Какие аккумуляторы используются в электромобилях

Какие аккумуляторы используются в электромобилях

Автор: редакционная статья

Категории: применение металлопродукции

Металлы в электромобилях

       Сейчас в автомобильной промышленности происходит революция. Компания Tesla, доказав потребность в электромобилях, тем самым мотивировала всю отрасль двигаться в этом направлении.  В этой статье мы кратко рассмотрим некоторые причины и обоснования этих волнений, а также последствия для спроса и использования металлов в будущем.
Недавние прогнозы, похоже, никого в горнодобывающем секторе не оставили равнодушными; По оценкам BHP Billiton, к 2035 году на дорогах будет 140 млн.

Типы аккумуляторных батарей для электромобилей

электромобилей, международное энергетическое агентство  приводит цифру в 150 млн.. Это сопоставимо с чуть более 1 200 000 сегодня и означает увеличение более чем на 11 500% за двадцать лет. И это без учета гибридов. «Шелл» также прогнозирует пиковый спрос на нефть в течение следующих 5 — 15 лет, что еще раз подтверждает оценки снижения перевозок на сжиженном топливе.

Спрос на металл

Требования к металлу для каждой модели и производителя транспортного средства могут меняться в зависимости от дизайна и производственного процесса. В современных моделях Tesla используются литий, графит, кобальт, медь, титан, алюминий и никель.

Рис.1  Tesla Model 3

 Для батареи Nissan Leaf применяется марганец. Другие автомобили используют другой набор металлов, включая «редкоземельные элементы» в электронике, и стали, чтобы укрепить шасси в критических точках. Для этого не требуется каталитический нейтрализатор металла платиновой группы (PGM), поскольку нет никакого выхлопа, чтобы катализировать.

Рис.2  Nissan Leaf

Рис. 3 Батарея для Nissan Leaf

Существуют некоторые обычно используемые металлы, спрос на которые может увеличиваться по мере увеличения производства и использования электрокаров и гибридов.

Например, литий. Это критический важный компонент в современных батареях и источнике большого количества волнения в последнее время в горнодобывающем секторе. Штепсель в гибриде использует приблизительно 12 кг лития, стандартный электромобиль 22 кг и Модель S Tesla более чем 50 кг лития на автомобиль. 1%-е увеличение присутствия электрокаров на рынке повысило бы литиевый спрос на 70,000 тонн в год.

Медь. Средний автомобиль с бензиновым двигателем использует приблизительно 20 кг меди, в основном как проводное соединение. Гибрид использует 40 кг. Полностью электромобиль использует 80 кг меди (176 фунтов) за автомобиль. Есть оценочное требование на уровне 11,000,000 тонн новой меди для одного только электромобиля с потенциальным позитивным аспектом в других зеленых технологиях. Для справки весь рынок для меди для всего использования составляет только 36,000,000 тонн в год. Этот вид спроса мог потенциально принести залежи меди более низкого уровня в производство.

Никель является особенно важным компонентом в текущих проектах Tesla, где катод батареи составляет 80% никеля. Он также используется в других электрокарах в меньшей степени. По оценкам, смена 10% мирового флота на электромобили расширит рынок никеля на 20% с 2000 000 тонн в год до 2400 000 тонн в год.

Кобальт — другой критический компонент текущих батарей электромобиля. Использование варьируется производителем, но Модель S Tesla использует приблизительно 8 кг кобальта за батарею. Большая часть кобальта в мире податливо прибывает из ограниченных запасов в т.н. “Центральноафриканском Медном Поясе”, и эти запасы могут быть исчерпаны в считаные десятилетия, если требуют увеличений, как спроектировано. Ожидайте замену, если новые стабильные поставки не привлечены к производству.

Графит является критическим компонентом существующих конструкций аккумуляторных батарей и является воспринимаемой точкой затухания в некоторых прогнозах цепочки поставок. Модель Tesla S использует 54 килограмма на автомобиль, который в настоящее время поставляется из Китая. Графит не редок на любом участке. Это обычный отработанный минерал и может быть найден во многих геологических условиях. Проблема заключается в чистоте и качестве из этих источников, а в настоящее время предпочтительным источником для производителей является графит высокой чистоты, синтезированный из нефтяного кокса.
В настоящее время возможности для горнорабочих заключаются в высококачественных высокочистых гидротермальных графитовых отложениях, которые могут удовлетворять или превосходить синтезированные графитовые качества при более низкой стоимости производства и меньшем загрязнении окружающей среды. Рынок графита может вырасти на 93 000 тонн в год только на электромобилях.

Редкоземельные элементы

Редкоземельные металлы используются в мощных магнитах для двигателей постоянного тока некоторыми производителями, но Tesla использует асинхронные двигатели переменного тока, которые не используют магниты. Редкоземельные элементы будет по-прежнему иметь место в конкретных приложениях, таких как электроника и специализированное стекло, но наличие альтернатив для производителей, скорее всего, предотвратит выход из-под контроля спроса и цен.

Что ещё?

Не забываем и про алюминий.  Металл, о достоинствах и способах применения которого сказано и написано уже много, часто рассматривается в качестве альтернативы стали, когда речь заходит о выборе металла для производства кузова автомобиля.  Гораздо легче железа, он позволяет электромобилям значительно расширить свой ассортимент. Алюминий не редок, и влияние на спрос со стороны производителей электромобилей не ожидается в значительной степени на рынке.

Марганец используется в батареях Nissan Leaf и в Chevy Volt. Марганец не редок, и показывал низкие результаты в последнее время.

Рис. 4 Батарея для Chevy Volt

Титан — сверхтвердый металл, который используется в шасси моделей Tesla для защиты аккумулятора от повреждений.

Будущее

Как говорится в старой поговорке, необходимость является матерью изобретения. Инновации в использовании нефти заменили дорогостоящие и сокращающиеся запасы китового масла. Теперь мы заменяем транспортировку на нефтяном транспорте электромобилями. Революция EV находится в зачаточном состоянии и уже в этом списке выше мы видим замещение и альтернативные технологии, нарушающие практические и предполагаемые рыночные требования. Инновации таковы, особенно когда высокие затраты или ограниченная поставка делают поиск альтернатив необходимым. Шахтерам необходимо будет сделать свои собственные инновации, чтобы обеспечить будущую технологию своим сырьем по цене, приемлемой для производителей.

По материалам geologyforinvestors.com

Фото: Tesla, hybridcars.com

>

Автомобили Tesla приводятся в действие исключительно от электричества, хранящимся в батареях.

С начала производства Тесла на свои электрокары модельного ряда Model S, а позже и на Model X устанавливала батареи емкостью от 40 до 100 кВт, каждая из которых состоит из 8, 12 или 16 секций.

Каждая секция представляет собой соединенные между собой небольших пальчиковых аккумуляторов Panasonic, немного превышающих в размерах стандартные аккумуляторы AA. Цилиндрические аккумуляторы Tesla имеют диаметр 18 мм и высоту 65 мм.

Достоинства и недостатки тяговых и графеновых аккумуляторов для электромобилей, цена

Стоит так же отметить, что их преимущество заключается в долговечности, надежности и производительности в суровых автомобильных условиях.

1 Аккумуляторная батарея; 2 Преобразователь напряжения (DC/DC); 3 Высоковольтный кабель (оранжевого цвета); 4 Главное бортовое зарядное устройство 10 кВт; 5 Дополнительное зарядное устройство 10 кВт (опция); 6 Зарядный разъем; 7 Модуль привода;

Батарея 40 кВт

40-киловаттная батарея бывает двух типов: 40-киловаттная батарея с 8-ю секциями (сегментами/ячейками) (создана на базе батарейки Toyota RAV4 EV), и 60-киловаттная батарея в которой было 12 ячеек и была запрограммирована на зарядку до 40 киловатт.

Tesla Model S 40 кВт популярностью не пользовались, поэтому их производство вскоре было завершено.

Батарея 60 кВт

Батарея 60 кВт состояла из 12 или 16 секций. 12-секционная устанавливалась на Model S40, 16-секционная батарея получила обозначение NEW и была кардинально модифицирована.

Батарея 70/75 кВт

Кроме того, что эта батарея устанавливалась на Model S60 (S60D), она так же устанавливалась на S70 (S70D) и S75 (S75D), но с
расширенными функциями.

Батарея на 60 кВт для 60-ой модели отличалась отсутствием 77 пальчиковых аккумуляторов, для 70-х Модель S все 16 секций были заполнены аккумуляторами полностью, за счет чего и повышалась общая емкость батареи.

Батарея 85/90 кВт

Батарея Тесла 85, 90 и 100 кВт состоит из 16 секций. Каждая ячейка состоит из 444 пальчиковых аккумуляторов и имеет свою плата BMS, которая управляет балансировкой всех ячеек.

Самый популярный аккумулятор поставляемый Tesla (85 кВт), содержит 7104 аккумуляторов 18650.

В 2015 году компания Panasonic изменила конструкцию анода, увеличив емкость аккумулятора примерно на 6%, позволяя аккумуляторным блокам хранить до 90 кВт ч энергии. В результате чего между 90-киловаттная батареей отличается от 85-киловаттной не по емкости:

  • во-первых, емкость аккумулятора Panasonic 18650 в 85-киловаттной батареи имеет вес 46 грамм, в 90-киловаттной батареи этот же аккумулятор весит 48.5 грамм;
  • во-вторых, токоотдача в 85-ой батареи 10C, в 90-ой 25C (по этой причине режим Ludicrous доступен только на Тесла с 90 и 100-кВт батареей, так как технические возможности позволяют дать машине более резвую динамику);

Батарея 100 кВт

Самая мощная батарея Tesla. Внутренние элементы аккумуляторной батареи были переконфигурированы, чтобы в каждый модуль вмещалось 516 аккумуляторов 18650.

В общей сложности в 100-киловаттной батареи было помещено 8256 аккумуляторов Панасоник, способных хранить чуть более 100 кВт ч энергии, и позволяя электрическим автомобилям Тесла проезжать более 500 километров.

Данная батарея имеет токоотдачу 25C и представляет собой последнее слово техники в инженерии батарей от компании Тесла.

И даже на этом развитие и усовершенствование не останавливается. Чтобы еще больше повысить эффективность аккумуляторов и снизить затраты, компания Tesla построила крупную фабрику батарей в Спаркс, штат Невада, которая называется Gigafactory 1.

18650 vs 2170

Фабрика производит новую конструкцию аккумулятора под названием 2170. Он имеет диаметр 21 мм и высоту 70 мм, и первоначально использовался в Tesla Powerwall и Powerpack, а также в новом седане Tesla Model 3, который меньше и дешевле от Model S.

Аккумулятор 2170 на 46% больше по объему, чем 18650 и 10-15 % более энергоэффективной, чем 18650.

Рекомендации

Очень важно правильно заряжать батарею, а именно с надлежащим зарядным устройством оригинальным или от качественного производителя, так как от самодельных зарядных устройств батарея перегревается, плохие контакты и плохое качество тока, в результате чего сильно влияет на емкость и долговечность батареи.

Во время эксплуатации производитель настоятельно не рекомендует подвергать автомобиль непрерывному воздействию температуры выше +60C или ниже -30C более 24 часов

Рекомендовано не допускать полного разряда аккумуляторной батареи. В случае, если автомобиль не эксплуатируется, энергия постепенно расходуется на питание бортовой электроники (ежедневно батарея разряжается в среднем на 1%).

Чтобы предотвратить полный разряд, рекомендовано перевести автомобиль в режим энергосбережения, в котором отключается питание бортовой электроники, что позволит сократить разряд до 4% в месяц. Так же стоит отметить, что в энергосберегающем режиме зарядка 12-вольтового аккумулятора прекращается, что в течение 12 часов приведет его к полному разряду. Поэтому в данном случае потребуется подключение к внешней пусковой аккумуляторной батареи или ее замена.

Но, не стоит забывать, что при активации режима энергосбережения необходимо подключить автомобиль к источнику питания в течение 2 месяцев, чтобы предотвратить полную разрядку батареи Тесла.

Автор: редакционная статья

Категории: применение металлопродукции

Металлы в электромобилях

       Сейчас в автомобильной промышленности происходит революция. Компания Tesla, доказав потребность в электромобилях, тем самым мотивировала всю отрасль двигаться в этом направлении.  В этой статье мы кратко рассмотрим некоторые причины и обоснования этих волнений, а также последствия для спроса и использования металлов в будущем.
Недавние прогнозы, похоже, никого в горнодобывающем секторе не оставили равнодушными; По оценкам BHP Billiton, к 2035 году на дорогах будет 140 млн. электромобилей, международное энергетическое агентство  приводит цифру в 150 млн.. Это сопоставимо с чуть более 1 200 000 сегодня и означает увеличение более чем на 11 500% за двадцать лет. И это без учета гибридов. «Шелл» также прогнозирует пиковый спрос на нефть в течение следующих 5 — 15 лет, что еще раз подтверждает оценки снижения перевозок на сжиженном топливе.

Спрос на металл

Требования к металлу для каждой модели и производителя транспортного средства могут меняться в зависимости от дизайна и производственного процесса. В современных моделях Tesla используются литий, графит, кобальт, медь, титан, алюминий и никель.

Рис.1  Tesla Model 3

 Для батареи Nissan Leaf применяется марганец. Другие автомобили используют другой набор металлов, включая «редкоземельные элементы» в электронике, и стали, чтобы укрепить шасси в критических точках. Для этого не требуется каталитический нейтрализатор металла платиновой группы (PGM), поскольку нет никакого выхлопа, чтобы катализировать.

Рис.2  Nissan Leaf

Рис. 3 Батарея для Nissan Leaf

Существуют некоторые обычно используемые металлы, спрос на которые может увеличиваться по мере увеличения производства и использования электрокаров и гибридов.

Например, литий. Это критический важный компонент в современных батареях и источнике большого количества волнения в последнее время в горнодобывающем секторе. Штепсель в гибриде использует приблизительно 12 кг лития, стандартный электромобиль 22 кг и Модель S Tesla более чем 50 кг лития на автомобиль. 1%-е увеличение присутствия электрокаров на рынке повысило бы литиевый спрос на 70,000 тонн в год.

Медь. Средний автомобиль с бензиновым двигателем использует приблизительно 20 кг меди, в основном как проводное соединение. Гибрид использует 40 кг. Полностью электромобиль использует 80 кг меди (176 фунтов) за автомобиль. Есть оценочное требование на уровне 11,000,000 тонн новой меди для одного только электромобиля с потенциальным позитивным аспектом в других зеленых технологиях. Для справки весь рынок для меди для всего использования составляет только 36,000,000 тонн в год. Этот вид спроса мог потенциально принести залежи меди более низкого уровня в производство.

Никель является особенно важным компонентом в текущих проектах Tesla, где катод батареи составляет 80% никеля. Он также используется в других электрокарах в меньшей степени. По оценкам, смена 10% мирового флота на электромобили расширит рынок никеля на 20% с 2000 000 тонн в год до 2400 000 тонн в год.

Кобальт — другой критический компонент текущих батарей электромобиля. Использование варьируется производителем, но Модель S Tesla использует приблизительно 8 кг кобальта за батарею.

АККУМУЛЯТОРЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ

Большая часть кобальта в мире податливо прибывает из ограниченных запасов в т.н. “Центральноафриканском Медном Поясе”, и эти запасы могут быть исчерпаны в считаные десятилетия, если требуют увеличений, как спроектировано. Ожидайте замену, если новые стабильные поставки не привлечены к производству.

Графит является критическим компонентом существующих конструкций аккумуляторных батарей и является воспринимаемой точкой затухания в некоторых прогнозах цепочки поставок. Модель Tesla S использует 54 килограмма на автомобиль, который в настоящее время поставляется из Китая. Графит не редок на любом участке. Это обычный отработанный минерал и может быть найден во многих геологических условиях. Проблема заключается в чистоте и качестве из этих источников, а в настоящее время предпочтительным источником для производителей является графит высокой чистоты, синтезированный из нефтяного кокса.
В настоящее время возможности для горнорабочих заключаются в высококачественных высокочистых гидротермальных графитовых отложениях, которые могут удовлетворять или превосходить синтезированные графитовые качества при более низкой стоимости производства и меньшем загрязнении окружающей среды. Рынок графита может вырасти на 93 000 тонн в год только на электромобилях.

Редкоземельные элементы

Редкоземельные металлы используются в мощных магнитах для двигателей постоянного тока некоторыми производителями, но Tesla использует асинхронные двигатели переменного тока, которые не используют магниты. Редкоземельные элементы будет по-прежнему иметь место в конкретных приложениях, таких как электроника и специализированное стекло, но наличие альтернатив для производителей, скорее всего, предотвратит выход из-под контроля спроса и цен.

Что ещё?

Не забываем и про алюминий.  Металл, о достоинствах и способах применения которого сказано и написано уже много, часто рассматривается в качестве альтернативы стали, когда речь заходит о выборе металла для производства кузова автомобиля.  Гораздо легче железа, он позволяет электромобилям значительно расширить свой ассортимент. Алюминий не редок, и влияние на спрос со стороны производителей электромобилей не ожидается в значительной степени на рынке.

Марганец используется в батареях Nissan Leaf и в Chevy Volt. Марганец не редок, и показывал низкие результаты в последнее время.

Рис. 4 Батарея для Chevy Volt

Титан — сверхтвердый металл, который используется в шасси моделей Tesla для защиты аккумулятора от повреждений.

Будущее

Как говорится в старой поговорке, необходимость является матерью изобретения. Инновации в использовании нефти заменили дорогостоящие и сокращающиеся запасы китового масла. Теперь мы заменяем транспортировку на нефтяном транспорте электромобилями. Революция EV находится в зачаточном состоянии и уже в этом списке выше мы видим замещение и альтернативные технологии, нарушающие практические и предполагаемые рыночные требования. Инновации таковы, особенно когда высокие затраты или ограниченная поставка делают поиск альтернатив необходимым. Шахтерам необходимо будет сделать свои собственные инновации, чтобы обеспечить будущую технологию своим сырьем по цене, приемлемой для производителей.

По материалам geologyforinvestors.com

Фото: Tesla, hybridcars.com

>

Американский производитель электрокаров Tesla Motors собирается оснащать свой автотранспорт сменными аккумуляторными батареями. Для замены элементов питания компания построит специализированные общедоступные станции и сделает это в ближайшее время. Об этом сообщается в документах, поданных в Комиссию по ценным бумагам и биржам США (U. S. Securities and Exchange Commission, SEC).

Предполагается, что смена батареи на электромобиле будет занимать не более 10 минут. На данный момент это самый быстрый способ продолжить движение на электрокаре при разряженных аккумуляторах. Для сравнения, батареи Model S наполовину заряжаются за 30 минут, после чего обеспечивается запас хода на 240 км.

Разговоры о том, что Tesla может предложить покупателям Model S опциональные сменные батареи, начались еще в 2009 г. Тогда речь шла о дозакупке батарей, то есть предполагалось, что на станциях владельцам электроседанов установят ранее приобретенный аккумулятор, а не случайно выбранный со склада.

Если схема действительно будет такова, то за длительное путешествие, которое обеспечат дополнительные источники энергии, владельцам и без того недешевого автомобиля придется доплатить. Сейчас цены на Model S в зависимости от емкости батареи начинаются от $62,4 тыс. и доходят до $87,4 тыс. Такой самый дорогой вариант — это модель с запасом хода почти в 425 км., способная разгоняться до 100 км/ч за 4,2 секунды.

Подробностей о планах Tesla пока нет, однако, судя по заявлениям главы компании, схема смены аккумуляторов будет более интересной. Недавно гендиректор Элон Маск (Elon Musk) в своем микроблоге Twitter пообещал показать способ, при котором «перезаряжать автомобили Tesla Model S в любой точке страны можно будет быстрее, чем вы могли бы наполнить бак топливом». Вдаваться в детали он пока не стал.

Подменные аккумуляторы сейчас уже используются в седанах Renault Fluence Z. E.

Как правильно выбрать аккумулятор для детского электромобиля

(Zero Emisson, «нулевой выброс»), оснащенных электрическими силовыми установками. Разряженная батарея французского автомобиля при помощи робота автоматически меняется на заряженную в течение трех минут на специальных обменных пунктах QuickDrop. Таким образом, между водителями происходит постоянный обмен батареями, где в роли посредника выступает зарядная станция. Во Франции за Fluence Z. E. просят 21,3 тыс. евро.

В России подобные автомобили, вероятно, появятся еще не скоро хотя бы потому, что их производители пока не заинтересованы в ввозе в страну данного транспорта. Мешают пошлины, но Министерство промышленности и торговли готово обнулить их, о чем заявил замминистра промышленности и торговли Виктор Евтухов. По мнению компаний-импортеров, отмена ввозных пошлин позволит в 2014 г. значительно увеличить поставки электромобилей в Россию. Пока же объем их ввоза исчисляется десятками штук.

Темы: экологичный транспорт , электромобили, гибридные автомобили

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *