«Полноценная замена литий-ионных аккумуляторов появится не раньше следующего десятилетия», — сообщают учёные Центра исследования аккумуляторов MEET.
То есть ещё как минимум до 2030-го года, по профессиональным оценкам научных деятелей, мы (человечество) будем довольствоваться доминирующим положением тридцатилетней технологии со всеми её недостатками:
- • относительно маленький срок службы,
- • невысокая энергоёмкость,
- • большие размеры,
- • пожароопасные свойства (при отсутствии защитных узлов).
Учёные провели анализ производственных процессов, которые прямо сейчас в 2021-м году используются для выпуска литий-ионных аккумуляторов на заводах в Китае, Корее, Японии и США. Полученные элементы поступают в смартфоны и электромобили по всему миру.
Вместе с тем, оценке подверглись перспективы налаживания столь же массового производства для альтернативных литий-ионной технологии разработок.
Альтернативы литий-ионной технологии ещё не готовы
Как сообщают учёные, следует ожидать двукратного увеличения мирового производства вообще всех типов аккумуляторов (в том числе автомобильных свинцово-кислотных АКБ). Сегодня в мире поставляется элементов питания в оценке количества произведённой энергии на 750 ГВт·ч. В 2030-м эта цифра возрастёт до 1500 ГВт·ч.
MEET: «Литий-ионный аккумулятор будет доминировать на рынке перезаряжаемых высокоэнергетических батарей в среднесрочной перспективе».
Но что же с альтернативными аккумуляторными технологиями? Так, например, твердотельные батареи, а также литий-серные или литий-воздушные батареи, действительно сейчас активно исследуются.
Поставлены коммерческие цели, в них вкладывают много денег и строят на них надежды. Но ещё ни одна из альтернатив не производится серийно. И тем более ни о каких промышленных масштабах не может быть и речи.
Даже если представить себе неожиданное изобретение дешёвой и более совершенной замены литий-ионному аккумулятору, запустить в массовые поставки такой продукт невероятно сложно.
В настоящее время создаются масштабные производственные комплексы. Перестройка под так называемые постлитий-ионные батареи (PLIB) потребует новых технологических процессов, производственных условий и компетенций. Простыми словами, кто захочет вновь вкладывать миллиарды, когда уже и без того всё хорошо работает?
Неужели нет аналога литий-ионным аккумуляторам?
Есть. Например, самый близкий родственник из альтернатив литий-ионной технологии — натрий-ионная батарея. Для неё даже представлен широко известный формат 18650 в целях удобства применения.
Более того, по многим технологическим этапам процесс создания и выпуска натрий-ионной батареи совместим с производственными мощностями для литий-ионных аккумуляторов. Но есть нюанс, который мешает массовой реализации такого типа элементов — значительно меньшая плотность энергии. Посему лучше продолжать исследования и совершенствовать продукт, чем пытаться конкурировать с изначально слабым козырем в рукаве.
И даже не предвидится никаких других вариантов?
Перспективы для массового рынка есть у тех аналогов литий-ионных аккумуляторов, которые способны побороть хотя бы два преимущества существующей технологии:
- • большая плотность энергии относительно размеров;
- • низкий саморазряд и не требует обслуживания;
- • высокая стабильность напряжения вне зависимости от нагрузки и до разрядки;
- • температурная стойкость (от -20°C до +60°C);
- • безопасно для использования в электротранспорте и гаджетах;
- • срок службы при правильно контролируемой эксплуатации больше трёх лет;
- • низкая стоимость изготовления и применения (удобно проектировать под разные устройства).
«Производственные мощности, которые в настоящее время строятся по всему миру для литий-ионных аккумуляторов, создают прецедент, из-за которого (вероятнее всего) реализация даже потенциально успешных альтернативных технологий будет значительно затруднена», — Ричард Шмух (Richard Schmuch), замначальника отдела материалов в MEET.
Само исследование опубликовано в журнале Nature Energy — ссылка на статью.
