- коллеги из инжинирингового центра SENSYS Engineering являются профессионалами в своей области;
- они целеустремленны и умеют добиваться поставленных целей;
- с ними получается очень продуктивный тандем, поскольку они как и мы ищут возможности, а не придумывают отговорки.
Развитие транспортных средств с электроприводом усилило внимание к аккумуляторным батареям. Но что особенно важно знать о многообразии типов аккумуляторных батарей для электромобилей, замене и утилизации АКБ?
Типы аккумуляторных батарей для электромобилей
Распространение получили следующие типы АКБ:
1. Литий-ионные ( Li-Ion). Самый популярный вариант батарей для электромобилей. Огромный плюс – впечатляющее число циклов заряда/разряда батареи. У современных батарей он легко доходит до цифры 1500, а в некоторых отдельных случаях – до 7000.
В конце 80-х-90-х годах 20-го века батареи Li-Ion имели марганцево-кобальтовую основу. Сейчас распространены батареи лития и марганца и лития и никелькобальта.
Марганец, никелькобальт в сочетании с литием позволяют получить либо более высокую мощность, чем просто сплав лития и кобальта.
Максимально у современных батарей оптимизирован и порядок размещения элементов в блоке.
Выпуск литий-ионных продуктов поставлен на широкий поток, и потребителю легко доступны стандартизированные типозамеры, а цена не «кусается».
При этом в распоряжении автовладельца – решение, которое впечатляет следующими характеристиками:
- высокой скоростью заряда/разряда,
- небольшими габаритами,
- высокой плотностью энергии.
2. Литий-серные.
- Ученые давно утверждали, что теоретически литий-серные батареи существенно превосходят литий-ионные АКБ по показателю энергетической плотности.
- Но в широкое массовое производство долгое время такие батареи выпускать не спешили. Проблема – в скромном числе циклов заряда/разряда.
- Правда, на данный момент мы можем стать свидетелями кардинальных изменений. Компания Brighsun New Energy проводит промышленные испытания батарей для электрокаров, которые смогут поддержать электромобиль без подзарядки на 2000 км пути.
3. Литий-полимерные батареи.
У ряда батарей с литием «соседствуют» полимеры. Такая альтернатива пористому сепаратору помогает батарее при одинаковом размере быть в два раза емче.
Время на зарядку требуется существенно меньше. Обеспечена наилучшая защита от перезарядов и электролитов.
Но количество зарядов/разрядов – существенно меньше нежели у литий-ионных АКБ.
Марганец дешевле кобальта, но срок его службы меньше. Если заменить части кобальта никелем и марганцем, то аккумулятор может получить либо более высокую мощность, либо большую энергетическую плотность. NCM (никелькобальт-марганец) остается восприимчивым к тепловому уходу, но меньше чем диоксид кобальта.
3. Алюминий-ионные батареи. В теории алюминий-ионные АКБ – одни из самых дешёвых и при этом безопасных. Алюминий отлично зарекомендовал и как вещество, способное «добросовестно» передавать энергию. За раз литий способен выделять только один электрон, а алюминий три.
Но производство алюминий-ионных батарей для электрокаров – только на начальной стадии: на уровне исследований и отдельных, а не серийных авто.
4. Металл-воздушные аккумуляторы. Анодом выступает один из металлов, упомянутых выше. Это может быть тот же алюминий литий. Также используется цинк.
Плюсы металл-воздушных конструкций:
- Низкая стоимость.
- Не требуется традиционная подзарядка (она производится сменой «съеденного» металлического анода на новый).
- Высокий уровень компактности и небольшой вес.
- Простота утилизации.
- Всего 50-60 циклов заряда/разряда.
- При низкой температуре существенно снижается производительность батареи. Для южных стран, – это не проблема, для стран, где бывают минусовые температуры, – существенное ограничение.
- АКБ зависима от системы фильтрации.
- Быстрый выход из строя при образовании на поверхности плёнки из пероксида лития.
- Проблемы с хранением, металл-воздушный аккумулятор нельзя отключить и при хранении теряется до 80% заряда.
Обслуживание аккумуляторных батарей электромобиля
Обслуживание АКБ – это регулярный контроль за рядом параметров:
- зарядкой и разрядкой батареи,
- особенностями использования АКБ в зимний период,
- расчетом производительности,
- температурным режимом использования.
Установка любой аккумуляторной батареи электрокара обязана пройти согласование и регистрацию с помощью ПО.
Раньше при смене аккумулятора нужно было менять весь АКБ целиком, но современные модели батарей позволяют менять и блоками, то есть меняется только «битая» - вышедшая из строя ячейка.
Проверка батареи
Проверить АКБ электромобиля не простая процедура и провести ее в "домашних" условиях практически не возможно. В обязательном порядке необходимо иметь специализированное оборудование и выполнять процедуры в сервисных условиях. Специалист должен быть компетентным. Кроме того не забываем, что полное напряжение АКБ в электрокаре это не те наши привычные 12 или 24 вольта, а свыше 300 вольт! Поэтому к процедуре обслуживания и замены АКБ предъявляются высокие требования безопасности.
Замена и утилизация аккумуляторных батарей электромобиля
Аккумуляторы нуждаются в регулярном техобслуживании и периодической замене. Среднестатистическая батарея электрокара сейчас рассчитана примерно на 7 лет, но производители уверяют: более длительный срок эксплуатации АКБ – не за горами. Расходы таким образом удешевятся, а удары по окружающей среде уменьшатся.
Cейчас, когда электрокары по прежнему «белые вороны” среди общего потока транспортных средств, в СНГ ещё далеко не все задумываются об утилизации аккумуляторных батарей электромобиля.
А в Евросоюзе этой проблемой целенаправленно занимаются много лет.
Ещё в 2006 году здесь была разработана «батарейная и аккумуляторная директива» ЕС под номером 2006/66/EG, существенно обновленная в 2008 и 2013 годах. Эта директива – существенный барьер против «искушения» нанести батареей вред воздуху, грунтовым водам.
А автостроительные компании Европы (и опять таки директива к этому «подстегивает») активно занимаются рециклингом батарей. Большая работа в этом направлении делается, к примеру, концерном Volkswagen. Литий, никель, марганец, кобальт благодаря проекту концерна активно начинает использоваться повторно.
Огромную работу проводит и автогигант Audi. Из отработанных батарей «вытягивается» никель, кобальт и идёт для производстве новых батарей.
Производители и стоимость аккумуляторных батарей для электромобилей
Одно из наиболее прогрессивно растущих в оборотах производителей литий-ионных аккумуляторов для электромобилей - предприятие Panasonic в Неваде, которое сосредоточено на выпуске батарей для Tesla.
Лидер рынка батарей для электрокаров в наши дни – CATL (Contemporary Amperex Technology) в Китае. Аккумуляторы активно устанавливаются на автомобили BMW, Volvo, Volkswagen, Daimler.
Уверенно на рынке держится и китайская компания BYD. Одна из особенностей производства- активное внимание к сектору коммерческого электротранспорта.
Концерны Ford, Renault, Hyundai Motor активно сотрудничают с заводом LG Chem. Эти компании постоянно заказывают на заводе LG Chem АКБ.
На многих «корейцах», «китайцах» стоят и батареи Samsung SDI Samsung SDI. Аналитики склоняются к версии, что электромобили будут полноценными конкурентами транспорту с ДВС, когда стоимость аккумулятора в Европе снизится в среднем до $100 за 1 кВт ч. По прогнозам это произойдет примерно к 2026 году.
Перспективы развития батарей
Перспективы развития транспорта связывают с активным переходом на графенполимерные батареи и их модификации.
Также большое будущее пророчат аккумуляторам, где литий идёт в тандеме с фосфатом железа. Автоматически решается вопрос с перегревом. Обеспечивается максимальная безопасность. Но есть проблемы с напряжением. Это тот краеугольный камень, из-за которого пока батареи с фосфатом железа не получили широкое повсеместное распространение в наши дни. Батарея должна быть многосекционная. Для грузовиков, автобусов – это не проблема, а для небольших электрокаров, когда важна максимальная компактность батареи, часто это проблема.
