Mājas Lapa > Ziņas > Blogs
Svinaisādas baterijas agrāk tika lietotas visur energoapgādē, taču pašlaik tām ir vairāki trūkumi. Pirmkārt, tās ir pārāk smagas un gabargabarīgas, lai būtu lietojamas portatīvajās ierīcēs, tāpēc neviens vairs nevēlas tās lietot produktos, ko cilvēki nēsā līdzi. Arī kalpošanas laiks ir problēmas objekts. Šāda veida baterijas iztur tikai 500 līdz 800 uzlādes ciklus, kamēr litija baterijas var izturēt viegli vairāk nekā 3000 ciklus. Runājot par jaudas iekraušanu uz kilogramu, svinaisādām baterijām tas ir apmēram 30 Wh/kg, salīdzinot ar litija bateriju ievērojamiem 200 Wh/kg. Tas dod lielu atšķirību, runājot par reālu veiktspēju. Un nevajag aizmirst arī par vidi. Svins ir indīga viela, un šo bateriju pārstrāde rada lielas problēmas visiem procesa dalībniekiem. Šeit ekoloģiskā pēda vienkārši ir pārāk liela, lai to ignorētu.
Litija ir kļuvusi par neapšaubāmu enerģijas uzglabāšanas nozares karalieni, pateicoties tās iespaidīgajai enerģijas blīvumam. Mēs to redzam visur – sākot no kabatas lieluma tālruņiem, kas var darboties vairākas dienas ar vienu uzlādi, līdz pat lielajām elektriskajām automašīnām, kas tiek ražotas rūpnīcās. Tehnoloģijas, kas izmantotas litija jonu baterijās, arī turpina attīstīties. Uzlādes laiks ir ievērojami saīsinājies, turklāt šīs baterijas var izturēt simtiem vairāk ciklu, pirms tās nodilst. Tas nozīmē, ka ierīces kalpo ilgāk un ilgtermiņā izmaksas ir zemākas. Ar ko tad litiju padara tik labu? Tas ir ļoti viegls, kas ir ļoti svarīgi, piemēram, projektējot portatīvos saules enerģijas ģeneratorus, ko mīl izmantot tūristi. Taču tam ir arī otra puse. Vides aizsardzības organizācijas sāk raust brīdinājuma zvanus par to, no kurienes rodas šis litijas. Tomēr daži jaunāki pētījumi norāda uz tīrākiem veidiem, kā iegūt litiju, izraisot debates par to, cik patiesībā zaļa ir mūsu enerģijas uzglabāšana. Nozare saprot, ka tai jāatrisina šī problēma, ja tā vēlas, lai patērētāji turpinātu pirkt tās izstrādājumus.
1970. gadi atzīmēja diezgan svarīgu attīstību litija bateriju tehnoloģijā, lielā mērā pateicoties cilvēkiem kā John B. Goodenough un Rachid Yazami, kuri sāka izpētīt litija izmantošanu elektrodos. Šie pētnieki toreiz atklāja pamatu daudzām mūsdienu bateriju konstrukcijām. Stanley Whittingham piedāvāja ideju par litija interkalācijas savienojumiem, kas toreiz ļoti ieinteresēja EV kopienas pārstāvjus. Protams, baterijas, kas tika izgatavotas tolaik, salīdzinot ar mūsdienu tehnoloģijām, nebija tik efektīvas, tomēr tās bija patiesi nozīmīgs pagrieziena punkts. Mūsdienu baterijas noteikti balstās uz šī perioda gigantu pleciem. Toreiz izstrādātie principi laika gaitā ir ievērojami mainījušies, un to skaidri var redzēt mūsdienu baterijās, kur enerģijas blīvums un kopējais kalpošanas laiks salīdzinājumā ar iepriekšējām paaudzēm ir ievērojami uzlabojušies.
1980. gadi bija pagrieziena punkts litija bateriju tehnoloģijā, kad Džons B. Gudens (John B. Goodenough) noskaidroja, ka kobalta oksīds lieliski darbojas kā katoda materiāls. Viņa atklājums ievērojami palielināja šo bateriju enerģijas uzglabāšanas iespējas, tādējādi padarot tās pietiekami praktiskas lietošanai, piemēram, telefonos un klēpjdatoros. Pirms šī atklājuma lielākajai daļai cilvēku nemaz nebija skaidrs, kas ir litija jonu baterija. Gudena sasniegumi noteica jaunu standartu bateriju veiktspējai, ļaujot ražotājiem izstrādāt mazākas ierīces, nenogurdinot jaudu. Pat šodien kobalta kombinācija ar litiju joprojām ir centrālā loma labāku bateriju ražošanā. Mēs to redzam visur — sākot no mūsu viedtālruņiem līdz lieliem pārnēsājamiem elektroenerģijas uzglabāšanas blokiem, kas mūs uztur darbībā laukā vai strāvas pārtraukuma laikā.
Kad Sony 1991. gadā ieviesa litija jonu baterijas tirgū, patērētāju uztvere par portatīvu enerģiju mainījās. Šīs baterijas sākotnēji tika izstrādātas maziem ierīcēm, kas izraisīja lielas pārmaiņas visās personīgās tehnoloģijas jomās – piemēram, mobilo tālruņu, datoru, būtiski visām ierīcēm, kurām bija nepieciešama ilgāka baterijas darbība bez liela izmēra. Šo attīstību padara īpaši interesantu fakts, ka tā vienlaikus pārveidoja gan mūsu ikdienas dzīvi, gan visas nozares. Šī pāreja palīdzēja aizmirst zinātniskos eksperimentus un faktiski radīt produktus, ko cilvēki varēja iegādāties veikalos. Mūsdienās mēs redzam milzīgus tirgus, kas ir izveidoti ap šīm tehnoloģijām, ar uzņēmumiem, kas iegulda miljardos, lai izstrādātu labākas versijas. Un ne tikai ierīcēm vien, šī inovācija radīja pamatu jaunām lietošanas iespējām, piemēram, saules enerģijas uzkrāšanai, kas turpina iegūt nozīmi, virzoties uz zaļākiem alternatīviem risinājumiem.
Kopsavilkumā, ceļš no sākotnējām litija idejām līdz komerciālai realizācijai ir noteicis dzīvu ceļu nākotnei enerģijas krātuļu tehnoloģijām. Mācoties no šiem galvenajiem posmiem, mēs turpinām redzēt nozīmīgus panākumus, veidojot drošākus, efektīvākus un ilgtspējīgākus akumulatorus.
Litijs bateriju tehnoloģijās pašlaik ieviestas nanostrukturētas elektrodes, kas ievērojami maina spēles noteikumus attiecībā uz bateriju jaudu. Šīs sīkās struktūras rada daudz lielāku virsmas laukumu, kur norisinās ķīmiskās reakcijas, tādējādi ļaujot baterijām uzkrāt ievērojami vairāk enerģijas kopumā. Rezultātā mēs redzam jaunas paaudzes baterijas, kuru jauda ir apmēram par 30% lielāka nekā agrāk, turklāt tās arī uzlādējas daudz ātrāk – kāds svarīgs faktors lietotājiem, kas izmanto portatīvās elektrostacijas ceļojumu vai ārkārtas situāciju laikā. Vēl viena liela priekšrocība ir tā, ka nanotehnoloģijas faktiski padara šīs baterijas izturīgākas. Iepriekš ražotāji raizējās par bateriju ātru novecotību pēc atkārtotām uzlādes cikliem, taču šī problēma šķiet risināma pateicoties mikroskopiskiem uzlabojumiem elektrodu dizainā.
Siltuma vadība ir kļuvusi par būtisku faktoru, lai litija baterijas darbotos droši un bez problēmām. Pēdējā laikā attīstītās siltuma tehnoloģijas galvenokārt vērstas uz pārkaršanas un ugunsgrēku riska samazināšanu, kas var rasties, ja kļūst pārāk karsti. Jaunas dzesēšanas metodes efektīvi darbojas gan elektriskajos automobiļos, gan lielās enerģijas uzglabāšanas iekārtās, novēršot tā saukto termālo izraisīšanos, kas būtībā nozīmē, ka baterijas sāk nekontrolēti sildīties. Kad uzņēmumi uzstāda šādas siltuma vadības sistēmas, bateriju lietotāji parasti tiem uzticas vairāk, kas veicina to izmantošanas izplatīšanos dažādās nozarēs. Rezultātā mēs redzam, ka litija baterijas ieņem arvien svarīgāku lomu visās jomās — no tīkla uzglabāšanas līdz saules enerģijas rezerves sistēmām, parādot to nozīmi turpmākajai tehnoloģiju attīstībai.
Litija baterijas ir kļuvušas par ļoti svarīgām sastāvdaļām mūsdienu saules enerģijas uzglabāšanas iekārtās, palīdzot labāk izmantot atjaunojamos energoresursus. Saules enerģijas uzglabāšanas sistēmas darbojas, uzglabājot saules gaismas enerģiju, lai mājdzīvokļu īpašnieki varētu saņemt elektroenerģiju pat tad, kad saule nespīd tik spoži. Kas liek litija baterijām izcelties? Tās iztur daudzas uzlādes ciklus un darbojas efektīvi, tāpēc tās aizvien biežāk sastopamas gan mājās pie saules paneļiem, gan lielās rūpnieciskās iekārtās. Pētot jaunākos trendus, redzams, ka arvien vairāk cilvēku pāriet uz litija baterijām. Nozares prognozes liecina, ka šī nozare līdz nākamā desmitgade vidum radīs milzīgas ieņēmumus, kas sasniedz miljardus. Visi šie skaitļi norāda uz vienu skaidru lietu – litija tehnoloģijas, šķiet, noteiks, kā mēs uzkrāsim enerģiju turpmāk.
Litija bateriju mazais izmērs maina to, ko cilvēki var paveikt bez tīkla elektroenerģijas, īpaši dodoties teltīs vai nepieciešamības gadījumā izmantot rezervi. Tagad pieejamās pārnēsājamās elektrostacijas ietver inteligentas sistēmas, kas nodrošina bateriju ilgāku darbību, saglabājot labu veiktspēju. Arvien vairāk cilvēku vēlas viegluma iespējas, kas darbojas efektīvi, tāpēc pārnēsājamo elektrostaciju nozare strauji aug. Tirgus pētījumi liecina, ka tas nav vienkārši pagaidu parādība. Šīs ierīces liekas gatavas pārņemt lielu daļu no tīkla neatkarīgā tirgus. Tās patiešām ir kļuvušas par neatņemamu rīku, vai nu kādam nepieciešama elektroenerģija nedēļas nogales braucieniem vai negaidītām situācijām mājās.
Cietais elektrolīta akumulatori varētu pilnībā mainīt visu, kas saistīta ar litija tehnoloģijām, jo tiem ir ievērojami lielākas priekšrocības, piemēram, labāka drošība un daudz augstāka enerģijas blīvums. Galvenā atšķirība no parastajiem akumulatoriem ir to elektrolīta materiālā. Neizmantojot uzliesmojošas šķidrumus, šiem jaunajiem akumulatoriem ir cietais elektrolīts, kas ievērojami samazina ugunsgrēka iespējamību, un tieši to jau ilgus gadus ir vēlējušies visi, kas strādā ar akumulatoriem. Lielākā daļa ekspertu domā, ka šos akumulatorus veikalos sāks pārdot ap 2030. gadu, varbūt pat agrāk, ja viss veiksies labi. Lielas uzņēmumi jau tagad nopietni iegulda šīs tehnoloģijas attīstībā, bet visā pasaulē esošie laboratorijas strauji strādā pie masveida ražošanas metožu izstrādes.
Litija bateriju tehnoloģijas nākotne lielā mērā ir atkarīga no labākām pārstrādes metodēm, kas darbojas iekšā ar cirkulāru ekonomiku. Kad mēs runājam par atkritumu samazināšanu, vienlaikus atgūstot dārgmetālus no vecajām baterijām, šāda veida inovācijas patiešām ir svarīgas, lai saglabātu vidi. Dažas jaunas pieejas tagad ļauj pārstrādātājiem izvilkt apmēram 95% no vielām, piemēram, litiju un kobaltu no izmantotajām šūnām. Šāda veida atgūšanas līmenis ir diezgan ievērojams salīdzinājumā ar to, kas bija iespējams tikai pirms dažiem gadiem. Tā kā valdības pastiprina noteikumus par oglekļa pēdu un elektronisko atkritumu, daudzas ražotājfirms iegulda līdzekļus nākamās paaudzes pārstrādes sistēmās. Šādas ieguldījumu darbības palīdz uzņēmumiem izpildīt regulatīvos nosacījumus, vienlaikus pieņemot gudrākus lēmumus par to, kā ilgtermiņā rīkoties ar izejvielām.