Технологии изготовления аккумуляторов | АКБ-сервис
Технологии изготовления аккумуляторов:
Малосурьмянистые (Sb/Sb) – это обычная старая-дедовская свинцовая батарея с добавками в пластины сурьмы.
+ не боятся глубоких разрядов
+ легко зарядить даже при плотности электролита практически «до воды».
— подвержены наибольшему саморазряду,
— выкипанию воды из раствора электролита.
Технология Ca/Ca – пришла на смену классической малосурьмянистой (Sb/Sb).
Использования кальция в качестве легирующей добавки позволяет избегать выкипания. При достижении заряда, батарея «перестает брать ток». Это дает возможность делать необслуживаемые аккумуляторы. Благодаря технологии Ca/Ca аккумулятор становится также более устойчив к саморазряду в состоянии бездействия и характеризуется высокими стартовыми токами
+ высокие стартовые токи при любых погодных условиях (лично мне устойчивость к разряду гораздо важнее).
+ снижение саморазряда на 30 % и расхода воды на 80% по сравнению с малосурьмянистыми.
— неустойчивость к глубоким разрядам. Разряжать Сa/Сa ниже границы чем 70% заряда не рекомендуется. Кальциевые батареи, пережившие хотя бы 1 полный разряд (ниже 10,8 В), теряют до 50% своей емкости! При хранении в разряженном состоянии пластины сульфатируются.
Сульфат кальция не растворяется в воде, а в электролите он растворяется с большим трудом. Поэтому, при глубоких разрядах сульфат кальция заклеивает поры (закупорка пластин) и затрудняет последующий заряд.
При КТЦ, если разряжать, то не ниже 11,8В (при этом с риском не вернуть назад прежнюю ёмкость АКБ) или 12В (неглубокий КТЦ), т.к. 11,8В НРЦ (напряжение разомкнутой цепи) на кальциевом АКБ говорит о 0% его SOC (State_of_Charge), напряжение 100% заряженного АКБ составляет 12,8В.
Если плотность электролита аккумуляторной батареи составляет менее 1,17 г/см3 (SOC составляет менее 25%, что соответствует напряжению менее 12В), то такая батарея подлежит замене новой, так как в этом случае восстановить нормальное функционирование аккумуляторной батареи с помощью ее заряда уже невозможно (!).
Стационарно, т.е. за пределами автомобиля, заряжать кальциевый АКБ нужно не выше 16В (только при 16В вы сможете довести плотность до 1,27-1,28 г/см3) и зарядным током не более 10% от номинальной ёмкости АКБ (справедливо при +20С внешней температуры).
Технология Sb/Ca или Гибридная — в отрицательные электроды добавляется кальций, а в положительные – сурьма
+ Наличие кальция в пластинах снижает выкипание воды из электролита, что приводит к увеличению срока службы аккумуляторной батареи.
+ устойчивы к глубокому саморазряду (? т.е. сами глубоко не разряжаются или глубокий разряд не несет фатальных последствий?)
+ высокий цикл разрядов-зарядов по сравнению с сурьмянистой технологией;
+ Свинцовые пластины становятся крепкими, и батарея приобретает очень важное свойство – виброустойчивость. (? не видел чтобы пластины гнулись при штатной эксплуатации)
Гибридные батареи являются золотой серединой. Они довольно стойки к глубоким разрядам, при этом значительно меньше подвержены выкипанию и саморазряду по сравнению с малосурьмянистыми.
Кальциевые и гибридные аккумуляторы в гораздо меньшей степени подвержены выкипаемости еще и потому, что состав их свинца обеспечивает свойства своеобразной «самовыключаемости» — они перестают принимать ток, когда заряжены на 95-97 %
Позволяет пластины делать более тонкими, благодаря чему количество их увеличивается.
Расчетный срок службы до 5 лет
Технология Ca/Ca + Silver – дороже, но лишена недостатков батарей предыдущих типов.
+ являются полностью необслуживаемыми,
+ характеризуются высокими стартовыми токами,
+ высокими показателями тока холодной прокрутки,
+ низким уровнем саморазряда,
+ устойчивостью пластин к коррозии,
+ длительным сроком эксплуатации (более 5 лет),
+ увеличенным сроком хранения без подзарядки.
— дороже.
VRLA — Valve Regulated Lead Acid — Свинцово-кислотная с клапаном или «обычные» — Один аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных пластин, которые вместе создают напряжение 12 В.
Пластины состоят из свинцовых решеток, которые заполнены активным электролитом. Положительные пластины изготовлены из двуокиси свинца, отрицательные — из чистого свинца. Между ними установлен сепаратор. Он разделяет пластины, предотвращая замыкание, но электролит может проходить через его мельчайшие поры. Электролит — это токопроводящая жидкость, которая примерно состоит из 37% концентрированной серной кислоты и 63% дистиллированной воды.
Разрушение свинцовых пластин является неизбежным результатом при реакции электролиза. А если это так, то замедлить этот процесс и предотвратить внутреннее замыкание цепи — главная задача.
AGM (Absorbent Glass Mat) — электроды представляют из себя сетку в обмазке, между электродами — стекломат, конструкция схожа с конденсаторами. Такая конструкция позволяет уменьшить толщину электродов без потери общей прочности и риска осыпания обмазки, соотв., увеличить площадь электродов и уменьшить расстояние между ними. Следствие — уменьшение внутреннего сопротивления — увеличение пускового тока.
Электролит ЖИДКИЙ, но не вытекает поскольку находится в адсорбированном состоянии в особых стекловолоконных матах, облегающих пластины. Блоки пластин в таких АКБ плотно прижаты друг к другу, что помогает гораздо лучше удерживать активную массу на их решетках, чем в обычных стартерных батареях. обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда, а их пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей.
+ обеспечивают в три раза больше циклов разряда-заряда,
+ пусковая мощность процентов на 30 выше, чем у традиционных батарей.
+ Не боится глубокого разряда. Даже среднестатистический аккумулятор AGM должен выдержать, как минимум, две сотни полных разрядок (на ноль), не менее пятисот разрядов до 50% и тысячу на 20-30%.
+ Не боятся механического повреждения
+ Разрешена транспортировка и эксплуатация практически в любом положении.
+ Срок службы AGM составляет от 5 до 12 лет (при обязательном соблюдении правил зарядки).
+ Нейтральны к высокой температуре окружающей среды (например, в подкапотном пространстве автомобиля).
— Данный тип батарей весьма чувствителен к перезарядке. Это значит, что, если автомобиль не оснащен устройством, исключающим избыток заряда, — от покупки таких аккумуляторов стоит воздержаться.
— Урон им могут нанести чрезмерные значения тока и напряжения. Оптимальным током для зарядки считается ток в 10% от номинала. Макс. напряжение — 14.4В, напряжение буферного режима (хранения) — 13,8В.
— стоит почти вдвое дороже обычного
EFB (Enhanced Flooded Battery) — некоторый гибрид АГМ и «традиционной» технологии, пусковых и тяговых батарей — это более толстые, по сравнению с традиционным аккумулятором, пластины, помещенные в конверт из микроволокна.
+ вдвое большее количество циклов разряда-заряда без потери функциональности.
+ практически не теряют емкости после глубоких разрядов,
+ заряжаются намного быстрее обычных стартерных батарей.
— стоимость в среднем на 50-60% выше, чем у обычных АКБ.
GEL — «гелевые»
аккумуляторы.
Электролит адсорбирован гелем. Гель также предохраняет пластины от осыпания.
— НЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ в автомобилях в качестве стартерных. Применяются лишь как ТЯГОВЫЕ батареи.
— Существенным недостатком гелевых батарей является их повышенная чувствительность к температуре. Так уже при 100-110 градусах смесь кислоты и силикагеля теряет свое рабочее состояние. Вместе с этим понижалась способность геля удерживать пары серной кислоты. Все это в конечном счете влияет на жесткость конструкции в целом.
* Подозреваю, что они имеют весьма высокое внутреннее сопротивление (ионы в геле менее подвижны, чем в растворе) и просто не могут выдать ток в несколько сот Ампер. А вот несколько десятков до глубокого разряда — это пожалуйста.
* Также нам непонятно, что там такого, что стОят они в 2, а то и более раза дороже. Аааа! Вот оно что! «эксклюзивные права на «спираль» в аккумуляторах запатентованы».
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ:
— «кипятить» зарядным устройством с напряжением выше 14,7В АКБ EFB/AGM/Gel — смерти подобно — пузырями выделяемых газов при «кипячении» плотно упакованные намазки на пластинах просто разрушаются (но не осыпаются).
В магагазинах «АКБ-Сервис» есть аккумуляторы почти всех совеременных технологий, например:
— Sb/Ca: Fiamm Titanium black: https://akb-s.ru/akb/avto/akkumulyator-fiamm-titanium-black-110-ach-obra…
— Ca/Ca: Topla: https://akb-s.ru/akb/avto/topla-60-ach-pryamaya-polyarnost
Exide: https://akb-s.ru/akb/avto/akkumulyator-exide-premium-60-ach-pryamaya-pol…
Ridzel: https://akb-s.ru/akb/avto/akb-ridzel-65-ach-obratnaya-polyarnost
— EFB: АКОМ EFB: https://akb-s.ru/akb/avto/akb-akom-efb-6st-60ach-pryamaya-polyarnost
Topla EFB: https://akb-s.ru/akb/avto/akb-topla-top-efb-stopgo-60ach-aziya-obratnaya…
— AGM: EXIDE AGM: https://akb-s.ru/akb/avto/akkumulyator-exide-startstop-agm-70-ach-obratn…
VARTA AGM: https://akb-s.ru/akb/avto/varta-start-stop-plus-g14-95ach-agm-obratnaya-…
АКОМ Ultimatum AGM: https://akb-s.ru/akb/avto/akb-ultimatum-agm-95-ach-obratnaya-polyarnost
EXIDE AGM: https://akb-s.
ru/akb/avto/akkumulyator-exide-startstop-agm-60-ach-obratn…
Источник: https://www.drive2.ru/l/523358190046281913/
Технология АКБ, информация о технологиях производства автомобильных аккумуляторов
Подписывайтесь на наш канал YouTube и смотрите новые интересные видео! 😉
Всем привет! Как часто при выборе аккумуляторов вам доводилось слышать странные аббревиатуры типа EFB, AGM или GEL? Мы уверены, что часто!
Лирическое отступление.
Автомобили с системой start-stop — это когда отпускаешь педаль газа, и тачка глохнет в пробке или на светофоре (для экономии топлива) — выпускаются уже много лет к ряду. Но и по сей день мало кто из автомобилистов понимают, что для машины, оборудованной этой сложной системой нужен специальный аккумулятор AGM. Делаем акцент на слове «специальный».
Кстати весьма распространенная ошибка заключается в том, что люди часто путают систему start-stop с модным кнопочным зажиганием (вместо привычного ключа) на котором тоже написано start-stop engine.
Ребята… на дворе какой год? Автомобили с системой старт-стоп выпускаются в мире эдак с 2010 года. Это очень примерная цифра, но намек вы поняли…
Короче. Сейчас более-менее детально пройдемся по основным типам аккумуляторных батарей, которые могут встретиться вам в повседневной жизни, кроме обычных батареек для кролика Энерджайзера и всяких там литий-ионных, кадмиевых и никелевых аккумуляторов промышленного или специального назначения.
Всего можно выделить 4 класса аккумуляторных батарей: WET или обычные кислотные аккумуляторы; EFB; AGM; GEL.
WET или Wet Cell Battery.
Обычные свинцово-кислотные аккумуляторы или WET. Если по-простому, то с английского это название переводится как «мокрый». И название это оправдывает смысл, ведь внутри таких аккумуляторов находится жидкость, а именно электролит.
По сути, WET — это самые обычные и самые распространенные аккумуляторы с жидким электролитом. Те самые которые можно встретить под капотом у большинства автомобилей.
Эти аккумуляторы бывают с разными клеммами. В разных корпусах и габаритных размерах. Легковые, грузовые и мотоциклетные… всякие.
У этих аккумуляторов много преимуществ и недостатков. Все перечислять не будем. Назовем только основные.
И так! Основное преимущество — доступность. Эти аккумуляторы доступны как по цене, так и по применяемости. Среди всех типов эти аккумуляторы самые дешевые. А применяют их не только для автомобилей, а и во многих других сферах: для генераторов; для котлов; для резервного питания.
Основной же недостаток — низкий уровень безопасности. Если такой аккумулятор перевернуть или разбить — электролит вытечет. А еще эти аккумуляторы при зарядке и во время работы выделяют взрывоопасный газ водород. И как следствие такие аккумуляторы иногда взрываются. Да-да. Это опасно!
EFB или Enhanced Flooded Battery.
Если говорить простым языком EFB — это усиленная кислотная батарея.
Для украинского рынка автомобильных аккумуляторов понятие EFB мало знакомо (по крайней мере на момент выхода этой статьи). Хотя в мире технология и не новая. Все это говорит об отсталости нашего автомобильного рынка.
Вот если некоторые автомобилисты еще слыхали про аккумуляторы AGM или «гелевые аккумуляторы», то при упоминании EFB почти все недоумевают и наверняка думают, что им пытаются впарить какую-то дичь.
Для того чтобы понять, что такое EFB и с чем его едят, нужно немного разобраться в конструкции аккумулятора. Есть шесть секций или «банок». В банках плотно натыканы свинцовые пластины. Они на совесть упакованы в специальные сепараторы (по типу конверты) из особой плотной бумаги или легкого пластика. Все это добро щедро залито электролитом. Одна половина пластин положительно заряженные, другая половина — отрицательно заряженные.
Для тех, кто в школе хоть немного учил физику должно быть понятно, что если эти пластины будут напрямую контактировать друг с другом то возникнет короткое замыкание и весь свинец из аккумулятора отправится на грузики для рыбалки.
Тут сепараторы и выполняют свою основную роль. Почти тот самый принцип что и изоляция на проводах. Кстати с английского слово separate – означает разделить. Это для общего развития 😉
Бумажные или легкие пластиковые сепараторы используются массово в аккумуляторах WET, про которые мы писали вначале. В виду своей дешевизны и доступности. Но такие сепараторы не очень надежные. И когда аккумулятор терпит высокие нагрузки, сильную вибрацию или просто изнашивается со временем, сепараторы рвутся. Ну и опять возвращаемся к теме рыбалки.
А потом такой трах-бах-бум-клац-тра-та-та-та-там! И кому-то в голову пришла светлая мысль: а что если сепараторы делать из прочного пластика, который не деформируется?
Знаете, что такое ламинация? Вот тут похожий принцип. Сепараторы из прочного пластика не рвутся и не ломаются. А значит вероятность короткого замыкания между пластинами сильно уменьшается.
К тому же, при деформации или осыпании пластин, что происходит во время износа аккумулятора, сепаратор из прочного пластика будет отыгрывать роль цемента, прочно удерживающего свинец.
В нашем примере видно, что пусковые токи на аккумуляторе EFB больше на 40 единиц чем в аккумуляторе WET. И весит этот аккумулятор больше. А значит добросовестный производитель заложил в свои EFB аккумуляторы более высокие характеристики путем добавления свинца или доработки присадок, а не просто заменил тонкие сепараторы на толстые. В любом случае рекомендуем проверять характеристики аккумуляторов при покупке, ведь то что мы показали бывает не всегда.
AGM или Absorptive Glass Mat.
Всем известные аккумуляторы AGM — это не гелевые аккумуляторы. Геля в них нет вот от слова совсем. Пора бы уже это знать. AGM — это абсорбирующее стекловолокно. Неожиданно? А это так и есть.
Внутри таких аккумуляторов между пластинами находится специальный пористый материал из стекловолокна, пропитанный электролитом. Такие аккумуляторы имеют увеличенную резервную мощность. Считайте, что заряда в одном таком аккумуляторе будет как в пяти обычных WET батарейках. И в этом кроется основная сила этих батарей, равно как и их основной недостаток.
Основные преимущества аккумуляторов AGM в их выносливости и безопасности. Эти аккумуляторы могут работать лежа на боку или вверх тормашками. Если их разбить, электролит не вытечет. А еще такие аккумуляторы почти не выделяют вредных газов. Их используют для автомобилей с системой start-stop или там, где очень уж много электроники. Еще эти аккумуляторы используют для котлов, генераторов или для резервного питания. Но в отличие от WET они с этими задачами справляются в десять раз успешнее.
Основные недостатки AGM аккумуляторов – цена. Обычно такие аккумуляторы в два-три раза дороже чем обычные WET или EFB.
GEL или Gelled Electrolyte.
Гелевые аккумуляторы действительно существуют и электролит у них внутри действительно будет в гелиевидном состоянии. Его называют силикагель. Но говорить тут особо нечего…
Аккумуляторы, сделанные по технологии GEL, не часто встречаются в повседневной жизни автомобилистов. Они используются редко в автомобилях, в виду высокой стоимости и сложной технологии.
Чаще их пользуют для систем резервного питания, лодочной и мотоциклетной техники. А еще в других сферах, не связанных с автомобилями, например, в промышленности.
Эти аккумуляторы почти как AGM. Среди недостатков, это высокая цена. Среди преимуществ, это выделение малого количества газов и безопасность. Благодаря тому, что электролит находится в состоянии геля, он не выкипает и такие аккумуляторы не высыхают.
Лайфхак про аккумуляторы AGM и WET.
Есть простой способ как отличить аккумулятор с жидким электролитом от аккумулятора с не жидким электролитом (AGM или GEL). Если у вас в руках автомобильный аккумулятор, но этикетки на нем стерты и пробок нету, то есть вскрыть и посмотреть внутрь не получится, чтобы узнать внутри вода или не вода. То такой аккумулятор можно банально поболтать. Обычный аккумулятор с жидким электролитом в этом случае будет хлюпать. Вы это услышите. А аккумулятор AGM или GEL хлюпать не будет.
Термины: LA или Lead Acid, SLA и VRLA или Sealed Lead Acid и Valve Regulated Lead Acid.
Иногда на аккумуляторах вы можете прочитать такие вот слова. В интернете есть куча информации на эту тему, но почти вся она написана «по-умному» и мало что объясняет. Попробуем сейчас внести ясность и все упростить.
LA или Lead Acid в переводе с английского «кислотные». И в данном случае имеется в виду что это аккумуляторы, у которых есть пробки. Видели такие? Они под каждыми вторым капотом. Пробки на таких аккумуляторах можно открутить, при надобности долить дистиллированной воды и проверить плотность электролита.
SLA или Sealed Lead Acid в переводе с английского «закрытые кислотные». VRLA или Valve Regulated Lead Acid в переводе с английского «закрытые кислотные с клапаном». По сути это два похожих термина, которые объясняют тупо одно и то же. Все это про аккумуляторы без пробок, которые еще называют герметичными.
Теперь, когда разница между терминами «аккумуляторы с пробками» и «аккумуляторы без пробок» понятна, нужно сказать, что абсолютно во всех аккумуляторах в процессе эксплуатации скапливаются газы водорода.
Если у аккумулятора есть пробки, то газы выходят через пробки, что уже предусмотрено. Если у аккумулятора нет пробок, то газы тоже должны как-то выходить, иначе аккумулятор может раздуться или взорваться. Поэтому придумали клапан вентиляционной системы.
Важно отметить что аккумуляторы с пробками, и аккумуляторы без пробок бывают абсолютно всех видов, которые мы перечислили выше: WET, EFB, AGM и GEL. Почему одни аккумуляторы делают с пробками, а другие без пробок? Это бывает по разным причинам. В основном это зависит от решения производителя.
А на этом у нас все. Спасибо всем, кто прочитал до конца. Пишите комментарии и задавайте вопросы. Мы обязательно ответим!
Китай сокрушает США в битве за технологию аккумуляторов для электромобилей
В последние годы отношения между США и Китаем — мировыми экономическими сверхдержавами — превратились в громоздкое перетягивание каната между экономической взаимозависимостью и глубоко укоренившимся недоверием.
С одной стороны, дипломаты яростно пытаются поддерживать стабильный мир и поддерживать поток денег между двумя странами. Но в то же время одной из наиболее характерных особенностей этих отношений является то, что это борьба за контроль над технологией, которая определит 21 век.
В последнем сражении есть одна область, где США безнадежно отстали: батареи. Поддерживаемые государством предприятия Китая — назовем их China Inc. — доминируют во всех аспектах разработки аккумуляторов для электромобилей, от добычи и переработки сырья до производства самих аккумуляторов.
«Опасность заключается в том, что у нас не будет отечественного производства аккумуляторов, и мы будем полностью полагаться на Китай в производстве аккумуляторов для нас», — сказал мне Ту Ле, основатель консалтинговой компании Sino Auto Insights. А без дешевых аккумуляторов для питания парков дешевых электромобилей, утверждал он, такие компании, как GM и Ford, «рискуют стать региональными игроками и потерять свой международный статус».
До тех пор, пока американские автопроизводители не смогут закупать батареи внутри страны или из дружественных стран, они будут зависеть от поддержания хороших отношений с Пекином. Это партнерство становится все более опасным, даже если оставить в стороне геополитику. В течение последних 40 лет Китай нуждался в иностранных автопроизводителях для помощи в развитии собственной автомобильной промышленности через совместные предприятия. Но по мере того, как внутренний рынок электромобилей Китая набирает обороты, ситуация изменилась. Пекин продвигает свою отечественную продукцию, а иностранные автопроизводители, которым уже нужны аккумуляторы China Inc. для производства большего количества электромобилей, теряют долю рынка.
Победитель в войне аккумуляторов будет не только контролировать рынок электромобилей, но и создавать тысячи рабочих мест, контролировать будущее мобильности и определять способность Запада переходить на более экологичные формы энергии.
Пекинский план аккумуляторных батарей
Китай работает над тем, чтобы доминировать в области аккумуляторных батарей, по крайней мере, с 2015 года, когда руководство Коммунистической партии Китая разработало Национальную ключевую программу исследований и разработок Ключевой специальный план внедрения нового энергетического транспортного средства.
Несмотря на длинное, формально звучащее название, документ ставит четкую цель: монополизировать рынок ключевых материалов, таких как литий, кобальт и никель; инвестировать в их добычу; и построить заводы по производству аккумуляторов.
План начинается с самого базового уровня производства батарей: сырья, такого как кобальт, литий, марганец и никель. Большая часть этих полезных ископаемых находится за пределами Китая — в таких странах, как Чили, Австралия, Боливия и Демократическая Республика Конго. Но China Inc. ведет переговоры о доле собственности и партнерстве с шахтами по всему миру. По данным исследовательской компании S&P Capital IQ, с 2018 по первую половину 2021 года China Inc. инвестировала около 4,3 млрд долларов в литиевые рудники на международном уровне. И как только эти полезные ископаемые извлекаются из-под земли, они отправляются на принадлежащие Китаю нефтеперерабатывающие заводы, которые перерабатывают металлы для использования в конечном продукте. К 2019 году, китайские компании составляют 80% мирового производства аккумуляторных материалов.
Это было бы невозможно без готовности Пекина заплатить любую цену и выдержать любые потери, которые потребовались для создания отрасли.
«В конце концов, даже если Вашингтону, Брюсселю или Токио удастся поддержать конкурирующих поставщиков полезных ископаемых и компании, которые могут превращать полезные ископаемые и металлы в компоненты, рынки полезных ископаемых трудно предсказать», — Джейн Накано, старший научный сотрудник. в Программе энергетической безопасности и изменения климата в Центре стратегических и международных исследований. «Предприятиям частного сектора, не поддерживаемым государством, очень сложно планировать заранее».
В прошлом здесь заканчивалась цепочка создания стоимости в Китае. Очищенные материалы будут отправлены в США или Европу, где они будут преобразованы в батареи. Больше нет: Пекин пытается сделать эту работу своими силами.
«В 1970-х и 80-х годах Китай экспортировал нам полезные ископаемые для производства более дорогих товаров», — объяснил Накано.
«Это именно та ситуация, из которой китайцы хотели выйти. Вот почему они придумали свою технологическую стратегию».
В настоящее время, когда Пекин хочет развивать технологии, он распыляет деньги на любые компании, которые хотят попробовать, и наблюдает, как они борются, пока несколько не выходят на первое место. Как только доминирующие партии обнаруживают себя, все остальные отсекаются и оставляются на произвол судьбы.
Бесспорным чемпионом в битве производителей аккумуляторов в Китае является Contemporary Amperex Technology Co. Limited. Компания, сначала называвшаяся Amperex Technology Limited, была основана в Гонконге в 1999 году. Используя запатентованную технологию, полученную по лицензии от Bell Labs в США, она стала поставщиком аккумуляторов для таких компаний, как Apple и Samsung. Но к 2008 году она хотела производить в Китае, чтобы облегчить доступ к своему рынку и воспользоваться льготами правительства. Однако для этого ему пришлось перенести свою штаб-квартиру из Гонконга, который был (и технически остается) политически отделенным от Пекина.
В конце концов компания открыла магазин в округе на северо-востоке Китая, которым когда-то управлял молодой секретарь коммунистической партии по имени Си Цзиньпин. Так ATL стала CATL. К 2022 году она контролировала около 32% мирового рынка аккумуляторов для электромобилей и около половины внутреннего рынка Китая. На данный момент CATL имеет 13 заводов по всему миру, которые поставляют аккумуляторы для Tesla, Toyota и Daimler. Ранее в этом месяце Ford объявил о планах построить завод по производству аккумуляторов стоимостью 3,5 миллиарда долларов в Мичигане с технологией, лицензированной CATL.
На втором месте китайский BYD. В Китае это самая продаваемая автомобильная компания, производящая собственные аккумуляторы. Благодаря этому неотъемлемому спросу компания заняла чуть более 13% мирового рынка аккумуляторов для электромобилей. А благодаря тому, что она владеет цепочкой поставок аккумуляторов, она может производить автомобили дешево. Его BYD Song Plus — самый продаваемый автомобиль в Китае в первом квартале этого года — выпускается как в электрической версии, так и в версии с двигателем внутреннего сгорания и продается менее чем за 30 000 долларов.
Смена ролей
Поскольку китайские компании начали доминировать в сфере аккумуляторов, США пытаются избежать смены ролей прошлых десятилетий, когда они зависели бы от Китая в отношении более дорогих аккумуляторов.
Чтобы предотвратить такой исход, США должны начать инвестировать в каждую часть цепочки создания стоимости аккумуляторов. И все начинается с огромных запасов «белого золота» в стране, название лития, используемое среди тех, кто считает, что его большие запасы могут быть использованы для создания следующего крупного источника энергии в стране. На данный момент в США есть только один открытый литиевый рудник в Неваде. Добыча и переработка лития носят беспорядочный характер, а из-за экологических соображений производство в США ограничивается примерно 1% мировых поставок.
«Мы действительно не вникали в игру в плане добычи ресурсов», — сказал Накано.
Чтобы увеличить производство, компании спешат добывать литиевые месторождения в Калифорнийском Солтон-Си, засушливом регионе к востоку от Сан-Диего.
По оценкам геологов, в регионе может быть достаточно лития для производства 7,5 миллионов автомобильных аккумуляторов в год. Американские компании, такие как BHE Renewables, поддерживаемые конгломератом Уоррена Баффета Berkshire Hathaway, и EnergySource Minerals стремятся усовершенствовать технологию, которая будет извлекать литий с использованием чистой энергии и с минимальным ущербом для окружающей среды. Закон президента Джо Байдена о снижении инфляции от 2022 года выделил 200 миллионов долларов через Министерство обороны на создание сквозной американской цепочки поставок редкоземельных металлов, лития и никеля, которые можно использовать в отечественных батареях.
Америке также не хватает мощностей дальше по производственной цепочке. В США есть только два перерабатывающих завода, которые производят гидроксид лития, более легкую, концентрированную версию металла, используемого для аккумуляторов. В этом месяце Tesla открыла третий завод в Техасе. Закон о снижении инфляции поставил цель перерабатывать достаточно лития внутри страны, чтобы ежегодно поставлять 2 миллиона электромобилей.
Администрация Байдена надеется добиться этого двумя способами — кнутом и пряником. Чтобы попытаться заманить компании, закон предоставляет субсидии для компаний, которые инвестируют в этот процесс переработки, но он также устанавливает строгие требования к тому, сколько компонентов батареи электромобиля должно быть получено в США или из стран, с которыми у нас есть свободная торговля. соглашения — считаться произведенными внутри страны и избегать тарифов. Но все это планирование и стимулирование потребует времени, чтобы запустить механизм. Например, EnergySource Minerals заявила, что ее шахта может запустить к 2025 году.
Время сжимать
Хотя США предстоит пройти долгий путь, чтобы догнать Китай, некоторые аналитики считают, что Пекин играет на рынке скорее неуклюже, чем капиталистически, и говорят, что амбиции КПК на самом деле помогут американским фирмам догнать их. Энн Стивенсон-Янг, директор по исследованиям J Capital Research, предсказала в недавней записке для клиентов, что стремление Пекина увеличить поставки материалов, необходимых для производства аккумуляторов, в конечном итоге значительно удешевит выход на рынок аккумуляторов в течение следующих нескольких лет.
Исследование Янга показывает, что цена на карбонат лития — еще один важнейший химический элемент для аккумуляторов — с ноября снизилась вдвое и в этом году упадет еще на две трети.
«Это из-за огромных новых китайских мощностей», — написала она. «Если все пойдет по плану, к 2024 году литий будет в глобальном избытке».
Мы видели эту динамику, когда Китай выходит на рынок раньше. Пекин выбрасывает ошеломляющие суммы денег на промышленный продукт или новейшие технологии до тех пор, пока внутреннее предложение не становится настолько большим, что возникает избыток мощностей. Затем Китай сбрасывает эти избыточные мощности на зарубежные рынки, снижая цены во всем мире. Стивенсон-Ян считает, что часть цепочки поставок аккумуляторов в Китае станет следующим переизбытком, от которого придется избавляться.
«Есть определенные проблемы, связанные с безопасностью и наличием производственной базы в США, что имеет смысл, но нам не нужно беспокоиться о войне технологий», — сказала она по телефону.
«Китай похож на русскую армию в 18 веке. Все боялись «Большой Медведицы на север», но в конце концов поняли, что размер не означает качество — размер означает размер».
Но потенциальный переизбыток аккумуляторов завтра не поможет автопроизводителям удовлетворить свои потребности сегодня. Пока США и их друзья не смогут предложить им еще одну поставку электрических батарей, все автопроизводители нуждаются в China Inc., тем более что они наращивают свои амбиции по производству электромобилей.
«У нас нет крупного игрока на рынке аккумуляторных элементов, и точка. Американские производители аккумуляторов вряд ли смогут производить прибыльные аккумуляторы как минимум до 2030 года», — сказал Ле из Sino Auto Insights. «Реальность такова, что GM и Ford не могут построить электромобиль стоимостью 40 000 долларов, который поможет им в обозримом будущем без батарей BYD и CATL».
А еще есть Тесла. Илон Маск заявил, что цель компании — производить 20 миллионов автомобилей ежегодно к 2030 году.
Для сравнения, Toyota — крупнейший в мире производитель автомобилей — продала чуть более 10 миллионов автомобилей в прошлом году, а Tesla продала чуть более 1 миллиона. Если Маск хочет достичь своей цели, Тесле нужны не только китайские потребители, чтобы продолжать покупать его автомобили, но и дешевые китайские аккумуляторы и производственная инфраструктура, чтобы сделать автомобиль достаточно дешевым для продажи на таких рынках, как Латинская Америка, Юго-Восточная Азия и Индия.
«Маск может и дальше очень много говорить о китайском правительстве и его поддержке сектора электромобилей в Китае», — сказал Ле. «Но если американо-китайские отношения продолжат ухудшаться, неизбежно, что любой американской компании будет намного сложнее вести бизнес в Китае».
И, конечно же, отметил Ле, куда бы Тесла ни пошла в мире, BYD будет конкурировать по цене.
«ИРА создаст возможности в сфере мобильности», — сказал Ле о Законе о снижении инфляции. «Но если мы смотрим на эволюционные улучшения, China Battery Inc.
по-прежнему будет доминировать. Однако если мы смотрим на революционные разработки в течение следующих пяти-семи лет, они будут здесь, в США. Конечно, это происходит на фоне того, что BYD и CATL продолжают снижать цены на текущие технологии, что делает переход на новую технологию более сложным решением для OEM-производителей».
Это сложная гонка, в которой порой противоречивы мотивы и привязанности. Закон о снижении инфляции расстроил европейских союзников США, в то же время устанавливая протоколы для сотрудничества, чтобы вырвать цепочку поставок аккумуляторов из Китая. Американские производители автомобилей не могут производить дешевые электромобили для рынка США без China Inc., в то же время правительство США проводит политику противодействия стремлению Китая полностью доминировать на рынке электромобилей, а не только внутри страны. Мы не можем производить чистую энергию, не загрязняя окружающую среду и геополитически. На данный момент Китай побеждает в конкурсе аккумуляторов, но это не значит, что США или их союзники должны уступать.
Всегда есть время наверстать упущенное в бесконечной гонке.
Линетт Лопес — старший корреспондент Insider.
Ученые изобретают новый тип батареи — кислородно-ионную батарею
Прототип батареи в Техническом университете Вены. Предоставлено: TU Wien
Исследователи из TU Wien (Вена) разработали новаторскую кислородно-ионную батарею, которая отличается исключительной долговечностью, устраняет необходимость в редких элементах и решает проблему пожароопасности.
Литий-ионные аккумуляторы, хотя и являются обычным явлением в современном мире и питают все, от электромобилей до смартфонов, не обязательно являются оптимальным решением для всех приложений. Исследователи из TU Wien совершили прорыв, создав кислородно-ионную батарею, обладающую рядом существенных преимуществ. Хотя он может не соответствовать плотности энергии литий-ионных аккумуляторов, его емкость не уменьшается необратимо с течением времени, что делает его способным к исключительно долгому сроку службы, поскольку он может быть регенерирован.
Кроме того, для изготовления кислородно-ионных аккумуляторов не требуются дефицитные элементы и используются негорючие материалы. Инновационная концепция батареи уже привела к патентной заявке, поданной в сотрудничестве с партнерами в Испании. Эти кислородно-ионные батареи могут стать отличным решением для крупномасштабных систем накопления энергии, таких как те, которые необходимы для хранения электроэнергии из возобновляемых источников.
Керамические материалы как новое решение
«У нас уже давно есть большой опыт работы с керамическими материалами, которые можно использовать для топливных элементов», — говорит Александр Шмид из Института химических технологий и аналитики Технического университета Вены. «Это натолкнуло нас на мысль исследовать, могут ли такие материалы также подойти для изготовления батареи».
Керамические материалы, которые изучала группа TU Wien, могут поглощать и выделять дважды отрицательно заряженные ионы кислорода. Когда прикладывается электрическое напряжение, ионы кислорода мигрируют из одного керамического материала в другой, после чего их можно заставить снова мигрировать обратно, создавая электрический ток.
Проф. Юрген Флейг, Тобиас Хубер и Александр Шмид (слева направо). Предоставлено: TU Wien
«Основной принцип на самом деле очень похож на литий-ионный аккумулятор», — говорит профессор Юрген Флейг. «Но у наших материалов есть несколько важных преимуществ». Керамика негорючая, поэтому пожары, которые время от времени случаются с литий-ионными батареями, практически исключены. Кроме того, нет необходимости в редких элементах, которые дороги или могут быть извлечены только экологически вредным способом.
«В этом отношении использование керамических материалов является большим преимуществом, поскольку их можно очень хорошо адаптировать», — говорит Тобиас Хубер. «Вы можете относительно легко заменить некоторые элементы, которые трудно получить, другими». В прототипе батареи по-прежнему используется лантан — элемент не то чтобы редкий, но и не совсем распространенный. Но даже лантан нужно заменить чем-то более дешевым, и исследования в этом направлении уже ведутся. Кобальт или никель, которые используются во многих батареях, не используются вообще.
Высокий срок службы
Но, пожалуй, самым важным преимуществом новой аккумуляторной технологии является ее потенциальная долговечность: «Во многих батареях возникает проблема, заключающаяся в том, что в какой-то момент носители заряда перестают двигаться», — говорит Александр Шмид. «Затем их уже нельзя использовать для выработки электроэнергии, емкость аккумулятора снижается. После многих циклов зарядки это может стать серьезной проблемой».
Кислородно-ионный аккумулятор, однако, можно без проблем регенерировать: если кислород теряется из-за побочных реакций, то эту потерю можно просто компенсировать кислородом из окружающего воздуха.
Новая концепция батареи не предназначена для смартфонов или электромобилей, потому что кислородно-ионная батарея обеспечивает лишь около трети плотности энергии по сравнению с литий-ионной батареей и работает при температуре от 200 до 400 °C. . Однако эта технология чрезвычайно интересна для хранения энергии.
«Если вам нужен большой накопитель энергии, например, для временного хранения солнечной или ветровой энергии, кислородно-ионный аккумулятор может стать отличным решением», — говорит Александр Шмид.