Какие сплавы используются в аккумуляторах
Наиболее распространенный тип батарей, которые используются в современных автомобилях, — это свинцово-кислотный аккумулятор. Он назван так, потому что имеет в своем составе решетки, изготовленные из свинцовых сплавов. Свинцово-кислотная батарея получила широкое распространение, поскольку обладает весьма большим ресурсом работы и достаточно высокой удельной мощностью.
Свойства сплавов
Свойства сплава, из которого сделаны токоотводы АКБ, напрямую влияют на характеристики работы самого аккумулятора. Одно из главных требований, которые разработчики аккумуляторов предъявляют к сплаву, заключается в том, что он должен быть достаточно твердым и устойчивым к любым нагрузкам, которым АКБ подвергается в процессе работы. Очевидно, что сплав также должен хорошо проводить электрический ток и обладать рядом свойств, позволяющих без нарушения производственной технологии использовать его в процессе литья.
Существуют определенные требования и к коррозионной устойчивости. Это в особенности актуально для положительных токоотводов, так как именно они подвергаются увеличенным нагрузкам при работе аккумулятора. Под воздействием нагрузок положительная решетка способна не только деформироваться, но и покрыться слоем оксида свинца, который препятствует эффективному прохождению тока.
Посторонние и нежелательные примеси в свинцовом сплаве в целом ухудшают его характеристики и негативно влияют на работу АКБ. Происходит это из-за того, что в процессе коррозии положительной решетки эти примеси становятся частью активной массы и способствуют усилению процесса газообразования, а также стимулируют потерю воды.
Типы сплавов для АКБ
Однако добавки в сплавах, из которых производятся решетки для АКБ, конечно же, есть. Долгое время для производства решеток использовался свинцово-сурьмянистый сплав. Такие токоотводы можно найти в обслуживаемых АКБ. Применение сурьмы позволило сделать сплав более текучим, а значит, удобным для использования в процессе литья. Помимо этого, свинцово-сурьмянистый сплав хорошо проводит ток. Но есть и недостатки: наличие в сплаве сурьмы усиливает процесс газовыделения и приводит к повышенной потере воды в АКБ. Именно поэтому в такой аккумулятор необходимо регулярно добавлять воду.
Со временем появились и необслуживаемые аккумуляторы, в которых содержание сурьмы было снижено, а доля других добавок, наоборот, увеличена (добавки олова, мышьяка, серебра). Это позволило сохранить высокие литьевые свойства сплава и повысить его коррозионную стойкость.
Свинцово-кальциевый сплав, который стал использоваться со временем для производства стационарных аккумуляторов, не нашел широкого применения в автомобильных АКБ. Главным образом это обусловлено быстрым снижением емкости заряда. Однако в необслуживаемых гелевых аккумуляторах для производства отрицательных решеток использовался сплав свинца и кальция, а для производства положительных — малосурьмянистые сплавы. Со временем производители стали добавлять в сплав свинца и кальция олово, что улучшило свойства отрицательных токоотводов и позволило использовать при производстве технологию непрерывного литья.
Современный тренд
Говоря о свинцово-кислотных аккумуляторах, важно отметить, что свинцовые сплавы небезопасны для человека и окружающей среды. Добавки, которые содержатся в таких сплавах (сурьма и мышьяк), при химическом взаимодействии или в условиях избыточного заряда могут способствовать образованию токсичных газов. Во многом именно этим обусловлен тот факт, что при изготовлении свинцово-кислотных аккумуляторов производителям приходится использовать все больше автоматизированных операций.
В целом же современное состояние «аккумуляторного» сегмента довольно очевидно. Достаточно вспомнить о том, что одним из глобальных мегатрендов автомобилестроения является стремительный рост производства электромобилей. Именно поэтому усилия разработчиков АКБ в основ-ном направлены на улучшение характеристик литий-ионных аккумуляторов или АКБ из других сплавов, подходящих для использования в электрокарах и гибридах.
Типы аккумуляторных батарей: какие и для чего используются
Существуют различные типы аккумуляторных батарей. Отличаются они не только размерами, но и технологией производства и, соответственно, целевым назначением. Например, большие свинцовые батареи в основном используются в автомобилях, а всем знакомые литий-ионные – самый распространенный тип ИБП для электронной техники.
Помимо перечисленных выше, есть никель-кадмиевые, никель-металл-гибридные аккумуляторы. У каждой технологии есть свои неоспоримые преимущества и не менее явные недостатки. О плюсах и минусах разных типов аккумуляторных батарей и правилах выбора вы узнаете из нашего материала.
Принцип работы аккумуляторных батарей
Аккумуляторная батарея исторически принадлежит к «молодым» изобретениям, оно появилось у человека чуть более 160 лет назад, до этого момента их просто не существовало. Первоочередная функция любого ИБП заключается в использовании в нем обратимой электрохимической реакции, другими словами, если к контактам элемента подключить источник постоянного напряжения, на его электродах (пластинах) начнет накапливаться электрическая энергия, а если приложить нагрузку, то появится ее расходование.
Причем при протекании такого процесса может произойти большое количество ротаций разряда и заряда. Обычно число возможных перезарядок зависит от типа используемой аккумуляторной батареи, но как показывает практика, почти все современные АКБ гарантированно обеспечивают от 300 до 1 000 полных циклов.
Фото: mvideo.ru
Аккумулятор считается работоспособным, если его остаточная емкость составляет 70–80% от начальной. Если показатель ИБП меньше, то он считается непригодным для дальнейшей эксплуатации, поскольку не сможет дать расчетную автономность.
Базовая конструкция и принцип действия любого типа аккумуляторной батареи остаются неизменными. Все они имеют два электрода (отрицательный и положительный, иначе называемые катод и анод), которые погружены в специальную среду — электролит, являющийся отличным «поставщиком» ионов в результате соответствующей диссоциации. Ион переносит на себе электрический заряд. При положительном заряде частица называется катионом, а при отрицательном — анионом.
Свинцовые аккумуляторные батареи
Несмотря на то, что применять в технике батареи начали много лет назад, свинцовые аккумуляторы по сей день широко используются в системах возобновляемых источников энергии (в ветряной и солнечной энергетике, гидроэнергетике и т. д.), автомобильном транспорте, блоках резервного питания.
Существует много типов конструкций свинцовых аккумуляторных батарей, каждая из которых по-своему направлена на улучшение их эксплуатационных качеств. Сам по себе свинец является довольно мягким металлом и обладает низкой физической прочностью, значит, в чистом виде он не может выдерживать вибрационные нагрузки. И поэтому, чтобы использовать аккумуляторы, например, в транспорте, в сплав добавляют определенное количество кальция, что повышает прочность структуры.
При эксплуатации свинцовой аккумуляторной батареи в источниках бесперебойного питания, чтобы исключить контакт пользователя с кислотой, избежать необходимости особого обслуживания, а также исключить взрыв водорода, выделяемого при зарядке, пользуются аккумуляторами определенного типа. К таким ИБП можно отнести блоки питания модели AGM (Absorbent Glass Mat), в которых не жидким абсорбированным электролитом пропитывается специальный стекловолоконный пористый мат.
Аккумуляторы, в качестве электролита в которых используется желеобразный раствор серной кислоты, называют гелевыми. Они предназначены для медленной отдачи энергии, по этой причине их основной областью применения являются инертные системы накопления и расходования электроэнергии (питание двигателей гольф-каров и инвалидных колясок, солнечная энергетика и т. д.).
Бесспорным преимуществом свинцовых аккумуляторных батарей является возможность эксплуатации в широком температурном диапазоне окружающей среды (от -40 до +40 °С) и их небольшая стоимость.
Каждый из свинцовых ИБП может выдать напряжение порядка 2 В и удельную энергию в расчете 30–60 Вт*ч на каждый килограмм массы, что по сравнению с другими типами аккумуляторных батарей является довольно низким значением. Помимо всего, они обладают высоким значением саморазряда, а глубина разряда может привести к осыпанию пластин электродов, разрушению и полной утрате работоспособности батареи.
Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи
Еще одним типом аккумуляторных батарей, повсеместно применяющихся во многих промышленных областях, являются никеле-кадмиевые (NiCd). Наиболее часто используются в ручных электроинструментах, фонариках, пультах управления, детских игрушках и т. д.
Элементы конструктивно остались без изменений, только для изготовления электродов стали использовать кадмий и никель, вернее, гидраты закисей этих металлов. В качестве электролита применяется гидроксид калия. Каждый элемент, в основе которого используются эти металлы, может выдавать напряжение 1,2–1,35 В при значении удельной энергии порядка 40–80 Вт*ч/кг.
Фото: ozon.ru
Показатель морозоустойчивости никель-кадмиевых аккумуляторных батарей является одним из самых высоких. Они могут работать без снижения параметров электроемкости при достаточно низких температурах (около -50 °С), причем совершенно не боятся глубокого разряда, и после полной зарядки их эксплуатационные характеристики полностью восстанавливаются.
Их отрицательными сторонами являются ярко выраженный «эффект памяти», длительная по времени зарядка (восполнение энергии осуществляется на малых зарядных токах), низкая удельная емкость и высокий уровень саморазряда.
Чтобы не допустить выход аккумуляторной батареи из строя, необходимо производить зарядку только после ее полного опустошения! Игнорирование этого правила приведет к преждевременной потере емкости и выходу элемента из строя.
Зарядку NiCd-аккумуляторных батарей необходимо производить на малом зарядном токе, значение которого выбирается порядка 0,1% от полной емкости аккумулятора.
Аккумуляторные батареи типа NiMH
При устранении недостатков никель-кадмиевых элементов питания и их предшественников, логически появились никель-металлогидридные (NiMH). Эти типы аккумуляторных батарей при таких же массе и габаритах обладают в 2–3 раза большей емкостью, менее выраженным эффектом памяти, легко переносят перезарядку и глубокий разряд, обладают повышенной надежностью.
Фото: ozon.ru
Бо́льшую популяризация и широкое применение в промышленности элементы NiMH получили благодаря тому, что в них не используется кадмий, очень вредный металл для окружающей среды. Поэтому вопросы утилизации и правильного хранения такого типа аккумуляторных батарей отпадают сами по себе.
Для изготовления анода применяется так называемый металлогидридный электрод, по сути являющийся гидридом никеля с литием или лантаном. Для катода используется оксид этого же металла. В качестве электролита выступает соединение гидроксида калия.
При зарядке никель-металлогидридных аккумуляторов используются большие по сравнению с NiCd-элементами токи (порядка 20–25% от всей емкости батареи), но при этом процессе очень важно следить за температурой нагрева элемента. При превышении 45 °С следует немедленно остановить зарядку во избежание выхода элемента из строя.
Зарядку NiMH-батареи допускается производить в паре с NiCd-элементами. Только обратную совместимость допускать нельзя! Никель-кадмий имеет более простые алгоритмы зарядки, поэтому они могут нарушить NiMH-элемент.
Хранение никель-металлогидридных АКБ следует производить только в полностью заряженном состоянии. По причине их высокого уровня саморазряда, с целью сохранения работоспособности такого типа аккумуляторных батарей, следует с некоторой периодичностью полностью опустошать их с последующей полной зарядкой.
NiMH элементы являются самыми морозоустойчивыми. Их без проблем можно эксплуатировать при экстремально низкой температуре, вплоть до -60 °С. Это качество позволило их широко применять для электроинструмента при выполнении работ в зимнее время на открытом воздухе.
Один элемент генерирует 1,2–1,25 В ЭДС при значении удельной энергии, составляющей порядка 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчет показывает, что максимально возможное значение такого параметра может достигать 300 Вт*ч/кг, поэтому технологии изготовления NiMH-ИБП еще есть куда стремиться.
Преимущества и недостатки аккумуляторных батарей Li-Ion
Ни одно современное мобильное устройство не обходится без литий-ионных батарей. Это новая технология стремительно обгоняет многие передовые производственные отрасли. Применяются многие вариации химических процессов литий-ионных технологий, но сейчас про них говорить не будем.
Литий-ионные АКБ нашли широкое применение в небольших электронных устройствах, таких как ноутбуки и карманные компьютеры, электронные часы, аудиоплееры, гаджеты и мобильные телефоны. Такой тип аккумуляторных батарей позволяет довольно неплохо пользоваться небольшой мощностью в течение продолжительного времени.
Они обладают достаточно высокой удельной плотностью заряда, поэтому могут обеспечить хранение значительного количества электрической энергии в минимальном объеме. Но способность литий-ионных аккумуляторных батарей концентрировать энергию делает их в какой-то степени уязвимыми.
Фото: mvideo.ru
Для правильного протекания химических реакций в литий-ионных аккумуляторах необходимо строго соблюдать технологичность производства, помимо этого, любые виды загрязнений при изготовлении таких батарей нередко приводят к снижению их качества.
Возможно многие еще не забыли, как летом 2006 года были отозваны производителям тысячи ноутбуков фирмам Apple и Dell, когда обнаружилось, что в аккумуляторных устройствах, поставленных фирмой Sony, содержатся загрязняющие вещества, являющиеся причиной их перегрева.
Для обеспечения безопасности и работоспособности литиевые батареи, которые не переносят перегревания, оснащаются встроенными электронными схемами, функция защиты которых заключается в предотвращении перезаряда – как только напряжение достигает критического значения, то их наполнение сразу же прекращается.
Для систем электроснабжения лучшим решением будет выбор литий-железо-фосфатного аккумулятора.
Относительно недавно на российский рынок стали поступать сравнительно недорогие литий-железо-фосфатные батареи с завода-производителя «Лиотех». По причине выпускной емкости от 250 А*ч, их использование ограничено для более мощных систем резервного или автономного электроснабжения. Помимо всего, об этих типах аккумуляторных батарей появляются довольно неоднозначные отзывы.
Новейшей разработкой в данной области стало производство литий-титанатных аккумуляторов, обладающих сроком эксплуатации до 25 000 тысяч циклов.
Правила выбора аккумуляторных батарей
Теперь переходим к главному вопросу – какой же тип аккумуляторной батареи лучше всего подойдет для меня? Ответ является достаточно простым и кроется в технологических возможностях каждого перечисленного выше вида:
- Для небольших электронных устройств с небольшой мощностью
Литиевые аккумуляторные батареи используют в мобильных телефонах, карманных компьютерах и т. п. аппаратуре. Они не требуют обслуживания, быстро заряжаются, мало весят и являются довольно компактными. Чаше происходит так, что электронное устройство быстрее выходит из строя, чем вырабатывает своей потенциал литиевая батарея.
Большинство таких электронных устройств оснащаются автомобильными адаптерами, которые также можно использовать с солнечной батареей в 12 V (чаще всего с мощностью до 10 Вт).
- Для фонариков, радиоприемников, цифровых камер и фотоаппаратов
В этих устройствах широко используются NiMh аккумуляторы, пришедшие на замену стандартным алкалиновым элементам типа «AA» или «AAA». Они довольно неплохо могут питать фотовспышки, имеются в свободном доступе, кроме того, в любом специализированном магазине всегда можно выбрать зарядное устройство хорошего качества.
Фото: ozon.ru
Главным минусом аккумуляторов NiMh является их неспособность долго держать заряд. В 2008 году появились новые технологии NiMh-аккумуляторов (например, PowerEx Imedion), которые неплохо справляются с таким недостатком.
Что касается заряда АА-батарей, то здесь уже больше возможностей. Но все-таки лучше приобрести высококачественное зарядное устройство. Многие из них способны быстро заполнить аккумулятор, но могут привести к его перегреванию. Запомните, что оптимальное значение тока заряда должно находиться в пределе от 200 до 300 мА.
В последнее время появившиеся в продаже мощные зарядные устройства с током до 1 А не могут полноценно зарядить вашу батарею, но это приведет к сокращению ее срока эксплуатации.
- Для использования в солнечных электростанциях
Для сохранения выработанной солнечными батареями энергии, на высоте оценки до сих пор стоят свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. В домашних фотоэлектрических системах используются специальные аккумуляторы с глубоким разрядом (напоминающие АКБ для гольф-каров).
Цена на них достаточно низкая, они доступны и способны удерживать накопленную энергию в течение нескольких месяцев, обладая очень малым саморазрядом. Если собираетесь приобрести солнечные батареи, то для вас будет важным не растерять достающуюся так дорого электроэнергию. Свинцово-кислотные батареи за многие годы эксплуатации зарекомендовали себя своей предсказуемостью и стабильностью.
Аккумуляторная батарея, являющаяся одним из великих изобретений века, позволяет использовать электронику и другую подобную технику без привязки к стационарному источнику питания, делая этим людей более мобильными. Рынок предлагает покупателям большой выбор моделей АКБ: от миниатюрных, применяющихся в часовых механизмах, до гигантских, предназначенных для питания домов, и даже целых кварталов. Главная задача – правильно подойти к выбору подходящего типа.
Вся информация о ценах и партнерах актуальна на момент публикации статьи. Действующие магазины-партнеры Халвы.
Никель-металлгидридные аккумуляторы
Исследования в области никель-металлгидридных батарей начались в 1970х годах как совершенствование никель-водородных батарей, поскольку вес и объем никель-водородных батарей не удовлетворял производителей (водород в этих батареях находился под высоким давлением, что требовало прочного и тяжелого стального корпуса). Использование водорода в виде гидридов металлов позволило снизить вес и объем батарей, также снизилась и опасность взрыва батареи при перегреве.
Начиная с 1980х была существенно улучшена технология производства NiMH батарей и началось коммерческое использование в различных областях. Успеху NiNH батарей способствовала увеличенная емкость (на 40% по сравнению с NiCd), использование материалов, годных к вторичной переработке («дружественность» природной среде), а также весьма длительных срок службы, часто превышающий показатели NiCd аккумуляторов.
Преимущества и недостатки NiMH аккумуляторов
Преимущества
・ бОльшая емкость — на 40% и более, чем обычные NiCd батареи
・ намного меньшая выраженность эффекта «памяти» по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами — циклы обслуживания батареи можно проводить в 2-3 раза реже
・ простая возможность транспортировки — авиакомпании перевозят без всяких предварительных условий
・ экологически безопасны — возможна переработка
Недостатки
・ ограниченное время жизни батареи — обычно около 500-700 циклов полного заряда/разряда (хотя в зависимости от режимов работы и внутреннего устройства могут быть различия в разы).
・ эффект памяти — NiMH батареи требуют периодической тренировки (цикла полного разряда/заряда аккумулятора)
・ Относительно малый срок хранения батарей — обычно не более 3х лет при хранении в разряженном состоянии, после чего теряются основные характеристики. Хранение в прохладных условиях при частичном заряде в 40-60% замедляют процесс старения батарей.
・ Высокий саморазряд батарей
・ Ограниченная мощностная емкость — при превышении допустимых нагрузок уменьшается время жизни батарей.
・ Требуется специальное зарядное устройство со стадийным алгоритмом заряда, поскольку при заряде выделяется большое количество тепла и никель-металлгидридные батареи прохо переносят перезаряд.
・ Плохая переносимость высоких температур (свыше 25-30 по Цельсию)
Конструкция NiMH аккумуляторов и АКБ
Современные никель-металлгидридные аккумуляторы имеют внутреннюю конструкцию, схожую с конструкцией никель-кадмиевых аккумуляторов. Положительный оксидно-никелевый электрод, щелочной электролит и расчетное давление водорода совпадают в обеих аккумуляторных системах. Различны только отрицательные электроды: у никель-кадмиевых аккумуляторов – кадмиевый электрод, у никель-металлгидридных – электрод на базе сплава поглощающих водород металлов.
В современных никель-металлгидридных аккумуляторах используется состав водородоадсорбирующего сплава вида AB2 и AB5. Другие сплавы вида AB или A2B не получили широкого распространения. Что же обозначают загадочные буквы A и B в составе сплава? – Под символом A скрывается металл (или смесь металлов), при образовании гидридов которых выделяется тепло. Соответственно, символ B обозначает металл, который реагирует с водородом эндотермически.
Для отрицательных электродов типа AB5 используется смесь редкоземельных элементов группы лантана (компонент А) и никель с примесями других металлов (кобальт, алюминий, марганец) – компонент B. Для электродов типа AB2 используются титан и никель с примесями циркония, ванадия, железа, марганца, хрома.
Никель-металлгидридные аккумуляторы с электродами типа AB5 имеют большее распространение из-за лучших показателей циклируемости, несмотря на то, что аккумуляторы с электродами типа AB2 более дешевы, имеют большую емкость и лучшие мощностные показатели.
В процессе циклирования происходит колебания объема отрицательного электрода до 15-25% от исходного за счет поглощения/выделения водорода. В результате колебаний объема возникает большое количество микротрещин в материале электрода. Это явление объясняет, почему для нового никель-металлгидридного аккумулятора необходимо произвести несколько «тренировочных» циклов заряда/разряда для приведения значений мощности и емкости аккумулятора к номинальным. Также у образования микротрещин есть и отрицательная сторона – увеличивается площадь поверхности электрода, которая подвергается коррозии с расходованием электролита, что приводит к постепенному увеличению внутреннего сопротивления элемента и снижению емкости. Для уменьшения скорости коррозийных процессов рекомендуется хранить никель-металлгидридные аккумуляторы в заряженном состоянии.
Отрицательный электрод имеет избыточную емкость по отношению к положительному как по перезаряду, так и по переразряду для обеспечения приемлемого уровня выделения водорода. Из-за коррозии сплава постепенно уменьшается емкость по перезаряду отрицательного электрода. Как только избыточная емкость по перезаряду исчерпается, на отрицательном электроде в конце заряда начнет выделяться большое количество водорода, что приведет к стравливанию избыточного количества водорода через клапаны элемента, «выкипанию» электролита и выходу аккумулятора из строя. Поэтому для заряда никель-металлгидридных аккумуляторов необходимо специальное зарядное усройство, учитывающее специфику поведения аккумулятора для избегания опасности саморазрушения аккумуляторного элемента. При сборе батареи аккумуляторов необходимо предусмотреть хорошую вентиляцию элементов и не курить рядом с заряжающейся никель-металлгидридной батареей большой емкости.
Со временем в результате циклирования возрастает и саморазряд аккумулятора за счет появления больших пор в материале сепаратора и образовании электрического соединения между пластинами электродов. Эта проблема может быть временно решена путем нескольких циклов глубокого разряда аккумулятора с последующим полным зарядом.
При заряде никель-металлгидридных аккумуляторов выделяется достаточно большое количество тепла, особенно в конце заряда, что является одним из признаков необходимости завершения заряда. При собирании нескольких аккумуляторных элементов в батарею необходима система контроля параметров батареи (BMS), а также наличие терморазмыкающихся токопроводящих соединительных перемычек между частью аккумуляторных элементов. Также желательно соединять аккумуляторы в батарее путем точечной сварки перемычек, а не пайки.
Разряд никель-металлгидридных аккумуляторов при низких температурах лимитируется тем фактом, что эта реакция эндотермическая и на отрицательном электроде образуется вода, разбавляющая электролит, что приводит к высокой вероятности замерзания электролита. Поэтому, чем меньше температура окружающей среды, тем меньше отдаваемая мощность и емкость аккумулятора. Напротив, при повышенной температуре в процессе разряда разрядная емкость никель-металлгидридного аккумулятора будет максимальной.
Знание конструкции и принципов работы позволит с большим пониманием отнестись к процессу эксплуатации никель-металлгидридных аккумуляторов. Надеюсь, информация, почерпнутая в статье, позволит продлить жизнь вашей аккумуляторной батареи и избежать возможных опасных последствий из-за недопонимания принципов безопасного использования никель-металлгидридных аккумуляторов.
P.S. youROCK посоветовал вставить несколько графиков и картинок, не хотел этого делать из-за соображений копирайта, однако попробую их вставить со ссылкой на источник
Зависимось характеристик никель-металлгидридной аккумуляторной батареи на 6В от циклирования
емкость и саморазряд показаны в процентах от номинальных
изображение взято с batteryuniversity.com/parttwo-36.htm
Разрядные характеристики NiMH-аккумуляторов при различных
токах разряда при температуре окружающей среды 20 °С
9 ключевых металлов и минералов в батарее электромобилей
Электромобилю надо в шесть раз больше минералов и металлов, чем бензиновому автомобилю. Основная их часть приходится на литийионный аккумулятор. Так, в среднем батарея Tesla емкостью 60 кВт⋅ч обеспечивает запас хода 330 км, а весит 385 кг. Вот что дает такую массу, по данным Visual Capitalist.
Графит
Несмотря на то что аккумуляторы называются литийионными, в их основе лежит графит.
В настоящее время в добыче графита доминирует Китай: он производит 50% мирового синтетического графита и около 70% «чешуйчатого», который требует дополнительной обработки
Часть батареи: анод
Процент от массы батареи: 28,1%
Алюминий
Алюминий производят из боксита, в числе лидеров по его добыче Австралия, Китай и Гвинея.
Аналитики прогнозируют, что потребность в алюминии вырастет на 40% к концу десятилетия и добычу придется нарастить на 33,3 млн тонн в год
Часть батареи: катод, корпус, токосъемники
Процент от массы батареи: 18,9%
Никель
Металл обеспечивает батарее емкость — значит, спрос на него в сфере электромобилей продолжит расти.
По прогнозам, он вырастет с 81 т в 2020 году до 658—1592 т в 2030-х годах. Сейчас лидеры по добыче никеля — Индонезия, Китай и Россия
Часть батареи: катод
Процент от массы батареи: 15,7%
Китай потребляет половину меди в мире и, согласно прогнозам, будет наращивать потребление в среднем на 3% в год. Мировой спрос при этом вырастет с 25 млн тонн в 2021 году до 28 млн тонн к 2026 году и 31,1 млн тонн к 2030 году.
Среди лидеров производства — Чили, Перу и Китай. Мы писали о нескольких компаниях, добывающих медь
Часть батареи: токосъемники
Процент от массы батареи: 10,8%
Сталь
Сталь используют в корпусе батареи электромобиля, чтобы защитить ее от внешних повреждений.
Лидерами по производству в 2021 году стали Китай, Индия и Япония. По прогнозам, спрос на сталь будет расти умеренными темпами — ежегодно в среднем по 2,5% до 2030 года
Часть батареи: корпус
Процент от массы батареи: 10,8%
Марганец
Около 90% марганца использует сталелитейная промышленность, и только 0,2% идет на литийионные аккумуляторы. Тем не менее спрос на него будет расти.
Марганец по химическим свойствам похож на кобальт, но производство кобальта сосредоточено в одной стране — Конго. Чтобы избежать странового риска, производители электромобилей будут диверсифицировать поставки в пользу марганца
Часть батареи: катод
Процент от массы батареи: 5,4%
Кобальт
Ожидается, что к 2030 году спрос на кобальт удвоится и составит 315 000 т. Это может повлечь перебои с поставками.
Сейчас 69% мировой добычи этого металла приходится на Конго. Страна может нарастить производство, но лишь частично покроет будущий спрос.
Другое решение: разработка катодов с низким содержанием кобальта или без его использования
Часть батареи: катод
Процент от массы батареи: 4,3%
Литий
Литий в последнее время называют «белой нефтью», ведь литийионные батареи — основа будущего энергоперехода.
Ожидается, что спрос на литий утроится к 2030 году — с 600 тысяч тонн в 2022 году до 2,4 млн тонн.
Часть батареи: катод
Процент от массы батареи: 3,2%
Железо
Железо используют в катоде литийионной батареи. Сейчас появился тренд на более дешевые литий-железо-фосфатные батареи — чтобы меньше использовать кобальт и никель. Такие батареи меньше хранят заряд, но долговечны и менее взрывоопасны.
Ожидается, что мировой спрос на железную руду удвоится и достигнет 3,5 млрд тонн в 2030 году
Часть батареи: катод
Процент от массы батареи: 2,7%
Как разобраться, куда вложить
Что еще узнать об электромобилях:
Новости, которые касаются инвесторов, — в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь, чтобы быть в курсе происходящего: @investnique.
Когда электромобиль станет лучше автомобиля т.е. никогда. Ну или когда владельцев автомобилей обложат такими ограничениями и налогами, что их эксплуатация станет нецелесообразной.
Sergey, почему никогда не станет лучше?)
Сергей, потому, что батарея всегда будет весить полтонны, всегда будет заряжаться минимум час и всегда будет очень плохо чувствовать себя при низких температурах. Физику не обманешь и аккумуляторные EV по сути на пике своего развития уже сейчас и нет никаких фундаментальных предпосылок для дальнейшего развития. Единственное что их может превзойти это авто на топливных ячейках, но там все тормозится высокой ценой водорода и это уже совсем другая конструкция, так что улучшением батареечных авто они не являются.