Поскольку такие вопросы, как запасы лития, безопасность батарей и экологичность, вызывают все большее брожение, промышленность уделяет все большее внимание применению хранение возобновляемой энергии. В последние годы было совершено множество прорывов в области новых технологий производства аккумуляторов, призванных заменить литий.
1. Недостатки литиевых батарей
- Безопасность
Литий - высокореактивный и легковоспламеняющийся металл, поэтому литиевые батареи необходимо хранить при соответствующей температуре и в условиях, не допускающих перезарядки или короткого замыкания, иначе они могут вызвать цепную реакцию, например, тепловой выброс, или даже загореться или взорваться.
- Дефицит
Литий - ключевой компонент литиевых батарей, но запасы лития на Земле ограничены. Будущие аккумуляторы энергии не должны слишком сильно зависеть от ресурсов лития или новых аккумуляторных технологий, которые заменят литий.
- Устойчивое развитие
Литиевые батареи требуют экологически вредной добычи таких металлов, как литий, кобальт и никель, а загрязнения водорастворимыми ионами тяжелых металлов - свинца - избежать невозможно.
В настоящее время 70% мировых запасов лития сосредоточено в Южной Америке, а 80% литиевых ресурсов нашей страны зависят от импорта, например литиевая батарея ups.
В будущем литиевым батареям будет сложно удовлетворить потребности двух основных отраслей промышленности - электромобилей и хранения энергии в сетях - с помощью новых аккумуляторных технологий, которые заменят литий.
- Долговечность
Характеристики литиевых батарей со временем ухудшаются. Различные химические и физические воздействия уменьшают количество ионов лития в батарее и ее способность удерживать заряд в рамках новых технологий, призванных заменить литий.
2. Новая технология производства аккумуляторов для замены лития
- Водный цинк-ионный аккумулятор:
Цинк-ионные аккумуляторы - это новая аккумуляторная технология, призванная заменить литиевые о водные аккумуляторы, разработанные в последние годы. По сравнению с традиционными литиевыми батареями, водные цинк-ионные батареи обладают такими преимуществами, как высокая плотность энергии по сравнению с плотность энергии литиевых батарейЭффективный и безопасный процесс разрядки, простые материалы для изготовления батарей и простой процесс подготовки, они лучше, чем литиевые химические батареи.
Свойства более стабильны, а давление на стоимость сырья ниже. Он имеет высокую прикладную ценность и перспективы развития в области силовых батарей, Накопители энергии большой продолжительностибытовая электроника, гибкая носимая электроника, крупномасштабные накопители энергии и т.д. Например, для хранения энергии, вырабатываемой фотоэлектрическими установками большой площади, требуется низкая цена и высокая безопасность, и водные цинк-ионные аккумуляторы являются хорошим выбором.
- Натрий-ионный аккумулятор:
Натрий и литий относятся к одной и той же новой аккумуляторной технологии, призванной заменить литий, и оба демонстрируют схожее поведение электрохимического заряда и разряда при работе аккумулятора в режиме "кресла-качалки". Запасы натрия намного больше, чем лития.
Соль в океане может быть использована для извлечения натрия, что позволяет снизить себестоимость производства батарей. В то же время электрохимические характеристики натрий-ионных батарей относительно стабильны, их легко пассивировать и дезактивировать при тепловом разряде, а их безопасность экспериментальных характеристик - это новая технология батарей, заменяющая литий, лучше, чем у литий-ионных батарей.
- Литиево-серная батарея:
В литий-ионных батареях в качестве анода используется кобальт, но его трудно достать. Литий-серные (Li-S) батареи могут решить эту проблему за счет использования серы в качестве материала катода. Помимо замены кобальта, литий-серные батареи обладают рядом преимуществ, а именно более высокой плотностью энергии и более низкой стоимостью производства.
Самая большая проблема современных литий-серных батарей - их быстрая деградация. Поэтому, хотя литий-серные батареи уже используются в солнечной энергетике и авиации, необходимо продолжать исследования, чтобы сделать эту технологию пригодной для использования в повседневных электронных устройствах.
- Твердотельный аккумулятор:
В твердотельных батареях используются твердые неорганические электролиты, они способны выдерживать жесткие условия окружающей среды и резкие перепады температур, являясь новой технологией батарей, призванной заменить литий. Помимо меньшего риска возгорания, твердотельные батареи могут хранить больше энергии, чем литиевые. Более высокая проводимость твердых электролитов также обеспечивает более быстрое время зарядки, что означает, что устройства, использующие эту технологию, имеют лучшую емкость и скорость зарядки.
- Водородный топливный элемент:
Водородные топливные элементы - это не совсем то же самое, что перезаряжаемые литиевые батареи, но они стали популярной альтернативой для получения экологически чистой энергии. Принцип их работы заключается в соединении водорода с кислородом воздуха для получения электричества и водяного пара.
Побочные продукты реакции абсолютно безвредны для окружающей среды. Однако водородные топливные элементы имеют и некоторые недостатки. Например, при использовании в автомобильной промышленности необходимо создать сеть водородных заправочных станций, а строительство водородных топливных элементов также достаточно дорого. В настоящее время не так много регионов, где есть инфраструктура для обеспечения топливом водородных баков. Вот более подробная информация о балконная система хранения солнечной энергии.
- Водный магниевый аккумулятор:
Пытаясь снизить опасность и вредность перезаряжаемых батарей, некоторые исследователи предложили использовать ионы магния в качестве носителей заряда. Преимущество магния в том, что он распространен в изобилии и имеет более высокий ионный заряд, чем литий, в новой аккумуляторной технологии, призванной заменить литий. Это означает, что из батареи того же размера можно получить более высокую плотность энергии. Водные электролиты (вода) также могут быть использованы вместо легковоспламеняющихся органических жидкостей.
Водные магниевые батареи, хотя и многообещающие, все еще находятся на ранних стадиях исследований. Технология имеет ряд ограничений, которые не позволяют ей быстро стать заменой литий-ионным батареям.
Например, существующие катодные материалы, подходящие для лития, не могут быть использованы для магния. Использование водного электролита ограничивает максимальное напряжение батареи, поскольку вода разрушается при более высоком напряжении.
+86 - 18925002618
