Co mają baterie litowo-jonowe?

PrzezJake Morrison, autor sprzętu komputerowego|Sarah Chen|Mike'a Pattersona
Opublikowany:8 lutego 2025 r

Prawie wszystko, co można obecnie ładować, działa na bateriach litowo-jonowych. Twój telefon, oczywiście. Laptopa. Te bezprzewodowe słuchawki douszne, które prawdopodobnie teraz nosisz. Technologia ta narodziła się na rynku w 1991 r., kiedy firma Sony wprowadziła na rynek pierwsze ogniwa litowo-jonowe do kamer, i od tego czasu znalazła zastosowanie w każdej kategorii produktów.

Ludzie pytają „co mają akumulatory litowo-jonowe”, oczekując prostej listy, ale prawdziwa odpowiedź brzmi: rozejrzyj się po domu. Policz urządzenia, które można ładować. To twoja odpowiedź.

Baterie te przechowują energię, przemieszczając jony litu tam i z powrotem pomiędzy dwiema elektrodami-anodą do katody podczas rozładowywania, a po podłączeniu do prądu w odwrotnym kierunku. Chemia wydaje się skomplikowana, ale praktyczny wynik jest prosty: więcej mocy na mniejszej przestrzeni, niż byłyby w stanie to zapewnić starsze typy akumulatorów.

What Has Lithium Ion Batteries

Trzy powody. Gęstość energii bije wszystko inne. Ogniwo litowo-jonowe zapewnia 150-250 watogodzin-na kilogram. Porównaj to z niklem i kadmem przy około 40-60 Wh/kg. Nawet nie blisko.

Po drugie, brak efektu pamięci. Pamiętasz stare telefony bezprzewodowe, w których trzeba było całkowicie rozładować baterię, bo inaczej „zapomniałaby” o swojej pełnej pojemności? Litowo-jonowy tego nie robi. Ładuj go, kiedy tylko chcesz. Po trzecie, niski poziom-samorozładowania-utrzymują ładunek na półce, tracąc może 2-3% miesięcznie w porównaniu do 20% w przypadku akumulatorów NiMH.

Koszt też spadł. W latach 90-tych akumulatory te były na tyle drogie, że używano ich wyłącznie w urządzeniach elektronicznych klasy premium. Teraz są wystarczająco tanie, aby można je było kupić w sklepach za dolara. No cóż, taniowystarczająco -nadal droższe od alkalicznych, ale możliwość ponownego ładowania szybko się zwraca.

Prym wiodą smartfony. iPhone 15 Pro ma baterię o pojemności 3274 mAh. Samsung Galaxy S24 Ultra staje się większy i ma 5000 mAh. Każdy telefon, od modeli przedpłaconych za 50 dolarów po flagowce za 1500 dolarów, wykorzystuje litowo-jonowy-zazwyczaj tlenek litu i kobaltu (LCO), ponieważ maksymalizuje pojemność w ciasnych przestrzeniach.

Laptopy zasilane są większymi bateriami, zazwyczaj 50–80 Wh w przypadku ultrabooków i do 100 Wh w przypadku stacji roboczych. W rzeczywistości 100 Wh to prawny limit przewożenia akumulatorów w samolotach bez specjalnego zezwolenia, dlatego też producenci laptopów celują w tę liczbę. FAA ustanowiła tę zasadę po tym, jak w pierwszej dekadzie XXI wieku w samolotach zapaliła się bateria litowa.

Tablety plasują się pomiędzy-iPad Pro ma około 40 Wh. Kindle Paperwhite? Mała bateria 6 Wh, która wytrzymuje tygodnie, ponieważ e-atrament wyświetla energię po łyknięciu.

Potem jest cała reszta. Bezprzewodowe myszy i klawiatury (zwykle ogniwa litowo-jonowe rozmiaru AAA-). Głośniki Bluetooth-JBL, Ultimate Ears, Bose, wszystkie litowo-jonowe. Kontrolery do gier. Inteligentne zegarki. Monitory kondycji. Bezprzewodowe kamery bezpieczeństwa. Wideodomofony. Elektryczne szczoteczki do zębów. Seria Oral-B iO wykorzystuje baterię litową wystarczającą na dwa tygodnie między ładowaniami.

AirPods Pro mają łączną pojemność baterii 1,98 Wh pomiędzy słuchawkami i etui. Nie wydaje się to dużo, dopóki nie uświadomisz sobie, że zapewniają one aktywną redukcję szumów, przestrzenne przetwarzanie dźwięku i łączność bezprzewodową przez wiele godzin.

What Has Lithium Ion Batteries

Pojazdy elektryczne całkowicie zmieniły skalę. Tesla Model 3 Long Range jest wyposażona w baterię o pojemności 75 kWh,-co daje 75 000 watów-godzin, czyli mniej więcej 1500 baterii smartfonów. Sama bateria waży około 1000 funtów.

Większość pojazdów elektrycznych wykorzystuje w telefonach nikiel, mangan, kobalt (NMC) lub fosforan litowo-żelazowy (LFP), a nie ciężkie ogniwa kobaltowe-. NMC oferuje dobrą gęstość energii przy lepszej stabilności termicznej. LFP jest bezpieczniejszy i trwa dłużej-Zarówno BYD, jak i Tesla używają teraz LFP w modelach o standardowej gamie. Kompromisem jest-mniejsza gęstość energii, dlatego potrzeba więcej ogniw w tym samym zakresie.

Ford F-150 Lightning ma do dyspozycji aż 131 kWh. Rivian R1T osiąga 135 kWh w konfiguracji Max Pack. Seria Lucid Air Dream zużywa 112 kWh i zapewnia zasięg EPA wynoszący ponad 500 mil, ponieważ ich silniki i elektronika są szalenie wydajne.

Rowery elektryczne przeżywają boom. Rowery Rad Power Bike zazwyczaj korzystają z pakietów 48 V 14 Ah (672 Wh). Wyższe-endowe-rowery Specialized lub Trek zasilane są akumulatorami o pojemności 500-700 Wh. Hulajnogi E-są mniejsze – Xiaomi M365 zużywa 280 Wh, a wypożyczane hulajnogi Bird i Lime mają podobną pojemność.

Motocykle elektryczne nadal są niszą, ale rosną. Zero Motorcycles SR/F ma akumulator o pojemności 14,4 kWh. Energica Ego+ generuje 21,5 kWh. To jeszcze za mało na długie podróże autostradą, ale dotarcie tam.

Przypływają też łodzie. Łódź elektryczna X Shore Eelex 8000 zasilana jest akumulatorem o pojemności 125 kWh. Wodolot Candela C-8 zużywa 44 kWh i „lata” nad wodą, aby zmniejszyć opór. Ostatnim razem, gdy sprawdzałem, elektryczna łódź do wakeboardu Arc Sport kosztowała 300 000 dolarów.

Ta przemiana nastąpiła szybko. Dwadzieścia lat temu poważni wykonawcy śmiali się z narzędzi bezprzewodowych. Dzisiaj? Milwaukee, DeWalt, Makita, Bosch-wszyscy przeszli na lit.

System FlexVolt firmy DeWalt działa pod napięciem 20 V lub 60 V, w zależności od narzędzia. Na platformie M18 firmy Milwaukee znajduje się ponad 200 narzędzi korzystających z tego samego systemu akumulatorów. Ich akumulatory o dużej mocy osiągnęły pojemność 12 Ah-wystarczającą do wykonania przez piłę tarczową dziesiątek cięć.

Następnie pojawiły się zewnętrzne urządzenia zasilające. Ego Power Plus produkuje kosiarkę akumulatorową wykorzystującą akumulator 56 V 7,5 Ah (420 Wh). Ich podkaszarki sznurkowe, dmuchawy do liści, a nawet odśnieżarki korzystają z tej samej platformy akumulatorowej. Ryobi ma system 40V. Greenworks oferuje opcje 60 V i 80 V dla większych urządzeń.

Roboty odkurzające i kosiarki zasilane są mniejszymi akumulatorami, ponieważ ładują się automatycznie. Roomba j7+ ma około 60 Wh. Kosiarka Husqvarna Automower wykorzystuje akumulator litowo-jonowy o napięciu 18 V, a pojemność różni się w zależności od modelu.

Profesjonalny sprzęt stale się rozwija. Milwaukee produkuje akumulatory plecakowe o pojemności 300 Wh, które umożliwiają obsługę wielu narzędzi w miejscu pracy. Stihl oferuje piły łańcuchowe akumulatorowe o mocy wystarczającej do prac przy drzewach w celach komercyjnych.

Przenośne koncentratory tlenu mają kluczowe znaczenie dla osób z chorobami układu oddechowego. Inogen One G5 wykorzystuje akumulator litowo-jonowy zapewniający 3-6 godzin pracy w zależności od ustawień przepływu. Celem Phillips Respironics Simply Go Mini jest około 4,5 godziny.

Maszyny CPAP do leczenia bezdechu sennego coraz częściej oferują opcje akumulatorowe. Podróżny aparat CPAP ResMed AirMini może zasilać zewnętrzne baterie litowe. Przydatny na kempingu lub podczas przerw w dostawie prądu.

Aparaty słuchowe zostały niedawno zastąpione akumulatorami litowymi. Phonak Audeo Paradise ładuje się przez noc i działa przez 16+ godzin. Podobna wydajność Starkey Evolv AI. Znacznie lepsze niż grzebanie co kilka dni w tych maleńkich cynkowych-powietrznych ogniwach guzikowych.

Medyczny sprzęt monitorujący-ciśnieniomierze, monitory glukozy, przenośne urządzenia EKG-wiele z nich można teraz ładować. AliveCor KardiaMobile rejestruje EKG na telefonie, działa na małym ogniwie litowym, które wystarcza na miesiące.

Pompy infuzyjne, narzędzia chirurgiczne, sprzęt diagnostyczny używany w szpitalach-dużo zapasowych akumulatorów litowo-jonowych lub przenośnych źródeł zasilania. Elektronarzędzia chirurgiczne Stryker System 8 wykorzystują akumulatory litowo-jonowe, sterylnie zamknięte do użytku na sali operacyjnej.

Urządzenia wszczepialne to zupełnie inna kategoria. Niektóre nowsze rozruszniki serca wykorzystują akumulatory litowo-jonowe ładowane przezskórnie (przez skórę) za pomocą indukcji. Firma Medtronic oferuje modele, w których akumulator jest ładowany bezprzewodowo raz w tygodniu, zamiast wymagać wymiany chirurgicznej co 7–10 lat.

What Has Lithium Ion Batteries

Tesla Powerwall 2 magazynuje 13,5 kWh, a jego instalacja kosztuje około 11 000 dolarów. Powerwall 3 pojawił się niedawno z lepszą integracją. Generac PWRcell oferuje systemy modułowe o mocy 9–18 kWh. LG Chem RESU waha się od 10-16 kWh w zależności od konfiguracji.

Te domowe baterie w połączeniu z panelami słonecznymi-przechowują nadwyżkę energii w ciągu dnia i wykorzystują ją w nocy. Zapewnia także kopię zapasową podczas przestojów, jeśli jest prawidłowo skonfigurowana. Nie wszystkie systemy działają podczas przerw w dostawie prądu; zależy od konfiguracji falownika.

Kalifornia wymaga stosowania energii słonecznej w nowych domach, więc wdrażanie baterii w tym kraju przyspiesza. Hawaje charakteryzują się wysokimi kosztami energii elektrycznej i dużą ilością słońca, co sprawia, że ekonomia energii słonecznej i magazynowania sprawdza się dobrze. W 2021 r. w Teksasie wystąpiła awaria sieci, co spowodowało zainteresowanie bateriami domowymi.

Instalacje komercyjne są znacznie większe. Sklep spożywczy może zainstalować 50-100 kWh baterii w celu zarządzania opłatami na żądanie. Centra danych wykorzystują akumulatornie o mocy megawatów do zasilania rezerwowego, zastępując lub uzupełniając generatory diesla.

Skala użytkowa jest szalona. Magazyn energii Moss Landing w Kalifornii ma pojemność 3000 MWh-, czyli 3 miliony kilowatogodzin-, czyli wystarczającą do zasilenia około 225 000 domów przez kilka godzin. Wykorzystuje jednostki Tesla Megapack, każdy z akumulatorem o pojemności 3 MWh wielkości-kontenera transportowego.

Australijska elektrownia Hornsdale Power Reserve była jedną z pierwszych dużych baterii sieciowych zbudowanych przez Teslę w 2017 r. o mocy 150 MWh. Od tego czasu jest rozbudowywany. Systemy te stabilizują częstotliwość sieci, magazynują energię odnawialną i zmniejszają zapotrzebowanie na elektrownie szczytowe na gaz ziemny.

W systemach UPS (zasilacza bezprzerwowego) tradycyjnie używano akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Ciężki, wymagał wymiany co 3-5 lat i zawierał toksyczne materiały. Litowo-jonowe systemy UPS firm APC, Eaton, Vertiv działają dłużej, zajmują mniej miejsca i mniej ważą. Szczególnie tego typu centra danych — zmniejszenie masy oznacza mniejsze obciążenie konstrukcyjne budynków.

Drony i quadkoptery-DJI dominuje na tym rynku. Ich drony zasilane są akumulatorami litowo-polimerowymi (LiPo), które technicznie są odmianą litowo-jonową z elektrolitem polimerowym. DJI Mini 3 Pro korzysta z baterii 2453 mAh, która wystarcza na około 34 minuty lotu. Większe drony, takie jak Inspire 2, są wyposażone w podwójne akumulatory o łącznej pojemności 98 Wh.

Profesjonalne drony do pomiarów, inspekcji i dostaw-wszystkie są zasilane bateriami litowymi. Drony Zipline do dostarczania leków w Afryce korzystają z litowo-jonowego. Wykorzystują je prototypy dronów dostawczych Amazona.

Rozwój zastosowań lotniczych. Przylecą samoloty elektryczne. Pipistrel Velis Electro ma baterie litowe-pierwszy w Europie w pełni elektryczny samolot certyfikowany do szkolenia lotniczego. Beta Technologies i Joby Aviation opracowują elektryczne taksówki powietrzne zasilane dużymi akumulatorami litowymi.

Satelity i statki kosmiczne wykorzystują specjalistyczne akumulatory litowo-jonowe zbudowane tak, aby przetrwać próżnię, promieniowanie i ekstremalne temperatury. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna wyposażona jest w baterie litowo-jonowe zastępujące starsze ogniwa niklowo--wodorowe. Każdy moduł akumulatorowy waży 400+ funtów.

Sprzęt wojskowy-gogle noktowizyjne, radia taktyczne, urządzenia GPS, teraz wszystkie zasilane bateriami litowymi. Lepsza gęstość energii ma znaczenie, gdy żołnierze noszą sprzęt przez wiele dni. Radio AN/PRC-163 wykorzystuje akumulatory litowo-jonowe.

Aparaty i sprzęt fotograficzny-kamery bezlusterkowe firm Sony, Canon, Nikon, wszystkie litowo-jonowe. Sony A7 IV wykorzystuje akumulatory NP-FZ100 o pojemności 16,4 Wh każdy. Profesjonalne oświetlenie-Lampy LED Aputure 300d działają na bateriach litowych z mocowaniem V- (standardowy rozmiar 98 Wh). Mikrofony bezprzewodowe, monitory wideo, wszystko, co przenośne w produkcji filmowej/fotograficznej.

What Has Lithium Ion Batteries

Nowsze produkty-zasilane bateryjnie często mają łączność Bluetooth lub Wi-Fi. Stan baterii możesz sprawdzić w swoim telefonie. Elektronarzędzia Ego pokazują poziom naładowania w aplikacji. Narzędzia Ryobi też. Tesla umożliwia zdalne monitorowanie akumulatora samochodu i jego ładowania.

Inteligentne systemy zarządzania baterią (BMS) wykonują dużo pracy. Równoważą napięcie ogniw-w pakiecie wielu-ogniw, poszczególne ogniwa z czasem oddalają się od siebie, a BMS je wyrównuje. Monitorują temperaturę, zapobiegają przeładowaniu i nadmiernemu rozładowaniu, komunikują stan urządzenia.

Niektóre połączone funkcje wydają się chwytliwe, ale zdalne monitorowanie drogiego sprzętu ma sens. Ekipy budowlane mogą śledzić, które akumulatory wymagają ładowania. Właściciele domowych magazynów energii mogą podczas podróży monitorować produkcję energii słonecznej i stan baterii.

Istnieją jednak obawy dotyczące bezpieczeństwa. Oprogramowanie sprzętowe baterii czasami wymaga aktualizacji. Jeśli ta ścieżka komunikacji nie jest odpowiednio zabezpieczona, istnieje potencjalna luka w zabezpieczeniach. Niewiele osób hakuje baterie, ale teoretycznie jest to możliwe.

Ludzie stale spotykają się z bateriami litowymi, nawet o tym nie myśląc. Elektryczna szczoteczka do zębów w łazience. Odkurzacz bezprzewodowy (Dyson V15 ma 70 Wh). Ładowalna latarka. Power bank w Twojej torbie-Anker produkuje modele o pojemnościach od 10 000 mAh (37 Wh) do 25 000 mAh (90 Wh).

Zabawki dla dzieci coraz częściej można ładować. Samochody zdalnie sterowane,-świecące zabawki, elektroniczne urządzenia do nauki. Pokonuje ciągłe kupowanie baterii alkalicznych.

Inteligentne urządzenia domowe-Dzwonek wideo Ring ma wymienną baterię litową. Kamery bezpieczeństwa Arlo korzystają z akumulatorów, które wytrzymują kilka miesięcy. Termostaty Google Nest mają zapasowe baterie litowe. Inteligentne zamki sierpnia działają na litowych bateriach AA.

Świąteczne lampki też można ładować. Łańcuchy świetlne z wbudowanymi-bateriami i panelami słonecznymi. Ładowalne świece LED. Przedmioty dekoracyjne.

Profesjonalne przypadki użycia są bardzo zróżnicowane. Pracownicy budowlani przez cały dzień wymieniają akumulatory Milwaukee lub DeWalt. Magazynowe wózki widłowe ładują akumulatory litowo-jonowe podczas przerw-15-minutowe ładowanie okazjonalne zastępuje godziny oczekiwania na naładowanie akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Przyjmowanie sprzętu rolniczego jest wolniejsze, ale ma miejsce. John Deere testuje traktory elektryczne. Autonomiczne roboty rolnicze, często elektryczne. Systemy nawadniające z zasilaniem bateryjnym.

Przemysł sprzątający zaczął wykorzystywać lit. Szorowarki do podłóg, odkurzacze do dywanów, komercyjne myjki ciśnieniowe-firm takich jak Tennant i Karcher oferują opcje litowe. Szybsze ładowanie, mniejsza waga i brak konieczności konserwacji akumulatora związanej z nawadnianiem, jak w przypadku starych systemów kwasowo-ołowiowych.

Baterie ulegają degradacji. Chemia nie trwa wiecznie. Typowy akumulator litowo-jonowy zachowuje 80% pojemności po 500–1000 cyklach ładowania, w zależności od składu chemicznego i sposobu użytkowania. Tesla gwarantuje, że akumulatory EV zachowają 70% pojemności przez 8 lat/100 000–150 000 mil, w zależności od modelu.

Temperatura niszczy baterie szybciej niż cokolwiek innego. Szczególnie wysoka temperatura-przechowywania lub używania baterii w temperaturze powyżej 30 stopni (86 stopni F) regularnie przyspiesza ich degradację. Zimno zmniejsza tymczasową wydajność, ale nie powoduje trwałych uszkodzeń, tak jak ciepło. Właśnie dlatego akumulatory Phoenix EV niszczą się szybciej niż akumulatory Seattle.

Starzenie się kalendarza też jest faktem. Baterie ulegają degradacji nawet, gdy stoją nieużywane. Aby zapewnić najdłuższy okres przydatności do spożycia, przechowuj je przy naładowaniu 40–50% w niskich temperaturach. Najgorszym przypadkiem jest utrzymywanie akumulatora naładowanego w 100% i w temperaturze 40 stopni przez dłuższy czas.

Incydenty związane z bezpieczeństwem zdarzają się rzadko, ale kiedy już się zdarzają, trafiają do wiadomości. Wady produkcyjne spowodowały pożary Samsunga Galaxy Note 7 w 2016 roku – wycofano 2,5 miliona telefonów. W latach 2015–2016 deskorolki zapalały się tak często, że linie lotnicze zakazały ich używania. Zwykle wynika to z problemów z kontrolą jakości produkcji, uszkodzeń fizycznych lub ładowania przy użyciu niewłaściwych ładowarek.

Ucieczka termiczna,-kiedy ogniwo się przegrzewa, a ciepło wywołuje dalsze reakcje, które generują więcej ciepła,-jest głównym rodzajem awarii. Prawidłowo zaprojektowane akumulatory posiadają wiele zabezpieczeń: obwody ograniczające prąd, bezpieczniki termiczne, odpowietrzniki ciśnieniowe, warstwy wyłączające separator. Tanie akumulatory pomijają te zabezpieczenia.

Kompatybilność frustruje użytkowników. Każda marka narzędzi wykorzystuje inny rodzaj baterii. Baterie DeWalt nie pasują do narzędzi Milwaukee. Ryobi mądrze dba o to, aby ich platforma One+ była zgodna od lat.-Narzędzia z 2005 r. współpracują z akumulatorami od 2025 r. Jednak większość producentów chce, aby-zależność od dostawcy była uzależniona.

Infrastruktura recyklingu wciąż się rozwija. Li-Cycle, Redwood Materials i inne firmy budujące dedykowane zakłady recyklingu baterii litowych. Potrafią odzyskać ponad 95% materiałów akumulatorowych. Logistyka zbiórki pozostaje jednak wyzwaniem.-Ludzie wyrzucają baterie do śmieci, co powoduje problemy ze składowaniem.

BMS jest kluczowy, ale niewidoczny. W laptopie monitoruje każdą grupę ogniw, szacuje pozostały czas pracy, kontroluje szybkość ładowania, raportuje stan baterii do systemu operacyjnego. Bardziej wyrafinowane, niż się wydaje.

Oszacowanie-stanu-ładowania jest zaskakująco trudne. Napięcie akumulatora koreluje z poziomem naładowania, ale zależność zmienia się w zależności od temperatury, obciążenia i wieku akumulatora. Dobry BMS wykorzystuje złożone algorytmy, które uwzględniają to wszystko. Dlatego też procent baterii telefonu czasami nieoczekiwanie wzrasta lub spada.-Oszacowanie jest ponownie kalibrowane.

Równoważenie komórek ma znaczenie w pakietach zawierających-ogniwa. Poszczególne ogniwa nieuchronnie wykazują niewielkie różnice w pojemności. Podczas ładowania BMS może przetaczać prąd wokół pełniejszych ogniw, aby umożliwić słabszym dogonienie. Równoważenie pasywne rozprasza energię w postaci ciepła. Aktywne równoważenie przenosi energię pomiędzy ogniwami, wydajniej, ale drożej.

Zarządzanie temperaturą-BMS monitoruje temperaturę ogniw i może zmniejszyć szybkość ładowania/rozładowania, jeśli zrobi się zbyt gorąco. Pojazdy elektryczne mają zaawansowane zarządzanie temperaturą z chłodzeniem cieczą. Elektronarzędzia polegają po prostu na wyłącznikach termicznych.

Protokoły komunikacyjne-Chipy BMS komunikują się z urządzeniami hosta przy użyciu I2C, SMBus, magistrali CAN lub zastrzeżonych protokołów. Dzięki temu urządzenia mogą wyświetlać dokładne informacje o baterii i optymalizować wydajność.

Zastosowania przemysłowe integrują monitorowanie baterii w szerszych systemach. Magazyn może centralnie śledzić wszystkie akumulatory wózków widłowych, planując ładowanie i sygnalizując konieczność wymiany akumulatorów. Konserwacja predykcyjna oparta na danych BMS.

Baterie półprzewodnikowe-to święty Graal. Wymień ciekły elektrolit na stały materiał ceramiczny lub polimerowy. Teoretycznie bezpieczniejszy-bez łatwopalnej cieczy. Możliwa wyższa gęstość energii. Toyota twierdzi, że do lat 2027–2028-w pojazdach będą montowane akumulatory półprzewodnikowe. QuantumScape, Solid Power i inni rozwijający technologię. Jednak produkcja na dużą skalę pozostaje nierozwiązana.

Baterie sodowe-jonowe wykorzystujące sól zamiast litu-tańsze surowce, potencjalnie niższe koszty. Firma CATL ogłosiła wprowadzenie na rynek komercyjnych akumulatorów-jonowo-sodowych na rok 2021. Gęstość energii niższa niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych, ale jest to dopuszczalne w przypadku magazynowania stacjonarnego. Northvolt zwiększa produkcję-jonów sodu w Europie.

Lit-siarka teoretycznie oferuje znacznie wyższą gęstość energii-do 500 Wh/kg w porównaniu z 250 Wh/kg w przypadku obecnego litowo-jonowego. Ale życie cykli było okropne, zwykle ulegało degradacji po 50-100 cyklach. Badania trwają.

Baterie litowe-powietrzne (litowo-tlenowe) mają jeszcze wyższe teoretyczne limity-potencjalnie 1000 Wh/kg. Jednak nadal są to ciekawostki laboratoryjne wiążące się z ogromnymi wyzwaniami praktycznymi.

What Has Lithium Ion Batteries

Przez następne 5-10 lat dominować będzie konwencjonalny akumulator litowo-jonowy. Stale wprowadzane są kolejne udoskonalenia: lepsze materiały katodowe, anody krzemowe zastępujące grafit (zwiększenie wydajności o 20–40%), udoskonalenia procesu produkcyjnego redukujące koszty.

Koszty akumulatorów spadły o około 90% w latach 2010–2023, z około 1100 dolarów/kWh do 130 dolarów/kWh w przypadku akumulatorów do pojazdów elektrycznych. Tendencja ta utrzymuje się, być może do 2030 r. osiągnie poziom 80–100 USD/kWh. Przy tych cenach pojazdy elektryczne osiągają parytet kosztów z pojazdami zasilanymi gazem bez dotacji.

Głównym celem jest redukcja kobaltu. Wydobycie kobaltu wiąże się z obawami dotyczącymi praw człowieka i ryzykiem w łańcuchu dostaw. Nowoczesne akumulatory NMC zużywają mniej kobaltu niż starsze formuły (NMC 811 zawiera 80% niklu, 10% manganu, 10% kobaltu w porównaniu z wcześniejszymi proporcjami 1:1:1). Akumulatory LFP w ogóle nie zawierają kobaltu.

Anody krzemowe są obecnie wprowadzane na rynek. Sila Nanotechnologies dostarcza materiał na anody krzemowe wielu producentom. Panasonic ogłosił rozpoczęcie produkcji akumulatorów z anodą krzemową. Tesla już używa trochę krzemu w swoich ogniwach. Zwiększa to pojemność o 10–20% bez zmiany czegokolwiek innego w akumulatorze.

Na pytanie „co mają akumulatory litowo-jonowe” odpowiedź będzie jeszcze dłuższa za pięć lat. Więcej kategorii produktów w wersji elektrycznej. Więcej zastosowań, w których litowo-jonowy wypiera starsze technologie. Technologia szybko się rozwinęła, ale wciąż jest udoskonalana.

Zrozumienie, które urządzenia korzystają z baterii litowych, ma większe znaczenie, im więcej ich gromadzimy. Większość gospodarstw domowych ma obecnie 20–50 urządzeń wielokrotnego ładowania. Wiedza o tym, co posiadasz, jak to konserwować i kiedy wymienić, sprawi, że te inwestycje będą trwać dłużej i działać lepiej.