Blue cobalt pieces
Blue cobalt pieces
   

SIGNALS+ NEWSLETTER SUBSCRIPTION

Будьте в курсе последних событий и используйте новейшую информацию и идеи, представленные в Signals+, для таких областей, как системы связи, цифровое здравоохранение, системы электрификации и интеллектуальная промышленность

Вы можете изменить настройки конфиденциальности в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки в электронных письмах, отправленных Analog Devices, или в настройках конфиденциальности сайта Analog Devices.

Privacy Settings Privacy & Security Statement Authorized Partners

Спасибо, что подписались на ADI Signals+. Электронное письмо с подтверждением было отправлено на ваш почтовый ящик.

Вскоре вы будете получать своевременные обновления обо всех инновационных технологиях, меняющих к лучшему жизнь людей во всем мире.

Закрыть
Mike Kultgen

Майк Култген

Генеральный директор отдела разработки систем управления батареями

НА ПУТИ К ЗАМЕНЕ КОБАЛЬТА ДЛЯ СОЗДАНИЯ БОЛЕЕ СОВЕРШЕННЫХ БАТАРЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ


По мере роста популярности электромобилей (и технологий электрификации) среди потребителей и участников экосистемы все большее внимание уделяется этическим и экологическим аспектам и процессам во всей производственно-сбытовой цепи. Участники экосистемы стремятся удвоить скорость перехода к более экологичным средствам, внедряя более этические стандарты в рамках всего жизненного цикла аккумуляторных батарей – от добычи полезных ископаемых до повторного использования батареи.

Сегодня в большинстве литий-ионных аккумуляторов в качестве основы для катодного материала используется химический элемент под названием кобальт (часть литий-ионного элемента, определяющая емкость). Катодные элементы из кобальта обеспечивают более длительную работу и снижают сложность измерения и управления зарядом по сравнению с другими химическими элементами. Однако добыча кобальта уже давно является предметом жарких споров.

КОБАЛЬТ: ЭТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ К ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ БАТАРЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Cobalt Mining

Примерно 70% от мировых запасов кобальта добывается в Демократической Республике Конго (ДРК), стране, хорошо известной своей бедностью, коррупцией и нарушением прав человека1. Добыча кобальта конкретно в ДРК была связана с практикой привлечения детского труда, небезопасными условиями добычи и жестоким обращением с горняками, а также с другими нарушениями. Поскольку участники экосистемы электрификации транспорта стремятся нести, как социальную, так и экологическую ответственность, возрос интерес как к батареям с пониженным содержанием кобальта (NMC и NCA), так и к батареям без кобальта, таким как литий-железо-фосфатным аккумуляторам (LFP). Многие производители приветствуют такие решения. Фактически, Tesla планирует ускорить свой переход на более экологичные энергетические системы благодаря созданию характеризующихся высокой плотностью энергии элементов с меньшим или нулевым содержанием кобальта2.

ПРИМЕРНАЯ СТОИМОСТЬ КОБАЛЬТА:

НИКЕЛЯ
15×
АЛЮМИНИЯ
1000×
МАРГАНЦА
Источники: Markets Insider; Trading Economics [3,4,5]

Аккумуляторы на основе LFP являются проверенными в работе, используются в отрасли более 10 лет и полностью поддерживаются ведущими производителями оригинального оборудования в качестве основной технологии. Однако химические соединения на основе кобальта обеспечивают на 10-20% большую плотность энергии, что повышает запас хода на одном заряде. Но с этим дополнительным преимуществом связан дополнительный риск, поскольку более низкая по сравнению с LFP температура воспламенения кобальта повышает риск возгорания аккумулятора. Помимо этого, аккумуляторные батареи на основе LFP могут изготавливаться с меньшими затратами и быть более эффективными в плане безопасности, например, при физических повреждениях аккумулятора или при тепловом пробое. Высокая мощность батарей на основе LFP также обеспечивает более быструю зарядку.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКИ АККУМУЛЯТОРОВ


LFP

LMO

NMC

LCO

NCA

Литий-железо-фосфатные Оксид-литий-марганцевые Литий-никель-марганец-кобальтовые Оксид-литий-кобальтовые Литий-никель-кобальт-алюминиевые
LFP Lithium Iron Phosphate LMO Lithium Manganese Oxide NMC Low Lithium Nickel Manganese Cobalt LCO Lithium Cobalt Oxide NCA Lithium Nickel Cobalt Aluminum
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Идеально подходит для электро- мобилей, электро- инструментов, электробусов
Электромобили, портативная электроника  В основном для электромобилей, электро- инструментов, электро- велосипедов В основном для портативной электроники (мобильные телефоны, планшеты, фотоаппараты) Электромобили, портативная электроника
ОСОБЕННОСТИ
Высокий уровень безопасности, долгий срок службы Высокая надежность Высокие рабочие характеристики, относительно безопасны, низкий уровень самонагрева Приемлемые рабочие характеристики, относительно безопасны Высокая плотность энергии, относительно долгий срок службы, высокий уровень безопасности
СТОИМОСТЬ
Низкая Относительно низкая Низкая Высокая из-за большого содержания кобальта Высокая

Источник: Battery University [6]

Производители электромобилей стремятся использовать современные аккумуляторные технологии в более дорогих транспортных средствах с более высокими характеристиками (запас хода), при этом батареи на основе LFP они хотят использовать в своих автомобилях с меньшим запасом хода. Эти автомобили с меньшим запасом хода можно продавать населению по гораздо более доступной цене благодаря экономии средств, осуществляемой за счет исключения кобальта из химического состава батарей. Хотя батареи на основе LFP дешевле и безопаснее по сравнению с кобальтом, их химический состав не позволяет точно измерить заряд из-за более пологой кривой разряда.

И в решении этой задачи могут помочь предлагаемые Analog Devices Inc (ADI) системы управления батареями (BMS).

ADI производит самые точные в отрасли системы измерения уровня заряда аккумуляторных батарей. Точность систем управления батареями ADI значительно упрощает задачу для производителей автомобилей, предоставляя технологию, которая может эффективно управлять зарядом батарей на основе LFP, тем самым раскрывая потенциальные преимущества этих батарей в плане стоимости и безопасности. Кроме того, более высокая плотность мощности, более длительный срок службы и более низкая стоимость эксплуатации батарей на основе LFP в более широком диапазоне температур делают их идеальными для повторного применения с целью их дальнейшего использования в системах накопления энергии.

"Батареи с нулевым содержанием кобальта - это мощный ключевой элемент автомобильной отрасли для достижения экологичного будущего"

Майк Култген

Генеральный директор отдела разработки систем управления батареями, ADI

АНАЛИТИЧЕСКАЯ СВОДКА ADI В ОТНОШЕНИИ БАТАРЕЙ, НЕ СОДЕРЖАЩИХ КОБАЛЬТ

Химический состав   Оксид-литий-никель-марганцевые   Литий-ион-фосфатные   Оксид-литий-никель-кобальт-алюминиевые
Аббревиатура   NMC   LFP   NCA
Плотность энергии (Вт×ч/кг   220   120   260
Количество циклов заряда/разряда   1000–2000   1000–2000   500
Тепловой пробой   210°C   270°C   150°C
Процентное соотношение кобальта   Высокое   Нет   Высокое
Стоимость   1.2×   0.8×  
ПРЕИМУЩЕСТВА БАТАРЕЙ, НЕ СОДЕРЖАЩИХ КОБАЛЬТ
Сокращение детского или принудительного труда
Низкая стоимость структуры
Невосприимчивость к тепловому пробою
Идеально подходит для бюджетных электромобилей
  No Colbalt Element    

В конечном счете, батареи на основе LFP будут популяризировать электромобили среди потребителей за счет снижения ценовых барьеров в плане владения электромобилем. В настоящее время 51% от стоимости электромобиля приходится на аккумулятор7. Кроме того, отказ от кобальта повысит степень этичности цепочки поставок в данной отрасли, а преимущества, которые имеют батареи на основе LFP, повысят экологичность экосистемы производства и эксплуатации аккумуляторов и увеличат эффективность при их вторичном использовании.



1Дэфидд Дэвис. Ограничения на поставку кобальта меняются. pv magazine, 10 марта 2020 г.

2Бриди Шмидт. Tesla уже несколько месяцев использует никелевые батареи 4680 с высокой плотностью энергии. The Driven, 28 сентября 2020 г.

3Стоимость никеля. (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://markets.businessinsider.com/commodities/nickel-price.

4Стоимость алюминия. (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://markets.businessinsider.com/commodities/aluminium-price.

5Стоимость марганца. (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://tradingeconomics.com/commodity/manganese.

6BU-205: Типы литий-ионных аккумуляторов (11 января 2021 г.). Взято с сайта https://batteryuniversity.com/learn/article/types_of_lithium_ion.

7Густаво Энрике Руффо. Какую долю от общей стоимости электромобиля составляет стоимость силовой части? InsideEVs, 5 февраля 2020 г.