С 1859 года, когда Гастон Плант разработал первую практичную перезаряжаемую свинцово-кислотную батарею, свинцово-кислотные аккумуляторы были основой портативного питания. Усовершенствования в производстве и поиске сырья сделали свинцово-кислотный аккумулятор проверенным источником энергии. Однако самым большим препятствием для дальнейшего доминирования свинцово-кислотных соединений является то же самое, что сделало их дешевым и надежным источником энергии: химия.
Эволюция аккумулятора не привлекала особого внимания, пока Sony не выпустила первый коммерческий литий-ионный аккумулятор в 1991 году. Однако за последние 27 с лишним лет значительные достижения в области технологии литий-ионных аккумуляторов кардинально изменили правила игры на рынке аккумуляторов. Сегодня компании по всему миру обращаются к литий-ионным батареям (LiB), и с каждым днем в области передовых технологий делается все больше достижений.
Более дешевые и эффективные литиевые аккумуляторы пользуются большим спросом на рынке аккумуляторных батарей и среди инвесторов. Это доминирование сохранится. Литий-ионные аккумуляторы уже используются во многих отраслях промышленности – от медицинской промышленности с медицинскими тележками, работающими на литий-ионном аккумуляторе, срок службы которых составляет 10 лет (по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами– которые необходимо заменять каждые 6-12 месяцев); промышленные рынки (motive power), где сейчас представлены вилочные погрузчики, работающие на литий-ионных аккумуляторах; до автомобильной промышленности – подумайте о подключаемых гибридах и электромобилях. С каждым днем достигается все больше достижений, именно поэтому предприятия любого размера обращаются к LiB.
Как сообщал Business Insider в 2010 году, автомобильный сектор стал “каплей в море для продаж литий-ионных аккумуляторов”. Однако далее в отчете говорится, что всего пять лет спустя, в 2015 году, объем продаж автомобильной промышленности превысил 5 миллиардов долларов в секторе стоимостью почти 16 миллиардов долларов. И на то есть веские причины. Производители аккумуляторов сообщают, что литий обеспечивает чистую, безопасную и эффективную альтернативу свинцово-кислотным. Литий-ионные аккумуляторы безвредны для окружающей среды.
В секторе двигателей LiB заряжаются более эффективно и могут обеспечивать работу промышленных грузовиков в течение нескольких смен без подзарядки или с минимальной подзарядкой (примерно на 15-20% эффективнее, за счет чего потребляется меньше энергии). Литий-ионные аккумуляторы легче других аккумуляторных батарей с точки зрения емкости, что делает их более практичными в портативной электронике. Производители также подчеркивают тот факт, что литий-ионный аккумулятор заряжается быстрее, чем другие аккумуляторные батареи, – по сравнению с аналогами, на зарядку уходит совсем немного времени.
Литиевые аккумуляторы имеют более длительный срок службы. Согласно отчетам, эти аккумуляторы обычно могут выдерживать несколько тысяч циклов зарядки-разрядки. Некоторые литий-ионные аккумуляторы теряют 30% своей емкости после 1000 циклов, в то время как более совершенные литий-ионные аккумуляторы по-прежнему обладают большей емкостью только после 5000 циклов.
Одна из проблем аккумуляторных батарей заключается в том, что со временем они теряют заряд. Этот саморазряд может быть серьезной проблемой, особенно в современном мире. Одним из преимуществ литий-ионных элементов является то, что их скорость саморазряда намного ниже, чем у других перезаряжаемых элементов, таких как Ni-Cad и NiMH. Еще одно преимущество: доступно несколько типов литий-ионных элементов, что может означать, что правильная технология может быть использована для конкретного требуемого применения. Некоторые формы литий-ионных аккумуляторов обеспечивают высокую плотность тока и идеально подходят для потребительского мобильного электронного оборудования. Другие могут обеспечивать гораздо более высокие уровни тока и идеально подходят для электроинструментов и электромобилей.
Это правда, что первые литий-ионные аккумуляторы не были рентабельными — в середине 1990–х годов их цена для потребителя составляла около 3000 долларов за кВтч энергии. Однако ситуация кардинально изменилась, и LiB стали предпочтительными аккумуляторами для бытовой электроники на протяжении 2000-х годов.
Одно из самых больших преимуществ заключается в том, что литий-ионные аккумуляторы не требуют технического обслуживания — в отличие от свинцово-кислотных, которые требуют более частого полива и выравнивания по мере старения аккумулятора. В химическом составе отсутствуют опасные материалы, а процесс извлечения и производства ионов лития (LFP) безопасен и безвреден для окружающей среды с использованием сырья, не требующего добычи ‘твердых пород’.
По данным Bloomberg New Energy Finance, к 2021 году мировые мощности по производству аккумуляторов удвоятся и составят более 278 гигаватт-часов в год. Также ожидается, что к тому же году литий-ионные аккумуляторы подешевеют на 43%. Из этого отчета и других подобных ему следует, что низкие цены на литиевые аккумуляторы останутся фактором, способствующим доминированию этой технологии в будущем.
Благодаря более низким затратам и большей эффективности ионы лития привлекают больше внимания и используются, чем когда-либо прежде. Они стали более широко использоваться в бытовой электронике и показали себя многообещающими в автомобильной промышленности, такой как подключаемые гибриды и электромобили.
Литий-ионные аккумуляторы могут работать в приложениях, требующих большого количества энергии в течение короткого периода времени, но также и в тех, которые требуют меньшего количества энергии в течение более длительного периода времени, что делает их пригодными для стационарного хранения энергии в сети.
Отчеты показывают, что в 2014 году ионно-литиевые аккумуляторы составляли 33,4% мирового рынка аккумуляторных батарей на сумму 49 миллиардов долларов. По оценкам Bernstein, к 2025 году рынок аккумуляторных батарей увеличится более чем вдвое и составит 112 миллиардов долларов, в то время как доля литий-ионных аккумуляторов на рынке увеличится более чем вдвое и составит 70%.
Согласно отчету за 2016 год, на литий-ионные технологии приходилось более 95% новых
систем хранения энергии в 2015 году. Эти тенденции усиливаются.
Литий-ионные аккумуляторы в настоящее время выбирают многие отрасли промышленности и предприятия по всему миру из-за их эффективности, зеленого потенциала и экономии средств. Эта тенденция будет продолжать набирать обороты, поэтому возникает вопрос: если в вашем бизнесе не используется литий-ионный аккумулятор, не пора ли перейти на него?