Презентации литий ионного аккумулятора

Литий-ионные аккумуляторы – зеленая экономика

Описание презентации по отдельным слайдам:

Литий-ионные аккумуляторы – зеленая экономика
Март 2011

Средний легковой автомобиль выбрасывает в год столько углекислого газа, сколько весит сам.
280 наименований вредных веществ содержится в выбросах автотранспорта
225 тыс. человек ежегодно умирает в Европе от заболеваний, связанных с выхлопными газами. Экологи и медики сходятся во мнении: у нас жертв как минимум в 2 раза больше.
48 кг различных канцерогенных веществ в год вдыхает житель крупного мегаполиса. На 4 года меньше живет средний житель мегаполиса по сравнению с теми, кто живет в сельской местности.
Пробки и экология — проблемы больших городов
2
Кардинальное решение –
ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТ

В 2015 году во всем мире будет почти пять млн. единиц электротранспорта.
Прогноз развития электротранспорта в мире
3
Рынок ЛИА, *10 млн. долларов
Электротранспорт, *10000
Источник: JP Morgan

Серийные электробусы на выставке в Китае
4

Программы стимулирования электротранспорта в мире
5

Электротранспорт более экономичен в эксплуатации
6

Преимущества электробуса при одинаковой зарядке/заправке на 100 руб.
7
0 км.
25 км.
0 км.
Автобус с ДВС*)
Электробус
100 км.
+75 КМ, в 4 раза больше!
Пробег Электробуса при зарядке на 100 руб. составляет 100 км
*) Городской цикл 19л/100 км

Предложение по внедрению электротранспорта
Цель Программы: внедрение в городах России современного и экологичного пассажирского и грузового электротранспорта.
Программа реализуется в 3 этапа:
Этап 1. Тестирование опытных образцов.
Городам представляет несколько образцов пассажирского электротранспорта для испытаний. Продолжительность 6-8 мес.
В результате тестирования электротранспорта и формирует пакет заказов от регионов.
Этап 2. Развертывание и эксплуатация.
Замена существующих автомобилей на ЭТС. Продолжительность 8-12 месяцев.
В результате: в 2012 году в городах появятся первые электротранспортные средства отечественного производства.
Этап 3. Масштабирование. Подключение к Программе значительной части таксопарка городов . Закупки электротранспорта у российских производителей.
В результате: К 2015 году возможна замена 10% парка автобусов на электробусы.
8

Предложение по поддержке электротранспорта
Предлагаем ввести следующие льготы и субсидии для конечных приобретателей электротранспортных средств:
На период 2012 по 2015 освободить владельцев электротранспортных средств от транспортного налога;
После испытаний с 2012 г. ввести целевой показатель
и обеспечить внедрение ЭТС в
городских автобусно-троллейбусных парках:
2012 – 0,5%, 2013 – 2,0%, 2014 – 5%, 2015 – 10%.
В период с 2012 по 2015 гг. ввести одноразовые
субсидии конечным приобретателям
электротранспорта.
9

Внедрение электротранспорта позволит
10
Электротранспорт – экология городов России.

Литий-ионные аккумуляторы
для энергетики

Цель внедрения накопителей энергии на основе литий-ионных аккумуляторов (ЛИА)
12
Повышение управляемости и безопасности энергосистемы, предупреждение системных сбоев.
Обеспечение возможности интеграции всех видов генерации и систем аккумулирования энергии.
Снижение потерь электроэнергии.
Оптимизация генерации и потребления.
Снижение объемов прироста сетевого и генерирующего оборудования.

Повышение управляемости и безопасности энергосистемы, предупреждение системных сбоев
13
Остановка насосов водяного охлаждения и систем безопасности АЭС – это экологическая катастрофа.
Резервные источники питания для систем жизнеобеспечения АЭС

Сглаживание пиков нагрузки в сетях
14
Стационарные системы регулирования частоты напряжения электростанций и нагрузки в электросетях
Выравнивание частотных характеристик: при увеличении загрузки и снижении частоты в сети аккумуляторные батареи отдают энергию; при снижении нагрузки и повышении частоты происходит подзарядка батарей – данные меры стабилизируют амплитудно-частотные характеристики сети.
Заряд батареи
Разряд батареи, питание электрогенератора
Улучшение качества тока
Повышение управляемости и безопасности энергосистемы, предупреждение системных сбоев

15
Для больниц, Центров хранения информации и других объектов первой категории по энергообеспечению
Источники бесперебойного питания
Время перехода в штатный режим питания от накопителей на ЛИА составляет несколько миллисекунд против 4-6 минут необходимых для запуска дизель-генераторов резервного питания.
Накопители на ЛИА могут обеспечить требуемое время автономного бесперебойного питания и работать совместно с дизель-генераторами резервного питания.

Накопители для альтернативной энергетики
16
Накопители энергии, вырабатываемой альтернативными источниками энергии.
Накопление энергии в периоды выработки излишков электроэнергии, возвращение энергии в периоды пониженного уровня выработки электроэнергии (при отсутствия ветра – для Ветроэлектростанций, ночью – для Солнечных батарей)

Ожидаемая эффективность при внедрении накопителей энергии на основе ЛИА
17
Снижение потерь электроэнергии
В сетях всех классов напряжения предполагается снижение потерь на 15-20% за счет уменьшения передачи энергии в периоды пиковых нагрузок. Это даст экономию порядка 28 млрд. кВтч в год, что эквивалентно выработки в год электростанциями мощностью 4,3 ГВт (эквивалентно мощности 2 Бурейских ГЭС). Ожидаемая экономия порядка 3 млрд. руб. в год.
В магистральных сетях аналогичное снижение потерь электроэнергии (с 4,8% до 3,8%) соответствует экономии порядка 2,5 млрд. руб. в год.
Оптимизация генерации и потребления
Сглаживание графиков нагрузки (экономия порядка 15 млрд. руб. в год).
Повышение пропускной способности линий электропередач до 30% (экономия порядка 20 млрд. руб. в год) и выдача «дешевой» генерации.
Сетевые показатели
Снижение вероятности системных аварий на 20% (экономия порядка 80 млн. руб. в год).
Снижение недоотпуска энергии потребителям в два раза (экономия порядка 180 млн. руб. в год)
Снижение объемов прироста сетевого и генерирующего оборудования
Экономия прироста установленной мощности электростанций на 3-5% за счет снижения требуемого резерва мощности (экономия порядка 12 млрд. руб. в год)
Суммарная эффективность составит около 38 млрд. руб. в год.

Накопители энергии. Готовые решения.
18
Срок поставки готовых накопителей 4-6 месяцев.

Источник

1 Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов И.А. Профатилова, В.А. Тарнопольский Департамент развития, Группа компанийРусские аккумуляторы 2009. — презентация

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемwww.accumulator.ru

Похожие презентации

Презентация на тему: » 1 Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов И.А. Профатилова, В.А. Тарнопольский Департамент развития, Группа компанийРусские аккумуляторы 2009.» — Транскрипт:

2 1 Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов И.А. Профатилова, В.А. Тарнопольский Департамент развития, Группа компанийРусские аккумуляторы 2009 Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов И.А. Профатилова, В.А. Тарнопольский Департамент развития, Группа компанийРусские аккумуляторы 2009

3 2 Основные подходы к повышению безопасности ЛИА Стандарты безопасности современных литий-ионных аккумуляторов Заключение Введение. Принцип работы ЛИА и основы безопасности Содержание Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

4 3 1. Ведение. Принцип работы литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) и основы безопасности Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

5 4 Внутреннее устройство и схема работы ЛИА Химическая энергия электрическая энергия LiCoO 2 + C 6 Li 1-x CoO 2 + Li x C 6 Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

6 5 Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов Высокая удельная энергия ( Втч/л) Высокие значения емкости и напряжения ( В) Отсутствие эффекта памяти Чувствительность к перезарядам и переразрядам Проблемы с безопасностью – вероятность воспламенения и взрыва Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

7 6 Массовые отзывы литий-ионных аккумуляторов и батарей ведущими производителями гг. Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

8 7 Основные факторы определяющие безопасность ЛИА Воздействие Дизайн ЛИА Компоненты ЛИА АнодКатод Электролит Сепаратор Реакции термического разложения Экзотермическое тепло Термический разгон аккумулятора Разгерметизация, горение, взрыв Типы воздействий: Внешнее или внутреннее короткое замыкание Нагревание от внешнего источника Перезаряд / переразряд Механическое повреждение Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

9 8 Что происходит при разогреве аккумулятора? Разложение защитной плёнки на аноде [выделение тепла] Плавление полиолефинового сепаратора [поглощение тепла] Термическое разложение электролита LiC 6 + электролит Li 1-x CoO 2 + электролит Выделение О 2 из катода Экзотермические реакции между продуктами разложения защитного слоя, связующего (PVdF) и LiC 6 /O 2 Температура, о С Электрохимические реакции при заряде аккумулятора Анод: C + Li + + e — LiC 6 Катод: LiCoO 2 Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe — Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

10 9 2. Основные подходы к повышению безопасности ЛИА 2.1 Внешние электронные элементы защиты 2.2 Использование блокирующего сепаратора 2.3 Модификация электролита 2.4 Повышение безопасности материала анода 2.5 Повышение безопасности материала катода Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов (Профатилова И.А.)

4.3 или 4.3 или » title=»10 Основные способы повышения безопасности ЛИА 2.1 Внешние электронные элементы защиты Контроллер напряжения аккумулятора (>4.3 или 4.3 или » > 11 10 Основные способы повышения безопасности ЛИА 2.1 Внешние электронные элементы защиты Контроллер напряжения аккумулятора (>4.3 или 4.3 или 4.3 или 4.3 или «> 4.3 или 4.3 или «> 4.3 или 4.3 или » title=»10 Основные способы повышения безопасности ЛИА 2.1 Внешние электронные элементы защиты Контроллер напряжения аккумулятора (>4.3 или 4.3 или «>

Источник

Перспективы промышленного производства наноразмерного оливина для литий-ионных аккумуляторов нового поколения ГК «Русские аккумуляторы» Тарнопольский В.А. — презентация

Презентация была опубликована 7 лет назад пользователемЛариса Ярошева

Похожие презентации

Презентация на тему: » Перспективы промышленного производства наноразмерного оливина для литий-ионных аккумуляторов нового поколения ГК «Русские аккумуляторы» Тарнопольский В.А.» — Транскрипт:

1 Перспективы промышленного производства наноразмерного оливина для литий-ионных аккумуляторов нового поколения ГК «Русские аккумуляторы» Тарнопольский В.А. Профатилова И.А.

2 Структура доклада 1.Основные характеристики и принцип работы литий- ионного аккумулятора; 2.Требования к электродным активным материалам; 3.Нанокомпозит LiFePO 4 *С как катодный активный материал; 4.Производители и потребители наносодержащих аккумуляторов (nano-enabled batteries); 5.Разработка наносодержащих литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в ГК «Русские аккумуляторы»

3 Баланс мощности и энергоёмкости современных аккумуляторов Li-polymer

4 Основные характеристики и развитие ЛИА Сравнение характеристик ЛИА и конкурирующих систем ЛИАNi-CdNiMHAg-ZnPb-acid Напряжение, В Удельная энергия, Вт*ч/кг Максимальные токи30 С5 С5 С4С4С1С1С5 С US$/Вт*ч Вт*ч/л Вт*ч/кг Совершенствование литий-ионной технологии – следствие жёсткой коммерческой и научной конкуренции

5 Принцип работы литий-ионного аккумулятора (ЛИА) LiCoO 2 + C 6 Li 1-x CoO 2 + Li x C 6 (катод) (анод)

6 1.Высокая энергоёмкость (много активных ионов Li + в структуре, элементная и структурная чистота); 2. Возможность быстрого переноса ионов Li + в объёме материала (наличие в структуре каналов или полостей для переноса ионов Li + из объёма на поверхность и обратно, сокращение дистанции переноса). 3. Высокая электронная проводимость поверхности частиц (необходимо переносить электрон со всех точек поверхности частиц до токоотвода). 4. Безопасность, дешевизна, экологичность, доступность сырья. Функция электродного активного материала и требования к нему. Внешняя цепь LiCoO 2 Li + + CoO 2 + e —

7 Каналы и полости для переноса ионов Li + в структурах катодных материалов. LiCoO 2 LiMn 2 O 4 LiFePO 4

8 Современные катодные материалы для ЛИА LiCoO 2 : 80-90% рынка. К 2015 г. доля LiCoO 2 составит от 10 до 60% по разным прогнозам LiCo 1-x M x M Y O 2, M, M = Ni, Mn, Al,… LiMn 2 O 4 : 5-7% рынка. LiFePO 4 : рынок зарождается. + Высокая ёмкость, малый саморазряд, сформированность рынка, простота производства — Дорогое сырьё, токсичность, проблема безопасности, малая удельная мощность. — Быстрая необратимая деградация при работе (особенно при высоких температурах). + Очень дёшево, хорошая ёмкость. — Дорогое сырьё, токсичность, + Высокая ёмкость, малый саморазряд, сформированность рынка, простота производства проблема безопасности, малая удельная мощность — Сложная технология, инерционность рынка. + Безопасно, экологично, высокая мощность, потенциально дёшевое сырьё.

9 Материал нового поколения – LiFePO 4 *C (оливин) 1.Очень быстрый транспорт лития в твёрдой фазе + бОльшая (в

раз) площадь поверхности = предельные токи увеличиваются в десятки раз; 2.Безопасен; 3.Дешёвое сырьё; 4.Экологичен; 60 нм 3000 нм Традиционный катодный материал Нанокомпозит: Нанокристаллы LiFePO 4 (50нм) с углеродным покрытием (5нм) Преимущества наноразмерного оливина по сравнению с традиционными катодными материалами: Углеродное покрытие

10 Оптимальные размеры кристаллов LiFePO 4 и толщина углеродного покрытия Микрофотографии наночастиц оливина. J.-K. Kim et al. // Journal of Power Sources 166 (2007) 211–218.

11 Контроль размеров частиц – LiFePO 4 при его синтезе Микрофотографии образцов LiFePO 4, синтезируемых при различных температурах J.-K. Kim et al. // Journal of Power Sources 166 (2007) 211– о С: нанокристаллы не успели сформироваться 600 о С: нанокристаллы хорошо сформированы 700 о С: нанокристаллы успели агломерироваться Удельная ёмкость образцов, синтезированных при температурах 500 (а), 600 (b) и 700 о С (c) 600 о С 500 о С 700 о С Работоспособность LiFePO 4 определяется размерами частиц:

12 Недостатки LiFePO 4 и их преодоление Таким образом, оливин работоспособен только в виде нанокомпозита, где частицы LiFePO 4 покрыты электропроводящим углеродным нанослоем. Низкая электронная проводимость поверхности нанокристаллов; Низкая ионная проводимость в объёме кристаллов LiFePO 4 ; Невысокая энергоёмкость; Сложная методика серийного производства; ПроблемаПути решения Нанесение углеродного покрытия 1. Уменьшение размеров кристаллов сокращение диффузионного пути; 2. Модификация структуры LiFePO 4 ; Пытаются допировать LiFePO 4 ; Отработка технологии, наращивание объёмов производства;

13 Финансирование зарубежных разработок Гранты Департамента Энергетики США на разработки в области разработки LiFePO 4 и ОЛИА, (2009г.) A123 Systems, Inc. $249.1 млн. долл. США. Manufacturing of nano-iron phosphate cathode powder and electrode coatings; fabrication of battery cells and modules; and assembly of complete battery pack systems for hybrid and electric vehicles. Saft America, Inc млн. долл. США. Jacksonville, FL Production of lithium-ion cells, modules, and battery packs for industrial and agricultural vehicles and defense application markets. Primary lithium chemistries include nickel-cobalt-metal and iron phosphate.

14 Производители и потребители LiFePO 4 Источники: Nano-Enabled Batteries for Portable and Rechargeable Applications // Innovative Research and Products, Inc., USA, 2009; Основные производители LiFePO 4 и ОЛИА: A123 Systems U.S., Toshiba, Valence Technology, BAK Battery, Actacell USA, BYD China, GAIA Germany, Phostech Lithium и другие. Потребители ОЛИА и марки выпускаемой продукции: Toyota( Prius), Phoenix, Tesla Energy (Tesla Roadster), Think Nordic, Grand Tourer, Continental AG Germany (Chevy Volt).Motorcycle-Killer, Zero motorcycle, Electric cycles, Vectrix Corp., Segway. Panasonic, Sanyo.

15 Прогноз развития мирового рынка нано-ЛИА* * Nano-Enabled Batteries for Portable and Rechargeable Applications // IRAP, 2009 ** The Freedonia Group, Inc. Съёмная батарея для ноутбука – до 10 ч. работы Батарея для беспроводного электроинструмента Батарея для электромобиля Электромобили, гибридные ТС Развитие мирового рынка стандартных ЛИА**

16 Новые рынки для нано-ЛИА С заменой LiCoO 2 на LiFePO 4 стоимость ЛИА уменьшается на 50-70%, что приводит к появлению новых рынков для ЛИА: автономные инструменты, аварийное освещение, UPS, медицинское оборудование, гибридные автомобили, электромобили, электрические велосипеды, скутеры, игрушки, инвалидные коляски, альтернативная энергетика, военные цели, итд. ЛИА типоразмера стандартного стартерного СКА Стандартный военный типоразмер Батарея для электроскутера Батарея из 100 DD ячеек (по 7.5Aч, 320г.): 360В, 500А импульсы.

17 Новые рынки для нано-ЛИА Электровелосипед и его батарея для : 36В, 10Ач Модуль оливиновой батареи электромобиля. Triac (80 миль в час, дальность хода миль). ЛИА для портативной электроники: 3В, 0.75Ач ($17 вместе с ЗУ). A123 systems. 6.6В, 2.2 Ач, 180г. (1500 руб.) Разрядные токи: С ОЛИА в мягком корпусе фирмы Valence.

18 Основные предприятия ГК «Русские аккумуляторы» 1.Аккумуляторные заводы: Подольский аккумуляторный завод. Производит стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы с 1929г. Курский завод «Аккумулятор». Построен в 1944 г. Производит более 400 наименований аккумуляторов (свинцово- кислотные, Ni-Cd, Ni-Fe). Ежегодное производство — более 360,000,000 Ah. «Исток», г. Курск. Производство запущено в 2002г. Выпускаются стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы. Электроисточник (г. Саратов) С 1929г. производит свинцово-кислотные стартерные аккумуляторы и серебряно- цинковые ХИТ для аэрокосмицеских, военных и специальных применений. ИТОГО: Совокупное производство – более половины производимых в России аккумуляторов. 2. Производство материалов: РязЦветМет (г. Рязань). Основан в 1953, полностью переоборудован и запущен в 2008г. Самый крупный производитель Pb/Sn и Pb/Sb сплавов. Одно из крупнейших перерабатывающих предприятий в России. 3. Компании, осуществляющие закупки и продажи батарей и материалов

19 Деятельность Холдинга «Русские аккумуляторы» в направлении организации производства LiFePO 4 в России 1.Производство материалов для ЛИА: ГК «Русские аккумуляторы» в сотруднисчестве с ИОНХ РАН им. Н.С. Курнакова и ИФХЭ РАН им. А.Н. Фрумкина разрабатывает технологию производства нанокомпозиционного оливина и ОЛИА. получены работоспособные образцы приемлемой ёмкости. Ведутся работы по усовершенствованию и масштабированию технологии. 2.Производство опытных образцов ЛИА: Нами оборудована лабораторная линия по сборке и тестированию призматических ЛИА в мягкой упаковке (аналоги промышленно выпускаемой зарубежной продукции). В настоящее время мощности используются для подготовки к серийному производству и тестирования отечественных и зарубежных материалов. Сотрудничаем с: ИОНХ РАН им. Н.С. Курнакова и ИФХЭ РАН им. А.Н. Фрумкина, НПП «УФИМ», ОАО «НИИСТА», НТЦ «АНК».

20 Спасибо за внимание!

21 A Graph Showing The Energy Density Of Various Batteries Types

Источник