Автомобильный аккумулятор — устройство, схема, принцип работы и параметры АКБ

Аккумулятор или сокращённо (АКБ), очень важная деталь в любом автомобиле. Нет ни одной машины с двигателем внутреннего сгорания, где бы его не было.

Он отвечает за всё электрооборудование машины и без него она просто мертва. Далее рассмотрим, что же это такое и из чего он состоит.

Содержание статьи:

• 1 Что такое АКБ для автомобиля, предназначение
• 2 Из чего сделан и что внутри аккумулятора
• 3 Принцип работы АКБ
• 4 Особенности конструкции современных АКБ
• 5 Параметры и характеристики аккумуляторной батареи
• 6 Аккумуляторы будущего

Что такое АКБ для автомобиля, предназначение

То, что аккумулятор отвечает за всё электрооборудование в машине, было указано выше, но тут не всё так просто и однозначно. Главная задача батареи обеспечить запуск силового агрегата.

Когда двигатель запущен вся бортовая сеть запитывается от генератора. В середине 20-го века и даже ближе к его концу были двигатели внутреннего сгорания без аккумуляторов, например, моторы мотоциклов. В них запуск осуществлялся за счёт мускульной силы, а дальше все системы работали уже от генератора.

Однако в последнее время, с насыщением автомобилей различными электроприборами, мультимедийными центрами или климатическими системами, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. В этом случае подпитка идёт от АКБ.

Но вернёмся к основному предназначению батареи. Как бы там не было главная задача по-прежнему остаётся это обеспечение электроэнергией стартера двигателя.

Читайте также: Что делать если при зарядке аккумулятор начинает кипеть?

При запуске, особенно в холодное время года, батарея серьёзно разряжается. Однако генератор кроме питания электроэнергией бортовой сети машины ещё и обеспечивает зарядку батареи.

Поэтому если генератор вышел из строя, то АКБ очень быстро разряжается. Новой заряженной батареи хватает не более чем на 100 км пробега. Во всех остальных случаях машина с неисправным генератором пройдёт ещё меньше.

Из чего сделан и что внутри аккумулятора

Не смотря, на весь технический прогресс, до сих пор, в автомобилях, используются аккумуляторные батареи, изобретённые в середине 19-го века.

Изобретателем АКБ считается Гастон Планте, которые изобрёл его в 1860 году. Ну а современный вид батареи приобрели в 1878 году, после того как его усовершенствовал Камилл Фор.

С этого времени батареи принципиально не менялись, все изменения были только косметическими, касающиеся их внешнего вида и качества изготовления элементов конструкции.

Данные аккумуляторы называются свинцово-кислотными, и в названии заключается описание принципа действия этих устройств.

Рисунок 19 века, на котором показан один из первых аккумуляторов в разрезе.

Итак, аккумулятор состоит из следующих основных частей:

• Корпуса;
• Крышки;
• Отрицательных электродов;
• Положительных электродов;
• Положительной клемы;
• Отрицательной клемы;
• Соединительных перемычек;
• Заливных пробок;
• Электролита

Далее рассмотрим каждый элемент конструкции.

Итак, корпус и крышка батареи состоит из нейтрального к кислоте пластика.

Отрицательные пластины, впрочем, как и положительные состоят из металлического свинца и выполнены в виде решётки.

В отрицательной пластине, промежутки свинцовой решётки заполнены металлическим свинцом, в виде спрессованного порошка. В положительной – спрессованным порошком диоксида свинца (PbO2).

В промежутке между пластинами располагаются сепараторы, которые представляют собой микропористые пластины, сделанные из эбонита или ревертекса. Оба материала можно считать неким вариантом резины, и делаются они из каучука.

Задача сепараторов заключается в том, чтобы разделять положительные и отрицательные электроды и препятствовать их короткому замыканию, которое может произойти в результате вибраций двигателя и всего автомобиля.

Обе клеммы сделаны из металлического свинца и через них происходит подсоединение батареи к бортовой сети машины.

Читайте также: Что делать если разрядился аккумулятор в машине — проверенные способы как вернуть жизнь АКБ

Соединительные перемычки, так же выполнены из свинца и служат для объединения разных банок в единую батарею.

Для чего нужна заливная пробка, легко догадаться из названия этой детали. Она служит для заливки электролита в банки АКБ.

Ну и последняя в списке, но при этом одна из самых главных деталей аккумулятора является электролит. Он состоит из 30 % раствора серной кислоты (h3SO4) и дистиллированной воды.

Принцип работы АКБ

Принцип работы аккумулятора основан на электрохимической реакции окисления свинца в растворе серной кислоты и воды.

При разрядке батареи на положительной пластине происходит окисление металлического свинца, при этом на отрицательной пластине восстанавливается уже диоксид свинца.

При зарядке происходит обратный процесс, количество диоксида свинца на отрицательной пластине уменьшается, а на положительной пластине увеличивается количество металла.

Так же при разрядке АКБ уменьшается количество серной кислоты в электролите и увеличивается количество воды. При зарядке так же происходит обратный процесс.

Особенности конструкции современных АКБ

Не смотря на то что, принципиально, аккумуляторы, за более чем 150 лет, не изменились, современность внесла серьёзные изменения в технологию их изготовления и в материалы, из которых они делаются.

Рассмотрим их по отдельности:

• Пластины

Сегодня на наиболее качественных батареях небольшие изменения претерпел материал пластин. Теперь пластины делают не из чистого свинца, а из его сплава с серебром. При этом появилась возможность снизить массу батареи на треть, а срок её службы увеличить на 20 %.

Кроме этого, изменилась сама технология их изготовления. Если первые пластины производились путём их литья, то сегодня их делают из тонкого свинцового листа, путём штамповки. Такой метод дешевле и при этом пластины получаются прочнее и тоньше.

• Сепараторы

Одной из причин выхода АКБ из строя является короткое замыкание положительных и отрицательных пластин.

Замыкание происходит из-за того, что из пластин осыпается активная зона и внизу банок она замыкает. Во избежание этого сепараторы делают в виде конвертов, запаянных снизу, под пластинами. Таким образом, когда активная зона осыпается она остаётся внутри конверта и не замыкает.

В материал же самих сепараторов сегодня добавляется стекловолокно. Это так же позволяет делать их тоньше и прочнее.

• Электролит

Как было указано выше, электролит представляет собой раствор серной кислоты и воды. Под действием низких температур, как известно вода замерзает, однако с электролитом этого не происходит.

Но он всё равно заметно загустевает и теряет свои свойства, из-за чего ёмкость батареи заметно снижается. Что бы избежать этого, сегодня, в электролит добавляют разнообразные присадки.

• Гелевые электролиты

Аккумуляторы с гелиевыми электролитами можно считать вершиной эволюции кислотных батарей и именно поэтому для них, отведен отдельный раздел. Такие АКБ называются попросту, гелевыми. В этих устройствах электролит модифицирован настолько, что представляет собой нечто наподобие желе.

Такая модификация, в комплексе с другими вышеописанными инновациями дала поистине волшебные результаты. Батареи стали практически вечными, невосприимчивыми к переворачиванию, практически не теряющими свои свойства зимой и при этом на много легче по массе.

Читайте также: Как правильно менять Антифриз в машине

Правда цена по сравнению с аккумуляторами старого поколения возросла от 5 до 10 раз. Но это того стоит. И всё равно стоят они не запредельные деньги, где-то в пределах 100 – 200 условных единиц.

Параметры и характеристики аккумуляторной батареи

Параметры и характеристики аккумуляторов зашифрованы в их маркировке и сейчас мы разберём, что она обозначает.

Этот вопрос мы рассмотрим на примере самой распространённой АКБ 6СТ-55.

Итак, в названии аккумулятора, цифра 6 обозначает, что АКБ состоит из 6-и банок.

• СТ – обозначает что батарея стартерная.
• 55 – обозначает ёмкость батареи, которая составляет 55 Ампер*час.

Для того что бы понимать какой аккумулятор вам нужен, необходимо знать два параметра:

• Тип ДВС;
• Объём двигателя вашей машины;

Далее рассмотрим для каких двигателей, какие аккумуляторы подходят. Это таблица для бензиновых моторов:

• Двигатели объёмом до 1,6 литра. Для них подходят АКБ 6СТ-45;
• Двигатели объёмом от 1,6 до 2,5 литров. Для них подходит 6СТ-55;
• Двигатели объёмом от 2,5 до 3 литров. Для них подходит 6СТ-60;
• Двигатели объёмом от 3 до 3,5 литров. Для них подходит 6СТ-75;
• Двигатели объёмом более 3,5 литров. Для них подходит 6СТ-90.

Для дизельных силовых агрегатов эти параметры несколько иные:

• Двигатели объёмом до 1,5 литра. Для них подходит 6СТ-55;
• Двигатели объёмом от 1,5 до 2,0 литров. Для них подходит 6СТ-60;
• Двигатели объёмом от 2-х до 2,7 литров. Для них подходит 6СТ-75;
• Двигатели объёмом от 2,7 до 3,5 литров. Для них подходит 6СТ-90;
• Двигатели объёмом от 3,5 до 6,5 литров. Для них подходит 6СТ-132;
• Двигатели объёмом более 6,5 литров. Для них подходит 6СТ-192 и больше.

Как можно увидеть, из-за разных принципов работы дизельных и бензиновых двигателей для них используются аккумуляторы разной ёмкости.

Для дизельных силовых агрегатов вам потребуются более ёмкие батареи.

Аккумуляторы будущего

Как уже упоминалось выше современные батареи по принципу действия точно такие же, как те, что были разработаны в середине 19-го века.

Однако технологии не стоят на месте и, судя по всему, в самое ближайшее время для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) появятся АКБ, созданные на новых принципах. Далее они будут бегло перечислены.

• Гелевые аккумуляторы

Об этих батареях достаточно подробно было рассказано выше. Эти батареи уже продаются, и их любой может купить.

Гелевая АКБ

• Литий-ионные аккумуляторы

Эти батареи широко известны по мобильным телефонам и иным гаджетам. Однако, сегодня, существуют разработки и для автомобилей. Но, не смотря на все свои достоинства, в автотехнике данный вид АКБ не прижился из-за ряда принципиальных недостатков.

• Во-первых, они резко теряют свою мощность из-за низкой температуры.
• Во-вторых, для зарядки таких батарей требуется строгое соответствие зарядному току, что требует переделки электронной части генераторов.
• Ну и самое главное, данные АКБ имеют стоимость в 15 раз дороже обычного кислотного аккумулятора.

Литий-ионная АКБ, чешской компании Варта

• Графен-полимерные аккумуляторы

Это, пожалуй, самые перспективные батареи для использования, как в автомобилях, оснащённых ДВС, так и электрической силовой установкой. В производстве этих АКБ использованы нанотехнологии.

Эти аккумуляторы имеют поистине чудесные свойства. Они имеют ёмкость, практически в три раза больше литий-ионных и при этом на много меньшую стоимость, так как в их производстве не используется дорогостоящий литий. Кроме этого они не теряют своих свойств под действием низких температур.

Опытная графен-полимерная АКБ

Резюме: Выше перечислены только три самых раскрученных или правильней будет сказать, распиаренные технологии.

В мире ведутся работы над батареями, известно что в разработке более тридцати новых схем. Не исключено, что среди этих ещё испытывающихся аккумуляторов могут оказаться некоторые с ещё более интересными свойствами. Как говорится поживем — увидим.

Устройство аккумуляторов | Эко Технологии

Руководство по батареям

EV: из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?

Аккумуляторы скрыты от глаз, но они являются одним из самых больших и важных компонентов любого электромобиля.

В этой статье мы рассмотрим, из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей (EV), как они сохраняют свою энергию и как может развиваться технология и модель владения аккумуляторами. Полное понимание вашего электромобиля поможет вам извлечь из него максимальную пользу, поэтому читайте наше подробное руководство.

Из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?

В большинстве электромобилей используются литий-ионные батареи, подобные тем, что используются в потребительских гаджетах, таких как ноутбуки и смартфоны. Аккумулятор электромобиля, как и телефон, заряжается с помощью электричества, которое затем используется для питания, в данном случае для вождения автомобиля.

В то время как батареи для большинства гаджетов имеют определенное время до полной разрядки, батареи электромобилей имеют «запас хода», то есть расстояние, которое автомобиль может проехать до того, как батареи разрядятся. После этого им снова потребуется подзарядка.

Аккумуляторы электромобилей не являются единым блоком, а состоят из сотен ячеек. Как правило, большее количество элементов обычно означает аккумулятор большей емкости и, следовательно, больший пробег, который может проехать автомобиль.

Гибридные автомобили часто используют никель-металлогидридные батареи, а не литий-ионные. Их долгий срок службы, безопасность и устойчивость к неправильному использованию делают их привлекательными для производителей гибридных автомобилей. Однако они имеют высокую стоимость и могут терять тепло или разряжаться при высоких температурах.

Для сравнения, технология литий-ионных аккумуляторов отличается высокой плотностью энергии и подходит для быстрых циклов зарядки, что идеально подходит для электромобиля. Он также сохраняет эту плотность энергии в течение тысяч таких циклов зарядки.

Как производятся аккумуляторы для электромобилей?

Аккумуляторы EV изготавливаются из комбинации сырьевых материалов. «Базовые» металлы, такие как алюминий, медь и железо, являются важными ингредиентами, но самыми дорогими материалами являются «драгоценные» металлы, такие как кобальт, никель и марганец, а также такие элементы, как графит и литий.

Эти материалы должны быть извлечены или добыты из земли сложным и дорогим способом, что является одной из причин, по которой покупать электромобили дороже, чем автомобили с ДВС. Самым дорогостоящим компонентом электромобиля является аккумулятор.

Извлечение этих материалов некоторыми считается спорным. Многие такие металлы встречаются только в отдельных регионах мира, таких как Китай и Южная Америка. Их добыча может привести к проблемам в мировой политике и доминированию в цепочке поставок, а также к гуманитарным проблемам. При добыче лития также используется много воды, что создает потенциальные проблемы для сельского хозяйства. ¹

К сожалению, аналогичные этические проблемы существуют во всем мире при производстве бензина и дизельного топлива. Например, добыча сырой нефти в Восточной Европе также может быть предметом политической, финансовой и экологической напряженности, что может отражаться в постоянных колебаниях цен на топливо.

С точки зрения местных выбросов, и если они перезаряжаются от возобновляемых источников энергии, электромобили, как правило, считаются намного более безопасными для окружающей среды.

В отчете ЕАОС указано, что типичный электромобиль в Европе производит меньше парниковых газов и загрязняющих воздух веществ по сравнению с бензиновым или дизельным эквивалентом. Выбросы обычно выше при производстве электромобилей, но обычно они компенсируются более низкими выбросами в течение цикла использования. ²

Volkswagen — один из производителей автомобилей, который налаживает экологически чистое производство аккумуляторов с использованием возобновляемых источников энергии. Это станет более распространенным явлением по мере того, как все больше компаний будут вкладывать деньги и мысли в экологические производственные процессы. ³

Даже если электроэнергия, используемая для зарядки электромобиля, частично вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива, увеличенный объем и вес этих электростанций позволяют им быть намного более эффективными, чем двигатели внутреннего сгорания бензиновых и дизельных автомобилей, которые ограничены как по размеру, так и по весу.

• Действительно ли электромобили лучше для окружающей среды?
• Как электромобили изменят наши дороги и повлияют на окружающую среду?
• Путь к электричеству – в таблицах и данных

Насколько надежны аккумуляторы для электромобилей?

Электрические (и гибридные) автомобили зарекомендовали себя как одни из самых надежных транспортных средств на дороге. Это подтверждается длительными гарантиями на батареи электромобилей, которые обычно превышают общую гарантию производителя на автомобиль (обычно восемь лет или 100 000 миль).

Как и литий-ионные аккумуляторы в бытовой электронике, аккумуляторы для электромобилей ухудшаются со временем и в результате повторных циклов зарядки, но падение производительности гораздо менее серьезное, чем во многих небольших электронных устройствах, таких как смартфоны. Это связано с тем, что в этих устройствах количество циклов зарядки гораздо больше, чем в электромобиле; гораздо более важный фактор деградации батареи, чем возраст.

Есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы сохранить аккумулятор вашего электромобиля.

Поддерживайте уровень заряда от 20 до 80 процентов, чтобы продлить срок службы аккумулятора, и не всегда используйте устройства для быстрой зарядки постоянного тока, так как это может отрицательно сказаться на сроке службы аккумулятора. Прочтите больше советов в нашем руководстве о том, как долго работают аккумуляторы электромобилей.

Как аккумулятор влияет на запас хода и производительность электромобиля?

Вместо количества лошадиных сил выходная мощность электромобиля в идеале измеряется в кВт (киловаттах). Емкость аккумуляторной батареи измеряется в кВтч (киловатт-часах) — примерно так же, как количество литров, которое может вместить топливный бак обычного автомобиля.

Аккумуляторы для электромобилей стоят дорого, поэтому часто самые дорогие автомобили предлагают самые высокие характеристики и самый большой запас хода. Аккумуляторы наименьшей емкости, как правило, в самых маленьких автомобилях, и наоборот.

Ниже мы привели несколько примеров электромобилей с батареями малой и большой емкости.

Производитель/модель	Размер аккумулятора	Максимальный запас хода	Время разгона до 100 км/ч
Volkswagen e-Up	32.3kWh	159 miles	11.9 seconds
MINI Electric	32. 6kWh	145 miles	7.3 seconds
Honda e	35.5kWh	137 miles	9.0 seconds
Volkswagen ID.3	45.0kWh	216 miles	8.9 seconds
Citroen e-C4	50.0kWh	217 miles	9.7 seconds
Hyundai Kona Electric	64.0kWh	300 miles	7.9 seconds
Skoda Enyaq iV	82kWh	333 miles	8.2 seconds
Ford Mustang Mach-E Extended Range RWD	88KWH	379 миль	6,2 секунды
Jaguar I-Pace	90KWH	292 мили	4,8 секунды
77	4.8 Seconds
777 7.8 Seconds
777777 7.8.0098	93.4kWh	303 miles	4.1 seconds
Porsche Taycan Turbo	93. 4kWh	280 miles	3.2 seconds
Mercedes-Benz EQS 450+	108kWh	453 miles	6,2 секунды

По мере того, как технология аккумуляторов для электромобилей постоянно развивается и совершенствуется, запас хода увеличивается. Mercedes-Benz недавно преодолел рубеж в 1000 км (621 милю) со своим концепт-каром VISION EQXX. ⁴

Стоит отметить, что батареи большего размера не обязательно означают более длительное время зарядки. Более премиальные электромобили, как правило, предлагают возможность быстрой зарядки, которая легко компенсирует аккумулятор большей емкости.

Аккумуляторы электромобилей очень тяжелые, что может повлиять на управляемость автомобиля. Однако для борьбы с этим их обычно хранят под полом автомобиля, что обеспечивает более низкий центр тяжести для облегчения управления. В этом есть и еще одно преимущество. Шасси «скейтборд» — названное так потому, что при взгляде сверху шасси напоминает скейтборд с аккумулятором посередине и колесами по краям — освобождает дополнительное внутреннее пространство.

• Должен ли я покупать гибрид, подключаемый гибрид или электромобиль?
• 2030 запрет – стоит ли сейчас покупать электромобиль?
• Типы электромобилей – описание электромобилей

Сделки по лизингу электромобилей

Простой способ стать электрическим. Получите все преимущества нового автомобиля, не беспокоясь о его владении. Найдите свой новый электромобиль сегодня!

Найти автомобиль

Аккумуляторы для электромобилей: собственные, арендованные или обменные?

В отличие от некоторых рождественских игрушек, когда вы покупаете новый электромобиль, в него входят батарейки. Их должно хватить на весь срок службы автомобиля. В прошлом Renault, Nissan и Smart предлагали схемы лизинга аккумуляторов для электромобилей, предназначенные для снижения первоначальных затрат и беспокойства по поводу деградации аккумуляторов электромобилей. Однако идея оказалась непопулярна. ⁵

Подержанные электромобили, такие как Renault Fluence Z.E, Renault ZOE (2012–2019 гг.), Nissan LEAF (2013–2018 гг., только модель Flex) и Smart Fortwo Electric Drive (2009 г.).-2014) были доступны, когда они были новыми, с возможностью аренды батареи. Это снизило цену покупки, но означало, что водители должны были платить ежемесячную плату за аккумулятор.

Преимущества включают гарантию производительности и рентабельности для водителей с большим пробегом, а также бесплатную замену аккумулятора, если емкость падает ниже типичного 70-процентного гарантированного уровня заряда. На рынке подержанных электромобилей цены на эти модели по-прежнему ниже, чем на аналогичные автомобили, купленные с аккумуляторами.

В некоторых сделках по аренде аккумуляторов для электромобилей требовался лимит пробега, если только водитель не отказывался от варианта с неограниченным пробегом. Если вы покупаете какую-либо из этих моделей в качестве подержанного электромобиля и не хотите брать аккумулятор в аренду, проверьте, не являются ли они «аккумуляторным» транспортным средством.

Замена батареи — еще одно решение проблемы с зарядкой на ходу и не отставать от быстроразвивающихся технологий. Идея была выдвинута китайским автомобильным брендом NIO, который недавно открыл свою первую европейскую станцию ​​по замене аккумуляторов в Норвегии.

• Зарядка электромобиля – как это работает и сколько стоит
• Упростите зарядку электромобиля с помощью службы установки домашней точки зарядки RAC
• Объяснение лизинга электромобиля – финансирование электромобиля или покупка

Какое будущее ждет аккумуляторы для электромобилей?

Твердотельные аккумуляторы для электромобилей могут изменить правила игры. Благодаря химической реакции, очень похожей на литий-ионную технологию, твердотельные аккумуляторы для электромобилей заменяют жидкий электролит твердым. Это означает, что твердотельные аккумуляторы для электромобилей легче и могут быть меньше, чем обычные литий-ионные аккумуляторы. Эти преимущества помогают увеличить плотность энергии и уменьшить вес аккумулятора. ⁶

Твердотельные батареи должны работать дольше и заряжаться быстрее. Безопасность тоже повышается. ⁷

Тем не менее, они по-прежнему технически сложны в производстве, и большая часть технологий все еще находится в стадии исследования, а это означает, что до их производства может пройти еще пять лет. ⁸

Тем временем аккумуляторы для электромобилей подешевеют благодаря новой литий-железо-фосфатной технологии, а максимальный запас хода увеличится до 500 миль и более. Скорость зарядки также увеличится, так как количество электромобилей, способных использовать сверхбыстрые зарядные устройства, будет увеличиваться.

RAC является первой компанией по оказанию помощи при поломках в Великобритании, которая представила мобильное зарядное устройство для владельцев электромобилей, у которых закончился заряд. Мы являемся поставщиком страховок номер один для электромобилей. ​Узнайте больше о RAC EV Boost.​

Вам нравятся электромобили? Или вы планируете как можно дольше пользоваться своим бензиновым автомобилем? Оставьте нам комментарий ниже.

Источники

^{1 https://www.automotiveworld.com/articles/risky-business-the-hidden-costs-of-ev-battery-raw-materials/}

^{2 https://www.eea.europa.eu/highlights/eea-report-confirms-electric-cars}

^{3 https://www.volkswagen-newsroom.com/en/press-releases /volkswagen-invests-a-further-500-million-in-sustainable-battery-activities-with-northvolt-ab-7246}

^{4 https://www.mercedes-benz.co.uk/passengercars/the -brand/eqxx/stage.module.html}

^{5 https://www.buyacar.co.uk/cars/1523/electric-car-battery-leasing-should-i-lease-or-buy-the -аккумуляторы}

^{6 https://www.samsungsdi.com/column/technology/detail/56462.html?listType=gallery}

^{7 https://cosmosmagazine.com/technology/energy/are-solid-state -аккумуляторы-безопаснее-литий-ионных/}

^{8 https://www. just-auto.com/analysis/how-far-away-are-mass-market-solid-state-ev-batteries/}

Из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей?

Нам говорят, что электромобили «проще», чем бензиновые или дизельные, но при этом они намного дороже.

В этой статье мы рассмотрим один из самых сложных (и дорогих) компонентов электромобиля. Мы объясним, из чего сделаны аккумуляторы для электромобилей, как они сделаны и что с ними происходит, когда они перестают соответствовать своему назначению.

Из чего сделан аккумулятор электромобиля?

Не волнуйся, это не будет похоже на школьный урок химии. Однако важно отметить, что существуют разные типы аккумуляторов для электромобилей, в которых используются различные металлы с разными преимуществами и недостатками.

Двумя основными типами аккумуляторов для электромобилей являются литий-ионные (Li-on), которые используются большинством производителей электромобилей (Mercedes, Jaguar и т. д.), и никель-металлогидридные (NiMH), которые используются Toyota. .

NiMH

NiMH аккумуляторы дешевле литий-ионных аккумуляторов и способны выдерживать более холодный климат.

Как правило, они склонны к «эффекту памяти» при зарядке до полной потери запасов энергии. Это означает, что они «вспомнят» о том, что они были заряжены через более короткий период, поэтому они будут работать в течение более короткого времени между зарядками, чем раньше.

Li-on

Литий-ионные аккумуляторы имеют много общего с аккумуляторами в мобильных телефонах. В большинстве современных смартфонов используются литий-ионные аккумуляторы для быстрой зарядки. Электромобили используют их в большем масштабе.

Самый популярный химический состав литий-ионных аккумуляторов с наиболее высокой энергоемкостью называется литий-никель-марганец-оксид кобальта, сокращенно NMC. Все чаще производители, такие как Tesla, обращаются к альтернативным химическим веществам, таким как менее энергоемкий, но более дешевый литий-железо-фосфат (LFP).

Из-за более высокой плотности энергии по сравнению с NiMH литий-ионные аккумуляторы производятся с рекордной скоростью, чтобы удовлетворить спрос на новые электромобили.

Согласно данным Аргоннской национальной лаборатории, один литий-ионный аккумулятор электромобиля (известный как NMC532) может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг кобальта.

К сожалению, получение кобальта и никеля является дорогостоящим и вредным для окружающей среды, что делает сокращение количества металлов, которые необходимо добывать, ключевой проблемой для исследователей аккумуляторов для электромобилей.

Как изготавливаются батареи?

Аккумуляторы электромобилей можно разделить на три уровня: элементы, модули и блоки. BMW i3 имеет 96 аккумуляторных батарей. При этом 12 ячеек объединяются в единый модуль, а 8 модулей составляют единый аккумуляторный блок.

Аккумулятор представляет собой базовую ионно-литиевую батарею, способную вырабатывать электрическую энергию путем зарядки и разрядки. Батарейные элементы бывают цилиндрическими, призматическими и пакетными, но все они имеют одну и ту же основную функцию (вы можете узнать больше об этом в нашем посте о том, как работают аккумуляторы для электромобилей)

Аккумуляторные элементы затем объединяются в раму (модуль), которая защищает элементы от внешних ударов, тепла или вибрации. Аккумуляторная батарея — это окончательная форма аккумуляторной системы, установленной в электромобиле. Аккумуляторы для электромобилей обычно свариваются и склеиваются вместе, что затрудняет их разборку в конце срока службы.

Что происходит, когда батарея разряжена?

Когда срок службы аккумулятора электромобиля подходит к концу, он может перестать быть «зеленой» альтернативой бензину или дизельному топливу, как это было раньше.

На самом деле, если аккумулятор электромобиля окажется на свалке, он может выделять вредные токсины и тяжелые металлы. Это может заставить вас задуматься, действительно ли электромобили лучше для окружающей среды?

Согласно текущим оценкам, средний срок службы батареи электромобиля составляет от 10 до 20 лет или от 200 000 до 400 000 миль, после чего ее необходимо заменить.

Хотя для обычного пользователя этого более чем достаточно, вполне вероятно, что аккумуляторы для электромобилей будущего смогут пойти еще дальше. Tesla уже объявила о своей «батарее на миллион миль», а следующая крупная инновация в батареях для электромобилей — «твердотельная батарея» — может значительно сократить срок службы батареи.

До тех пор, к счастью, есть другие способы использовать старые батареи электромобилей, которые больше не подходят для использования в автомобиле.

Можно ли перепрофилировать аккумуляторы электромобилей?

Nissan Leaf впервые появился на рынке в 2010 году. Несколько месяцев спустя Nissan в партнерстве с Sumitomo Corp создала 4R Energy Corp. Ее миссия: разработать способ переработки, переработки, перепродажи и повторного использования аккумуляторов в электромобилях. Вместо того, чтобы продавать аккумуляторы для электромобилей по цене металлолома, они будут использоваться для питания других вещей.

Более десяти лет спустя срок службы некоторых оригинальных аккумуляторов Nissan Leaf подходит к концу. Аккумуляторы классифицируются как «A», «B» или «C» в зависимости от их состояния и полезности.

Аккумуляторы класса «А» могут быть повторно использованы для новых высокоэффективных аккумуляторов для электромобилей. Аккумуляторы класса «В» могут использоваться для питания заводского оборудования, такого как вилочные погрузчики, или в качестве устойчивого решения для хранения энергии в домах или коммерческих объектах, использующих солнечную энергию. Можно использовать даже батареи класса «С», как правило, в качестве резервного источника энергии в магазинах, которым требуется круглосуточное питание.

Согласно 4R, это может продлить срок службы батареи электромобиля до 15 лет.

Вскоре такие «циклические» энергетические решения появятся и на массовом рынке. В 2019 году Nissan представил аккумуляторную батарею Nissan Energy Roam, в которой используются литий-ионные аккумуляторные элементы от автомобилей Leaf первого поколения, способные хранить до 700 Втч электроэнергии.

Этого может быть недостаточно для питания электромобиля, но при использовании для накопления энергии от солнечной панели мощностью 400 Вт батарея «Roam» легко сможет обеспечить недельную мощность для прицепа-дома.

Nissan не единственный в игре по перепрофилированию. Audi использует старые аккумуляторы для электромобилей для замены аккумуляторов для вилочных погрузчиков на своем заводе в Ингольштадте, в то время как Volkswagen планирует создать портативные зарядные станции для электромобилей, способные одновременно заряжать до четырех автомобилей, предлагая потенциальное решение проблемы неудобных поломок электромобилей.

В Швеции старые аккумуляторы для автобусов Volvo используются для балансирования энергетических потребностей жилищного кооператива Riksbyggen Viva в Гётеборге.

Можно ли перерабатывать аккумуляторы электромобилей?

Да! Renault уже занимается переработкой аккумуляторов для электромобилей в сотрудничестве с компанией по переработке отходов Veolia и международной химической компанией Solvay.

Другие производители начинают следовать их примеру в своих собственных схемах утилизации автомобильных аккумуляторов, так как это не только лучше для окружающей среды, но и снижает зависимость от сырья, которое обычно можно получить только из-за пределов Европы.

В любом случае в большинстве случаев добывать металлы дешевле, чем перерабатывать их из аккумуляторов электромобилей. Утилизация батареи — опасное дело — неправильное обращение с элементом Tesla может привести к короткому замыканию, воспламенению и выделению токсичных паров.

Но с учетом того, что к 2030 году на наших дорогах будет около 145 миллионов электромобилей, утилизация и переработка аккумуляторов становится все более серьезной проблемой — так что же делается?

Постепенно правительства продвигаются к установлению определенного уровня переработки. В 2018 году правительство Китая ввело новые правила, поощряющие повторное использование компонентов аккумуляторов электромобилей. Комиссия ЕС предложила установить квоту на переработку 25 % литий-ионных аккумуляторов к 2025 г. и увеличить ее до 70 % к 2030 г.

Это многообещающее начало, но впереди нас ждут препятствия. Одним из самых прибыльных ресурсов для переработчиков является кобальт. Тем не менее производители автомобилей, такие как Tesla, уже заявили о своем желании отказаться от этого дорогостоящего элемента.

Отказ от кобальта частично обусловлен разрушительным воздействием добычи кобальта на окружающую среду, гуманитарными последствиями в таких странах, как ДРК, и более низкой стоимостью альтернативных химических элементов для батарей, таких как литий-железо-фосфат (LFP). Но без таких ресурсов, как кобальт, в ближайшем будущем может быть меньше стимулов к переработке.

В любом случае, вне зависимости от того, перепрофилируются ли батареи электромобилей или перерабатываются, большинство экспертов сходятся во мнении: выбрасывать аккумуляторы электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла.