Ученые из Стэнфорда научилижелезо хранить до пяти электронов вместо трех. Они уменьшили частицы железа до нанометровых размеров (около 300–400 Нм) и использовали новую формулу материала — LFSO (литий, железо, сурьма, кислород). Железо перестало разрушаться при работе и смогло высвобождать пять электронов на атом — рекордный показатель.
Батареи на основе нового материала смогут работать дольше, быть мощнее и при этом стоить дешевле. Ведь железо в сотни раз доступнее и экологичнее, чем кобальт и никель, которые сегодня используют для аккумуляторов.
Возможности применения огромны:
- Электромобили, которые проезжают дальше без подзарядки.
- Солнечные и ветряные станции с надежным хранением энергии.
- Компактные аппараты МРТ и даже маглев-поезда.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Большинство аккумуляторов дорогие, пожароопасные и со временем теряют свою емкость. А теперь представьте батарею, которая работает на воде и органических молекулах, безопасна, долговечна и дешева.
Ученые Гарвардского университета создалипроточные батареи на основе хинонов — органических молекул, которые способны запасать электричество в водном растворе. Они работают не на литии, а на воде и веществах, подобных витамину K и растительным красителям.
Суть технологии в том, что хиноны легко переходят из одной формы в другую, аккумулируя и отдавая энергию. Если такие молекулы со временем начинают разрушаться, их можно просто восстановить — достаточно мягкого окисления, например, пропускания воздуха через раствор.
Ученые также нашли способ производить активные реагенты прямо внутри самой батареи без заводов, лишней химии и отходов.
Компания Quino Energy, получившая лицензию на гарвардскую разработку, уже запустила пилотную линию и довела технологию до уровня производственной готовности.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Сегодня у меня на тесте интересная новинка — литий-графеновый элемент стандарта 21700. Производитель позиционирует его как литий-графеновый суперконденсатор, что уже само по себе звучит громко. Но где здесь инновация, а где маркетинговая уловка — разберём подробно.
Заявленные характеристики
Форм-фактор: 21700
Ёмкость: 4200 мА·ч или ~9000 F (в пересчёте для суперконденсатора)
Номинальное напряжение: 4,2 В (указано производителем, что необычно, т.к. у классического Li-ion это напряжение окончания заряда, а не номинал)
Внутреннее сопротивление: ≤ 11 мΩ
Циклы заряд/разряд: ≥ 8000
Ток заряда: до 5C (около 21 А)
Ток разряда: до 3C (максимум 50 А пиково)
Рабочий диапазон температур: –40…+65 °C
Вес: около 69 г
Сравнение с классическими литиевыми аккумуляторами
Тест на заряд
Обычные Li-ion допускают заряд максимум 1–2С (редко 3С), при этом деградация наступает быстро. Здесь же заявлено 5С.
В эксперименте:
Заряд при 21 А прошёл без критического нагрева.
Температура выросла до 44 °C — это очень низкий показатель для таких токов.
Время зарядки составило ~10–12 минут до полного заряда.
⚡ Это главный козырь технологии: сверхбыстрый заряд без перегрева.
Тест на разряд
Разряд током 14 А (~3,3С) показал стабильную работу.
Максимальная температура — ~47 °C.
Ёмкость подтверждена: 4,2 А·ч отдаётся полностью при разряде до 2,7 В.
Кривая разряда практически идентична классическому Li-ion.
Вывод: по характеристикам разряда графеновые элементы ведут себя как обычные литиевые аккумуляторы, но выигрывают по заряду и долговечности.
Сравнительный анализ с другими аккумуляторами
Li-ion (NCM/NCA): аналогичная кривая разряда, но меньший ресурс и более скромные токи заряда.
LiFePO₄ (LFP): держит напряжение стабильнее при разряде, но уступает по плотности энергии.
Na-ion: близок по характеристикам, но пока уступает в промышленной реализации.
Литий-титанат (LTO): уникальная химия с ещё более быстрым зарядом, но низкой плотностью энергии.
Основные преимущества литий-графена
Сверхбыстрый заряд — до 10–12 минут.
Очень низкое внутреннее сопротивление.
Работа при отрицательных температурах, включая заряд ниже 0 °C.
Ресурс в тысячи циклов — сравнимый или выше, чем у LiFePO₄.
Высокие токи заряда/разряда без перегрева.
Слабые стороны и вопросы
Отсутствие полноценной технической документации от производителя.
Возможный маркетинговый акцент на «суперконденсаторе» — по сути это всё же гибрид, а не классический суперконденсатор.
Себестоимость производства пока неизвестна, что может тормозить массовое внедрение.
Саморазряд выше, чем у обычных Li-ion.
Итог
Литий-графеновые аккумуляторы 21700 действительно впечатляют возможностью заряда токами 5С и огромным ресурсом. На практике они показывают стабильную работу и параметры, которые недоступны для классических Li-ion.
💡 Если технология будет масштабирована и удешевлена, её ключевое применение — электротранспорт и накопители энергии, где быстрая зарядка и долговечность важнее всего.
Рециклинг систем хранения электромобилей позволяет извлекать из отработанных материалов высокообогащенный материал миную затратный процесс добычи и обогащения руды. Переработка АКБ в промышленных масштабах также способствовала снижению цен на литий -основной компонент АКБ для электромобилей.
Китай является мировым лидером по производству систем хранения, в этом году на поднебесную придется 85% всех произведенных АКБ в мире. В переработке АКБ Китай также лидирует на долю КНР приходится 78% мировых мощностей по предварительной переработке аккумуляторов (сбор и механическое измельчение) 89% мощностей по переработке черной массы (высокообогащенного материала содержащего литий, никель, кобальт и другие ценные минералы для аккумуляторов).
Пока на рынке недостаточно отслуживших свой срок АКБ для загрузки мощностей производства и Китай вынужден закупать АКБ в других странах. таких как Европа и Северная Америка.
Продажи электромобилей растут напомню в прошлом году было продано 17,1 млн "электричек" что на 25% больше чем в 2023 году. При этом в декабре 2024 года было продано более 1,9 млн единиц ЭМ, что на 5% больше, чем в предыдущем месяце.
Системы хранения благодаря падению цен в прошлом году на 20% масштабируются сверх быстрыми темпами, прогнозируется, что рынок переработки аккумуляторов вырастет с 26,9 млрд долларов США в 2023 году до 54,3 млрд долларов США к 2030 году. Этот рынок поделят между собой Китай, США и Европа.
Рециклинг систем хранения позволяет извлекать из отработанных материалов по сути высокообогащенный материал миную затратный процесс добычи и обогащения руды.
К 2040 году в США появится 8 миллионов тонн аккумуляторов электромобилей для переработки. Рециклинг позволит избежать 16 миллионов тонн выбросов в год, а также обеспечить столь необходимый внутренний независимый источник материалов для аккумуляторов.
Вернемся к предприятию новое производство рециклинга АКБ компании Envergia будет перерабатывать до 98% содержимого АКБ.
Ранее завод рециклинга АКБ по производству 10 000 тонн лития и др. ценных минералов запущен в в Роттердаме. Мерседес открыл свой завод в Германии в прошлом году, переработанных материалов достаточно для производства более 50 000 новых аккумуляторных модулей в год.
Как все мы знаем, сейчас активно продвигают Литий Титанат как под аудио систему авто (дополнительное питание) так и под капот автомобиля (для запуска). Описывая при этом его характеристики другого уровня, нежели свинцовых АКБ (обычные стартерные, AGM и гелевые нервно курят в сторонке). Первые ролики в интернете я находил 6-ти летней давности. Это была общая информация и что можно использовать для получения определенных результатов. Но вот как ни странно, в сети не смог найти роликов или статей, где описывался бы опыт эксплуатации на протяжении 5-ти лет, хотя бы 3-х.
Может кто имеет такой опыт эксплуатации титаната на протяжении этих сроков или приближенно к этому времени? Хрен с этими параметрами, хотя бы реальное состояние дел по "ощущениям"!
Хотел как то один товарищ втюхать мне литий-ионный аккумулятор 18650, за кучу денег. (Кто не знает - именно такие аккумуляторы стоят в батарее ноутбуков и в огромной куче разных устройств, включая электросамокаты и машины Тесла.) Весь прикол в том, что предлагал он мне аккумуляторы ёмкостью 9000 ма/ч.
Ну так вот, послал его нахрен ибо таких аккумуляторов не существует в принципе.
Для непонятливых объясняю. Максимальный объём энергии который может накопить качественный аккумулятор размера 18650 - около 3600 ма/ч.
Если написать на аккумуляторе - 9000 ма/ч - он всё равно не может быть в принципе более 3600 ма/ч. То есть вас намеренно вводят в заблуждение. И значит такой аккумулятор на 99% - шлак.
Для совсем непонятливых поясню почему так.
Берёте баклашку, наливаете в неё полтора литра воды. Берёте этикетку и пишите на ней что там 9 литров воды. То что в полторашку 9 литров воды ну никак не влезет вас не волнует. Ибо дурачки, которые не разбираются - скупят всё. Главное цифры побольше.
Есть на эту тему анекдот: - Нахрена ты купил эту машину?
- Ну мне предложили на выбор ЛАДА-7 и Ауди - 6 - Я выбрал Лада -7
Новости о разработке аккумуляторов нового типа, которые лишены недостатков литий-ионных батарей, появляются чуть ли не каждый месяц, однако ситуация на рынке не меняется в течение многих лет, так как новинки не воплощаются в жизнь. Но на этот раз ситуация совершенно иная — компания Samsung действительно совершила большой шаг вперед в области аккумуляторных технологий для электромобилей. Причем речь не об дальней перспективе — на выставке SNE Battery Day 2024, проходившей в Сеуле, компания заявила о запуске пилотной линии по производству новых батарей уже запущена в эксплуатацию. Первые партии аккумуляторов были отправлены производителям электромобилей для тестирования. Правда, массовое производство начнется только в 2027 году.
Как заявляет производитель, новые оксидно-твердотельные аккумуляторы Samsung превосходят существующие литий-ионные батареи по всем ключевым параметрам. Они смогут питать электромобили, обеспечивая запас хода почти в 1000 км. Зарядка такой батареи занимает всего 9 минут, то есть процесс занимает лишь немного больше времени, чем, например, заправка бензиновых автомобилей.
Правда, пока неизвестно, речь идет о зарядке от 0% до 100% либо от 10-20% до 80%, что является стандартным показателем. Дело в том, что после отметки в 80% скорость зарядки сильно снижается, что позволяет защитить аккумулятор от быстрого износа, и тем самым существенно продлить срок его службы.
Но и это еще не все — серьезный минус литий-ионный аккумуляторов заключается в их взрыво- и пожароопасности, а также сравнительно небольшом сроке службы. Новые же батареи лишены этих минусов — они не взрываются, а срок их службы, если верить производителю, достигает 20 лет. Кроме того, они должны быть меньше и легче, чем существующие аналоги.
Все это обеспечивает батареи большим потенциалом, позволяющим кардинально изменить индустрию электромобилей. Фактически, машины лишатся всех основных своих недостатков. Поэтому они могли бы стать полноценной альтернативной автомобилям с двигателями внутреннего сгорания. Однако в ближайшее время это вряд ли произойдет из-за одного существенного минуса твердотельных аккумуляторов, о котором поговорим ниже.
Что такое оксидно -твердотельные аккумуляторы
В отличие от традиционных аккумуляторов, в которых для ионной проводимости между электродами применяют жидкие или гелиевые полимерные электролиты, в твердотельных батареях, как не сложно догадаться из названия, используют твердые электролиты. Например, могут использоваться соли, кислоты или даже полимеры.
В случае с батареями Samsung твердый электролит выполнен из оксидов металлов. Он обеспечивает плотность энергии в 500 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, плотность обычных аккумуляторов электромобилей составляет примерно — 270 Вт⋅ч/кг. Именно благодаря этому производители электрокаров смогут практически удвоить запас хода своих машин, не меняя объем аккумулятора.
Почему твердотельные аккумуляторы Samsung не изменят индустрию электромобилей
Твердотельные оксидные аккумуляторы Samsung превосходят литий-ионные батареи, как мы выяснили, по многим важным параметрам, но не всем. Серьезный их минус заключается в высокой стоимости. Поэтому сам производитель заявляет, что они будут использоваться в дорогих машинах сегмента “суперпремиум”. Это значит, что новые аккумуляторы, как минимум первое время, не получат широкого распространения.
Кроме того, Samsung представит батареи с высоким содержанием никеля для премиум-сегмента. А для более бюджет машин Samsung разрабатывает литий-железо-фосфатные (LFP) и бескобальтовые аккумуляторы, а также работает над технологией производства сухих электродов. По задумке, они должны быть более доступными, чем существующие литий-ионные батареи, что позволит производителям электромобилей снизить их стоимость. Правда, о других их серьезных преимуществах речи пока не идет.
Многие компании, так TDK, заявили о создании своих твердотельных батарей.
Но это не значит, что твердотельные аккумуляторы еще долгое время не будут использоваться в автомобилях среднего класса. Китайские исследователи уже разработали модель твердотельного аккумулятора, который должен быть значительно доступнее “самсунговского”. Основной для него служит сульфидный электролит, в котором используется новый материал LPSO, вместо дорогостоящего сульфида лития, применяющегося в аналогах.
