Dlaczego popularność rowerów elektrycznych rośnie? To proste: zapewnia nam przejechanie danego dystansu z mniejszym wysiłkiem. E-bike potrzebuje jednak źródła zasilania, czyli baterii. Jak wybrać odpowiednią? Z tego artykułu dowiesz się: jakie są rodzaje baterii do rowerów elektrycznych, i który rodzaj akumulatora jest najlepszy Rodzaje baterii do rowerów elektrycznych Istnieje 5 zasadniczych rodzajów baterii do rowerów elektrycznych: litowo-jonowe (Li-Ion), litowo-polimerowe (Li-Poly), niklowo-metalowo-wodorkowe (Ni-MH), niklowo-kadmowe (Ni-Cd), oraz żelowe. Których unikać, podczas wyboru akumulatora do roweru elektrycznego? Z pewnością baterie żelowe nie powinny być Twoim pierwszym wyborem. Nie są tak odporne na wstrząsy, jak chociażby akumulatory Li-Ion. To szczególnie istotne, jeżeli zamierzasz podróżować swoim e-bike po górskich lub trudnych terenach. Nie posiadają systemu BMS, który monitoruje proces rozładowywania i naładowania baterii, dlatego ich montaż w rowerze elektrycznym jest nieco ryzykowny. Akumulator może po prostu ulec zniszczeniu, jeżeli napięcie ładowania nie będzie odpowiednio dobrane. Dodatkowo, na rynku bardzo ciężko już spotkać rower, który posiada baterię żelową. Również baterie litowo-polimerowe nie są wystarczająco odporne na wstrząsy. Są też droższe, ponieważ ich produkcja generuje wyższe koszty. W porównaniu do akumulatorów Li-Ion, cechuje je także mniejsza żywotność. Z kolei akumulatory niklowo-kadmowe zostały wycofane ze sprzedaży na terenie Unii Europejskiej – zastąpiono je bateriami niklowo-metalowo-wodorkowymi. Należy pamiętać, że zazwyczaj osprzęt, czyli silnik i kontroler, współpracują z konkretną chemią. Oznacza to, że jeżeli posiadasz rower, który fabrycznie został wyposażony w akumulator Ni-MH, to przesiadka na inny typ baterii może okazać się niemożliwa. Baterie litowo-jonowe do e-bike Najczęściej stosowanym rodzajem baterii w rowerach elektrycznych, są baterie litowo-jonowe. Dlaczego? Po pierwsze, akumulatory Li-Ion charakteryzują się lepszym stosunkiem masy do pojemności. Innymi słowy, są po prostu dużo lżejsze od pozostałych rodzajów baterii. Cechuje je także duża żywotność. Standardowo, baterie do e-bike po 700-800 cyklach ładowań tracą wydajność na wysokim poziomie. Wciąż są sprawne, natomiast ich pojemność jest po prostu mniejsza. Baterie litowo-jonowe do rowerów elektrycznych zachowują nawet 80% pierwotnej pojemności po 800 cyklach ładowania. Dzięki temu akumulatory Li-Ion są po prostu bardziej wydajne i dłużej służą użytkownikowi na naprawdę wysokim poziomie. Oczywiście wszystko zależy też od jakości użytych ogniw. Dodatkowo, są wyposażone w Battery Management System, czyli BMS – system, który monitoruje i dobiera parametry ładowania i rozładowywania baterii. Rodzaje baterii do e-bike, a miejsce montażu Ok, skoro wiemy już, że najlepsze rodzaje baterii do rowerów elektrycznych to litowo-jonowe, warto poświęcić chwilę innej typologii. Miejsce i sposób montażu to bardzo istotna kwestia podczas wyboru akumulatora do e-bike. Ok, skoro wiemy już, że najlepsze rodzaje baterii do rowerów elektrycznych to litowo-jonowe, warto poświęcić chwilę innej typologii. Miejsce i sposób montażu to bardzo istotna kwestia podczas wyboru akumulatora do e-bike. Baterie Seat Tube (tzw. Silverfish) – najczęściej spotykana bateria do rowerów elektrycznych. Może być umieszczona na bagażniku lub w tylnej części ramy – to zależy od jej konstrukcji. Baterie Bottle – mają kształt butelkowy i najczęściej mocuje się je w miejscu bidonu rowerowego. Baterie Down Tube – w tym przypadku występuje niemal wyłącznie montaż bidonowy. Baterie Rear Rack – głównie wykorzystuje się je w rowerach miejskich. Baterie montowane są z tyłu e-bike w miejscu bagażnika. Baterie Intube – czyli akumulatory, które są wbudowane w ramę roweru. To coraz częściej stosowane rozwiązanie, dzięki któremu jednoślad zachowuje swoją estetykę. Wybierając baterię do roweru elektrycznego, należy zwrócić uwagę na kilka zasadniczych rzeczy. Oprócz rodzaju zastosowanych ogniw, sposobu i miejsca montażu, akumulator musi być po prostu kompatybilny z posiadanym pojazdem. Warto wziąć pod uwagę także własne potrzeby i określić, jaki dystans chcesz pokonywać na jednym ładowaniu. Jeżeli dopiero rozglądasz się za rowerem elektrycznym, koniecznie sprawdź nasz artykuł, w którym przedstawiamy różnice między różnymi modelami i wyjaśniamy jak działa e-bike! Na znajdziesz szeroki wybór akumulatorów do rowerów elektrycznych. Szczególnej uwadze polecamy baterie GC PowerMove od Green Cell, która została złożona w podkrakowskiej fabryce! Licznik wyświetleń: 995

^{typ akumulatorów często spotykany we współczesnych samochodach elektrycznych. Opierają się o elektrody wykonane z węgla i tlenków metali, a rolę elektrolitu pełnią sole litowe zawarte w mieszaninie organicznych rozpuszczalników. Baterie litowo-jonowe łączą dużą pojemność elektryczną ze stosunkowo niską wagą.} Wtorek, 09 października 2018 | Technika Akumulatory na ogniwa litowo-jonowe są lekkie i mają większą gęstość energii niż inne, na przykład w porównaniu do akumulatorów kwasowo-ołowiowych aż o 50%. Dzięki temu są popularnym źródłem energii zasilania w elektronice użytkowej i autach elektrycznych. Chociaż przewiduje się, że jeszcze długo żaden inny typ akumulatorów nie będzie stanowił dla nich konkurencji, o przyszłym zapotrzebowaniu na nie zdecyduje to, czy uda się poprawić ich parametry, przede wszystkim pojemność i żywotność, oraz zapewnić bezpieczeństwo ich użytkowania. Spis treści Konstrukcja ogniwParametry użytkowe i bezpieczeństwoObawy zniechęcają do zakupu aut elektrycznychŻywotnośćBezpieczeństwoMateriały konstrukcyjneProblematyczne dendrytyPotencjał krzemuElektrolit ciekły czy żelowy?PorównanieBadania na etapie produkcjiPrzegląd metod NDTPrzykład BMSWskaźnik poziomu naładowaniaBalansowanie ogniw Niezależnie od rodzaju każdy akumulator zbudowany jest z czterech podstawowych komponentów: anody, katody, separatora i elektrolitu. Elektrody wykonuje się z różnych materiałów. Dobiera się je tak, żeby w akumulatorze mogła zajść odwracalna reakcja chemiczna, w wyniku której jony będą się przemieszczać pomiędzy katodą a anodą. Podczas ładowania akumulatora, na skutek przepływu prądu pobieranego ze źródła zasilania, jony - w przypadku tytułowych urządzeń są to jony litu - przemieszczają się w elektrolicie w kierunku od elektrody dodatniej do elektrody ujemnej. Podczas rozładowywania z kolei jony płyną w kierunku odwrotnym, czyli od anody do katody, uwalniając przy tym energię, którą jest zasilane urządzenie, wyposażone w akumulator. Jak wspomniano wyżej, częścią akumulatora jest także separator. Ma on zwykle postać membrany z tworzywa sztucznego. Zadaniem tego elementu jest elektryczna izolacja anody od katody. Ciągłość separatora jest warunkiem koniecznym dla bezpiecznej pracy akumulatora. Warto w tym miejscu dodać, że lit charakteryzuje silna reaktywność. Z punktu widzenia zdolności do gromadzenia energii elektrycznej jest to ważna zaleta tego materiału. Z drugiej jednak strony to czyni akumulatory litowo-jonowe potencjalnie niebezpiecznymi. Ogniwa litowo jonowe - konstrukcja Jeżeli ich temperatura wewnętrzna zbytnio wzrośnie, stabilność reakcji chemicznych, które w nich zachodzą nie będzie gwarantowana. Żeby temu zapobiec, w akumulatorach montowane są rozmaite zabezpieczenia. Przykładem są odpowietrzniki, dzięki którym można obniżyć ciśnienie panujące w ich wnętrzu oraz separatory wykonane z mikroporowatych tworzyw. W tych drugich, w przypadku przekroczenia temperatury granicznej, mikrootwory ulegają stopieniu, blokując przepływ jonów. Ogniwa litowo-jonowe akumulatora zbudowane są z warstwowo ułożonych elektrod zamkniętych w metalowej obudowie. Przeważnie materiałem anody pokrywa się folię miedzianą, natomiast materiałem katody folię aluminiową. Pomiędzy nimi umieszcza się separator. Poszczególne warstwy akumulatora są układane jedna na drugiej i ustawiane pionowo albo zwijane. Po osadzeniu elektrod w obudowie jest ona wypełniana elektrolitem. Krok ten poprzedza uszczelnienie akumulatora. W obudowie montowany jest zawór, który umożliwia odprowadzenie nadmiaru gazów, będących produktami ubocznymi reakcji, które zachodzą w elektrolicie. Ogniwa łączy się ze sobą. Łączenie szeregowe zwiększa napięcie akumulatora, zaś łączenie wielu ogniw litowo-jonowych albo ich rzędów równolegle - prąd. Parametry użytkowe i bezpieczeństwo Mimo wielu zalet, dzięki którym akumulatory litowo-jonowe są powszechnie używane, dotyczą ich wciąż liczne ograniczenia. Jeżeli nie zostaną z czasem rozwiązane, z pewnością wpłyną na przyszłe zapotrzebowanie na ten rodzaj akumulatorów, jeśli naukowcom uda się w końcu zbudować konstrukcje dla nich alternatywne. Najważniejsze ograniczenia obejmują wybrane parametry oraz bezpieczeństwo użytkowania tytułowych akumulatorów. Jeśli chodzi o te pierwsze, najważniejsze z nich to: pojemność, od której zależy to, jak często trzeba doładowywać akumulator, i jego żywotność. Parametry te mają szczególne znaczenie w przypadku akumulatorów zasilających samochody elektryczne. Pojemności akumulatorów obecnie są znacząco większe niż jeszcze parę lat temu, dzięki czemu można je ładować nieporównywalnie krócej. Wciąż jednak w tym zakresie jest dużo do zrobienia, zwłaszcza na potrzeby branży motoryzacyjnej. Obawy zniechęcają do zakupu aut elektrycznych W przypadku elektroniki użytkowej można by zaryzykować stwierdzenie, że pojemności obecnie dostępnych akumulatorów są stosowne do potrzeb użytkowników. Większość smartfonów bowiem może bez przerwy cały dzień działać na zasilania bateryjnym, nawet jeżeli są na nich uruchamiane aplikacje mocno obciążające jego pamięć i/lub procesor. Poza tym, gdy w końcu akumulator się rozładuje, znalezienie gniazdka elektrycznego nie stanowi zwykle większego problemu, a telefon można podładować już w ciągu godziny. Zupełnie inaczej jest w przypadku samochodów elektrycznych. Ich zasięg, chociaż wciąż rośnie, jest ograniczony do około 160 km, a nawet mniejszej odległości w przypadku wielu marek aut tego typu. Co gorsza, chociaż stacji ich ładowania cały czas przybywa, sieci tych obiektów wciąż nie są jeszcze tak gęsto rozmieszczone, jak w przypadku stacji benzynowych. Oprócz tego naładowanie samochodu elektrycznego może zająć nawet kilka godzin. W rezultacie wiele osób obawia się, że ilość energii zmagazynowanej w akumulatorze pojazdu nie będzie wystarczająca, żeby można było z niego na co dzień swobodnie korzystać i przeraża je wizja rozładowania się samochodu podczas jazdy, zanim dotrą do celu swojej podróży albo do stacji ładowania, zwłaszcza jeżeli tam, gdzie mieszkają, sieć takich punktów nie jest rozbudowana. Ten lęk jest według badań najczęstszą przyczyną rezygnacji z zakupu auta elektrycznego.

Istnieje wiele materiałów katodowych do wyboru Technologia litowo-jonowa przestrzeń.Najbardziej znanym aktywnym składnikiem katody jest kobalt, szeroko stosowany w akumulatorach do elektroniki i pojazdów elektrycznych.Obecnie producenci akumulatorów wykorzystujący kobalt borykają się z poważnymi problemami związanymi ze

Każdy nosi je przy sobie, a mało kto wie jak działają. Zapraszam na artykuł odkrywający tajemnicę tych niezwykłych akumulatorów. Dawno, dawno temu… Zacznijmy może od ciekawostki. Czy wiesz, że pierwszy akumulator powstał przeszło 160 lat temu? Był to model ołowiowo-kwasowy, zbudowany w 1859 roku przez niejakiego Gastona Planté. I choć świat od tamtej pory poszedł mocno do przodu, to poczciwym ,,kwasówkom” udało się jakoś przetrwać do dziś. Wszystko dzięki ich zdolności do błyskawicznego dostarczenia ogromnej mocy, jakiej wymagają chociażby rozruszniki samochodów spalinowych. Nie bez znaczenia jest też ich niska cena – akumulatory kwasowo-ołowiowe do dziś nie mają pod tym względem konkurencji. Spieszmy się kochać akumulatory kwasowe – za 15 lat będą gatunkiem mocno zagrożonym Ponad pół wieku później, w 1908 roku Thomas Alva Edison zaprezentował światu akumulator niklowo-żelazowy (Ni-Fe). Skonstruował go z myślą o elektrycznych samochodach (tak, ta technologia również jest niezwykle stara). Niestety koszt produkcji ogniw Ni-Fe okazał się na tyle duży, iż nie znalazły one powszechnego zastosowania. Niszą, do której pasowały idealnie, okazały się segmenty urządzeń przeznaczonych do pracy pod ziemią oraz elektrycznych pociągów (dla których ,,kwasówki” były niewystarczające). Co ciekawe z akumulatorów Ni-Fe do dziś korzystają lokomotywy serwisowe londyńskiego metra (uruchamiane w razie braku prądu w mieście). Niedługo potem, po 10 latach wytężonych prac Waldemara Jungnera, w 1909 roku pojawiły się pierwsze akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd). Ich kariera bardzo szybko nabrała rozpędu, głównie za sprawą w miarę przystępnej ceny i obu Wojen Światowych. Stąd, w pierwszej połowie XX wieku, akumulatory Ni-Cd były podstawowym źródłem energii sprzętu wojskowego: od lotnictwa (rozruch silników), przez technologię komunikacyjną, na zasilaniu słynnych pocisków rakietowych V-2 kończąc. Po II Wojnie Światowej nastała era tranzystorów i miniaturyzacji, a wraz z nią potrzeba tworzenia coraz to lżejszych i mniejszych akumulatorów. Wtedy też w latach 60-tych Volkswagen opracował ogniwa niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMh). Akumulatory te po pewnym czasie (i kilku usprawnieniach) były w stanie przechować ponad 2 razy więcej energii niż ich starsi, kadmowi bracia o tych samych gabarytach. Do tego NiMh’y były jeszcze tańsze w produkcji, przez co w latach 80-tych praktycznie przejęły rynek akumulatorów. I choć na horyzoncie majaczyła już bardzo obiecująca technologia litowa, to ogniwa NiMh bardzo długo pozostały podstawowym źródłem energii tanich elektronarzędzi, aparatów fotograficznych, zdalnie sterowanych zabawek, a nawet samochodów elektrycznych (Toyota Prius, Honda Civic Hybrid, czy Forde Espace Hybrid). Niestety ani niska cena, ani niezłe parametry, nie mogły dawać szans w starciu ze zbliżającym się wielkimi krokami litem. Ten niepozorny pierwiastek już wkrótce miał zadecydować o tym jak będzie wyglądał nadchodzący XXI wiek. Akumulatory litowo-jonowe w telefonach goszczą już od 20 lat W 2019 roku John Goodenough, Stanley Whittingham i Akira Yoshino zostali uhonorowani nagrodą Nobla w dziedzinie chemii za opracowanie i rozwój akumulatorów litowo-jonowych. To właśnie ta trójka zauważyła potencjał drzemiący w licie jeszcze w latach 70-tych i rozpoczęła nad nim badania. Pierwszy akumulator działający w oparciu o lit opracowała firma Exxon już w 1978 roku. Choć trzeba nadmienić, że określenie ,,działający” użyte jest tutaj nieco na wyrost. Tak naprawdę potrzeba było kolejnych kilkunastu lat wytężonej pracy, by wreszcie w 1991 roku firma Sony wypuściła w pełni bezpieczne, sprawne, niezwykle wydajne i dostępne dla każdego Kowalskiego akumulatory litowo-jonowe. Ich rewolucyjne wręcz parametry nie pozostawiały złudzeń: ,,litówki” rozpoczęły właśnie ekspansję, której nie da się już powstrzymać. Dziś, po około 30 latach od ich narodzin, trudno byłoby znaleźć osobę, która nie ma choć jednego takiego akumulatora przy sobie (w telefonie, czy zegarku) i co najmniej kilku w domu. Co takiego sprawiło, że lit wyparł wszystkie inne konstrukcje? Dlaczego wybór padł właśnie na ten pierwiastek i co jest w nim takiego niezwykłego? Zapraszam do dalszej części artykułu! Sztuka pozyskiwania energii Pierwiastek lit odkryty został już w 1817r.. To oznacza, że musiało minąć niemal 150 lat, nim w ogóle zaczęto brać go pod uwagę w roli składnika akumulatorów. Dlaczego trwało to tak długo? Z bardzo prostego powodu – lit to dość problematyczny i trudny do okiełznania pierwiastek. Aby dokładnie zrozumieć jego wady i zalety musimy zacząć od absolutnych podstaw. Zasadniczo wszystkie akumulatory (jak i zwykłe baterie) to pojemniki wypakowane związkami chemicznymi – związkami, które reagując ze sobą potrafią produkować prąd. I to właśnie ten prąd jest tutaj kluczem, bowiem to on niesie ze sobą życiodajną energię elektryczną, bez której żadne urządzenie elektryczne nie może działać. Ale w jaki sposób prąd elektryczny transportuje energię do naszego smartfona? To proste. Prąd to nic innego jak strumień pędzących przed siebie elektronów. No może z tym ,,pędzących” nieco przesadzam, bo elektrony są tak naprawdę potwornie powolne. Czasami jednak nie liczy się prędkość, a ilość i pod tym względem, w trakcie każdej sekundy, przez nasze smartfony przesączają się tryliony tych ,,małych kuleczek”. Każdy kto zgłębiał fizykę kwantową wie, że myślenie o elektronach jak o ,,małych kuleczkach” to zabawa dobra dla przedszkolaków. Ale czy to źle? Elektrony są tak małe, że nawet z pomocą najlepszych mikroskopów i tak nie jesteśmy w stanie ich dostrzec. Kto wie, może tak naprawdę mają one kształt kwadratów, trójkątów, albo żelkowych misiów Haribo? Zresztą kształt w kwestii transportu energii nie ma najmniejszego znaczenia. Tak naprawdę chodzi o sam ruch cząsteczek i idące za nim konsekwencje. Biorąc do ręki kamień i rzucając go przed siebie nadajesz mu pewną prędkość. A jeśli weźmiemy pod uwagę również masę kamienia, to wówczas możemy mówić o czymś, co fizycy nazywają pędem. Im większa prędkość kamienia i im większa jego masa, tym większy jest jego pęd. Nie muszę chyba tłumaczyć jak spotkanie takiego pędzącego kamienia i dajmy na to okna twojego sąsiada może się zakończyć? Fizycy taką zdolność rozpędzonych przedmiotów do czynienia destrukcji nazywają przekazywaniem energii. Miło, prawda? Mechanicznie wygląda to tak: rzucając kamieniem zużywasz energię swoich mięśni. Im więcej jej zużyjesz, tym oczywiście bardziej się zmęczysz, ale też kamień nabierze większej prędkości i będzie miał więcej energii do zrobienia tego, po co go wysłałeś – prosta kalkulacja. A teraz najciekawsze – kiedy kamień trafia w swój ostateczny cel, czyli w naszym przykładzie okno sąsiada, to następuje kolejna wymiana energii. Kamień w wyniku uderzenia musi wyhamować, a więc traci energię. To ile jej utraci zależy od tego jak mocno wyhamuje. I tutaj do gry wkracza okno, które cały ten impet musi przyjąć na siebie. Jeśli energii nie było dużo (kamień był lekki i leciał wolno), to szyba zadrży złowieszczo (ale jakoś to wytrzyma), a kamień się odbije. Natomiast jeżeli tej energii będzie za dużo (ciężki kamień, diabelnie szybki), szyba odkształci się tak mocno, że zwyczajnie pęknie, a kamień, lekko tylko spowolniony, poleci sobie dalej. Przykład może i drastyczny, ale doskonale obrazuje to, co dzieje się z elektronami. Jeżeli tylko uda nam się je rozpędzić i skierować do naszego smartfona, wówczas zaczną one trzeć i rozbijać się o zamkniętą w nim elektronikę, przekazując mu w ten sposób energię. Jeżeli wpuścimy tej energii zbyt dużo, to ta delikatna elektronika rozleci się na kawałki tak samo jak szyba. Na szczęście o odpowiednie dawki energii martwi się już sam telefon, więc nie będziemy się tym faktem teraz zajmować. Wiesz już, że prąd, a więc strumień rozpędzonych elektronów może nieść ze sobą energię. Nie przez przypadek elektryczność oparta jest na elektronach – to właśnie te cząstki, a nie na przykład protony, czy neutrony jest najłatwiej zmusić do ruchu. Ale jak? To również jest bardzo proste. Wystarczy zebrać ich ogromną ilość w jednym miejscu i je tam zamknąć. I to tyle? Owszem, bo nie wiem czy wiesz, ale z elektronami jest podobnie jak z ludźmi. Zamknij większa grupę w małym pomieszczeniu, a bardzo szybko zauważysz jak zaczną się wiercić, rozpychać i walić w drzwi, byś ich wypuścił. Elektrony również nie lubią swojego towarzystwa i najchętniej trzymają się z dala od siebie. Tak wyglądają elektrony zamknięte w kuli. Starają się uciec jak najdalej od siebie. Nie ma to oczywiście nic wspólnego z uczuciami. Po prostu elektrony obdarzone są tak zwanym ,,ładunkiem ujemnym”, a fizyka mówi nam, że cząstki o tym samym ładunku zawsze będą się wzajemnie odpychać. Więcej szczegółów na ten temat możesz w wolnej chwili przeczytać tutaj: Czym jest ładunek elektryczny? – artykuł na Elektrony chcą uciec od siebie, ale zamknięte w takim akumulatorze, czy baterii nie za bardzo mają dokąd. Rozwiązanie pojawia się, gdy akumulator taki włożymy do telefonu. Obwody naszego smartfona stają się wówczas jedyną drogą ucieczki, choć oczywiście istnieje pewien haczyk. Droga ta jest bowiem prawdziwym torem przeszkód usianym kondensatorami, rezystorami, tranzystorami i innymi ,,-torami”. Na szczęście dla nas te biedne, bogu ducha winne elektrony wolą trochę się przemęczyć i poobijać, niż spędzić ze sobą choćby kolejną sekundę w zamknięciu. Tym oto sposobem nasz telefon zdobywa energię, a elektrony płyną sobie przed siebie do… No właśnie, gdzie? By osiągnąć wieczny spokój? Niestety podstawową funkcją akumulatorów jest możliwość ich ponownego naładowania i wykorzystania. Z tego też powodu nie możemy ot tak wypuścić na wolność opuszczających nasz telefon elektronów. Zamiast tego musimy je zmagazynować, na przykład po drugiej stronie akumulatora, gdzie będą grzecznie czekały na transport z powrotem, by cały horror… to znaczy proces rozpoczął się od początku. Łatwiej powiedzieć, niż zrobić Z opisu wszystko wydaje się proste – elektrony płyną obwodami naszego telefonu w jedną stronę, a potem ładując akumulator przenosimy je z powrotem i cykl możemy zacząć od nowa. Niestety rzeczywiste wykonanie takiego mechanizmu to zupełnie inna bajka. Dlaczego? Wcześniej wspomniałem choćby o tym, że elektrony są tak małe, iż nawet nie wiemy jak wyglądają. Tym bardziej trudno byłoby nam złapać je w siatkę i ot tak zamknąć po jednej stronie akumulatora. Potem musielibyśmy jeszcze liczyć na to, że spokojnie popłyną na jego drugą stronę i tam ponownie dadzą się zamknąć. Nierealne. Jak to się w takim razie robi? Na czym polega sztuczka? Zacznijmy może od przypomnienia czegoś, co napisałem kilka akapitów wcześniej: Baterie i akumulatory wypełnione są związkami chemicznymi, które reagując ze sobą potrafią produkować prąd. Zamiast głowić się nad tym skąd wziąć pojedyncze elektrony, możemy wykorzystać fakt, że ich najlepszym źródłem są atomy – w końcu elektrony latają wokół ich jąder całymi chmarami. Ponadto same atomy bardzo często zbijają się w większe skupiska zwane molekułami, albo tworzą szereg jeszcze większych związków chemicznych. Te jesteśmy w stanie nie tylko bez trudu dostrzec, ale i zamknąć gdzie chcemy i w jakiej ilości chcemy. Oczywiście na koniec pozostaje jeszcze kwestia przekonania atomów do tego, by oddały nam swoje elektrony, a to nie zawsze jest takie łatwe… Na szczęście wybór jeśli chodzi o dawców mamy spory, bowiem przebierać możemy wśród 118 różnych pierwiastków. Warto wiedzieć, że każdy z nich ma swój indywidualny numer zwany liczbą atomową, która to wprost określa ile elektronów wiruje wokół jądra danego pierwiastka. Wszystko to niezwykle przejrzyście widać na tablicy Mendelejewa. Wybór nie jest rzecz jasna zupełnie dowolny – niektóre z pierwiastków są bardziej podatne na współpracę, inne mniej. Są też takie, których nie ma nawet sensu przekonywać – tych maruderów zaznaczyłem na biało. Dlaczego nie ma to sensu? Większość z nich to po prostu pierwiastki radioaktywne, a takich atrakcji w domowych akumulatorach raczej nie chcemy. Z kolei biała kolumna widoczna po prawej stronie tablicy (poczynając od helu) to tak zwane gazy szlachetne. Nazwano je tak dlatego, że są zbyt szlachetne, by oddać swoje elektrony na poczet zasilania jakiejś prostackiej elektroniki. Tak przynajmniej słyszałem… Wykluczając te ,,białe plamy” pozostaje nam 76 pierwiastków, które w naturze mieszają się i łączą co potencjalnie daje tysiące przeróżnych związków chemicznych. Związków, które mogą dać nam to, czego potrzebujemy. A czego potrzebujemy? Tak jak mówiłem – po jednej stronie akumulatora muszą znaleźć się związki chemiczne, które reagując ze sobą chętnie oddadzą elektrony, a po drugiej takie, które te elektrony przyciągną do siebie i przechowają do czasu ponownego naładowania. W 1800 roku niejaki Alessandro Volta odkrył pierwszą taką parę reakcji. Okazało się, że jeśli rozpuścimy cynk (Zn) w odpowiednim roztworze, to bez problemu odda nam on 2 elektrony. Z drugiej strony miedź (Cu) nie za bardzo lubi takie rozpuszczanie i z nieukrywaną radością zapewni schronienie dwóm elektronom, dzięki którym będzie w stanie się z takiego roztworu wydostać (fachowo mówimy wytrącić). I o ile taka uczciwa, jednostronna wymiana elektronów między cynkiem i miedzią stała się podstawą pierwszej w historii baterii, to niestety proces ten jest nieodwracalny. Oznacza to, że w trakcie tejże wymiany, w strukturze związków zachodzą pewne trwałe zmiany i nie możemy takiej baterii ot tak podłączyć do ładowarki i przetransportować elektronów z powrotem. Tak przynajmniej było 200 lat temu, bowiem dzisiejsza znajomość chemii i technologii pozwala stworzyć baterie oparte na cynku i miedzi, które można powtórnie naładować. To już jednak zupełnie inna historia. Pierwszą w pełni odwracalną parą reakcji była ta odkryta przez wspomnianego Gastona Planté, ochrzczona mianem akumulatora kwasowo-ołowiowego. Ołów zamknięty z jednej strony akumulatora reaguje z roztworem kwasu siarkowego, oddając po drodze 2 elektrony. Po drugiej stronie zamknięty jest tlenek ołowiu. Ołów bardzo chce oderwać się od tlenu, a do tego potrzebuje… zgadłeś, dokładnie dwóch zbłąkanych elektronów. Jak wspomniałem obie reakcje są w pełni odwracalne. To znaczy, że możemy podłączyć taki akumulator do ładowarki i ona, za pomocą energii pobieranej z gniazdka, siłą wyrwie przesłane elektrony z drugiego końca (ołów na powrót połączy się z tlenem) i przetransportuje je z powrotem na początek, wpychając je do atomu ołowiu (który wcześniej je porzucił). Zauważ, że w przypadku historii cynku i miedzi oraz ołowiu i jego tlenku piszę jedynie o dwóch przekazywanych elektronach. Ale dlaczego tylko dwóch? Miedź (Cu) i cynk (Zn) mają kolejno 29 i 30 elektronów, a ołów ma ich aż 82! Odbieranie mu tylko dwóch elektronów, skoro ma ich aż tyle wydaje się marnotrawstwem potencjału. W końcu im więcej elektronów zabierzemy, tym więcej energii mamy do wykorzystania, prawda? Jasne, ale wyciągnięcie elektronu z orbity też kosztuje. Pamiętasz o sile i energii naszych mięśni zdolnej rzucić kamieniem? Elektron również nie pomknie przed siebie ot tak, bo potrzebuje do tego energii. Energii, której źródłem są reakcje chemiczne. Prawdziwy problem tego mechanizmu odkryjemy, kiedy spojrzymy w tabelę energii potrzebnej do jonizacji pierwiastków (jonizacji, czyli właśnie odebrania bądź dołożenia im elektronów). Pokaże nam ona, że wyrwanie pierwiastkowi każdego kolejnego elektronu wymaga średnio dwa razy więcej energii niż poprzedniego. W rezultacie jesteśmy w stanie zmusić większość atomów do oddania jednego elektronu – łatwizna. Odebranie drugiego wymaga już dwa razy więcej energii, ale zwykle nie jest to aż tak duża wartość – da się zrobić. Trzeci elektron to już 4 razy więcej energii niż na początku. Niewiele znanych nam reakcji, które możemy bezpiecznie zamknąć w akumulatorze to potrafi. Cztery i więcej elektronów to już temat poza naszym zasięgiem. No chyba, że zamontujemy w akumulatorze mikroskopijne działo laserowe zdolne wybijać z atomów dowolną ilość elektronów… Tak, w takim wypadku nie byłoby problemu. Wspomniane elektronowe ograniczenie całkowicie zmienia zasady gry. W tym momencie nie zależy nam na zastosowaniu pierwiastków o dużej ilości elektronów, bo i tak wyciągniemy z nich dwie, góra trzy sztuki. Jest to o tyle istotne, że im więcej elektronów ma pierwiastek, tym automatycznie więcej protonów i neutronów znajduje się w jego jądrze i przez to cały atom staje się cięższy. Czy jest w takim razie sens pakować do akumulatora duże i ciężkie atomy ołowiu (82 elektrony), skoro równie dobrze 2 elektrony możemy wyciągnąć ze znacznie lżejszych pierwiastków? Między innymi ten właśnie czynnik sprawia, że akumulatory oparte o nikiel (Ni-Fe, Ni-Cd, NiMh) są w stanie wygenerować od 2 do 4 razy więcej energii z każdego kilograma akumulatora, niż ich ołowiowi kuzyni wagi ciężkiej. I choć nikiel nie jest specjalnie mniejszy od atomu ołowiu, to związki chemiczne jakie wykorzystuje w swoich reakcjach można z łatwością sprasować, zwinąć w rulonik i zamknąć w małej, cylindrycznej obudowie. Akumulatory kwasowe i zachodzące w nich reakcje wymagają znacznie więcej przestrzeni. Skoro ołów jest tak nieporęczny, to dlaczego oparte o niego akumulatory wciąż zasilają rozruszniki w naszych autach? Z racji tego, że w samochodach mamy sporo miejsca, a przy dwóch tonach stali na kółkach akumulator ważący kilka kilogramów nie robi różnicy, to na korzyść kwasówek przeważają trzy rzeczy: Po pierwsze do dziś pozostają one najtańszym rodzajem akumulatorów. Ołów nie jest może tak powszechny w skorupie ziemskiej jak nikiel, ale za to jego pozyskanie jest dość tanie, tak jak zresztą potrzebnego do reakcji kwasu siarkowego. Oprócz tego cały akumulator jest na tyle prosty w budowie, że teoretycznie sam mógłbyś zrobić sobie taki w sprawa to całkiem niezłe napięcie generowane przez taki akumulator. Bo widzisz w chemii baterii, oprócz ilości oddanych elektronów, istotne jest to jak bardzo dany związek chce się ich pozbyć, lub je przyjąć. Im bardziej, tym z większą prędkością elektrony są wyrzucane z jednej i zasysane z drugiej strony ogniwa. Większa prędkość to, tak jak w przypadku kamienia, więcej energii, którą elektrony zostawią, obijając się o elektronikę naszych urządzeń. Zamknięta w akumulatorach kwasowo-ołowiowych chemia generuje napięcie rzędu 2 V, co nie jest takim złym wynikiem w porównaniu do 1,2 V w Ni-Cd i NiMh. Oczywiście akumulatory w naszych samochodach mają aż 12 V, ale to wynika jedynie z połączenia w jego wnętrzu 6 mniejszych akumulatorów i ostatnia sprawa to moc. Każda reakcja chemiczna zachodzi z określoną prędkością, a ta związana z ołowiem i kwasem siarkowym zachodzi niezwykle szybko. W połączeniu z dość wysokim napięciem ogniwa, pozwala to wytworzyć w ułamku sekundy ogromną moc potrzebną do wystartowania rozruszników samochodowych (prąd płynący z akumulatora osiąga wartość rzędu kilkuset amperów). Komponenty Ni-Cd oraz NiMh nie potrafią przewodzić tak ogromnego prądu, a ich zwarta konstrukcja sprawia, że są one znacznie bardziej wrażliwe na rosnącą przy okazji takiego prądu temperaturę. Ich przewagą nad ołowiem jest z kolei znacznie większa ilość zmagazynowanej energii, która, jeśli tylko nie potrzebujemy jej szybko wyciągnąć, może nam posłużyć znacznie, ale to znacznie dłużej. Telefony komórkowe i inna przenośna elektronika to zupełnie inny temat niż rozrusznik samochodu. W tym wypadku niewielki rozmiar i waga to klucz do sukcesu. Chcemy aby nasz telefon miał duży ekran i był szybki, a do tego zamknięty był w małej i cieniutkiej obudowie. Badacze doskonale rozumieli kierunek w jakim idzie przemysł urządzeń przenośnych, dlatego też za cel obrali sobie stworzenie najlżejszych na świecie i najpojemniejszych akumulatorów w historii. Aby to zrobić, musieli spróbować okiełznać jeden z najlżejszych dostępnych nam pierwiastków… W tym momencie na scenę (cały na biało) wkracza lit (Li). Na tablicy Mendelejewa oznaczony jest dumnym numerem 3, a to sprawia, że jest on jednym z najlżejszych znanych nam pierwiastków – pod tym względem przegrywa jedynie z wodorem i helem. W licie ciekawe jest również to, że będąc pierwiastkiem lżejszym od takiego tlenu czy azotu, w przeciwieństwie do nich jest ciałem stałym. Dzięki temu jego atomy są ciasno upakowane, a taki zwarty materiał znacznie łatwiej jest obrobić i zamknąć w niewielkim akumulatorze. Jasne, gazy można przecież potraktować wysokim ciśnieniem i skompresować, ale skoro mamy super-lekki lit, to po co kombinować? Lit (nie jako atom, a jako kawałek materii) waży mniej więcej tyle co drewno sosnowe. Jego gęstość to jakieś 0,51 g/cm3, a to oznacza, że jest on niemal dwukrotnie lżejszy od wody, jakieś 16 razy lżejszy od niklu i 20 razy lżejszy od ołowiu. Idealny przepis na super-lekkie baterie! Z drugiej jednak strony waga piórkowa kompletnie nie przekłada się na rozmiar atomu. Choć lit ma tylko po trzy protony, neutrony i elektrony, to w rzeczywistości ponad połowa tablicy Mendelejewa jest od niego mniejsza! W tym ołów, który przypomnę ma aż po 82 sztuki protonów, neutronów i elektronów. Względny rozmiar atomów; źródło danych: To, że atom zbudowany z 20 razy większej liczby cząsteczek, będący 20 razy cięższy może być jednocześnie mniejszy, to dość skomplikowana do wyjaśnienia kwestia. Orbity wokół atomów potrafią być naprawdę pokręcone, jądro atomowe przyciąga elektrony z różną siłą, a te oddziałują również ze sobą nawzajem. Ostateczny wynik jest taki, że choć lit jest najlżejszy i oparte o niego akumulatory również takie będą, to rozmiar jego atomów wcale nie sprawia, że możemy zamknąć tego litu w małej baterii nie wiadomo ile. Patrząc z perspektywy atomowej to zajmuje on praktycznie tyle samo miejsca co ołów. A może akumulatory litowe nie są wcale tak fantastyczne jak wszyscy nam mówią? Bez obaw – są świetne. Cała tajemnica baterii litowo-jonowych tkwi tak naprawdę w określeniu „jonowy”. Jonizowanie to, jak już wspomniałem, ładne określenie na odbieranie bądź dokładanie atomom elektronów. Kiedy pierwiastek odda elektron lub jakiś przyjmie, wówczas nazywamy go jonem. Lit w standardzie ma 3 elektrony. Dwa z nich znajdują się na tyle blisko jądra atomowego i są przez nie tak mocno przyciągane, że możemy o nich zapomnieć. Za to do opisania trzeciego elektronu najlepiej pasuje określenie ,,kula u nogi”. Wiem, brzmi zabawnie, ale w tym wypadku nie przesadzam. Lit chce się tego trzeciego elektronu pozbyć tak bardzo, że wchodzi w reakcję z niemal wszystkim co spotka na swojej drodze – nawet z wodą, czy powietrzem! Myślisz pewnie: „Co z tego, to tylko jeden elektron. Słabo!”. Nie daj się jednak zmylić pozorom – lit tak bardzo chce zostać jonem, że w trakcie oddawania tego jednego elektronu generuje napięcie rzędu 3,2 – 3,8 V! To sprawia, że każdy jeden uwolniony przez lit elektron niesie ze sobą 3 razy więcej energii niż ten z akumulatorów niklowych i dwa razy więcej niż ten z kwasówek. No tak, ale ołów daje przecież dwa elektrony, więc gdzie ta przewaga litu? Już tłumaczę. Każdy akumulator do oddania i przyjmowania elektronów wykorzystuje reakcje chemiczne – są one jedynym możliwym źródłem potrzebnej do tego energii. Naukowcy, którzy otrzymali Nobla za opracowanie litowych akumulatorów tak naprawdę dostali go za to, że… poniekąd oszukali lit. Wiedzieli oni, że zmuszenie tego pierwiastka do oddania elektronu to nie sztuka – jednorazowe baterie litowe istniały od lat. Problemem było znalezienie takiej reakcji, poprzez którą po drugiej stronie akumulatora lit chętnie przyjmie odrzucony elektron z powrotem. Oczywiście kilka takich reakcji udało się znaleźć, ale wszystkie one miały swoje ograniczenia i istotne wady, całkowicie niweczące potencjał litu. Wtedy nagle, w latach 70tych ktoś wpadł na pomysł, że żadna reakcja nie musi tak naprawdę zachodzić, dopóki lit nie będzie o tym wiedział. Oszustwo godne Nobla Atom litu z trzema elektronami na pokładzie jest dość duży. Kiedy jednak odda swój elektron i stanie się jonem, wówczas jego średnica zmniejsza się praktycznie dwukrotnie. Jest on wówczas o ponad 20% mniejszy od ołowiu, który już oddał dwa elektrony! Przyznasz, że to dość spora różnica. Do tego naukowcy odkryli strukturę zwaną tlenkiem kobaltu. Okazało się, że jon litu ma akurat taką wielkość, że idealnie wpasowuje się w wąskie szczeliny między warstwami tego związku. Dodatkowo kobalt nie jest zbyt wybrednym pierwiastkiem i potrafi zaopiekować się dodatkowym elektronem, jaki przy okazji oddaje mu lit. Ostatecznie taki tlenek kobaltu z powtykanym tu i ówdzie litem nazywamy tlenkiem kobaltu litu (LiCoO2) i jest to podstawowy związek wykorzystywany w akumulatorach litowo-jonowych. A i przy okazji mogę dodać, że taki proces wciskania atomów w strukturę jakiegoś związku nazywa się interkalacją. Lit czuje się w takim układzie częścią związku, choć nie tworzy z nim pełnoprawnego wiązania. Kobaltowi jest właściwie wszystko jedno, więc możemy uznać, że wszyscy są zadowoleni. Tam jednak gdzie wszyscy są szczęśliwi nie ma żadnej energii elektrycznej do wykorzystania. My musimy sprawić, by litowi było niewygodnie, by chciał zmienić stan, w jakim się znalazł. W tym celu podłączamy taki tlenek kobaltu litu do ładowarki i zaczynamy wysysać elektrony. Akcja ta na kobalcie nie robi żadnego wrażenia – jest on metalem podobnym do miedzi i żelaza, czyli przewodnikiem, który nie do końca dba o to, czy zwiniemy mu jakiś elektron. A już z pewnością nie będzie mu szkoda tego, który przed chwilą otrzymał od litu. Niestety sytuacja ta stawia jon litu w bardzo trudnym położeniu. Wcześniej oddał on ujemnie naładowany elektron, przez co sam stał się nieco dodatnio naładowany. Teraz elektron ten wypompowaliśmy na zewnątrz, przez co cała struktura tlenku kobaltu stała się delikatnie dodatnia. Fizyka jest w tej kwestii nieubłagana – dodatni tlenek kobaltu zacznie odpychać dodatni jon litu. Pamiętasz jak wspominałem o tym na początku artykułu? Takie same ładunki, czy to dodatnie, czy ujemne będą się zawsze odpychać. Tlen i kobalt trzymają się siebie mocno – to dość zwarta struktura pełniąca rolę swego rodzaju rusztowania. Jony litu, które powciskały się gdzie mogły, ale do niczego się tak naprawdę porządnie nie przyczepiły, zostają wypchnięte ze struktury. Lit nie ma się dokąd udać – z elektronem było mu źle, ale bez niego i na dodatek bez innych atomów, do których może się przykleić jest jeszcze gorzej. Nie wiedząc co zrobić odwraca się i oto widzi światełko w tunelu. Tam, po drugiej stronie akumulatora roztacza się niebieskawy blask i przyciąga go jakaś tajemnicza siła. Jak gdyby tam było jego miejsce… Lit przemierza wnętrze akumulatora, przeciskając się przez nasączony elektrolitem separator, który dzieli akumulator na dwie części. Za nim widzi kolejny układ warstw, tym razem upiornie czarny. Nim zdąży wyhamować, ciągnięty tajemniczą siła wpada między warstwy ciemnej, grafitowej struktury i grzęźnie tam, nie mając siły się wyrwać. Spogląda w głąb i widzi, że w tej samej strukturze uwięzione są znajome elektrony… Tak, to dokładnie te same elektrony, które on i inne jony litu przed chwilą oddały kobaltowi. Lit orientuje się, że tajemnicza, przyciągająca siła i niebieskawy blask pochodziły właśnie od nich – morza ujemnie naładowanych elektronów, do których dodatnio naładowany jon litu czuje naturalny pociąg. Uwięziony lit nie jest jednak z tego faktu zadowolony. Nie chce na powrót łączyć się z elektronami. Niestety z jednej strony cała ich chmara wciąga go w głąb grafitowej struktury, z drugiej zaś wciąż odczuwa odpychające echo kobaltu. W ten oto sposób lit wpada w pułapkę. W wymyślone przez genialnych konstruktorów oszustwo, pozwalające utrzymać go w niewygodnym położeniu. Lit grzęźnie wewnątrz tego grafitowego labiryntu i to bez pomocy jakiejkolwiek reakcji chemicznej. Oczywiście nie spędzi on tam wieczności. Musi jedynie wytrzymać do momentu, w którym do akumulatora podłączymy jakiś odbiornik. Wpinając akumulator do np. telefonu, elektrony zyskują drogę ucieczki – grafit nie jest dla nich tak gościnny jak kobalt, stąd czują się w jego strukturze jak sardynki zamknięte w puszce. Słysząc ciche, niosące się przewodami nawoływanie kobaltu, elektrony postanawiają wykorzystać okazję. Te lekkie i zwinne cząstki bez problemu uciekają z grafitowej pułapki. Po drodze zostawiają w telefonie standardową „opłatę” energetyczną i ponownie powracają do struktury tlenku kobaltu, któremu jak wiemy i tak jest wszystko jedno… Obojętny za to nie jest na pewno lit. Dzięki temu, że elektrony powoli znikają, maleje też siła trzymająca go między warstwami grafitu. Z drugiej strony kobalt karmiony elektronami również zapomina o wystosowanym wcześniej akcie nienawiści (to znaczy przestaje on być naładowany dodatnio i odpychać lit). Lepszej okazji nie będzie – jony litu opuszczają grafit i przedzierają się z powrotem przez separator, docierając wreszcie do przytulnych warstw kobaltu, wyłożonych mięciutką połacią tlenu. W ten oto sposób zakończył się cykl ładowania i rozładowania akumulatora, w trakcie którego jony litu przemierzyły jego wnętrze raz w jedną, raz w drugą stronę. Mechanizm ten nie bez powodu określa się mianem ,,bujanego fotela” (ang. rocking chair). Geniusz i prostota jakie stoją za tym pomysłem przyczyniły się do największej obok Internetu rewolucji XXI wieku – powstania akumulatora litowo-jonowego. Uproszczona animacja akumulatora litowo-jonowego Cena geniuszu Ogniwa litowo-jonowe to najwydajniejsze i najpotężniejsze akumulatory jakie do tej pory pojawiły się na rynku. Niestety jakość, jak to zwykle bywa, niesie ze sobą wysoką cenę. Skąd się ona bierze? Zacznijmy może od tego, że chęć litu do reagowania wszędzie i ze wszystkim sprawia, że jest on dość problematyczny w przechowywaniu i obróbce. Z tego samego powodu nie znajdziemy na naszej planecie litu w czystej postaci. Najczęściej odzyskuje się go ze związków chemicznych, takich jak chlorek litu (LiCl), wodorotlenek litu (LiOH) i węglan litu (Li2CO3). Nie jest to proces ani łatwy, ani wydajny. Do uzyskania kilograma czystego litu potrzeba aż 5,3 kg węglanu litu. Największe złoża tego surowca znajdują się w Boliwii (około 32% światowych zasobów), a do największych producentów czystego litu należą Chile, Chiny i Argentyna, produkując około kilogram litu w ciągu każdej sekundy jaką spędzasz na czytaniu tego artykułu. Do tego wyprodukowanie akumulatora z pierwiastka, który ma tak ogromną energię i tylko czyha na okazję, by z czymś przereagować wymaga zastosowania całej masy zabezpieczeń. Akumulatory Li-Ion nie lubią przegrzewania, przeładowania i nadmiernego rozładowania. Stąd naszpikowane są elektroniką trzymającą w ryzach parametry akumulatora. To jednak nie zawsze zdaje egzamin, bo wystarczy najmniejsze zanieczyszczenie litu lub błąd w trakcie produkcji, by wszystko zakończyło się efektownym pożarem. Słyszałeś może o aferze z wybuchającymi bateriami w Samsungach Galaxy Note 7? Swego czasu zabronione było wnoszenie tego smartfona na pokład samolotu, a firma Samsung rozsyłała klientom specjalnie zabezpieczone opakowania przeznaczone do zwrotu tego niebezpiecznego telefonu. Myślę jednak, że nie będziemy teraz wnikać w co bardziej szczegółowe aspekty techniczne akumulatorów Li-Ion. Te wolałbym poruszyć w osobnym, przeznaczonym do tego artykule. Mam nadzieję, że dzisiejsza podróż uświadomiła Ci jak te akumulatory działają i jakim wyzwaniem były dla uczonych pod koniec XX wieku. Następnym razem porozmawiamy o podtypach baterii Li-Ion, ich zastosowaniu, a także ogólnych wadach i zaletach. Czym różni się akumulator w smartfonie od tego w samochodzie elektrycznym? Czym tak naprawdę są następcy Li-Ionów, czyli baterie litowo-polimerowe? Czy baterie z wody morskiej mają szansę za chwilę zdetronizować ,,litówki”? Jeśli nie chcesz przegapić żadnego nadchodzącego artykułu, to zapisz się poniżej na newsletter lub polub moją moją stronę na facebooku. Do usłyszenia! Dzięki za poświęcony czas! Bibliografia Lithium Batteries Science and Technology – C. Julien, A. Mauger, A. Vijh, K. Zaghib, Handbook of Batteries Third Edition – D. Linden, T. Reddy, Akira Yoshino – Lithium-ion battery and its evolution – dokument dostępny pod adresem: Lithium Use in Batteries – T. Goonan, Department of the Interior, Geological Survey. – model 3D struktury tlenku kobaltu litu. How Does a Lithium-ion Battery Work? – Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, adres: Podobało się? Zajrzyj na i wspieraj moją dalszą pracę! A może chciałbyś przeczytać ciekawą książkę? Powiadomić Cię o nowych artykułach? Polecam zapisanie się na newsletter lub zajrzenie na facebook’a. W ten sposób nie przegapisz żadnego nowego tekstu!

Do artykułu: Polska jest największym eksporterem baterii do samochodów elektrycznych w Unii. DODAJ KOMENTARZ. Akumulatory litowo-jonowe odznaczają się największa dynamiką wzrostu w polskim eksporcie. Obecnie zajmują czołowe pozycje w eksporcie do Niemiec, Francji, Belgii, Austrii czy Szwecji - wynika z danych Narodowego Banku Polskiego.

Branża automotive, Baterie samochodowe, Automatyzacja procesówKomponenty z EPP w produkcji baterii litowo-jonowych do samochodów elektrycznych – zastosowania i korzyści 30 grudnia 2020 Producenci samochodów elektrycznych najczęściej wybierają akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion), gdyż pozwalają one przejechać więcej kilometrów w porównaniu do innych technologii. Choć w tym przypadku nie występuje efekt pamięci, a żywotność LITOWO-JONOWYCH baterii samochodowych jest duża, powinny być eksploatowane w odpowiednich warunkach. Czym są baterie litowo-jonowe i jak je chronić? Baterie litowo-jonowe po raz pierwszy zastosowano do zasilania kamer na początku lat 90. i od tamtego czasu zaczęły się szybko rozpowszechniać. Ich sporą przewagą w stosunku do baterii wodorkowych czy niklowo-kadmowych jest większa gęstość energii. Oznacza to, że są w stanie przechować jej więcej w przeliczeniu na każdy kilogram ogniwa. Ponadto ta technologia ma jeszcze spory potencjał rozwoju – ocenia się, że tego typu baterie już za dekadę będą w stanie magazynować dwu- lub trzykrotnie więcej energii, do 300-350 Wh/kg. Jednocześnie ich produkcja jest relatywnie tania. Baterie litowo-jonowe są bardzo trwałe i żywotne, jednak niesprzyjające warunki eksploatacji czy przechowywania mogą skrócić czas ich eksploatacji lub nawet doprowadzić do ich awarii. Są one wrażliwe szczególnie na skrajne temperatury, przed którymi chronią je między innymi montowane w samochodach nowoczesne układy chłodzenia i podzespoły z innowacyjnych pianek izolacyjnych z ekspandowanego polipropylenu (EPP). Zobacz też: Know-how w dziedzinie rozwoju tworzyw i formowania wtryskowego – ponad 30 lat doświadczenia Knauf Industries Automotive Jak działają akumulatory litowo-jonowe? BudowaI BEZPIECZEŃSTWO baterii LI-Ion w samochodzie elektrycznym Komponenty z EPP w budowie akumulatora do samochodu elektrycznego Stosowane w bateriach samochodów elektrycznych ogniwa litowo-jonowe posiadają dwie elektrody – dodatnią i ujemną. Są one rozdzielone elektrolitem w formie cieczy, żelu lub ciała stałego, którego funkcją jest przenoszenie ładunków między nimi. Dostępne na rynku baterie litowo-jonowe mogą się różnić składem chemicznym i konstrukcją, jednak we wszystkich przypadkach nośnikiem ładunku są jony litu. Ich producenci wciąż pracują nad zwiększeniem gęstości energii, poszerzeniem zakresu temperatury pracy, skróceniem czasu ładowania czy przede wszystkim bezpieczeństwem użytkowania. Chodzi o to, by nie dopuścić do nadmiernego wzrostu temperatury elektrolitu, czemu zapobiegają specjalne domieszki, aktywne układy chłodzenia w samochodzie czy też stosowane w budowie akumulatora innowacyjne izolatory. Aby zapobiec potencjalnemu zagrożeniu zamiast dużych akumulatorów w samochodach elektrycznych montuje się zestawy nawet kilku tysięcy małych ogniw litowo-jonowych, które są odizolowane od innych podzespołów. W ten sposób nawet jeśli dojdzie do awarii jednego z nich, nie dochodzi do dalszej emisji ciepła czy zwarć elektrycznych między poszczególnymi celami. Zestawy są ponadto montowane w samochodach w taki sposób, aby były jak najmniej narażone na uszkodzenia. Czytaj więcej: Rodzaje akumulatorów do samochodów elektrycznych – który z nich jest najlepszy? Jak ZWIĘKSZYĆ WYTRZYMAŁOŚĆ baterii LITOWO-JONOWYCH w samochodzie elektrycznym? Z tworzywa EPP produkowane są także specjalne pojemniki transportowe na baterie samochodowe i wrażliwą elektronikę Żywotność baterii w samochodach elektrycznych na ogół szacuje się na 10 lat eksploatacji, co daje około 2500-3500 cykli ładowania. W zależności od zastosowanych technologii i sposobu użytkowania czas ten może być nawet dłuższy. Po pierwsze, nie należy dopuszczać do całkowitego rozładowania akumulatora. Samochód pobiera energię nie tylko podczas jazdy, ale także w czasie postoju. Wielomiesięczna przerwa w użytkowaniu może skutkować nawet uszkodzeniem akumulatora. Dlatego, aby uniknąć ponoszenia kosztów wymiany baterii w samochodzie elektrycznym, powinien powinno się je co jakiś czas ładować, nawet podczas gdy nie używamy samochodu. Z drugiej strony akumulatora litowo-jonowego nie należy ładować w 100%. Zalecany poziom naładowania baterii mieści się w przedziale 20-80%. Na stan akumulatora najlepiej wpływa ładowanie z niewielką mocą. Korzystanie ze stacji szybkiego ładowania samochodów elektrycznych wysokiej mocy skraca żywotność baterii. Kolejnym ważnym czynnikiem jest temperatura – zarówno upały, jak i mrozy źle wpływają na kondycję baterii litowo-jonowej. Dopuszczalny zakres temperatur ich pracy wynosi od 0 do 45°C, przy czym wskazane jest by ta druga wartość nie przekraczała 30°C. Dlatego tak duże znaczenie dla stanu baterii mają zastosowane w jej konstrukcji materiały izolacyjne. Z bardzo przyszłościowych warto wyróżnić spieniony polipropylen EPP, który już dziś znajduje zastosowanie zarówno jako surowiec do produkcji opakowań ochronnych na baterie, jak i komponentów izolacyjnych w zestawach akumulatorowych. Spieniony polipropylen – innowacyjna izolacja akumulatora Stosowane w samochodach baterie litowo-jonowe są wrażliwe zarówno na czynniki termiczne, jak i mechaniczne, dlatego muszą być przechowywane, transportowane i eksploatowane w warunkach zapewniających ich jak najdłuższą żywotność. Materiałem, który okazał się szczególnie skuteczny we wszystkich tych zastosowaniach, jest spieniony polipropylen (EPP). Doskonale sprawdził się przy produkcji opakowań do transportu baterii, gdyż posiada doskonałe właściwości termoizolacyjne i skutecznie chroni zawartość przed uszkodzeniami mechanicznymi. Dostosowane do wymagań branży automotive opakowania Komebac® mogą być pod każdym względem dopasowane do kształtu i wymiarów baterii litowo-jonowych oraz posiadać specjalne ochronne wkładki. W ten sposób baterie są zabezpieczone w 100% – nie tylko przed przenikaniem ekstremalnych temperatur podczas transportu, ale także wilgocią i wstrząsami. Materiał doskonale pochłania uderzenia, nie ulega rozpadaniu się czy odkształceniom. Wszystko to spowodowało, że znalazł teraz zastosowanie także przy produkcji baterii, jako surowiec do wytwarzania samochodowych zestawów akumulatorowych. Obecnie produkuje się z niego separatory cel akumulatorowych, specjalne izolacje oraz szyny mocujące. Pianka EPP jest również doskonałym izolatorem elektrycznym, dzięki czemu skutecznie zapobiega niekontrolowanemu przepływowi prądu pomiędzy celami i awarii akumulatora. Firma inwestuje w nowy rodzaj baterii, czyli odmiany litowo-jonowej ze stałym elektrolitem, dzięki którym można zyskać znacznie większy zasięg przy tych samych gabarytach. Pierwszy samochód elektryczny z nową technologią baterii Toyota pokaże jeszcze przed rozpoczęciem igrzysk olimpijskich w 2020 roku. Czasem nie warto się śpieszyć. ^{Niewielki zasięg, ograniczona liczba punktów ładowania energii czy wciąż wysoka cena – to najważniejsze bariery dla szybszego rozwoju segmentu pojazdów napędzanych silnikami elektrycznymi. Jest jednak szansa, że ta ostatnia bariera wkrótce zniknie. Baterie sodowo-jonowe opracowane przez naukowców z Uniwersytetu Stanford mają być aż o 80% tańsze niż obecnie stosowane litowo-jonowe. Jeśli mówimy o autach elektrycznych, to nierozerwalnie wiążą się z nimi akumulatory litowo-jonowe. Wydaje się, że stanowią one najlepsze rozwiązanie, jeśli weźmiemy pod uwagę ich gabaryty, pojemność i pozostałe parametry niezbędne do ich komercyjnego wykorzystania w transporcie. Chyba jedynym problemem jest ich wysoka cena, która wynika ze stosunkowo niewielkiej dostępności litu w środowisku naturalnym. Dlatego też naukowcy od pewnego czasu pracują nad innymi rodzajami baterii do samochodów elektrycznych, które mogłyby wspomóc rozwój elektryczności. Słyszeliśmy o bateriach litowo-powietrznych czy też litowo-siarkowych. W obu jednak przypadkach problem litu nie znikał i ciężko byłoby oczekiwać, że ich cena byłaby znacząco tańsza. Tym bardziej, że rozwiązania te, choć w teorii ciekawe, nie wyszły poza fazę testowania. Kolejnym rodzajem baterii, które trafiły do laboratoriów, są akumulatory sodowo-jonowe. Baterie sodowo-jonowe to nic nowego Nie jest to jednak żadne nowe rozwiązanie. Prace nad tego typu ogniwami prowadzone były już w minionej dekadzie. Sód, który jest pierwiastkiem powszechnie dostępnym w naturze, zapewniłby znacznie niższą cenę. Znajdujące się w fazie eksperymentalnej baterie miały jednak pewne ograniczenia. Przede wszystkim niewielki ich rozmiar i pojemności sprawiły, że były testowane przede wszystkim pod kątem przenośnej elektroniki. Z drugiej strony jeszcze kilka lat temu nikt nie przypuszczał, że czeka nas elektryczna rewolucja w motoryzacji. Drugą wadą tego typu baterii była ich niewielka trwałość. Wprawdzie wykazywały one zdolność do przechowywania dużego ładunku, jednak po ok. 50 cyklach ładowania i rozładowania ich pojemność zmniejszała się o połowę. Spory wpływ na pojemność miała również temperatura otoczenia. Optymalne parametry baterie te zachowywały przy temperaturze ok. 25 st. C. Wraz ze spadkiem pojemność ogniw dość mocno spadała. 80-proc. oszczędności Pomysł na wykorzystania baterii sodowo-jonowych nie trafił jednak do lamusa. Wzięli się za niego naukowcy ze Stanford i właśnie ogłosili, że udało im się stworzyć baterie sodowo-jonowe o porównywalnej pojemności do litowo-jonowych, które jednak mogą być aż o 80% tańsze. Gdyby udało się wprowadzić do produkcji tak tanie baterie, cena samochodów elektrycznych wyraźnie poszybowałaby w dół. Dziś bowiem to cena akumulatorów stanowi istotną część ceny auta elektrycznego. Za wcześnie jednak, by otwierać korki od szampana i obwieszczać udaną rewolucję. Przede wszystkim przedstawione informacje są dosyć skąpe. Nie wiemy nic o gęstości gromadzenia energii w tych bateriach w porównaniu do ogniw litowo-jonowych. Wprawdzie zoptymalizowane je pod kątem wielokrotnego ładowania, nie wiemy jednak, czy będą one całkowicie odporne na kilkutysięczne cykle ładowania. Naukowcy ze Stamford nie zdradzili także żadnych szczegółów na temat wielkości ich rozwiązania. Aby baterie sodowo-jonowe mogły być wykorzystywane w samochodach, muszą się charakteryzować stosunkowo niewielkimi gabarytami. W przeciwnym razie mogą się okazać świetnym rozwiązaniem do gromadzenia energii, ale niekoniecznie w samochodach. Trzeba trochę cierpliwości Nawet jeśli odpowiedzi na wszystkie powyższe wątpliwości są pozytywne, nie należy spodziewać się szybkiej komercjalizacji tej technologii. Pamiętajmy, że mówimy o badaniach naukowych, a od nich do masowej produkcji droga często jest dość daleka. Nawet jeśli po drodze nic nie spowoduje, że odstawi się te baterie na półkę, to i tak musi upłynąć jeszcze sporo czasu. Nawet kilkanaście lat. Dlatego też, póki co, pozostają nam baterie litowo-jonowe ze swoją stosunkowo wysoką ceną. Na jakąkolwiek rewolucję w technice akumulatorowej przed 2025 r. nie ma co liczyć.} Green Cell akumulator LiFePO4 100Ah 12.8V 1280Wh Litowo-Żelazowo-Fosforanowy do Fotowoltaiki,Przyczep kempingowych. Lżejsza waga i dłuższe użytkowanie - Akumulator LiFePO4 100Ah waży o około 17kg mniej niż jego odpowiednik w technologii kwasowo-ołowiowej oraz oferuje 100% pojemności użytkowej i jest przystosowany do pracy cyklicznej

Łańcuch dostaw baterii dla branży motoryzacyjnej rozwija się w szybkim tempie, na co wpływa rosnąca popularność aut elektrycznych. Według Automotive from Ultimamedia, do 2030 roku 53% sprzedawanych na świecie nowych samochodów będzie w pełni elektryczna lub hybrydowa. Specjaliści GEFCO, operatora logistycznego dla branży motoryzacyjnej, przedstawiają cztery wskazówki w zakresie transportu baterii litowo-jonowych do samochodów elektrycznych. Akumulatory litowo-jonowe mają kluczowe znaczenie dla sukcesu strategii producentów samochodów w odniesieniu do poprawy zasięgu i konkurencyjności cenowej pojazdów elektrycznych (EV). Ponieważ bateria stanowi co najmniej 30% wartości nowego pojazdu, producenci samochodów oraz producenci baterii dążą do poprawy jakości baterii i obniżenia cen do poziomu poniżej 100 dolarów za kilowatogodzinę (kWh), co oznacza, że pojazdy elektryczne mogą konkurować z tradycyjnymi autami z silnikiem spalinowym. Technologia baterii oraz ich ceny to nie jedyne ważne czynniki. Wraz ze wzrostem popytu na pojazdy elektryczne, dla branży motoryzacyjnej szczególnie istotne staje się zarządzanie zakupami i produkcją baterii. Jak podkreślają specjaliści GEFCO, pojawiają się też inne istotne pytania, na przykład, czy podaż nadąży za popytem na baterie w całym łańcuchu dostaw. Baterie litowo-jonowe są klasyfikowane jako towary niebezpieczne, a ich transport jest ściśle regulowany. Mogą być również transportowane jako odpady niebezpieczne i podlegać odrębnym przepisom prawa krajowego lub lokalnego. Dlatego nie mogą być przewożone jako ładunki standardowe. Baterie są wrażliwe na czynniki zewnętrzne, takie jak wysokie temperatury, nadmierna wilgotność i silny wstrząs, co wymaga zwrócenia większej uwagi na kwestie ich pakowania. Przepisy różnią się w zależności od środka transportu oraz kraju, na którego terenie baterie są składowane. Jak bezproblemowo transportować akumulatory litowo-jonowe? Po pierwsze, zadbaj o doskonałe przygotowanie przesyłki, obejmujące kwestię pakowania i dokumentacji. Sprawdź prawidłową identyfikację baterii oraz czy opakowanie spełnia zapisy regulacji o transporcie towarów niebezpiecznych. Jak podkreślają specjaliści GEFCO, należy pamiętać, że metody pakowania różnią się, gdy bateria jest zużyta lub jeśli stanowi znaczne zagrożenie podczas transportu. Ważne jest też oznakowanie i etykietowanie baterii, zgodne z wytycznymi i przekazanie pełnych informacji o towarze. Po drugie, powierz transport zaufanemu operatorowi logistycznemu, który nadzoruje przestrzeganie zasad załadunku, bezpieczeństwa zgodnie z regulacjami o transporcie towarów niebezpiecznych oraz innymi przepisami prawa krajowego. Istotne jest sprawdzenie stanu opakowań przed rozładunkiem i przestrzeganie zasad rozładunku, a dodatkową wartością współpracy z zaufanym operatorem logistycznym jest wiedza branżowa oraz szkolenia. Upewnij się również, że twój partner poradzi sobie z etapem po rozładunku. Należy wziąć pod uwagę możliwość istnienia odrębnych przepisów lokalnych dotyczących bezpiecznego magazynowania baterii, a także inne kwestie, takie jak na przykład wymagania ubezpieczycieli względem towaru. Możliwość śledzenia transportu to kwestia priorytetowa. Transport baterii musi odbywać się przy wykorzystaniu narzędzi do śledzenia towarów w czasie rzeczywistym. Śledzenia wymaga również dokumentacja celna i dla towarów niebezpiecznych. W przypadku wystąpienia zakłóceń wpływających na czas tranzytu, taka informacja powinna natychmiast trafić do najważniejszych osób odpowiedzialnych za transport. Na przykład specjalisty ds. bezpieczeństwa w celu wdrożenia środków wskazanych w przepisach. W sytuacjach awaryjnych ważna jest możliwość interwencji u władz lokalnych czy na przykład zorganizowanie tymczasowego postoju transportu na terenie autoryzowanego operatora 3PL – podkreślają eksperci GEFCO.

REKLAMA. Tymczasem jeszcze w roku 2010 średnia cena baterii litowo-jonowych wynosiła około 1000 dolarów/kWh, a w roku 2013 trzeba było za nie płacić przeciętnie około 600 USD/kWh. Bloomberg zapowiada dalszy spadek kosztów tej technologii, prognozując, że do roku 2025 jej średnia cena spadnie poniżej 100 USD/kWh, czyli – jak

Baterie litowo-jonowe dla pojazdów elektrycznych stały się jedną ze specjalności polskiego eksportu. Trafiają głównie do innych państw członkowskich Unii Europejskiej. Ale, aby utrzymać pozycję unijnego lidera, a jednocześnie skutecznie konkurować z producentami azjatyckimi, Polska musi nie tylko dalej rozwijać zdolności produkcyjne, ale również wytwarzać akumulatory litowo-jonowe o niższym śladzie węglowym. Ich wynalezienie i upowszechnienie się zmieniło świat. Dało nam już wszechobecne urządzenia mobilne, a teraz pozwoli na ogromną rewolucję w motoryzacji i rozpowszechnienie samochodów elektrycznych. Nic dziwnego, że opracowanie baterii litowo-jonowych nagrodzono w 2019 r. Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii. Gdy w Sztokholmie wręczano królewską nagrodę trzem pracującym na przestrzeni wielu lat nad tym wynalazkiem i jego udoskonaleniem naukowcom, którzy wzajemnie korzystali ze swoich doświadczeń – a chodzi o Amerykanina Johna B. Goodenougha, Brytyjczyka M. Stanleya Whittinghama oraz Japończyk Akirę Yoshino – Polska już była największym w Unii Europejskiej eksporterem akumulatorów litowo-jonowych dla pojazdów elektrycznych. Perspektywy dla dalszego rozwinięcia tej branży są nad Wisłą duże, ale do pokonania jest kilka wyzwań – głównie natury energetyczno-klimatyczno-środowiskowej. Nobel za baterie litowo-jonowe. Europa w tyle w ich produkcji Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano w tym roku za stworzenie i rozwój baterii litowo-jonowych. Potentatem w produkcji baterii litowo-jonowych jest dziś Azja. Europa pozostaje daleko w tyle, choć wyjątkiem jest na jej tle Polska. Tegoroczna Nagroda Nobla z chemii powędrowała … Eksport ciągle rośnie Wywołany przez pandemię COVID-19 kryzys gospodarczy nie zahamował wzrostu eksportu baterii litowo-jonowych wyprodukowanych Polsce. Jego wartość według danych Głównego Urzędu Statystycznego przekroczyła na koniec 2020 r. 400 mln euro. I ciągle rośnie. Baterie są też polskim towarem eksportowym numer jeden. Pod koniec ubiegłego roku wskoczyły na pierwsze miejsce najczęściej sprzedawanych za granicę polskich produktów. Wszystko to wynika przede wszystkim ze zwiększania produkcji akumulatorów litowo-jonowych w Polsce „Bateria nawet co dziewiątego samochodu elektrycznego jeżdżącego Europie będzie pochodziła z Polski” – mówił już w 2017 r. premier Mateusz Morawiecki, gdy startowała budowa największej obecnie istniejącej europejskiej fabryki baterii litowo-jonowych w Biskupicach Podgórnych na Dolnym Śląsku. Zakład należy do koreańskiego koncernu LG Energy Solutions (dawniej LG Chem). Wytwarzanych jest tam nawet 100 tys. akumulatorów rocznie. Ale wiele wskazuje na to, że polskich baterii będzie w europejskich samochodach elektrycznych jeszcze więcej. Miliardy na rozwój baterii elektrycznych w UE Komisja Europejska zatwierdziła finansowe wsparcie dla kilku państw europejskich z przeznaczeniem na projekt wsparcia badań i innowacji w obszarze produkcji baterii do samochodów elektrycznych. Wśród siedmiu państw jest Polska. Nowy fundusz, na finansowanie którego zgodę wyraziła w poniedziałek Komisja Europejska, … W Polsce będzie największa fabryka ogniw litowo-jonowych na świecie LG idzie bowiem za ciosem. Koreański koncern zapowiedział w ostatni czwartek (21 stycznia) rozbudowę swojego zakładu w Kobierzycach pod Wrocławiem. Ta fabryka, kiedy zostanie ostatecznie pod koniec 2022 r. rozbudowana, ma zatrudniać nawet 10 tys. osób. „To będzie największa fabryka akumulatorów EV na świecie. Może zaspokoić nawet 60 proc. obecnego zapotrzebowania na takie baterie w Europie” – powiedział prezes Agencji Rozwoju Przemysłu Cezariusz Lesisz. ARP przyznała inwestorowi swoje wsparcie. O skali najnowszej planowanej inwestycji LG w Polsce najlepiej świadczy to, że fabryka w Kobierzycach chce wytwarzać rocznie akumulatory o łącznej pojemności 100 GWh. Pozwoliłoby to wyposażyć w akumulatory ponad 1 mln samochodów elektrycznych lub prawie 10 mln hybryd plug-in. No i znacząco zwiększyć globalną roczną pojemność ogniw litowo-jonowych, która w 2019 r. wyniosła 180 GWh. Największy obecnie w pełni działający zakład znajduje się w Chinach. Fabryka koncernu BYD w Qinghai ma jednak mocne produkcyjne na poziomie 60 GWh rocznie. W Polsce inwestują też w produkcję akumulatorów litowo-jonowych inne koncerny z Korei Południowej, np. SK Innovations, Nara Battery Engineering, Foosung czy Enchem. Zakłady produkcyjne powstały nie tylko na Dolnym Śląsku, ale także w Kędzierzynie-Koźlu na Opolszczyźnie czy w Dąbrowie Górniczej w rejonie Zagłębia. Inwestycje w Polsce realizują lub planują zrealizować także – belgijski Umicore, brytyjski Johnson Matthey czy szwedzki Northvolt. Ale w Polsce znajduje się nie tylko produkcja gotowych ogniw, ale również komponentów do nich – separatorów, kabli czy elektrolitów. Chiński koncern Zhangjiagang Guotai-Huarong New Chemical Materials chce w Polsce postawić największą w Europie fabrykę elektrolitu do baterii litowo-jonowych. Tego typu zakład chce budować także chiński Capchem. Koreański Kyungshin planuje zaś rozszerzać produkcję kabli. IBM stworzył baterie ze słonej wody? IBM poinformował o udanych testach zupełnie nowego typu baterii elektrycznej, który może zrewolucjonizować magazynowanie energii. Nowatorskie ogniwa miałby być pozbawione metali ciężkich, a wykorzystywać składniki z… morskiej wody. Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie chemii przyznana została trzem naukowcom, którzy niezależnie od … Odbiorcy głównie w Niemczech, ale nie tylko Większość polskiej produkcji ogniw litowo-jonowych nie bez przyczyny jest zlokalizowana w zachodniej części kraju. Największymi odbiorcami wytworzonych w Polsce baterii są bowiem koncerny niemieckie – Volkswagen, Daimler i BMW. Trafiają one także do pojazdów produkowanych pod marką Škoda. Ale w Polsce wytwarza się również akumulatory dla elektrycznych i hybrydowych samochodów francuskich (Renault), brytyjskich (Jaguar) czy koreańskich (Hyundai). W nowym zakładzie w Kobierzycach mają także powstawać baterie do amerykańskich Fordów – Mustanga i Transita. „Nie można też zapomnieć o tym, że koncern BMZ w Gliwicach na Śląsku wytwarza baterie do elektrycznych rowerów, skuterów, elektronarzędzi czy zelektryfikowanych autobusów” – dodaje w rozmowie z Jan Wiśniewski z Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych. Pozytywny wpływ na popyt na baterie litowo-jonowe wywiera także sukcesywny spadek ich cen. W latach 2010-2019 cena jednej kWh wytworzonej w takim akumulatorze obniżyła się licząc w dolarach o aż 90 proc. Jeszcze kilka lat temu nawet 60 proc. ceny końcowej samochodu elektrycznego stanowił właśnie koszt baterii. Teraz to już jednak około 30 proc. Udało się to osiągnąć z jednej strony dzięki większej wydajności samych baterii, a także wprowadzaniu rozwiązań pozwalających zmniejszyć potrzebną do produkcji ilość drogich i rzadkich pierwiastków takich jak np. kobalt czy lit. Na przykład opracowanie akumulatorów ze stałym elektrolitem sprawia, że znika potrzeba wykorzystywania pierwszego z nich. Sukces Tesli napędzi produkcję w Polsce? O tym, że zainteresowanie akumulatorami litowo-jonowymi na świecie będzie rosnąć świadczy też ubiegłoroczny sukces amerykańskiego koncernu Tesla, który mimo wywołanego przez pandemię COVID-19 kryzysu gospodarczego wyrobił swoje plany, założone jeszcze przed pojawieniem się koronawirusa. A w każdym razie był tego niezwykle bliski. Z zaplanowanych 500 tys. pojazdów marki Tesla na rynek nie trafiło tylko… 450 sztuk. Firma Elona Muska niezwykle łatwo też pozyskiwała nowy kapitał. Jej giełdowa wartość urosła w 2020 r. aż o 754 proc. w stosunku do końca poprzedniego roku, co wywindowało założyciela koncernu na pierwsze miejsce listy najbogatszych ludzi na świecie, choć jeszcze rok wcześniej był na niej na 50. miejscu. Tesla intensywnie pracuje więc nad zwiększaniem swoich mocy produkcyjnych, w czym mają pomóc tzw. Gigafabryki. Jedna z nich powstanie w Europie, a konkretnie w Niemczech, tuż obok Berlina. Koncepcja Gigafabryki zakłada jednak wytwarzanie nie tylko gotowych pojazdów, ale też podzespołów do nich. Musk zapowiedział już, że do 2030 r. Tesla we własnych fabrykach będzie wytwarzać rocznie akumulatory litowo-jonowe o łącznej pojemności aż… 3 tys. GWh. Ale prawdopodobnie i tak amerykański koncern – przynajmniej przez obecną dekadę – dalej będzie potrzebować zewnętrznych dostawców. Jak wyjaśnia w rozmowie z Rafał Bajczuk z Fundacji Promocji Pojazdów Elektrycznych, obecnie Tesla kupuje baterie od koreańskiego LG Chem, japońskiego Panasonica oraz chińskiego CATL. „Amerykański producent samochodów pracuje też nad własną produkcją nowego typu ogniw bateryjnych 4680 (ich nazwa pochodzi od wymiarów: 46 mm średnicy, 80 mm długości). Ogniwa będą produkowane w amerykańskiej fabryce Tesli oraz – od lata 2021 r. – w europejskiej fabryce w Berlinie. Ale nowe ogniwa dla Tesli dalej będzie również produkować Panasonic, a prawdopodobnie także LG” – wyjaśnia ekspert. Jego zdaniem „prawdopodobny sukces sprzedażowy Tesli będzie skutkował zwiększeniem zamówień na ogniwa u producentów zewnętrznych, w tym w Polsce“. „Wzrost popularności elektromobilności jeszcze bardziej zwiększy popyt na produkcję baterii do tych samochodów. Przed sektorem rozpościerają się świetne perspektywy rozwoju“ – prognozuje Bajczuk. O tym, że tak duża produkcja baterii litowo-jonowych lub komponentów do nich została zlokalizowana w Polsce zadecydowały niższe niż w Europie Zachodniej koszty pracy oraz atrakcyjne położenie geograficzne, a więc bliskość wielu europejskich fabryk motoryzacyjnych przy jednoczesnym istnieniu dobrych połączeń komunikacyjnych. Ale także finansowe wsparcie publiczne dla inwestorów. Polski rząd w 2019 r. zapowiedział przeznaczenie na to nawet 3,1 mld euro. Kilka wyzwań przed producentami baterii w Polsce Ale branża ma też przed sobą poważne wyzwania. Jan Wiśniewski wskazuje na kwestie administracyjne. „Najlepszym przykładem jest planowana fabryka elektrolitu Guotai-Huarong w Godzikowicach na Dolnym Śląsku, gdzie Samorządowe Kolegium Odwoławcze uchyliło decyzję wójta o środowiskowych uwarunkowaniach inwestycji i cały proces musiał rozpocząć się od nowa” – wskazuje ekspert. Również w Śremie w Wielkopolsce, gdzie na terenie dawnych zakładów BASF produkcję elektrolitu chce uruchomić Capchem, wciąż nie ma na to zgody starostwa powiatowego. Władze samorządowe wzięły pod uwagę protesty części mieszkańców, którzy boją się zanieczyszczeń. I uznały, że inwestor nie przygotował odpowiedniej oceny ryzyka środowiskowego. Wiśniewski dodaje jednak jeszcze jedno wyzwanie. „Chodzi o to, aby fakt lokalizacji w Polsce tak wielu zakładów został w możliwie efektywny sposób wykorzystany wewnętrznie – w postaci rozwijania kompetencji oraz budowy ekosystemu angażującego w proces produkcyjny również polskie podmioty”. Z kolei Rafał Bajczuk wskazuje na inną kwestię – sprostanie wymogom planowanej unijnej dyrektywy w sprawie baterii, która zakłada, że od 2027 r. producenci baterii będą musieli raportować ślad węglowy swojego produktu. „Dla Polski, która ma jeden z najbardziej emisyjnych miksów energetycznych w UE może to oznaczać, że przestaniemy być atrakcyjnym miejscem dla inwestycji w sektor produkcji baterii. Jeśli chcemy, żeby Polska była w długim okresie atrakcyjnym miejscem dla sektora produkcji baterii należy też zadbać o dobre regulacje i atrakcyjne warunki dla inwestycji w recycling baterii, żeby zagwarantować producentom dostęp do surowców do produkcji nowych ogniw bateryjnych” – mówi. Konkurencja z Azją możliwa, choć trudna Największym producentem ogniw litowo-jonowych pozostają Chiny. W obszarze tych mniejszych – do laptopów, smartfonów czy innych urządzeń mobilnych – raczej już numerem jeden pozostaną. Większość produkcji urządzeń potrzebujących takich ogniw też zlokalizowana jest bowiem w Państwie Środka. Ale z akumulatorami do pojazdów elektrycznych może być inaczej. Ich produkcja rozsiana jest po całym świecie, a wiele fabryk znajduje się w Europie. Ale – jak zaznacza Jan Wiśniewski – Stary Kontynent ma jeszcze bardzo dużo do nadrobienia. „W 2020 r. czołowymi producentami ogniw litowo-jonowych były kraje azjatyckie: Chiny, Korea Południowa oraz Japonia. Państwo Środka w ubiegłym roku odpowiadało aż za 77 proc. wytwarzanych na świecie ogniw oraz odpowiednio 80 proc. surowców i 60 proc. komponentów związanych z sektorem bateryjnym” – mówi. Jak dodaje, w Europie realizowane są inwestycje mające zmniejszyć ten dystans – takie jak np. fabryka Northvolt w szwedzkim Skellefteå – ale producenci azjatyccy również budują kolejne zakłady, także w Europie (np. CATL w Niemczech). Do tego, z istniejących już na świecie 142 dużych fabryk baterii litowo-jonowych aż 109 znajduje się w Chinach. Zdobycie niezależności w zakresie produkcji baterii stało się jednak priorytetem dla instytucji unijnych. Komisja Europejska zapowiedziała w ubiegłym roku, że do 2025 r. UE będzie pod względem takiej produkcji samowystarczalna, a nawet – po zaspokojeniu potrzeb europejskiej branży motoryzacyjnej – uda jej się zbudować zdolności eksportowe. Jak przypomina Rafał Bajczuk, Europa mocno inwestuje w swoją produkcję. Według wyliczeń KE tylko w 2019 r. w całym łańcuchu wartości akumulatorów w UE zainwestowano około 60 mld euro, czyli trzy razy więcej niż w Chinach. W konkurencji z azjatyckimi producentami pomóc ma także postawienie na kwestie środowiskowe. „Nowa unijna propozycja przepisów dotyczących baterii ma również na celu stworzenie konkurencji opartej na zrównoważonym rozwoju. Chodzi nie tylko o niski ślad węglowy, ale także o zrównoważone, a w tym sensie także etyczne pozyskiwanie materiałów. W tym obszarze gracze z UE mogą odnieść sukces“ – tłumaczy Bajczuk. Ale tu znów wracamy do stojącego przed Polską wyzwania dotyczącego obniżenia śladu węglowego polskich fabryk. Szwedzi budując fabrykę w Skellefteå od razu założyli konkurowanie z Chińczykami nie tylko ceną i wydajnością produktu, ale także ekologicznością jego wytwarzania. Ale Jan Wiśniewski nazywa jednak plany osiągnięcia przez UE samowystarczalności w produkcji baterii litowo-jonowych w najbliższych pięciu latach – „bardzo optymistycznymi”. „Prognozy Bloomberg New Energy Finance, zakładają że do 2025 r. państwa azjatyckie utrzymają dominującą pozycję” – zauważa.

Baterie litowo-niklowo-manganowo-kobaltowe (LiNiMnCoO2) – NMC. Mniej więcej do 2020 roku, baterie NMC były niekwestionowanym liderem wśród baterii litowo-jonowych. Jeszcze w 2022 roku stanowiły ok. 60% rynku. Jednak w związku z pożarami samochodów elektrycznych, producenci samochodów stopniowo rezygnują z NMC na korzyść LFP.

Bazując na swoim doświadczeniu i technologii oferujemy rozwiązania do osprzętu pojazdów oraz napędu do pojazdów elektrycznych. Nasze baterie mogą być stosowane jako kabinowe magazyny energii do łodzi, houseboat’ów czy kamperów. Ponadto, moduły litowo-jonowe Byotta mogą stanowić akumulatory do napędu pojazdów elektrycznych. Baterie Byotta są dobrym rozwiązaniem dla aplikacji, w których istotna jest niska masa, przestrzeń, żywotność i zdolność obciążania oraz ładowania wysokim prądem przez dłuższy czas pracy. Nasze baterie charakteryzuje nawet 10-krotnie większa żywotność i ponad 2 razy mniejsza masa niż w przypadku standardowych akumulatorów kwasowo ołowiowych. Autorska elektronika Byotta i zaawansowane algorytmy sprawiają, że bateria wyróżnia się na tle innych rozwiązań litowo-jonowych. Nasza bateria wyposażona jest również w funkcje automatycznego podgrzewania, co umożliwia pracę nawet w ujemnych temperaturach. Standardowy moduł to 12V 100Ah z możliwością pracy do 48V. Oferujemy również rozwój baterii dedykowanych np. do specjalistycznych zastosowań. Z przykładami można zapoznać się w naszym portfolio:

Rynek baterii litowo-jonowych stale się rozwija. Producenci pojazdów elektrycznych, a zwłaszcza producenci samochodów, nieustannie dążą do tego, by baterie cechowały się wyższą gęstością energii, a także bezpieczeństwem stosowania, żywotnością i stabilnością.

Ogniwa litowo-jonowe są obecnie najlepszym rozwiązaniem do zapewniania energii samochodom elektrycznym o średnim i dużym zasięgu. Producenci dążą do osiągnięcia jak największej gęstości ogniwa przy zachowaniu jak najwyższego poziomu bezpieczeństwa. W najbliższych latach rynek baterii litowo-jonowych będzie notował dalsze wzrosty, a zużycie ekwiwalentu węglanu litu wzrośnie ponadtrzykrotnie. Tymczasem wielkie koncerny samochodowe poszukują nowych rozwiązań pozwalających opracować wydajne i bardzo żywotne baterie. Toyota rozwija technologię baterii półprzewodnikowych. Z kolei rynek chiński przyszłość transportu widzi w ogniwach wodorowych. – Duże zainteresowanie ogniwami litowo-jonowymi wiąże się z tym, że mają one znacznie lepsze parametry niż dotychczasowe akumulatory na rynku. Mają np. trzykrotnie większą gęstość energii, gęstość mocy w stosunku do toksycznych ogniw niklowo-kadmowych, czy niklowo-wodorkowych. Duża gęstość mocy skumulowana na jednostkę masy i objętości to zasadnicze parametry, poza tym liczba cykli pracy jest również konkurencyjna w stosunku do akumulatorów niklowo-wodorkowych – mówi w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje profesor Janina Molenda, kierownik Katedry Energetyki Wodorowej AGH w Krakowie. Rynek baterii litowo-jonowych stale się rozwija. Producenci pojazdów elektrycznych, a zwłaszcza producenci samochodów, nieustannie dążą do tego, by baterie cechowały się wyższą gęstością energii, a także bezpieczeństwem stosowania, żywotnością i stabilnością. Wszystko po to, by samochody elektryczne były zdolne na jednym ładowaniu pokonać jak najwięcej kilometrów, a także by późniejsze doładowywanie baterii trwało jak najkrócej. Nowoczesne baterie muszą też dobrze radzić sobie z pokryciem dużo większego zapotrzebowania na energię przy ruszaniu z miejsca i przyspieszaniu pojazdu. Na razie najlepiej radzą sobie z tym wszystkim właśnie ogniwa litowo-jonowe. – Żywotność akumulatorów litowych do samochodów jest przewidziana na 10 lat, więc są to technologie, które bazują na materiałach bardziej stabilnych. Stabilność ogniwa litowego dla zastosowań długoletnich o większym czasie trwania wiąże się ze stabilnością poszczególnych komponentów w kontakcie z elektrolitem ciekłym. Ciągle w bateriach litowych używany jest z konieczności elektrolit ciekły, bo nie mamy elektrolitu stałego, który by odpowiednio przewodził w temperaturze pokojowej – tłumaczy ekspertka. Stały elektrolit w elektromobilności planuje wykorzystać Toyota. Japoński koncern w najbliższych latach postawi na wdrożenie baterii półprzewodnikowych. Te mają oferować większą gęstość energii niż baterie litowo-jonowe używane przez Teslę i innych konkurentów. Akumulatory tego typu wykorzystują stały elektrolit zamiast ciekłego elektrolitu stosowanego w akumulatorach litowo-jonowych. Prezentacja rozwiązania w autach Toyoty możliwa będzie najwcześniej w 2020 roku. Japoński producent swoją technologią planuje się podzielić ze swoimi partnerami, tzn. Mazdą, Suzuki i Subaru. Bateriami półprzewodnikowymi zainteresowane są także marki takie jak Volkswagen czy BMW. Z kolei Tesla, jeden ze światowych liderów elektromobilności, rozwijać będzie w najbliższych latach własne ogniwa litowo-jonowe. Na razie przedsiębiorstwo Elona Muska współpracuje na tym polu z japońskim koncernem Panasonic. Położenie nacisku na produkcję własnych baterii pozwoli amerykańskiemu gigantowi uniezależnić rozwój swoich technologii dla elektromobilności od tego partnera. W najbliższych latach dominującymi na rynku będą ogniwa litowo-jonowe o wyższej zawartości niklu – wynika ze spotkania naukowców podczas XI konferencji Lithium Supply&Markets, która odbyła się w połowie czerwca w chilijskim Santiago. Katody niklowo-kobaltowo-manganowe staną się bardziej popularne z uwagi na ich wyższą gęstość w porównaniu z katodami z żelazofosforanem litu. Te pierwsze nadają się szczególnie do zasilania w energię pojazdów o średnich (250–350 km) i wysokich (ponad 500 km) zasięgach, podczas gdy te drugie bardziej sprawdzają się w autobusach i małych samochodach stosowanych na dystansach do 100 km. Dzięki ogniwom litowo-jonowym możliwy jest jednak rozwój nie tylko elektromobilności. – W tej chwili zastosowanie ogniw litowych to nie tylko przenośna elektronika czy nawet samochody elektryczne lub hybrydowe, lecz także wielkie magazyny energii o pojemności nawet 100 megawatów. Takie instalacje powstają już na świecie – mówi prof. Janina Molenda. Chiny, będące największym na świecie rynkiem motoryzacyjnym, a także liderem sprzedaży tanich aut elektrycznych, przyszłość widzą w ogniwach wodorowych. Zgodnie z założeniami tamtejszego rządu w ciągu najbliższej dekady po chińskich drogach ma jeździć milion aut z napędem wodorowym. W przyszłym roku chiński rząd wycofa dotacje długoterminowe dla rozwoju elektromobilności przy jednoczesnym utrzymaniu dotacji dla transportu opartego na ogniwach wodorowych. Według ustaleń z Lithium Supply & Markets całkowite zużycie ekwiwalentu węglanu litu na świecie osiągnie najprawdopodobniej 1 mln ton do 2025 r. W 2018 roku było to około 300 tys. ton. Newseria

Χоትиψը бէպуфы
Елէтሽዕ ቯ
- Κапаፒуςօ σ ምኄн
- Ισ уζሔξиֆэ аጋቁհоσሦ
- Хрխλе еβюхрሐрер

Toyota będzie wciąż rozwijać bipolarne baterie litowo-jonowe o wysokich osiągach, wykorzystujące niklową katodę. Spodziewana data wprowadzenia do produkcji to lata 2027-2028. Pożar akumulatora: jak do niego dochodzi? Baterie litowo-jonowe są wszechobecne. Można je spotkać zarówno w smartfonach, elektrycznych golarkach, dronach, w domowych systemach magazynowania energii oraz w samochodach. Akumulator litowo-jonowy składa się z wielu ogniw, ciasno upakowanych razem w wodoszczelnej, ognioodpornej obudowie Technologie tworzenia baterii – nie wszystkie nadają się do aut. Opublikowane przez: Redakcja, 3 stycznia 2023, 14:48. Baterie litowo-jonowe są dostępne w różnych kształtach i rozmiarach, a nie wszystkie z nich są sobie równe. Poniżej znajdują się opisy sześciu różnych typów akumulatorów litowo-jonowych, a także ich skład i

Producenci samochodów elektrycznych najczęściej wybierają akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion), gdyż pozwalają one przejechać więcej kilometrów w porównaniu do innych technologii. Choć w tym przypadku nie występuje efekt pamięci, a żywotność LITOWO-JONOWYCH baterii samochodowych jest duża, powinny być eksploatowane w

Za rosnącym popytem na samochody elektryczne idzie zapotrzebowanie na baterie litowo-jonowe fot: Maciej Dorosiński Grupa Elemental, wywodzący się z Polski globalny gigant w dziedzinie „urban mining” kończy w Zawierciu budowę pierwszego w UE kompleksowego zakładu recyklingu baterii samochodowych do pojazdów elektrycznych. Zdecydowanie największa dynamika w pierwszych minutach po wybuchu pożaru osiągnięta została w przypadku samochodów elektrycznych, gdzie pożar rozpoczął się w module baterii. Skutki tego pożaru doprowadziły do braku możliwości ewakuacji już w 240 sek. od wybuchu pożaru, a minutę później garaż był w pełni wypełniony dymem. Stosowane w nich baterie litowo-jonowe mają bowiem określoną pojemność, która wraz z upływem czasu i kolejnymi cyklami ładowania stopniowo spada. Wiąże się to z koniecznością coraz częstszego podłączania samochodu do ładowarki, a finalnie wymianą baterii, która jest dość kosztowna.

Akumulatory litowo-jonowe można szybko naładować w trakcie przerw w pracy, znacznie poprawiając produktywność wózków widłowych. Eliminują one konieczność częstej wymiany, a także utrzymywania kosztownego dodatkowego wyposażenia potrzebnego do ich zastąpie

Będą powstawać w Polsce. Przełomowe ogniwa sodowo-jonowe już po testach. Będą powstawać w Polsce. Firma Northvolt stworzyła przełomowe ogniwa bez litu, które mogą rozwiązać wiele problemów, trapiących branżę producentów magazynów energii oraz samochodów elektrycznych. Te najnowocześniejsze baterie mogą być produkowane

Baterie litowo-jonowe mają duży problem - Forsal.pl. Ciemna strona zielonej transformacji. Baterie litowo-jonowe mają duży problem. 11 stycznia 2022, 06:50. Ten tekst przeczytasz w 5 minut 4mmxRE.