Aug 3, 2018
Как правильно 
С помощью этого руководства вы научитесь распознавать, какие аккумуляторы 18650 лучшие в своём классе, как отличить подделку и на что именно обращать внимание в характеристиках.
Что такое 18650?
1. Что значит «18650» в наименовании элемента питания?
Здесь всё просто — размер ячейки составляет 18 мм x 65 мм, такие цифры и вошли в наименование. Если вы видите другие цифры в похожем элементе, то у вас есть повод задуматься о проблемах совместимости из-за разницы в габаритах.
2. Что это за батарея 18650, которая стала повсеместно применяться?
Действительно, данный тип аккумуляторов становится всё более популярным из-за невысокой стоимости и хороших практических свойств. Они имеют ёмкость в диапазоне от 1800 мАч до 3500 мАч и выходное напряжение 3.7 Вольт, что идеально подходит для применения в ноутбуках, фонариках, аксессуарах электроники, лазерных указках и так далее.
Батарея 18650 обеспечивает наилучшую производительность в сравнении с любой потребительской аккумуляторной батареей.
Они не подвержены негативному влиянию полной зарядки до 100% и полной разрядки (как в случае старых никель-кадмиевых ячеек), хотя они будут стареть, как и любые литиевые АКБ — то есть деградировать примерно с той же скоростью, что и батарея вашего смартфона.
Выбор правильной аккумуляторной батареи 18650
1. Не существует единого стандарта — нужно понимать, что её конструкция отличается от товара к товару.
2. Не все литий-ионные батареи 18650 подходят для вашей задачи — некоторые модели ориентированы на промышленность, другие на электронные сигареты, третьи на гаджеты и так далее.
3. Важнейшей характеристикой 18650 является параметр постоянного разряда (CDR), известный как сила тока.
4. CDR измеряется в амперах (А) и показывает скорость, с которой ток перетекает из батареи в устройство без перегрева.
5. Сопоставьте CDR с потребляемой мощностью на вашем устройстве (так же указано в амперах), чтобы узнать, какая батарея лучше вам подходит.
6. Если вы подберёте неправильный аккумулятор, то ячейка будет перегреваться и быстро деградирует в процессе работы.
7. Сильное расхождение в характеристиках приведёт к разрыву оболочки аккумулятора и пожару.
8. Чтобы избежать проблем, обращайте внимание на ёмкость 18650 (мАч) — у этого показателя прямая взаимосвязь с параметром CDR.
9. Чем выше ёмкость (мАч), тем ниже CDR — то есть менее мощные устройства (с низким уровнем силы тока) могут использовать более мощные аккумуляторы 18650 (с более высокой ёмкостью).
10. И наоборот, более мощные устройства (например, ноутбуки) должны использовать менее ёмкие аккумуляторы 18650.
В 2019-м году максимальный CDR батареи 18650 в характеристиках составляет 38 ампер при ёмкости 2000 мАч.
Многое из того, что указывают производители, откровенная ложь — CDR 40А на аккумуляторе с 3000 мАч ёмкости невозможен на данный момент. Лучше задуматься, стоит ли доверять такому поставщику. Но в скором будущем литий-ионные ячейки будут наращивать плотность, поэтому актуальность данных цифр может измениться уже к началу 2020-го.
Так ли нужны аккумуляторы 18650 с защитой?
Защищённые 18650 оснащаются электронной схемой крошечных размеров, которая встроена внутрь ячейки и призвана обезопасить элемент от чрезмерных зарядов и разрядов, а также короткого замыкания и перегрева. Встроенная защита снижает риск пожара и повреждения электроники, в которую устанавливается такой аккумулятор.
Если вы хотели узнать, какой из аккумуляторов 18650 лучше, то следует обратить внимание на такие изделия, где помимо базовой защиты есть ещё и клапан для стравливания чрезмерного давления внутри элемента питания. Такое происходит, когда батарея вздувается и становится уязвимой к самовоспламенению.
Что если у вас уже есть аккумулятор 18650 без защиты?
В большинстве ситуаций незащищённые АКБ 18650 выбирают из-за низкой стоимости или наличия внешнего контроллера безопасности процесса подзарядки (покупается отдельно). Берегите такие ячейки и содержите в оптимальном состоянии — не разряжайте их в ноль.
Также после покупки незащищённой ячейки обратите особое внимание на рейтинг разряда (CDR), чтобы убедиться в отсутствии чрезмерной мощности и, следовательно, перегрева. Вы также должны держать контакты закрытыми — в идеале, в пластмассовом корпусе, который поможет избежать замыкания в сумке или кармане. Не оставляйте батареи 18650 без защиты в зарядном устройстве слишком долго.
Если вы сомневаетесь в выборе и не понимаете, когда у 18650 нет защиты и в чём именно разница, то лучше немного переплатить и купить защищённый вариант.
В заключении об аккумуляторах 18650 — как отличить подделку?
Как и с любым другим продуктом, вам следует остерегаться подделок. Некоторые продавцы нарушают права брендов, вешая лейблы на китайские дешёвые элементы питания и продают как дорогие батарейки 18650. Подобные случаи были замечены не только на «Алиэкспресс», но и на eBay, Amazon и даже в более крупных торговых сетях.
Подделка 18650 — это не только трата ваших денег, но ещё и потенциально опасная покупка! На мощном устройстве обман с показателем CDR может привести к пожару или повреждению портативного устройства.
Следует признать, что подлинную батарею от подделки невероятно трудно отличить. Начиная от упаковки и брендинга, заканчивая онлайн-объявлением — всё выглядит как настоящее.
Самый эффективный способ опознания подделки
Наиболее точный способ выявить фальшивку — определить разницу в весе. Узнайте у продавца вес, ёмкость и максимальный объем CDR, а затем сравните их с официальным Datasheet (документальной спецификацией) на сайте производителя.
Фирменный аккумулятор 18650 Samsung 30Q из нашего каталога весит в среднем 45.6 грамма, что соответствует официальному описанию и в качестве одного из критериев подтверждает подлинность изделия. У данной ячейки сила тока (CDR) составляет 15А, а ёмкость 3000 мАч — это самый универсальный аккумулятор в семействе.
Если у вас возникли вопросы, то оставьте комментарий ниже или отправьте сообщение в нашу группу ВКонтакте, чтобы получить помощь лучших экспертов по аккумуляторам.
Мы публикуем новости о мире автономных гаджетов, улучшении их времени работы и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов в нашем Блоге Neovolt, на Яндекс.Дзен, ВКонтакте и Medium. Подписывайтесь и будьте в курсе!
Аккумуляторные батареи для электромобилей — что важно знать о АКБ ⚡ HEvCars
Для потенциального владельца, а также людей, которые интересуются тенденциями развития экологичного транспорта первым пунктом вызывающим интерес, являются аккумуляторные батареи электрокара. Поскольку этот элемент в традиционном понимании автомобиля олицетворяет топливный бак, следовательно, возникает множество аналогий и вопросов.
Какие существуют аккумуляторные батареи? Сколько они заряжаются? Какова длительность эксплуатации? Как их обслуживать? Сколько стоят и какие производители лучше? Что делать с подержанными АКБ далее?
Для полноты восприятия механизма работы аккумуляторных батарей их различий, достоинств и недостатков, в данной статье попробуем рассмотреть все основные характеристики.
Аккумуляторная батарея Chevrolet Bolt EV © media.gm.com
Типы аккумуляторных батарей для электромобилей
В современном производстве электромобилей, чаще всего используют литий-ионные батареи. Средний период эксплуатации таких аккумуляторов составляет порядка 8 лет, что подтверждают сами производители АКБ.
Определяющей характеристикой для литий-ионных батарей, является возраст и число циклов зарядов батареи, то есть сколько раз данную батарею можно заряжать в период эксплуатации.
Среднее число полных «зарядок» современных аккумуляторных батарей для электромобилей составляет несколько тысяч циклов.
Кроме этого важную роль играет корректная эксплуатация АКБ, которая включает:
- правильную зарядку и разрядку батареи;
- разумную эксплуатацию в зимний период;
- грамотный расчет производительности;
- температурный режим использования;
- использование ПО для определения состояния батарей, к примеру Leaf Spy Pro, которая показывает, какие ячейки аккумуляторов Nissan Leaf битые, а какие живые.
Большинство литий-ионных аккумуляторов работает на графитных электродах кобальтатов лития с напряжением в 36В и продуцируемой мощностью 15 кВт. Также существуют литиевые источники питания, которые различаются по внутренним компонентам на такие типы:
- Никель-кобальт-марганцевые. Использование кобальта, который немного дороже марганца увеличивает термин эксплуатации батареи. Небольшим недостатком батарей, считается их чувствительность к высоким температурам.
- Никель-кобальт-алюминиевые. По своим параметрам схожи с п.1, но дешевле благодаря замене дорого марганца, алюминием.
- На основе сплава фосфат железа. Надежные и стабильные в эксплуатации, однако аккумуляторов такого типа требуется больше, поскольку они функционируют на пониженном напряжении.
Отметим, что предпочтение отдается литий-ионным источникам питания, ввиду их большей емкости и отдачи энергии. Именно они позиционируются, как главный тип аккумуляторных батарей для электромобилей.
Обслуживание и замена аккумуляторных батарей электромобиля
Разумеется, заменить аккумуляторную батарею можно на любом электромобиле. Однако, это далеко не так просто, как сменить батарейки в пульте ДУ.
Замена аккумуляторной батареи в электрокаре скорее напоминает установку компьютерного оборудования, когда кроме подключения «девайса» по разъемам и шлейфам, необходимо установить еще и различные драйвера.
Тоже происходит и здесь, после установки аккумуляторной батареи она должна пройти согласование и регистрацию с помощью программы бортового компьютера. Поэтому быстро снять аккумулятор с одного авто и установить на другой не выйдет.
Процедура требует определенного обслуживания.
Замена аккумулятора электрокара производится в случае падения его емкости, из-за чего существенно сокращается запас хода и как результат эффективность использования электромобиля.
Аккумуляторная батарея самого популярного электромобиля в Украине Nissan Leaf © newsroom.nissan-europe.com
Механические повреждения АКБ электромобилей, если не учитывать ДТП, довольно редкое явление, которое требует индивидуального решения от замены аккумулятора до полной реорганизации системы.
Отдельно стоит отметить, что современные АКБ электромобилей можно менять блоками, то есть только «битые» ячейки, которые перестали работать. Это существенно удешевляет эксплуатацию электромобилей и упрощает ремонт системы.
Что касается расчета емкости аккумуляторных батарей, то серьезно задумываться над их заменой нужно только после 8 лет эксплуатации, когда запас хода начинает уменьшаться на 20-30% ежегодно.
До этого процесс «старения» и уменьшения емкости батарей меняется в зависимости от индивидуальных особенностей модели, а также придерживания правил корректной эксплуатации.
Таким образом, даже с б/у аккумулятором, самый популярный в Украине электрокар Nissan Leaf способен проезжать 100-120 километров от начальных 160.
Ячейки аккумуляторных батарей BMW © press.bmwgroup.com
Как падает емкость аккумулятора электромобиля спустя несколько лет?
В большинстве своем в батареях используется литий-марганцевый катод, который собственно и обеспечивает весь функционал батареи, однако он является чувствительным к теплу и отличается ускоренным разрушением и потерей мощности при увеличивающейся температуре.
Существует два источника потери емкости аккумулятора: календарная и эксплуатационная.
Календарная потеря емкости — это потеря с течением времени, а эксплуатационная связана с зарядкой и разрядкой аккумулятора.
Эксплуатационные потери зависят от максимального уровня заряда и от глубины разряда, разница между которыми представляет собой процент от общего диапазона мощности, который используется во время цикла.
Технически срок службы батареи состоит их четырех переменных:
- средняя температура;
- стандартное отклонение температуры;
- среднее состояние заряда;
- стандартное отклонение заряда.
Согласно этим критериям кривая потери емкости аккумуляторных батарей с течением времени выглядит следующим образом:
Кривая потери емкости аккумуляторных батарей с течением времени © electricvehiclewiki.com
Если объяснять более доступным языком на конкретном примере, то наиболее оптимальным режимом зарядки батареи Nissan Leaf, в соответствии указанных переменных будет: первые 150 циклов — 6 кВт, последующие циклы 10-12 кВт. Это лучший из вариантов, который минимизирует прежде всего эксплуатационные потери мощности.
Время и способ зарядки аккумуляторных батарей электромобилей
Зарядка электромобиля
На сегодняшний день существует 4 способа зарядки электрокаров:
- Использование бытовых электросетей в 220 В. Самый популярный способ зарядки, который согласно статистике использует 90% владельцев электромобилей.
- Зарядка с использованием переменного тока с защитой внутри кабеля для подзарядки, входящего в комплектацию автомобиля.
- Зарядка от однофазной или трехфазной электросети АЗС с применением специального разъема кабеля.
- Зарядка электромобиля от специальных электрических заправочных станций быстрым током.
Несмотря на то, что большинство владельцев электромобилей в Украине хотели бы иметь собственный гараж и зарядную станцию, электрокары это преимущественно городские авто чьи владельцы зачастую ограничены лишь парковочным местом на стоянке или во дворе. Это не слишком большой недостаток, поскольку крупные города уже обладают достаточно разветвленной инфраструктурой электрических АЗС, тем не менее, на зарядку АКБ до 80% показателей, придется потратить от 30 минут до одного часа.
Стоимость аккумуляторных батарей для электромобилей, производители и перспективы рынка
На текущий момент, если ориентироваться на самый доступный электрокар Украины Nissan Leaf и на главный эталон отрасли Tesla Model S, то первый оснащается батареями собственного производства, а основным поставщиком аккумуляторных батарей для Tesla является компания Panasonic, также стоит отметить батареи производства LG, которыми оснащается популярный Chevrolet Bolt.
Работают над улучшением аккумуляторов и другие автопроизводители, к примеру, недавно новую твердотельную батарею с запасом хода 800 км разработала компания Fisker, а корейский концерн Samsung представил на Франкфуртском автосалоне свои многофункциональные аккумуляторные батареи.
В число других востребованных производителей аккумуляторных батарей для электромобилей входят швейцарская компания MES DEA, Beta Research&Development Ltd из Британии, греческая фирма Sunlight, немецкая VARTA.
Особого внимания заслуживает анонсированный на 2018 год запуск крупнейшего в мире завода по производству аккумуляторных батарей от компании TESLA.
Также, пока еще на уровне стартапов существует несколько компаний, которые работают над усовершенствованием АКБ для электромобилей. Серьезные успехи в этом направлении демонстрируют:
- британская компания SuperCapacitor Materials — занятая разработкой конденсаторов способных заменить традиционные аккумуляторы;
- компания Phinergy — разрабатывающая прототип металло-воздушного аккумулятора;
- стартап из Австрии Kreisel Electric — занятый оптимизацией и улучшением эргономики АКБ.
Так что в ближайшем будущем мы можем вполне можем рассчитывать на кардинальное изменение аккумуляторных систем электромобилей и их способа подзарядки.
Что делать с использованным аккумулятором?
Видятся разные перспективы, одна из которых утилизация АКБ. Но тут возникает вопрос: утилизация — это фактическое уничтожение дорогостоящего комплектующего, которое уже не годится для электромобиля, но еще вполне подлежит использованию в менее требовательной сфере, как же можно еще использовать оставшийся ресурс батарей?
Ведущие производители электрокаров предлагают первоначальную альтернативу утилизации: использование подержанных АКБ в бытовых системах накопления энергии от альтернативных источников.
То есть использовать бывшие батареи электромобилей в качестве аккумуляторов для накопления энергии, вырабатываемой солнечными батареями и ветряными генераторами.
К слову, идея не нова, ведь Tesla давно производит комплексы АКБ никак не связанные с электрокарами, а выпускаемые для альтернативной энергии солнечных панелей.
Если применить этот опыт в Украине, можно рассчитывать на то, что продажа б/у электромобильных батарей в Украине способна превратиться в бизнес.
Альтернативная энергетика в Украине развивается и если эффективность подобного использования батарей будет доказана или реализована отдельными «энтузиастами», то владельцы электромобилей смогут продавать подержанные батареи пользователям «зеленого тарифа» за вполне приемлемые деньги.
Хранение бывших в употреблении аккумуляторов BMW i3 © press.bmwgroup.com
Еще одним вариантом, который уже начали воплощать некоторые компании — это строительство заводов для хранения, переработки и ремонта бывших в употреблении аккумуляторов, пока такой проект реализован концерном BMW, но в скором времени ожидается открытие подобного предприятия компании Renault.
hevcars.com.ua
Kreisel Electric, LG Chem, Аккумуляторные батареи, Аккумуляторные батареи Panasonic, Литий-ионный аккумулятор, Обслуживание аккумуляторных батарей, Подержанные батареи электрокаров, Производство аккумуляторных батарей, Ресурс аккумулятора электромобиля, Система хранения аккумуляторных батарей, Энергоэффективность батарей Tesla 
HEVCARS ???? Автор
Читайте самые интересные новости и статьи о электрокарах
Самая большая литиевая аккумуляторная батарея в мире
В компании утверждают, что суммарная емкость разрабатываемых на данный момент по всему миру батарей составляет примерно 1 ГВт-час. Материнская компания AES Corporation, в связи с этим, получила в прошлом году доход в размере $16 млрд. Однако планируемый теперь проект должен будет превзойти все предыдущие сооружения, когда-либо возводимые компанией.
Огромная батарея на 400 мегаватт-часов будет построена к югу от Лос-Анджелеса, в городе Лонг-Бич, на территории энергетического центра Alamitos Power Center. Она должна будет обеспечивать пиковые нагрузки, заменив собой устаревшие электрогенераторы, эффективность которых уже не позволяла надежно поддерживать электроснабжение Лос-Анджелеса и прилегающих к нему территорий.
Старые пиковые газотурбинные генераторы, которые до этого использовала Southern California Edison, очень долго выходят на рабочий режим, к тому же обслуживание их весьма затратное мероприятие из-за исчерпания ресурса.
Вновь возводимая аккумуляторная электростанция, в свою очередь, сможет отдавать в энергетическую систему 100 МВт электрической мощности в течение четырех часов, обеспечивая приток дополнительной энергии в моменты ее пикового потребления.
Для примера, самая большая в мире, построенная до этого, аккумуляторная батарея, была создана китайскими компаниями State Grid Corporation of China (SGCC) и BYD.
Она обладает емкостью в 36 мегаватт-часов, что составляет лишь 9 процентов от емкости батареи, которая будет построена в Лонг-Биче.
Это эпохальное изменение подхода компании Southern California Edison к резервированию электроэнергии обернется постройкой самой большой в мире электрохимической батареи в течение нескольких лет.
Система будет состоять из модулей, которые будут включать в себя тысячи отдельных литий-ионных аккумуляторных ячеек. Это даст возможность оперативно подключать или отключать от сети отдельные группы аккумуляторов, быстро и безопасно производить сервисное обслуживание и производить замену вышедших из строя или исчерпавших свой ресурс аккумуляторных ячеек.
Согласно плану, аккумуляторная станция в Alamitos Power Center будет вводиться в эксплуатацию поэтапно, с каждым разом увеличивая емкость, а в полную силу она заработает к 2021 году.
Новая технология предоставления новых решений с нулевым уровнем выбросов и без использования воды.
Этот подход разрабатывался компанией AES в течение многих лет, а первая такая система на литий-ионных аккумуляторах была возведена ею в 2008 году.
Модули были сделаны компактными, соединенными параллельно, чтобы обеспечить высокий уровень надежности и удобный способ как набора элементов, так и их оперативной замены.
То, что делает этот проект первым в своем роде – это использование литий-ионной технологии с возможностью длительного времени работы. Большинство из масштабных литий-ионных систем, из используемых до сих пор, могут работать лишь два часа и меньше.
Крупнейший на данный момент, введенный в эксплуатацию, аккумулятор в Северной Америке – это недавно представленный литий-ионный демонстрационный проект Southern California Edison, на 32 мегаватт-часа, работающий на подстанции в горах Техачапи.
Southern California Edison использует там литий-ионную батарею на 8 МВт, емкостью 32 мегаватт-часа от LG Chem с 2010 года. Местность вокруг гор Техачапи, где расположен проект, имеет потенциал производства до 4,5 гигаватт энергии ветра к 2016 году.
Похожий проект был введен в эксплуатацию в 2003 году в городе Фэрбэнксе, штат Аляска. Там была создана батарея на 5230 вольт из никель-кадмиевых элементов.
Батарея занимает здание размером 150 на 36 метров, где расположены 4 ряда батарей, в каждом ряду по 3440 ячеек. Это 13760 индивидуальных никель-кадмиевых ячеек по 1,2 вольта.
Аляска не связана с 48 континентальными штатами, и только одна линия тянется из города Анкоридж в Фэрбэнкс. Зимой температура на Аляске достигает минус 40-45 градусов.
При такой низкой температуре за 4-5 часов могут замерзнуть дома, системы водоснабжения и отопления.
Система аккумуляторов может расходовать 27 мегаватт в течение 15 минут, за это время электрическая компания сможет решить возникшую проблему с электроснабжением, а людям этого времени хватит для того, чтобы включить домашние генераторы.
Срок службы примененных здесь никель-кадмиевых аккумуляторов – до 30 лет, и допустимы тысячи перезарядок.
Все время эта батарея поддерживается в заряженном состоянии, а в случае аварии подключается к инвертору, который повышает и преобразует напряжение в переменный ток, подавая 138000 вольт на ЛЭП.
За первые 4 года работы, станция помогла жителям пережить 217 происшествий, связанных с отключением электроэнергии.
Андрей Повный
Tesla в полтора раза увеличит емкость самого мощного в мире литий-ионного аккумулятора
Батарея Hornsdale Power Reserve пока остается самым мощным промышленным накопителем в мире /Tesla
В первой половине 2020 г. Tesla Inc. планирует увеличить мощность крупнейшей в мире литий-ионной аккумуляторной батареи Hornsdale Power Reserve, также известной как «Большая батарея Тесла», со 100 до 150 МВт.
Емкость аккумулятора пропорционально вырастет до 193,5 МВт ч.
Это должно повысить стабильность энергосети в Южной Австралии, где расположен аккумулятор, сообщила во вторник французская компания Neoen, которой принадлежит батарея.
Стоимость проекта составит 71 млн австралийских долларов (сумма эквивалентна $42,3 млн). Из них 3 млн австралийских долларов выделит правительство штата, еще 8 млн австралийских долларов – Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии. Каким образом будет профинансирована остальная часть проекта, Neoen не сообщила.
Кроме рекордной емкости «Большая батарея Тесла» известна тем, что была построена «на спор». Аккумулятор был собран в Джеймстауне в 2017 г., после того как сильнейший за последние 50 лет ураган повредил объекты инфраструктуры и оставил без электричества около 1,7 млн человек.
Генеральный директор Tesla Илон Маск заявил тогда, что его компания готова решить проблему, построив супераккумулятор за три месяца, а если не уложится в срок, строительство не будет стоить Австралии ни цента.
В итоге станцию построили за два месяца и $66 млн, и сейчас она подключена к ветряной электростанции Hornsdale, построенной Neoen.
составит мощность крупнейшей в мире литий-ионной аккумуляторной батареи Hornsdale Power Reserve
При полной зарядке аккумулятор может обеспечивать электричеством до 30 000 домов в течение часа.
В отсутствие форс-мажора она используется для стабилизации энергосистемы и позволяет выравнивать стоимость электроэнергии между суточными пиками и падением потребления.
За год использования батарея позволила потребителям сэкономить суммарно более 50 млн австралийских долларов, говорится в сообщении Neoen.
Развитие систем накопления электроэнергии связано с ростом генерации, основанной на нестабильных источниках – солнце и ветре, говорит руководитель направления «Электроэнергетика» центра энергетики московской школы управления «Сколково» Алексей Хохлов.
«По оценкам Bloomberg New Energy Finance, установленная мощность накопителей в мире вырастет с 9 ГВт в 2018 г. до 1095 ГВт в 2040 г. За это время в отрасль будет вложено $662 млрд», – приводит данные Хохлов.
Международное энергетическое агентство прогнозирует, что мощность промышленных накопителей к 2040 г. составит 330–550 ГВт. «Стоимость хранения при этом будет снижаться – ожидается, что цены на литий-ионные батареи к 2030 г. упадут вдвое по сравнению с 2018 г.», – говорит Хохлов.
В перспективе 10 лет накопители могут стать экономически эффективнее, чем газотурбинные установки, которые сейчас используются для балансировки энергосистем, говорит эксперт.
Пока 95% всех накопителей в мире – гидроаккумулирующие электростанции, но это технически сложные и дорогие сооружения, говорит консультант Vygon Consulting Максим Баранов. В то же время в мире развиваются альтернативные технологии, рассказывает эксперт: в 2017 г.
в США была введена литий-ионная батарея емкостью 120 МВт ч, в 2019 г. в Абу-Даби 15 систем хранения на натрий-серных аккумуляторах объединили в один «виртуальный накопитель» емкостью 648 Мвт ч.
При этом литий-ионные батареи ежегодно дешевеют на 5–10%, сейчас они продаются по $450–550 за 1 кВт ч.
В России стимулом для развития технологий накопления энергии также может стать ввод новых зеленых мощностей, считает Хохлов.
Аккумуляторные батареи для электромобиля: все, что нужно знать перед покупкой
При выборе электромобиля покупатели обращают внимание на стоимость, дизайн и размеры – но одним из главных критериев является запас хода, зависящий от типа и характеристик аккумулятора.
У автолюбителей, которые впервые столкнулись с электротранспортом, возникает немало вопросов по поводу таких батарей – о времени и способах зарядки, обслуживании, покупке и утилизации.
Не лишним будет перед покупкой такой машины узнать и о видах аккумуляторов, сроках службы и преимуществах их использования по сравнению с более привычным бензином и дизтопливом.
Виды аккумуляторов для электромобилей
В большинстве современных электрических машинах используются 4 типа аккумуляторных батарей. Самые распространённые – литий-ионные, алюминий-ионные и литий-серные. Иногда применяют ещё и металл-воздушные, где в качестве металла выступают цинк, литий, натрий, магний или алюминий.
Литий-ионные батареи
Литий-ионные АКБ – самый распространённый вариант для установки на электрических автомобилях. Преимуществами таких источников питания считают:
- высокую плотность накапливаемой энергии;
- более высокое по сравнению с другими видами АКБ напряжение;
- небольшой саморазряд – до 6% в месяц, до 20% в год;
- практически полное отсутствие «эффекта памяти», из-за которого новые батареи требуется «тренировать», используя несколько циклов заряда/разряда;
- сравнительно большой срок эксплуатации – не меньше 1000 циклов или 10 лет.
Не лучшими характеристиками таких батарей можно назвать высокую стоимость, которая влияет и на цену автомобиля, и плохую устойчивость к избыточному заряду.
Минусом является и небольшой температурный диапазон, в котором работают литий-ионные АКБ (от –20 до +50°C). При использовании за пределами этих значений характеристики батареи ухудшаются – на холоде снижается ёмкость, при жаре аккумулятор может работать нестабильно.
Серьёзная проблема Li-Ion источника питания – высокий уровень взрывоопасности при повреждении и нарушении герметичности.
Алюминий-ионные аккумуляторы
Алюминий в составе батареи для электромобиля повышает безопасность её использования.
Кроме того, такой аккумулятор дешевле обходится при производстве. Использованию таких устройств мешает невысокая производительность катодов и меньшее количество циклов заряда/разряда.
В Китае ведутся исследования по поводу улучшения характеристик батарей. Уже разработана новая конструкция катода, увеличившая ёмкость и сроки службы литий-ионной АКБ, а также уменьшившая её цену. Новая версия, ещё не применяемая на серийных авто, выдерживает до 250 тыс. перезарядок.
Литий-серные батареи
Аккумуляторы, принцип действия которых основан на реакции между литием и серой, делаются многослойными. Их ёмкость примерно вдвое выше по сравнению с аналогичными по размеру литий-ионными батареями. Стоимость изготовления таких аккумуляторов ниже, а рабочий диапазон температур выше, чем у большинства других источников питания электромобилей.
Недостатком литий-сернистых АКБ является небольшое количество перезарядок (до 60). Это делает батареи непригодными для установки в серийных автомобилях. Однако над устранением недостатков уже работают специалисты нескольких компаний, включая OXIS Energy. Предполагается, что к 2020 году стоимость поездки на аккумуляторах Li-S будет ниже, чем у современных литий-ионных версий.
Металл-воздушные АКБ
Преимуществами металло-воздушных аккумуляторов являются:
- небольшой вес, благодаря которому снижается и масса автомобиля;
- большой пробег электромобилей, которые комплектуются такой батареей;
- сравнительно доступная стоимость;
- более простая утилизация по сравнению с литиевыми АКБ.
Минусами устройства является снижение производительности батареи при низкой температуре. Кроме того, такой батарее нужна система фильтрации, потребляющая почти треть общей мощности.
Ещё один серьёзный минус – внезапный выход из строя металл-воздушных аккумуляторов из-за образовавшейся на их поверхности плёнки из пероксида лития.
И, наконец, последний минус, из-за которого такие батареи не пользуются большим спросом – небольшое число циклов заряда/разряда – до 50-60.
Другие варианты
Кроме основных технологий производства аккумуляторов электромобилей, существует несколько видов, которые только находятся в разработке.
Предполагается, что такие аккумуляторные батареи для электромобиля получат большую ёмкость и срок службы по сравнению с существующими версиями.
Одной из таких разработок является аккумулятор на основе кремния и графита, способный накапливать в 5 раз больше энергии без заметного износа.
Южнокорейскими разработчиками создана технология, вообще не требующая зарядки. Вместо подключения к электросети после у электромобиля заменяется одна алюминиевая пластина, которой хватает на 700 км пробега. Алюминий идёт на переработку и используется повторно.
Ёмкость батареи электромобиля
Практически каждый электрический автомобиль использует свой тип батареи. Аккумуляторы отличаются ёмкостью и обеспечивают разный запас хода. И хотя максимальное расстояние, которое может проехать электромобиль, зависит ещё и от его конструкции и веса, эту цифру можно использовать для сравнения батарей.
Табл. 1. Сравнение аккумуляторов популярных электромобилей по ёмкости и запасу хода.
| Модель | Ёмкость аккумуляторной батареи, кВт-ч | Запас хода, км |
| Audi e-Tron | 95 | 400 |
| BMW i3 | 33 | 200 |
| Chevrolet Bolt EV | 60 | 300 |
| Chevrolet Spark EV | 19 | 132 |
| Detroit Electric | 37 | 280 |
| Hyundai Ioniq Electric | 28 | 200 |
| Hyundai Kona | 64 | 480 |
| 39 | 300 | |
| JAC iEV7S | 39 | 300 |
| Jaguar I-Pace | 90 | 480 |
| KIA Soul EV | 30 | 178 |
| 64 | 391 | |
| Nissan e-NV200 Combi | 40 | 170 |
| Nissan Leaf | 40 | 250 |
| 62 | 385 | |
| Renault Kangoo ZE | 33 | 270 |
| Renault Zoe | 41 | 367 |
| Smart ForTwo Electric Drive | 17,6 | 160 |
| Tesla Model 3 | 75 | 320 |
| Tesla Model S | 60 | 350 |
| 70 | 500 | |
| 100 | 600 | |
| Tesla Model X | 100 | 475 |
| Volkswagen e-Golf | 24,2 | 170 |
| Volkswagen e-Up | 18,7 | 160 |
Ресурс аккумулятора
Ещё один важный вопрос, возникающий у покупателей и владельцев электрического транспорта, касается срока службы аккумулятора. Стоимость этого источника питания достаточно высокая, и, чем реже его придётся менять, тем лучше. Ответить на вопрос можно попробовать, используя уже известную информацию о батареях электромобилей:
- средний срок эксплуатации аккумулятора составляет около 8-10 лет, хотя эти цифры пока не подтверждены из-за отсутствия достаточно количества старого электротранспорта;
- производители дают гарантию на аккумулятор в пределах 5-8 лет, что позволяет владельцу электромобиля рассчитывать на его замену при преждевременном выходе из строя;
- ёмкость большинства батарей постепенно снижается, и через несколько лет запас хода электромобиля окажется равным 70-80% от начального значения.
Характеристики некоторых видов аккумуляторов (например, литий-ионных) ухудшаются, независимо от количества циклов заряда/разряда. Срок службы других батарей зависит от условий использования, включая температуру окружающей среды. Ёмкость третьих АКБ становится меньше с каждым зарядом. Чтобы примерно представить снижение ресурса, следует рассмотреть конкретный электромобиль.
Ухудшение параметров в процессе эксплуатации
Наблюдения за аккумуляторными батареями популярных моделей Tesla Model S и Nissan Leaf показывают, что максимальное снижение ёмкости происходит в течение первых 5 лет.
Причём, за первый и второй год мощность аккумулятора, а, значит, и запас хода уменьшаются в пределах 5-10%, а за три следующих года – ещё на 15-20%.
После этого параметры АКБ остаются примерно на одном уровне до конца срока службы – ежегодное снижение ресурса не превышает 1-5%.
Такие особенности аккумуляторов электромобилей позволяют выпущенным больше 5 лет назад моделям Nissan Leaf проезжать до 130 км на одном заряде вместо 160 км начального ресурса. Первые Tesla Model S 2013 года до сих пор способны проехать не меньше 200 км – при 335 км в самом начале эксплуатации. Похожие результаты показывают модели других марок.
Сравнивая пробег электромобилей, можно получить примерно те же цифры – максимальное снижение ёмкости наблюдается в течение первых 70-80 тыс. км. Для обычного автовладельца, проезжающего не больше 15-20 тыс. км ежегодно, эти цифры будут примерно соответствовать 5 годам эксплуатации.
Срок службы батареи уменьшается, если автомобилист постоянно использует технологию быстрой зарядки.
Заряжая аккумулятор с помощью устройств, которые восстанавливают до 80% заряда за 30-60 минут, можно в 1,5-2 раза ускорить процесс деградации источника питания.
Для того чтобы батарея прослужила дольше, её рекомендуется оставлять подключенной к зарядному устройству на несколько часов – например, на ночь.
Замена аккумулятора
Вышедший из строя или использовавший большую часть своего ресурса аккумулятор следует заменить. И, если владельцы новых электромобилей практически не сталкиваются с необходимостью покупки новой батареи, покупателям первых электрических авто уже приходится задумываться об этом. При замене аккумулятора следует учитывать такие особенности:
- аккумуляторы автомобилей одной модели не всегда подходят друг другу – подбирать АКБ придётся практически индивидуально;
- после установки новой батареи требуется перепрограммирование электронных систем – «прописка» с помощью специальных программаторов;
- если аккумулятор не полностью вышел из строя, а только повреждён, можно выполнить его ремонт – модульная конструкция батарей позволяет заменить всего несколько блоков.
Покупать аккумуляторные батареи можно у официальных дилеров или у частных лиц. В первом случае меньше риск купить подделку или некачественный товар, но увеличивается цена. Если нужно сэкономить, батарею покупают по объявлению, однако качество и надёжность такого аккумулятора остаются под вопросом.
Утилизация отработанных АКБ
Старые батареи содержат большое количество опасных для окружающей среды элементов, поэтому выбрасывать их как обычные отходы не рекомендуется.
Обычно производители принимают подержанные аккумуляторы у покупателей своих электромобилей и занимаются утилизацией самостоятельно.
Одним из самых выгодных способов утилизировать старых АКБ считается создание с их помощью систем автономного электропитания для частного жилья.
Батареи используют для накопления электроэнергии, полученной от установленных на крыше солнечных батарей. Заряд расходуется на работу домашней техники – телевизоров, холодильников, насосов системы отопления и водоснабжения. Такие варианты «второй жизни» для отработанных аккумуляторов уже разработаны компаниями Tesla и BMW.
Зарядка батареи
Разобравшись с видами, характеристиками и ресурсами аккумуляторов, стоит перейти к вопросу их зарядки.
Большинство производителей рекомендует использовать зарядные станции, которые работают уже по всей Европе, в Соединённых Штатах и других странах, где официально продаются электромобили.
С другой стороны, владельцу электрокара приходится рассчитывать, хватит ли ресурса аккумулятора не только для поездки, но и для посещения электрозаправки.
В домашних условиях большинство электромобилей можно заряжать от встроенных зарядных устройств, преобразующих переменный ток сети 220В в постоянный, подходящий для батареи.
Для использования обычной электрической розетки следует использовать «зарядки» мощностью от 3,6 кВт.
Для защиты от перегрева и короткого замыкания зарядное устройство комплектуется специальным блоком, контролирующим напряжение и температуру.
Главным недостатком зарядки аккумуляторной батареи от обычной электросети является увеличивающееся время зарядки. Так, электромобили Tesla Model S с ёмкостью АКБ 70 кВт-ч заряжаются на 80-100% в течение 15-18 часов. На зарядку батареи Nissan Leaf уходит до 7-8 часов.
При использовании официальных зарядных станций владелец Tesla потратит не больше 5 часов, а, если автомобиль используется не меньше 2-3 лет, достаточно всего 3 часов. Для нового Nissan Leaf среднее время составит около 2,5 часов, для подержанного – до 1,5-2 ч. При использовании режима быстрой зарядки батарея «Ниссан Лиф» заряжается на 80% всего за полчаса, «Теслы» – в течение 40 минут.
Расходы на зарядку аккумулятора
Стоимость обслуживания электромобиля, в основном, связана с расходами на электричество. Для современных моделей Nissan Leaf на зарядку одного аккумулятора требуется не меньше 24 кВт-ч. С учётом запаса хода батареи около 160 км, получается, что на 100 км пробега уходит около 15 кВт-ч или сумма, сравнимая с ценой 1 литра бензина.
Расходы на использование других автомобилей могут заметно отличаться. Тем более что заряд уменьшается быстрее, если ехать на большой скорости (примерно вдвое, если сравнивать показатели для 70 км/ч и 140 км/ч). Однако в среднем затраты на зарядку аккумуляторов получаются в несколько раз ниже по сравнению с заправкой топливного бака обычного автомобиля.
Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.