Как правильно повысить плотность в аккумуляторе: Как поднять плотность электролита в аккумуляторе

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе своими руками

Аккумуляторная батарея в автомобиле – вещь, которая полежит замене в любом случае через некоторое время. Иногда причина в посыпавшихся пластинах, но чаще всего падает плотность электролита. С необслуживаемыми аккумуляторами ситуация ясна, их можно только выбросить. А вот там, где есть доступ к банкам, за продление жизни батареи еще можно побороться. Разберемся, как именно это сделать.

Почему падает плотность электролита

Основная рабочая жидкость в большинстве аккумуляторов для автомобилей – серная кислота. Точнее, ее раствор примерно в 35%. Без этой жидкости вся батарея – просто набор пластика и свинца, кислота же служит катализатором электрохимического процесса. Полости для нее называются банками, а именно для того, чтобы отслеживать уровень раствора, в обслуживаемых аккумуляторах сделаны закручивающиеся пробки. Это не только преимущество, но и слабая точка одновременно: через оставшиеся щели выкипает электролит. В необслуживаемых аналогах вероятность такого намного меньше.

Плотность электролита как раз является показателем заряженности АКБ. Чем она выше, тем выше уровень заряда в батарее. Но часто бывает так, что при выкипании электролита водители просто доливают в батарею дистиллированную воду и продолжают ездить дальше. Сколько в полученном растворе осталось кислоты – никто не определит. И после нескольких операций подобного толка номинальная плотность электролита падает до уровня, когда зарядить его уже не получится.

Как проверить плотность электролита

Для того, чтобы узнать уровень заряда в аккумуляторе, достаточно воспользоваться мультиметром. У полностью заряженного аккумулятора напряжение примерно 14,5 Вольт, может, немного выше. Исходя из этого, после зарядки можно перемерить уровень тока на клеммах. Если после стандартного времени заряда (скажем, в 8 часов) напряжение не больше 13,5 Вольт, то есть меньше половины, то можно смело говорить о том, что и плотность электролита примерно в 2 раза ниже требуемой.

Но этот метод очень неточный и ориентироваться в первую очередь на него не стоит. Куда эффективнее себя покажет ареометр, который измеряет заряд как раз по плотности. Он состоит из спринцовки, колбы и шкалы с пробкой. Набирается электролит, по тому, насколько сильно погружается шкала, определяется плотность.

• Важно! Не забываем о том, что основа электролита – серная кислота, и даже в таком растворе она все еще обладает очень сильными разъедающими свойствами. Потому не забываем об аккуратности, защите для рук, лица и не проводим проверку над тонкими проводами и металлом. Если упадет капля – останется след на всем.

В норме минимально приемлемое значение плотности электролита – около 1,25…1,3 г/см3. Промерять нужно каждую банку, разброс значения должен быть не больше 0,1. Меньшая плотность в любой банке будет означать потерю емкости всей АКБ.

Заливка свежего электролита

Он продается во многих автомобильных магазинах и стоит не очень дорого. Если плотность упала не сильно ниже минимального значения, то электролит можно просто долить, добавив свежего к тому, что имеется в банке, до нужного уровня. Помните, что не нужно заливать банку под самые края, примерно 10% стоит оставить свободными. Из каждой банки сливается электролит отдельно, затем к нему добавляется свежий раствор в количестве, достаточном для заполнения банки. И так каждый раз.

Если значение плотности упало до 1,18 г/см3, такой способ не подойдет – нужный уровень не достигнуть. Для того, чтобы реанимировать такой аккумулятор, нужна кислота с плотностью выше, чем у электролита. Где ее взять? Увы, в свободной продаже в автомагазинах ее обычно нет, но на заводах ее найти можно. Процедура такая же, как и в первом случае, и после заливки каждую банку нужно проверять на плотность отдельно, пока не будет достигнуто оптимальное значение.

Если же плотность электролита упала значительно ниже этого значения, его можно только полностью заменить. Возможно, придется купить две банки раствора, одной можно и не обойтись. Электролит спринцовкой выбирается полностью, на его место заливается свежий в полном объеме. Мелкие остатки старого электролита нежелательны, но все же с ними можно смириться. После заливки нового электролита в любом количестве аккумулятор  считается полностью разряженным и его нужно перезарядить в полной мере.

Повыше плотности при помощи зарядки

Еще один способ повысить плотность раствора серной кислоты – испарение воды. Аккумулятор ставится на зарядку слабым током, но на длительное время, не меньше суток. За это время электролит закипит, из него выделятся пузырьки воды и будут испаряться. Вместо испарившейся жидкости восстанавливаем ее уровень свежим электролитом. Повторяем несколько раз до получения нужно уровня плотности. Затраты небольшие по финансам, но занятие это муторное и нудное.

Вообще падение уровня электролита и его плотности – уже сигнал к тому, что жить в машине этому аккумулятору осталось совсем недолго. Стоит запастись хотя бы дистиллированной водой, чтобы она была всегда с собой, если срочно нужно будет восполнить уровень жидкости. Повышение плотности электролита – тоже временная мера, но она позволяет заметно продлить жизнь аккумулятору. Следите за батареей, и вы сможете избежать многих проблем в пути!

Как самостоятельно увеличить плотность электролита в аккумуляторе

Содержание:

• Устройство акб
• Нормальные значения
• Причины падения
• Проверка параметров плотности
• Методы повышения
• Корректирующий электролит
• Выравнивание
• Замена
• Негативные стороны низкой и высокой плотности
• Плотность летом
• Плотность зимой
• Советы и рекомендации
• Заключение

На первый взгляд вопрос как повысить плотность электролита в аккумуляторе кажется простым. Каждый водитель ответит на него однозначно: слить и залить другой. Можно поднять эту плотность самостоятельно. Чаще всего это и есть правильное решение. Рассмотрим методы поднятия плотности, приведем рекомендации экспертов.

Устройство АКБ

Свинцовые аккумуляторные батареи состоят из емкостей, которые называются банками. В них находится серная кислота, в которую погружены свинцовые пластины. Часто аккумулятор ломается из-за выкипания электролита, изменения его химического состава или сульфации, которая представляет собой растворение пластин.

У каждой батареи есть параметры емкости и заряда. Во время работы двигателя нагрузка идет на генератор, который также подзаряжает акб во время езды. Батарея подключается в момент, когда мощности не хватает.

Необслуживаемые аккумуляторы считаются самыми безопасными. Внутри них нет жидкого электролита. АКБ не выделяют вредных паров, их разрешено использовать где угодно.

Нормальные значения

Свинцово-кислотные акб обладают электролитом в форме раствора серной кислоты в воде. Если значение падает ниже 1,15 гр/см3, то возникает критическая ситуация. Если авто часто эксплуатируется в суровых условиях, то следует увеличить плотность до 1,29 гр/см3. Кстати, повышение значений требуется не всегда. Каждую ситуацию следует рассматривать индивидуально.

Причины падения

Прежде чем искать актуальные данные, как правильно поднять плотность электролита в аккумуляторе, нужно выяснить причины падения. Это нормальное явление. Чаще всего это происходит по разным причинам:

 Разряжение батареи.

 Раствор выкипел из-за перезарядки.

 Водитель долил дистиллированную жидкость.

После разряда акб падение параметров плотности происходит часто. Значения влияют на качество батареи и на ее способность держать заряд. Именно поэтому необходимо часто замерять показатели, чтобы выявить «неисправность» вовремя. Если водитель будет игнорировать проблему, то пластины внутри аккумулятора быстро разрушатся.

Проверка параметров плотности

Электролит представляет собой жидкость, состоящую из дистиллированной воды. В ней около 35% серной кислоты. Известно, что во время эксплуатации плотность постоянно меняется. Выяснив, по какой причине возникает низкая плотность электролита в аккумуляторе, водитель должен измерить ее.

Для начала стоит подготовиться к работе. Для процедуры потребуются средства защиты, включая маску, перчатки и защитный костюм. Кроме этого, нужно взять денсиметр. Он выглядит как трубка из стекла с наконечником и грушей, внутри которой находится ареометр.

Инструкция по проведению проверки:

 Снятие накопителя.

 Демонтаж защиты и выкручивание пробок.

 Проверка уровня раствора.

 Если акб заряжено, денсиметр помещают в банки и берут оттуда раствор.

 Оценка показателей.

 Фиксация результатов и определение плотности и уровня заряда.

Однако на необслуживаемых аккумуляторах для контроля используется индикатор, который указывает на уровень плотности в зависимости от цвета.

Методы повышения

У добросовестного водителя батарея всегда заряжена, но никто не застрахован от неприятностей. Нельзя недооценивать работу аккумулятора в системе. Стабильная работа «движка» зависит именно от заряда АКБ. Существуют несколько методов, как поднять плотность электролита в аккумуляторе. Каждый из них обладает своей сложностью.

Корректирующий электролит

Процедура проводится поэтапно. Главное, соблюсти последовательность. Для работы понадобятся несколько инструментов, в том числе емкости из стекла, груша, ареометр и защитные средства. Также в дополнение к ним берется вода и электролит (корректирующий). Важно, чтобы батарея, прежде чем ее начнут «обрабатывать», находилась в теплом помещении некоторое время.

Инструкция для поднятия плотности:

 Для начала следует зарядить батарею не менее 8 часов. Нельзя работать даже со слегка разряженной акб.

 После этого потребуется измерить ареометром показатели электролита, которые должны варьироваться от 1,25-1,27 г/см.

 Если значения ниже допустимых, то придется частично слить электролит из этих банок.

 Далее в банки наливают уже корректирующий электролит. Количество вещества должно быть вдвое меньше того, что было выкачено.

 Чтобы пластины закрылись, после электролита в банку доливают воду.

 Аккумулятор ставят заряжать на час, а затем в течение пары часов ожидают смешения жидкостей.

 Повторные замеры проводятся еще через несколько часов.

Если повторные замеры дали тот же отрицательный результат, все перечисленные действия повторяют заново. Некоторые автолюбители делают корректирующий электролит самостоятельно. В этом случае сначала заливают дистиллированную воду и только потом кислоту.

Выравнивание

Существует еще один действенный метод поднятия плотности электролита. Он применяется в случае, когда пластины не имеют дефектов, либо при небольшом выпадении кристаллов свинца. Перед работой аккумулятор заряжают малым током. Через 12 часов акб заряжают повторно, используя напряжение 14,6-14,8 В. Этот способ подходит только для исправных устройств.

Также выравнивание проводится в случаях, когда концентрация кислоты снизилась зимой. Ее восстанавливают с помощью подачи слабого тока. Но в этом случае зарядка длится более 3 суток. Такой метод считается эффективным, особенно если нет возможности восстановить плотность другими способами. Содержимое аккумулятора закипает. Об этом свидетельствуют мелкие пузырьки на поверхности. Концентрация кислоты увеличится в момент, когда произойдет испарение избытка жидкости. Но количество наполнителя уменьшится, а значит, нужно будет влить готовый аккумуляторный раствор. С помощью прибора ареометра измеряют все показатели. Если они низкие, то процедуру повторяют снова.

Замена

И последним способом, как увеличить плотность электролита в аккумуляторе, является замена. На практике бывают случаи, когда параметр опускается ниже 1. Это значит, что без полной замены электролита не обойтись.

Сначала следует произвести откачку жидкости из банок. Для большего удобства следует закрыть их и перевернуть. На дне банок сверлят небольшие отверстия, чтобы слить остатки. После промывки аккумулятора водой следует запаять дыры кислотной пластмассой.

После проведения всех манипуляций приступают к заливке свежего электролита. Его можно приготовить своими руками. Для этого смешивают аккумуляторную кислоту с дистиллированной водой. Главное, соблюдать последовательность. Смешение производят до момента, пока плотность не достигнет определенных значений.

Иногда бывают ситуации, когда аккумуляторы совершенно не имеют никакой плотности. Это случается после глубокой сульфации.

Негативные стороны высокой и низкой плотности

Иногда плотность электролита не снижается, а возрастает. Это также отрицательно влияет на состояние батареи. Высокая плотность провоцирует разрушение пластин. Они расщепляются из-за агрессивного воздействия кислоты. АКБ выходит из строя. Низкая плотность, наоборот, не дает заряду удерживаться из-за падения емкости. Если внутри высокая концентрация воды, то эксплуатация в зимних условиях невозможна из-за кристаллизации.

Плотность подбирают, основываясь на регион проживания и время года.

Плотность летом

В летние месяцы и в жаркий зной акб не достает влаги. Это означает, что высокая плотность негативно влияет на пластины внутри устройства. Именно поэтому допускается ее понижение на 0,02 г/см3.

В жару температура под капотом довольно высокая. Это происходит из-за испарения воды из кислоты и протекания химпроцессов внутри батареи. Получается, что уровень электролита падает, но плотность из-за этого повышается. Это провоцирует разрушение электродов коррозией. Таким образом, если в летние месяцы уровень жидкости в АКБ снижается, то водителю следует добавить воды. В противном случае, это грозит сульфацией.

Плотность зимой

Перед началом холодов водителю следует проверить заряд батареи и плотность электролита. Чтобы зимой не было проблем с запуском «движка», эксперты советуют провести утепление капота. Желательно сменить моторное масло на синтетическое.

Если водитель живет в регионе с умеренным климатом, то плотность электролита должна быть 1,27. Если температура на улице чаще всего держится на отметке -35°С, то плотность должна быть 1,28. Иначе запуск двигателя будет сложным. Многие автолюбители не знают, что при значении 1,09 аккумулятор замерзает полностью уже при -7°С.

Если на улице t ниже 20°С, то не нужно запускать мотор сразу. Сначала следует включить дальний свет, чтобы акб «пробудилась». Такие процессы запускают разогрев электролита.

Если плотность акб низкая, то не нужно искать сразу корректирующий раствор. Лучше всего поднять значения с помощью зарядного устройства. К примеру, короткие поездки, менее 30 минут, не дадут электролиту нагреться до нормальных значений. Соответственно, с каждый днем заряд будет снижаться, а плотность уменьшаться.

Эксперты не советуют проводить манипуляции самостоятельно, но допускают корректировку водой.

Советы и рекомендации

Как повысить плотность в аккумуляторе автомобиля — для этого есть как минимум три способа. Но, чтобы процедура прошла правильно, необходимо соблюдать несколько правил.

Во-первых, замеры стоит проводить только при T= 20-25°С. Все значения следует замерять только при полном заряженном аккумуляторе. Во-вторых, для корректировок берут определенный раствор. Запрещено заливать кислоту с более насыщенной концентрацией. В-третьих, корректировка нужна для каждой банки. При этом значения в них не должны разниться на 0,01. Пластины должны быть погружены в жидкость на 2 см максимум.

Иногда водитель не может никак сравнять плотность в разных банках. Обычно, это возникает из-за полной неисправности батареи. По этой причине он не может удерживать плотность. Если после процедуры значения падают и после зарядки не нормализуются, то следует заменить батарею.

Заключение

Поднять значение плотности электролита можно самому. Для этого было придумано несколько способов. Но если автолюбитель переживает за результат, то ему следует обратиться в СТО. Неправильно проведенная процедура приведет к полной разрядке акб и выходу ее из строя.

Выбрать инструктора:

• Автоинструктор Анатолий
• Автоинструктор Оксана
• Автоинструктор Юлия
• Автоинструктор Михаил
• Автоинструктор Юрий
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Яков
• Автоинструктор Алексей
• Автоинструктор Марина
• Автоинструктор Екатерина

Отзывы:

Все отзывы

Зарядите аккумулятор iPhone — Служба поддержки Apple

iPhone оснащен внутренней перезаряжаемой литий-ионной батареей, которая в настоящее время обеспечивает максимальную производительность вашего устройства. По сравнению с традиционной аккумуляторной технологией литий-ионные аккумуляторы легче, быстрее заряжаются, служат дольше и имеют более высокую удельную мощность, что увеличивает срок службы аккумулятора.

Чтобы понять, как работает ваша батарея, чтобы максимально эффективно использовать ее, посетите веб-сайт литий-ионных батарей Apple.

О зарядке аккумулятора

Значок аккумулятора в правом верхнем углу показывает уровень заряда аккумулятора или состояние зарядки. При синхронизации или использовании iPhone зарядка аккумулятора может занять больше времени.

Если iPhone очень разряжен, на нем может отображаться изображение почти полностью разряженного аккумулятора, указывающее на то, что его необходимо зарядить в течение 10 минут, прежде чем вы сможете им пользоваться. Если iPhone находится в крайне низком заряде, когда вы начинаете его заряжать, дисплей может оставаться пустым до 2 минут, прежде чем появится изображение низкого заряда батареи. См. статью службы поддержки Apple. Если ваш iPhone или iPod touch не заряжается.

Зарядите аккумулятор

Чтобы зарядить iPhone, выполните одно из следующих действий:

• Подключите iPhone к розетке с помощью зарядного кабеля (входит в комплект) и адаптера питания Apple USB (продается отдельно). См. Адаптеры питания для iPhone.

• Поместите iPhone лицевой стороной вверх на зарядное устройство MagSafe или MagSafe Duo (подключенное к адаптеру питания Apple USB-C мощностью 20 Вт или другому совместимому адаптеру питания) или на зарядное устройство, сертифицированное Qi. (Зарядное устройство MagSafe, зарядное устройство MagSafe Duo, адаптеры питания и зарядные устройства, сертифицированные Qi, продаются отдельно.) См. Зарядные устройства и аккумуляторы MagSafe для iPhone и сертифицированные Qi беспроводные зарядные устройства для iPhone.

  Примечание: Вы также можете использовать сторонние адаптеры питания и Qi-сертифицированные зарядные устройства, которые соответствуют применимым нормам страны, а также международным и региональным стандартам безопасности. См. «Зарядка» в разделе «Важная информация по безопасности для iPhone».

• Соедините iPhone и компьютер кабелем.

  Убедитесь, что ваш компьютер включен — если iPhone подключен к выключенному компьютеру, батарея может разрядиться, а не зарядиться. Найдите на значке батареи, чтобы убедиться, что ваш iPhone заряжается.

  Примечание: Не пытайтесь заряжать iPhone, подключив его к клавиатуре, если только ваша клавиатура не оснащена USB-портом высокой мощности.

Подключив iPhone к электрической розетке или поместив его на беспроводное зарядное устройство, можно запустить резервное копирование iCloud или беспроводную синхронизацию компьютера. См. Резервное копирование iPhone и синхронизация поддерживаемого содержимого.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Если вы подозреваете, что в зарядном порту iPhone может быть жидкость, не подключайте к нему зарядный кабель. Информацию о воздействии жидкости и другую важную информацию о безопасности при работе с аккумулятором и зарядкой iPhone см. в разделе Важная информация по безопасности для iPhone.

Включить режим энергосбережения

Режим энергосбережения снижает потребление энергии iPhone при низком уровне заряда батареи. Он оптимизирует производительность для основных задач, таких как совершение и прием звонков; отправка и получение электронной почты и сообщений; доступ в Интернет; и более. На модели iPhone с технологией отображения ProMotion режим энергосбережения ограничивает частоту обновления экрана до 60 кадров в секунду. Ваш iPhone может выполнять некоторые задачи медленнее в режиме низкого энергопотребления.

Примечание: Если iPhone автоматически переключается в режим энергосбережения, он выключает режим энергосбережения после зарядки до 80%.

Чтобы вручную включить или выключить режим энергосбережения, используйте любой из следующих способов:

• В настройках: Выберите «Настройки» > «Аккумулятор».

• В Центре управления: Выберите «Настройки» > «Пункт управления», затем выберите «Режим энергосбережения», чтобы добавить его в Центр управления.

См. статью службы поддержки Apple. Используйте режим энергосбережения для экономии заряда аккумулятора на iPhone или iPad.

Оптимизация зарядки аккумулятора iPhone

В iPhone есть настройка, которая помогает замедлить скорость старения аккумулятора за счет сокращения времени, в течение которого он полностью заряжается. Этот параметр использует машинное обучение, чтобы понять вашу ежедневную процедуру зарядки, а затем ожидает завершения зарядки более 80%, пока вам это не понадобится.

Чтобы включить оптимизированную зарядку аккумулятора, выберите «Настройки» > «Аккумулятор» > «Состояние аккумулятора и зарядка».

Срок службы батареи и циклы зарядки зависят от использования и настроек. Аккумулятор iPhone должен обслуживаться или перерабатываться компанией Apple или авторизованным поставщиком услуг Apple. См. веб-сайт обслуживания и утилизации аккумуляторов.

Чтобы узнать, как максимально увеличить производительность и срок службы аккумулятора, см. статью службы поддержки Apple Аккумулятор и производительность iPhone.

Зарядка iPhone с помощью более чистых источников энергии (только для США)

При зарядке с использованием экологически чистой энергии (iOS 16.1 или более поздней версии) iPhone использует прогноз выбросов углерода в местной энергосистеме для зарядки в периоды более чистого производства энергии. iPhone изучает вашу ежедневную зарядку, поэтому он может полностью зарядиться до того, как вам понадобится его использовать.

Чтобы включить зарядку экологически чистой энергией, выберите «Настройки» > «Аккумулятор» > «Состояние аккумулятора и зарядка».

См. статью службы поддержки Apple Использование зарядки экологически чистой энергией на iPhone.

См. также Показать процент заряда батареи iPhone

Шесть решений проблем с минералами в батареях

Поток недавних статей, спонтанных или скоординированных, направлен на дискредитацию возобновляемых источников энергии, электромобилей и других элементов энергии, сохраняющей климат. переход. Критика варьируется от надежности сети до землепользования, от экономики до справедливости. Среди наиболее распространенных и противоречивых утверждений заключается в том, что чрезвычайно разрушительно, если вообще возможно, найти достаточное количество полезных ископаемых для производства всех батарей, которые потребуются глобальному парку электромобилей (EV). Эти минеральные опасения действительно не тривиальны, но часто преувеличены. Я объясню здесь, как они могут стать управляемыми, если мы включим решения, которые часто упускают из виду.

Материалы для аккумуляторов, такие как литий, никель и кобальт, представляют собой частный случай более широкой динамики. Когда ожидается, что добытый материал станет дефицитным, его цена повышается. Этот сигнал вызывает более эффективное использование, переработку, замену, исследование, инновации и другие реакции рынка, как я описал для редкоземельных элементов. (Иллюстрируя тезис этой статьи о замене, супермагниты из нитрида железа, упомянутые четыре года назад в качестве экспериментальной цели, теперь вышли на рынок; они не содержат редкоземельных элементов и теоретически могут стать вдвое сильнее, чем лучшие редкоземельные магниты. )

Дефицит полезных ископаемых может быть реальным или раздутым — например, чтобы уменьшить конкуренцию электромобилей с нефтью или поднять цены на товары или акции горнодобывающей промышленности для спекулянтов. Некоторые полезные ископаемые могут вызывать законные опасения помимо дефицита, такие как детский труд, коррупция и другие злоупотребления при кустарной добыче кобальта; чрезмерная зависимость от китайских руд и перерабатывающих заводов; или использование воды и ущерб окружающей среде от горнодобывающей промышленности.

Реальные проблемы также могут нуждаться в контексте — например, недавнее замечание, обоснованность которого зависит от многих предположений, о том, что выращивание калифорнийского миндаля требует в шесть раз больше воды на фунт, чем добыча лития в пустыне. Миндалем тоже можно насладиться только один раз, но после извлечения литий может продолжать приносить пользу более или менее постоянно. И, конечно же, электромобили на возобновляемых источниках энергии вытесняют автомобили, работающие на мазуте, которые наносят серьезный вред земле, воздуху, здоровью и климату.

Несмотря на то, что существуют обоснованные опасения по поводу добычи полезных ископаемых для батарей, существует также множество мощных и мультипликативных решений, которые в обычных прогнозах часто занижаются или игнорируются, преувеличивая будущие потребности в добыче полезных ископаемых. Давайте теперь исследуем шесть последовательных и мультипликативных частей пространства решений.

 

1. Аккумулирование большего количества энергии на килограмм

Улучшение состава, производства, конструкции, контроля и перезарядки аккумуляторов позволяет хранить гораздо больше энергии на единицу материалов. С 2010 года литий-ионные аккумуляторные элементы почти утроили свой запас энергии на килограмм. Их 89процентное падение цен за то же десятилетие частично связано с более экономным использованием материалов. В этом десятилетии ожидаются дальнейшие крупные успехи; как один из многих примеров, говорят, что кремниевые аноды повышают плотность энергии литий-ионных батарей на 20 процентов. RMI оценивает, что технологии, которые коллективно удваивают плотность энергии литий-ионных батарей, могут быть запущены в производство к 2025 году. В презентации Tesla в День батареи 2020 года было объявлено о значительных улучшениях, которые теперь масштабируются для массового производства в 2022 году. Таким образом, прогнозы, основанные на старой плотности энергии, существенно завышают потребность в добыче.

 

2. Срок службы дольше, чем «реинкарнация»

Батареи также служат дольше по мере совершенствования конструкции, материалов, производства и использования. Просто новый профиль зарядки может обратить вспять миграцию лития, сокращающую жизнь. Появляются аккумуляторы с пробегом в миллионы километров, поэтому их срок службы вскоре может стать таким же неважным вопросом, как и скорость вашего модема. Чем дольше служат батареи, тем больший пробег могут выдержать их материалы.

Когда электромобиль в конечном итоге выходит из эксплуатации (или выходит из строя), его аккумуляторная батарея может быть «перевоплощена» в ценное стационарное хранилище, которое продолжает приносить большую пользу, не за счет перемещения транспортного средства, а за счет поддержки глобального перехода к возобновляемым источникам энергии (следовательно, сокращение использования ископаемого топлива). «добыча и выбросы»). Таким образом, The Mobility House (Цюрих) уже зарабатывает около 1000 евро за аккумуляторную батарею для электромобилей в год, продавая ~ 13 из 21 потенциальной услуги от стационарных или припаркованных аккумуляторных батарей для электромобилей к электросети в нескольких европейских странах. (Например, в 2018 году фирма лицензировала электромобиль как первую в Германии электростанцию ​​на колесах, способную продавать услуги по стабилизации частоты в сеть.)

Координация огромного объема памяти и других возможностей электромобилей в мире, которые около 95 процентов времени стоят на стоянке и часто подзаряжаются в удобное время, становится основным и прибыльным фактором быстрого роста переменных возобновляемых источников энергии — солнечной фотоэлектрической энергии и энергии ветра. Аккумуляторы коммунального масштаба и за счетчиками будут конкурировать не только друг с другом, но и с интегрированным в сеть хранилищем электроэнергии на основе электромобилей. Этот и восемь других видов безуглеродных ресурсов гибкости сети означают, что батареи коммунального масштаба полезны, но не необходимы для поддержания надежности сети, поскольку она становится возобновляемой (другой разговор). Таким образом, аккумуляторы для электромобилей и электросетей не дополнительные требования , но дополняющие, общие и часто последовательные виды использования одних и тех же материалов, что снижает общие потребности в добыче полезных ископаемых.

 

3. Переработка аккумуляторов

Переработанные литиевые аккумуляторные элементы содержат примерно в 17 раз больше источников никеля, в 4–5 раз больше лития и в 10 раз больше кобальта, чем их соответствующие природные руды. «Добыча» этого перерабатываемого ресурса уже идет полным ходом. Недавно я посетил завод Redwood Materials соучредителя Tesla Дж. Б. Штробеля в Карсон-Сити, штат Невада, — ведущего переработчика аккумуляторов в США и нового мирового лидера. Завод перерабатывает несколько полуприцепов в день чрезвычайно разнообразных батарей — всех видов, форм, размеров и назначений, часто собирая их у крупных розничных продавцов, которые получают их от клиентов. Завод перерабатывает все эти батареи, обычно более 90-процентная эффективность, в чистые материалы, которые возвращаются обратно в новые батареи.

По сути, Redwood Materials представляет собой экологически чистую шахту с почти нулевым уровнем выбросов, производящую литий, никель, кобальт, медь и графит, а также новые продукты. Благодаря блестящему замыслу он не производит отходов — только ценность. На данный момент он использует немного природного газа, чтобы начать несколько дней непрерывной обработки, подпитываемой электролитами и самоподдерживающимися реакциями. Будущие процессы также будут выжимать этот газ и улавливать твердый углерод.

Переработка уже приносит прибыль на основе денежного потока, даже несмотря на быстрое увеличение мощностей: в 2021 году ожидается 20 000 входных тонн в год. Даже к маю 2021 года завод сможет восстанавливать достаточно материалов для аккумуляторов каждый год, чтобы производить 45 000 блоков электромобилей. Привлечение капитала фирмы в размере 0,7 миллиарда долларов в июле 2021 года было превышено. 14 сентября 2021 года Redwood Materials объявила о планах по созданию завода по производству усовершенствованных аккумуляторных электродов, все чаще из переработанных материалов — к 2025 году их будет достаточно примерно для миллиона электромобилей в год, а к 2030 году — в пять раз. Неделю спустя Ford объявил о расширенном альянсе для разработки замкнутая цепочка поставок аккумуляторов в Северной Америке.

Основным источником перерабатываемых аккумуляторов для Redwood Materials является Гигафабрика Tesla, расположенная в получасе езды — еще одна разработка JB. Он отправляет два грузовика в день с бракованной продукцией и ломом и забирает переработанные материалы для производства большего количества аккумуляторов. Два растения симбиотичны, как лишайник. Другие крупные заводы по производству аккумуляторов, открывающиеся по всему миру, органично приобретут подобных партнеров по замыканию цикла. Намного больше, но позже (для автомобилей, часто по крайней мере десять лет спустя) восстановление материалов будет происходить из проданных и использованных аккумуляторов.

Поскольку более энергоемкие батареи, используемые в более эффективных электромобилях, конкурируют с растущей долей рынка электромобилей, такие операции по переработке уже могут обеспечить порядка десятой части материалов, необходимых для глобального парка электромобилей. Со временем переработка может в конечном итоге масштабироваться для достижения устойчивого состояния, устраняя дальнейшую добычу, при очень большой производственной мощности порядка (очень приблизительно) 10 ТВт-ч в год, поскольку отставание восстановления догоняет насыщающий глобальный рост электромобилей в течение нескольких десятилетия. Это замыкание цикла может сократить общий выброс CO 9 электромобилей примерно вдвое.0141 2 выбросы. Следуя аналогичным принципам, Apple стремится к 2030 году производить iPhone, не требующие майнинга.

Аналогичным подтверждением концепции аккумуляторной системы, рынок которой уже близок к насыщению, является то, что около двух третей нейротоксичного свинца в мире и 99 процентов аккумуляторного свинца уже переработаны (примерно половина должным образом, половина неофициально и опасно) : почти в каждом штате США вы не можете купить свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор, не сдав свой старый, так что эта петля уже почти замкнулась, и сейчас свинец добывают редко. Теперь Redwood Materials и ее конкуренты стремятся «добыть» примерно миллиард использованных батарей, лежащих без дела в старых ноутбуках, мобильных телефонах и т. д. в американских домах — батарей, металлы которых обычно более ценны, чем свинец, и часто богаты кобальтом.

По мере изменения состава батарей переработанные потоки не преобразуются напрямую в одинаковую емкость батарей. Таким образом, аккумуляторы для смартфонов обычно имеют высокое содержание кобальта, в то время как производители автомобильных аккумуляторов быстро сокращают содержание кобальта, поэтому переработка аккумуляторов для смартфонов в аккумуляторы для электромобилей увеличивает емкость аккумулятора примерно в 30 раз на грамм кобальта. Таким образом, для изготовления аккумуляторной батареи электромобиля требуется порядка 10 000 аккумуляторов для смартфонов для лития и всего около 300 для кобальта. Tesla, среди прочих, планирует исключит использование кобальта в батареях , но производители, которым все еще нужен кобальт, смогут получать его из старых смартфонов, а не из конголезских детей-шахтеров.

 

4. Новый химический состав аккумуляторов

Несколько фирм продемонстрировали новые электролиты (например, твердый полимер Ionic Materials), которые позволяют использовать такие химические вещества, как перезаряжаемые щелочные аккумуляторы. Такие химические вещества, как марганец-цинк или марганец-алюминий, не нуждаются в дефицитных, дорогих, токсичных или легковоспламеняющихся материалах. Таким образом, они могли вытеснить литий и никель, и кобальт, что ставит в невыгодное положение производителей литий-ионных аккумуляторов (особенно в Китае). В то время как эта производственно-сбытовая цепочка литий-ионных аккумуляторов демонстрирует некоторые аспекты «привязки», национальная миссия Индии в области аккумуляторов делает упор на новые химические вещества (Индия также богата марганцем и цинком) и, как и другие усилия в других странах, может предложить отличительные преимущества, которые может разнообразить химический состав аккумуляторов. Некоторые аккумуляторные металлы, такие как железо и алюминий, являются одними из самых распространенных элементов в земной коре. Новые электролиты также могут обеспечить безопасные литий-ионные и литий-серные батареи, подходящие даже для авиации.

 

5. Эффективные транспортные средства

Практически все аналитики упускают из виду важную переменную — эффективность электромобиля. Выгодное снижение массы, аэродинамического сопротивления и сопротивления качению — улучшение физики транспортного средства, а не эффективности его электрической трансмиссии — может сократить требуемую емкость аккумулятора при том же диапазоне пробега на 2–3 дюйма. Например, BMW i3, 2013–22 годов выпуска оплатила свой сверхлегкий корпус из углеродного волокна за счет меньшего количества батарей для перемещения меньшей массы и за счет более простого производства (одна треть обычных инвестиций и воды и половина обычных энергии, пространства, и время). Таким образом, прогнозируемая емкость аккумулятора на транспортное средство не является фиксированным числом, а должна быть параметризована в соответствии с эффективностью платформы. Каков потенциальный диапазон этой неучтенной переменной? В сентябре 2021 года 2–3´, а позже в этом году в несколько раз больше!

Это связано с тем, что новое поколение транспортных средств, выходящих на рынок в 2022 году, демонстрирует дальнейшее повышение эффективности примерно на 2–4 дюйма и настолько эффективно, что они могут питать обычный цикл поездок на работу только за счет солнечных батарей на их верхней поверхности. (Раскрытие информации: я советую две такие фирмы — aptera.us на 343 мили на галлон с двумя сиденьями и Lightyear.one на 251 миля на галлон с пятью.) Обе конструкции можно улучшить. Таким транспортным средствам требуются батареи пропорционально меньшего размера и меньшая инфраструктура для подзарядки или ее полное отсутствие. Если округлить, то они на 2-3 метра эффективнее, чем, скажем, Tesla 9. 0025 Model 3 , один из самых эффективных электромобилей на рынке. В совокупности это повышение эффективности позволяет использовать аккумуляторы до на порядок (примерно в десять раз) эффективнее, чем многие электромобили, представленные сейчас на рынке, и может соответственно снизить потребность в батареях, и все это с бескомпромиссной безопасностью и привлекательными качествами водителя. . Aptera NeverCharge — это нишевый автомобиль, но голландская фирма Lightyear — мейнстрим. Оба важны, и их будет больше.

 

6. Эффективная мобильность

За пределами границ системы самого транспортного средства, более продуктивное использование транспортных средств, новые бизнес-модели мобильности, виртуальная мобильность (отправляйте электроны, оставляйте тяжелые ядра дома), а также лучшее городское проектирование и государственная политика обеспечение лучшего доступа при меньшем количестве вождения может значительно повлиять на будущие потребности в автомобилях и вождении. Например, Сэм Дойч сообщает, что «в Атланте и Барселоне одинаковое количество людей и протяженность скоростного транспорта, но выбросы углекислого газа в Барселоне на 83% ниже, а пассажиропоток на общественном транспорте выше на 565%».

Как показал мой анализ 2017 года для редкоземельных элементов, и то же самое теперь верно для минералов для аккумуляторов,

…самый эффективный заменитель…как в двигателях, так и в батареях, не является еще одним экзотическим материалом для изготовления двигателей или батарей; это более продуманный дизайн автомобиля, в котором двигатели меньше, а батареи меньше. Или, что еще лучше, это могут быть новые бизнес-модели — совместные сервисы, такие как Zipcar и GetAround, операции «мобильность как услуга», такие как Lyft и Uber, или автономные транспортные средства, — которые перевозят больше людей, проезжают больше миль на гораздо меньшем количестве автомобилей при поразительно меньших затратах. , в конечном итоге сэкономив порядка 10 триллионов долларов по всему миру (в чистой приведенной стоимости).

Эти варианты охватывают широкий спектр транспортных средств, которых потенциально избегают, но уже в некоторых городских центрах услуги такси вытесняют в несколько раз больше транспортных средств, чем они используют. При среднем использовании частных автомобилей в США около 4–5 процентов потенциал явно намного больше. Объедините это с другими возможностями (с сильно различающимися временными масштабами и вероятностями) — кратковременным увеличением плотности энергии батареи в ~ 2 раза, увеличением срока службы батареи в несколько раз, эффективностью транспортного средства ~ 2–8 ⁺ ´ и потенциально полным вытеснением дефицитных материалов. в химии аккумуляторов, а высокие прогнозы спроса на добытые аккумуляторные материалы выглядят весьма неопределенными и потенциально неверными из-за многих факторов.

 

Заключение

У нас есть еще больше способов сэкономить проблемные аккумуляторные материалы, чем увеличить их предложение, но эти возможности со стороны спроса широко игнорируются.