Предложен натриево-ионный аккумулятор не хуже литиево-ионного

Во всём мире учёные изучают возможность создания более совершенных и намного более дешёвых аккумуляторов, чем популярные сегодня литиево-ионные батареи. Без этого массовая электрификация личного транспорта и буферное хранение энергии из возобновляемых источников будут затруднены и отложены на годы и десятилетия. Альтернативой обещают стать натриево-ионные аккумуляторы, о прогрессе в разработке которых сообщили американские учёные.

Группа исследователей из Университета штата Вашингтон придумала конструкцию натриево-ионного аккумулятора, который потенциально может изменить правила игры в этой области. Созданная в лаборатории натриево-ионная батарея оказалась сопоставима по энергетической емкости и циклам заряда/разряда с некоторыми литиево-ионными батареями, уже имеющимися на рынке.

Учёным пришлось решить две главные проблемы натриево-ионных аккумуляторов. Во-первых, подавить рост кристаллов натрия на поверхности отрицательно заряженного электрода (катода).

Во-вторых, подобрать химический состав электролита для наибольшей проводимости ионов натрия и, как следствие, открыть путь к увеличению запасаемой батареей ёмкости.

Исследования привели к слоистой структуре катода из оксида металла и к электролиту с повышенной концентрацией ионов натрия. Эксперименты показали, что новый электролит «более плавно» взаимодействует с катодом, что предотвращает рост кристаллов на электроде и быстрое снижение характеристик батареи. Тем самым удалось создать опытный аккумулятор, удельная ёмкость которого не хуже рыночных литиево-ионных аккумуляторов. Кроме того, после 1000 циклов заряда/разряда опытная батарея обеспечивала 80 % от первоначальной ёмкости.

Как считают учёные, предложенная структура натриево-ионного аккумулятора «довольно жизнеспособна», и дальнейшие эксперименты помогут сделать аккумуляторы ещё лучше. Также учёные надеются найти альтернативу использования в электродах аккумулятора редких металлов, таких как кобальт. Пока этого избежать не получилось, но в будущем такая возможность не исключается.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Литиево-ионные аккумуляторы из вторсырья окажутся не хуже новых

По сравнению с другими источниками автономного питания литиево-ионные аккумуляторы выпускаются в относительно небольших объёмах, но рост парка электромобилей качнёт ситуацию в другую сторону. Пройдёт пять или десять лет и объём отработанных литиево-ионных аккумуляторов превысит несколько миллионов тонн в год. Это не только рост потребления редких ресурсов в виде лития, кобальта и других материалов, которые не бесконечны, это также загрязнение земли и вод от отработанных батарей. Не пора ли об этом подумать?

Восстановленный материал для катода литиево-ионного аккумулятора (University of California San Diego)

Сегодня утилизируется примерно 5 % отработавших свой ресурс литиево-ионных аккумуляторов. Это очень маленькая цифра на фоне ожидаемого спроса на данный вид батарей. Перед учёными стоит задача создать техпроцесс по доступной утилизации аккумуляторов или, в идеальном случае, по повторному использованию материалов в новой продукции.

Такой техпроцесс разработан в лаборатории Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego).

Профессор Женг Чен (Zheng Chen) разработал технологию восстановления материала катода отработанной литиево-ионной батареи. Техпроцесс с небольшими изменениями одинаково подходит для восстановления литиево-кобальтового оксида и соединения NMC (никеля, марганца и кобальта). В первом случае речь идёт о катодах из аккумуляторов для электроники, а во втором — о катодах из аккумуляторов для электромобилей (преимущественно).

Лабораторные опыты подтвердили полное восстановление катода (University of California San Diego)

Отработанный катод, лишившийся большей части ионов лития и с нарушенной кристаллической решёткой соединения, помещается в щелочной раствор с солями лития. Затем происходит быстрый и кратковременный нагрев смеси до 800 градусов по Цельсию, после чего раствор медленно остывает. Если из прошедшего такую обработку материала снова создать катод для литиево-ионного аккумулятора, то батарея будет вести себя как будто она сделана из совершенно новых и только что добытых материалов.

Тесты в лаборатории показали, что аккумулятор с катодом из восстановленного материала ни в чём не уступает аккумулятору с катодом, изготовленным из свежего сырья.

Новейшие автомобильные литиево-ионные аккумуляторы Samsung

Разработка учёных убивает нескольких зайцев. Экономятся земные ресурсы, отходы не будут засорять окружающую среду, а аккумуляторы из «вторсырья» могут стать дешевле. Предложенный профессором Женг Ченом техпроцесс вдвое экономичнее задействованных сегодня при переработке катодов. Так, на восстановление первичных свойств материала уходит 5,9 мегаджоулей, что эквивалентно трём четвёртым бокала бензина. Для внедрения техпроцесса на производство необходимо создать автоматизированную систему извлечения катодов из аккумуляторов вне зависимости от формфактора батарей и адаптировать лабораторные операции до промышленного уровня. Планируется, что переработкой будут заниматься предприятия, расположенные в Азии.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

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

Tesla в полтора раза увеличит емкость самого мощного в мире литий-ионного аккумулятора

В первой половине 2020 г. Tesla Inc. планирует увеличить мощность крупнейшей в мире литий-ионной аккумуляторной батареи Hornsdale Power Reserve, также известной как «Большая батарея Тесла», со 100 до 150 МВт. Емкость аккумулятора пропорционально вырастет до 193,5 МВт ч. Это должно повысить стабильность энергосети в Южной Австралии, где расположен аккумулятор, сообщила во вторник французская компания Neoen, которой принадлежит батарея.

Стоимость проекта составит 71 млн австралийских долларов (сумма эквивалентна $42,3 млн). Из них 3 млн австралийских долларов выделит правительство штата, еще 8 млн австралийских долларов – Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии. Каким образом будет профинансирована остальная часть проекта, Neoen не сообщила.

Кроме рекордной емкости «Большая батарея Тесла» известна тем, что была построена «на спор». Аккумулятор был собран в Джеймстауне в 2017 г., после того как сильнейший за последние 50 лет ураган повредил объекты инфраструктуры и оставил без электричества около 1,7 млн человек. Генеральный директор Tesla Илон Маск заявил тогда, что его компания готова решить проблему, построив супераккумулятор за три месяца, а если не уложится в срок, строительство не будет стоить Австралии ни цента. В итоге станцию построили за два месяца и $66 млн, и сейчас она подключена к ветряной электростанции Hornsdale, построенной Neoen.

150 МВт

составит мощность крупнейшей в мире литий-ионной аккумуляторной батареи Hornsdale Power Reserve

При полной зарядке аккумулятор может обеспечивать электричеством до 30 000 домов в течение часа. В отсутствие форс-мажора она используется для стабилизации энергосистемы и позволяет выравнивать стоимость электроэнергии между суточными пиками и падением потребления. За год использования батарея позволила потребителям сэкономить суммарно более 50 млн австралийских долларов, говорится в сообщении Neoen.

Развитие систем накопления электроэнергии связано с ростом генерации, основанной на нестабильных источниках – солнце и ветре, говорит руководитель направления «Электроэнергетика» центра энергетики московской школы управления «Сколково» Алексей Хохлов. «По оценкам Bloomberg New Energy Finance, установленная мощность накопителей в мире вырастет с 9 ГВт в 2018 г. до 1095 ГВт в 2040 г. За это время в отрасль будет вложено $662 млрд», – приводит данные Хохлов. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что мощность промышленных накопителей к 2040 г. составит 330–550 ГВт. «Стоимость хранения при этом будет снижаться – ожидается, что цены на литий-ионные батареи к 2030 г. упадут вдвое по сравнению с 2018 г.», – говорит Хохлов. В перспективе 10 лет накопители могут стать экономически эффективнее, чем газотурбинные установки, которые сейчас используются для балансировки энергосистем, говорит эксперт.

Пока 95% всех накопителей в мире – гидроаккумулирующие электростанции, но это технически сложные и дорогие сооружения, говорит консультант Vygon Consulting Максим Баранов. В то же время в мире развиваются альтернативные технологии, рассказывает эксперт: в 2017 г. в США была введена литий-ионная батарея емкостью 120 МВт ч, в 2019 г. в Абу-Даби 15 систем хранения на натрий-серных аккумуляторах объединили в один «виртуальный накопитель» емкостью 648 Мвт ч. При этом литий-ионные батареи ежегодно дешевеют на 5–10%, сейчас они продаются по $450–550 за 1 кВт ч.

В России стимулом для развития технологий накопления энергии также может стать ввод новых зеленых мощностей, считает Хохлов.

Апельсиновая кожура поможет переработать литий-ионные аккумуляторы

Rebecca Siegel /flickr

Химики из Франции и Сингапура предложили добывать ценные металлы из литий-ионных аккумуляторов с помощью лимонной кислоты и восстановителя из экстракта апельсиновой кожуры. Новый способ позволяет регенерировать из катодного материала более 90 процентов кобальта без образования вредных побочных продуктов. Результаты исследования опубликованы в журнале Environmental Science & Technology.

Рынок литий-ионных аккумуляторов постоянно растет и по прогнозам к 2026 году достигнет 139 миллиардов долларов. Вместе с производством растет и количество вышедших из строя аккумуляторов. В настоящее время в Евросоюзе перерабатывается только пять процентов использованных литий-ионных аккумуляторов, в других странах, в том числе и в России — еще меньше. Между тем такая переработка могла бы быть очень выгодной: помимо лития, запасы которого на нашей планете истощаются, из использованных аккумуляторов можно регенерировать кобальт (Co), а также марганец (Mn) и никель (Ni).

Проблема в том, что дешевого, экологичного и безопасного способа выделения металлов из литий-ионных аккумуляторов пока не существует. Металлы можно восстанавливать так называемым пирометаллургическим способом: длительным нагревом до температуры 500 градусов Цельсия и выше, которое требует больших затрат энергии. Другой вариант — использование сильных неорганических кислот (серной, азотной, соляной) в сочетании с восстановителем (чаще всего это перекись водорода). Этот процесс протекает при более низкой температуре (от 100 до 200 градусов Цельсия), но у него есть другой существенный недостаток — образование большого количества вредных побочных продуктов, среди которых оксиды серы и азота, а также газообразный хлор. Более мягкие и экологичные способы выделения металлов, которые основаны на использовании слабых неорганических кислот (например, лимонной) и более мягких восстановителей пока недостаточно эффективны, чтобы применять их в промышленности.

Чор Йонг Тай (Chor Yong Tay) и Мадхави Шринивасан (Madhavi Srinivasan) из Наньянского технологического университета в Сингапуре совместно с коллегами предложили одновременно экологичный и эффективный способ переработки литий-ионных аккумуляторов. Они использовали лимонную кислоту, а в качестве восстановителя — экстракт апельсиновой кожуры. Восстановительные свойства апельсиновой кожуры известны ученым уже давно, хотя однозначного объяснения этому феномену пока нет. По всей видимости, причин две: термическое преобразование целлюлозы в восстанавливающие сахара (например, глюкозу и ксилозу) и наличие природных антиоксидантов, таких как флавоноиды и фенольные кислоты.

Для того чтобы получить восстанавливающий препарат, апельсиновую кожуру мелко крошили, сушили при температуре 60 градусов Цельсия в течение трех дней и пропускали через металлическую сетку с диаметром отверстий 250 микрометров. На этом этапе было важно точно знать количество восстановителя, поэтому ученые высчитывали массу влаги в каждом образце кожуры методом термогравиметрического анализа. Сначала новый восстановитель испытали на чистом оксиде лития-кобальта LiCoO₂, а затем перешли к регенерации металлов из старых литий-ионных аккумуляторов с напряжением единичного элемента от 3,1 до 3,4 вольта. 

Перед регенерацией аккумуляторы полностью разряжали, поместив на ночь в раствор хлорида натрия. Затем аккумуляторы вскрывали, содержащийся внутри черный порошок, богатый металлами, смешивали с препаратом апельсиновой кожуры и лимонной кислотой и кипятили при перемешивании — концентрацию кислоты, скорость перемешивания и количество восстановителя варьировали. После четырех часов кипячения реакцию прекращали и полученный раствор очищали от остатков нерастворившегося твердого материала сначала центрифугированием, а затем фильтрованием. Значительная часть металлов переходит в раствор, кобальт, никель и марганец можно осадить в виде нерастворимых гидроксидов (гидроксид лития растворим и останется в растворе). Ученые проводили параллельно два эксперимента — с апельсиновой кожурой и стандартным восстановителем, перекисью водорода, чтобы сравнить их эффективность. Количество восстановленных металлов высчитывали с помощью метода атомно-эмисионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. (ICP-OES).

Схема выделения металлов из литий-ионных аккумуляторов с помощью препарата апельсиновой кожуры

Wu et al. / Environmental Science & Technology, 2020

Ученым удалось извлечь из старых аккумуляторов 98,9 процента кобальта, 72,5 процента лития, 98,2 процента никеля и 99,8 процента марганца — для всех металлов кроме лития препарат апельсиновой кожуры оказался эффективнее, чем перекись водорода. Полученный оксид кобальта смешали с карбонатом лития и прокалили на воздухе при температуре 850 градусов Цельсия, чтобы получить смешанный оксид лития кобальта LiCoO_2. Из LiCoO₂ затем изготовили катоды для литий-ионных аккумуляторов — по своим характеристикам они не уступали стандартным устройствам. Кроме того, ученые протестировали побочные продукты, которые получаются в реакции растворения черного порошка, и убедились, что они не токсичны.

Над поиском дешевых и экологичных способов восстановления ценных металлов работают сейчас многие ученые. Например, в июне корейские химики разработали пористый полимер, который позволяет селективно выделять золото из старых покрытий печатных плат. Один грамм такого сорбента себестоимостью пять долларов мог захватывать более полутора грамм золота ценой около 64 долларов.

Наталия Самойлова

Аккумуляторные шкафы литий-ионная батарея ИБП

Компактное инновационное решение для защиты электропитания

Максимальная эксплуатационная готовность

• Очень быстрая подзарядка батареи ИБП.
• Гарантированное наращивание для повышения мощности или резервирования.
• Сниженные затраты на техническое обслуживание компонентов батарей.

Чрезвычайно высокая надежность

• Оптимальная производительность во всех критически важных рабочих условиях.
• Интерактивное управление батареей ИБП.
• Встроенная система мониторинга элементов.
• Большой диапазон рабочих температур (от 0°C до +40°C).

Экономически выгодное решение

• Высокая плотность мощности при уменьшенной занимаемой площади.
• Установленный срок эксплуатационной службы более 15 лет.
• Более высокое высокая емкость при циклировании: В 10 раз больше, чем батарея VLRA ИБП.
• Меньше требований к охлаждению.

ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ ИБП: сравнение с батареями VRLA по занимаемой площади

Решение для аккумулирования и хранения резервной энергии с использованием батарей VRLA

TOCK 011 A

Решение для аккумулирования и хранения резервной энергии с использованием литий-ионной батареи ИБП

STOCK 012 A

ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ ИБП

Экономия ценного пространства благодаря уменьшенной занимаемой площади.

ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ ИБП: сравнение с свинцово-кислотными батареями по занимаемой площади

ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ ИБП Примеры конфигураций(1)	ЗАНИМАЕМАЯ ПЛОЩАДЬ
	ЛИТИЙ-ИОННАЯ БАТАРЕЯ ИБП	БАТАРЕИ VRLA
Питание: 200 кВА Время работы от батареи: 8 мин	Занимаемая площадь: 0,95 м2	Занимаемая площадь: 1,96 м2
Питание: 500 кВА Время работы от батареи: 9 мин	Занимаемая площадь: 2,69 м2	Занимаемая площадь: 4,32 м2
Питание: 1,2 МВА Время работы от батареи: 8 мин	Занимаемая площадь: 7,87 м2	Занимаемая площадь: 13,93 м2

Нобелевку по химии дали за разработку литий-ионных аккумуляторов :: Общество :: РБК

Гуденаф предсказал, что у катода будет еще больший потенциал, если его выполнить с использованием оксида вместо сульфида лития. В 1980 году он продемонстрировал, что оксид кобальта с интеркалированными ионами лития (интеркаляция — внедрение ионов между молекулами или группами атомов другого типа) может производить до четырех вольт (у Уиттингема получилось выработать два вольта энергии благодаря своему прототипу).

На основе катода Гуденафа в 1985 году Ёсино создал первую коммерчески жизнеспособную литий-ионную батарею. Вместо того чтобы использовать литий в аноде, он использовал нефтяной кокс — углеродный материал, который тоже может интеркалировать ионы лития. У японца наконец получился легкий износостойкий аккумулятор, который можно заряжать сотни раз.

Читайте на РБК Pro

В этом году размер Нобелевской премии составляет 9 млн шведских крон, или чуть меньше $1 млн.

Как правило, Нобелевский комитет до последнего не раскрывает информацию о претендентах на премию. Но прогнозированием возможных кандидатов на соискание самой престижной премии мира занимаются исследователи из Clarivate Analytics, которые выносят свои предположения на основе мировых рейтингов цитируемости ученых в той или иной области знаний. Они предполагали, что Нобелевскую премию по химии этого года могут дать за одно из трех открытий:

• исследование в области синтетической органической химии, а именно реакции Хьюсгена — химической реакции присоединения органических соединений азидов к таким углеводородам, как алкены и алкины;
• изобретение метода Саузерн-блот для определения конкретных последовательностей ДНК в образцах. «Его изобретение стало началом генетического картирования (определение положения генов на генетической карте. — РБК), диагностики и скрининга, и это служит основой современной персонализированной медицины», — отметили аналитики Clarivate Analytics;
• исследование синтеза ДНК и секвенирования генома.

Нобелевку по медицине дали за изучение реакции клеток на кислород

Нобелевская неделя открылась в Стокгольме двумя днями ранее, 7 октября, с объявления имен лауреатов премии по физиологии или медицине. Ее получили американские ученые Уильям Кэлин и Грегг Семенза, а также британец Питер Рэтклифф за изучение реакции клеток на кислород. Они раскрыли молекулярные механизмы, которые стоят за тем, как клетки реагируют на изменения в снабжении кислородом.

Теоретик и первооткрыватели экзопланеты поделили Нобелевку по физике

На следующий день, 8 октября, Шведская королевская академия наук разделила Нобелевскую премию по физике между швейцарскими учеными Дидье Келозом и Мишелем Майором, которые открыли первую экзопланету в 1995 году, и канадским космологом Джимом Пиблзом, работавшим над моделью Большого взрыва.

В прошлом году Нобелевскую премию по химии дали трем ученым — Фрэнсису Арнольду, Джорджу Смиту и сэру Грегори Уинтеру, которые занимались исследованиями направленной эволюции химических молекул, а также пептидов и антител. Сделанные ими открытия, отметили тогда в Нобелевском комитете, позволят в будущем решить многие проблемы человечества.

Electrovaya, высокотехнологичная компания по производству литий-ионных аккумуляторов, внесена в листинг NASDAQ

TORONTO, ON / ACCESSWIRE / 23 февраля 2021 г. / Electrovaya Inc. («Электровая» или «Компания») (TSX: EFL) (OTCQB: EFLVF), производитель литий-ионных аккумуляторов с лучшими в отрасли характеристиками и значительной интеллектуальной собственностью, подал первоначальную заявку на листинг своих обыкновенных акций на фондовой бирже Nasdaq («NASDAQ»).

Компания стремится к листингу NASDAQ, чтобы улучшить свой инвестиционный профиль с целью привлечения институциональных и розничных инвесторов, расширения возможностей слияний и поглощений и повышения акционерной стоимости.

«Электровая» в настоящее время получает большую часть доходов в США. Литий-ионные аккумуляторы компании используются для питания критически важных электрических погрузчиков примерно в 48 местах, большинство из которых находится в США. Компания ожидает, что после недавнего подписания стратегического соглашения о продажах с Raymond Corp., а также включения в список UL2580 компании Electrovaya продажи аккумуляторных батарей в США и других странах будут продолжать расти. В дополнение к существующей линейке аккумуляторных батарей для электрических погрузчиков «Электровая» также разрабатывает высоковольтные аккумуляторные батареи для электрических автобусов и электрических грузовиков.

«Электровая» — высокотехнологичная компания, имеющая более 100 патентов на технологию литиево-ионных аккумуляторов. Эта интеллектуальная собственность сосредоточена на таких областях, как керамические сепараторы, производство нетоксичных электродов, твердотельные батареи, конструкция ячеек, электроды с высокой плотностью энергии, системы управления батареями, снижение паразитных реакций и проектирование системы.

Обыкновенные акции «Электровая» будут продолжать котироваться и торговаться на Фондовой бирже Торонто под символом «EFL».Листинг обыкновенных акций Компании на NASDAQ остается предметом рассмотрения и утверждения заявки Компании на листинг и удовлетворения всех применимых листинговых и нормативных требований, и нет никакой гарантии, что NASDAQ одобрит листинг простых акций Компании.

История продолжается

За дополнительной информацией обращайтесь:

Контактное лицо для инвесторов:
Джейсон Рой
Electrovaya Inc.
Телефон: 905-855-4618
Эл. Почта: jroy @ electrovaya.com
www.electrovaya.com

Контакт для СМИ:
Питер Ковен
Bay Street Communications
Телефон: 647-496-7857
Электронная почта: [email protected]
www.electrovaya.com

О компании Electrovaya Inc.

Electrovaya Inc. (TSX: EFL) (OTCQB: EFLVF) проектирует, разрабатывает и производит запатентованные литий-ионные батареи, аккумуляторные системы и связанные с ними продукты для хранения энергии, экологически чистого электрического транспорта и других специализированных приложений. Электровая — технологическая компания с обширной интеллектуальной собственностью. Компания Electrovaya со штаб-квартирой в Онтарио, Канада, имеет производственные мощности в Канаде с клиентами по всему миру. Чтобы узнать больше о том, как Electrovaya обеспечивает мобильность и хранение энергии, пожалуйста, посетите www.electrovaya.com

Заявления о перспективах

Этот пресс-релиз содержит прогнозные заявления, касающиеся намерения Компании перечислить свои общие акции на NASDAQ и торговля такими обыкновенными акциями на них, а также общее воздействие на Компанию и акционеров в результате, и обычно могут быть определены с помощью таких слов, как «может», «будет», «мог бы», » следует «,» будет «,» вероятно «,» возможно «,» ожидать «,» намереваться «,» оценить «,» предвидеть «,» верить «,» планировать «,» цель «и» продолжать «(или отрицательное из них), а также слова и выражения аналогичного значения.Хотя Компания считает, что ожидания, отраженные в таких прогнозных заявлениях, являются разумными, такие заявления связаны с рисками и неопределенностями, и не следует чрезмерно полагаться на такие заявления. При составлении прогнозных заявлений применяются определенные существенные факторы и допущения, и фактические результаты могут существенно отличаться от тех, которые выражены или подразумеваются в таких заявлениях. Заявления относительно намерения Компании разместить свои обыкновенные акции на NASDAQ и их возможной торговли на них основаны на предположении, что Компания сможет удовлетворить минимальные требования для листинга на NASDAQ, включая требования к минимальной цене акций и завершение консолидация находящихся в обращении обыкновенных акций для достижения такого минимального ценового порога, и что его канадский отчет о раскрытии информации, который может время от времени дополняться, будет удовлетворительным для использования в целях регистрации класса своих ценных бумаг в SEC.Заявления о потенциальных преимуществах листинга на NASDAQ основаны на предположениях о том, что повышение видимости и ликвидности для торговли в целом положительно повлияет на торговую цену обыкновенных акций Компании. Важные факторы, которые могут привести к тому, что фактические результаты могут существенно отличаться от ожиданий, включают, помимо прочего, колебания цен на акции, макроэкономическое влияние на Компанию и ее бизнес, а также на отрасль литиевых батарей в целом, процессы утверждения листинга и утверждения регистрации NASDAQ SEC. , а также потенциальные негативные последствия от листинга на крупной фондовой бирже США, повышенного внимания со стороны инвестиционного сообщества.Дополнительную информацию о существенных факторах, которые могут привести к тому, что фактические результаты могут существенно отличаться от ожиданий, а также о существенных факторах или предположениях, применяемых при составлении прогнозных заявлений, можно найти в Годовой информационной форме Компании за год, закончившийся 30 сентября 2020 года, в разделе «Факторы риска» , а также в последнем ежегодном Обсуждении и анализе Руководством Компании в разделе «Качественное и количественное раскрытие информации о рисках и неопределенностях», а также в других публичных документах по раскрытию информации, поданных в канадские регулирующие органы по ценным бумагам. Компания не берет на себя никаких обязательств по публичному обновлению или пересмотру каких-либо прогнозных заявлений, содержащихся в этом документе, будь то в результате получения новой информации, будущих событий или иным образом, за исключением случаев, предусмотренных законом.

ИСТОЧНИК: Electrovaya, Inc.

См. Исходную версию на accesswire.com:
https://www.accesswire.com/631244/Electrovaya-a-Technology-Intensive-Lithium-Ion-Battery-Company- Внесен в список NASDAQ

Литий-металлические батареи для электромобилей

Рождение батареи

История литий-металлических батарей началась в начале 1970-х годов и тесно связана с разработкой литий-ионных батарей, от которых мы зависим сегодня.

Нефтяные кризисы той эпохи в сочетании с опасениями по поводу пикового уровня добычи нефти на раннем этапе внезапно возродили интерес к электромобилям, впервые с момента зарождения автомобильной промышленности. К 1972 году American Motors, Chrysler, Ford, GM, Toyota, VW и другие работали над электромобилями, как описывает научный писатель Сет Флетчер в книге Bottled Lighting . Тем временем крупные промышленные лаборатории, в том числе лаборатории GE, Dow Chemical и Exxon, искали химический состав аккумуляторов лучше.

Батареи, которые в то время были в основном свинцово-кислотными, не могли работать на расстояниях или скоростях газовых двигателей. В 1969 году экспериментальный электромобиль General Motors 512 имел максимальную скорость около 30 миль в час с запасом хода 47 миль.

В литий-ионной батарее ионы лития перемещаются между анодом и катодом взад и вперед, когда батарея заряжается и разряжается. В батарее QuantumScape ионы проходят через сепаратор и образуют идеально ровный слой между ним и электрическим контактом, создавая анод, когда он заряжается.В его истощенном состоянии отсутствует анод.

В 1972 году исследовательское подразделение Exxon наняло молодого химика по имени Стэн Уиттингем в связи с его постдокторской работой в Стэнфорде. В частности, он разрабатывал кристаллические материалы, которые позволяли ионам легко входить и выходить. В Exxon Уиттингем и его коллеги начали эксперименты с многообещающим пористым материалом для катода: дисульфидом титана. Они соединили его с анодом из металлического лития, высокореактивного материала, который легко высвобождает свои электроны.Это сработало на удивление хорошо.

Команда подала заявку на патент в 1973 году, опубликовала знаменательную статью в Science в 1976 году и продемонстрировала увеличенную версию элементов на автосалоне в 1977 году.

Незакрепленные литий-ионные аккумуляторы, вызывающие опасность возгорания, продаются на крупных веб-сайтах

Мощные литий-ионные аккумуляторы, которые, по мнению экспертов, не должны продаваться индивидуально из-за опасности взрыва и травм, продаются напрямую ничего не подозревающим покупателям, расследование NBC News показало найденный.

Корреспондент NBC News Вики Нгуен, занимающийся расследованиями и потребителями, поделилась СЕГОДНЯ в понедельник, что она нашла тысячи результатов для аккумуляторов 18650 на Amazon и Walmart. com, несмотря на новое предупреждение Комиссии по безопасности потребительских товаров «не использовать свободные литий-ионные элементы 18650», потому что они могут вызвать «серьезные травмы или смерть … и не предназначены для индивидуальной продажи потребителям».

Батарея 18650 названа в честь своего размера (18 x 65 миллиметров) и является одной из самых распространенных литий-ионных батарей в мире, которую можно найти во всем, от ноутбуков до инструментов и игрушек.Согласно видеороликам службы безопасности, просмотренным NBC News, дешевые подделки батареи также являются обычным явлением и могут быть легко воспламеняемыми, вызывая возгорание в кошельках покупателей и даже их штанах.

Смотрите СЕГОДНЯ весь день! Получите лучшие новости, информацию и вдохновение от СЕГОДНЯ в течение всего дня.

Эксперты говорят, что они никогда не должны продаваться без упаковки, как батареи AAA или AA, потому что у них нет схемы, которая их защищает, поэтому, если они вступят в контакт с металлическими предметами, такими как монеты или ключи, они могут воспламениться и вызвать пожар.

Профессор Колумбийского университета Дэн Стейнгарт, имеющий 20-летний опыт изучения и разработки аккумуляторов, рассказал об опасностях СЕГОДНЯ.

«Вы, по крайней мере, обожжете себе руку, если произойдет короткое замыкание», — сказал он Нгуену. «А в самом худшем случае вы разожжете пожар».

Нгуен нашел на Amazon обзоры аккумуляторов, в которых клиенты писали, что они «опасны», «очень сильно нагрелись и начали курить», а один человек написал, что они «опасны возгорания» и «почти сожгли мой дом».«

Amazon перечисляет аккумуляторы 18650 как запрещенный товар, но расследование показало, что батареи продаются третьими сторонами, а также напрямую Amazon. Проданные напрямую являются частью« складских сделок »Amazon, то есть продуктов, которые были возвращены и перепродаются со скидкой после прохождения проверки качества. (Эта проверка включает наклейку на коробке с надписью «проверено»).

Эксперты предупреждают, что потребители не должны покупать незакрепленные батареи 18650, поскольку они могут представлять опасность пожара. СЕГОДНЯ

NBC News закупила на складе Amazon 11 предметов, которые поставлялись с незакрепленными батареями 18650 и были помечены как «проверенные».«Все они были протестированы в прошлом году в инженерной лаборатории Колумбийского университета, которая показала, что девять из них были подделками.

Подделки содержали гораздо меньше компонентов для зарядки внутри под рентгеновскими лучами, по сравнению с обычными батареями.

« Если батарея не является сделано так, как вы ожидаете, это по своей сути небезопасно », — сказал Стейнгарт.

Команда Стейнгарта также вскрыла одну из батарей в камере безопасности для проверки материалов.

« Вы не должны использовать эту батарею , — сказал Стейнгарт, изучая вскрытую батарею.«Он плохо спроектирован, он не должен продаваться, люди не должны его использовать».

Amazon сказал NBC News, что можно продавать батареи, если они упакованы с другими предметами, такими как фонарик. Компания заявила, что списки незакрепленных аккумуляторов 18650 запрещены, но NBC News нашла многочисленные списки именно этого в поиске.

Amazon удалила списки незакрепленных аккумуляторов 18650 после того, как NBC News проинформировала о них, и заявила, что будет искать на рынке списки, которые нарушают ее условия.

«Безопасность — главный приоритет», — говорится в заявлении Amazon для NBC News. «У нас есть упреждающие меры, чтобы предотвратить попадание в списки подозрительных или несоответствующих продуктов, и мы отслеживаем продукты, продаваемые в наших магазинах, на предмет безопасности».

Связанные

После того, как мы опубликовали нашу историю, Walmart ответил, что удалит отдельные списки аккумуляторов 18650 со своего рынка.

Поверенный по интеллектуальной собственности Крис Джонсон подает в суд на Amazon, чтобы вывести аккумуляторы с ее рынка.

«Я абсолютно уверен, что это реальная опасность», — сказал он Нгуену. «Для меня непостижимо, что Amazon не знает, что эти батареи 18650 не опасны. Они знают, что они опасны».

Для клиентов, пытающихся определить, безопасна ли батарея 18650, которую они покупают, Стейнгарт сказал Нгуену, что если она имеет необычную упаковку и выглядит так, будто она готова к подключению к вашему устройству, это большой красный флаг. Обычно на них есть простая синяя обертка, которая должна быть уже встроена в ваше устройство, где вы ее никогда не увидите.

Вики Нгуен, корреспондент NBC News по расследованиям и потребителям.См. Ее репортажи «СЕГОДНЯ», «Ночные новости с Лестером Холтом» и MSNBC.

Скотт Стамп

Toyota разработает твердотельный литий-металлический аккумулятор

Toyota подтвердила на этой неделе, что она разрабатывает твердотельную батарею для электрификации транспортных средств. По сравнению с обычными литий-ионными, твердотельные литий-металлические батареи намного легче, мощнее, занимают меньше места, заряжаются быстрее, служат дольше и представляют гораздо меньший риск воспламенения.

Хотя Toyota, материнская компания производителя грузовиков Hino, не раскрывает подробностей по этому поводу, они все же сделали следующее заявление:

Батареи нового поколения, такие как твердотельные и металл-воздушные батареи, более безопасны и демонстрируют более высокие характеристики, чем литий-ионные батареи. В настоящее время мы работаем над исследованиями и разработками, включая технологию производства твердотельных аккумуляторов, и достигли сверхмалого размера BEV. Мы ускоряем разработку с целью коммерциализации к первой половине 2020-х годов.

Пока нет информации о том, будет ли дочерняя компания Toyota по производству коммерческих автомобилей Hino использовать твердотельные батареи компании. Hino использовала обычные литий-ионные батареи в своих гибридных грузовиках.

Nikkei, которая позиционирует себя как крупнейшая в мире финансовая газета, назвала твердотельные батареи Toyota «изменением правил игры» и добавила, что автопроизводитель стремится стать первым OEM-производителем, который выведет на рынок электромобили, работающие на этой технологии.В документе добавлено, что первый прототип будет выпущен в этом году и поступит к дилерам где-то в начале 2020-х годов.

QuantumScape сообщает, что его твердотельный аккумулятор примерно в два раза больше плотности энергии, чем у обычного литий-ионного аккумулятора. Источник: QuantumScape

Toyota присоединяется к программе QuantumScape, поддерживаемой Volkswagen, и сообщает последние важные новости о разработке твердотельных аккумуляторов. Стартап QuantumScape из Калифорнии сообщил в декабре, что его твердотельная конструкция предлагает на 80% больший диапазон, чем существующие литий-ионные элементы, время зарядки 15 минут и более длительный срок службы.Батареи также весят меньше (они практически не содержат анодов), обладают почти вдвое большей удельной энергией, чем обычные литий-ионные, занимают меньше места и имеют прочный негорючий сепаратор.

Volkswagen, как и другие производители оригинального оборудования, вложил миллиарды долларов в разработку электромобилей. Как и другие производители оригинального оборудования, VW работает вместе с другими производителями автомобилей для достижения своих целей. До приобретения Navistar за 3,8 миллиарда долларов в октябре подразделение грузовых автомобилей VW, Traton, работало с Navistar над разработкой полностью электрического среднетоннажного грузовика International MV, который был представлен на Североамериканской выставке коммерческих автомобилей в Атланте осенью 2019 года. .Ожидается, что этот грузовик выйдет в продажу в начале 2022 года.

Traton недавно расширил свое партнерство по производству грузовиков, включив в него разработку грузовиков на топливных элементах с Hino. Топливные элементы — это тип электрической трансмиссии, в которой для питания двигателей используются обычные литий-ионные батареи, в то время как генераторы топливных элементов вырабатывают электричество. Toyota, не новичок в электрификации грузовиков, вместе с Kenworth в Южной Калифорнии работает над тестированием топливных элементов T-880 класса 8, работающих на топливных элементах, используемых в легковых автомобилях Toyota Mirai (см. Фото выше).Если в конечном итоге грузовики на топливных элементах будут оснащены твердотельными батареями, они смогут получить более высокую производительность, а именно улучшенный расход топлива при заметном снижении веса батареи.

Как работает литий-ионный аккумулятор?

Представьте себе мир без литий-ионных батарей (часто называемых литий-ионными батареями или LIBs ). Нужна помощь? Мобильные устройства не будут выглядеть так, как сейчас. Представьте себе огромные, тяжелые сотовые телефоны и ноутбуки. Также представьте, что обе эти вещи настолько дороги, что их могут себе позволить только очень богатые люди.Вы представляете 80-е годы. Страшно, правда?

Знаете ли вы?

Литий-ионные батареи были впервые изготовлены и произведены компанией SONY в 1991 году.

Литий-ионные батареи стали огромной частью нашей мобильной культуры. Они обеспечивают питание большей части технологий, которые использует наше общество.

Из чего состоит литий-ионный аккумулятор?

Батарея состоит из нескольких отдельных ячеек , которые соединены друг с другом.Каждая ячейка содержит три основные части: положительный электрод , (катод , ), отрицательный электрод (анод , ) и жидкий электролит , .

Части литий-ионной батареи (© Let’s Talk Science, 2019, на основе изображения ser_igor с iStockphoto).

Литий-ионные батареи, подобно сухим щелочным батареям, используемым в часах и пультах дистанционного управления от телевизора, обеспечивают питание за счет движения ионов. Литий в своей элементарной форме чрезвычайно реактивен.Вот почему в литий-ионных батареях не используется элементарный литий. Вместо этого литий-ионные батареи обычно содержат оксид лития-металла, такой как оксид лития-кобальта (LiCoO ₂ ). Это поставляет литий-ионы. В катоде используются оксиды лития-металла, а в аноде — литий-углеродные соединения. Эти материалы используются, потому что они допускают интеркаляцию. Интеркаляция означает, что молекулы могут что-то в них вставлять. В этом случае электроды могут легко перемещать ионы лития в свою структуру и выходить из нее.

Каков химический состав литий-ионных батарей?

Внутри литий-ионной батареи протекают окислительно-восстановительные реакции (Redox).

Восстановление происходит на катоде. Здесь оксид кобальта соединяется с ионами лития с образованием оксида лития-кобальта (LiCoO ₂ ). Половина реакции:

CoO ₂ + Li ⁺ + e ^— → LiCoO ₂

Окисление происходит на аноде.Здесь соединение интеркаляции графита LiC ₆ образует графит (C ₆ ) и ионы лития. Половина реакции:

LiC ₆ → C ₆ + Li ⁺ + e ^—

Вот полная реакция (слева направо = разрядка, справа налево = зарядка):

LiC ₆ + CoO ₂ ⇄ C ₆ + LiCoO ₂

Как работает подзарядка литий-ионного аккумулятора?

Когда литий-ионный аккумулятор в мобильном телефоне питает его, положительно заряженные ионы лития (Li +) перемещаются от отрицательного анода к положительному катоду.Они делают это, перемещаясь через электролит, пока не достигнут положительного электрода. Там они хранятся. С другой стороны, электроны движутся от анода к катоду.

Что происходит в литий-ионной батарее при разряде (© Let’s Talk Science, 2019 г. , на основе изображения ser_igor с iStockphoto).

Иллюстрация — текстовая версия

Когда батарея используется, ионы лития текут от анода к катоду, а электроны движутся от катода к аноду.

Когда вы заряжаете литий-ионный аккумулятор, происходит прямо противоположный процесс. Ионы лития возвращаются от катода к аноду. Электроны движутся от анода к катоду.

Что происходит с литий-ионным аккумулятором при зарядке (© Let’s Talk Science, 2019 г., на основе изображения ser_igor с iStockphoto).

Иллюстрация — текстовая версия

Когда батарея заряжается, ионы лития текут от катода к аноду, а электроны движутся от анода к катоду.

Пока ионы лития переходят от одного электрода к другому, существует постоянный поток электронов. Это дает энергию для работы вашего устройства. Поскольку этот цикл может повторяться сотни раз, этот тип батареи перезаряжаемый .

Знаете ли вы?

Иногда литий-ионные батареи называют «батареями кресел-качалок». Это потому, что ионы лития «качаются» между электродами.

Что делает литий-ионные аккумуляторы подходящими для мобильных технологий?

Все просто. Литий-ионные аккумуляторы имеют самую высокую плотность заряда среди всех сопоставимых систем. Это означает, что они могут дать вам массу энергии, не будучи очень тяжелыми.

Это по двум причинам. Во-первых, литий — это самый электроположительный элемент . Электроположительность — это мера того, насколько легко элемент может отдавать электроны для образования положительных ионов. Другими словами, это мера того, насколько легко элемент может производить энергию.Литий очень легко теряет электроны. Это означает, что он может легко производить много энергии.

Литий также самый легкий из всех металлов. Как вы уже знаете, в качестве электродов в литий-ионных батареях используются интеркаляционные материалы, а не металлический литий. Тем не менее, эти батареи весят намного меньше, чем батареи других типов, в которых используются такие металлы, как свинец или никель.

Есть ли риски при использовании литий-ионных батарей?

Эти батареи впечатляют, но у них есть свои недостатки.Самая большая жалоба заключается в том, что они довольно быстро изнашиваются независимо от того, используете вы их или нет. Обычный литий-ионный аккумулятор прослужит около 2–3 лет, прежде чем его потребуется заменить. Это может обойтись дорого! Производство и утилизация литий-ионных батарей также оказывает большое влияние на окружающую среду, поэтому чем дольше эти батареи могут прослужить, тем лучше.

Как вы узнали, литий чрезвычайно реактивен. Когда производители производят литий-ионные батареи, они должны принимать определенные меры предосторожности, чтобы их можно было безопасно использовать.Однако вы, возможно, слышали о некоторых электронных устройствах, таких как ноутбуки или сотовые телефоны, которые загорелись из-за своих батарей. Хотя это может быть хорошим предлогом, чтобы не сдать эссе на английском вовремя, это довольно опасная ситуация. По соображениям безопасности литий-ионные батареи включают сепаратор. Это предотвращает соприкосновение электродов элементов батареи друг с другом. Но если этот разделитель будет порван или поврежден, электроды могут соприкоснуться. Это может вызвать сильное перегревание. Если в результате этого нагрева образуется искра, легко воспламеняющийся электролит может загореться.

Как только в одной камере возникает пламя, оно может быстро распространиться на другие. И прежде чем вы это узнаете, ваш ноутбук представляет собой лужу расплавленного пластика. Накопление тепла также может вызвать очень быстрое повышение давления в вашем ноутбуке и БУМ!

Посмотрите, что происходит при коротком замыкании литий-ионного аккумулятора (1:13 мин.).

Тем не менее, не стоит особо беспокоиться. Эти события очень редки. На самом деле литий-ионные батареи очень безопасны. Кроме того, прямо сейчас проводится множество исследований по улучшению каждой части этих батарей.Например, исследователи создали жидкий электролит, который при ударе превращается в твердое тело. Это поможет предохранить батареи от перегрева или возгорания в случае их повреждения! Вскоре литий-ионные батареи, вероятно, станут еще безопаснее, прослужат дольше и будут стоить еще дешевле.

Знаете ли вы?

Большинство электромобилей работают на литий-ионных батареях. Мы начинаем видеть все больше и больше автомобилей, которые подключаются к сети вместо того, чтобы заправляться бензином!

Кремниевая анодная структура создает новый потенциал для литий-ионных батарей

ИЗОБРАЖЕНИЕ: В камере 1 выращиваются наночастицы, сделанные из металлического тантала.Внутри этой камеры отдельные атомы тантала собираются вместе, подобно каплям дождя. В камере 2 … посмотреть еще

Кредит: Схема создана Павлом Пученковым, Отдел научных вычислений и анализа данных OIST.

• Новое исследование выявило наноструктуру, улучшающую анод литий-ионных батарей
• Вместо графита в качестве анода исследователи обратились к кремнию: материалу, который накапливает больше заряда, но подвержен растрескиванию.
• Команда создала кремниевый анод, нанеся атомы кремния поверх металлических наночастиц.
• Полученная наноструктура формирует арки, увеличивая прочность и структурную целостность анода.
• Электрохимические испытания показали, что литий-ионные батареи с улучшенными кремниевыми анодами имеют более высокую емкость заряда и более длительный срок службы

Новое исследование, проведенное Окинавским институтом науки и технологий (OIST), выявило конкретный строительный блок, который улучшает анод в литий-ионных батареях.Уникальные свойства структуры, которая была построена с использованием технологии наночастиц, раскрываются и объясняются сегодня в Communications Materials .

Мощные портативные перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы являются важнейшими компонентами современных технологий, используемых в смартфонах, ноутбуках и электромобилях. В 2019 году их потенциал революционизировать то, как мы храним и потребляем электроэнергию в будущем, по мере того, как мы отказываемся от ископаемого топлива, был особенно признан: Нобелевская премия была присуждена новому члену Совета управляющих OIST докторуАкира Ёшино за его работу по разработке литий-ионной батареи.

Традиционно графит используется в качестве анода литий-ионной батареи, но этот углеродный материал имеет серьезные ограничения.

«Когда батарея заряжается, ионы лития вынуждены перемещаться с одной стороны батареи — катода — через раствор электролита на другую сторону батареи — анод. Затем, когда батарея используется, ионы лития возвращаются в катод, и из аккумулятора высвобождается электрический ток », — пояснил доктор.Марта Аро, бывший научный сотрудник OIST и первый автор исследования. «Но в графитовых анодах для хранения одного литиевого иона необходимо шесть атомов углерода, поэтому удельная энергия этих батарей невысока».

Поскольку наука и промышленность в настоящее время изучают возможность использования литий-ионных батарей для питания электромобилей и аэрокосмических аппаратов, повышение плотности энергии имеет решающее значение. В настоящее время исследователи ищут новые материалы, которые могут увеличить количество ионов лития, хранящихся в аноде.

Одним из наиболее многообещающих кандидатов является кремний, который может связывать четыре иона лития на каждый атом кремния.

«Кремниевые аноды могут хранить в десять раз больше заряда в данном объеме, чем графитовые аноды — на целый порядок больше с точки зрения плотности энергии», — сказал д-р Аро. «Проблема в том, что по мере того, как ионы лития перемещаются в анод, изменение объема огромно, примерно до 400%, что приводит к поломке электрода».

Большое изменение объема также препятствует стабильному образованию защитного слоя, который находится между электролитом и анодом. Поэтому каждый раз, когда аккумулятор заряжается, этот слой должен постоянно восстанавливаться, израсходовав ограниченный запас ионов лития и уменьшая срок службы и перезаряжаемость батареи.

«Наша цель состояла в том, чтобы попытаться создать более прочный анод, способный противостоять этим нагрузкам, который может поглощать как можно больше лития и обеспечивать как можно больше циклов зарядки до ухудшения», — сказал доктор Грамматикопулос, старший автор статьи. «И подход, который мы выбрали, заключался в создании структуры с использованием наночастиц».

В предыдущей статье, опубликованной в 2017 году в журнале Advanced Science , ныне расформированные OIST Nanoparticles by Design Unit разработали слоистую структуру, похожую на пирог, где каждый слой кремния был зажат между наночастицами металлического тантала.Это улучшило структурную целостность кремниевого анода, предотвращая чрезмерное набухание.

Экспериментируя с разной толщиной слоя кремния, чтобы увидеть, как это влияет на упругие свойства материала, исследователи заметили кое-что странное.

«Была точка определенной толщины кремниевого слоя, где упругие свойства структуры полностью изменились», — сказал Тео Булумис, нынешний аспирант OIST, проводивший этот эксперимент.«Материал постепенно становился жестче, но затем жесткость быстро уменьшалась, когда толщина кремниевого слоя была еще больше увеличена. У нас были некоторые идеи, но в то время мы не знали фундаментальной причины, по которой произошло это изменение».

Теперь эта новая статья, наконец, дает объяснение внезапного скачка жесткости при одной критической толщине.

С помощью методов микроскопии и компьютерного моделирования на атомном уровне исследователи показали, что, когда атомы кремния осаждаются на слой наночастиц, они не образуют ровную и однородную пленку.Вместо этого они образуют колонны в форме перевернутых конусов, которые становятся все шире и шире по мере осаждения большего количества атомов кремния. В конце концов отдельные кремниевые колонны соприкасаются друг с другом, образуя сводчатую структуру.

«Сводчатая конструкция прочна, как арка в гражданском строительстве», — сказал д-р Грамматикопулос. «Применяется та же концепция, только в наномасштабе».

Важно отметить, что повышенная прочность конструкции также совпала с улучшенными характеристиками аккумулятора.Когда ученые провели электрохимические испытания, они обнаружили, что литий-ионный аккумулятор имеет повышенную зарядную емкость. Защитный слой также был более стабильным, что означало, что аккумулятор мог выдерживать больше циклов зарядки.

Эти улучшения видны только в тот момент, когда столбцы соприкасаются. До того, как наступит этот момент, отдельные стойки будут шататься и поэтому не могут обеспечить структурную целостность анода. И если осаждение кремния продолжается после соприкосновения столбцов, оно создает пористую пленку с множеством пустот, что приводит к слабому, подобному губке поведению.

Это открытие сводчатой ​​структуры и того, как она приобретает свои уникальные свойства, не только является важным шагом на пути к коммерциализации кремниевых анодов в литий-ионных батареях, но также имеет множество других потенциальных применений в области материаловедения.

«Сводчатая конструкция может использоваться, когда необходимы материалы, которые являются прочными и способны выдерживать различные нагрузки, например, для биоимплантатов или для хранения водорода», — сказал д-р Грамматикопулос. «Точный тип материала, который вам нужен — более прочный или мягкий, более гибкий или менее гибкий — можно точно изготовить, просто изменив толщину слоя.В этом прелесть наноструктур ».

###

Что такое литий-ионный аккумулятор? Лучший источник питания

С вероятностью 95% вы использовали устройство с литий-ионным аккумулятором до того, как оделись сегодня утром. Возможно, это было даже несколько устройств: часы, зубная щетка, ноутбук или планшет и почти наверняка ваш смартфон. Даже в вашем автомобиле могут использоваться литий-ионные аккумуляторы. Литий-ионная технология приводит в действие ошеломляющее количество вещей вокруг нас — даже постоянно увеличивающееся количество электроинструментов.Он настолько распространен и надежен, что его легко принять как должное. Итак, что такое литий-ионный аккумулятор и почему он превосходит другие типы аккумуляторных технологий?

Из чего сделана литий-ионная батарея?

Все батареи создают ток, высвобождая электроны в результате химической реакции. Неудивительно, что батареи получили свое название от элементов, участвующих в этой реакции. Вы помните, как использовали NiMH (никель-металлогидридные) батареи? Были ли у вас инструменты с пакетами NiCD (никель-кадмий)? В литий-ионных батареях используется литий, что дает нам определенные преимущества в этом процессе.

Что такое электролит в литий-ионной батарее?

Для того, чтобы элемент батареи мог выполнить требуемую химическую реакцию, элемент должен состоять из двух электродов, каждый из которых имеет свой проводящий металл. У нас есть катод с алюминием и анод с медью. Также вам понадобится электролит и сепаратор. Теперь, если вы вспомните свой первый урок химии, вы вспомните, что ион — это атом, имеющий общий заряд , положительный или отрицательный, или положительный, или отрицательный, из-за усиления или потери хотя бы одного электрона.

В двух словах: Литий-ионные батареи используют литий (обычно с железом и фосфатом) вместо других элементов с одной стороны (анода). Он состоит из трех основных частей: катода, анода и разделительного материала.

Как течет электричество в литий-ионном элементе

Предположим, батарея заряжена. В заряженном состоянии атома лития (то есть с без чистого заряда ) хранятся в аноде. Теперь предположим, что батарея становится частью замкнутой — или замкнутой — цепи.Это означает, что вы, например, вставили аккумуляторный ударный драйвер и нажали на спусковой крючок.

Сразу начинается разрядка. Реакция окисления происходит на аноде между литием и электролитом. Электроны прыгают с атомов лития, чтобы создать ионы лития.

Электролит — сложное решение. Это не позволит электронам проходить через микроскопические отверстия в сепараторе. Однако он пропускает ионы лития.

Электроны будут следовать по пути наименьшего сопротивления через замкнутую цепь, питая ваш ударный драйвер в процессе. Однако ионы лития перемещаются через сепаратор с помощью статического электричества. Они встречаются со своими давно потерянными электронами на катоде и создают реакцию восстановления .

В двух словах: В результате химической реакции электроны отталкиваются от соединения лития, и они движутся по цепи. Это создает энергию для вашего инструмента.Ионы лития проходят через сепаратор, чтобы воссоединиться на другой стороне.

Зарядка батареи меняет процесс

Зарядка батареи меняет процесс. При подаче тока на батарею в катоде происходит реакция окисления. Затем на аноде происходит реакция восстановления. Электроны движутся за пределы клетки к противоположному концу. Электролит снова проводит ионы лития через сепаратор. Наконец, атомы лития снова покоятся в аноде в качестве потенциальной энергии.

В двух словах: Электроны и ионы лития текут в одном направлении, когда вы используете инструмент, и в противоположном направлении, когда вы заряжаете аккумулятор.

Странная обратимая природа аккумуляторных батарей

Спойлер — литий-ионные аккумуляторы можно перезаряжать! Это одно из их преимуществ, о котором мы поговорим чуть позже. Во-первых, мы должны провести важное техническое различие. Неперезаряжаемые батареи — это первичных ячеек, а перезаряжаемые — вторичных ячеек.

До вторичных ячеек катод был всегда положительный электрод, а анод был всегда отрицательный электрод. Однако, когда появились вторичные клетки, , полярность могла измениться. Когда вторичный элемент разряжается, его полярность не отличается от полярности первичного элемента: катод (+), анод (-). Но после зарядки катод вторичного элемента становится отрицательным электродом, а анод — положительным электродом.

В двух словах: Обычные батареи имеют определенные положительные и отрицательные стороны.Перезаряжаемые батареи переключаются в зависимости от того, подает ли он энергию или принимает ее на зарядку.

Почему литий-ионные батареи превосходят другие технологии

Литий-ионные батареи выиграли день по нескольким причинам. Прежде всего, они имеют более высокую удельную мощность и фунт на фунт и дюйм на дюйм, чем их конкуренты. Посмотрите, как свинцово-кислотный сотовый телефон поместится в вашем кармане! И, конечно же, тяжелые батареи действительно контрпродуктивны для гибридных и полностью электрических автомобилей. Но, как и все остальное, вам по-прежнему нужен высококачественный оксид лития и другие материалы, чтобы обеспечить наилучшую производительность.

Во-вторых, литий-ионные аккумуляторы можно многократно перезаряжать с минимальным эффектом памяти. То есть их максимальная энергоемкость не уменьшается со временем, как у никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов. Они также заряжаются быстрее и могут долго держать заряд, когда не используются.

Что не так с литий-ионными батареями?

Конечно, это не было бы реальной жизнью, если бы у литий-ионных батарей не было недостатка.У литий-ионных аккумуляторов есть несколько минусов. Во-первых, они стоят дороже, чем другие типы аккумуляторных элементов. Во-вторых, они могут быть повреждены высокими температурами. В-третьих, вы не можете полностью разрядить их, не повредив аккумулятор или аккумулятор. Наконец, как вы, возможно, читали, есть исчезающе небольшое изменение в загорании литий-ионного элемента.

И что вызывает то? Помните разделитель — магическую границу между электродами, которая позволяет ионам проходить, но не электронам? Если сепаратор поврежден, возникшее короткое замыкание довольно быстро возбудит ионы, и может произойти небольшой пожар или взрыв. Как говорится в песне: вы должны держать их отдельно!

По этой причине большинство производителей избегают продажи отдельных элементов 18650 или 2170, поскольку незакрепленные литий-ионные аккумуляторные элементы считаются опасными.

В двух словах: Литий-ионные аккумуляторные элементы дают больше энергии для своего размера, не имеют аккумуляторной памяти, заряжаются быстрее и дольше держат заряд. Компромисс — более высокая стоимость и крошечный риск возгорания, как в некоторых сотовых телефонах и ховербордах.

Литий-ионный элемент и аккумулятор

До этого момента мы говорили о литий-ионных элементах.В то время как некоторые литий-ионные аккумуляторные батареи состоят только из одного элемента, в большинстве батарей для электроинструментов используется несколько элементов. Инженеры подключают аккумуляторные блоки для одновременной зарядки или разрядки всей группы ячеек, чтобы обеспечить большую мощность и / или время работы, чем одна ячейка может сделать сама по себе.

Хорошо, в двух словах, что такое литий-ионный аккумулятор? Он похож на любой другой аккумулятор. Он просто использует литий, а не никель-кадмиевый или никель-металлогидрид, как это было раньше. Каждый химический состав индивидуален, и, по крайней мере, на данный момент литий является королем, когда дело доходит до хранения и доставки энергии.

Когда дело доходит до сборки литий-ионной аккумуляторной батареи для электроинструмента, производители берут отдельные элементы, которые мы описывали до сих пор, и соединяют их с последовательными соединениями группами по 3 (10,8 В / 12 В), 5 (18 В). / 20 В), 6 (21,6 В / 24 В) или 10 (36 В / 40 В). У более крупных батарей даже больше. Обычно они предназначены для наружного силового оборудования или гораздо более крупных инструментов. Чем больше ячеек вы подключите последовательно, тем выше будет напряжение.

Увеличение времени работы или мощности

Когда вы берете группы ячеек, например, 2 группы по 5, и используете параллельное соединение, вы увеличиваете ампер-часы. Это эффективно дает вам возможность работать с инструментами дольше или с большей мощностью при том же напряжении.

Производители помещают эти группы ячеек в оболочку. Это помогает рассеивать тепло и защищать ячейки от грязных, а иногда и влажных условий на рабочем месте. Иногда они добавляют электронные чипы для защиты во время зарядки и использования. Альт! У вас есть аккумулятор для электроинструмента.

В двух словах: Аккумулятор электроинструмента берет отдельные литий-ионные элементы и объединяет их в блок, который также помогает охлаждать аккумулятор и контролировать его состояние с помощью электроники.

В завершение

Все это звучит как небольшая химическая магия в духе молниеносного Меркурия Уолтера Уайта. Но это действительно постоянно происходит вокруг нас. Это помогает нам оставаться на связи, продуктивно… и разжигать социальные волнения в Интернете — или, по крайней мере, спорить с людьми, которые нам нравились намного больше, когда мы знали их только в реальной жизни!

Мы надеемся, что положительно заряжены , чтобы быть здесь сегодня.