Новые тенденции в сфере литий-ионных батарей:

Инновации и перспективы

Последнее десятилетие рынок литий-ионных батарей развивался очень шустро. В 2022 году его объем оценивался в 44 миллиарда долларов США, к 2035 году ожидается рост до 135,1 миллиарда долларов. Особенно значительно увеличивается со стороны индустрии электромобилей и возобновляемых источников энергии. Литиевые аккумуляторы востребованы из-за высокой плотности энергии (100–250 Вт·ч/кг), небольшого веса, возможности быстрой зарядки. Однако они не перестают совершенствоваться производителями.

Можно ли смешивать разные типы аккумуляторных элементов LiFePO4 в одной батарее

Рассмотрим следующие тенденции в литий-ионной технологии:

кремниевые аноды для повышения плотности энергии;
распространение литий-железо-фосфатных аккумуляторов;
альтернативные химические составы: натрий-ионные, никель-цинковые;
твердотельный электролит вместо жидкого;
алюминиевые или композитные корпуса;
гибридные батареи, собранные из аккумуляторных элементов с разным химическим составом.

Кремниевые аноды

Производители литиевых аккумуляторов обычно изготавливают аноды из графитовых материалов. Для электромобилей, вилочных электропогрузчиков и больших транспортных средств нужны большие, энергоемкие тяговые батареи. Однако они добавляют лишний вес, что снижает эффективность. Добавление кремния повышает энергоемкость примерно на 20-40%, одновременно снижая вес аккумулятора на 15%.

Силиконовые анодные литий-ионные батареи

Литий-железо-фосфатные батареи

Аккумуляторы с химическим составом LiFePO4 – не новая технология, поскольку разработана в 1996 году. Однако за последние годы она стала популярна в сферах электроинструмента, складской техники, промышленного и коммерческого транспорта, а также в «зеленой» энергетике. Преимущества использования LiFePO4 заключаются в длительном сроке службы и пожарной безопасности.

Альтернативные материалы

Цепочки поставок химического сырья нарушились в связи с прошедшей пандемией COVID-19 и текущими военными конфликтами в странах, добывающих кобальт, никель, литий. Многие предприятия вынуждены замедлить производство, что повлияло на выпуск продукции и привело к росту цен. В надежде избежать будущих проблем, производители литий-ионных аккумуляторов рассматривают альтернативные химические технологии:

Натрий-ионные батареи находятся на ранних стадиях разработки. Натрий дает возможность аккумуляторам проходить множество циклов зарядки-разрядки без деградации. Составы с натрием нетоксичные, пожаробезопасные. Плотность энергии ниже, чем у большинства литий-ионных батарей, но уже достигает 100 Вт·ч/кг.
Никель-цинковые батареи известны почти сто лет, но только недавно стали рассматриваться в качестве альтернативы для электромобилей, источников бесперебойного питания. Этот химический состав дает высокую плотность мощности, надежность, безопасность.

Твердотельный электролит

Большинство современных литий-ионных аккумуляторов имеют полужесткую конструкцию с жидким или полужидким раствором электролита внутри. Твердотельный электролит дает ряд преимуществ, включая низкий риск теплового разгона, более быструю зарядку, повышенную плотность энергии, снижение габаритов.

Предосторожности при зарядке литий-ионных аккумуляторов

Алюминиевые корпуса

Сегодня популярны алюминиевые аккумуляторов, поскольку они легкие, прочные, хорошо отводят тепло. Но новые тенденции свидетельствуют об увеличении использования композитных материалов, особенно для крышек корпусов. Ожидается, что в 2030 году спрос на такие материалы возрастет.

Гибридные аккумуляторные батареи

До недавнего времени производители в одной литий-ионной батарее использовали аккумуляторные элементы с одинаковыми химическими составами. Это гарантировало, что элементы будут одинаково заряжаться, разряжаться и стареть. Однако последнее время некоторые разработчики комбинируют элементы с разными химическими составами, чтобы воспользоваться преимуществами каждого из них.

Материалы сайта не подлежат использованию кем-либо, в какой бы-то ни было форме, включая воспроизведение, распространение, переработку, не иначе как с письменного разрешения редакции Forklift.Blog.

Темы этой статьи:

Тяговые АКБ

Литий-ионные АКБ

Автор статьи: Энергинский К.А.
Специалист по аккумуляторной технологии
Автор-эксперт в области литий-ионных аккумуляторов

Опубликовано: 09 июля 2023