Что происходит со старыми аккумуляторами для электромобилей?

В то время как признано, что электромобили сокращают выбросы углекислого газа, особенно при питании от возобновляемых источников энергии, мы по-прежнему получаем много вопросов о сроке службы аккумуляторов электромобилей и о том, не окажутся ли они в конечном итоге на свалке, что может лишить электромобилей статуса экологически чистых автомобилей. Здесь мы отвечаем на эти опасения.

Электрические транспортные средства (электромобили) больше не будущее, это настоящее.

Переход на электромобили ускорился по обе стороны Атлантики: к 2030 году в Великобритании будет введен запрет на продажу новых бензиновых и дизельных автомобилей 1 , а также поставлена цель, чтобы половина всех продаж новых автомобилей в США приходилась на электромобили. к 2030 году 2 .

«Беспокойство по поводу диапазона» была признана проблемой для потенциальных водителей электромобилей: 950 млн фунтов стерлингов (1.16 млрд долларов) государственного финансирования Великобритании в настоящее время предназначены для быстрой зарядки на станциях технического обслуживания и 1.3 млрд фунтов стерлингов (1.59 млрд долларов) для инфраструктуры зарядки электромобилей, включая дома и улицы.

Точно так же США заявили, что к 500,000 году по всей стране будет 2030 5 зарядных станций для электромобилей. Белый дом представил план распределения 4,091,000,000 миллиардов долларов (3 XNUMX XNUMX XNUMX фунтов стерлингов) между штатами по всей стране XNUMX , что должно помочь устранить беспокойство водителей о запасе хода.

Остается один вопрос для потенциальных покупателей электромобилей — что происходит с аккумуляторами электромобилей в конце их срока службы?

Как работают аккумуляторы для электромобилей?

В то время как двигатели внутреннего сгорания получают энергию от сжигания бензина или дизельного топлива, электрических транспортных средств питается напрямую от большой батареи. Эти аккумуляторы для электромобилей сильно отличаются от тяжелых свинцово-кислотных аккумуляторов в обычных автомобилях с двигателями внутреннего сгорания.

Аккумуляторы электромобилей намного ближе к батареям вашего мобильного телефона или ноутбука, но более надежны и имеют значительно увеличенный срок службы. В батареях для электромобилей используется блок, состоящий из более чем 2,000 отдельных литий-ионных элементов, работающих вместе. В батареях нет металлического лития, только ионы — атомы или молекулы с электрическим зарядом.

При подзарядке автомобиля электричество используется для химических изменений внутри аккумуляторов. Когда он движется, батареи используются для разрядки энергии.

Наш глава по рынкам будущего Грэм Купер объясняет: «Система управления батареями электромобиля — или BMS — позволяет аккуратно дозаправлять элементы. BMS сохраняет эффективность и срок службы батареи, поэтому батареи живут намного дольше, чем у вашего телефона или ноутбука (которые не имеют BMS)».

На сколько хватает аккумуляторов электромобилей?

Сотни аккуратно заправленных элементов внутри аккумулятора электромобиля означают, что каждый аккумуляторный блок, как ожидается, сохранит свою способность зарядки-разрядки на протяжении от 100,000 200,000 до 100,000 XNUMX миль. Производители настолько уверены в использовании аккумуляторов на дорогах, что большинство электромобилей имеют расширенную гарантию на восемь лет или XNUMX XNUMX миль пробега.

«Аккумулятор переживет автомобиль», — уверенно говорит Грэм Купер. «Сегодня большинство аккумуляторов для электромобилей имеют ожидаемый срок службы от 15 до 20 лет в автомобиле — и вторую жизнь в дальнейшем».

Также стоит отметить, что технология аккумуляторов для электромобилей все еще развивается, поэтому мы ожидаем, что по мере развития технологий срок службы аккумуляторов будет увеличиваться, а также становиться дешевле, меньше и даже легче.

Что произойдет с батареями электромобилей, когда они перестанут надежно и быстро питать автомобили?

Как только аккумулятор электромобиля начинает терять свою способность питать транспортное средство на расстоянии, в нем все еще есть полезный срок службы. Когда производительность аккумулятора электромобиля падает до 70% или меньше, начинается его «вторая жизнь».

Аккумулятор электромобиля имеет вторую жизнь после пробега от 100,000 200,000 до XNUMX XNUMX+ миль…

«Аккумулятор электромобиля получает вторую жизнь после пробега от 100,000 200,000 до XNUMX XNUMX+ миль», — объясняет Грэм. «У жизнеспособной батареи еще есть остаточный ресурс, поэтому ее можно повесить в гараже или в шкафу под лестницей в качестве статической системы накопления энергии батареи, если у вас есть Возобновляемая энергия источник как солнечные панели “.

Эта вторая ступень полезности батареи электромобиля в сочетании с возобновляемыми источниками энергии означает, что люди могут сэкономить на счетах и увеличить использование электроэнергии. чистая энергия .

Зеленый цикл для аккумуляторов электромобилей?

Помимо хранения энергии в вашем доме или на рабочем месте, в более Батареи EV может использоваться для питания заводов и улиц. В благотворном энергетическом цикле в конечном итоге заводы, производящие батареи, могут питаться от перепрофилированных батарей.

Производители электромобилей вкладывают большие средства, чтобы вдохнуть новую жизнь в автомобильные аккумуляторы. аккумуляторные системы хранения .

Toyota будет устанавливать батареи бывших электромобилей возле магазинов в Японии . Аккумуляторы будут использоваться для хранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями. Накопленная энергия затем будет использоваться для питания холодильников для напитков, подогревателей еды и прилавков со свежими продуктами в магазинах.

Renault также объявила, что батареи электромобилей от Renault Zoe EV будут перепрофилированы для выработки электроэнергии для электромобиля. Пауэрволт – домашняя аккумуляторная система хранения энергии. И Nissan запустил XStorage, используя автомобильные аккумуляторы Nissan Leaf в качестве систем хранения для дома и бизнеса.

Будут ли аккумуляторы электромобилей перерабатываться в конце их срока службы?

Да, когда срок службы аккумуляторов для электромобилей подойдет к концу, они будут переработаны. В США, когда типичная 8-10-летняя гарантия на батареи истекает, большинство поставщиков электромобилей могут повторно использовать батареи во второй или третий раз. Поскольку электромобили занимают поул-позицию на наших дорогах – снижение парниковых газов выбросы и шумовое загрязнение по сравнению с автомобилями, работающими на ископаемом топливе, — гонка продолжается, чтобы найти еще лучшие методы переработки, чтобы полностью раскрыть их экологический потенциал.

Выбрасывать аккумуляторы электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла — этого просто не произойдет.

«Рынок активной переработки аккумуляторов находится в зачаточном состоянии, поскольку автомобильные аккумуляторы настолько надежны и долговечны», — объясняет Грэм. «Но мы можем ожидать огромного роста технологий переработки. Выбрасывать батареи электромобилей на свалку не имеет ни экономического, ни экологического смысла — этого просто не произойдет».

Существующие методы плавки и выщелачивания будут усовершенствованы в ближайшие годы, как и конструкции аккумуляторов для оптимизации процесса разделения и переработки отработанных аккумуляторов. В Великобритании Управление по транспортным средствам с нулевым уровнем выбросов (OZEV) запустило Конкурс на 7 миллионов фунтов стерлингов (8.5 миллионов долларов) для автомобильных решений, которые решают проблемы, связанные с переходом на автомобили с нулевым уровнем выбросов, включая повышение устойчивости.

Бывший главный технический директор Tesla Дж. Б. Штраубель запустил Материалы Redwood , один из толпы новых стартапов, стремящихся решить проблему, которой еще не существует; как утилизировать аккумуляторы электромобилей, которые уже вышли из строя.

Штробель сказал Проводная : «Со всеми этими батареями в обращении кажется совершенно очевидным, что в конечном итоге мы собираемся построить экосистему восстановления».

Безопасность батареи, часть 1: предотвращение причинения вреда себе и другим

войдите

Недавно мы изменили дизайн нашего сайта, чтобы сделать его более удобным для вас.

возвращающийся клиент

Если у вас была учетная запись на нашем старом сайте, пожалуйста, создайте новую учетную запись и пароль (вы можете использовать тот же адрес электронной почты).

Ваши данные будут сохранены для следующей покупки.

Создать новый аккаунт

Забыли пароль

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ВРЕДА

Я помню, как стучал по С-ячейке после неудачной попытки открыть ее отверткой. Это были 1970-е годы, и, как и большинству детей в их однозначные годы, мне было любопытно. Я понятия не имел, что моя настойчивая попытка узнать, что лежит внутри, может привести к болезненному опыту. В преддверии весны 2020 года мне интересно, осознал бы потенциальную опасность даже средний взрослый; осознание существующих опасностей, таящихся в повседневных продуктах, по-видимому, не было столь широко распространено тогда, как сейчас.

С сегодняшним разнообразием составов батарей важно, чтобы мы понимали некоторые опасности, связанные с их современным химическим составом, и некоторые меры предосторожности против них. Моя попытка грубой силы открыть то, что, как я предполагаю, было либо угольно-цинковым, либо щелочным аккумулятором, могла бы привести к ужасным последствиям, если бы это был один из современных химических элементов аккумулятора.

Давайте рассмотрим несколько типов аккумуляторов с точки зрения безопасности.

Щелочные батареи

Несмотря на то, что они обеспечивают на 40 процентов больше энергии, чем обычная литий-ионная батарея, щелочные батареи обладают высоким внутренним сопротивлением, что делает их подходящими для маломощных устройств, таких как фонарики и портативная электроника. Именно из-за этого сопротивления это семейство аккумуляторов может свободно перемещаться с минимальным регулированием. Помимо стандартных 1.5-вольтовых щелочных батарей AA и AAA, с которыми мы все знакомы, эти батареи бывают еще меньших размеров, таких как батарея AAAA, элемент N и 12-вольтовая батарея A23; еще меньше размеры монеты и кнопки, такие как батарея LR1130 или более распространенная батарея LR44. Щелочные вещества относительно безопасно носить в кармане или бросить в сумочку для транспортировки по городу. Ожидайте, что они могут нагреться, если соприкоснутся с другими металлическими предметами, такими как монеты и ключи. Нагрев происходит в результате короткого замыкания в электросети, но вряд ли они загорятся. Щелочные батареи обычно не протекают при разрядке, как это было обычным делом с их предшественниками из цинкового металла.

Хотя их риск значительно ниже, чем при использовании других химических элементов аккумуляторов, безопасное обращение важно для защиты себя и окружающих от вреда. Безопасное обращение включает в себя здравый смысл, например, не хранить батареи рядом с горючими или легковоспламеняющимися предметами или не смешивать их так, чтобы их отрицательные и положительные клеммы соприкасались друг с другом. И, конечно же, это включает в себя никогда не применять тупую силу к любой батарее.

Несмотря на то, что щелочные батареи предназначены для утилизации после разрядки, многие знают, что их можно успешно перезарядить, чтобы продлить срок их службы. Зарядка наиболее эффективна, когда щелочная батарея все еще сохраняет 50 или более процентов своего заряда и ограничена всего несколькими циклами зарядки. Компания Microbattery не рекомендует эту практику, и она, конечно же, не рекомендуется и не одобряется производителями. Выброс газообразного водорода, образующегося при зарядке щелочной батареи, непредсказуемо может привести к взрыву.

Кнопочные и круглые батарейки

Опасность маленьких, круглых, дискообразных батареек, известных как батарейки-таблетки, в первую очередь заключается в их проглатывании детьми. Размер, форма и блеск вызывают их любопытство. Дети любят исследовать; младенцы и малыши любят брать предметы в рот. В 2015 году Национальный совет безопасности (NSC) сообщил о девятикратном увеличении числа случаев травм или смертей из-за батареек за последнее десятилетие. Ежегодно около 3,000 детей проходят лечение от проглатывания батареек. Как и фармацевтические продукты, батареи следует хранить в недоступном для них месте.

Проглоченные батарейки, которые застревают в пищеводе, могут повредить стенку пищевода и окружающие ткани. Это происходит, когда слюна или вода, действуя как проводник электрического тока, создают химическую реакцию, которая приводит к образованию сжигающего ткани едкого гидроксида. Батареи, которые безвредно проходят через пищевод, могут изъязвлять слизистую оболочку желудка. Поскольку они доступны в различных химических типах — литиевые батарейки-таблетки, воздушно-цинковые батарейки для слуховых аппаратов, часовые батарейки из оксида серебра, щелочные и другие — степень и тип вреда зависит от химического состава.

Если вы подозреваете, что кто-то проглотил кнопочный элемент или батарейку любого другого типа, немедленно позвоните в местный токсикологический центр и следуйте их инструкциям, ожидая прибытия помощи. При звонке полезно знать идентификационный номер аккумулятора, указанный на его упаковке. Его можно использовать для перекрестных ссылок с их базой данных, чтобы узнать марку батареи или инструкции по конкретному химическому составу.

В Соединенных Штатах вы можете набрать 24-часовой Национальная горячая линия по приему аккумуляторов: (800) 498-8666.

Свинцовые батареи

Свинец является разъедающим ткани элементом, который можно легко проглотить загрязненными руками, касающимися рта или глаз, или при вдыхании загрязненной пыли. Клеммы стартерной батареи выполнены из свинца. Электрические короткие замыкания, вызванные разливом свинцовой кислоты, создают сильные пары водорода, которые вредны при вдыхании или в присутствии источника воспламенения, могут вызвать небольшой взрыв.

Дети и плоды наиболее уязвимы к вреду от отравления свинцом. Это может негативно повлиять на их рост, повредить мозг, вызвать поражение почек, ухудшить слух и вызвать поведенческие проблемы. У взрослых он может подавлять память и концентрацию, а также наносить вред репродуктивной, сердечно-сосудистой и нервной системам.

Из электролитов, присутствующих во всех батареях, свинцово-кислотный считается одним из самых коррозионно-активных. Безопасное обращение и безопасное хранение для защиты от вдыхания, проглатывания и доступности для детей являются обязательными. При хранении или работе со свинцово-кислотным аккумулятором выбирайте хорошо проветриваемое место.

Литий-ионные и одноразовые литий-металлические батареи

Энергоемкие литий-ионные аккумуляторы в настоящее время являются передовыми химическими аккумуляторами. Они предлагают много преимуществ для потребителей. Они мощны, эффективны и не страдают проблемами с памятью. Они также относятся к батареям, которые представляют наибольшую опасность при неправильном обращении. В феврале 2018 года в отчете Комиссии США по безопасности потребительских товаров о состоянии проекта батарей с высокой плотностью энергии сообщалось о более чем 25,000 400 случаев перегрева или возгорания за пятилетний период, связанных с более чем XNUMX типами потребительских товаров, связанных с батареями.

Из-за их потенциальной опасности большинство авиакомпаний запрещают перевозку литиевых батарей в зарегистрированном багаже и строго ограничивают их количество в ручной клади. Легкодоступные огнетушители могут быстро потушить пожар в салоне, в то время как пожар, не обнаруженный своевременно в зарегистрированном багажном отделении самолета, может быть гораздо более разрушительным. Ограничения обычно допускают не более двух единиц, не превышающих в общей сложности 320 ватт-часов, вместе взятых в ручной клади. За 15-летний период 1991-2016 годов на долю литиевых аккумуляторов пришлось 138 авиационных происшествий.

Согласно некоторым опубликованным отчетам, короткое замыкание часто является причиной выхода из строя литий-ионных аккумуляторов при транспортировке. Важно помнить, что нельзя хранить и перевозить их в металлических контейнерах или смешивать с другими батарейками, ключами или монетами в кармане. Контакт с другими металлами может вызвать серьезные ожоги пламенем, которые трудно контролировать после возникновения. Запасные литий-ионные аккумуляторы следует хранить в оригинальной упаковке или тщательно завернуть в пластиковый пакет во избежание короткого замыкания.

Цилиндрическая литий-ионная батарея 18650, напоминающая по внешнему виду большую щелочную батарею AA, при коротком замыкании обеспечивает постоянный ток, который может привести к выбросу пламени и взрывному самоуничтожению. Эта батарея широко используется с устройствами для вейпинга, которые в последнее время привлекли внимание средств массовой информации. Поскольку не все литий-ионные элементы поставляются со встроенными предупредительными средствами защиты, рекомендуется придерживаться известных брендов и дистрибьюторов.

С ростом использования продуктов для вейпинга инциденты, связанные с электронными сигаретами, составляют значительный процент инцидентов с литиевыми батареями. Исследование, проведенное Университетом Джорджа Мейсона, оценило более двух тысяч посещений отделений неотложной помощи за двухлетний период, закончившийся в 2017 году, из-за травм, связанных со взрывом продуктов для вейпинга. Травмы варьировались от тяжелых ожогов до смерти. Большая часть этих инцидентов произошла, когда устройство для вейпинга находилось в кармане, использовалось или заряжалось.

Повышенная летучесть одноразовых первичных литиевых батарей, оснащенных металлическим катодом, требует от них еще более строгих правил перевозки, чем для литий-ионных. Известные как литий-металлические батареи, они часто обладают большей емкостью, чем их перезаряжаемые аналоги. Например, высокоэнергетический тионилхлорид лития (LiSOCI₂ или LTC) запрещается использовать в любых потребительских товарах. Его способность достигать очень высоких температур делает его одним из самых опасных аккумуляторов. Требуется специальная подготовка по обращению, транспортировке и утилизации.

Обращение с литий-ионными аккумуляторами

Несмотря на опасность, литий-ионные аккумуляторы безопасны для использования при ответственном обращении. Неправильное обращение с аккумулятором с чрезмерной нагрузкой, быстрой зарядкой или зарядкой при температуре ниже нуля подвергает аккумулятор стрессу и может привести к потенциально опасным последствиям. Избегайте хранения при напряжении ниже рекомендуемого на элемент, так как это может способствовать росту дендритов, что может привести к полному короткому замыканию. Последующее повышение температуры до 500°C (932°F) приведет к воспламенению или взрыву.

Литиевая батарея, которая перегревается, вздувается или издает шипящие звуки, должна быть немедленно перемещена на негорючую поверхность, на улицу и подальше от легковоспламеняющихся материалов и людей. Если это безопасно, извлеките аккумулятор из устройства.

Небольшие возгорания литий-ионных аккумуляторов можно контролировать так же, как и другие возгорания. Тушить пожары помогут пенные огнетушители и другие материалы, такие как сухие химикаты ABC, графитовый или медный порошок или карбонат натрия. Поскольку литий-ионные батареи содержат мало металлов, которые могут вступать в реакцию с водой, FAA предписывает бортпроводникам использовать воду или газированные напитки, которые охлаждают прилегающие территории, чтобы предотвратить распространение. Однако при более крупном пожаре, например, в электромобиле, вода будет неэффективна и может усугубить пожар. Борьба с ним с помощью огнетушителя класса D, предназначенного для этого типа пожара, была бы лучшим средством.

Всегда читайте инструкции производителя по безопасному обращению с аккумуляторами и устройствами.