🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ Научно-популярное
С 2021-го по 2030-й год мы с вами будем пользоваться технологией, которой уже тридцать лет.
Учёные из Германии пришли к неутешительным выводам — порешал всё капитализм, экономика и амбиции миллиардеров. В общем-то, человечество само себя загнало в рамки, вкладываясь в литий-ионную батарею на «максималках».
По профессиональным оценкам научных деятелей, доминирующее положение аккумуляторов Li-Ion продолжит укрепляться, невзирая на явные недостатки:
- относительно маленький срок службы ,
- невысокая энергоёмкость,
- большие размеры,
«Полноценная замена литий-ионных аккумуляторов появится не раньше следующего десятилетия », — сообщают учёные Центра исследования аккумуляторов MEET.
Что ещё за учёные из центра MEET, можно им доверять?
Для понимания серьёзности заявления познакомимся поближе с его авторами.
MEET Battery Research Center — это специализирующееся на электрохимических элементах питания научное подразделение Вестфальского университета имени Вильгельма в Германии в городе Мюнстер (страница учреждения в википедии).
Его ещё называют Мюнстерский или Вестфальский университет.
Более 140 сотрудников безостановочно занимаются изучением материалов аккумуляторов для создания новых типов независимых источников и систем хранения энергии. В их обязательства входит не только исследовательская работа. Учёные разрабатывают новые материалы, улучшают существующие и производят экспериментальные образцы.
Учёные провели анализ производственных процессов, которые прямо сейчас в 2021-м году используются для выпуска литий-ионных аккумуляторов на заводах в Китае, Корее, Японии и США. Полученные элементы поступают в смартфоны и электромобили по всему миру.
Вместе с тем, оценке подверглись перспективы налаживания столь же массового производства для альтернативных литий-ионной технологии разработок.
Альтернативы литий-ионной технологии ещё не готовы
Как сообщают учёные, следует ожидать двукратного увеличения мирового производства вообще всех типов аккумуляторов (в том числе автомобильных свинцово-кислотных АКБ). Сегодня в мире поставляется элементов питания в оценке количества произведённой энергии на 750 ГВт·ч . В 2030-м эта цифра возрастёт до 1500 ГВт·ч .
MEET: «Литий-ионный аккумулятор будет доминировать на рынке перезаряжаемых высокоэнергетических батарей в среднесрочной перспективе».
Но что же с альтернативными аккумуляторными технологиями? Так, например, твердотельные батареи , а также литий-серные или литий-воздушные батареи, действительно сейчас активно исследуются.
Поставлены коммерческие цели, в них вкладывают много денег и строят на них надежды. Но ещё ни одна из альтернатив не производится серийно. И тем более ни о каких промышленных масштабах не может быть и речи.
Даже если представить себе неожиданное изобретение дешёвой и более совершенной замены литий-ионному аккумулятору, запустить в массовые поставки такой продукт невероятно сложно.
В настоящее время создаются масштабные производственные комплексы. Перестройка под так называемые постлитий-ионные батареи (PLIB) потребует новых технологических процессов, производственных условий и компетенций.
Простыми словами, кто захочет вновь вкладывать миллиарды, когда уже и без того всё хорошо работает?
Неужели нет аналога литий-ионным аккумуляторам?
Есть. Например, самый близкий родственник из альтернатив литий-ионной технологии — натрий-ионная батарея. Для неё даже представлен широко известный формат 18650 в целях удобства применения.
Более того, по многим технологическим этапам процесс создания и выпуска натрий-ионной батареи совместим с производственными мощностями для литий-ионных аккумуляторов.
Но есть нюанс, который мешает массовой реализации такого типа элементов — значительно меньшая плотность энергии. Посему лучше продолжать исследования и совершенствовать продукт, чем пытаться конкурировать с изначально слабым козырем в рукаве.
И даже не предвидится никаких других вариантов?
Перспективы для массового рынка есть у тех аналогов литий-ионных аккумуляторов, которые способны побороть хотя бы два преимущества существующей технологии:
- большая плотность энергии относительно размеров;
- низкий саморазряд и не требует обслуживания;
- высокая стабильность напряжения вне зависимости от нагрузки и до разрядки;
- низкая стоимость изготовления и применения (удобно проектировать под разные устройства).
💡 Преимущества и недостатки в этой статье указаны в разных отношениях. Преимущества — в отношении других существующих типов аккумуляторов (свинцово-кислотных, например). Недостатки — в отношении к потребностям цивилизации в источники автономного питания.
***
Как вы понимаете, сотрудники MEET и сами сталкиваются с проблемами выхода на массовый рынок со своими разработками в области замены литий-ионного аккумулятора. Они провели исследование производственных возможностей для новых разработок из собственных нужд, а не как условные «британские учёные» от «делать нечего».
📋 Само исследование опубликовано в журнале Nature Energy — ссылка на статью .
«Производственные мощности, которые в настоящее время строятся по всему миру для литий-ионных аккумуляторов, создают прецедент, из-за которого (вероятнее всего) реализация даже потенциально успешных альтернативных технологий будет значительно затруднена», — Ричард Шмух (Richard Schmuch), замначальника отдела материалов в MEET.
▶ Больше про науку об аккумуляторах на Neovolt