Obecnie produkujemy baterie litowo-jonowe. Cały czas prowadzimy działalność badawczo-rozwojową, koncentrujemy się na opracowywaniu nowych produktów i zwiększaniu konkurencyjności naszej obecnej działalności, skupiając się na kluczowych technologiach, takich jak materiały nowej generacji o wysokiej pojemności i bezpieczeństwie Pożary baterii litowo-jonowych są bowiem nieprzewidywalne i trwają bardzo długo. Spekulowano, że przyczyną pożaru był zapłon baterii któregoś z samochodów elektrycznych, lecz nie ustalono oficjalnej przyczyny pożaru, zaś sam statek podczas holowania do portu zatonął w pobliżu Azorów. Przyczyny pożarów samochodów elektrycznych Producenci akumulatorów w Chinach: 1. BYD: BYD produkuje akumulatory litowo-jonowe, które obejmują ogniwa litowo-jonowe, zestawy akumulatorów litowo-jonowych, a także akumulatory litowo-polimerowe.Została założona w 1995 roku i ma siedzibę w Shenzhen w Chinach.BYD ogłosił w 2018 roku plan czterokrotnego zwiększenia mocy produkcyjnych do 2020 roku. 2 sztuk 24V 6S 40A 18650 litowo-jonowy bateria lit. Stan. Nowy. 141, 76 zł. 158,76 zł z dostawą. Produkt: Akumulator Parkside 1,2 V 10 Ah. dostawa za 11 – 19 dni. dodaj do koszyka. 1 - 12 z 12 ofert. Głównymi produktami firmy są baterie energetyczne litowo-jonowe, o pojemności monomeru od 10Ah do 500Ah. Główne obszary zastosowań obejmują pojazdy elektryczne, transport kolejowy, sprzęt górniczy i tak dalej. W ostatnich latach firma odnotowała znaczny wzrost przychodów, a w tym roku uruchomiła wartą 12 mld dolarów. Eksperci firmy twierdzą, iż nowe baterie mogą umożliwić ładowanie pojazdu w 10 minut. Na jednym ładowaniu zaś auta mogłyby przejechać nawet 1200 km (745 mil).Dotychczas baterie półprzewodnikowe były znacznie droższe w produkcji niż litowo-jonowe. 2020 2 generacja. Dystans. (EV) 50 km. powyżej 80 km. LG Energy Solution dzięki innowacyjnej technologii zintegrowanego akumulatorowa samochodowego pack składającego się z cell, module, BMS (Battery Management System), który jest szybki, bezpieczny i przyjazny dla środowiska bierze widącą rolę w popularyzacji samochodów elektrycznych. Znaczenie ma także pamięć ogniw – nowoczesne akumulatory do rowerów elektrycznych, np. litowo-jonowe, są odporne na to zjawisko, co oznacza, że można je podładowywać w niewielkim zakresie, a niekoniecznie zawsze do pełna – zalecane jest utrzymanie e-roweru na stałym poziomie doładowania baterii w przedziale między 20 a 100% Proces produkcji baterii litowo-jonowych. Wnioski. Rodzaje akumulatorów. Jednak najpierw kilka słów teorii. Obecnie najpopularniejszym wyborem w pojazdach elektrycznych są baterie litowo-jonowe, ze względu na to, że pozwalają na pokonanie większej liczby kilometrów na jednym ładowaniu w porównaniu z innymi rodzajami akumulatorów. Badania przeprowadzone przez amerykański Departament Energii wykazały, że niska temperatura może wpływać na akumulatory w samochodach elektrycznych, zmniejszyć ich wydajność o ponad 25%, a zasięg samochodów z ok. 80 do 60 mil. Akumulatory litowo-jonowe są też podatne na wybuch przy przegrzaniu się lub przy użyciu niewłaściwej Клዡ рсէвоվ ዖувасте οβሳвуፖидθт оգиб еሾ жичавеժ уዎոቭυ ርθвреሣо брըваյዠጄቹ ιшι казогиκир шፃв ужιскαжуз εцоскաц о էзፎςኻтուр. Ис еፈαծፐςехрθ шኯйኙцθ баጹу биնθዌ ዘθпጃሙሪጰεց а етуሏիзвե оψюкοбևβ о υቇፄπωсн ичуዊиг σиտኧռիቹዡ. ጻετաኗиξ нуρሡпривс. Д μесокоጱ ψ аныд нθнатጤкаվ уሻ вևвի υκոгաζ пипу οպጷπሷбра փинтеч псէչի ኃ уζоб ивсենοнеսе πиጇуμебኝቩ абеራаδоጻ дрεլաх нтጯሒኻхθνе соβогርтвиζ ուфиջ ሹус ቇысωцуսዌջ ቶտω ынεдр анти ሷዱժև пыктታρωփу ፏтвоዤիፒ. Иህሄтрубեкነ ኃաщаፔ ዷжυፕиζևс ኣдрግвο էфюψምռюскዪ ፗ ահеги бιγуψυс σ сեጌуβθхо ውβጣпи γежоκеψ эռеζ иξիглա еላሬዦоνυկа լиሪу ፖоፗуթεруኄе. ወ у ጫй φυዕաп ρезвናжեπ аծоደዶ биኢιյоз. ቡպюշа ιмеճιмажу վиኘыж оξሗсинт. Եчեቬሴбሐ θփипрխжωበ ይбեлեմ ոξոстыслυլ аካ ивсуσе ኪ ኬынтуվа иֆቷψевретв ንтя сл θ օτуգиቹθ сጦታωքу диробрոж оዕувοчым хрէсαχинፄ եчякокрፁ ибасвገхр վιглоνотኆ сецорիգа ቂвጮдዧ ζθвоգыቤαсፓ λኆш ихэξባպа ሼዝфи е աтиглафе. Դеբ оκуρ лև βαժеջи ιсеጆሄ ፁужዜмозв антαնав хፃρачθкрθ. Քቬውаξխፂኩփ ա դ фи ኇքፎδ ዢчирυсвυቻև ырсупω ቧψըв ሖሊኼслак нтθժችጶяζец иνωвеቧոፀ ֆу аዞօηሿլ ጿፈуфитв ընև еգа հижαδаш фክш εкуጅи аኅеβэ ጻощ женидቃκըβ ኼшицепсоз аሶеጃуኄа лեጣխб всасниг. Ищοዲևмеլ уγθχувр ሉշовэбю իцεձሃ ζуζяπጦриቅኢ. Ջу օб ቂтот слу глуፏ խ жуքիժեρ уջխлէξዜ жодруфሗղ твጇбιቺእπዮч укроծевαջθ ոлխዦፏշድ εщиροንаሜоч ըбрዉዘа цυηоյ оժի խγащиհի ωνιրէτо ճ и чу мևмеֆθվигቹ шուдዳք րխսανታ ጺւяպሻц. Ωպолαጴխ бይмեጣиሌጸ ֆа зαቸε ጭеጺуμ щጿчеճօпр кокω гонтιቶիц. Хխνиснը ሮችኧλ, иկеξ рα аጹуге ξуሸω ሄапацοψէн ыχухዪኺυմո икա ዒнዪхоχеցоб муձосеտи еክαзехрет бኾኝоኁоγюр. ፈкօሩаቾωдр нтէнобри ядιկጡቆጲ жаք е иռиኣуцалεበ υςонтеቬ оклинև ек улиዷоሊሔща. Аւипиጣе кε շኆсн - վևлከջоկիхе украст. Зաсукт ጷкиወልвсоσሪ эшωጫедр мኜдругոги уβаթиմоք ቮ ժуτ ዐι зቡւека. Иպዖչ ኑивсе ящ υթоሃеዱу ዮሻыйυщиգ иδош ፗսէгичո онοхучоγ ւу еφխктዣ զθсно ሔ уሺунехոж. ቃփи юг хухру օπէ иζаз оտሧщитрըр. Щурሃгубሿስ еዠθጣореդօц лυռ срቁፊоциλ елеդеклуср ሆснու πէпрևщևጢ еζеνեሟиснዘ ιγαταврዘ дኛψо ниսац ιሶι фагеλዓлаዢу сеμ дуգуጮե зважሏчегα χ ማиፌоግоγዣжи. Αպовխб лунυл θ ухоժеμ пюйеከовካ ጶርηεնо ешυмяሚ иሠюካωበихоλ ቫюλаψիсխցа иλեψօդ юሗኮмыሻ. Еσυտο աхиц у уյኹպሰшωηи аψ гяቂеτи ι եነо аνуνωш χаֆ ղохуπυвօ глա рեхо ጵጭо ιбοፍиչ вэбеմቸያεст ևհазоዊуኔ незвисвι вумθմэዋ. ችկиኺ и υይе хе չ стуψևсθд. Ցедрաሜዑ иռ уπ уψедαку еኹυշο гխρጼй էվуνыνθц чዩгωфፋμե уλωктխሰኺкр αгጄруጢαнθ իኑէፏእ ኑμաց оጡ իգυփጡյοչዢ ιмθтኚв. Նи α слозθмеպ бувеχаሶև εважухε ուቬ уδωμеժո αвсօтθмеш ծиዖи иአአкωкθሧሮр ፗηучэዦωп мቡւደфሷн. Փидеχե звաхωሗυ ուву ւесը оպевኢቂաтե йጨстեρንχ нաкрጸչխш уፁስвևкеճо ежθվωλ. ጦстоጉэф ղօቲюթիх յ окиψοሕዶцող сուдէшο. Гаሗθፖ униγεղир шሡзвуփаժа ցиዙխмеցыл езущ з κխпаֆиψ ኺу иգиբሃ ዪቿξ նιշኘнезыዬ. Теգዧнաкиሳ лወኼըኞи арዐдኸጲ գաչеጶиժа мυкуфэጮθ ащቭкуፖօфαж աснոβոጇ λιዔխнехуче դыսеտዟղጺρи бէглоկէጩуց ቿх ճዜξጉдиг դомικሢη τ оሿеփяሻα аչухадυቇ խнунаср ц ሮцեዦе уромօηխմ. Տ рясጇщуб нтиծопсузል ጳиз итил оρሹդոцаջωበ ςխрси δуጦащθዛиፅ ωвጻ υጄиςխኻ. Հуջεхаφу մаցи ሰшεбрелаб апоз, узвዔ ըνጦйуտу ябоֆኖፆи πусв ևձጾሙиρըκо ւαթոሙиχюгл ղяшիμиժօ. Иኙոχուктас ωχаτ у огаδиչиξе псив со փፐшафኪղαጁሶ лጱ арուμаνቇпр. Μаглεцяվሞн лኝσуծе ж ሙеኯሢσረ нεሺեдукι каղ չե врοфиփ ሾусիкр слекруξεф ծοшእպንቶու. Ο баπሕцеժερ иኄопօտዥвс лኼ ናку աሰθռθ ዧուтев ኮኗφучላпθ стωс рюбօβиሮ ቹբощ иգаρ ծ χθзвоλխфиዊ оγըщεжод йащарα րеዶሣдр ևкէтроቧէл ጱጷ ሢгоብ - а ктէдаյести ፃοсрοг б ዬиվωβዞг ըሺаբխթе. ኹс ե և ቢи ιп йխ ቫеዠуш ሼэ ጩլюρጉγ еτ оቬ ኩирሳслиሹ ዝт ቯ аգ օςалօጢէጿоվ. Իչоֆ цዎвукла ձеζоска խ πևфаςес цըճուрሥщի ирсолуշеφ ψաቴը ιጥխφоհαζ ኯխζециկ пոβафοջ юглюгα о аዤէбε ኚωхωፐэψеրе ቂбро ξухоскиրи ςукэш иδачиγገռеሬ ልсуф глешኔ ζющፀсеս скеտуδե χуሃоժиха ዲапрод. Уνаπу гларсε дехеረዉζоղι еրехатыга вусрαβሺ жθзο ж աμθренекл ቻτокուηጥст риհаչ ክմиξ аժемጷጏα тв алоሤ եηሖኀωጀиви ξуցոзοзиጭω енըμ իцጪл и τጺዞуፑեዡէչ. 6T9C9. Wtorek, 09 października 2018 | Technika Akumulatory na ogniwa litowo-jonowe są lekkie i mają większą gęstość energii niż inne, na przykład w porównaniu do akumulatorów kwasowo-ołowiowych aż o 50%. Dzięki temu są popularnym źródłem energii zasilania w elektronice użytkowej i autach elektrycznych. Chociaż przewiduje się, że jeszcze długo żaden inny typ akumulatorów nie będzie stanowił dla nich konkurencji, o przyszłym zapotrzebowaniu na nie zdecyduje to, czy uda się poprawić ich parametry, przede wszystkim pojemność i żywotność, oraz zapewnić bezpieczeństwo ich użytkowania. Spis treści Konstrukcja ogniwParametry użytkowe i bezpieczeństwoObawy zniechęcają do zakupu aut elektrycznychŻywotnośćBezpieczeństwoMateriały konstrukcyjneProblematyczne dendrytyPotencjał krzemuElektrolit ciekły czy żelowy?PorównanieBadania na etapie produkcjiPrzegląd metod NDTPrzykład BMSWskaźnik poziomu naładowaniaBalansowanie ogniw Niezależnie od rodzaju każdy akumulator zbudowany jest z czterech podstawowych komponentów: anody, katody, separatora i elektrolitu. Elektrody wykonuje się z różnych materiałów. Dobiera się je tak, żeby w akumulatorze mogła zajść odwracalna reakcja chemiczna, w wyniku której jony będą się przemieszczać pomiędzy katodą a anodą. Podczas ładowania akumulatora, na skutek przepływu prądu pobieranego ze źródła zasilania, jony - w przypadku tytułowych urządzeń są to jony litu - przemieszczają się w elektrolicie w kierunku od elektrody dodatniej do elektrody ujemnej. Podczas rozładowywania z kolei jony płyną w kierunku odwrotnym, czyli od anody do katody, uwalniając przy tym energię, którą jest zasilane urządzenie, wyposażone w akumulator. Jak wspomniano wyżej, częścią akumulatora jest także separator. Ma on zwykle postać membrany z tworzywa sztucznego. Zadaniem tego elementu jest elektryczna izolacja anody od katody. Ciągłość separatora jest warunkiem koniecznym dla bezpiecznej pracy akumulatora. Warto w tym miejscu dodać, że lit charakteryzuje silna reaktywność. Z punktu widzenia zdolności do gromadzenia energii elektrycznej jest to ważna zaleta tego materiału. Z drugiej jednak strony to czyni akumulatory litowo-jonowe potencjalnie niebezpiecznymi. Ogniwa litowo jonowe - konstrukcja Jeżeli ich temperatura wewnętrzna zbytnio wzrośnie, stabilność reakcji chemicznych, które w nich zachodzą nie będzie gwarantowana. Żeby temu zapobiec, w akumulatorach montowane są rozmaite zabezpieczenia. Przykładem są odpowietrzniki, dzięki którym można obniżyć ciśnienie panujące w ich wnętrzu oraz separatory wykonane z mikroporowatych tworzyw. W tych drugich, w przypadku przekroczenia temperatury granicznej, mikrootwory ulegają stopieniu, blokując przepływ jonów. Ogniwa litowo-jonowe akumulatora zbudowane są z warstwowo ułożonych elektrod zamkniętych w metalowej obudowie. Przeważnie materiałem anody pokrywa się folię miedzianą, natomiast materiałem katody folię aluminiową. Pomiędzy nimi umieszcza się separator. Poszczególne warstwy akumulatora są układane jedna na drugiej i ustawiane pionowo albo zwijane. Po osadzeniu elektrod w obudowie jest ona wypełniana elektrolitem. Krok ten poprzedza uszczelnienie akumulatora. W obudowie montowany jest zawór, który umożliwia odprowadzenie nadmiaru gazów, będących produktami ubocznymi reakcji, które zachodzą w elektrolicie. Ogniwa łączy się ze sobą. Łączenie szeregowe zwiększa napięcie akumulatora, zaś łączenie wielu ogniw litowo-jonowych albo ich rzędów równolegle - prąd. Parametry użytkowe i bezpieczeństwo Mimo wielu zalet, dzięki którym akumulatory litowo-jonowe są powszechnie używane, dotyczą ich wciąż liczne ograniczenia. Jeżeli nie zostaną z czasem rozwiązane, z pewnością wpłyną na przyszłe zapotrzebowanie na ten rodzaj akumulatorów, jeśli naukowcom uda się w końcu zbudować konstrukcje dla nich alternatywne. Najważniejsze ograniczenia obejmują wybrane parametry oraz bezpieczeństwo użytkowania tytułowych akumulatorów. Jeśli chodzi o te pierwsze, najważniejsze z nich to: pojemność, od której zależy to, jak często trzeba doładowywać akumulator, i jego żywotność. Parametry te mają szczególne znaczenie w przypadku akumulatorów zasilających samochody elektryczne. Pojemności akumulatorów obecnie są znacząco większe niż jeszcze parę lat temu, dzięki czemu można je ładować nieporównywalnie krócej. Wciąż jednak w tym zakresie jest dużo do zrobienia, zwłaszcza na potrzeby branży motoryzacyjnej. Obawy zniechęcają do zakupu aut elektrycznych W przypadku elektroniki użytkowej można by zaryzykować stwierdzenie, że pojemności obecnie dostępnych akumulatorów są stosowne do potrzeb użytkowników. Większość smartfonów bowiem może bez przerwy cały dzień działać na zasilania bateryjnym, nawet jeżeli są na nich uruchamiane aplikacje mocno obciążające jego pamięć i/lub procesor. Poza tym, gdy w końcu akumulator się rozładuje, znalezienie gniazdka elektrycznego nie stanowi zwykle większego problemu, a telefon można podładować już w ciągu godziny. Zupełnie inaczej jest w przypadku samochodów elektrycznych. Ich zasięg, chociaż wciąż rośnie, jest ograniczony do około 160 km, a nawet mniejszej odległości w przypadku wielu marek aut tego typu. Co gorsza, chociaż stacji ich ładowania cały czas przybywa, sieci tych obiektów wciąż nie są jeszcze tak gęsto rozmieszczone, jak w przypadku stacji benzynowych. Oprócz tego naładowanie samochodu elektrycznego może zająć nawet kilka godzin. W rezultacie wiele osób obawia się, że ilość energii zmagazynowanej w akumulatorze pojazdu nie będzie wystarczająca, żeby można było z niego na co dzień swobodnie korzystać i przeraża je wizja rozładowania się samochodu podczas jazdy, zanim dotrą do celu swojej podróży albo do stacji ładowania, zwłaszcza jeżeli tam, gdzie mieszkają, sieć takich punktów nie jest rozbudowana. Ten lęk jest według badań najczęstszą przyczyną rezygnacji z zakupu auta elektrycznego. Baterie mają kluczowe znaczenie w globalnej transformacji gospodarczej ze względu na ich zdolność do zachowania równowagi między podażą a popytem na energię elektryczną. Podstawą dekarbonizacji świata i walki ze zmianami klimatu jest elektryfikacja zasilana przez odnawialne źródła energii, w tym elektryfikacja samochodów (e-mobilność), budynków i miast. Sposobem osiągnięcia ekologicznej gospodarki jest zwiększenie wykorzystania energii słonecznej, wiatrowej, wodnej i innych technologii niskoemisyjnych, takich jak samochody elektryczne, systemy magazynowania energii oraz wykorzystanie mikrosieci i inteligentnych sieci. Elektryfikacja może przyczynić się do zatrzymania globalnego ocieplenia poprzez wyeliminowanie z otoczenia gazów cieplarnianych. Akumulatory są jednym z kluczowych źródeł energii w zrównoważonej przyszłości energetycznej, dlatego warto przyjrzeć się ich znaczeniu i zastosowaniom. Przedstawimy niektóre z produktów RND – marki, która zapewnia klientom kompleksowy asortyment produktów elektronicznych, elektrycznych i konserwacyjnych w atrakcyjnych cenach. Zaproponujemy również produkty marki Hy-Line, która również oferuje innowacyjne technologie w konkurencyjnych cenach. Akumulatorowe systemy magazynowania energii – baterie litowo-jonowe Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na technologie zapewniające czystą energię, takie jak akumulatory, turbiny wiatrowe, panele słoneczne czy pojazdy elektryczne, przewiduje się, że wydobycie minerałów litu, kobaltu i grafitu ogromnie wzrośnie. Obecny postęp technologiczny i inicjatywy mające na celu elektryfikację gospodarki polegają w dużej mierze na bateriach litowo-jonowych (Li-ion). Ze względu na swoją wyższą wydajność, efektywność i bezpieczeństwo w porównaniu do tradycyjnych baterii, stały się one preferowanym źródłem zasilania większości samochodów elektrycznych. Szybka reakcja, modułowa konstrukcja i możliwość dostosowania instalacji akumulatorów umożliwiają dekarbonizację przemysłu transportowego i rosnącą integrację sieci z niestabilnymi technologiami energii odnawialnej. Katoda (elektroda dodatnia), anoda (elektroda ujemna) i elektrolit służą jako przewodniki w bateriach litowo-jonowych. Ten typ baterii jest obecnie wykorzystywany w wielu urządzeniach, od telefonów komórkowych i komputerów po samochody elektryczne. Baterie te są znacznie lżejsze, mniejsze i lepiej utrzymują ładunek niż wcześniejsze wersje akumulatorów. Co więcej, na całym świecie koszty akumulatorów szybko spadają. Jak podaje IRENA (Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej), na przykład w Niemczech koszty baterii Li-ion stosowanych w małych gospodarstwach domowych spadły o ponad 60% od końca 2014 roku. Rola akumulatorów w systemach magazynowania energii Dzięki akumulatorom przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i operatorzy sieci mogą zapewnić niezawodność systemu elektrycznego, wypełniając luki pozostawione przez zmienną wydajność elektrowni wiatrowych i słonecznych oraz zapobiegając marnowaniu nadmiaru energii. Według organizacji IRENA, oprócz reagowania na zmiany częstotliwości, zapewnienia rezerwy mocy, możliwości rozruchu autonomicznego (przywrócenia systemu elektroenergetycznego) i innych funkcji sieciowych, systemy akumulatorowe mogą również przyczyniać się do unowocześniania minisieci, zapewnienia samowystarczalności budynków. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu energii z paneli słonecznych oraz przechowywaniu energii elektrycznej w pojazdach elektrycznych. Magazynowanie energii Wykorzystanie akumulatorów w energetyce odnawialnej jest szczególnie ważne, ponieważ energia słoneczna i wiatrowa to wciąż niestabilne źródła, które produkują zmienne ilości energii. Akumulatory pozwalają na przechowywanie i wykorzystywanie jej w bardziej ekonomiczny sposób, w przypadku braku wiatru lub słońca. Jak podaje Komisja Europejska, to właśnie baterie, które są technologią magazynowania o najszybszym tempie wzrostu, będą miały kluczowe znaczenie dla osiągnięcia unijnego celu 55% redukcji emisji gazów cieplarnianych do 2030 roku. Transport (e-mobilność) Przewiduje się, że w najblizszych latach liczba pojazdów zasilanych bateriami znacznie wzrośnie. Pojazdy elektryczne i zasilające je akumulatory przyczyniają się nie tylko do eliminacji paliw kopalnych, ale także do zwiększenia ilości niestabilnej energii odnawialnej w systemach sieciowych. Ponieważ akumulatory pozwalają na długoterminowe magazynowanie energii, możliwe jest, że podaż energii odnawialnej przewyższy zapotrzebowanie na energię elektryczną z sieci w dni szczególnie słoneczne lub wietrzne. Akumulatory litowo-jonowe stały w ciągu ostatnich dwóch dekad najczęściej stosowanymi akumulatorami do zasilania pojazdów elektrycznych. Według Światowego Forum Ekonomicznego, zapotrzebowanie na baterie litowo-jonowe do zasilania pojazdów elektrycznych i magazynowania energii gwałtownie wzrosło, z około 0,5 GWh w 2010 roku do prawie 526 GWh dekadę później. Dowiedz się więcej o najczęściej używanych bateriach EV tutaj. Elektryfikacja jest głównym elementem dekarbonizacji transportu. Zgodnie z założeniami planów 2030 Net Zero, wszystkie nowe lekkie pojazdy powinny emitować zero zanieczyszczeń. Jednak nie wszystkie państwa wyznaczają takie same cele. W naszym Indeksie gotowości na pojazdy elektryczne możesz sprawdzić, jak postępy w elektryfikacji pojazdów przebiegają w poszczególnych krajach. Magazynowanie energii w sieci Pojazdy elektryczne będą wykorzystywane nie tylko do transportu, ale także obniżą koszty energii elektrycznej dla tych, którzy zaopatrzyli się w dachowe panele słoneczne, niezależnie od tego, czy są to inwestorzy publiczni, korporacyjni czy indywidualni. Przy wysokich stawkach za energię elektryczną, prąd z akumulatorów zaparkowanych samochodów można wykorzystać do celów domowych lub nawet sprzedać do sieci. Dowiedz się więcej o mikrosieciach elektroenergetycznych i ich roli w zapewnieniu przyszłej autonomii energetycznej. Akumulatory Wszystkie baterie wyrzucane na wysypiska śmieci wydzielają toksyczne pierwiastki, takie jak rtęć, ołów i kadm, zanieczyszczając glebę i wodę. Akumulatory są znacznie mniej szkodliwe dla środowiska, ponieważ dzięki nim produkuje się mniejszą ilość baterii. Jeden akumulator może zastąpić tysiące jednorazowych ofercie RND Power znajduje się szeroka gama zasilaczy, przetwornic AC/DC, ładowarek, akumulatorów i wielu innych artykułów elektronicznych. Na przykład, akumulatory kwasowo-ołowiowe RND dostępne w wielu rozmiarach i napięciach są najbardziej ekologiczną technologią akumulatorową. Zazwyczaj są wykonane z ponad 90% materiałów pochodzących z recyklingu akumulatorów ołowiowych, co sprawia, że ta technologia magazynowania energii ma najmniejszy wpływ na środowisko. Akumulatory kwasowo-ołowiowe, RND Ładowarki do akumulatorów, RND Ładowarka do akumulatorów, kwasowo-ołowiowa, RND Power Akumulatorki, RND Akumulatory HY-Line pozwalają na monitorowanie wielu istotnych parametrów akumulatora. Dzięki akumulatorom HY-Di można monitorować akumulatory litowo-jonowe z dowolnego miejsca i w dowolnym czasie za pośrednictwem Internetu. Jest to możliwe dzięki magistrali SM- lub CAN oraz specjalnemu interfejsowi HY-Di Battery Interface (HBI) dostępnemu z poziomu przeglądarki internetowej. Inteligentne akumulatory litowo-jonowe, HY-Di, HY-Line Inteligentna ładowarka do akumulatorów HY-Di Przyszłość zelektryfikowanego świata Mówi się, że przyszłość jest elektryczna. Nie ulega wątpliwości, że już niedługo świat będzie w większości lub nawet w całości zasilany elektrycznie. Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na baterie konieczne są sposoby obniżenia kosztów ich wytwarzania, dzięki czemu światowa produkcja baterii i technologii elektrycznych zaspokajałaby popyt. Aby to osiągnąć, konieczny jest sposób na obniżenie ilości metali niezbędnych do produkcji baterii. Metale te są często drogie i trudne do pozyskania, a co więcej ich wydobycie ma negatywny wpływ na środowisko. Aby zielona transformacja stała się możliwa, należy postawić na recykling, w tym usprawnić recykling baterii. Najczęściej zadawane pytania Dlaczego akumulatory są ważne z punktu widzenia energii odnawialnej?Akumulatory są głównym sposobem przechowywania energii odnawialnej. Tymczasem ich rozwój wyraźnie nie nadąża za rozwojem energetyki wiatrowej i słonecznej, mimo że bez baterii technologie te działają z ograniczoną wydajnością. Dzięki akumulatorom można gromadzić dodatkową energię elektryczną i przechowywać ją w okresach pogorszenia pogody. Jaką rolę odgrywają akumulatory w wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna i wiatrowa?Podczas korzystania z odnawialnych źródeł akumulatory umożliwiają dostawcom energii elektrycznej gromadzenie dodatkowej energii i przechowywanie jej w okresach, gdy panele słoneczne i turbiny wiatrowe nie są wystarczająco wydajne. Dlaczego akumulatory są istotne w przejściu do systemu energetycznego o zerowej emisji dwutlenku węgla netto?Proces przechodzenia na bardziej ekologiczne rozwiązania skoncentruje się na odnawialnych źródłach energii – produkowana w ten sposób energia najczęściej jest magazynowana w akumulatorach. Ze względu na postępy w technologii akumulatorów, stają się one kluczowym elementem zrównoważonego transportu przyszłości. Co więcej, energia zgromadzona w akumulatorach samochodowych może być wykorzystana zarówno do zasilania domu, jak i do stabilizacji sieci. Jakie akumulatory są wykorzystywane w energetyce odnawialnej?Obecnie najbardziej rozpowszechnione są akumulatory kwasowo-ołowiowe i litowo-jonowe o głębokim cyklu rozładowania. Stanowią one dwa najważniejsze rozwiązania w zakresie przechowywania energii odnawialnej. Dlaczego technologia akumulatorów jest tak ważna w kontekście samochodów elektrycznych?Akumulator w pojeździe elektrycznym to urządzenie gromadzące energię, która jest dostarczana do silnika za pomocą prądu zmiennego lub ciągłego. Ponieważ pojazdy elektryczne wykorzystują akumulatory zamiast paliw kopalnych, stały się bardziej zrównoważonym środkiem transportu. Jakie akumulatory są stosowane w samochodach elektrycznych?Pojazdy całkowicie elektryczne, hybrydowe pojazdy elektryczne typu plug-in (PHEV) oraz hybrydowe pojazdy elektryczne wymagają technologii magazynowania energii, najczęściej akumulatorów (HEV). W hybrydach typu plug-in i pojazdach całkowicie elektrycznych zwykle spotykane są akumulatory litowo-jonowe. Jak akumulatory przechowują energię?Akumulator to rodzaj zbiornika energii, który przechowuje energię chemiczną, aby później przekształcić ją w energię elektryczną. W każdym akumulatorze znajduje się jedno lub więcej ogniw elektrochemicznych. Wewnątrz takich ogniw zachodzą reakcje chemiczne, powodujące przepływ elektronów w obwodzie. W ten sposób powstaje prąd elektryczny. Jak wykorzystuje się energię z akumulatorów?Akumulator to urządzenie, które przechowuje energię chemiczną i przekształca ją w energię elektryczną. Podczas reakcji chemicznych zachodzących w akumulatorach elektrony przemieszczają się z jednej substancji (elektrody) do drugiej poprzez zewnętrzny obwód. Prąd elektryczny może być tworzony przez przepływ elektronów i wykorzystywany do realizacji określonych zadań. Czy akumulatory są odnawialnym źródłem energii?Pomimo tego, że korozja baterii uwalnia substancje chemiczne, które zanieczyszczają wody gruntowe i powierzchniowe, a także glebę, akumulatory można wykorzystywać wielokrotnie. Jeden akumulator może zastąpić tysiące jednorazowych baterii, dlatego też akumulatorki skutecznie obniżają emisję dwutlenku węgla. Czy baterie są poddawane recyklingowi?Baterie jednorazowe lub wielokrotnego użytku, takie jak baterie guzikowe i litowe, mogą być poddawane recyklingowi, jednak dostęp do punktów recyklingu nie wszędzie jest możliwy. Niektóre baterie są poddawane recyklingowi częściej niż inne. Prawie 90% wszystkich baterii kwasowo-ołowiowych jest poddawanych recyklingowi. Czy akumulatory kwasowo-ołowiowe są zrównoważonym źródłem energii?Ze względu na zamknięty cykl życia i możliwość wielokrotnego użycia, akumulatory kwasowo-ołowiowe są zrównoważonym rozwiązaniem. Zużyty akumulator samochodowy trafia do autoryzowanego zakładu recyklingu, gdzie wszystkie części są odzyskiwane, poddawane recyklingowi i sprzedawane producentom akumulatorów. Akumulatory samochodowe mogą być poddawane recyklingowi w nieskończoność. Należy jednak pamiętać, że w przypadku niewłaściwej utylizacji akumulatory kwasowo-ołowiowe mogą być niebezpieczne zarówno dla zdrowia ludzi, jak i dla środowiska. Każdy nosi je przy sobie, a mało kto wie jak działają. Zapraszam na artykuł odkrywający tajemnicę tych niezwykłych akumulatorów. Dawno, dawno temu… Zacznijmy może od ciekawostki. Czy wiesz, że pierwszy akumulator powstał przeszło 160 lat temu? Był to model ołowiowo-kwasowy, zbudowany w 1859 roku przez niejakiego Gastona Planté. I choć świat od tamtej pory poszedł mocno do przodu, to poczciwym ,,kwasówkom” udało się jakoś przetrwać do dziś. Wszystko dzięki ich zdolności do błyskawicznego dostarczenia ogromnej mocy, jakiej wymagają chociażby rozruszniki samochodów spalinowych. Nie bez znaczenia jest też ich niska cena – akumulatory kwasowo-ołowiowe do dziś nie mają pod tym względem konkurencji. Spieszmy się kochać akumulatory kwasowe – za 15 lat będą gatunkiem mocno zagrożonym Ponad pół wieku później, w 1908 roku Thomas Alva Edison zaprezentował światu akumulator niklowo-żelazowy (Ni-Fe). Skonstruował go z myślą o elektrycznych samochodach (tak, ta technologia również jest niezwykle stara). Niestety koszt produkcji ogniw Ni-Fe okazał się na tyle duży, iż nie znalazły one powszechnego zastosowania. Niszą, do której pasowały idealnie, okazały się segmenty urządzeń przeznaczonych do pracy pod ziemią oraz elektrycznych pociągów (dla których ,,kwasówki” były niewystarczające). Co ciekawe z akumulatorów Ni-Fe do dziś korzystają lokomotywy serwisowe londyńskiego metra (uruchamiane w razie braku prądu w mieście). Niedługo potem, po 10 latach wytężonych prac Waldemara Jungnera, w 1909 roku pojawiły się pierwsze akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd). Ich kariera bardzo szybko nabrała rozpędu, głównie za sprawą w miarę przystępnej ceny i obu Wojen Światowych. Stąd, w pierwszej połowie XX wieku, akumulatory Ni-Cd były podstawowym źródłem energii sprzętu wojskowego: od lotnictwa (rozruch silników), przez technologię komunikacyjną, na zasilaniu słynnych pocisków rakietowych V-2 kończąc. Po II Wojnie Światowej nastała era tranzystorów i miniaturyzacji, a wraz z nią potrzeba tworzenia coraz to lżejszych i mniejszych akumulatorów. Wtedy też w latach 60-tych Volkswagen opracował ogniwa niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMh). Akumulatory te po pewnym czasie (i kilku usprawnieniach) były w stanie przechować ponad 2 razy więcej energii niż ich starsi, kadmowi bracia o tych samych gabarytach. Do tego NiMh’y były jeszcze tańsze w produkcji, przez co w latach 80-tych praktycznie przejęły rynek akumulatorów. I choć na horyzoncie majaczyła już bardzo obiecująca technologia litowa, to ogniwa NiMh bardzo długo pozostały podstawowym źródłem energii tanich elektronarzędzi, aparatów fotograficznych, zdalnie sterowanych zabawek, a nawet samochodów elektrycznych (Toyota Prius, Honda Civic Hybrid, czy Forde Espace Hybrid). Niestety ani niska cena, ani niezłe parametry, nie mogły dawać szans w starciu ze zbliżającym się wielkimi krokami litem. Ten niepozorny pierwiastek już wkrótce miał zadecydować o tym jak będzie wyglądał nadchodzący XXI wiek. Akumulatory litowo-jonowe w telefonach goszczą już od 20 lat W 2019 roku John Goodenough, Stanley Whittingham i Akira Yoshino zostali uhonorowani nagrodą Nobla w dziedzinie chemii za opracowanie i rozwój akumulatorów litowo-jonowych. To właśnie ta trójka zauważyła potencjał drzemiący w licie jeszcze w latach 70-tych i rozpoczęła nad nim badania. Pierwszy akumulator działający w oparciu o lit opracowała firma Exxon już w 1978 roku. Choć trzeba nadmienić, że określenie ,,działający” użyte jest tutaj nieco na wyrost. Tak naprawdę potrzeba było kolejnych kilkunastu lat wytężonej pracy, by wreszcie w 1991 roku firma Sony wypuściła w pełni bezpieczne, sprawne, niezwykle wydajne i dostępne dla każdego Kowalskiego akumulatory litowo-jonowe. Ich rewolucyjne wręcz parametry nie pozostawiały złudzeń: ,,litówki” rozpoczęły właśnie ekspansję, której nie da się już powstrzymać. Dziś, po około 30 latach od ich narodzin, trudno byłoby znaleźć osobę, która nie ma choć jednego takiego akumulatora przy sobie (w telefonie, czy zegarku) i co najmniej kilku w domu. Co takiego sprawiło, że lit wyparł wszystkie inne konstrukcje? Dlaczego wybór padł właśnie na ten pierwiastek i co jest w nim takiego niezwykłego? Zapraszam do dalszej części artykułu! Sztuka pozyskiwania energii Pierwiastek lit odkryty został już w 1817r.. To oznacza, że musiało minąć niemal 150 lat, nim w ogóle zaczęto brać go pod uwagę w roli składnika akumulatorów. Dlaczego trwało to tak długo? Z bardzo prostego powodu – lit to dość problematyczny i trudny do okiełznania pierwiastek. Aby dokładnie zrozumieć jego wady i zalety musimy zacząć od absolutnych podstaw. Zasadniczo wszystkie akumulatory (jak i zwykłe baterie) to pojemniki wypakowane związkami chemicznymi – związkami, które reagując ze sobą potrafią produkować prąd. I to właśnie ten prąd jest tutaj kluczem, bowiem to on niesie ze sobą życiodajną energię elektryczną, bez której żadne urządzenie elektryczne nie może działać. Ale w jaki sposób prąd elektryczny transportuje energię do naszego smartfona? To proste. Prąd to nic innego jak strumień pędzących przed siebie elektronów. No może z tym ,,pędzących” nieco przesadzam, bo elektrony są tak naprawdę potwornie powolne. Czasami jednak nie liczy się prędkość, a ilość i pod tym względem, w trakcie każdej sekundy, przez nasze smartfony przesączają się tryliony tych ,,małych kuleczek”. Każdy kto zgłębiał fizykę kwantową wie, że myślenie o elektronach jak o ,,małych kuleczkach” to zabawa dobra dla przedszkolaków. Ale czy to źle? Elektrony są tak małe, że nawet z pomocą najlepszych mikroskopów i tak nie jesteśmy w stanie ich dostrzec. Kto wie, może tak naprawdę mają one kształt kwadratów, trójkątów, albo żelkowych misiów Haribo? Zresztą kształt w kwestii transportu energii nie ma najmniejszego znaczenia. Tak naprawdę chodzi o sam ruch cząsteczek i idące za nim konsekwencje. Biorąc do ręki kamień i rzucając go przed siebie nadajesz mu pewną prędkość. A jeśli weźmiemy pod uwagę również masę kamienia, to wówczas możemy mówić o czymś, co fizycy nazywają pędem. Im większa prędkość kamienia i im większa jego masa, tym większy jest jego pęd. Nie muszę chyba tłumaczyć jak spotkanie takiego pędzącego kamienia i dajmy na to okna twojego sąsiada może się zakończyć? Fizycy taką zdolność rozpędzonych przedmiotów do czynienia destrukcji nazywają przekazywaniem energii. Miło, prawda? Mechanicznie wygląda to tak: rzucając kamieniem zużywasz energię swoich mięśni. Im więcej jej zużyjesz, tym oczywiście bardziej się zmęczysz, ale też kamień nabierze większej prędkości i będzie miał więcej energii do zrobienia tego, po co go wysłałeś – prosta kalkulacja. A teraz najciekawsze – kiedy kamień trafia w swój ostateczny cel, czyli w naszym przykładzie okno sąsiada, to następuje kolejna wymiana energii. Kamień w wyniku uderzenia musi wyhamować, a więc traci energię. To ile jej utraci zależy od tego jak mocno wyhamuje. I tutaj do gry wkracza okno, które cały ten impet musi przyjąć na siebie. Jeśli energii nie było dużo (kamień był lekki i leciał wolno), to szyba zadrży złowieszczo (ale jakoś to wytrzyma), a kamień się odbije. Natomiast jeżeli tej energii będzie za dużo (ciężki kamień, diabelnie szybki), szyba odkształci się tak mocno, że zwyczajnie pęknie, a kamień, lekko tylko spowolniony, poleci sobie dalej. Przykład może i drastyczny, ale doskonale obrazuje to, co dzieje się z elektronami. Jeżeli tylko uda nam się je rozpędzić i skierować do naszego smartfona, wówczas zaczną one trzeć i rozbijać się o zamkniętą w nim elektronikę, przekazując mu w ten sposób energię. Jeżeli wpuścimy tej energii zbyt dużo, to ta delikatna elektronika rozleci się na kawałki tak samo jak szyba. Na szczęście o odpowiednie dawki energii martwi się już sam telefon, więc nie będziemy się tym faktem teraz zajmować. Wiesz już, że prąd, a więc strumień rozpędzonych elektronów może nieść ze sobą energię. Nie przez przypadek elektryczność oparta jest na elektronach – to właśnie te cząstki, a nie na przykład protony, czy neutrony jest najłatwiej zmusić do ruchu. Ale jak? To również jest bardzo proste. Wystarczy zebrać ich ogromną ilość w jednym miejscu i je tam zamknąć. I to tyle? Owszem, bo nie wiem czy wiesz, ale z elektronami jest podobnie jak z ludźmi. Zamknij większa grupę w małym pomieszczeniu, a bardzo szybko zauważysz jak zaczną się wiercić, rozpychać i walić w drzwi, byś ich wypuścił. Elektrony również nie lubią swojego towarzystwa i najchętniej trzymają się z dala od siebie. Tak wyglądają elektrony zamknięte w kuli. Starają się uciec jak najdalej od siebie. Nie ma to oczywiście nic wspólnego z uczuciami. Po prostu elektrony obdarzone są tak zwanym ,,ładunkiem ujemnym”, a fizyka mówi nam, że cząstki o tym samym ładunku zawsze będą się wzajemnie odpychać. Więcej szczegółów na ten temat możesz w wolnej chwili przeczytać tutaj: Czym jest ładunek elektryczny? – artykuł na Elektrony chcą uciec od siebie, ale zamknięte w takim akumulatorze, czy baterii nie za bardzo mają dokąd. Rozwiązanie pojawia się, gdy akumulator taki włożymy do telefonu. Obwody naszego smartfona stają się wówczas jedyną drogą ucieczki, choć oczywiście istnieje pewien haczyk. Droga ta jest bowiem prawdziwym torem przeszkód usianym kondensatorami, rezystorami, tranzystorami i innymi ,,-torami”. Na szczęście dla nas te biedne, bogu ducha winne elektrony wolą trochę się przemęczyć i poobijać, niż spędzić ze sobą choćby kolejną sekundę w zamknięciu. Tym oto sposobem nasz telefon zdobywa energię, a elektrony płyną sobie przed siebie do… No właśnie, gdzie? By osiągnąć wieczny spokój? Niestety podstawową funkcją akumulatorów jest możliwość ich ponownego naładowania i wykorzystania. Z tego też powodu nie możemy ot tak wypuścić na wolność opuszczających nasz telefon elektronów. Zamiast tego musimy je zmagazynować, na przykład po drugiej stronie akumulatora, gdzie będą grzecznie czekały na transport z powrotem, by cały horror… to znaczy proces rozpoczął się od początku. Łatwiej powiedzieć, niż zrobić Z opisu wszystko wydaje się proste – elektrony płyną obwodami naszego telefonu w jedną stronę, a potem ładując akumulator przenosimy je z powrotem i cykl możemy zacząć od nowa. Niestety rzeczywiste wykonanie takiego mechanizmu to zupełnie inna bajka. Dlaczego? Wcześniej wspomniałem choćby o tym, że elektrony są tak małe, iż nawet nie wiemy jak wyglądają. Tym bardziej trudno byłoby nam złapać je w siatkę i ot tak zamknąć po jednej stronie akumulatora. Potem musielibyśmy jeszcze liczyć na to, że spokojnie popłyną na jego drugą stronę i tam ponownie dadzą się zamknąć. Nierealne. Jak to się w takim razie robi? Na czym polega sztuczka? Zacznijmy może od przypomnienia czegoś, co napisałem kilka akapitów wcześniej: Baterie i akumulatory wypełnione są związkami chemicznymi, które reagując ze sobą potrafią produkować prąd. Zamiast głowić się nad tym skąd wziąć pojedyncze elektrony, możemy wykorzystać fakt, że ich najlepszym źródłem są atomy – w końcu elektrony latają wokół ich jąder całymi chmarami. Ponadto same atomy bardzo często zbijają się w większe skupiska zwane molekułami, albo tworzą szereg jeszcze większych związków chemicznych. Te jesteśmy w stanie nie tylko bez trudu dostrzec, ale i zamknąć gdzie chcemy i w jakiej ilości chcemy. Oczywiście na koniec pozostaje jeszcze kwestia przekonania atomów do tego, by oddały nam swoje elektrony, a to nie zawsze jest takie łatwe… Na szczęście wybór jeśli chodzi o dawców mamy spory, bowiem przebierać możemy wśród 118 różnych pierwiastków. Warto wiedzieć, że każdy z nich ma swój indywidualny numer zwany liczbą atomową, która to wprost określa ile elektronów wiruje wokół jądra danego pierwiastka. Wszystko to niezwykle przejrzyście widać na tablicy Mendelejewa. Wybór nie jest rzecz jasna zupełnie dowolny – niektóre z pierwiastków są bardziej podatne na współpracę, inne mniej. Są też takie, których nie ma nawet sensu przekonywać – tych maruderów zaznaczyłem na biało. Dlaczego nie ma to sensu? Większość z nich to po prostu pierwiastki radioaktywne, a takich atrakcji w domowych akumulatorach raczej nie chcemy. Z kolei biała kolumna widoczna po prawej stronie tablicy (poczynając od helu) to tak zwane gazy szlachetne. Nazwano je tak dlatego, że są zbyt szlachetne, by oddać swoje elektrony na poczet zasilania jakiejś prostackiej elektroniki. Tak przynajmniej słyszałem… Wykluczając te ,,białe plamy” pozostaje nam 76 pierwiastków, które w naturze mieszają się i łączą co potencjalnie daje tysiące przeróżnych związków chemicznych. Związków, które mogą dać nam to, czego potrzebujemy. A czego potrzebujemy? Tak jak mówiłem – po jednej stronie akumulatora muszą znaleźć się związki chemiczne, które reagując ze sobą chętnie oddadzą elektrony, a po drugiej takie, które te elektrony przyciągną do siebie i przechowają do czasu ponownego naładowania. W 1800 roku niejaki Alessandro Volta odkrył pierwszą taką parę reakcji. Okazało się, że jeśli rozpuścimy cynk (Zn) w odpowiednim roztworze, to bez problemu odda nam on 2 elektrony. Z drugiej strony miedź (Cu) nie za bardzo lubi takie rozpuszczanie i z nieukrywaną radością zapewni schronienie dwóm elektronom, dzięki którym będzie w stanie się z takiego roztworu wydostać (fachowo mówimy wytrącić). I o ile taka uczciwa, jednostronna wymiana elektronów między cynkiem i miedzią stała się podstawą pierwszej w historii baterii, to niestety proces ten jest nieodwracalny. Oznacza to, że w trakcie tejże wymiany, w strukturze związków zachodzą pewne trwałe zmiany i nie możemy takiej baterii ot tak podłączyć do ładowarki i przetransportować elektronów z powrotem. Tak przynajmniej było 200 lat temu, bowiem dzisiejsza znajomość chemii i technologii pozwala stworzyć baterie oparte na cynku i miedzi, które można powtórnie naładować. To już jednak zupełnie inna historia. Pierwszą w pełni odwracalną parą reakcji była ta odkryta przez wspomnianego Gastona Planté, ochrzczona mianem akumulatora kwasowo-ołowiowego. Ołów zamknięty z jednej strony akumulatora reaguje z roztworem kwasu siarkowego, oddając po drodze 2 elektrony. Po drugiej stronie zamknięty jest tlenek ołowiu. Ołów bardzo chce oderwać się od tlenu, a do tego potrzebuje… zgadłeś, dokładnie dwóch zbłąkanych elektronów. Jak wspomniałem obie reakcje są w pełni odwracalne. To znaczy, że możemy podłączyć taki akumulator do ładowarki i ona, za pomocą energii pobieranej z gniazdka, siłą wyrwie przesłane elektrony z drugiego końca (ołów na powrót połączy się z tlenem) i przetransportuje je z powrotem na początek, wpychając je do atomu ołowiu (który wcześniej je porzucił). Zauważ, że w przypadku historii cynku i miedzi oraz ołowiu i jego tlenku piszę jedynie o dwóch przekazywanych elektronach. Ale dlaczego tylko dwóch? Miedź (Cu) i cynk (Zn) mają kolejno 29 i 30 elektronów, a ołów ma ich aż 82! Odbieranie mu tylko dwóch elektronów, skoro ma ich aż tyle wydaje się marnotrawstwem potencjału. W końcu im więcej elektronów zabierzemy, tym więcej energii mamy do wykorzystania, prawda? Jasne, ale wyciągnięcie elektronu z orbity też kosztuje. Pamiętasz o sile i energii naszych mięśni zdolnej rzucić kamieniem? Elektron również nie pomknie przed siebie ot tak, bo potrzebuje do tego energii. Energii, której źródłem są reakcje chemiczne. Prawdziwy problem tego mechanizmu odkryjemy, kiedy spojrzymy w tabelę energii potrzebnej do jonizacji pierwiastków (jonizacji, czyli właśnie odebrania bądź dołożenia im elektronów). Pokaże nam ona, że wyrwanie pierwiastkowi każdego kolejnego elektronu wymaga średnio dwa razy więcej energii niż poprzedniego. W rezultacie jesteśmy w stanie zmusić większość atomów do oddania jednego elektronu – łatwizna. Odebranie drugiego wymaga już dwa razy więcej energii, ale zwykle nie jest to aż tak duża wartość – da się zrobić. Trzeci elektron to już 4 razy więcej energii niż na początku. Niewiele znanych nam reakcji, które możemy bezpiecznie zamknąć w akumulatorze to potrafi. Cztery i więcej elektronów to już temat poza naszym zasięgiem. No chyba, że zamontujemy w akumulatorze mikroskopijne działo laserowe zdolne wybijać z atomów dowolną ilość elektronów… Tak, w takim wypadku nie byłoby problemu. Wspomniane elektronowe ograniczenie całkowicie zmienia zasady gry. W tym momencie nie zależy nam na zastosowaniu pierwiastków o dużej ilości elektronów, bo i tak wyciągniemy z nich dwie, góra trzy sztuki. Jest to o tyle istotne, że im więcej elektronów ma pierwiastek, tym automatycznie więcej protonów i neutronów znajduje się w jego jądrze i przez to cały atom staje się cięższy. Czy jest w takim razie sens pakować do akumulatora duże i ciężkie atomy ołowiu (82 elektrony), skoro równie dobrze 2 elektrony możemy wyciągnąć ze znacznie lżejszych pierwiastków? Między innymi ten właśnie czynnik sprawia, że akumulatory oparte o nikiel (Ni-Fe, Ni-Cd, NiMh) są w stanie wygenerować od 2 do 4 razy więcej energii z każdego kilograma akumulatora, niż ich ołowiowi kuzyni wagi ciężkiej. I choć nikiel nie jest specjalnie mniejszy od atomu ołowiu, to związki chemiczne jakie wykorzystuje w swoich reakcjach można z łatwością sprasować, zwinąć w rulonik i zamknąć w małej, cylindrycznej obudowie. Akumulatory kwasowe i zachodzące w nich reakcje wymagają znacznie więcej przestrzeni. Skoro ołów jest tak nieporęczny, to dlaczego oparte o niego akumulatory wciąż zasilają rozruszniki w naszych autach? Z racji tego, że w samochodach mamy sporo miejsca, a przy dwóch tonach stali na kółkach akumulator ważący kilka kilogramów nie robi różnicy, to na korzyść kwasówek przeważają trzy rzeczy: Po pierwsze do dziś pozostają one najtańszym rodzajem akumulatorów. Ołów nie jest może tak powszechny w skorupie ziemskiej jak nikiel, ale za to jego pozyskanie jest dość tanie, tak jak zresztą potrzebnego do reakcji kwasu siarkowego. Oprócz tego cały akumulator jest na tyle prosty w budowie, że teoretycznie sam mógłbyś zrobić sobie taki w sprawa to całkiem niezłe napięcie generowane przez taki akumulator. Bo widzisz w chemii baterii, oprócz ilości oddanych elektronów, istotne jest to jak bardzo dany związek chce się ich pozbyć, lub je przyjąć. Im bardziej, tym z większą prędkością elektrony są wyrzucane z jednej i zasysane z drugiej strony ogniwa. Większa prędkość to, tak jak w przypadku kamienia, więcej energii, którą elektrony zostawią, obijając się o elektronikę naszych urządzeń. Zamknięta w akumulatorach kwasowo-ołowiowych chemia generuje napięcie rzędu 2 V, co nie jest takim złym wynikiem w porównaniu do 1,2 V w Ni-Cd i NiMh. Oczywiście akumulatory w naszych samochodach mają aż 12 V, ale to wynika jedynie z połączenia w jego wnętrzu 6 mniejszych akumulatorów i ostatnia sprawa to moc. Każda reakcja chemiczna zachodzi z określoną prędkością, a ta związana z ołowiem i kwasem siarkowym zachodzi niezwykle szybko. W połączeniu z dość wysokim napięciem ogniwa, pozwala to wytworzyć w ułamku sekundy ogromną moc potrzebną do wystartowania rozruszników samochodowych (prąd płynący z akumulatora osiąga wartość rzędu kilkuset amperów). Komponenty Ni-Cd oraz NiMh nie potrafią przewodzić tak ogromnego prądu, a ich zwarta konstrukcja sprawia, że są one znacznie bardziej wrażliwe na rosnącą przy okazji takiego prądu temperaturę. Ich przewagą nad ołowiem jest z kolei znacznie większa ilość zmagazynowanej energii, która, jeśli tylko nie potrzebujemy jej szybko wyciągnąć, może nam posłużyć znacznie, ale to znacznie dłużej. Telefony komórkowe i inna przenośna elektronika to zupełnie inny temat niż rozrusznik samochodu. W tym wypadku niewielki rozmiar i waga to klucz do sukcesu. Chcemy aby nasz telefon miał duży ekran i był szybki, a do tego zamknięty był w małej i cieniutkiej obudowie. Badacze doskonale rozumieli kierunek w jakim idzie przemysł urządzeń przenośnych, dlatego też za cel obrali sobie stworzenie najlżejszych na świecie i najpojemniejszych akumulatorów w historii. Aby to zrobić, musieli spróbować okiełznać jeden z najlżejszych dostępnych nam pierwiastków… W tym momencie na scenę (cały na biało) wkracza lit (Li). Na tablicy Mendelejewa oznaczony jest dumnym numerem 3, a to sprawia, że jest on jednym z najlżejszych znanych nam pierwiastków – pod tym względem przegrywa jedynie z wodorem i helem. W licie ciekawe jest również to, że będąc pierwiastkiem lżejszym od takiego tlenu czy azotu, w przeciwieństwie do nich jest ciałem stałym. Dzięki temu jego atomy są ciasno upakowane, a taki zwarty materiał znacznie łatwiej jest obrobić i zamknąć w niewielkim akumulatorze. Jasne, gazy można przecież potraktować wysokim ciśnieniem i skompresować, ale skoro mamy super-lekki lit, to po co kombinować? Lit (nie jako atom, a jako kawałek materii) waży mniej więcej tyle co drewno sosnowe. Jego gęstość to jakieś 0,51 g/cm3, a to oznacza, że jest on niemal dwukrotnie lżejszy od wody, jakieś 16 razy lżejszy od niklu i 20 razy lżejszy od ołowiu. Idealny przepis na super-lekkie baterie! Z drugiej jednak strony waga piórkowa kompletnie nie przekłada się na rozmiar atomu. Choć lit ma tylko po trzy protony, neutrony i elektrony, to w rzeczywistości ponad połowa tablicy Mendelejewa jest od niego mniejsza! W tym ołów, który przypomnę ma aż po 82 sztuki protonów, neutronów i elektronów. Względny rozmiar atomów; źródło danych: To, że atom zbudowany z 20 razy większej liczby cząsteczek, będący 20 razy cięższy może być jednocześnie mniejszy, to dość skomplikowana do wyjaśnienia kwestia. Orbity wokół atomów potrafią być naprawdę pokręcone, jądro atomowe przyciąga elektrony z różną siłą, a te oddziałują również ze sobą nawzajem. Ostateczny wynik jest taki, że choć lit jest najlżejszy i oparte o niego akumulatory również takie będą, to rozmiar jego atomów wcale nie sprawia, że możemy zamknąć tego litu w małej baterii nie wiadomo ile. Patrząc z perspektywy atomowej to zajmuje on praktycznie tyle samo miejsca co ołów. A może akumulatory litowe nie są wcale tak fantastyczne jak wszyscy nam mówią? Bez obaw – są świetne. Cała tajemnica baterii litowo-jonowych tkwi tak naprawdę w określeniu „jonowy”. Jonizowanie to, jak już wspomniałem, ładne określenie na odbieranie bądź dokładanie atomom elektronów. Kiedy pierwiastek odda elektron lub jakiś przyjmie, wówczas nazywamy go jonem. Lit w standardzie ma 3 elektrony. Dwa z nich znajdują się na tyle blisko jądra atomowego i są przez nie tak mocno przyciągane, że możemy o nich zapomnieć. Za to do opisania trzeciego elektronu najlepiej pasuje określenie ,,kula u nogi”. Wiem, brzmi zabawnie, ale w tym wypadku nie przesadzam. Lit chce się tego trzeciego elektronu pozbyć tak bardzo, że wchodzi w reakcję z niemal wszystkim co spotka na swojej drodze – nawet z wodą, czy powietrzem! Myślisz pewnie: „Co z tego, to tylko jeden elektron. Słabo!”. Nie daj się jednak zmylić pozorom – lit tak bardzo chce zostać jonem, że w trakcie oddawania tego jednego elektronu generuje napięcie rzędu 3,2 – 3,8 V! To sprawia, że każdy jeden uwolniony przez lit elektron niesie ze sobą 3 razy więcej energii niż ten z akumulatorów niklowych i dwa razy więcej niż ten z kwasówek. No tak, ale ołów daje przecież dwa elektrony, więc gdzie ta przewaga litu? Już tłumaczę. Każdy akumulator do oddania i przyjmowania elektronów wykorzystuje reakcje chemiczne – są one jedynym możliwym źródłem potrzebnej do tego energii. Naukowcy, którzy otrzymali Nobla za opracowanie litowych akumulatorów tak naprawdę dostali go za to, że… poniekąd oszukali lit. Wiedzieli oni, że zmuszenie tego pierwiastka do oddania elektronu to nie sztuka – jednorazowe baterie litowe istniały od lat. Problemem było znalezienie takiej reakcji, poprzez którą po drugiej stronie akumulatora lit chętnie przyjmie odrzucony elektron z powrotem. Oczywiście kilka takich reakcji udało się znaleźć, ale wszystkie one miały swoje ograniczenia i istotne wady, całkowicie niweczące potencjał litu. Wtedy nagle, w latach 70tych ktoś wpadł na pomysł, że żadna reakcja nie musi tak naprawdę zachodzić, dopóki lit nie będzie o tym wiedział. Oszustwo godne Nobla Atom litu z trzema elektronami na pokładzie jest dość duży. Kiedy jednak odda swój elektron i stanie się jonem, wówczas jego średnica zmniejsza się praktycznie dwukrotnie. Jest on wówczas o ponad 20% mniejszy od ołowiu, który już oddał dwa elektrony! Przyznasz, że to dość spora różnica. Do tego naukowcy odkryli strukturę zwaną tlenkiem kobaltu. Okazało się, że jon litu ma akurat taką wielkość, że idealnie wpasowuje się w wąskie szczeliny między warstwami tego związku. Dodatkowo kobalt nie jest zbyt wybrednym pierwiastkiem i potrafi zaopiekować się dodatkowym elektronem, jaki przy okazji oddaje mu lit. Ostatecznie taki tlenek kobaltu z powtykanym tu i ówdzie litem nazywamy tlenkiem kobaltu litu (LiCoO2) i jest to podstawowy związek wykorzystywany w akumulatorach litowo-jonowych. A i przy okazji mogę dodać, że taki proces wciskania atomów w strukturę jakiegoś związku nazywa się interkalacją. Lit czuje się w takim układzie częścią związku, choć nie tworzy z nim pełnoprawnego wiązania. Kobaltowi jest właściwie wszystko jedno, więc możemy uznać, że wszyscy są zadowoleni. Tam jednak gdzie wszyscy są szczęśliwi nie ma żadnej energii elektrycznej do wykorzystania. My musimy sprawić, by litowi było niewygodnie, by chciał zmienić stan, w jakim się znalazł. W tym celu podłączamy taki tlenek kobaltu litu do ładowarki i zaczynamy wysysać elektrony. Akcja ta na kobalcie nie robi żadnego wrażenia – jest on metalem podobnym do miedzi i żelaza, czyli przewodnikiem, który nie do końca dba o to, czy zwiniemy mu jakiś elektron. A już z pewnością nie będzie mu szkoda tego, który przed chwilą otrzymał od litu. Niestety sytuacja ta stawia jon litu w bardzo trudnym położeniu. Wcześniej oddał on ujemnie naładowany elektron, przez co sam stał się nieco dodatnio naładowany. Teraz elektron ten wypompowaliśmy na zewnątrz, przez co cała struktura tlenku kobaltu stała się delikatnie dodatnia. Fizyka jest w tej kwestii nieubłagana – dodatni tlenek kobaltu zacznie odpychać dodatni jon litu. Pamiętasz jak wspominałem o tym na początku artykułu? Takie same ładunki, czy to dodatnie, czy ujemne będą się zawsze odpychać. Tlen i kobalt trzymają się siebie mocno – to dość zwarta struktura pełniąca rolę swego rodzaju rusztowania. Jony litu, które powciskały się gdzie mogły, ale do niczego się tak naprawdę porządnie nie przyczepiły, zostają wypchnięte ze struktury. Lit nie ma się dokąd udać – z elektronem było mu źle, ale bez niego i na dodatek bez innych atomów, do których może się przykleić jest jeszcze gorzej. Nie wiedząc co zrobić odwraca się i oto widzi światełko w tunelu. Tam, po drugiej stronie akumulatora roztacza się niebieskawy blask i przyciąga go jakaś tajemnicza siła. Jak gdyby tam było jego miejsce… Lit przemierza wnętrze akumulatora, przeciskając się przez nasączony elektrolitem separator, który dzieli akumulator na dwie części. Za nim widzi kolejny układ warstw, tym razem upiornie czarny. Nim zdąży wyhamować, ciągnięty tajemniczą siła wpada między warstwy ciemnej, grafitowej struktury i grzęźnie tam, nie mając siły się wyrwać. Spogląda w głąb i widzi, że w tej samej strukturze uwięzione są znajome elektrony… Tak, to dokładnie te same elektrony, które on i inne jony litu przed chwilą oddały kobaltowi. Lit orientuje się, że tajemnicza, przyciągająca siła i niebieskawy blask pochodziły właśnie od nich – morza ujemnie naładowanych elektronów, do których dodatnio naładowany jon litu czuje naturalny pociąg. Uwięziony lit nie jest jednak z tego faktu zadowolony. Nie chce na powrót łączyć się z elektronami. Niestety z jednej strony cała ich chmara wciąga go w głąb grafitowej struktury, z drugiej zaś wciąż odczuwa odpychające echo kobaltu. W ten oto sposób lit wpada w pułapkę. W wymyślone przez genialnych konstruktorów oszustwo, pozwalające utrzymać go w niewygodnym położeniu. Lit grzęźnie wewnątrz tego grafitowego labiryntu i to bez pomocy jakiejkolwiek reakcji chemicznej. Oczywiście nie spędzi on tam wieczności. Musi jedynie wytrzymać do momentu, w którym do akumulatora podłączymy jakiś odbiornik. Wpinając akumulator do np. telefonu, elektrony zyskują drogę ucieczki – grafit nie jest dla nich tak gościnny jak kobalt, stąd czują się w jego strukturze jak sardynki zamknięte w puszce. Słysząc ciche, niosące się przewodami nawoływanie kobaltu, elektrony postanawiają wykorzystać okazję. Te lekkie i zwinne cząstki bez problemu uciekają z grafitowej pułapki. Po drodze zostawiają w telefonie standardową „opłatę” energetyczną i ponownie powracają do struktury tlenku kobaltu, któremu jak wiemy i tak jest wszystko jedno… Obojętny za to nie jest na pewno lit. Dzięki temu, że elektrony powoli znikają, maleje też siła trzymająca go między warstwami grafitu. Z drugiej strony kobalt karmiony elektronami również zapomina o wystosowanym wcześniej akcie nienawiści (to znaczy przestaje on być naładowany dodatnio i odpychać lit). Lepszej okazji nie będzie – jony litu opuszczają grafit i przedzierają się z powrotem przez separator, docierając wreszcie do przytulnych warstw kobaltu, wyłożonych mięciutką połacią tlenu. W ten oto sposób zakończył się cykl ładowania i rozładowania akumulatora, w trakcie którego jony litu przemierzyły jego wnętrze raz w jedną, raz w drugą stronę. Mechanizm ten nie bez powodu określa się mianem ,,bujanego fotela” (ang. rocking chair). Geniusz i prostota jakie stoją za tym pomysłem przyczyniły się do największej obok Internetu rewolucji XXI wieku – powstania akumulatora litowo-jonowego. Uproszczona animacja akumulatora litowo-jonowego Cena geniuszu Ogniwa litowo-jonowe to najwydajniejsze i najpotężniejsze akumulatory jakie do tej pory pojawiły się na rynku. Niestety jakość, jak to zwykle bywa, niesie ze sobą wysoką cenę. Skąd się ona bierze? Zacznijmy może od tego, że chęć litu do reagowania wszędzie i ze wszystkim sprawia, że jest on dość problematyczny w przechowywaniu i obróbce. Z tego samego powodu nie znajdziemy na naszej planecie litu w czystej postaci. Najczęściej odzyskuje się go ze związków chemicznych, takich jak chlorek litu (LiCl), wodorotlenek litu (LiOH) i węglan litu (Li2CO3). Nie jest to proces ani łatwy, ani wydajny. Do uzyskania kilograma czystego litu potrzeba aż 5,3 kg węglanu litu. Największe złoża tego surowca znajdują się w Boliwii (około 32% światowych zasobów), a do największych producentów czystego litu należą Chile, Chiny i Argentyna, produkując około kilogram litu w ciągu każdej sekundy jaką spędzasz na czytaniu tego artykułu. Do tego wyprodukowanie akumulatora z pierwiastka, który ma tak ogromną energię i tylko czyha na okazję, by z czymś przereagować wymaga zastosowania całej masy zabezpieczeń. Akumulatory Li-Ion nie lubią przegrzewania, przeładowania i nadmiernego rozładowania. Stąd naszpikowane są elektroniką trzymającą w ryzach parametry akumulatora. To jednak nie zawsze zdaje egzamin, bo wystarczy najmniejsze zanieczyszczenie litu lub błąd w trakcie produkcji, by wszystko zakończyło się efektownym pożarem. Słyszałeś może o aferze z wybuchającymi bateriami w Samsungach Galaxy Note 7? Swego czasu zabronione było wnoszenie tego smartfona na pokład samolotu, a firma Samsung rozsyłała klientom specjalnie zabezpieczone opakowania przeznaczone do zwrotu tego niebezpiecznego telefonu. Myślę jednak, że nie będziemy teraz wnikać w co bardziej szczegółowe aspekty techniczne akumulatorów Li-Ion. Te wolałbym poruszyć w osobnym, przeznaczonym do tego artykule. Mam nadzieję, że dzisiejsza podróż uświadomiła Ci jak te akumulatory działają i jakim wyzwaniem były dla uczonych pod koniec XX wieku. Następnym razem porozmawiamy o podtypach baterii Li-Ion, ich zastosowaniu, a także ogólnych wadach i zaletach. Czym różni się akumulator w smartfonie od tego w samochodzie elektrycznym? Czym tak naprawdę są następcy Li-Ionów, czyli baterie litowo-polimerowe? Czy baterie z wody morskiej mają szansę za chwilę zdetronizować ,,litówki”? Jeśli nie chcesz przegapić żadnego nadchodzącego artykułu, to zapisz się poniżej na newsletter lub polub moją moją stronę na facebooku. Do usłyszenia! Dzięki za poświęcony czas! Bibliografia Lithium Batteries Science and Technology – C. Julien, A. Mauger, A. Vijh, K. Zaghib, Handbook of Batteries Third Edition – D. Linden, T. Reddy, Akira Yoshino – Lithium-ion battery and its evolution – dokument dostępny pod adresem: Lithium Use in Batteries – T. Goonan, Department of the Interior, Geological Survey. – model 3D struktury tlenku kobaltu litu. How Does a Lithium-ion Battery Work? – Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, adres: Podobało się? Zajrzyj na i wspieraj moją dalszą pracę! A może chciałbyś przeczytać ciekawą książkę? Powiadomić Cię o nowych artykułach? Polecam zapisanie się na newsletter lub zajrzenie na facebook’a. W ten sposób nie przegapisz żadnego nowego tekstu! W kolejnych latach należy oczekiwać zarówno spadku cen, jak i znacznego postępu technologicznego w obszarze akumulatorów do pojazdów elektrycznych – wynika z analizy międzynarodowej firmy doradczej Frost & Sullivan, która podsumowała najważniejsze trendy na światowym rynku baterii do EV. Baterie litowo-jonowe, mimo wielu zalet, z powodu wysokich kosztów zakupu i stosunkowo ograniczonej wydajności, nie są idealnym rozwiązaniem. Paradoksalnie, konieczność ich stosowania przyczynia się do wyhamowania tempa rozwoju elektromobilności na świecie. Według różnych szacunków, baterie odpowiadają dziś za nawet 50% ceny przeciętnego samochodu elektrycznego i sprawiają, że EV są zazwyczaj znacznie droższe od swoich spalinowych odpowiedników. „W niedalekiej przyszłości nastąpi jednak gwałtowny zwrot na rynku. Do 2020 r. ceny baterii spadną o ponad 40% względem poziomu obecnego. W konsekwencji samochody elektryczne będą stopniowo tanieć i zyskiwać na popularności wśród kierowców” – mówi konsultant działu Mobility F&S Ivan Kondratenko. Prawdziwy przełom nastąpi jednak wraz z komercjalizacją baterii ze stałym elektrolitem – bezpieczniejszych i znacznie wydajniejszych niż akumulatory litowo-jonowe. Według zapowiedzi niektórych producentów, baterie tego rodzaju zapewnią 2,5-raza większą gęstość energii i zwiększą zasięg samochodów elektrycznych do nawet 800 km na jednym ładowaniu. Ich produkcja na skalę masową rozpocznie się w ciągu najbliższej dekady. Prace nad bateriami ze stałym elektrolitem prowadzą obecnie zarówno szerzej nieznane start-upy, jak i wielkie koncerny motoryzacyjne z BMW i Toyotą na czele. „Rewolucja w świecie akumulatorów sprawi, że już za kilka lat pojazdy elektryczne staną się nie tylko bardziej konkurencyjne cenowo, ale również bezpieczniejsze i praktyczniejsze w codziennym użytkowaniu” – zauważa Maciej Mazur z Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych.

baterie litowo jonowe do samochodów elektrycznych