Литий ионный: Li-ion ИБП и АКБ | Каталог продукции компании БАСТИОН

Li-ion ИБП и АКБ | Каталог продукции компании БАСТИОН

Филиал №11 ДЕАН
(861) 372-88-46
www.dean.ru

Филиал ЭТМ
(86137) 6-36-20, 6-36-21
www.etm.ru

Филиал ЭТМ
(8512) 48-14-00 (многоканальный)
www.etm.ru

Системы видеонаблюдения, филиал
(3854) 25-59-30
www.sv22.ru

Филиал ЭТМ
(8162) 67-35-10, 67-35-15
www.

etm.ru

Филиал ЭТМ
(4922) 54-04-99, 54-04-98
www.etm.ru

Филиал ЭТМ
(8172) 28-51-08,
28-51-06, 27-09-39
www.etm.ru

Филиал ЭТМ
(3412) 90-88-93,
90-88-94,
90-88-95
www.etm.ru

Филиал ЭТМ
(4842) 51-79-78,

51-79-72,
51-79-37,
52-81-39
www.etm.ru

Протэк
(996) 334-59-64
www. pro-tek.pro

Системы видеонаблюдения, филиал
(3842) 780-755
www.sv22.ru

Филиал ЭТМ
(3842) 31-58-78, 31-60-18, 31-66-06
www.etm.ru

Филиал ЭТМ
(4942) 49-40-92, 49-40-93
www.etm.ru

Техника безопасности ОП на Стасова
(861) 235-45-30, 233-98-66, 8-918-322-17-14
www.t-save.ru

Техника безопасности ОП на Промышленной

(861) 254-72-00, 8-918-016-72-31, 8-989-270-02-12
www.t-save.ru

ДЕАН ЮГ ОП На Достоевского
(861) 200-15-44, 200-15-48, 200-15-49
www.dean.ru

ДЕАН ЮГ ОП На Рашпилевской
(861) 201-52-52
www. dean.ru

ДЕАН ЮГ ОП На Леваневского
(861) 262-33-66, 262-28-00
www.dean.ru

ДЕАН ЮГ ОП На Мандариновой
(861) 201-52-53
www.dean.ru

Филиал ЛУИС+
(861) 273-99-03
www.luis-don.ru

Филиал ЭТМ
(861) 274-28-88 (многоканальный),
200-11-55

www.etm.ru

Филиал ЭТМ
(3843) 993-600, 993-041, 993-042
www.etm.ru

Арсенал Безопасности ГК
(3812) 466-901 , 466-902, 466-903, 466-904, 466-905
www. arsec.ru

ДЕАН СИБИРЬ
(3812) 91-37-96, 91-37-97
www.dean.ru

СТБ
(3812) 51-40-04, 53-40-40

www.stb-omsk.ru

Филиал Ганимед СБ
(3812) 79-01-77
+7-913-673-99-01
www.ganimedsb.ru

Филиал ЭТМ
(3812) 60-30-81
www.etm.ru

КомплектСтройСервис
(4912) 24-92-14
(4912) 24-92-15
www.kssr.ru

Филиал ЭТМ
(4912) 30-78-53,
30-78-54,
30-78-55,
29-31-70
www.etm.ru

Филиал Бастион
(8692) 54-07-74
+7-978-749-02-41
www.

bastion24.com

Филиал Грумант Корпорация
(8692) 540-060, МТС Россия: +7 978 744 3859
www.grumant.ru

Бастион
(365) 512-514
+7-978-755-44-25
www.bastion24.com

Охранные системы
(365) 251-04-78
(365) 251-14-78
+7 (978) 824-22-38

Филиал Защита СБ
(4725) 42-02-31
www.zassb.ru

Филиал ЭТМ
(4725) 42-25-13, 42-62-51
www.etm.ru

Филиал ЦСБ
(8452) 65-03-50, 8-800-100-81-98
www. centrsb.ru

Филиал ЭТМ
(4752) 53-70-07,
53-70-00
www.etm.ru

Филиал ЭТМ
(4872) 22-24-25,
22-24-26,
22-26-71
www.etm.ru

Центр Систем Безопасности
(3452) 500-067, 48-46-46, 41-52-55
www.csb72.ru

Филиал ДЕАН
(3452) 63-83-98, 63-83-99
www.dean.ru

Филиал ЛУИС+

(3452) 63-81-83
(3452) 48-95-35
www.luis.ru

Филиал РАДИАН
(3452) 63-31-85, 63-31-86
www.radiantd.ru

Филиал ЭТМ
(3452) 65-02-02
(3452) 79-66-60 (61/63)
(3452) 65-01-01
www. etm.ru

Востокспецсистема
(4212) 67-42-42
www.vssdv.ru

КОМЭН
(4212) 75-52-53, 75-52-54, 60-32-35
www.koman.ru

ТД «Планета Безопасности»
(4212) 74-62-12, 20-40-06, 74-85-11

www.planeta-b.ru

Филиал Хранитель
(4212) 21-70-82, 21-30-50, 24-96-56
www.hranitel-dv.ru

Филиал ЭТМ
(8202) 49-00-33, 49-00-39
www.etm.ru

АИСТ
+7 (4852) 45-10-78
+7 (4852) 45-10-73
www. aist76.ru

Филиал ЭТМ
(4852) 55-15-15,
55-57-94,
55-31-84,
55-33-84
www.etm.ru

Как правильно эксплуатировать литий-ионные аккумуляторы

Как правильно эксплуатировать литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах.

В этой статье под правильной эксплуатацией литий-ионных аккумуляторов мы будем понимать соблюдение таких условий, в которых литий-ионный аккумулятор портативного устройства сможет работать безопасно, прослужит долго, причем функционирование устройства останется полноценным.

Речь пойдет именно о литий-ионных аккумуляторах, поскольку в большинстве современных мобильных гаджетов: в планшетах, в ноутбуках, в смартфонах и т. д. – установлены именно литиевые аккумуляторы. И если раньше можно было часто встретить никель-металл-гидридные, никель-кадмиевые, то сегодня массово применяются литиевые.

При правильной эксплуатации литий-ионный аккумулятор прослужит в 10-15 раз дольше, нежели при использовании как попало, что и будет раскрыто далее по тексту. Здесь будут приведены рекомендации для пользователей, соблюдение которых поможет сохранить литиевый аккумулятор эффективным и емким на протяжении всего периода пользования портативным устройством, пока не придет время и решение приобрести новое на замену старому.

Часто аккумулятор смартфона вздувается, нередко деформируя и корпус. Вздутие — симптом накопления газов, продуктов реакций протекающих внутри аккумулятора при неправильной его эксплуатации, приводящего к повышению давления на корпус изнутри.

Если вовремя не заменить вздувшийся аккумулятор, он в какой-то момент полностью разрушится или в худшем случае взорвется. Но самое интересное в этой истории со смартфоном то, что описанную проблему легко можно предупредить и предотвратить, соблюдая простые правила эксплуатации устройства с литий-ионным аккумулятором, и тогда ресурс аккумулятора сохранится максимально долго.

Не допускайте перегрева

Лишнее тепло, по какой бы причине оно не появилось, вредит литий-ионной батарее сильнее всего. Причинами могут стать как внешний источник тепла, так и стрессовые режимы заряда и разряда. Так, если вы оставили смартфон на солнце, например на пляже или в держателе внутри автомобиля, это снизит как способность аккумулятора принимать заряд в процессе зарядки, так и способность удерживать его после.

Лучше всего для сохранения емкости литиевой батареи, если температура ее корпуса не поднимается выше 20°C. Ежели температура поднимется выше 30°C, то способность удержания заряда уже понизится с исходных 100% до 80%.

При нагреве до 45°C способность аккумулятора удерживать заряд ослабнет уже вдвое. Температура в 45°C, кстати, легко достигается, если оставить устройство на солнце или интенсивно использовать энергетически мощные приложения.

То есть, если вы заметили, что устройство или аккумулятор ощутимо разогрелись, перейдите в прохладное место (если причина в температуре окружающей среды) или отключите ненужные приложения и службы, снизьте яркость дисплея, включите энергосберегающий режим — так вам удастся снизить потребляемую устройством мощность, и снизить ток, который течет через аккумулятор — аккумулятор начнет остывать.

Если это не поможет, выключите устройство, выньте батарею (если возможно) и подождите, пока она не охладится или пока не остынет устройство, если конструкция не позволяет извлечь аккумулятор.

Напротив, чрезвычайно холодная батарея, при температуре ниже -4°C, просто не сможет отдавать полную мощность пока не прогреется, лучше если до комнатной температуры.

Но вообще низкие температуры не способны причинить литиевой батарее такой необратимый ущерб, какой причиняют повышенные, поэтому после прогрева до комнатной температуры чрезвычайно холодного аккумулятора, свойства его электролита восстановятся. Выньте холодную батарею из устройства в помещении, или немного согрейте ее в руках, затем вставьте обратно.

Вовремя отключайте зарядное устройство

Если аккумулятор заряжается дольше чем положено, то есть если он остается подключен к источнику зарядного тока даже после того как полностью зарядился, это может убить аккумулятор, сильно понизив его емкость.

Суть в том, что рабочий уровень обычного литиевого аккумулятора не должен для безопасной работы превышать 3,6 вольта, однако зарядные устройства в процессе зарядки подают на клеммы 4,2 вольта. И если зарядное устройство вовремя не отключить (благо, некоторые отключаются автоматически сами), то внутри аккумулятора начнутся вредные реакции. В худшем случае пойдет чрезмерный перегрев, и цепная реакция в электролите не заставит себя долго ждать.

Фирменные оригинальные зарядные устройства (которые идут в комплекте с самим гаджетом от производителя) отличаются высоким качеством, они сами способны снижать зарядный ток, взаимодействуя по правильному алгоритму с аккумулятором и со встроенным в гаджет контроллером.

С оригинальными зарядными устройствами опасность наступления перезаряда минимальна. Но лучше всего для верности сразу отключать заряжаемое устройство от зарядника, как только поступил сигнал (звук, световая индикация или пиктограмма на экране), что аккумулятор полностью заряжен. Не оставляйте очень надолго полностью заряженный смартфон подключенным к зарядному устройству.

Не беспокойтесь, что когда вы отключите смартфон от зарядника, он начнет разряжаться, ведь литиевые аккумуляторы отличаются от других типов аккумуляторов низким уровнем саморазряда. Если даже аккумулятором вообще не пользоваться после зарядки, то спустя сутки после отключения зарядки лишь 5% энергии, но все ровно убудет, а за следующий месяц — еще 2%.

В любом случае нет необходимости оставлять устройство на подзарядке (даже от фирменного зарядного устройства) до последнего момента, лучше отключить сразу, как только на дисплее (или индикатором) показан полный заряд.

Все современные мобильные устройства на литий-ионных аккумуляторах показывают 100% заряда, когда аккумулятор действительно полностью заряжен, нет никакой необходимости держать дольше.

Не допускайте глубокий разряд

Есть разные варианты использования ресурса аккумулятора. Если каждый раз разряжать батарею быстро и полностью, это будет регулярно сопровождаться выделением большого количества тепла, ведь разрядные токи через батарею будут течь немалые, а это разрушительная нагрузка на аккумулятор.

Если же небольшие разрядные циклы будут короткими, пусть даже потом аккумулятор будет дозаряжен, а затем снова разряжен несколькими порциями, ресурс аккумулятора сохранится дольше.

Современные литиевые аккумуляторы нормально выдерживают неполный разряд и дозаряд, не то что самые первые литиевые экземпляры!

И если рассмотреть влияние циклов разряда-заряда на общий жизненный ресурс аккумулятора, то на самом деле три цикла разряда до 66% и дозаряда до 100% принципиально эквивалентны по изнашивающему действию паре циклов разряда до 50% и затем дозаряда до 100%.

Много коротких циклов разряда-заряда не вреднее нескольких более длительных циклов. Вреден интенсивный разряд — он вызывает нагрев и ведет к необратимым процессам, если является глубоким (до 20% и ниже).

Нагрев и высокая токовая нагрузка однозначно снижают общий жизненный ресурс аккумулятора. Каждый глубокий разряд медленно но верно ведет к необратимым разрушениям, поэтому старайтесь вообще избегать глубокого разряда. Если смартфон сам выключился — это признак глубокого разряда — не следует до этого доводить. 20% достаточно для того, чтобы поставить устройство на подзарядку или вставить резервную батарею.

Разряжайте и заряжайте литиевый аккумулятор медленно

Как было сказано выше, интенсивная разрядка и зарядка сопровождаются большими токами через электролит аккумулятора, что и ведет к его перегреву, и следовательно — к разрушительным процессам.

Но даже если стрессовый режим был допущен, и аккумулятор сильно нагрелся, не спешите ставить его на зарядку. Подождите пока он остынет, и только после этого подключайте к зарядному устройству, тогда он сможет нормально и безопасно принимать заряд.

В процессе зарядки аккумулятор тоже не должен перегреваться, если такое происходит, значит через электролит текут слишком большие токи, а это вредно.

Некачественные зарядные устройства грешат так называемой «быстрой зарядкой», как и некоторые индукционные беспроводные зарядники. Такими «быстрыми» зарядными устройствами лучше не пользоваться. Дело в том, что безопасное зарядное устройство обязано реагировать на ток, потребляемый аккумулятором в процессе зарядки, и оперативно менять подаваемое напряжение, если нужно — снижать, когда нужно – повышать.

Если зарядное устройство — это просто трансформатор с выпрямителем, то ваш аккумулятор скорее всего перегреется из-за перенапряжения и постепенно разрушится. Не все «быстрые» зарядники совместимы с литиевыми аккумуляторами.

Самый лучший вариант — оригинальное зарядное устройство от того же производителя, что и у заряжаемого устройства, идеально — зарядник из комплекта. Но если возможности применить оригинальный зарядник нет, то пользуйтесь тем, который дает меньший ток — это спасет аккумулятор от перегрева из-за подачи чрезмерной мощности.

Хорошая альтернатива оригинальному зарядному устройству — USB-порт компьютера. USB 2.0 даст 500mА, USB 3.0 — максимум 900mА. Этого достаточно для безопасной зарядки.

Некоторые из «быстрых» устройств способны вкачивать в батарею по 3-4 ампера, но это разрушительно для батарей небольшой емкости, коими являются аккумуляторы карманных мобильных гаджетов (см. документацию). Небольшой ток от USB – гарантия сохранности литий-ионного аккумулятора.

Имейте при себе резервный аккумулятор

Многие устройства допускают извлечение батареи, поэтому иметь запасной аккумулятор — совсем не проблема. Время работы устройства возрастет вдвое, исключается глубокий разряд (заранее установить резервный аккумулятор, не дожидаясь полного разряда основного), отпадает соблазн использовать вредный «быстрый» зарядник. 20% разряда основного аккумулятора — сигнал к тому чтобы установить резервный.

Если первая батарея сильно нагрелась от интенсивной нагрузки или по причине внешнего нагрева (случайно оставили на солнце) — вставьте запасную, и пока первая будет остывать, вы продолжите пользоваться вашим устройством, сохранив оба аккумулятора невредимыми. Когда тот что нагрелся остынет, его можно будет поставить на дозарядку в оригинальное зарядное устройство (сетевое или автомобильное).

Итак, чтобы литиевый аккумулятор прослужил долго и верно, необходимо:

1. Не допускать разогрева аккумулятора выше 30°C, лучшая температура 20°C.

2. Исключить чрезмерный заряд аккумулятора и перенапряжение на клеммах, оптимально 3,6 В.

3. Избегать глубокого разряда аккумулятора — пусть 20% будет пределом.

4. Не допускать высокие токовые нагрузки во время заряда и разряда (см. документацию), использовать USB.

5. Иметь резервный аккумулятор.

Ранее ЭлектроВести писали, что ученые представили новый катодный материал для металл-ионных батарей. Об этом говорится в работе исследователей из Центра энергетических наук и технологий Сколтеха.

По материалам: electrik.info.

Производство литий-ионных аккумуляторов – Портфельная компания РОСНАНО

Литий-ионные аккумуляторы

Создание первого в России масштабного производства литий-ионных (Li-Ion) аккумуляторов нового поколения для энергетики и электротранспорта

В декабре 2011 года в рамках проекта запущен крупнейший в мире завод по производству литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) высокой емкости компании «Лиотех».

В технологии производства используется наноструктурированный катодный материал литий-железо-фосфат (LiFePO₄). Этот материал позволяет достигать наилучших характеристик аккумуляторов при их промышленном производстве.

Важнейшие характеристики литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) — высокая плотность энергии, широкий температурный диапазон и длительный срок эксплуатации, экологичность и безопасность.

«Лиотех» осуществляет поставки аккумуляторов для городского электротранспорта, в частности, для троллейбусного завода «Тролза», где продукция «Лиотеха» используется для троллейбусов с запасом автономного хода. Кроме того, «Лиотех» осуществляет поставки для энергетического рынка. Компания «Хевел» запустила гибридную энергоустановку (АГЭУ) в селе Менза Забайкальского края. В составе установки были использованы аккумуляторные ячейки для накопителя энергии емкостью 300 кВт•ч производства «Лиотех». Планируется, что в 2017 году «Хевел» построит в Забайкалье еще две гибридные электростанции, на которых также могут быть использованы накопители энергии «Лиотех».

Сферы применения

• Энергетика (стационарные применения)
• Электротранспорт

Основные потребители

• Системы энергоснабжения и энергосбережения
• Производители электротранспорта

Конкурентные преимущества

• Высокая емкость аккумулятора
• Отсутствие эффекта памяти
• Надежность и безопасность
• Широкий температурный диапазон эксплуатации
• Длительный срок эксплуатации: в энергетике — до 25 лет, на электротранспорте — до 8 лет
• Ресурс, заряд/разряд при глубине разрядки до 80% — более 3000 циклов
• Ресурс батареи при использовании на электротранспорте — более 600 тыс. км пробега

Росатом оборудовал литий-ионными батареями машины для первой российской гонки электрокартов

Отраслевой интегратор Росатома по системам накопления энергии ООО «РЭНЕРА» (предприятие Топливной компании ТВЭЛ) организовал первую в России гонку электрических картов. Гоночные машины класса MINI были оборудованы литий-ионными аккумуляторными батареями производства Росатома. Заезды были организованы совместно с АНО «Академия АвтоМотоспорта Ф7» среди гонщиков 9-11 лет на картодроме «Ижорец» в Колпинском районе Санкт-Петербурга.

В соревновании участвовали десять электрокартов мощностью 10 кВт, оснащенных батареями RENERA. По сравнению с бензиновыми аналогами такие карты более динамичные и маневренные на гоночном треке. В отличие от бензиновых машин электрокарты не имеют выхлопа: это решает проблему загазованности воздуха и плохого самочувствия юных спортсменов, что особенно актуально для закрытых картодромов. Переход на электротранспорт в этом виде спорта открывает новые возможности как для прокатного картинга, так и для тренировки профессиональных команд.

Для электрокартов были разработаны батареи RENERA емкостью 40 Ач (ампер-часов), рассчитанные на работу не менее 20 минут в режиме гоночных соревнований. Батарея полностью заряжается за два часа. При необходимости разрядившуюся батарею можно оперативно поменять на заряженную, чтобы карт продолжил участие в заездах.

«Появление такого рода техники российского производства стало возможным благодаря активному развитию систем накопления энергии. Сегодняшняя гонка показала, что есть большой потенциал для развития экологически чистого вида спорта, популярность которого набирает обороты. Мы уверены, что накопители энергии RENERA имеют большой потенциал внедрения не только в картинге, но в других видах электротранспорта», – отметил генеральный директор ООО «РЭНЕРА» Эмин Аскеров.

Литий-ионные батареи – оптимальное решение для накопителей энергии с технической и с экономической точки зрения. Они герметичны, не требуют обслуживания и специальных помещений для заряда, имеют длительный срок службы. Высокая плотность энергии литий-ионных аккумуляторов обеспечивает их легкость и компактность. Батареи RENERA изготовлены по высоким стандартам безопасности, аналогичные батареи используются в пассажирском электротранспорте и электромобилях крупнейших мировых производителей.

Оригинал пресс-релиза

Чем Li-ion аккумуляторы отличаются от гелевых?

Аккумулятор (химический источник тока) является настоящим прорывом не только для всех видов промышленности, но и для повседневной жизни. Поэтому с каждым годом выпускаются все новые и новые виды аккумуляторов из разных веществ.

Особенно вопрос выбора актуален, когда речь идет о тяговых аккумуляторах для погрузочной (электроштабелеры, электропогрузчики, ричтраки) и поломоечной техники. Так как в этом случае речь идет не только о непрекращающемся процессе работы, но и о безопасности сотрудников.

Какой же аккумулятор лучше – гелевый или литий-ионный? Давайте разбираться.

1. Срок службы

Некоторые литий-ионные аккумуляторы имеют срок службы до 10 лет, в то время как гелевые работают в среднем около 3 лет.

2. Стоимость

Литий-ионные аккумуляторы значительно дороже гелевых и любых других батарей, имеющихся на рынке. Однако, можно сказать, что это практически единственный существенный его недостаток.

3. Максимальное количество зарядов

В этом аспекте литий-ионные батареи заметно выигрывают, так как количество циклов заряда-разряда ровно 3000, к сожалению, гелевые аккумуляторы сработают всего на 800 циклов при глубине заряда равной 80%.

При этом у li-on аккумуляторов отсутствует «эффект памяти», то есть нет необходимости полностью разряжать, а потом заряжать аккумулятор перед работой.

После разряда гелевые аккумуляторы необходимо полностью зарядить, чтобы они прослужили весь заявленный срок гарантии.

4. Безопасность и экологичность

Литиевые аккумуляторы абсолютно безопасны, так как не выделяют никаких вредных веществ в окружающую среду. Более того, их легко утилизировать, благодаря встроенной электронной защите, которая блокируется в экстренных ситуациях.

Гелевые аккумуляторы, в свою очередь, содержат вещество «силикагель». Оно представляет собой твердое вещество с множеством микропор, где и находится электролит.. Он является неопасным, но токсичным веществом.

5. Температура

Li-on аккумуляторы способны работать при температуре от 0 до +40 градусов, при этом гелевые батареи могут выполнять свои функции даже при отрицательных значениях.

6. Вес и размер

Еще одно преимущество литий-ионных аккумуляторов в том, что их вес практически в 3 раза меньше, чем у гелевых батарей.

7. Стоимость обслуживания

Стоимость обслуживания гелевого аккумулятора достаточно высока, тогда как литий-ионного практически равна нулю.

По многим показателям литий-ионные аккумуляторы выглядят лучше: их срок службы больше, чем у гелевых батарей, а количество циклов заряда-разряда намного превышает всех конкурентов-аналогов. Единственный аспект, который может заставить обратить внимание на гелевые аккумуляторы – это их стоимость. Они намного дешевле, чем литий-ионные представители. 

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) | Принцип работы

В настоящее время литий-ионный аккумулятор используется абсолютно во всей домашней и портативной электронике.

li-on аккумуляторы в гаджетах и устройствах

Можно без преувеличения сказать: без портативных источников питания, мир современной техники был бы намного беднее. Все разнообразие карманных электронных гаджетов, приборов, смартфонов, гироскутеров, электромобилей наконец, стало возможным благодаря литий-ионным аккумуляторам.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Давайте рассмотрим литий-ионный аккумулятор. Как видите, он состоит из нескольких слоев с различным химическим составом.

состав литий-ионного аккумулятора

В основе работы литий-ионного аккумулятора лежит, так называемый, электрохимический потенциал. Суть его в том, что металлы стремятся «отдавать» свои электроны. Как видно на рисунке ниже, наибольшая способность к отдаче электронов – у лития, а наименьшая – у фтора. Если такой атом отдает свой электрон, то он становится положительным ионом.

электрохимический ряд элементов

 

Первая в истории электрическая батарейка, созданная более 200 лет назад Алессандро Вольтой, работала как раз на принципе электрохимического потенциала. Вольта взял два металла с разными электрохимическими потенциалами (цинк и серебро) и получил электрический ток. В честь его открытия такую “батарейку” назвали Вольтовым столбом.

Вольтов столб

 

В 1991 г. Sony выпустила первый коммерчески успешный литий-ионный аккумулятор.

первый литий-ионный аккумулятор

В литий-ионных элементах используется металл с наибольшей способностью отдавать электроны – литий. У лития всего один электрон на внешней орбите, и он постоянно стремится его «потерять».

атом лития

Из-за этого литий считается чрезвычайно химически активным металлом. Он реагирует даже с водой и воздухом. Но активен только чистый литий, а вот его оксид, напротив, очень стабилен.

оксид лития

Это свойство лития как раз используется при создании литий-ионных аккумуляторов.

Допустим, мы каким-то образом отделили атом лития от оксида. Этот атом будет крайне нестабилен и сразу превратится в положительный ион, потеряв электрон.

положительный ион

Однако в составе оксида литий гораздо более стабилен, чем одинокий атом лития. Если мы сможем каким-то образом обеспечить движение по двум отдельным путям для электрона и для положительного иона лития, то ион самостоятельно достигнет оксида и встанет там на свое место. При этом мы получим электрический ток благодаря движению электрона.

Итак, можно получить электрический ток из оксида лития, если сначала отделить атомы лития от оксида и затем направить потерянные ими электроны по внешней цепи. Рассмотрим, как эти две задачи решаются в литий-ионных элементах.

Строение литий-ионного аккумулятора

Помимо оксида лития, элементы содержат также электролит и графит. В графите связь между слоями гораздо слабее, чем между атомами внутри слоев, поэтому графит имеет слоистую структуру.

строение литий-ионного аккумулятора

Электролит, помещенный между оксидом лития и графитом, служит барьером, пропускающим сквозь себя только ионы лития. Электроны же не могут проникать сквозь электролит и отскакивают от него, как теннисный мячик об стенку. В качестве электролита используется органическая соль лития, которая наносится на слой разделителя (о разделителе ниже в статье).

электролит пропускает ионы и не пропускает электроны

Процесс заряда и разряда литий-ионного аккумулятора

Итак, у нас есть разряженный аккумулятор

литий-ионный аккумулятор разряженный

Давайте же его зарядим. Для этого нам нужен какой-либо источник питания. Что произойдет в этот момент на самом литий-ионном аккумуляторе? Положительный полюс начнет притягивать электроны, «вытаскивая» их из оксида лития.

процесс зарядки литий-ионного аккумулятора

Поскольку электроны не могут проникать через электролит, то они движутся по внешней цепи через источник питания.

и в конце концов достигают графита

где очень удобно располагаются в слоях графита.

В этот же самый момент положительные ионы лития притягиваются отрицательным полюсом, проходя сквозь электролит и также попадают в графит, размещаясь между его слоями.

Когда все ионы лития достигнут графита и будут «захвачены» его слоями, батарея будет полностью заряжена.

Такое состояние батареи неустойчивое. Это можно представить как шар, который находится на самой верхушке холма и в любой момент может скатиться.

Вот мы и достигли первой цели: электроны и ионы лития отделены от оксида. Теперь надо как-то сделать так, чтобы электроны и ионы двигались разными путями. Как только мы подключим какую-либо нагрузку к нашему заряженному литий-ионному аккумулятору, то начнется обратный процесс. В этом случае ионы лития через электролит пожелают вернуться в свое изначальное состояние.

Поэтому они начнут двигаться обратно сквозь электролит, а электроны побегут через внешнюю цепь, то есть через нагрузку.

генерация электрического тока в литий-ионном аккумуляторе

Так как электрический ток – это не что иное, как упорядоченное движение заряженных частиц, то в цепи лампочки накаливания возникнет электрический ток, который заставит эту самую лампочку светиться.

Как только все электроны “убегут” из графита, то батарея полностью разрядится. Чтобы ее снова зарядить, достаточно поставить аккумулятор “на зарядку”.

разряженный литий-ионный аккумулятор

При этом графит сам по себе не участвует в химических реакциях – он лишь служит «складом» для ионов и электронов лития.

Слой разделителя в литий-ионном аккумуляторе

Если внутренняя температура элемента по какой-то причине начнет расти, жидкий электролит высохнет, и произойдет короткое замыкание между анодом и катодом. В результате элемент может загореться или даже взорваться.

Чтобы этого не произошло, между электродами помещается дополнительный изолирующий слой, называемый разделителем. Разделитель проницаем для ионов лития благодаря наличию микропор. Электроны он не пропускает.

разделитель в литий-ионном аккумуляторе

Из чего делают литий-ионный аккумулятор

В реальных литий-ионных аккумуляторах графит и оксид лития наносятся в виде покрытия на медную и алюминиевую фольгу. Ниже на рисунке мы видим, что на тонком листе меди у нас располагается графит, а на тонком листе алюминия – оксид лития.

Минус аккумулятора снимается с медной фольги, а плюс – с алюминиевой.

ну а между ними располагается еще разделитель, пропитанный электролитом

Для того, чтобы уменьшить объем, все эти три слоя сворачивают в “рулончик”.

цилиндрический аккумулятор строение

образуя при этом всем нам знакомую литий-ионную цилиндрическую батарейку

Литий-ионные аккумуляторы в автомобиле Tesla

Вообразите мир, в котором все машины оснащены электродвигателями, а не двигателями внутреннего сгорания. Электромоторы превосходят ДВС практически по всем техническим показателям, да к тому же намного дешевле и надежнее. У ДВС есть существенный недостаток: он выдает достаточный крутящий момент лишь в узком диапазоне скоростей. В общем, электродвигатель – однозначно лучший выбор для автомобиля. Об этом мы писали еще в статье про автомобиль Тесла.

Сравнение электромобилей и автомобилей с ДВС

Но есть одно «узкое место», из-за которого электрическая революция в автопроме постоянно откладывается – это источники питания. Долгое время громоздкие, тяжелые, недолговечные и ненадежные аккумуляторы электромобилей никак не могли составить конкуренцию полному баку бензина. Но все изменилось, когда на рынок вышел производитель электромобилей Тесла.

Именно литий-ионные аккумуляторы использует компания Тесла для своих электрокаров.

Стандартный элемент выдает напряжение 3,7 – 4,2 В. Множество таких элементов, соединенных последовательно и параллельно, образуют модуль.

батарейный модуль Тесла

Литий-ионные элементы при работе выделяют много тепла. При этом высокая температура снижает срок службы и эффективность самих элементов. Для контроля температуры, а также их уровня заряда, защиты от перезаряда и общего состояния элементов питания, служит специальная система управления батареями (Battery management system, сокращенно BMS). В батареях Tesla используется спиртовая система охлаждения. BMS регулирует скорость движения спирта в системе, поддерживая оптимальную температуру батарей.

радиатор для аккумуляторов Тесла

Еще одна важнейшая функция BMS – защита от перезаряда. Допустим, есть три элемента с разной емкостью. Во время зарядки элемент с большей емкостью зарядится сильнее двух остальных. Чтобы этого не допустить, BMS использует так называемое выравнивание заряда элементов (cell balancing). При этом все элементы заряжаются и разряжаются равномерно и защищены от чрезмерного или недостаточного заряда.

равномерный заряд аккумуляторов , благодаря технологии BMS

И в этом преимущество Tesla над технологией аккумуляторов Nissan. У Nissan Leaf серьезная проблема с охлаждением аккумулятора из-за большого размера элементов и отсутствия системы активного охлаждения.

батарея Nissan Leaf и Tesla

У конструкции с множеством маленьких цилиндрических элементов есть и еще одно преимущество: при большом расходе энергии нагрузка распределяется равномерно между всеми элементами. Если бы вместо множества маленьких элементов был один огромный элемент, из-за постоянных нагрузок он очень быстро бы пришел в негодность. Tesla сделала ставку на маленькие цилиндрические элементы, технология производства которых уже хорошо отработана. Более подробно про батарейный модуль Тесла читайте в этой статье.

Защитный SEI-слой

Во время первой зарядки внутри литий-ионного элемента происходит одно замечательное явление, спасающее элемент от скорой «смерти». Неожиданной проблемой оказались электроны, находящиеся в слое графита. При контакте с электролитом они начинают разрушать его. Но одно случайное открытие позволило не допустить контакт электронов с электролитом. При первой зарядке элемента, как мы уже говорили, ионы лития движутся сквозь электролит. В процессе этого движения молекулы растворенного в электролите вещества покрывают ионы. Достигнув графитового слоя, ионы лития вместе с молекулами раствора электролита реагируют с графитом, образуя так называемая промежуточную фаза твердого электролита (solid electrolyte interphase, или SEI-слой). Этот слой предотвращает контакт электронов с электролитом, предохраняя электролит от разрушения.

защитный SEI-слой

Вот так проблема случайным образом решилась сама собой. Хотя эффект SEI был открыт случайно, в последующие два десятилетия ученые целенаправленно улучшали процесс, подбирая наиболее эффективную толщину и химический состав.

Заключение

Сегодня уже удивительно, что еще два десятка лет назад в электронных гаджетах не применялись литий-ионные аккумуляторы. Индустрия литий-ионных аккумуляторов развивается с фантастической скоростью: ожидается, что в ближайшие несколько лет их рынок достигнет 90 млрд. долларов. Современные литий-ионные батареи способны выдержать примерно 3000 циклов зарядки-разрядки – это уже приличный показатель, но еще есть, куда расти. Лучшие умы во всем мире трудятся над тем, чтобы повысить их долговечность до 10 000 циклов. В этом случае аккумулятор электромобиля не придется заменять целых 25 лет. Миллионы долларов вкладываются в исследования, которые позволят заменить графит на кремний в качестве «хранилища» в литий-ионных элементах. Если это удастся сделать, их емкость возрастет более чем в пять раз! В настоящее время мир переходит уже на литий-полимерные аккумуляторы, которые показали себя чуточку лучше, чем литий-ионные.

Материал подготовлен по статье

Литий-ионные аккумуляторы.

Устройство и виды.Работа и применение

Сегодня именно литий-ионные аккумуляторы наиболее часто применяются в различных областях. Особенно широко они используются в мобильной электронике (КПК, мобильные телефоны, ноутбуки и многое другое), электромобилях и так далее. Это связано с их преимуществами в сравнении с ранее широко применявшимися никель-кадмиевыми (Ni-Cd) и никель-металлогидридными (Ni-MH) аккумуляторами. И если последние приблизились вплотную к своему теоретическому пределу, то технологии литий-ионные аккумуляторы находятся в начале пути.

Устройство

В литий-ионных аккумуляторах в качестве отрицательного электрода (катода) работает алюминий, а положительным электродом (анодом) выступает медь. Электроды могут быть выполнены в разной форме, однако, как правило, это фольга в форме продолговатого пакета или цилиндра.

• Анодный материал на медной фольге и катодный материал на алюминиевой фольге разделяются пористым сепаратором, который пропитан электролитом.
• Пакет электродов устанавливаются в герметичный корпус, а аноды и катоды подсоединяются к клеммам-токосъемникам
• Под крышкой аккумулятора могут быть специальные устройства. Одно устройство реагирует увеличением сопротивления на положительный температурный коэффициент. Второе устройство разрывает электрическую связь между положительной клеммой и катодом при повышении давления газов в аккумуляторе сверх допустимого предела. В некоторых случаях корпус оснащается предохранительным клапаном, который сбрасывает внутреннее давление при нарушениях условий эксплуатации или аварийных ситуациях.
• Для повышения безопасности эксплуатации в ряде аккумуляторов применяется и внешняя электронная защита. Она не допускает возможности чрезмерного разогрева, короткого замыкания и перезаряда аккумулятора.
• Конструктивно аккумуляторы производятся в призматическом и цилиндрическом вариантах. Свернутый в виде рулона пакет сепаратора и электродов в цилиндрических аккумуляторах помешен в алюминиевый или стальной корпус, с которым соединяется отрицательный электрод. Через изолятор на крышку выводится положительный полюс аккумулятора. Призматические аккумуляторы создаются складыванием прямоугольных пластин друг на друга.

Подобные литий-ионные аккумуляторы позволяют обеспечить более плотную упаковку, однако в них труднее поддерживать сжимающие усилия на электроды, чем в цилиндрических. В ряде призматических батарей используется рулонная сборка пакета электродов, скрученных в эллиптическую спираль.

Большая часть аккумуляторов производится в призматических вариантах, так как основное их назначение — обеспечение работы ноутбуков и мобильников. Конструкция Li-ion аккумуляторов отличается абсолютной герметичностью. Данное требование продиктовано недопустимостью вытекания жидкого электролита. Если пары воды или кислород попадут внутрь, то происходит реакция с электролитом и материалами электродов, что ведет к полному выводу аккумулятора из строя.

Принцип действия

• В литий-ионных аккумуляторах имеются два электрода в виде анода и катода, между ними находится электролит. На аноде при подключении батареи в замкнутую цепь образуется химическая реакция, которая приводит к образованию свободных электронов.
• Указанные электроны стремятся попасть на катод, где меньше их концентрация. Однако от прямого пути к катоду от анода удерживает их электролит, который находится между электродами. Остается единственный путь – через цепь, куда замыкается батарея. При этом электроны, двигаясь по указанной цепи, питают устройство энергией.
• Положительно заряженные ионы лития, которые были оставлены убежавшими электронами, в то же время через электролит направляются к катоду, дабы удовлетворить потребность в электронах на стороне катода.
• После перемещения всех электронов к катоду наступает «смерть» батарейки. Но литий-ионный аккумулятор является перезаряжаемым, то есть процесс можно обратить вспять.

При помощи зарядного устройства можно впустить энергию в цепь, тем самым будет запущена реакция протекания в обратном направлении. В результате будет получено скопление электронов на аноде. После перезаряда аккумулятора он по большей части будет оставаться таковым до момента приведения его в действие. Однако с течением времени батарея будет утрачивать часть своего заряда даже в режиме ожидания.

• Емкость батареи подразумевает количество ионов лития, которые могут внедриться в кратеры и крошечные поры анода или катода. Со временем, после многочисленных перезарядок катод и анод деградируют. В результате число ионов, которые они могут вместить, уменьшается. При этом аккумулятор более не может удерживать прежнее количество заряда. В конце концов, он полностью утрачивает свои функции.

Литий-ионные аккумуляторы выполнены так, что их зарядку нужно постоянно контролировать. С этой целью в корпус устанавливается специальная плата, она называется контроллер заряда. Чип на плате производит управление процессом зарядки аккумулятора.

Стандартная зарядка аккумулятора выглядит следующим образом:

• Контроллер в начале процесса заряда подает ток величиной 10% от номинального. В данный момент напряжение поднимается до 2,8 В.
• Затем ток заряда повышается до номинального. В данный период напряжение при постоянном токе растет до 4,2 В.
• В завершении процесса заряда ток падает при постоянном напряжении 4,2 В до момент 100% заряда батареи.

Стадийность может отличаться в виду применения разных контроллеров, что ведет к разной скорости зарядки и соответственно суммарной стоимости аккумулятора. Литий-ионные аккумуляторы могут быть без защиты, то есть контроллер находится в зарядном устройстве, либо со встроенной защитой, то есть контроллер располагается внутри батареи. Могут быть устройства, где плата защиты встроена непосредственно в аккумулятор.

Разновидности и применение

Существуют два форм-фактора литий-ионных аккумуляторов:

1. Цилиндрические литий-ионные аккумуляторы.

2. Таблеточные литий-ионные аккумуляторы.

Разные подвиды электрохимической литий-ионной системы называются по типу применяемого активного вещества. Объединяет все эти литий-ионные аккумуляторы то, что все они являются герметичными необслуживаемым аккумуляторам.

Можно привести 6 наиболее распространенных типов литий-ионных аккумуляторов:

1. Литий-кобальтовый аккумулятор. Он является популярным решением для цифровых камер, ноутбуков и мобильных телефонов в виду высокого показателя удельной энергоемкости. Аккумулятор состоит из катода из оксида кобальта и графитового анода. Недостатки литий-кобальтовых аккумуляторов: ограниченные возможности нагрузки, низкая термическая стабильность и относительно короткий срок службы.

Области применения

; мобильная электроника.

2. Литий-марганцевый аккумулятор. Катод из кристаллической литий-марганцевой шпинели выделяется трехмерной каркасной структурой. Шпинель обеспечивает низкое сопротивление, однако отличается более умеренной удельной энергоемкостью, чем кобальт.

Области применения; электрические силовые агрегаты, медицинское оборудование, электроинструмент.

3. Литий-никель-марганец-кобальт-оксидный аккумулятор. В катоде батареи сочетаются кобальт, марганец и никель. Никель славится высокой удельной энергоемкостью, однако низкой стабильностью. Марганец обеспечивает низкое внутреннее сопротивление, однако приводит к низкой удельной энергоемкости. Сочетание металлов позволяет компенсировать их минусы и задействовать сильные стороны.

Области применения; для частного и промышленного использования (источники бесперебойного питания, системы безопасности, солнечные электростанции, аварийное освещение, телекоммуникации, электромобили, электровелосипеды и так далее).

4. Литий-железо-фосфатный аккумулятор. Его основные преимущества: длительный срок службы, высокие показатели силы тока, стойкость к неправильному использованию, повышенная безопасность и хорошая термическая стабильность. Однако у такого аккумулятора небольшая емкость.

Области применения;

 стационарные и портативные специализированные устройства, где нужны выносливость и высокие токи нагрузки.

5. Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный аккумулятор. Его основные преимущества: высокие показатели плотности энергии и энергоемкости, долговечность. Однако показатели безопасности и высокая стоимость ограничивают его применение.

Области применения; электрические силовые агрегаты, промышленность и медицинское оборудование.

6. Литий-титанатный аккумулятор. Его основные преимущества: быстрая зарядка, длительный срок службы, широкий температурный диапазон, отличные показатели производительности и безопасности. Это наиболее безопасная литий-ионная аккумуляторная батарея.

Однако у нее высокая стоимость и низкая удельная энергоемкость. На данный момент ведутся разработки по удешевлению производства и увеличению удельной энергоемкости.

Области применения; уличное освещение на солнечных элементах, электрические силовые агрегаты автомобилей (Honda Fit-EV, Mitsubishi i-MiEV), ИБП.

Типичные характеристики

В целом литий-ионные аккумуляторы имеют следующие типичные характеристики:

• Минимальное напряжение — не ниже 2,2-2,5В.
• Максимальное напряжение – не выше 4,25-4,35В.
• Время заряда: 2-4 часа.
• Саморазряд при комнатной температуре – порядка 7 % в год.
• Диапазон рабочих температур, начиная от −20 °C и заканчивая +60 °C.
• Число циклов заряд/разряд до достижения потери 20% емкости составляет 500-1000.

Достоинства и недостатки

К преимуществам можно отнести:

• Высокая энергетическая плотность при сравнении с щелочными аккумуляторами с применением никеля.
• Достаточно высокое напряжение одного аккумуляторного элемента.
• Отсутствие «эффекта памяти», что обеспечивает простую эксплуатацию.
• Значительное число циклов заряда-разряда.
• Длительный срок эксплуатации.
• Широкий температурный диапазон, обеспечивающий неизменные рабочие характеристики.
• Относительная экологическая безопасность.

Среди недостатков можно выделить:

• Умеренный ток разряда.
• Относительно быстрое старение.
• Сравнительно высокая стоимость.
• Невозможность работы без встроенного контроллера.
• Вероятность самовозгорания при высоких нагрузках и при слишком глубоком разряде.
• Конструкция требует существенных доработок, ведь она не доведена до совершенства.

Похожие темы:

исследователей разработали долговечные твердотельные литиевые батареи – Harvard Gazette

Долговечные батареи с быстрой зарядкой необходимы для расширения рынка электромобилей, но сегодняшние литий-ионные батареи не отвечают потребностям – они слишком тяжелые, слишком дорогие и требуют слишком много времени для зарядки.

На протяжении десятилетий исследователи пытались использовать потенциал твердотельных литий-металлических батарей, которые содержат значительно больше энергии в том же объеме и заряжаются за меньшее время по сравнению с традиционными литий-ионными батареями.

«Литий-металлический аккумулятор считается святым Граалем для химии аккумуляторов из-за его высокой емкости и плотности энергии», – сказал Синь Ли, доцент кафедры материаловедения Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS). . «Но стабильность этих батарей всегда была плохой».

Теперь Ли и его команда разработали стабильную литий-металлическую твердотельную батарею, которую можно заряжать и разряжать не менее 10 000 раз – гораздо больше циклов, чем было продемонстрировано ранее – при высокой плотности тока.Исследователи объединили новую конструкцию с коммерческим катодным материалом с высокой плотностью энергии.

Эта аккумуляторная технология может увеличить срок службы электромобилей до бензиновых – от 10 до 15 лет – без необходимости замены аккумулятора. Благодаря своей высокой плотности тока аккумулятор может проложить путь для электромобилей, которые могут полностью заряжаться в течение 10-20 минут.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Доцент Синь Ли и его команда разработали стабильную литий-металлическую батарею, которую можно заряжать и разряжать не менее 10 000 раз.Элиза Гриннелл / Гарвард SEAS

«Наше исследование показывает, что твердотельная батарея может фундаментально отличаться от коммерческой литий-ионной батареи с жидким электролитом», – сказал Ли. «Изучая их фундаментальную термодинамику, мы можем раскрыть их превосходные характеристики и использовать их многочисленные возможности».

Большой проблемой, связанной с литий-металлическими батареями, всегда была химия. Литиевые батареи перемещают ионы лития от катода к аноду во время зарядки. Когда анод изготовлен из металлического лития, на поверхности образуются игольчатые структуры, называемые дендритами.Эти структуры врастают в электролит и пробивают барьер, разделяющий анод и катод, вызывая короткое замыкание или даже возгорание батареи.

Чтобы преодолеть эту проблему, Ли и его команда разработали многослойную батарею, в которой между анодом и катодом размещены различные материалы разной стабильности. Эта многослойная батарея из разных материалов предотвращает проникновение дендритов лития не за счет их полной остановки, а за счет их контроля и сдерживания.

Думайте о батарее как о бутерброде BLT. Сначала идет хлеб – металлический литий-анод – а затем салат – графитовое покрытие. Затем слой томатов – первый электролит – и слой бекона – второй электролит. Завершите его еще одним слоем помидоров и последним куском хлеба – катодом.

Аккумулятор BLT. Сначала идет хлеб – металлический литий-анод – а затем салат – графитовое покрытие. Затем слой томатов – первый электролит – и слой бекона – второй электролит.Завершите его еще одним слоем помидоров и последним куском хлеба – катодом. Предоставлено: Лиза Берроуз / Гарвард SEAS

Первый электролит (химическое название Li _5.5 PS _4.5 Cl _1.5 или LPSCI) более стабилен с литием, но склонен к проникновению дендритов. Второй электролит (Li ₁₀ Ge ₁ P ₂ S ₁₂ или LGPS) менее стабилен с литием, но кажется невосприимчивым к дендритам. В этой конструкции дендритам позволяют прорастать через графит и первый электролит, но они останавливаются, когда достигают второго.Другими словами, дендриты прорастают через салат и помидоры, но останавливаются на беконе. Барьер для бекона не дает дендритам проталкиваться и закорачивать аккумулятор.

«Наша стратегия включения нестабильности для стабилизации батареи кажется нелогичной, но точно так же, как анкер может направлять и контролировать шуруп, врезающийся в стену, точно так же наше руководство по многослойному дизайну и контролирует рост дендритов», – сказал Лухан Йе. соавтор статьи и аспирант SEAS.

«Разница в том, что наш якорь быстро становится слишком тугим, чтобы дендрит не мог просверлить отверстие, поэтому рост дендрита останавливается», – добавил Ли.

Аккумулятор тоже самовосстанавливающийся; его химический состав позволяет ему заполнять дыры, созданные дендритами.

«Эта экспериментальная конструкция показывает, что литий-металлические твердотельные батареи могут быть конкурентоспособными с коммерческими литий-ионными батареями», – сказал Ли. «А гибкость и универсальность нашей многослойной конструкции делает ее потенциально совместимой с процедурами массового производства в аккумуляторной промышленности.Масштабировать его до коммерческой батареи будет непросто, и все еще есть некоторые практические проблемы, но мы уверены, что они будут преодолены ».

Гарвардский отдел развития технологий защитил портфель интеллектуальной собственности, связанный с этим проектом, который расширяется до коммерческих приложений при поддержке Harvard’s Physical Sciences and Engineering Accelerator и Harvard Climate Change Solutions Fund.

Создан новый тип аккумулятора, который может заряжаться в 10 раз быстрее, чем литий-ионные аккумуляторы

Автор: St.Петербургский государственный университет 9 апреля 2021 г.

Символьное представление химической формулы нового полимера. Предоставлено: Анатолий Верещагин

.

Кроме того, он более безопасен с точки зрения потенциальной пожарной опасности и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду.

Трудно представить нашу повседневную жизнь без литий-ионных батарей. Они доминируют на рынке аккумуляторов небольшого формата для портативных электронных устройств, а также широко используются в электромобилях. В то же время литий-ионные аккумуляторы имеют ряд серьезных проблем, включая: потенциальную опасность возгорания и снижение производительности при низких температурах; а также значительное воздействие на окружающую среду утилизации использованных батарей.

По словам руководителя группы исследователей, профессора кафедры электрохимии Санкт-Петербургского университета Олега Левина, химики изучают окислительно-восстановительные нитроксилсодержащие полимеры в качестве материалов для электрохимического накопления энергии. Эти полимеры характеризуются высокой плотностью энергии и быстрой скоростью зарядки и разрядки благодаря быстрой окислительно-восстановительной кинетике. Одной из проблем при реализации такой технологии является недостаточная электропроводность.Это препятствует накоплению заряда даже с присадками с высокой проводимостью, такими как углерод.

В поисках решений этой проблемы исследователи из Санкт-Петербургского университета синтезировали полимер на основе комплекса никель-сален (NiSalen). Молекулы этого металлополимера действуют как молекулярная проволока, к которой прикреплены энергоемкие нитроксильные подвески. Молекулярная архитектура материала позволяет достичь высоких емкостных характеристик в широком диапазоне температур.

Профессор кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин. Кредит: СПбГУ

.

«Мы придумали концепцию этого материала в 2016 году. Тогда мы начали разработку фундаментального проекта« Электродные материалы для литий-ионных аккумуляторов на основе металлоорганических полимеров ». Работа поддержана грантом Российского научного фонда. Изучая механизм переноса заряда в этом классе соединений, мы обнаружили, что существует два ключевых направления развития.Во-первых, эти соединения можно использовать в качестве защитного слоя для покрытия основного проводящего кабеля батареи, который в противном случае был бы изготовлен из традиционных материалов для литий-ионных аккумуляторов. А во-вторых, их можно использовать в качестве активного компонента материалов для электрохимических аккумуляторов », – поясняет Олег Левин.

На разработку полимера ушло более трех лет. В первый год ученые опробовали концепцию нового материала: они объединили отдельные компоненты, чтобы имитировать электропроводящую основу и окислительно-восстановительные подвески, содержащие нитроксил.Было важно убедиться, что все части конструкции работают вместе и усиливают друг друга. Следующим этапом стал химический синтез соединения. Это была самая сложная часть проекта. Это связано с тем, что некоторые компоненты чрезвычайно чувствительны, и даже малейшая ошибка ученого может вызвать ухудшение качества образцов.

Из нескольких полученных образцов полимера только один оказался достаточно стабильным и эффективным. Основная цепь нового соединения образована комплексами никеля с саленовыми лигандами.Стабильный свободный радикал, способный к быстрому окислению и восстановлению (заряд и разряд), был связан с основной цепью ковалентными связями.

«Аккумулятор, изготовленный с использованием нашего полимера, заряжается за секунды – примерно в десять раз быстрее, чем традиционный литий-ионный аккумулятор. Это уже было продемонстрировано серией экспериментов. Однако на данном этапе он все еще отстает по емкости – на 30-40% ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов. Сейчас мы работаем над улучшением этого показателя при сохранении скорости заряда-разряда », – говорит Олег Левин.

Изготовлен катод для новой батареи – положительный электрод для использования в химических источниках тока. Теперь нам понадобится отрицательный электрод – анод. На самом деле, его не обязательно создавать с нуля – его можно выбрать из существующих. Вместе они образуют систему, которая в некоторых областях вскоре может заменить литий-ионные батареи.

«Новый аккумулятор способен работать при низких температурах и станет отличным вариантом там, где важна быстрая зарядка.Он безопасен в использовании – нет ничего, что могло бы создать опасность возгорания, в отличие от широко распространенных сегодня кобальтовых батарей. Он также содержит значительно меньше металлов, которые могут нанести вред окружающей среде. Никель присутствует в нашем полимере в небольшом количестве, но его гораздо меньше, чем в литий-ионных аккумуляторах », – говорит Олег Левин.

Ссылка: «Быстрый и емкий: A [Ni (Salen)] – окислительно-восстановительный полимер TEMPO для органических батарей» Анатолий А. Верещагин, д-р Даниил А.Лукьянов, Илья Р. Куликов, д-р Найтик А. Панджвани, д-р Елена А. Алексеева, проф. Ян Берендс и проф. Олег В. Левин, 17 ноября 2020 г., Batteries and Supercaps .
DOI: 10.1002 / batt.202000220

Движение ворот: новый литий-ионный стандарт – удивительные 60 долларов за кВтч | Стив Левин | Апрель, 2021 г.

До Дня батареи Илона Маска поставленная цель составляла 100 долларов за кВт · ч.

Tesla Roadster, 2009. Практически единственный коммерческий электромобиль, выставленный на продажу в то время. Фото Джо Рэдла / Getty

Прошлым летом индустрия литий-ионных аккумуляторов, за которой так пристально наблюдали, наконец достигла цели долгожданной сверхрастяжимой цели – батарейного блока стоимостью 100 долларов за киловатт-час, что позволяет снизить стоимость электромобилей до этой отметки. обычного горения.Но в сентябре генеральный директор Tesla Илон Маск провел «День батареи», на котором заявил, что для выхода на массовый рынок электромобилям нужна экстренная диета, и предложил план по снижению цен на батареи еще на 40%, примерно до 56 долларов за кВт · ч. . В марте Volkswagen, похоже, тоже пообещал батарею стоимостью около 60 долларов за киловатт-час.

Теперь министерство энергетики, которое обычно устанавливает стандарты для всей отрасли, также нацелено на 60 долларов за киловатт-час на уровне ячейки. Во вчерашнем интервью Дэйв Хауэлл, который руководит мощным Управлением транспортных технологий, сказал мне, что новая цель более точно соответствует общей стоимости трансмиссии внутреннего сгорания.

Новая федеральная цель, которая наступила всего через четыре месяца после того, как министерство энергетики объявило 80 долларов за киловатт-час в рамках своей «большой задачи по хранению энергии», по всей видимости, была обусловлена ​​долей в земле Маском и VW. Но, приняв свою общую агрессивную цель по сокращению затрат, правительство упорядочивает ее, делая задачу, которую, как ожидается, в конечном итоге будет решать ведущие исследователи. Это также еще одна наглядная иллюстрация того, как далеко продвинулись литий-ионные батареи за десятилетие.

Если вы отметите 2009 год как начало глобальной гонки электромобилей и аккумуляторов – год, когда США, Китай и другие страны приняли электрифицированный транспорт как частичный выход из Великой рецессии, – для технологий был совершенно иной ландшафт: Стоимость литий-ионных аккумуляторов составляла около 1200 долларов за киловатт-час. Единственным коммерческим электромобилем был Tesla Roadster, базовая цена которого составляла 109 000 долларов. Интерес к батареям как к технологии был почти ограничен лишь крайними любителями или другими эксцентричными душами.

Но Хауэлл и его небольшая команда в Министерстве энергетики выделили бюджет в несколько десятков миллионов долларов на финансирование исследований аккумуляторов и транспортных средств, намеревались снизить затраты на аккумуляторы и помочь создать индустрию коммерческих электромобилей в США.

Я нашел презентацию 2011 года, которую Хауэлл представил на Annual Merit Review, ежегодном мероприятии, на котором получатели федерального финансирования батарей защищают свою работу. В нем он устанавливает целевую цену на аккумуляторы на 2012 год на уровне 500 долларов за киловатт-час, снижение на 50%, и 300 долларов к 2014 году.Конечная цель, без указания года, составляла от 100 до 150 долларов, что, по мнению Хауэлла и его команды, было бы в пределах досягаемости сгорания. По данным BloombergNEF, исследовательского центра экологически чистой энергии, средние отраслевые затраты превысили 500 долларов / кВтч где-то в период с 2014 по 2015 год и 300 долларов в период с 2015 по 2016 годы. Самые передовые производители аккумуляторов, такие как Panasonic (производящие для Tesla) и Китайская CATL, как полагают, в прошлом году достигла 100 долларов за киловатт-час на уровне соты.

Именно наличные деньги Хауэлла дали ему право делать такие заявления.Поскольку разработка аккумуляторов продвигается так медленно, инвесторы вкладывают сравнительно мало в несколько смелых стартапов, поэтому Хауэлл более или менее добивался успеха в США (в этом году у него есть 400 миллионов долларов для финансирования). Его влияние также пересекло океан, поскольку исследователи из других стран сами искали гранты и также следовали примеру США.

Джефф Чемберлен, генеральный директор Volta Energy Technologies, венчурного фонда аккумуляторов, который ранее руководил отделом аккумуляторов в Аргоннской национальной лаборатории, рассказал мне о поездке в Японию в поисках совета относительно нового центра исследований аккумуляторов, который он собирался возглавить.Японцы были чрезвычайно любезны, до такой степени, что за обедом и саке Чемберлен наконец спросил хозяев, почему они так великодушны. «После некоторой шутки этот парень сказал:« Каждый раз, когда вы в США, спонсируемый [Министерством энергетики], наращиваете свою деятельность и расширяете горизонты своих исследований, я могу получить больше грантового капитала от правительства Японии. , – сказал Чемберлен.

Попутно Хауэлл предположил, что были значительные моменты сомнения. Команды, работающие над кремниевыми анодами и катодами NMC, получили приказ прекратить то, что они делали, и посвятить все свое внимание решению конкретных экзистенциальных проблем со своим материалом.«Мы дошли до того момента, когда увидели, что эти системы не работают», – сказал Хауэлл. «Мы решили:« Давай отступим. Пусть над этим подумают исследователи. Может быть, у нас появятся другие идеи ».

Ключевым моментом, по его словам, было достижение 200 долларов за киловатт-час, что, по данным BNEF, было примерно в 2018 году. Это заставило отрасль понять, что стремления превращаются в реальность, и Кремниевая долина , Уолл-стрит и компании начали вкладывать деньги в инвестиции. Недавно стало ясно, что вся отрасль сделала гигантский шаг вперед, сделав паритет цен с обычными автомобилями к середине десятилетия возможным.

Но когда это было понято, отрасль думала, что это 100 долларов за киловатт-час. Теперь кажется, что отрасль пересмотрела и решила, что если вы планируете продать миллионы автомобилей обычным автомобилистам, вам нужно стать еще ниже. По словам Хауэлла, при достижении 60 долларов за киловатт-час общая стоимость владения электромобилем составит 26 центов за милю. Сгорание составляет 27 центов.

Хауэлл сказал мне, что, когда они установили цель в 100 долларов за кВт · ч, «мы не знали, как мы собираемся это сделать. Мы чесали в затылке.«Мы действительно сможем достичь этого?» Но мы знали, что вы можете приблизиться, и это то, что вам нужно, чтобы начать коммерциализацию этой технологии ».

Я спросил его, удивлен ли он, что отрасль близка к цели. “Я удивлен. Не то чтобы мы не могли сделать 100 долларов. Но время ускорилось », – сказал он. «Вы видите ускорение прогресса. Это не только рыночный толчок, но и рыночный толчок. Увеличивается объем частных инвестиций, что помогает нам сосредоточить наши ресурсы на фундаментальных проблемах.Если проблема будет решена, значит, у этой технологии есть место. Это мотивирует исследования и разработки ».

Как работают литий-ионные батареи | HowStuffWorks

Литий-ионные аккумуляторные батареи бывают всех форм и размеров, но все они выглядят примерно одинаково внутри. Если бы вы разобрали аккумуляторную батарею ноутбука (что мы НЕ рекомендуем из-за возможности короткого замыкания аккумулятора и возникновения пожара), вы бы обнаружили следующее:

• Литий-ионные элементы могут быть либо цилиндрическими батареями, которые выглядят почти идентичными элементам AA, либо они могут быть призматическими , что означает, что они имеют квадратную или прямоугольную форму. Компьютер, который включает:
• Один или несколько датчиков температуры для контроля температуры батареи
• A Схема преобразователя и регулятора напряжения для поддержания безопасных уровней напряжения и тока
• Экранированный разъем для ноутбука , который позволяет питанию и информации поступать в аккумуляторную батарею и из нее отдельные элементы в аккумуляторном блоке
• Монитор состояния заряда аккумулятора , который представляет собой небольшое вычисление r, который выполняет весь процесс зарядки, чтобы аккумуляторы заряжались как можно быстрее и полностью.

Если аккумуляторная батарея слишком нагревается во время зарядки или использования, компьютер отключит подачу питания, чтобы попытаться остыть. Если вы оставите свой ноутбук в очень горячей машине и попытаетесь использовать его, этот компьютер может не дать вам включиться, пока все не остынет. Если элементы когда-либо полностью разряжаются, аккумуляторная батарея отключится из-за разрушения элементов. Он также может отслеживать количество циклов зарядки / разрядки и отправлять информацию, чтобы измеритель заряда батареи ноутбука мог сказать вам, сколько заряда осталось в аккумуляторе.

Это довольно сложный маленький компьютер, питающийся от батарей. Такое энергопотребление является одной из причин, по которой литий-ионные батареи теряют 5 процентов своей мощности каждый месяц, когда они простаивают.

Литий-ионные элементы

Как и у большинства аккумуляторов, внешний корпус сделан из металла. Здесь особенно важно использование металла, потому что аккумулятор находится под давлением. В этом металлическом корпусе есть чувствительное к давлению вентиляционное отверстие . Если аккумулятор когда-либо станет настолько горячим, что может взорваться из-за избыточного давления, это вентиляционное отверстие сбросит дополнительное давление.Батарея, вероятно, впоследствии станет бесполезной, так что этого следует избегать. Отверстие строго предусмотрено в качестве меры безопасности. Так же и переключатель с положительным температурным коэффициентом (PTC) , устройство, которое должно предохранять аккумулятор от перегрева.

Этот металлический корпус содержит длинную спираль, состоящую из трех спрессованных вместе тонких листов:

• A Положительный электрод
• A Отрицательный электрод
• A разделитель

Внутри корпуса эти листы погружены в органический растворитель, который действует как электролит.Эфир – один из распространенных растворителей.

Сепаратор представляет собой очень тонкий лист пластика с микроперфорацией. Как следует из названия, он разделяет положительный и отрицательный электроды, позволяя ионам проходить через них.

Положительный электрод изготовлен из оксида лития-кобальта или LiCoO ₂ . Отрицательный электрод изготовлен из углерода. Когда батарея заряжается, ионы лития перемещаются через электролит от положительного электрода к отрицательному и прикрепляются к углю. Во время разряда ионы лития возвращаются в LiCoO ₂ из углерода.

Движение этих ионов лития происходит при достаточно высоком напряжении, поэтому каждая ячейка производит 3,7 вольт. Это намного выше, чем 1,5 В, типичные для обычного щелочного элемента AA, который вы покупаете в супермаркете, и помогает сделать литий-ионные батареи более компактными в небольших устройствах, таких как сотовые телефоны. См. Раздел «Как работают батареи» для получения подробной информации о различном химическом составе батарей.

Мы рассмотрим, как продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов, и выясним, почему они могут взорваться в следующий раз.

Исследование показывает резкое снижение стоимости литий-ионных аккумуляторов | MIT News

Стоимость перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов, используемых в телефонах, ноутбуках и автомобилях, резко упала за последние три десятилетия и стала основным фактором быстрого роста этих технологий.Но попытка количественно оценить это снижение затрат дала неоднозначные и противоречивые результаты, которые препятствовали попыткам спрогнозировать будущее технологии или разработать полезную политику и исследовательские приоритеты.

Теперь исследователи Массачусетского технологического института провели исчерпывающий анализ исследований, в которых рассматривалось снижение цен на эти батареи, которые являются доминирующей технологией перезаряжаемых аккумуляторов в современном мире. Новое исследование охватывает более трех десятилетий, включая анализ исходных базовых наборов данных и документов, когда это возможно, чтобы получить четкое представление о траектории развития технологии.

Исследователи обнаружили, что стоимость этих батарей упала на 97 процентов с тех пор, как они были впервые коммерчески представлены в 1991 году. Этот темп улучшения намного выше, чем утверждали многие аналитики, и сравним со скоростью солнечных фотоэлектрических панелей, которые некоторые считали быть исключительным случаем. Новые результаты опубликованы сегодня в журнале Energy and Environmental Science , в статье постдока Массачусетского технологического института Мики Зиглера и доцента Джессики Транчик.

Хотя очевидно, что произошло резкое снижение стоимости некоторых технологий экологически чистой энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, Транчик говорит, когда они начали рассматривать снижение цен на литий-ионные батареи, «мы увидели существенные разногласия. относительно того, насколько быстро снизилась стоимость этих технологий ». Подобные разногласия проявились при отслеживании других важных аспектов разработки батарей, таких как постоянно улучшающаяся плотность энергии (энергия, запасенная в заданном объеме) и удельная энергия (энергия, запасенная в заданной массе).

«Эти тенденции имеют большое значение для того, чтобы привести нас туда, где мы находимся прямо сейчас, а также для размышлений о том, что может произойти в будущем», – говорит Транчик, доцент Института данных, систем и общества Массачусетского технологического института. Хотя общеизвестно, что снижение стоимости аккумуляторов стало стимулом для недавнего роста продаж электромобилей, например, было неясно, насколько велико это снижение. Благодаря этому подробному анализу, по ее словам, «мы смогли подтвердить, что да, технологии литий-ионных аккумуляторов улучшились с точки зрения их стоимости со скоростью, сравнимой с технологией солнечной энергии, и особенно фотоэлектрическими модулями, которые часто задерживаются. как своего рода золотой стандарт в инновациях в области чистой энергии.”

Может показаться странным, что существовала такая большая неопределенность и разногласия по поводу того, насколько снизилась стоимость литий-ионных батарей и какие факторы повлияли на это, но на самом деле большая часть информации находится в форме конфиденциальных корпоративных данных, которые сложно для доступа исследователей. Большинство литий-ионных аккумуляторов не продаются напрямую потребителям – вы не можете бежать в обычную аптеку на углу, чтобы купить сменный аккумулятор для своего iPhone, ПК или электромобиля.Вместо этого производители покупают литий-ионные батареи и встраивают их в электронику и автомобили. Крупные компании, такие как Apple или Tesla, покупают батареи миллионами или производят их сами по ценам, которые оговариваются или учитываются внутри компании, но никогда не раскрываются публично.

Помимо помощи в ускорении текущей электрификации транспорта, дальнейшее снижение затрат на литий-ионные батареи потенциально может также увеличить использование батарей в стационарных приложениях в качестве способа компенсации прерывистой подачи экологически чистых источников энергии, таких как солнечная и ветровая. .Оба приложения могут сыграть важную роль в сокращении мировых выбросов парниковых газов, изменяющих климат. «Я не могу переоценить важность этих тенденций в инновациях в области чистой энергии для того, чтобы привести нас туда, где мы находимся прямо сейчас, где, похоже, мы наблюдаем быструю электрификацию транспортных средств, и мы наблюдаем быстрый рост технологий возобновляемых источников энергии, – говорит Транчик. «Конечно, для решения проблемы изменения климата нужно сделать гораздо больше, но это действительно изменило правила игры.”

Новые открытия предназначены не только для повторения истории разработки аккумуляторов, но и для того, чтобы помочь направить будущее, отмечает Зиглер. Прочесывая всю опубликованную литературу по вопросу снижения стоимости литий-ионных элементов, он обнаружил «очень разные меры исторического улучшения. В различных статьях исследователи использовали эти тенденции, чтобы внести предложения о том, как еще больше снизить затраты на литий-ионные технологии или когда они могут достичь целевых показателей затрат.Но поскольку исходные данные сильно различались, «рекомендации, которые давали исследователи, могли быть совершенно разными». Некоторые исследования показали, что литий-ионные батареи не будут падать в цене достаточно быстро для определенных приложений, в то время как другие были гораздо более оптимистичными. Такие различия в данных могут в конечном итоге оказать реальное влияние на определение исследовательских приоритетов и государственных стимулов.

Исследователи копались в исходных источниках опубликованных данных, в некоторых случаях обнаруживая, что определенные первичные данные использовались в нескольких исследованиях, которые позже цитировались как отдельные источники, или что исходные источники данных были потеряны в процессе.И хотя большинство исследований сосредоточено только на стоимости, Зиглер говорит, что стало ясно, что такой одномерный анализ может недооценивать, насколько быстро улучшаются литий-ионные технологии; Помимо стоимости, вес и объем также являются ключевыми факторами как для транспортных средств, так и для портативной электроники. Итак, команда добавила в исследование второй трек, проанализировав улучшения и по этим параметрам.

«Литий-ионные батареи не были приняты, потому что в то время они были наименее дорогой технологией», – говорит Зиглер.«Были доступны менее дорогие аккумуляторные технологии. Литий-ионная технология была принята, потому что она позволяет вам носить портативную электронику в руке, потому что она позволяет изготавливать электроинструменты, которые служат дольше и обладают большей мощностью, а также позволяет нам создавать автомобили, которые могут обеспечить достаточный запас хода. «Казалось, что просто смотреть на доллары за киловатт-час – это только часть истории», – говорит он.

Этот более широкий анализ помогает определить, что может быть возможным в будущем, добавляет он: «Мы говорим, что литий-ионные технологии могут улучшаться для определенных приложений быстрее, чем можно было бы спрогнозировать, если бы просто взглянул на один показатель производительности.Изучив несколько показателей, вы получите более четкое представление о степени улучшения, и это говорит о том, что они, возможно, могут улучшиться быстрее для приложений, в которых ослаблены ограничения по массе и объему ».

Транчик добавляет, что новое исследование может сыграть важную роль в выработке политики, связанной с энергетикой. «Тенденции опубликованных данных по нескольким чистым технологиям, в которых со временем произошло значительное сокращение затрат, – ветровым, солнечным, а теперь и литий-ионным батареям, – как правило, ссылаются снова и снова, и не только в научных публикациях, но и в программных документах и ​​в промышленности отчеты », – говорит она.«Многие важные выводы климатической политики основаны на этих нескольких тенденциях. По этой причине важно правильно их понять. Существует реальная необходимость бережно относиться к данным и в целом повысить нашу игру в работе с технологическими данными и отслеживании этих тенденций ».

«Стоимость аккумуляторных батарей определяет паритет цен на электромобили и автомобили с двигателем внутреннего сгорания», – говорит Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения в Университете Карнеги-Меллона, который не имел отношения к этой работе.«Таким образом, прогнозирование снижения стоимости аккумуляторов, вероятно, является одной из наиболее важных проблем в обеспечении точного понимания внедрения электромобилей».

Вишванатан добавляет, что «открытие того факта, что снижение затрат может происходить быстрее, чем предполагалось ранее, позволит расширить внедрение, увеличить объемы и привести к дальнейшему снижению затрат … сообщество.”

Работа поддержана Фондом Альфреда П.Фонд Слоуна.

Подержанные литий-ионные батареи | Уменьшение, повторное использование, переработка

Литий-ионные аккумуляторы и устройства, содержащие эти аккумуляторы, НЕ следует выбрасывать в бытовой мусор или в мусорные баки.

Литий-ионные аккумуляторы СЛЕДУЕТ сдать на отдельные пункты переработки или сбора опасных бытовых отходов. Выход

Во избежание возгорания заклейте клеммы аккумуляторной батареи и / или поместите литий-ионные батареи в отдельные пластиковые пакеты.

На этой странице:

---

Общая информация

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы

используются во многих продуктах, таких как электроника, игрушки, беспроводные наушники, портативные электроинструменты, малая и крупная бытовая техника, электромобили и системы хранения электроэнергии. При неправильном обращении в конце срока их полезного использования они могут нанести вред здоровью человека или окружающей среде.

Повышенный спрос на литий-ионные аккумуляторы на рынке в значительной степени объясняется высокой «плотностью энергии» этого химического состава аккумуляторов.«Плотность энергии» означает количество энергии, которое система хранит в определенном пространстве. Литиевые батареи могут быть меньше и легче других типов батарей, сохраняя при этом такое же количество энергии. Эта миниатюризация позволила быстро увеличить потребительское использование портативных и беспроводных продуктов меньшего размера.

Начало страницы

---

Информация для потребителей

Существует два типа литиевых батарей, которые используются потребителями в США и с которыми необходимо работать по окончании срока службы: одноразовые неперезаряжаемые литий-металлические батареи и перезаряжаемые литий-полимерные элементы (литий-ионные, литий-полимерные). ионные ячейки).

Щелкните изображение, чтобы увеличить его. Литий-ионные батареи сделаны из таких материалов, как кобальт, графит и литий, которые считаются важными минералами. Критические полезные ископаемые – это сырье, которое экономически и стратегически важно для США, имеет высокий риск нарушения их поставок и для которого нет легких заменителей. Когда эти батареи выбрасываются в мусор, мы полностью теряем эти критически важные ресурсы. Для получения дополнительной информации о важнейших минералах перейдите на сайт U.Сайт С. Геологической службы.

Кроме того, если аккумулятор или электронное устройство, содержащее аккумулятор, выбрасывать в мусорное ведро или помещать в муниципальный мусорный бак вместе с бытовыми вторсырьями, такими как пластик, бумага или стекло, они могут быть повреждены или раздавлены во время транспортировки или обработки и сортировки. оборудование, создающее пожарную опасность.

Поэтому литий-ионные аккумуляторы

или аккумуляторы, содержащиеся в электронных устройствах, следует утилизировать на сертифицированных предприятиях по переработке аккумуляторной электроники, которые принимают аккумуляторы, а не выбрасывать их в мусор или выбрасывать в муниципальные мусорные корзины.

Одноразовые неперезаряжаемые батареи	Изготовлен из металлического лития и обычно используется в таких продуктах, как фотоаппараты, часы, пульты дистанционного управления, портативные игры и детекторы дыма. Эти батареи может быть трудно отличить от обычных размеров щелочных батарей, но они также могут иметь особую форму (например, кнопочные элементы или батарейки для монет) для определенного оборудования, такого как некоторые типы фотоаппаратов: ищите слово «литиевая» на батарее. чтобы помочь их идентифицировать.
Перезаряжаемые литий-полимерные элементы (литий-ионные, литий-ионные элементы)	Обычно встречается в мобильных телефонах, электроинструментах, цифровых камерах, ноутбуках, детских игрушках, электронных сигаретах, мелкой и крупной бытовой технике, планшетах и ​​электронных книгах. Некоторые литий-ионные батареи можно легко извлечь из продуктов, в которых они работают, а другие – нет.

Утилизация литий-ионных батарей для потребителей

Рекомендация EPA: найдите место для переработки литий-ионных батарей и продуктов, содержащих литий-ионные батареи, используя одну из предлагаемых ссылок; не выбрасывайте их в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки.

Литий-ионные аккумуляторы в электронике: Отправьте электронные устройства, содержащие литий-ионные аккумуляторы, сертифицированным переработчикам электроники, участвующим розничным продавцам и переработчикам в службах возврата электроники или обратитесь в местную программу сбора твердых или опасных бытовых отходов для получения дополнительных возможностей.

Литий-ионные аккумуляторы, которые легко отделяются от продукта (например, электроинструменты): Найдите ближайший к вам пункт переработки Exit, чтобы правильно утилизировать литий-ионные аккумуляторы.Отправляйте отдельные аккумуляторы специализированным предприятиям по переработке аккумуляторов или розничным торговцам, которые участвуют в услугах по возврату, или обратитесь в местную программу по твердым или опасным отходам для получения дополнительных вариантов.

Два ресурса для поиска переработчика – это база данных Earth 911 Exit и Call2RecycleExit.

Меры предосторожности при обращении: Поместите каждую батарею или устройство, содержащее батарею, в отдельный пластиковый пакет. Оберните токонепроводящую ленту (например, изоленту) на клеммах аккумулятора.В случае повреждения литий-ионного аккумулятора обратитесь к производителю аккумулятора или устройства за конкретной информацией по обращению. Даже использованные батареи могут иметь достаточно энергии, чтобы вызвать травму или вызвать возгорание. Не все батареи могут быть удалены или обслужены пользователем. Соблюдайте маркировку аккумулятора и продукта относительно безопасности и использования.

Утилизация литий-ионных аккумуляторов среднего и крупного размера

Рекомендация EPA: Свяжитесь с производителем, автомобильным дилером или компанией, которая установила литий-ионную батарею, для получения информации о возможностях управления; не выбрасывайте его в мусорное ведро или в муниципальные мусорные баки.

Из-за размера и сложности этих аккумуляторных систем, средние и крупные литий-ионные аккумуляторы не могут быть удалены потребителем. См. Инструкции производителя, а также предупреждения и инструкции по технике безопасности.

• Автомобиль: обратитесь к дилеру автомобилей, в магазин или на ремонтную мастерскую, где был приобретен аккумулятор.
• Накопитель энергии: обратитесь к производителю оборудования для аккумулирования энергии или в компанию, которая установила аккумулятор.

«Избегайте искры.Будьте осторожны с аккумулятором ». Кампания

В связи с участившимися пожарами на предприятиях по переработке и утилизации отходов по всей стране отраслевые группы совместно разработали «Избегайте искры». Будьте осторожны с аккумулятором. Кампания . Эта кампания направлена ​​на ознакомление американского потребителя с безопасностью использования батарей и правильным обращением с использованными литий-ионными батареями. Главный посыл кампании заключается в том, что батареи можно и нужно утилизировать, когда срок их службы истечет. Для получения дополнительной информации перейдите на сайт Call2Recycle Exit.

Кампания «Поставь галочку» Министерства транспорта (DOT)

Кампания DOT «Check the Box» – это кампания по информированию общественности, направленная на предотвращение серьезных инцидентов за счет повышения осведомленности населения о предметах повседневного пользования, которые считаются опасными при транспортировке, в том числе о батареях, которые упаковываются и отправляются на переработку или утилизацию. Перед отправкой на переработку или утилизацию батареи должны быть правильно идентифицированы, упакованы и промаркированы с помощью маркировки на упаковке.Для получения дополнительной информации перейдите в кампанию DOT’s Check the Box и посмотрите видео кампании Exit.

Начало страницы

---

Информация для предприятий

Некоторые литий-ионные батареи могут соответствовать определению опасных отходов в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (RCRA), если они демонстрируют такие характеристики опасных отходов, как воспламеняемость, реактивность или токсичность при утилизации. Лица, производящие отходы, которые определены как опасные в соответствии с RCRA, называются «производителями опасных отходов».«Эти правила не применяются к домашним хозяйствам, потому что согласно RCRA опасные отходы, выбрасываемые домашними хозяйствами, как правило, освобождены от правил обращения с опасными отходами. Напротив, коммерческие предприятия несут ответственность за определение того, являются ли производимые ими отходы опасными, включая литий-ионные батареи по окончании срока их службы.

Литий-ионные батареи с различным химическим составом могут выглядеть почти одинаковыми, но при этом иметь разные свойства. Кроме того, некоторые утилизированные литий-ионные батареи с большей вероятностью будут иметь опасные свойства, если они содержат значительный заряд, однако такие батареи могут показаться пользователю полностью разряженными.По этим причинам генератору может быть трудно определить, какие из его отработавших литий-ионных аккумуляторов считаются опасными при утилизации. Таким образом, в случае неопределенности EPA рекомендует компаниям рассмотреть вопрос об утилизации литий-ионных аккумуляторов в соответствии с федеральными правилами «универсальных отходов» в Разделе 40 Свода федеральных правил (CFR), часть 273.

Правила универсальных отходов обеспечивают упрощенный набор требований к производителям определенных типов обычных опасных отходов (например,g., люминесцентные лампы, содержащие ртуть, батарейки) из самых разных коммерческих помещений. Требования различаются в зависимости от того, накапливаете ли вы за один раз меньше или больше 5000 кг общих универсальных отходов, но они включают инструкции о том, как обращаться с отходами, как маркировать контейнеры, как долго отходы могут накапливаться на месте и куда могут быть отправлены отходы, среди прочего. Правила универсальных отходов не требуют отправки с использованием декларации об опасных отходах, но требуют, чтобы отходы отправлялись на разрешенный объект по удалению опасных отходов или в переработчик.EPA рекомендует предприятиям проконсультироваться со своими государственными агентствами по твердым и опасным отходам для получения дополнительной информации о применимых правилах в отношении универсальных отходов.

Дополнительным соображением, особенно для малых предприятий или предприятий, производящих небольшие количества опасных отходов в месяц, являются правила RCRA «Генераторы очень малых количеств» (VSQG). Литий-ионные аккумуляторы, выбрасываемые предприятиями, которые производят менее 100 кг (220 фунтов) опасных отходов в месяц, считаются отходами генератора с очень небольшим количеством и могут подлежать уменьшенным требованиям к опасным отходам.Перед тем, как использовать освобождение от VSQG, сверьтесь с программой государственного регулирования, так как они могут иметь другие требования. Хотя EPA рекомендует утилизировать все батареи в соответствии со стандартами универсальных отходов, лица, собирающие или хранящие использованные литий-ионные батареи в домашних хозяйствах или в VSQG для целей любого исключения, должны хранить их отдельно от других собранных литий-ионных аккумуляторов, на которые распространяются более высокие требования. строгие требования. В противном случае они рискуют подвергнуть всю смешанную коллекцию более строгим требованиям (например,g., упрощенные требования к универсальным отходам или стандартные правила образования опасных отходов).

Начало страницы

---

Информация для рабочих

Управление охраны труда и здоровья Министерства труда (OSHA) выпустило информационный бюллетень по безопасности и охране здоровья: Предотвращение травм от пожара и / или взрыва от небольших и переносных устройств с питанием от литиевых батарей . Бюллетень носит рекомендательный характер, информационный по содержанию и предназначен для обучения работников и помощи работодателям в обеспечении безопасных и здоровых условий труда.

Начало страницы

---

Информация для перевозчиков

Правила обращения с опасными материалами Департамента транспорта (DOT)

Литиевые батареи

являются опасными материалами и подпадают под действие Положений об опасных материалах Министерства транспорта (HMR; 49 CFR, части 171–180). Сюда входят требования к упаковке и стандартным сообщениям об опасности (например, маркировка, ярлыки, отгрузочные документы, информация о действиях в чрезвычайных ситуациях) и требования к обучению сотрудников, связанных с опасностями.Требования к информированию об опасности содержатся в части 172 HMR, а требования, относящиеся к литиевым батареям, – в разделе 173.185 49 CFR.

Начало страницы

---

Дополнительные ресурсы

вебинаров, спонсируемых EPA, по проблемам, с которыми компании по переработке электроники и предприятиям по рекуперации материалов (MRF) сталкиваются из-за литий-ионных аккумуляторов:

Начало страницы

частых вопросов по литий-ионным батареям | Уменьшение, повторное использование, переработка

На этой странице:

---

Как следует утилизировать литий-ионные батареи?

Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы и устройства, содержащие эти аккумуляторы, не следует выбрасывать в бытовой мусор или в мусорные баки.Они могут вызвать возгорание во время транспортировки, а также на свалках и переработчиках. Вместо этого литий-ионные аккумуляторы следует сдавать в отдельные пункты переработки или сбора опасных бытовых отходов. Выход

Начало страницы

Что мне делать, чтобы аккумуляторы можно было безопасно сдать на предприятие по переработке?

Чтобы предотвратить возгорание, которое может произойти при контакте аккумуляторов друг с другом или с другими металлами, EPA рекомендует заклеить клеммы аккумулятора (или соединения) непроводящей лентой.Изолента предпочтительна, но подойдут все клейкие ленты, не сделанные из металлического материала. В качестве альтернативы, размещение каждой батареи в отдельном пластиковом пакете также изолирует клеммы.

Начало страницы

Как я могу определить, в каких продуктах есть литий-ионные аккумуляторы?

Химический состав батареи или устройства может указываться на корпусе батареи, в инструкциях по эксплуатации или на маркировке продукта. Также могут быть символы или значки, указывающие на химический состав, или символ стрелки с надписью «Li-ion» под ним.

Начало страницы

Почему нельзя выбрасывать литий-ионные аккумуляторы в муниципальную или бытовую мусорную корзину?

Когда литий-ионные аккумуляторы или устройства, которые их содержат, ошибочно помещены в муниципальную мусорную корзину, они попадут в муниципальный пункт утилизации (MRF), который обычно оборудован для переработки только бытовой бумаги, пластика, металла и стекла. В этом случае батареи могут быть повреждены или раздавлены во время обработки и могут стать причиной возгорания.Важно отметить, что символ преследующей стрелки (т. Е. Три стрелки, образующие треугольник) на литий-ионных аккумуляторах означает, что вы можете утилизировать эти аккумуляторы на специализированных предприятиях по переработке аккумуляторов; это НЕ означает, что литий-ионные аккумуляторы можно выбрасывать в муниципальную или бытовую мусорную корзину.

Начало страницы

Почему так важна переработка литий-ионных аккумуляторов?

Повторное использование и переработка литий-ионных аккумуляторов помогает сберечь природные ресурсы за счет снижения потребности в первичных материалах и уменьшения энергии и загрязнения, связанных с производством новых продуктов.Литий-ионные батареи содержат некоторые материалы, такие как кобальт и литий, которые считаются критически важными минералами и требуют энергии для добычи и производства. Когда аккумулятор выбрасывается, мы полностью теряем эти ресурсы – их невозможно восстановить. Утилизация батарей позволяет избежать загрязнения воздуха и воды, а также выбросов парниковых газов. Это также предотвращает отправку аккумуляторов на объекты, которые не оборудованы для безопасного обращения с ними и где они могут стать пожароопасными. Вы можете уменьшить воздействие на окружающую среду электроники, которая питается от литий-ионных аккумуляторов, по истечении срока их полезного использования за счет повторного использования, безвозмездной передачи и переработки продуктов, в которых они содержатся.

Начало страницы

Из каких материалов изготавливаются литий-ионные батареи?

Материальный состав или «химический состав» батареи адаптирован к ее предполагаемому использованию. Литий-ионные аккумуляторы используются во многих различных приложениях и в самых разных условиях окружающей среды. Некоторые батареи предназначены для обеспечения небольшого количества энергии в течение длительного времени, например, для работы в мобильном телефоне, в то время как другие должны обеспечивать большее количество энергии в течение более короткого периода времени, например, в электроинструменте. Химический состав литий-ионных аккумуляторов также может быть адаптирован для максимального увеличения циклов зарядки аккумулятора или для работы в условиях сильной жары или холода.Кроме того, технологические инновации также приводят к использованию с течением времени нового химического состава батарей. Батареи обычно содержат такие материалы, как литий, кобальт, никель, марганец и титан, а также графит и легковоспламеняющийся электролит. Тем не менее, всегда ведутся исследования по разработке литий-ионных аккумуляторов, которые менее опасны или соответствуют требованиям для новых приложений.

Начало страницы

Какие материалы используют специализированные переработчики аккумуляторов для литий-ионных аккумуляторов?

Сегодня литий-ионные батареи изготавливаются из таких минералов, как литий, кобальт, никель и марганец.В настоящее время часто извлекают кобальт, марганец и никель. Литий также можно регенерировать, но для повторного использования его часто необходимо подвергнуть дальнейшей обработке.

Начало страницы

Каковы требования к хранению, если литий-ионные аккумуляторы не используются?

Литий-ионные аккумуляторы лучше всего хранить при комнатной температуре. Их не нужно ставить в холодильник. Избегайте длительных периодов экстремально низких или высоких температур (например, приборной панели автомобиля под прямыми солнечными лучами). Длительное воздействие этих температур может привести к повреждению аккумулятора.

Начало страницы

В моем компьютере вздулась батарея. Что с ней делать?

Иногда аккумулятор внутри продукта набухает. Вздутие указывает на повреждение аккумулятора и потенциальную опасность возгорания. Оцените свою ситуацию и, если не существует непосредственной угрозы возгорания, обратитесь к производителю продукта, розничному продавцу, у которого он был приобретен, или (в зависимости от того, являетесь ли вы бизнесом или домашним хозяйством) вашим государственным агентством по утилизации отходов или местным Программа обращения с опасными бытовыми отходами для руководства по надлежащему обращению.