить количество металлов в батареях, которые являются дефицитными, дорогими или проблематичными, поскольку их добыча сопряжена с серьезными экологическими и социальными издержками. Другой — улучшить переработку аккумуляторов, чтобы можно было эффективно повторно использовать ценные металлы из отработанных автомобильных аккумуляторов. «Вторичная переработка будет играть ключевую роль в этом комплексе», — говорит Кваси Ампофо, горный инженер, ведущий аналитик по металлургии и горнодобывающей промышленности в BNEF.

Производители аккумуляторов и автомобилей уже тратят миллиарды долларов на сокращение затрат на производство и переработку аккумуляторов для электромобилей, что отчасти вызвано государственными стимулами и ожиданием будущих правил. Национальные спонсоры исследований также основали центры для изучения лучших способов производства и переработки батарей. Поскольку в большинстве случаев добывать металлы все еще дешевле, чем перерабатывать их, ключевая цель состоит в том, чтобы разработать процессы для достаточно дешевого извлечения ценных металлов, чтобы конкурировать с недавно добытыми. «Самый большой разговор — это деньги», — говорит Джеффри Спангенбергер, инженер-химик из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс, который руководит инициативой ReCell по переработке литий-ионных аккумуляторов, финансируемой США из федерального бюджета.

Будущее лития

Первой задачей исследователей является сокращение количества металлов, которые необходимо добывать для аккумуляторов электромобилей. Количество варьируется в зависимости от типа аккумулятора и модели автомобиля, но один автомобильный литий-ионный аккумулятор (известного как NMC532) может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг марганца. кобальт, по данным Аргоннской национальной лаборатории.

Аналитики не ожидают отказа от литий-ионных батарей в ближайшее время: их стоимость упала настолько резко, что они, вероятно, станут доминирующей технологией в обозримом будущем. Сейчас они в 30 раз дешевле, чем когда они впервые появились на рынке в виде небольших портативных батарей в начале 19 века.90-х годов, хотя их производительность улучшилась. BNEF прогнозирует, что к 2023 году стоимость литий-ионного аккумулятора для электромобиля упадет ниже 100 долларов США за киловатт-час, или примерно на 20% ниже, чем сегодня (см. «Резкое падение стоимости аккумуляторов»). В результате электромобили, которые по-прежнему дороже обычных, должны достичь паритета цен к середине 2020-х годов. (По некоторым оценкам, электромобили уже дешевле автомобилей с бензиновым двигателем в течение всего срока службы благодаря тому, что они менее затратны в питании и обслуживании.)

Источник: M.S. Ziegler & J.E. Trancik Energy Environ. науч. https://doi.org/grhx (2021).

Для производства электроэнергии литий-ионные батареи перемещают ионы лития внутри от одного слоя, называемого анодом, к другому, катоду. Они разделены еще одним слоем, электролитом. Катоды являются основным фактором, ограничивающим производительность батареи, и именно в них находятся самые ценные металлы.

Катод типичного литий-ионного аккумуляторного элемента представляет собой тонкий слой слизи, содержащей микрокристаллы, которые часто похожи по структуре на минералы, встречающиеся в природе в земной коре или мантии, такие как оливины или шпинели. Кристаллы соединяют отрицательно заряженный кислород с положительно заряженным литием и различными другими металлами — в большинстве электромобилей это смесь никеля, марганца и кобальта. При перезарядке батареи ионы лития вырываются из этих оксидных кристаллов и притягиваются к аноду на основе графита, где они хранятся, зажатые между слоями атомов углерода (см. «Электрическое сердце»).

Источник: адаптировано из G. Harper et al. Natur e 575 , 75–86 (2019) и G. Offer et al. Природа 582 , 485–487 (2020).

Сам по себе литий не является дефицитом. Согласно июньскому отчету BNEF ² , текущих запасов металла — 21 миллион тонн, по данным Геологической службы США, — достаточно для перехода на электромобили до середины века. А запасы — это гибкое понятие, потому что они представляют собой количество ресурса, которое может быть извлечено с экономической точки зрения при текущих ценах и с учетом современных технологий и нормативных требований. Для большинства материалов, если спрос растет, в конечном итоге растут и запасы.

Поскольку автомобили электрифицируются, задача заключается в увеличении производства лития для удовлетворения спроса, говорит Ампофо. «В период с 2020 по 2030 год он вырастет примерно в семь раз».

Это может привести к временному дефициту и резким колебаниям цен, говорит он. Но рыночные сбои не изменят картину в долгосрочной перспективе. «По мере создания новых перерабатывающих мощностей эта нехватка, скорее всего, устранится сама собой», — говорит Хареш Камат, специалист по накоплению энергии в Исследовательском институте электроэнергетики в Пало-Альто, Калифорния.

Соляные отложения на заводе по производству лития на солончаках Уюни в Потоси, Боливия. Предоставлено: Carlos Becerra/Bloomberg/Getty

Увеличение добычи лития связано с экологическими проблемами: современные формы добычи требуют большого количества энергии (для извлечения лития из горных пород) или воды (для извлечения из рассолов). Но более современные методы извлечения лития из геотермальной воды с использованием геотермальной энергии для управления процессом считаются более безопасными. И, несмотря на эти экологические потери, добыча лития поможет заменить разрушительную добычу ископаемого топлива.

Исследователей больше беспокоит кобальт, который является наиболее ценным компонентом современных аккумуляторов для электромобилей. Две трети мировых поставок добываются в Демократической Республике Конго. Активисты-правозащитники выразили обеспокоенность условиями там, в частности, детским трудом и вредом для здоровья рабочих; как и другие тяжелые металлы, кобальт токсичен, если с ним не обращаться должным образом. Можно использовать альтернативные источники, такие как богатые металлом «конкреции», обнаруженные на морском дне, но они представляют собственную опасность для окружающей среды. И никель, еще один важный компонент аккумуляторов электромобилей, также может столкнуться с нехваткой9.0009 3 .

Управление металлами

Для решения проблем с сырьем в ряде лабораторий проводились эксперименты с катодами с низким содержанием или без кобальта. Но катодные материалы должны быть тщательно разработаны, чтобы их кристаллическая структура не разрушалась, даже если во время зарядки удаляется более половины ионов лития. А полный отказ от кобальта часто снижает плотность энергии батареи, говорит материаловед Арумугам Мантирам из Техасского университета в Остине, потому что он изменяет кристаллическую структуру катода и то, насколько прочно он может связывать литий.

Мантирам входит в число исследователей, решивших эту проблему — по крайней мере, в лаборатории — показав, что кобальт можно удалить из катодов без ущерба для производительности ⁴ . «Материал без кобальта, о котором мы сообщали, имеет ту же кристаллическую структуру, что и оксид лития-кобальта, и, следовательно, такую ​​же плотность энергии», — говорит Мантирам. Его команда сделала это, уточнив способ производства катодов и добавив небольшое количество других металлов, сохранив при этом кристаллическую структуру оксида кобальта катода. Мантирам говорит, что внедрить этот процесс на существующих фабриках должно быть просто, и он основал новую фирму под названием TexPower, чтобы попытаться вывести его на рынок в течение следующих двух лет. Другие лаборатории по всему миру работают над батареями, не содержащими кобальт: в частности, новаторский производитель электромобилей Tesla из Пало-Альто, Калифорния, заявил, что планирует исключить металл из своих батарей в ближайшие несколько лет.

Сунь Янг-Кук из Университета Ханьянг в Сеуле, Южная Корея, — еще один ученый-материаловед, добившийся аналогичных результатов в производстве катодов, не содержащих кобальта. Сан говорит, что некоторые технические проблемы могут остаться при создании новых катодов, потому что процесс основан на рафинировании богатых никелем руд, для чего может потребоваться дорогая атмосфера с чистым кислородом. Но сейчас многие исследователи считают проблему кобальта по существу решенной. Мантирам и Сан «показали, что можно делать действительно хорошие материалы без кобальта и [которые] работают очень хорошо», — говорит Джефф Дан, химик из Университета Далхаузи в Галифаксе, Канада.

Рабочие добывают кобальт возле шахты между Лубумбаши и Колвези в Демократической Республике Конго. Фото: Federico Scoppa/AFP/Getty

Никель

хоть и не такой дорогой, как кобальт, но и не дешевый. Исследователи также хотят удалить его. «Мы решили проблему нехватки кобальта, но поскольку мы так быстро расширяемся, мы движемся прямо к проблеме никеля», — говорит Гербранд Седер, материаловед из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния. Но удаление как кобальта, так и никеля потребует перехода к радикально другим кристаллическим структурам для катодных материалов.

Один из подходов заключается в использовании материалов, называемых неупорядоченными каменными солями. Они получили свое название из-за своей кубической кристаллической структуры, похожей на структуру хлорида натрия, где кислород играет роль хлора, а смесь тяжелых металлов заменяет натрий. За последнее десятилетие команда Седера и другие группы показали, что некоторые каменные соли, богатые литием, позволяют литию легко входить и выходить — важнейшее свойство, позволяющее многократно заряжать ⁵ . Но, в отличие от обычных катодных материалов, неупорядоченные каменные соли не требуют кобальта или никеля, чтобы оставаться стабильными во время этого процесса. В частности, они могут быть сделаны из марганца, который дешев и доступен в изобилии, говорит Седер.

Лучше перерабатывать

Если батареи будут производиться без кобальта, исследователи столкнутся с непредвиденными последствиями. Металл является основным фактором, который делает переработку аккумуляторов экономичной, потому что другие материалы, особенно литий, в настоящее время дешевле добывать, чем перерабатывать.

На типичном заводе по переработке аккумуляторы сначала измельчаются, что превращает элементы в порошкообразную смесь всех используемых материалов. Затем эту смесь разлагают на составляющие ее элементы либо сжижением в плавильне (пирометаллургия), либо растворением в кислоте (гидрометаллургия). Наконец, металлы осаждаются из раствора в виде солей.

Механический шредер измельчает аккумуляторные модули, показанные здесь на заводе по переработке в Дюзенфельде в Германии. Фото: Wolfram Schroll/Duesenfeld

Исследовательские усилия были сосредоточены на усовершенствовании процесса, чтобы сделать переработанный литий экономически привлекательным. Подавляющее большинство литий-ионных аккумуляторов производится в Китае, Японии и Южной Корее; соответственно, возможности переработки там растут быстрее всего. Например, компания Guangdong Brunp из Фошаня — дочерняя компания CATL, крупнейшего производителя литий-ионных элементов в Китае — может перерабатывать 120 000 тонн батарей в год, по словам представителя. Это эквивалентно тому, что было бы использовано в более чем 200 000 автомобилей, и фирма способна восстановить большую часть лития, кобальта и никеля. Правительственная политика способствует этому: в Китае уже есть финансовые и нормативные стимулы для производителей аккумуляторов, которые получают материалы от компаний по переработке, а не импортируют только что добытые, говорит Ханс Эрик Мелин, управляющий директор консалтинговой компании Circular Energy Storage в Лондоне.

Европейская комиссия предложила строгие требования к переработке аккумуляторов, которые могут быть введены поэтапно с 2023 года, хотя перспективы блока по развитию отечественной отрасли по переработке неясны ⁶ . Тем временем администрация президента США Джо Байдена хочет потратить миллиарды долларов на развитие отечественной отрасли по производству аккумуляторов для электромобилей и поддержку переработки, но еще не предложила нормативных актов, выходящих за рамки существующего законодательства, классифицирующего аккумуляторы как опасные отходы, которые необходимо безопасно утилизировать. . Некоторые североамериканские начинающие фирмы говорят, что они уже могут извлекать большую часть металлов из аккумуляторов, включая литий, по затратам, конкурентоспособным с затратами на их добычу, хотя аналитики говорят, что на данном этапе общая экономия выгодна только из-за кобальт.

Измельченный аккумуляторный порошок, или «черная масса», очищается от пластин на заводе Li-Cycle по переработке аккумуляторов в Кингстоне, Онтарио, Канада. Предоставлено: Christinne Muschi/Bloomberg/Getty

Более радикальным подходом является повторное использование катодных кристаллов, а не разрушение их структуры, как это делают в гидро- и пирометаллургии. ReCell, совместное предприятие стоимостью 15 миллионов долларов США, которым управляет Spangenberger, включает в себя три национальные лаборатории, три университета и множество отраслевых игроков. Он разрабатывает методы, которые позволят переработчикам извлекать катодные кристаллы и перепродавать их. Одним из важнейших шагов после измельчения батарей является отделение катодных материалов от остальных с использованием тепла, химических веществ или других методов. «Причина, по которой мы с таким энтузиазмом относимся к сохранению кристаллической структуры, заключается в том, что для ее объединения потребовалось много энергии и ноу-хау. Именно в этом заключается большая ценность», — говорит Линда Гейнс, физический химик из Аргонна и главный аналитик ReCell.

Эти методы обработки работают с целым рядом кристаллических структур и составов, говорит Гейнс. Но если центр переработки получает поток отходов, который включает в себя множество типов батарей, различные типы катодного материала окажутся в котле для переработки. Это может усложнить усилия по разделению различных типов катодных кристаллов. Хотя процессы, разработанные ReCell, могут легко отделить никель, марганец и кобальт от других типов элементов, таких как, например, те, которые используют фосфат лития-железа, им будет трудно разделить два типа, которые оба содержат кобальт и никель, но в разных пропорции. По этой и другим причинам для батарей будет крайне важно иметь какой-то стандартизированный штрих-код, который сообщает переработчикам, что внутри, говорит Спангенбергер.

Рабочий автомобильной фирмы Renault готовится к демонтажу аккумулятора. Фирма заявляет, что перерабатывает все аккумуляторы для своих электромобилей — на данный момент всего пару сотен в год. Фото: Оливье Геррен, Photothèque Veolia

.

Еще одним потенциальным препятствием является то, что химия катодов постоянно развивается. Катоды, которые производители будут использовать через 10–15 лет — в конце жизненного цикла современных автомобилей — вполне могут отличаться от сегодняшних. Наиболее эффективным способом получения материалов для производителя может быть сбор собственных батарей в конце жизненного цикла. И батареи должны быть разработаны с нуля таким образом, чтобы их было легче разбирать, добавляет Гейнс.

Материаловед Эндрю Эбботт из Университета Лестера, Великобритания, утверждает, что переработка будет намного выгоднее, если она пропустит стадию измельчения и разберет клетки напрямую. Он и его сотрудники разработали метод разделения катодных материалов с помощью ультразвука ⁷ . Это лучше всего работает в аккумуляторных батареях, которые упакованы плоско, а не свернуты (как обычные «цилиндрические» элементы), и, добавляет Эбботт, переработанные материалы могут быть намного дешевле, чем первично добытые металлы. Он участвует в деле на 14 миллионов фунтов стерлингов (19 долларов США).-млн) Государственная исследовательская программа Великобритании по устойчивости аккумуляторов под названием ReLiB.

Увеличьте объем

Какие бы процессы переработки не стали стандартными, масштаб поможет. По словам Мелина, хотя в сообщениях средств массовой информации грядущий поток отработавших батарей обычно описывается как надвигающийся кризис, аналитики видят в нем большие возможности. Как только миллионы больших батарей начнут подходить к концу своего жизненного цикла, вступит в силу эффект масштаба, который сделает переработку более эффективной, а ее экономическое обоснование — более привлекательным.

Конвейер производства электромобилей на заводе Nio в Хэфэй, Китай. Предоставлено: Qilai Shen/Bloomberg/Getty

Аналитики говорят, что пример свинцово-кислотных аккумуляторов — тех, которые заводят автомобили с бензиновым двигателем — дает повод для оптимизма. Поскольку свинец токсичен, эти батареи классифицируются как опасные отходы и должны утилизироваться безопасным образом. Но вместо этого развилась эффективная промышленность по их переработке, несмотря на то, что свинец дешев. «Более 98% свинцово-кислотных аккумуляторов восстанавливаются и перерабатываются, — говорит Камат. «Ценность свинцово-кислотного аккумулятора даже ниже, чем литий-ионного. Но из-за большого объема в любом случае имеет смысл перерабатывать», — говорит Мелин.

Может пройти некоторое время, прежде чем рынок литий-ионных аккумуляторов достигнет своего полного размера, отчасти потому, что эти аккумуляторы стали исключительно долговечными: современные автомобильные аккумуляторы могут работать до 20 лет, говорит Камат. По словам Мелина, в типичном электромобиле, продаваемом сегодня, аккумуляторная батарея переживет автомобиль, в который она была встроена.

Это означает, что когда старые электромобили отправляются на слом, батареи зачастую не выбрасываются и не перерабатываются. Вместо этого их вынимают и повторно используют для менее требовательных приложений, таких как стационарные накопители энергии или моторные лодки. После десяти лет использования автомобильный аккумулятор, такой как у Nissan Leaf, который первоначально содержал 50 киловатт-часов, потеряет не более 20% своей емкости.

Еще один майский отчет МЭА, организации, известной своими исторически осторожными прогнозами, включал дорожную карту ⁸ по достижению глобального нулевого уровня выбросов к середине века, которая включает переход на электрический транспорт в качестве краеугольного камня. Уверенность в том, что это достижимо, отражает растущий консенсус среди политиков, исследователей и производителей в том, что проблемы электрификации автомобилей теперь полностью решаемы, и что если мы хотим иметь хоть какую-то надежду удержать изменение климата на управляемом уровне, нельзя терять время. .

Но некоторые исследователи жалуются, что электромобили, кажется, придерживаются невыполнимых стандартов с точки зрения воздействия их аккумуляторов на окружающую среду. «Было бы досадно и контрпродуктивно отказываться от хорошего решения, настаивая на идеальном решении», — говорит Камат. «Это, конечно, не означает, что мы не должны агрессивно работать над вопросом утилизации аккумуляторов».

Мифы об аккумуляторах электромобилей против фактов: споры об «зеленом»

В связи с тем, что цены на бензин достигли рекордно высокого уровня из-за инфляции, потребители устремляются в дилерские центры, чтобы приобрести себе электромобиль (EV).

Цены могут быть не такими конкурентоспособными, как у некоторых автомобилей, работающих на двигателе внутреннего сгорания, но это отличная долгосрочная инвестиция, к которой многие стремятся, при этом, конечно, сводя к минимуму выбросы углекислого газа.

Но так ли экологичны эти автомобили — производители которых хвастаются тем, что они лучше заботятся об окружающей среде?

Одной из самых больших проблем, возникающих при сравнении воздействия электромобилей на окружающую среду и транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (ICEV), является аккумулятор.

Эксперты взвесили споры о производстве аккумуляторов для электромобилей, и хотя многие крупные автопроизводители, такие как Chevrolet и Ford, начинают выпускать модели электромобилей, потребителям все еще остается гадать: перевешивает ли воздействие на окружающую среду потенциальные долгосрочные выгоды от двигаться к миру, в котором доминируют электромобили?

Давайте рассмотрим некоторые мифы, связанные с батареями для электромобилей.

СВЯЗАННЫЕ: Электромобили: вот что вы должны знать, поскольку интерес к электромобилям растет на фоне высоких цен на бензин в США

Миф: аккумуляторы для электромобилей так же вредны для окружающей среды, как и автомобили, работающие на бензине

Когда дело доходит до ответа на этот вопрос, на самом деле не существует однозначного ответа на вопрос «правда или ложь».

Большая часть современной химии аккумуляторов основана на литии и кобальте. Литий обычно добывают из-под земли в огромных карьерах или извлекают путем закачки соляного раствора в скважину и выпаривания раствора в обширных надземных прудах. Ни один из вариантов не является экологически чистым.

Такие проекты по добыче лития представляют собой вызов для экологов, поскольку они обещают декарбонизацию в обмен на тяжелые последствия для экосистем и местных сообществ.

Большая проблема заключается в том, чтобы убедиться, что литиевые рудники расположены в местах, где они наносят наименьший ущерб, сказала Лиза Беленьки, старший юрист Центра биологического разнообразия.

«Это действительно очень специфично для конкретного места в плане того, какое воздействие оно окажет на местные виды, воду», — сказал Беленький. «Почти каждый энергетический проект, который мы рассматриваем в связи с изменением климата, имеет свой собственный парниковый эффект».

Кобальт также является важным элементом перезаряжаемых литиевых батарей, питающих многие электронные устройства. Рост популярности смартфонов за последние 20 лет создал большой спрос на этот металл, и ожидается, что растущая популярность электромобилей еще больше увеличит спрос.

Как и в случае с литием или любой другой добычей полезных ископаемых, кобальт тоже не самый экологически чистый. Горнодобывающая промышленность создает отходы, которые потенциально могут загрязнить местное водоснабжение, воздух, почву и здоровье рабочих.

Тем не менее, спрос на минералы остается. По оценкам Всемирного банка, производство аккумуляторных минералов, включая графит, никель и кобальт, может увеличиться на 500% к 2050 году. 

Но, как и в любой экономике, когда есть спрос, есть инновации.

Этические и экологические проблемы, связанные с такими элементами, как кобальт и литий, уйдут в прошлое, поскольку мир движется к более экологичному миру, по словам Эрика Ваксмана, профессора Мэрилендского университета и директора Мэрилендского института энергетических инноваций.

«Все согласны с тем, что это не лучший вариант», — сказал Ваксман о том, как приобретаются основные элементы, необходимые для аккумуляторной батареи электромобиля.

СВЯЗАННЫЕ: Исследование показало, что более зеленые города могут принести пользу здоровью людей и спасти тысячи жизней

«Итак, вы, возможно, слышали, что в 2019 году была вручена Нобелевская премия, Джон Гуденаф, Стэн Вудингем и Акира (Ёшино), это ребята, которые изобрели литий-ионный аккумулятор. Они использовали оксид лития-кобальта. Это был своего рода первый известный катодный материал; его изобрел Джон Гуденаф», — объяснил Ваксман. «Это было в камерах Sony Handycams, помните такие штуки? И первые сотовые телефоны. Их сейчас заменяют никель-марганцевыми кобальтовыми, поэтому NMC — меньше кобальта. И они продолжают менять химию, чтобы было все меньше и меньше кобальта. никель начинает становиться проблемой не из-за проблем с добычей, как кобальт, а просто из-за доступности».

Ваксман указал на несколько различных химических элементов аккумуляторов, которые изучаются, чтобы открыть дверь для массового производства более этично изготовленных и чистых аккумуляторов для электромобилей. Но это не похоже на поле грез, где, если вы сделаете это, они придут.

На продукт должен быть спрос, чтобы оправдать вложение времени и денег в поиск лучших вариантов для производителей.

Некоторые из рассматриваемых типов аккумуляторов:

• Литий-ионный фосфат
• Литий-железо-фосфат
• Литий-сера

«Есть и другие химические вещества. Литий-сера — один из них. Сера — своего рода побочный продукт переработки углеводородов. , так что эти химические вещества появятся, и они заменят нынешний кобальт, и это исчезнет как проблема», — продолжил Ваксман.

СВЯЗАННЫЕ: Что такое нулевой уровень жизни и почему, по мнению экспертов, оно того стоит  

Миф: аккумуляторы для электромобилей нельзя перерабатывать

На самом деле можно, но опять же, пока нет огромного рынка для переработки аккумуляторов такого типа.

«У аккумуляторов есть вторая жизнь. У вашего газового двигателя нет второй жизни. Я имею в виду, когда он умирает, он мертв. По сути, это просто якорь для лодки, вы должны заплатить, чтобы его где-то утилизировали. «, — пояснил Ваксман.

Он также отметил, что его дом питается от солнечных батарей и, гипотетически, если бы ему это было абсолютно необходимо, он мог бы перепрофилировать аккумулятор своего электромобиля для питания всего дома.

По словам Ваксмана, типичный дом с солнечными панелями на крыше, как правило, имеет батарею мощностью 10 кВт, которая питает их. «В вашей Tesla установлена ​​батарея мощностью 100 кВт, так что она может питать весь мой дом», — заявил Ваксман.

В настоящее время реализуется несколько проектов, направленных на то, чтобы сделать утилизацию аккумуляторов более доступной, и весьма вероятно, что компания, которая является первопроходцем в этой технологии, получит огромную прибыль. По данным Associated Press, в случае дефицита лития этот порог экономической целесообразности также снизится.

Гигантские автопроизводители, такие как Toyota и Ford, недавно заключили партнерские отношения с Redwood Materials Inc., стартапом, целью которого является создание системы утилизации аккумуляторов электромобилей, направленной на снижение стоимости электромобилей в целом и уменьшение воздействия на окружающую среду, сообщает Reuters.

Миф: Зарядка — это боль, потому что станций недостаточно

Многие водители-дальнобойщики соглашаются, что это правда прямо сейчас. Но, как и во всем, что производится массово, если есть спрос, компании будут производить больше.

В связи с тем, что некоторые из ведущих мировых автопроизводителей присоединяются к электромобилям — Honda, Toyota, Cadillac, Ford, Chrysler, список можно продолжить — Агентство по охране окружающей среды США заявляет, что зарядные станции появятся и добавятся к уже существующим 45 000 зарядным станциям. в США сегодня.

С развитием технологии быстрой зарядки постоянным током многие новые электромобили могут пополнить запас хода более чем на 200 миль всего за 20 минут. Скрытый компонент, о котором следует беспокоиться, — это источник этой энергии. Более 60% электроэнергии в США по-прежнему вырабатывается с использованием ископаемого топлива. Но доля возобновляемой энергии удвоилась с 19 века.80-х, и тенденции говорят о том, что темпы будут ускоряться.

В связи с ожидаемым увеличением продаж электромобилей энергопотребление, по понятным причинам, также увеличится, что приведет к перегрузке стареющей энергосистемы. В Калифорнии с энергетическими проблемами это может обернуться катастрофой в летние месяцы, когда веерные отключения электроэнергии уже стали обычным явлением. На данный момент кажется, что солнечная энергия на каждой крыше может быть наиболее жизнеспособным решением, по мнению экспертов по покупке автомобилей в Edmunds.

Экологичность на федеральном уровне

Ранее в этом году администрация Байдена объявила о предоставлении штатам 5 миллиардов долларов федеральных денег в течение пяти лет в соответствии с законом президента Джо Байдена об инфраструктуре, набросав концепцию беспрепятственного безвредного для климата автомобильного путешествия из от побережья к побережью.

В соответствии с требованиями Департамента транспорта штаты должны представить планы федеральному правительству и могут начать строительство этой осенью, если сосредоточатся в первую очередь на магистралях, а не на районах и торговых центрах, где люди могут ездить на электромобилях на большие расстояния.

В настоящее время владельцы электромобилей заряжают свои автомобили дома 80% времени, что делает потребность в зарядных станциях для электромобилей в колледжах, на парковках многоквартирных домов или даже на общественных улицах менее острой. Но это, вероятно, изменится, поскольку все больше людей, у которых нет гаража для размещения зарядной станции, покупают электромобили.

Быстрые зарядные устройства постоянного тока, которые могут заряжать автомобиль до 80% емкости аккумулятора за 20–45 минут, довольно дороги, стоят от 40 000 до 100 000 долларов, что ограничивает количество, которое можно построить, но они позволяют водителям быстро вернуться на дорогу, например шоссе.

Джессика Транчик, профессор Массачусетского технологического института, изучающая зарядку электромобилей, назвала подход администрации хорошим первым шагом. Она сказала, что успешная стратегия по стимулированию более широкого использования электромобилей потребует зарядных станций во множестве разных мест, включая более быструю зарядку вдоль автомагистралей и более медленную зарядку возле домов и рабочих мест.

Даже при ограниченных ресурсах, по ее словам, федеральные деньги могут быть распределены для ускорения частных инвестиций, с большими государственными стимулами для областей, которые в противном случае могли бы недостаточно обслуживаться частным сектором.