Какие батареи: Какие Радиаторы (Отопления) Лучше Выбрать Для Квартиры?

• Определите, какой размер батареи вам нужен: Это просто. Если ваш гаджет работает от батареек AAA, то это то, что вам нужно. Вы можете посмотреть на само устройство, чтобы узнать, какой размер батареи требуется, или проконсультироваться с инструкцией по эксплуатации.
• Выберите между одноразовыми или перезаряжаемыми батареями: Одноразовые батареи дешевле заранее и имеют отличный срок хранения, но аккумуляторы можно использовать снова и снова, что в конечном итоге делает их более экономичным выбором.
• Выберите аккумулятор нужного типа: Понимание того, как работают аккумуляторы, и отличия щелочных аккумуляторов от литиевых, а никель-металлгидридных от литий-ионных, поможет вам выбрать аккумулятор, который лучше всего подходит для вашей области применения.

Краткую справку см. В нашем PDF-файле для печати.

Если вас интересуют портативные солнечные зарядные устройства и аккумуляторные батареи, прочтите нашу статью «Солнечные зарядные устройства и портативное питание».

Вам не нужно много знать об аккумуляторах, чтобы выбрать размер для вашего устройства.Чтобы понять это, достаточно посмотреть на батареи, которые в настоящее время установлены в вашем устройстве, и заменить их на батареи того же размера (т. Если у вас еще не установлены батареи, посмотрите на устройство, чтобы узнать о них, или обратитесь к руководству по эксплуатации.

Если вы хотите узнать больше о размерах батарей, вот краткое руководство:

Вы, наверное, знакомы с батареями AAA, AA, C и D.Эти буквы являются индикаторами размера. По сути, чем дальше вы пройдете по алфавиту, тем больше будет батарея (например, D больше, чем C). Если вы видите, что буква используется более одного раза (например, AA, AAA), чем чаще она используется, тем меньше размер батареи (например, AAA меньше AA).

Калибровка батарей типа «таблетка» (также называемых кнопочными батареями) работает немного иначе. Эти батареи обычно состоят из двух букв, за которыми следуют четыре цифры.Первая буква указывает на химический состав, а вторая указывает на форму. Четыре числа описывают размер, первые два указывают диаметр, а вторые два — высоту. Например, для батареи CR2032 буква C означает литий, R означает, что батарея круглая, а 2032 означает, что батарея имеет диаметр 20 мм и высоту 3,2 мм.

Если вы покупаете обычные цилиндрические батарейки, такие как AAA, AA, C или D, у вас есть возможность купить одноразовые батарейки или аккумуляторы (батарейки типа «таблетка», такие как CR2032, предназначены только для одноразового использования).У обоих есть преимущества и недостатки; Взглянем на них:

Одноразовые батарейки: Вот как они звучат. Когда в них кончился заряд, вы должны утилизировать их (чтобы найти ближайшие варианты утилизации аккумуляторов, посетите Call2Recycle.org). Два основных типа одноразовых батарей — щелочные и литиевые.

Плюсы:

• Более низкая первоначальная стоимость, чем у аккумуляторных батарей.
• Очень низкая скорость саморазряда (потеря мощности при простое) для длительного срока хранения.
• Широко доступен.

Минусы:

• Требуется утилизация после полной разрядки.

Аккумуляторные батареи: Эти батареи предназначены для многократной перезарядки, в некоторых случаях до 500 или более раз. Два основных типа аккумуляторных батарей — это никель-металлогидридные и литий-ионные.

Плюсы:

• Поскольку они перезаряжаемые, они производят меньше отходов, чем одноразовые батареи.
• Они предлагают лучшую долгосрочную ценность, чем одноразовые батареи (чем больше вы их используете, тем дешевле они становятся).

Минусы:

• Более высокая начальная стоимость, чем у одноразовых батарей.

После того, как вы определились с размером батареи и сделали выбор между одноразовой и перезаряжаемой батареями, возможно, вам будет полезно узнать немного больше о различных типах батарей.Имея базовое представление о том, как работают батареи и что внутри них, вы можете принимать более обоснованные решения о том, какой тип батарей подходит для ваших нужд.

Основные сведения об аккумуляторах: Обычные аккумуляторы, такие как AAA, AA, C и D, имеют положительные и отрицательные клеммы и два внутренних слоя, называемых электродами, которые включают катод (который переносит положительный заряд) и анод (переносит отрицательный заряд) ). Все батареи также содержат электролит того или иного типа — вещество, которое проводит электричество (поток электронов) между выводами батареи.Когда вы вставляете аккумулятор в устройство, например в фару, электролит, катод и анод взаимодействуют, и происходит химическая реакция (в основном окисление). Ионы (положительно заряженные) и электроны (отрицательно заряженные) проходят через электролит, выходят через отрицательный вывод и позволяют вашему устройству функционировать.

Со временем внутренние химические вещества батареи начинают разлагаться, и взаимодействие уменьшается. В конце концов они больше не могут сохранять заряд и считаются «мертвыми».

Смесь химикатов в батарее призвана обеспечить некую комбинацию четырех святых граалей неуловимой «идеальной» батареи — долгого срока службы, высокой производительности, разумной стоимости и низкого воздействия на окружающую среду.Вот более подробный обзор наиболее распространенных вариантов одноразовых и аккумуляторных батарей:

Одноразовые батареи

Наиболее часто используемая батарея — это щелочная батарея (то есть она содержит щелочной электролит, обычно гидроксид калия).

Лучшее применение: Устройства с низким энергопотреблением, такие как светодиодные фары, светодиодные фонарики, игрушки, устройства дистанционного управления, часы и радио, и даже предметы с умеренным потреблением энергии, такие как лампы с лампами накаливания.Щелочные батареи можно использовать в устройствах с высоким энергопотреблением (например, в цифровых фотоаппаратах), хотя их продолжительность жизни резко сократится. Почему? Несмотря на то, что щелочи имеют высокую начальную энергоемкость, устройства с высоким потреблением энергии потребляют настолько значительную энергию, что энергия быстро расходуется.

Плюсы:

• По умеренной цене
• Широко доступный

Минусы:

• Бессрочный цикл использования-утилизации-замены.Возможно, они могут быть переработаны, но большинство из них попадает на свалки.

Номинальное напряжение : 1,5 (хотя оно постепенно снижается до менее 1 В по мере того, как батарея разряжается).

Расчетный срок хранения (при 20 ° C / 68 ° F): 5–7 лет.

Литий, исключительно легкий металл, придает литиевым батареям наивысшую удельную энергию из всех аккумуляторных элементов.Таким образом, они могут хранить больше энергии, чем щелочные батареи или любые одноразовые батареи сопоставимого размера. И они отлично справляются с экстремальными температурами, как жаркими, так и холодными.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ С ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕМ: их более высокое напряжение делает литиевые батареи слишком мощными для некоторых устройств и может повредить схемы. Прочтите инструкции производителя, чтобы получить рекомендации по использованию батарей для отдельных продуктов.

Наилучшее использование: Устройства с большим потреблением энергии (например, цифровые фотоаппараты) и большинство (но не все) устройств с умеренным потреблением энергии (например,фары, игрушки).

Плюсы:

• Самый долгий срок службы (безусловно) в категории одноразового использования; в цифровой камере литиевые батареи гипотетически могут производить более 100–200 снимков со вспышкой; щелочные батареи, 20–40+.
• Превосходная функциональность при экстремальных температурах, от значительно ниже нуля до более 100 ° F.
• Очень долгий срок хранения.
• Легкий вес (примерно на 30 процентов легче щелочных батарей аналогичного размера).

Минусы:

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Более высокое напряжение может повредить некоторые устройства. Прочтите инструкции производителя, прилагаемые к каждому устройству, чтобы определить, могут ли они работать с литиевыми батареями.

Номинальное напряжение: 1,5–3 (постепенно снижается по мере разряда батареи).

Расчетный срок хранения (68 ° F / 20 ° C): 10–15 лет.

В чем разница между литиевыми и литий-ионными батареями? Литиевые батареи нельзя перезаряжать. Литий-ионные аккумуляторы могут.

Аккумуляторы

Как следует из названия, в состав никель-металлогидридной (NiMH) батареи входят:

• никель (обычно гидроксид никеля; используется для катода / положительного электрода)
• сплав (смесь металлов или металлов, смешанных с другими элементами; используется для анода / отрицательного электрода)
• гидроксид калия (щелочь) в качестве электролита.

NiMH батареи заменили никель-кадмиевые (NiCd) батареи в качестве предпочтительных цилиндрических перезаряжаемых батарей. Они предлагают более высокую энергоемкость (до 50 процентов), чем никель-кадмиевые батареи, и избегают высокой токсичности кадмия. При этом стандартные никель-металлгидридные батареи в значительной степени были заменены предварительно заряженными никель-металлгидридными батареями (дополнительную информацию см. В разделе «Предварительно заряженные никель-металлгидридные батареи» ниже).

Наилучшее использование: Устройства с высоким энергопотреблением (например, цифровые фотоаппараты, вспышки) или устройства, которые используются в течение длительного или непрерывного использования (например,грамм. Приемники GPS). Не рекомендуется для предметов, которые редко используются или нечасто проверяются, таких как детекторы дыма или фонарик в аварийном комплекте.

Плюсы:

• Обеспечивает энергоемкость с более постоянной скоростью (технически более равномерной скоростью разряда), чем одноразовые батареи — например, свет от налобного фонаря, использующего щелочные батареи, начинает ярче и постепенно становится тусклее. У никель-металлгидридных аккумуляторов уровень освещенности остается стабильным благодаря постоянному напряжению, обеспечиваемому аккумуляторными батареями.
• Обеспечивает значительно больший ток (поток электронов), чем щелочная батарея, повышая ее производительность при обслуживании устройств с высоким энергопотреблением.
• Отсутствие измеримого «эффекта памяти» (это когда батарея имеет тенденцию «запоминать» только то количество энергии, которое она доставила во время последней разрядки).
• Достаточно хорошо работает в холодную погоду.
• Лучшая долгосрочная ценность, чем одноразовые батареи.
• годен для вторичной переработки.

Минусы:

• Достаточно высокая скорость «саморазряда» (потеря мощности, когда она не используется) — неиспользуемые никель-металлгидридные батареи могут терять от 1 до 5 процентов накопленной энергии за день, от 30 до 40 процентов за месяц (и потенциально больше в теплых условиях).
• Изначально в меру дорого.
• Необходимо зарядить перед первым использованием.
• Следует заряжать каждые 1-2 месяца.
• Энергетическая емкость снижается на 10–15 процентов после более чем 100 перезарядок.
• Производительность может снизиться при падении или грубом обращении.

Вольт: 1,2 (постоянное напряжение обычно поддерживается в течение всего цикла, снижаясь до 1,1 до завершения цикла зарядки).

Расчетное количество циклов зарядки: 150–500

Скорость саморазряда: Потеря 1 процента (или более) накопленной мощности в день, примерно 40 процентов в месяц.

Хранение: Хранить полностью заряженным при 60 ° F / 15.5 ° С.

Советы:

• Батареи большей емкости будут служить устройству дольше. Емкость NiMH аккумуляторов выражается в миллиампер-часах (мАч). Посмотрите на сами батареи или на упаковку, чтобы узнать номинал мАч.
• Можно заряжать в любое время, независимо от того, какой уровень энергоемкости они сохраняют.
• Для обеспечения максимальной производительности подзаряжайте аккумулятор, когда его энергоемкость падает на 30–50 процентов ниже максимальной.
• Чтобы начать длительный период хранения, необходимо полностью зарядить все никель-металлгидридные батареи.
• Если они не использовались в течение длительного времени, заряжайте стандартные никель-металлгидридные батареи каждые 1-2 месяца.

Также называемые «гибридными», «готовыми к использованию» или «малоразрядными» аккумуляторами, эти никель-металлгидридные аккумуляторы поставляются предварительно заряженными, поэтому они готовы к работе. Они предлагают очень низкую скорость саморазряда (потери мощности, когда они не используются), что делает их очень популярными в категории аккумуляторных батарей для цилиндрических батарей (элементы AAA, AA, C и D).По этим причинам предварительно заряженные никель-металлгидридные батареи по большей части заменили стандартные, незаряженные никель-металлгидридные батареи.

Наилучшее использование: Устройства с большим потреблением энергии (например, цифровые фотоаппараты, вспышки) или устройства с умеренным потреблением энергии, которые используются в течение длительного или непрерывного использования (например, приемники GPS, фары). Его более низкая скорость саморазряда также делает его подходящим для некоторых устройств с низким энергопотреблением, таких как часы и пульты от телевизора.

Плюсы: То же, что и стандартный NiMH, плюс:

• Может идти прямо из упаковки в ваше устройство.
• Намного более низкая скорость саморазряда, чем у стандартных никель-металлгидридных аккумуляторов (что делает эту конструкцию отличным выбором для фар или любого устройства, которое можно активно использовать в течение недели, а затем оставить нетронутым в течение нескольких месяцев).

Минусы:

• Изначально в меру дорого.
• Следует заряжать каждые 6–9 месяцев.
• Энергетическая мощность снижается на 10-15 процентов после нескольких сотен подзарядок.

Вольт: 1.2 (постоянное напряжение обычно поддерживается в течение всего цикла).

Расчетное количество циклов зарядки: примерно 150–500

Скорость саморазряда: Намного лучше, чем у стандартных никель-металлгидридных батарей, примерно на 10–20 процентов за 6 месяцев.

Хранение: Хранить полностью заряженным при 60 ° F / 15,5 ° C.

Советы:

• Батареи большей емкости будут служить устройству дольше. Емкость NiMH аккумуляторов выражается в миллиампер-часах (мАч).Посмотрите на сами батареи или на упаковку, чтобы узнать номинал мАч.
• Можно заряжать в любое время, независимо от того, какой уровень энергоемкости они сохраняют.
• Чтобы начать длительный период хранения, необходимо полностью зарядить все никель-металлгидридные батареи.
• Если они не использовались в течение длительного времени, заряжайте предварительно заряженные NiMH аккумуляторы каждые 6–9 месяцев.

сегодня чаще встречаются в форме плиты, блока или батарейного блока, а не в форме цилиндра типа AAA, AA, C или D.Они широко используются в смартфонах, цифровых камерах, компьютерах и другой бытовой электронике.

Наилучшее использование: Ноутбуки, смартфоны, спортивные часы с GPS, портативные устройства питания, некоторые велосипедные фонари.

Плюсы:

• Обеспечивает самую низкую скорость саморазряда (менее 10 процентов в месяц) среди всех аккумуляторных батарей.
• Большое расчетное количество циклов подзарядки (500–1000 +).
• годен для вторичной переработки.

Минусы:

• Дороже.
• Даже если не использовать, возраст отрицательно сказывается.

Вольт: 3,6 (с некоторыми вариациями).

Расчетное количество циклов зарядки: 500–1000 +.

Скорость саморазряда: Очень низкая, но возраст — враг литий-ионных аккумуляторов. Даже если они не используются, простое течение времени лишает их некоторой энергоемкости.Количество потерь зависит от размера и конфигурации батареи.

Хранение: Хранить при температуре примерно 60 ° F / 15,5 ° C, либо при полной зарядке, либо при 50% емкости (мнения расходятся по этому вопросу).

Советы:

• Заряжайте часто, даже если было израсходовано лишь небольшое количество энергии.
• Не допускайте полной разрядки литий-ионного аккумулятора перед зарядкой. Это не испортит литий-ионный аккумулятор, но это не рекомендуется.
• Больше циклов зарядки может быть достигнуто, если литий-ионная батарея заряжается после неглубокой разрядки (примерно 30 процентов емкости, которую можно определить на устройствах, которые имеют индикатор энергоемкости или «топливомер» батареи). По возможности избегайте планирования перезарядки после средней (50 процентов) или полной (90–100 процентов) разрядки.

Наконечники аккумулятора

Чтобы максимально эффективно использовать батареи, по возможности следуйте этим советам:

• Все батареи, даже те, которые предназначены для работы в экстремальных температурах, могут терять производительность при воздействии высоких или низких температур.Для туристов, альпинистов, лыжников и других любителей активного отдыха низкие температуры часто являются самой большой проблемой. Чтобы снизить влияние холода на заряд аккумулятора, старайтесь держать устройство в тепле. Вы можете сделать это, держа налобный фонарь, смартфон, GPS или другое устройство где-нибудь рядом с телом.
• Не пытайтесь одновременно заряжать батареи разной емкости, разных марок или разного возраста. Не используйте вместе батарейки разных производителей или разного возраста.
• Выньте батареи из устройств, если они не будут использоваться в течение нескольких месяцев. Это предотвращает незначительную разрядку батареи устройством, даже если оно неактивно.
• Извлеките одноразовые (неперезаряжаемые) батареи из устройства, если оно работает от бытовой сети переменного тока. Это избавит аккумуляторы от крошечного истощения их резервов мощности устройством.
• Не храните аккумуляторы, особенно одноразовые, в местах, где может стать сильное тепло, например, в багажниках автомобилей, на чердаках или в гаражах.
• Не бросайте батареи в ящик, портфель или сумку, где они могут соприкоснуться с металлическими предметами, такими как монеты или скрепки. Это может вызвать короткое замыкание или отрицательно повлиять на полярность батареи.
• Никогда не бросайте батарейки в огонь. Это может привести к их разрыву и утечке содержимого. Также: не бросайте их в металлический контейнер, где может накапливаться тепло.

Статьи по теме

Какие батареи будут питать будущее?

ХУАЙБЕЙ, КИТАЙ — 1-ОЕ ФЕВРАЛЯ: Роботизированная рука работает на линии упаковки литиевой батареи на новом… [+] Энергетический завод 1 февраля 2021 года в Хуайбэе, провинция Аньхой, Китай. (Фото Ван Шанчао / VCG через Getty Images)

Аккумуляторная технология может стать краеугольным камнем энергетического перехода, облегчая декарбонизацию транспортного сектора, обеспечивая критическую поддержку для прерывистой солнечной и ветровой генерации в производстве электроэнергии. Но широко используемый литий-ионный аккумулятор может не соответствовать задаче обеспечения будущего глобальной зеленой экономики.

Президент Джо Байден делает батареи компонентом своей стратегии углеродной нейтральности, предполагая, что внутреннее производство — вместо того, чтобы полагаться на китайский и корейский импорт — могло бы создать рабочие места. В настоящее время китайские компании, включая CATL, BYD и Hefei Guoxuan High-Tech, производят 79% аккумуляторов в мире. Отечественные производители уступают 7 % . Необходимость соревноваться очевидна.

Литий-ионный, или литий-ионный, сегодня является наиболее распространенной аккумуляторной технологией.Литий-ионные аккумуляторы отличаются высокой плотностью энергии по сравнению с более старыми никель-кадмиевыми батареями и отсутствием эффекта памяти, который приводит к потере емкости аккумуляторов при продолжительном использовании. «Саморазрядка» — при которой незначительные химические реакции в батарее с меньшей емкостью с течением времени минимальны в литий-ионной технологии.

По этим причинам в большинстве современных электромобилей (электромобилей) используются литий-ионные батареи той или иной формы. Тесла TSLA использует собственную химию литий-никель-кобальт-алюминий (NCA), в то время как литий-никель-марганец-кобальт (NMC) распространен в остальной части сектора электромобилей, производимой LG Chem и SK Innovation.Две корейские компании вовлечены в судебную тяжбу, причем первая обвиняет последнюю в краже интеллектуальной собственности. Решение Комиссии по международной торговле запретить импорт некоторых товаров из SK Innovation по этому поводу может нарушить цепочку поставок в Америке и переход Байдена к чистой энергии.

К сожалению, срок службы литий-ионных аккумуляторов по-прежнему невелик и значительно ухудшается в течение первых нескольких лет. За пять лет интенсивного использования батарея разряжается на 70–90% от первоначальной емкости.Литий-ионные батареи по-прежнему являются дорогостоящим средством получения энергии, при этом отраслевой стандарт колеблется в районе 137 долларов за киловатт-час (кВтч) в 2020 году. По слухам, ультрасовременные аккумуляторные батареи Tesla NCA будут стоить около 100 долларов за киловатт-час. При этом затраты прошли долгий путь: в 2010 году цены на батареи составляли 1100 долларов за кВтч, что на 90% ниже за десять лет. Но это снижение не будет устойчивым в ближайшее десятилетие.

Снижение стоимости батарей с течением времени в долларах за киловатт-час с учетом разницы между ячейками и батареями.

Согласно Bloomberg New Energy Finance, при цене 101 долл. / КВтч электромобили будут конкурентоспособны по цене с двигателями внутреннего сгорания. Ожидается, что этот порог будет превышен между 2023-2025 годами, но остаются вопросы, можно ли улучшить химический состав литий-ионных аккумуляторов после этого момента.

Производство аккумуляторов ограничивает поставки кобальта , из-за опасений по поводу того, является ли процесс добычи, в котором доминирует Демократическая Республика Конго (ДРК), экологически или социально ответственным.Производителям необходимо будет найти другие источники.

Также были зарегистрированы инциденты безопасности, которые заставили общественность бояться оружия, хотя фактические случаи перегрева литиевых батарей кажутся редкими по сравнению с количеством используемых. Это недостатки того, что не так давно было передовым.

Ученые считают, что будущее — за батарею стоимостью 50 долларов США за кВтч и ниже — лежит в другом месте.

Те, кто думает о долгосрочной перспективе, рассматривают твердотельные батареи как преемника литий-ионных. Исследования продолжаются, и прототипы находятся в разработке, но может пройти десятилетие, прежде чем твердотельное устройство станет доступным для общественного потребления: по оценкам экспертов, твердотельная технология будет стоить от ~ 800 до ~ 400 долларов / кВтч к 2026 году.Лидер отрасли QuantumScape (QS) столкнулся с нестабильностью цен из-за сочетания высоких ожиданий и отсутствия доходов.

Тем не менее, энтузиасты энергии в восторге.

Твердотельные батареи представляют собой смену парадигмы. Вместо перезаряжаемых жидких электролитов, которые можно найти в других местах, они используют более безопасные негорючие твердые электролиты. Твердые электролиты более энергоемкие, что обеспечивает более быструю зарядку, больший радиус действия и более длительный срок хранения. Батареи с более длительным сроком службы сокращают потребность в дорогостоящих системах хранения и снижают затраты на электроэнергию для потребителей.Они лучше переносят тепло, но работают и при очень низких температурах.

Неудивительно, что производители электромобилей стремятся к прорыву. Прямо сейчас у Tesla есть технология терморегулирования и электронного управления, что дает ей преимущество перед конкурентами. Устраняя температуру как уязвимость, твердотельные технологии могут позволить другим сократить расходы и конкурировать. Солидные компании и стартапы, такие как Ionic Materials и NEI Corp, финансируют исследования и разработки.

Toyota сделала аккумуляторные технологии своим приоритетом, рассматривая твердотельные батареи как решение для ограниченного диапазона и длительного времени зарядки, препятствующих широкому распространению электромобилей. Они надеются продать первый электромобиль с твердотельными батареями в этом десятилетии. Volkswagen Group имеет собственное партнерство с QuantumScape, и есть дополнительные проекты, поддерживаемые Ford, BMW и Mercedes-Benz, среди прочих.

Транспорт — не единственная отрасль, которая получит выгоду. Усовершенствованные аккумуляторы в смартфонах потенциально обеспечат до трех дней непрерывного использования без изменения дизайна или веса.Другие устройства, от ноутбуков до запоминающих устройств, аналогичным образом увеличивают продолжительность заряда. Это должно быть приятной новостью для потребителей и стран, стремящихся модернизировать свои электрические сети.

Президенту Байдену было бы разумно инвестировать в исследования, но правительственные лаборатории не должны выбирать победителей в области технологий — если только это не касается военных приложений. Развитие внутренней цепочки поставок компонентов аккумуляторных батарей и аккумуляторов будет иметь решающее значение для освобождения от китайской монополии в этом секторе. Только создавая новые, экономически жизнеспособные технологии, мы можем удовлетворить потребности развивающейся энергетики и преуспеть в преобразовании энергии.

При содействии Дэнни Томарес и Сары Моосави

Что внутри батареи

Главная »Что внутри батареи?

Что внутри батареи?

Обычной батарее для выработки электричества необходимы 3 части:

• Анод — минус АКБ
• Катод — плюс батареи
• Электролит — химическая паста, которая разделяет анод и катод и преобразует химическую энергию в электрическую.

Внутри каждой батареи есть восстанавливаемые ресурсы, независимо от ее типа

Возьмем, к примеру, одноразовую щелочную батарею.Это неперезаряжаемые батареи, которые бывают AAA, AA, C, D, 9 вольт и различных размеров кнопочных элементов.

В среднем батарея на 25% состоит из стали (корпуса). Знаете ли вы, что сталь можно перерабатывать бесконечно? Наш механический процесс позволяет восстановить 100% стали в каждой батарее для повторного использования.

Аккумулятор на 60% состоит из таких материалов, как цинк (анод), марганец (катод) и калий. Все эти материалы — элементы земли. Эта комбинация материала на 100% восстанавливается и повторно используется в качестве питательного микроэлемента при производстве удобрений для выращивания кукурузы.

Остальные 15% по весу составляют бумага и пластик (этикетка и защитная крышка). Эти материалы отправляются на предприятие по переработке отходов для производства электроэнергии.

Утилизируя щелочные батареи в Raw Materials Company, вы можете быть уверены, что 100% каждой батареи используется повторно и никакие материалы не будут отправлены на свалку.

Если да, то вы можете найти ближайший к вам магазин, который занимается переработкой батарей.Просто введите свой почтовый индекс или название города в наш инструмент поиска. Если вы живете за пределами Онтарио, обратитесь в местный муниципалитет, чтобы найти ближайший пункт переработки.

Спасибо

Мы получили ваше сообщение и вскоре ответим вам.

Быстрые ссылки

Для вашего удобства здесь приведены важные ссылки, связанные с этой страницей.

Знаете ли вы?

Raw Materials Company использует механический процесс, который разделяет все компоненты первичной батареи, чтобы их можно было должным образом переработать.Восстановленные материалы используются для производства новых продуктов, экономя ограниченные ресурсы нашей земли и энергию, необходимую для их добычи из руды.

Узнайте больше о нашей технологии и о том, как вместе мы превращаем отходы в ценный ресурс.

Best Battery Buying Guide — Consumer Reports

Эти советы помогут вашим батареям прослужить дольше и обеспечат безопасность. Щелочные и литиевые батареи — относительно безвредные предметы домашнего обихода. Но они представляют некоторую опасность, если их неправильно использовать или утилизировать.

• Храните батареи в прохладном сухом месте.
• Каждый раз при установке новых батарей очищайте контактные поверхности и отсеки батарей, протирая их чистым ластиком для карандашей или грубой тканью.
• Извлекайте батареи, если не собираетесь использовать устройство в течение нескольких месяцев.
• Если в устройстве требуется более одной батареи, всегда используйте батареи одного типа, марки и возраста.
• Если батарея протекает и жидкости из нее попадают на вашу кожу или в глаза, хорошо промойте большим количеством холодной воды и обратитесь за медицинской помощью.
• Использованные батареи следует утилизировать как можно скорее и хранить в недоступном для детей месте. Для получения информации о том, как выбросить или переработать батареи, посетите call2recycle.org или earth911.com.
• Не носите и не храните незакрепленные батареи вместе с металлическими предметами, например, в кармане, заполненном мелочами. Это может привести к короткому замыканию батарей. Храните запасные батареи в небольшой сумке на молнии.
• Если батарея нагревается, меняет цвет или форму, издает странный запах или кажется ненормальной во время использования или хранения — не используйте ее!
• Не пытайтесь перезаряжать одноразовые батареи.Они могут взорваться. Также плохая идея — устанавливать их задом наперед, намочить, подвергнуть воздействию огня или тепла, проткнуть их или ударить тяжелым предметом.

Стоит отметить
Литиевые аккумуляторные батареи — более экологичный выбор, чем щелочные. Рассмотрите возможность использования аккумуляторных батарей большой емкости для часто используемых устройств, например игровых контроллеров. Лучше всего подойдут аккумуляторные батареи емкостью около 2000 миллиампер-часов или более. Первоначальная стоимость высока, потому что вам также необходимо купить отдельное зарядное устройство, но в конечном итоге они сэкономят вам деньги на устройствах, которые вы часто используете.

Как работают аккумуляторы? | Живая наука

Батарейки везде. Современный мир зависит от этих портативных источников энергии, которые можно найти во всем: от мобильных устройств до слуховых аппаратов и автомобилей.

Но, несмотря на то, что они широко используются в повседневной жизни людей, батареям часто не уделяют должного внимания. Подумайте об этом: вы действительно знаете, как работает аккумулятор? Не могли бы вы объяснить это кому-нибудь другому?

Вот краткое изложение научных данных об источниках энергии для смартфонов, электромобилей, кардиостимуляторов и многого другого.[Тест: электрические и газовые автомобили]

Анатомия аккумулятора

Большинство аккумуляторов состоят из трех основных частей: электродов, электролита и сепаратора, по словам Энн Мари Састри, соучредителя и генерального директора Sakti3, базирующейся в Мичигане. запуск аккумуляторных технологий.

В каждой батарее по два электрода. Оба изготовлены из токопроводящих материалов, но выполняют разные функции. Один электрод, известный как катод, подключается к положительному концу батареи и является местом, где электрический ток выходит (или электроны входят) в батарею во время разряда, когда батарея используется для питания чего-либо.Другой электрод, известный как анод, подключается к отрицательному полюсу батареи и является местом, где электрический ток входит (или электроны покидают) батарею во время разряда.

Между этими электродами, а также внутри них находится электролит. Это жидкое или гелеобразное вещество, содержащее электрически заряженные частицы или ионы. Ионы соединяются с материалами, из которых состоят электроды, производя химические реакции, которые позволяют батарее генерировать электрический ток.[Взгляд изнутри на работу батарей (инфографика)]

Последняя часть батареи, разделитель, довольно проста. Роль сепаратора состоит в том, чтобы удерживать анод и катод отдельно друг от друга внутри батареи. По словам Састри, без разделителя два электрода соприкоснутся, что приведет к короткому замыканию и нарушит нормальную работу батареи.

Как это работает

Чтобы представить себе, как работает батарейка, представьте, как вы вставляете щелочные батарейки, такие как двойные AA, в фонарик. Когда вы вставляете эти батарейки в фонарик, а затем включаете его, на самом деле вы замыкаете цепь. Сохраненная в батарее химическая энергия преобразуется в электрическую, которая выходит из батареи в основание лампы фонарика, заставляя ее загораться. Затем электрический ток снова входит в батарею, но на противоположном конце от того места, где он выходил изначально.

Все части батареи работают вместе, чтобы фонарик загорелся. Электроды в батарее содержат атомы определенных проводящих материалов. Например, в щелочной батарее анод обычно изготавливается из цинка, а диоксид марганца действует как катод. Электролит между этими электродами и внутри них содержит ионы. Когда эти ионы встречаются с атомами электродов, между ионами и атомами электродов происходят определенные электрохимические реакции.

Серия химических реакций, протекающих в электродах, вместе известна как окислительно-восстановительные (окислительно-восстановительные) реакции.В батарее катод известен как окислитель, потому что он принимает электроны от анода. Анод известен как восстановитель, потому что он теряет электроны.

В конечном итоге эти реакции приводят к потоку ионов между анодом и катодом, а также к освобождению электронов от атомов электрода, — сказал Састри.

Эти свободные электроны собираются внутри анода (нижняя плоская часть щелочной батареи). В результате два электрода имеют разные заряды: анод становится отрицательно заряженным, когда высвобождаются электроны, а катод становится положительно заряженным, поскольку электроны (которые заряжены отрицательно) потребляются.Эта разница в заряде заставляет электроны двигаться к положительно заряженному катоду. Однако у них нет возможности попасть внутрь батареи, потому что разделитель не позволяет им сделать это.

Когда вы щелкаете выключателем на фонарике, все меняется. У электронов теперь есть путь к катоду. Но сначала они должны пройти через основание лампы фонарика. Схема замыкается, когда электрический ток снова входит в батарею через верхнюю часть батареи у катода.

Перезаряжаемые и неперезаряжаемые

Для первичных батарей, таких как батареи фонарика, реакции, питающие батарею, в конечном итоге прекратятся, а это означает, что электроны, обеспечивающие батарею ее зарядом, больше не будут создавать электрический ток. Когда это происходит, аккумулятор разряжен или «мертв», — сказал Састри.

Вы должны выбросить такие батареи, потому что электрохимические процессы, которые заставили батарею производить энергию, не могут быть обращены вспять, объяснил Састри.Однако электрохимические процессы, происходящие во вторичных или перезаряжаемых батареях, можно обратить вспять, подав в батарею электрическую энергию. Например, это происходит, когда вы подключаете аккумулятор мобильного телефона к зарядному устройству, подключенному к источнику питания.

Некоторые из наиболее распространенных используемых сегодня вторичных батарей — это литий-ионные (литий-ионные) батареи, от которых питается большинство бытовых электронных устройств. Эти батареи обычно содержат угольный анод, катод из диоксида лития-кобальта и электролит, содержащий соль лития в органическом растворителе.Другие перезаряжаемые батареи включают никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (NiMH) батареи, которые можно использовать в таких вещах, как электромобили и беспроводные электроинструменты. Свинцово-кислотные (Pb-кислотные) батареи обычно используются в автомобилях и других транспортных средствах для запуска, освещения и зажигания.

По словам Састри, все эти аккумуляторные батареи работают по одному и тому же принципу: когда вы подключаете батарею к источнику питания, поток электронов меняет направление, и анод и катод возвращаются в исходное состояние.[10 лучших подрывных технологий]

Battery lingo

Хотя все батареи работают более или менее одинаково, разные типы батарей имеют разные характеристики. Вот несколько терминов, которые часто встречаются при любом обсуждении батарей:

Напряжение : Когда дело доходит до батарей, напряжение — также известное как номинальное напряжение ячейки — описывает величину электрической силы или давления, при которой свободные электроны — переходите от положительного полюса батареи к отрицательному, — пояснил Састри.В батареях с более низким напряжением ток выходит из батареи медленнее (с меньшей электрической силой), чем в батареях с более высоким напряжением (с большей электрической силой). Батареи в фонарике обычно имеют напряжение 1,5 В. Однако, если фонарик использует две батареи последовательно, эти батареи или элементы имеют общее напряжение 3 вольта.

Свинцово-кислотные батареи, подобные тем, которые используются в большинстве неэлектрических автомобилей, обычно имеют напряжение 2,0 вольт. Но обычно в автомобильном аккумуляторе последовательно соединено шесть таких элементов, поэтому вы, вероятно, слышали, что такие аккумуляторы называются 12-вольтовыми батареями.

Литий-кобальто-оксидные батареи — наиболее распространенный тип литий-ионных батарей в бытовой электронике — имеют номинальное напряжение около 3,7 вольт, сказал Састри.

Ампер : Ампер или ампер — это мера электрического тока или количества электронов, которые проходят через цепь в течение определенного периода времени.

Емкость : Емкость, или емкость элемента, измеряется в ампер-часах, то есть количество часов, в течение которых батарея может подавать определенное количество электрического тока, прежде чем ее напряжение упадет ниже определенного порога, согласно сообщению Райса. Кафедра электротехники и вычислительной техники университета.

9-вольтовая щелочная батарея, используемая в портативных радиоприемниках, рассчитана на 1 ампер-час, что означает, что эта батарея может непрерывно обеспечивать один ампер тока в течение 1 часа, прежде чем она достигнет порогового значения напряжения и будет считаться разряженной.

Плотность мощности : Плотность мощности описывает количество энергии, которое батарея может выдать на единицу веса, сказал Састри. По словам Састри, для электромобилей важна плотность мощности, потому что она показывает, насколько быстро автомобиль может разогнаться от 0 до 60 миль в час (97 км / ч).Инженеры постоянно пытаются найти способы уменьшить размеры батарей без уменьшения их удельной мощности.

Плотность энергии : Плотность энергии описывает, сколько энергии способна отдавать батарея, деленное на ее объем или массу, сказал Састри. Это число соответствует вещам, которые имеют большое влияние на пользователей, например, сколько времени вам нужно пройти, прежде чем зарядить мобильный телефон, или как далеко вы можете проехать на электромобиле, прежде чем остановиться, чтобы подключить его.

Follow Elizabeth Palermo @ techEpalermo .Подпишитесь на Live Science @livescience , Facebook и Google+ .

Дополнительные ресурсы

Это 3 ЛУЧШИЕ батарейки типа AA для контроллеров Xbox

Когда вы участвуете в командном бою на смерть или собираете предметы в последней королевской битве, у вас нет времени беспокоиться о том, чтобы каждый раз переключать аккумуляторную батарею контроллера Xbox. Вы также не хотите искать свой кабель micro USB и быть вынужденным играть в проводной сети 50% времени.Батарейки типа AA служат намного дольше, чем любые аккумуляторные батареи, к тому же есть возможность их снова разрядить, как от аккумуляторной батареи. Играете ли вы на Xbox One, Xbox One S или Xbox One X или даже играете в ретро-игры на Xbox 360, у нас есть 3 лучших варианта батарей AA, чтобы вы могли погрузиться в игровой процесс на долгое время. столько, сколько нужно.

Разместите оптовый заказ аккумуляторов

Если вы переходите от обычных перезаряжаемых аккумуляторных батарей, Energizer Recharge Power Plus подойдет вам как нельзя лучше.Эти никель-металлогидридные (NiMH) батареи изготовлены из переработанных материалов и признаны лучшими перезаряжаемыми батареями AA по версии Consumer Reports.

Эти батареи служат дольше, чем обычные литиевые аккумуляторные батареи. Recharge Power Plus потребуется дополнительная единоразовая покупка зарядной станции, чтобы получить все преимущества аккумуляторных батарей. Рекомендуется покупать комплект из 4 зарядных устройств, чтобы вы могли держать одну пару на зарядной подставке, в то время как другая пара использовалась в вашем контроллере.Если вы обычно играете вдвоем и используете два или более контроллеров Xbox, NiMH зарядное устройство Energizer на 1 час может заряжать до 4 батарей одновременно.

Литиевая батарея Energizer Ultimate получила наивысший балл от Consumer Reports — 89/100. Литиевые батареи дороже, чем их щелочные аналоги, но могут работать с некоторой электроникой до 10 раз дольше, чем щелочные батареи. Литиевые батареи L91 Ultimate идеально подходят для обычных геймеров, которые не проводят много времени за играми каждую неделю.

Эти батареи могут работать в вашем контроллере Xbox от 2 до 4 недель при умеренном использовании.

— это экономичная середина между двумя вышеперечисленными вариантами. Литиевые батареи имеют наибольшее значение с точки зрения времени работы, но щелочные гораздо более доступны. Мы рекомендуем приобрести 3. Щелочные батареи Energizer Max E91 AA, если вы находитесь в затруднительном положении и ищете краткосрочное решение.

Покупайте массовые партии AA, чтобы игра продолжалась

Для турниров или вечеринок по локальной сети на всю ночь убедитесь, что у вас не осталось сообщения «Контроллер отключен».Купите оптом AA для контроллеров Xbox

Разместите оптовый заказ аккумуляторов

Срок службы батарейки АА превышает срок службы аккумуляторных батарей?

Да, действительно есть. Средний срок службы батареек AA в контроллере Xbox составляет примерно 40 часов. Средний срок службы самого распространенного аккумуляторного блока, Xbox Play and Charge Kit, составляет всего 30 часов. Срок службы батареи комплекта Play and Charge со временем также уменьшается. Служба поддержки Xbox даже рекомендует батарейки AA вместо перезаряжаемых.

Контроллеры Xbox One работают от батарей?

Да, в отличие от своих аналогов для PS4, контроллеры Xbox One могут работать от одноразовых батареек AA, аккумуляторных батарей AA, аккумуляторных батарей или через проводное соединение с консолью или USB-портом.

Как долго контроллеры Xbox могут работать при низком заряде батареи?

Когда ваш контроллер Xbox достигает критически низкого заряда батареи, ваш Xbox уведомляет вас на вашем дисплее. После этого у вас будет около 30 минут, чтобы найти новые батареи.Вскоре ваш Xbox выдаст вам еще одно предупреждение, мигая средним логотипом X и отключившись, даже если вы находитесь в середине игры.

Не рискуйте потерять раунд SND в Call of Duty или разбить машину в Forza из-за неожиданного сбоя контроллера. При покупке оптом в Battery Products запаситесь батареями AA по цене от 0,50 доллара за штуку.

Почему лучше использовать батарейки AA вместо аккумуляторных батарей?

Известно, что аккумуляторные батареи быстро разряжаются при регулярном использовании.Поскольку многие люди играют часами каждую неделю, литий-ионный аккумулятор, используемый в аккумуляторных батареях, быстро изнашивается. Литий-ионные аккумуляторы также часто выходили из строя, а иногда даже взрывались. А когда у вас заканчивается заряд, вы вынуждены сидеть достаточно близко к консоли, чтобы использовать зарядный кабель. Батарейки типа AA более экономичны и удобны для использования в домашних условиях.

Получите лучшую оптовую цену от Battery Products.

Достаточно неожиданных походов в местный магазин за 20 батареями каждые несколько месяцев.Эти покупки складываются и стоят намного дороже, чем разовый оптовый заказ от Battery Products. Мы продаем батареи AA оптом по сниженной цене, которая более конкурентоспособна, чем у всех местных розничных продавцов. Одна оптовая покупка — и вы будете настроены на долгие годы. Погрузитесь в игру вместо того, чтобы поспешно менять батарейки в пульте ДУ телевизора, потому что у вас разрядился аккумулятор.

Просмотрите полный ассортимент батареек AA для продажи оптом, включая щелочные батареи AA, литиевые батареи AA и аккумуляторные батареи AA.Заказ аккумуляторов оптом

как мир будет производить достаточно?

Эра электромобилей приближается. Ранее в этом году американский автомобильный гигант General Motors объявил, что он намерен прекратить продажу бензиновых и дизельных моделей к 2035 году. Audi, базирующаяся в Германии, планирует прекратить производство таких автомобилей к 2033 году. Многие другие автомобильные транснациональные корпорации выпустили аналогичные дорожные карты. . Внезапно усилия крупных автопроизводителей по электрификации своих автопарков превращаются в спешку к выходу.

Электрификация личной мобильности набирает обороты, о чем несколько лет назад не могли и мечтать даже самые ярые ее сторонники. Во многих странах правительственные поручения ускорят перемены. Но даже без новой политики или правил половина мировых продаж легковых автомобилей в 2035 году будет приходиться на электроэнергию, согласно данным консалтинговой компании BloombergNEF (BNEF) в Лондоне.

Это масштабное промышленное преобразование знаменует собой «переход от энергоемкой к материалоемкой энергетической системе», как заявило Международное энергетическое агентство (МЭА) в мае ¹ .В ближайшие десятилетия сотни миллионов транспортных средств выйдут на дороги с массивными батареями внутри (см. «Переход на электричество»). И каждая из этих батарей будет содержать десятки килограммов материалов, которые еще предстоит добыть.

Источник: исх. 2

Предвидя мир, в котором будут преобладать электромобили, материаловеды работают над двумя большими проблемами. Один из них — как сократить количество металлов в батареях, которые являются дефицитными, дорогими или проблематичными, поскольку их добыча сопряжена с серьезными экологическими и социальными издержками.Другой — улучшить переработку аккумуляторов, чтобы ценные металлы в отработанных автомобильных аккумуляторах можно было эффективно повторно использовать. «Вторичная переработка будет играть ключевую роль в этом процессе», — говорит Кваси Ампофо, горный инженер, ведущий аналитик BNEF по металлургии и добыче полезных ископаемых.

Производители аккумуляторов и автомобилей уже тратят миллиарды долларов на снижение затрат на производство и переработку аккумуляторов электромобилей (EV) — отчасти благодаря государственным стимулам и ожиданию предстоящих нормативных актов.Национальные спонсоры исследований также основали центры по изучению более эффективных способов производства и переработки батарей. Поскольку в большинстве случаев добывать металлы по-прежнему дешевле, чем их переработка, ключевая цель состоит в разработке процессов извлечения ценных металлов с достаточно низкой стоимостью, чтобы конкурировать с только что добытыми. «Больше всего говорят о деньгах», — говорит Джеффри Спангенбергер, инженер-химик из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс, который руководит финансируемой США инициативой по переработке литий-ионных аккумуляторов под названием ReCell.

Первой задачей исследователей является сокращение количества металлов, которые необходимо добывать для аккумуляторов электромобилей. Количество различается в зависимости от типа аккумулятора и модели автомобиля, но один автомобильный литий-ионный аккумулятор (типа, известного как NMC532) может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг кобальт, согласно данным Аргоннской национальной лаборатории.

Аналитики не ожидают в ближайшее время отказа от литий-ионных батарей: их стоимость упала настолько резко, что они, вероятно, станут доминирующей технологией в обозримом будущем.Сейчас они в 30 раз дешевле, чем тогда, когда они впервые вышли на рынок в качестве небольших портативных батарей в начале 1990-х годов, даже несмотря на то, что их производительность улучшилась. BNEF прогнозирует, что стоимость литий-ионных аккумуляторных батарей для электромобилей к 2023 году упадет ниже 100 долларов США за киловатт-час, что примерно на 20% ниже, чем сегодня (см. «Резкое снижение стоимости аккумуляторов»). В результате электромобили, которые по-прежнему дороже обычных, должны достичь паритета цен к середине 2020-х годов. (По некоторым оценкам, электромобили уже дешевле, чем автомобили с бензиновым двигателем, в течение всего срока их службы, благодаря меньшей стоимости питания и обслуживания.)

Для производства электричества литий-ионные батареи перемещают ионы лития из одного слоя, называемого анодом, в другой, катод. Они разделены еще одним слоем — электролитом. Катоды — это главный ограничивающий фактор в характеристиках аккумуляторов, и именно в них находятся самые ценные металлы.

Катод типичного литий-ионного аккумуляторного элемента представляет собой тонкий слой слизи, содержащей кристаллы микромасштаба, которые часто похожи по структуре на минералы, встречающиеся в естественной коре или мантии Земли, такие как оливины или шпинели.Кристаллы соединяют отрицательно заряженный кислород с положительно заряженным литием и различными другими металлами — в большинстве электромобилей это смесь никеля, марганца и кобальта. Перезарядка батареи вырывает ионы лития из этих кристаллов оксида и притягивает ионы к аноду на основе графита, где они хранятся, зажатые между слоями атомов углерода (см. «Электрическое сердце»).

Источник: адаптировано из G. Harper et al. Natur e 575 , 75–86 (2019) и G. Предложение et al.Природа 582 , 485–487 (2020).

Литий сам по себе не в дефиците. В июньском отчете BNEF ² говорится, что текущие запасы этого металла — 21 миллион тонн, по данным Геологической службы США — достаточны для перехода на электромобили до середины века. А запасы — это податливая концепция, потому что они представляют собой количество ресурса, который может быть экономически выгодно извлечен при текущих ценах и с учетом текущих технологий и нормативных требований.Для большинства материалов, если спрос возрастет, в конечном итоге тоже появятся запасы.

По словам Ампофо, по мере того как автомобили электрифицированы, проблема заключается в увеличении производства лития для удовлетворения спроса. «В период с 2020 по 2030 год он вырастет примерно в семь раз».

Это может привести к временному дефициту и резким колебаниям цен, говорит он. Но икота на рынке не изменит картину в долгосрочной перспективе. «По мере наращивания производственных мощностей эта нехватка, вероятно, исчезнет сама собой», — говорит Хареш Камат, специалист по хранению энергии в Исследовательском институте электроэнергетики в Пало-Альто, Калифорния.

Солевые месторождения на заводе по производству лития на солончаках Уюни в Потоси, Боливия Фото: Карлос Бесерра / Bloomberg / Getty

Увеличение добычи лития несет в себе собственные проблемы для окружающей среды: существующие формы добычи требуют большого количества энергии (для лития, извлекаемого из породы) или воды (для извлечения из рассолов). Но более современные методы извлечения лития из геотермальной воды с использованием геотермальной энергии для управления процессом считаются более безопасными.И, несмотря на этот ущерб окружающей среде, добыча лития поможет заменить разрушительную добычу ископаемого топлива.

Исследователей больше беспокоит кобальт, который является наиболее ценным ингредиентом современных аккумуляторов электромобилей. Две трети мировых запасов добываются в Демократической Республике Конго. Активисты-правозащитники выразили обеспокоенность по поводу условий там, в частности по поводу детского труда и вреда для здоровья рабочих; как и другие тяжелые металлы, кобальт токсичен при неправильном обращении.Можно использовать альтернативные источники, такие как богатые металлами «конкреции», обнаруженные на морском дне, но они представляют свою собственную опасность для окружающей среды. Никель, еще один важный компонент аккумуляторов электромобилей, также может столкнуться с нехваткой ³ .

Для решения проблем с сырьем ряд лабораторий экспериментировали с катодами с низким содержанием кобальта или без кобальта. Но материалы катода должны быть тщательно спроектированы так, чтобы их кристаллическая структура не разрушалась, даже если более половины ионов лития удаляется во время зарядки.А отказ от кобальта часто снижает удельную энергию батареи, говорит ученый-материаловед Арумугам Мантирам из Техасского университета в Остине, потому что он изменяет кристаллическую структуру катода и то, насколько прочно он может связывать литий.

Мантирам входит в число исследователей, решивших эту проблему — по крайней мере, в лаборатории — путем демонстрации того, что кобальт можно удалить с катодов без ущерба для рабочих характеристик. ⁴ . «Материал, не содержащий кобальта, о котором мы сообщаем, имеет ту же кристаллическую структуру, что и оксид лития-кобальта, и, следовательно, такую ​​же плотность энергии» или даже лучше, — говорит Мантирам.Его команда добилась этого, отрегулировав способ производства катодов и добавив небольшие количества других металлов, сохранив при этом кристаллическую структуру оксида кобальта катода. Мантирам говорит, что внедрение этого процесса на существующих заводах должно быть несложным, и основал новую фирму под названием TexPower, чтобы попытаться вывести ее на рынок в течение следующих двух лет. Другие лаборатории по всему миру работают над безкобальтовыми батареями: в частности, новаторский производитель электромобилей Tesla, базирующийся в Пало-Альто, Калифорния, заявил, что планирует исключить металл из своих аккумуляторов в ближайшие несколько лет.

Сунь Ян-Кук из Университета Ханян в Сеуле, Южная Корея, — еще один ученый-материаловед, добившийся аналогичных показателей в работе с бескобальтовыми катодами. Sun говорит, что при создании новых катодов могут остаться некоторые технические проблемы, потому что процесс основан на переработке богатых никелем руд, для чего может потребоваться дорогая атмосфера чистого кислорода. Но многие исследователи теперь считают проблему кобальта по существу решенной. Мантирам и Сан «показали, что можно делать действительно хорошие материалы без кобальта, и [они] работают очень хорошо», — говорит Джефф Дан, химик из Университета Далхаузи в Галифаксе, Канада.

Рабочие добывают кобальт возле шахты между Лубумбаши и Колвези в Демократической Республике Конго Фото: Федерико Скоппа / AFP / Getty

Никель, хотя и не такой дорогой, как кобальт, тоже не дешев. Исследователи тоже хотят его удалить. «Мы решили проблему нехватки кобальта, но из-за того, что мы так быстро наращиваем объемы, мы идем прямо к проблеме никеля», — говорит Гербранд Седер, ученый-материаловед из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния.Но удаление как кобальта, так и никеля потребует перехода на совершенно другие кристаллические структуры катодных материалов.

Один из подходов — использовать материалы, называемые неупорядоченными каменными солями. Они получили свое название из-за своей кубической кристаллической структуры, которая похожа на структуру хлорида натрия, где кислород играет роль хлора, а смесь тяжелых металлов заменяет натрий. За последнее десятилетие команда Седера и другие группы показали, что определенные богатые литием каменные соли позволяют литию легко входить и выходить, что является важным свойством для повторной зарядки ⁵ .Но, в отличие от обычных катодных материалов, неупорядоченные каменные соли не требуют, чтобы кобальт или никель оставались стабильными во время этого процесса. В частности, они могут быть сделаны из марганца, который дешев и в большом количестве, говорит Седер.

Если батареи будут производиться без кобальта, исследователи столкнутся с непредвиденными последствиями. Металл является основным фактором, который делает переработку аккумуляторов экономичной, поскольку добыча других материалов, особенно лития, в настоящее время обходится дешевле, чем переработка.

На типичном заводе по переработке аккумуляторы сначала измельчаются, в результате чего элементы превращаются в порошкообразную смесь всех используемых материалов. Затем эта смесь распадается на элементарные составляющие либо путем ее сжижения в плавильном заводе (пирометаллургия), либо путем растворения в кислоте (гидрометаллургия). Наконец, металлы осаждаются из раствора в виде солей.

Механический измельчитель батарейных модулей, показанный на этом фото, на заводе по переработке отходов в Дузенфельде в Германии Фото: Вольфрам Шролл / Duesenfeld

Исследования были сосредоточены на улучшении процесса, чтобы сделать переработанный литий экономически привлекательным.Подавляющее большинство литий-ионных аккумуляторов производится в Китае, Японии и Южной Корее; соответственно, возможности рециркуляции там растут быстрее всего. Например, расположенная в Фошане компания Guangdong Brunp — дочерняя компания CATL, крупнейшего в Китае производителя литий-ионных элементов — может перерабатывать 120 000 тонн батарей в год, по словам представителя компании. Это эквивалент того, что будет использоваться в более чем 200 000 автомобилей, и компания способна восстановить большую часть лития, кобальта и никеля. Политика правительства способствует этому: в Китае уже есть финансовые и нормативные стимулы для компаний, производящих аккумуляторные батареи, которые получают материалы у компаний по переработке, а не импортируют только что добытые, — говорит Ханс Эрик Мелин, управляющий директор консалтинговой компании Circular Energy Storage в Лондоне.

Европейская комиссия предложила строгие требования по переработке аккумуляторов, которые могут быть введены поэтапно с 2023 года, хотя перспективы блока по развитию отечественной индустрии переработки являются неопределенными. ⁶ . Администрация президента США Джо Байдена, тем временем, хочет потратить миллиарды долларов на развитие отечественной индустрии производства аккумуляторов для электромобилей и поддержку утилизации, но еще не предложила правила, выходящие за рамки существующего законодательства, классифицирующие аккумуляторы как опасные отходы, которые необходимо безопасно утилизировать. .Некоторые начинающие компании в Северной Америке заявляют, что они уже могут извлекать большую часть металлов из аккумуляторных батарей, включая литий, по затратам, которые конкурентоспособны с затратами на их добычу, хотя аналитики говорят, что на данном этапе общая экономическая выгода только потому, что кобальт.

Измельченный аккумуляторный порошок, или «черная масса», очищается от пластин на предприятии по переработке аккумуляторов Li-Cycle в Кингстоне, Онтарио, Канада. Фото: Christinne Muschi / Bloomberg / Getty

Более радикальный подход состоит в том, чтобы повторно использовать катодные кристаллы, а не разрушать их структуру, как это делают гидро- и пирометаллургия.ReCell, совместное предприятие стоимостью 15 миллионов долларов США, которым управляет Спангенбергер, включает три национальных лаборатории, три университета и множество игроков отрасли. Он разрабатывает методы, которые позволят переработчикам извлекать катодные кристаллы и перепродавать их. Одним из важнейших шагов после того, как батареи были измельчены, является отделение катодных материалов от остальных с помощью тепла, химикатов или других методов. «Причина, по которой мы с таким энтузиазмом относимся к сохранению кристаллической структуры, заключается в том, что для ее создания потребовалось много энергии и ноу-хау.В этом заключается большая ценность », — говорит Линда Гейнс, физико-химик из Аргонна и главный аналитик ReCell.

Эти методы обработки работают с различными кристаллическими структурами и составами, говорит Гейнс. Но если центр переработки получает поток отходов, который включает в себя многие типы батарей, различные типы катодного материала в конечном итоге попадут в котел для переработки. Это может усложнить попытки выделить различные типы катодных кристаллов. Хотя процессы, разработанные ReCell, позволяют легко отделить никель, марганец и кобальт от других типов ячеек, например, тех, которые используют фосфат лития-железа, им будет трудно разделить два типа, которые оба содержат кобальт и никель, но в разных пропорции.По этой и другим причинам, для аккумуляторов будет крайне важно иметь какой-то стандартизованный штрих-код, который сообщает переработчикам, что находится внутри, говорит Спангенбергер.

Рабочий автомобильной фирмы Renault готовится разобрать аккумулятор. Компания заявляет, что перерабатывает все свои аккумуляторы для электромобилей — на данный момент всего пару сотен в год Фото: Оливье Геррен, Photothèque Veolia

Еще одно потенциальное препятствие заключается в том, что химический состав катодов постоянно развивается.Катоды, которые производители будут использовать через 10–15 лет — в конце жизненного цикла современных автомобилей — вполне могут отличаться от нынешних. Самый эффективный способ получить материалы — это для производителя собрать свои собственные батареи в конце жизненного цикла. И батареи должны разрабатываться с нуля так, чтобы их было легче разбирать, добавляет Гейнс.

Специалист по материалам Эндрю Эбботт из Университета Лестера, Великобритания, утверждает, что переработка будет намного более прибыльной, если она пропускает стадию измельчения и напрямую разбирает клетки.Он и его сотрудники разработали метод разделения катодных материалов с помощью ультразвука ⁷ . Это лучше всего работает с аккумуляторными элементами, которые упакованы плоско, а не свернутыми (как обычные «цилиндрические» элементы), и, добавляет Эбботт, может сделать переработанные материалы намного дешевле, чем первичные добытые металлы. Он участвует в правительственной программе Великобритании по исследованию устойчивости батарей под названием ReLiB стоимостью 14 миллионов фунтов стерлингов (19 миллионов долларов США).

Какие бы процессы переработки не стали стандартными, масштабирование поможет.По словам Мелина, хотя в сообщениях СМИ надвигающийся поток отработанных батарей описывается как надвигающийся кризис, аналитики видят в этом большие возможности. Как только у миллионов больших батарей закончится срок службы, появится эффект масштаба, который сделает переработку более эффективной, а экономическое обоснование этого — более привлекательным.

Трубопровод для производства электромобилей на заводе Nio в Хэфэе, Китай Фото: Qilai Shen / Bloomberg / Getty

Аналитики говорят, что пример свинцово-кислотных аккумуляторов — тех, которые запускают бензиновые автомобили — дает повод для оптимизма.Поскольку свинец токсичен, эти батареи классифицируются как опасные отходы и подлежат безопасной утилизации. Но вместо этого была создана эффективная промышленность, в которой их перерабатывают, даже несмотря на то, что свинец дешев. «Более 98% свинцово-кислотных аккумуляторов восстанавливаются и перерабатываются», — говорит Камат. «Ценность свинцово-кислотного аккумулятора даже ниже, чем у литий-ионного аккумулятора. Но из-за объема в любом случае есть смысл утилизировать », — говорит Мелин.

Может пройти некоторое время, прежде чем рынок литий-ионных аккумуляторов достигнет своего полного размера, отчасти потому, что эти аккумуляторы стали исключительно долговечными: нынешние автомобильные аккумуляторы могут прослужить до 20 лет, говорит Камат.В типичном электромобиле, продаваемом сегодня, аккумуляторная батарея переживет автомобиль, в который он был встроен, говорит Мелин.

Это означает, что когда старые электромобили отправляются на металлолом, аккумуляторы часто не выбрасывают и не перерабатывают. Вместо этого их вынимают и повторно используют для менее требовательных приложений, таких как стационарные накопители энергии или приводы лодок. После десяти лет использования автомобильный аккумулятор, такой как Nissan Leaf, который первоначально имел 50 киловатт-часов, потеряет максимум 20% своей емкости.

Другой майский отчет МЭА, организации, известной своими исторически осторожными прогнозами, включал дорожную карту ⁸ по достижению глобальных нулевых выбросов к середине века, которая включает переход на электрический транспорт в качестве краеугольного камня. Уверенность в том, что это достижимо, отражает растущий консенсус среди политиков, исследователей и производителей в отношении того, что проблемы электрификации автомобилей теперь полностью решаемы — и что, если мы хотим иметь хоть какую-то надежду удержать изменение климата на управляемом уровне, нельзя терять время. .

Но некоторые исследователи жалуются, что электромобили, кажется, соответствуют невыполнимым стандартам с точки зрения воздействия их батарей на окружающую среду. «Было бы неудачно и контрпродуктивно отказываться от хорошего решения, настаивая на идеальном решении», — говорит Камат. «Это, конечно, не означает, что мы не должны активно работать над вопросом утилизации батарей».