По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 674–419.3

Развитие технологий хранения электроэнергии: от литий-ионных аккумуляторов к твердотельным батареям

Бронников К.В. студент, E-mail: bronnikov.kv@edu.gausz.ru, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», Тюменская область, г. Тюмень
Корнев С.М. преподаватель, E-mail: kornev.sm@gausz.ru, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», Тюменская область, г. Тюмень

Хранение электроэнергии является одной из основных проблем современного мира, особенно в связи с быстрым развитием возобновляемой энергетики и растущим спросом на мобильные источники энергии. Литий-ионные аккумуляторы, являющиеся сегодня основным решением для хранения энергии. Но они имеют ряд ограничений, включая низкую плотность энергии, риск перегрева и зависимость от редких материалов. В связи с этим все большее внимание уделяется разработке твердотельных аккумуляторов, которые обещают большую безопасность, более длительный срок службы и улучшенную производительность. В статье рассматривается эволюция технологий накопления энергии, преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов, а также перспективы перехода на твердотельные аккумуляторы.

Литература:

1. Смирнов Ю.А. Электромобиль: инфраструктура и электротехнические компоненты: учеб. пособие для вузов / Ю.А. Смирнов. — СПб.: Лань, 2024. — 476 с. — ISBN 978-5-507-49147-6. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/413726 (дата обращения: 19.03.2025). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

2. Смирнов Ю.А. Электромобиль: инфраструктура и электротехнические компоненты: учеб. пособие для вузов / Ю.А. Смирнов. — СПб.: Лань, 2024. — 476 с. — ISBN 978-5-507-49147-6. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/413726 (дата обращения: 19.03.2025). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

3. quto.ru: Плюсы и минусы твердотельных аккумуляторов. — URL: https://quto.ru/journal/articles/plyusy-i-minusy-tverdotelnykh-akkumulyatorov.htm

4. Козадеров О.А. Современные химические источники тока: учеб. пособие / О.А. Козадеров, А.В. Введенский. — 3-е изд., испр. — СПб.: Лань, 2022. — 132 с. — ISBN 978-5-8114-2121-3. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e. lanbook.com/book/212777 (дата обращения: 19.03.2025). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

5. Электрооборудование автомобилей и тракторов: учеб. пособие / составитель И.Л. Соколов. — пос. Караваево: КГСХА, 2021. — 120 с. — Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/252065 (дата обращения: 19.03.2025). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

6. Hi-tech: Ученые создали инновационную батарейку с молниеносной зарядкой. — URL: https://hi-tech.mail.ru/news/109005-uchenye-sozdali-innovacionnuyu-batarejku/

Появление и развитие передовых технологий, наряду с бурно развивающейся экономикой, приводят к острой потребности в более эффективном хранении энергии, которая способствует развитию технологий, обеспечивая более высокий уровень жизни. На сегодняшний день наиболее распространенным решением являются литий-ионные аккумуляторы. Литий-ионные аккумуляторы состоят из двух электродов — отрицательного и положительного, разделенных пористым сепаратором, который пропускает ионы, но предотвращает прямой контакт между электродами [1]. Электролит, содержащий соль лития в органическом растворителе, обеспечивает перемещение ионов Li+ между электродами. Положительный электрод обычно изготавливается из оксида лития с никелем, марганцем и кобальтом (NMC), а отрицательный — из графита. Несмотря на широкое применение и высокую эффективность литий-ионных аккумуляторов, их использование связанно с рядом технических и эксплуатационных ограничений. Проанализируем главные плюсы а также минусы литий-ионных аккумуляторов, для того чтобы понять, по какой причине они вплоть до этих времен остаются преобладающей технологией, но при этом стимулируют отбор других решений. Литий-ионные батареи имеют ряд существенных положительных сторон, которые сделали их преобладающей технологией в сфере сохранения энергии. Они различаются значительной энергетической плотностью, что позволяет держать большое число энергии в малогабаритном корпусе, что в особенности немаловажно для переносной электроники, а также электромобилей. Помимо этого, данные батареи имеют долгий срок службы, а также готовы переносить большое число циклов заряда-разряда без существенной потери емкости. Еще одним их плюсом считается сравнительно незначительный саморазряд по сравнению с другими видами аккумуляторов, что делает их удобными для продолжительного хранения. Кроме того, литий-ионные батареи функционируют в широком диапазоне температур, хотя с некоторыми ограничениями. Но у литий-ионных технологий имеется и значительные минусы. Они восприимчивы к большим температурам, что может послужить причиной к уменьшению времени работы или даже к возгоранию, что требует применения непростых систем управления с целью предоставления безопасности. При низких температурах (ниже –20 °C) их мощность существенно уменьшается, что ограничивает использование в экстремальных условиях. Помимо этого, изготовление литий-ионных аккумуляторов связано с серьезными экологическими проблемами. Добывание лития, а также кобальта, необходимых для их создания, зачастую сопровождается существенным ущербом для окружающей среды, в том числе загрязнение воды, почвы, а также высокие выбросы углекислого газа.

Для Цитирования:
Бронников К.В., Корнев С.М., Развитие технологий хранения электроэнергии: от литий-ионных аккумуляторов к твердотельным батареям. Электроцех. 2025;5.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: