Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей необходимо изучить

Когда защитники окружающей среды кричат: «Покупайте электромобили, чтобы спасти планету» и когда владельцы Tesla говорят о том, насколько они безвредны для окружающей среды, некоторые задаются вопросом: «Неужели Tesla и другие электромобили действительно так хорошо выглядят?» Ответ на этот вопрос может удивить владельцев электромобилей, таких как Tesla, Volt и Leaf. Да, ваш автомобиль Tesla снаружи выглядит зеленым, но для людей, которые действительно знают его стоимость, это оберегает окружающую среду.

После серии исследований экологических издержек электромобилей литий-ионные батареи, используемые в электромобилях, были в центре их исследовательской работы, которую они опубликовали. Результаты показывают, что экологический разрыв между автомобилями с двигателями внутреннего сгорания и электромобилями не так велик, как думают люди. Если не принимать во внимание выбросы углерода, нельзя игнорировать ущерб окружающей среде, причиненный производством литиевых батарей.

Электромобили действительно зеленые?

Как делаются литиевые батареи?

У Карла Сагана есть мудрое высказывание: «Мы живем в обществе, которое зависит от технологий, чтобы действовать умно, но большинство людей в этом обществе частично понимают технологии. Карл Саган также прямо упомянул литиевые батареи. Любой, кто осмотрится в пределах трех футов, может найти что-то сделанное по технологии литиевых батарей, но на самом деле многие люди ничего не знают о технологии литиевых батарей.

Как работает литиевая батарея? Как и другие батареи, принцип работы литиевой батареи заключается в том, что два положительных и отрицательных электрода батареи химически реагируют с электролитом. Сразу же между положительным (положительно заряженным) и отрицательным (отрицательно заряженным) электродами литиевой батареи генерируется текущий заряд, т.е. ток. Металлический литий можно использовать для изготовления батарей с высокими эксплуатационными характеристиками, поскольку металлический литий обладает хорошей проводимостью и представляет собой высококачественный электролит с высоким потенциалом. Конечно, электрохимическая реакция литиевой батареи может быть обращена вспять, позволяя литиевой батарее многократно заряжаться и разряжаться.

Хотя у литиевых батарей есть различные преимущества, у них также есть много недостатков:

Металлический литий - это вещество, которое может нанести вред окружающей среде.

Металлический литий легко воспламеняется и может бурно реагировать со многими веществами, о чем свидетельствуют фотографии аварии с возгоранием литиевой батареи в электромобиле Tesla, но эта авария с возгоранием литиевой батареи является лишь одной из многих опасностей, которые может вызвать металлический литий.

Агентство по охране окружающей среды США считает, что сильные флюсы, используемые для получения электролитов из металлического лития и катода батареи, могут привести к различным заболеваниям, включая рак и заболевания нервной системы. В частности, металлический кобальт, используемый для производства сжатых литиевых батарей большой мощности, является сильно канцерогенным ядом. Пока кто-то подвергается воздействию металлического кобальта, его легкие, нервы и дыхательные пути с большой вероятностью будут поражены.

Теперь люди обнаружили закономерность: пока он используется для производства промышленных флюсов, он вреден для окружающей среды и людей. Хорошо известно, что промышленные флюсы широко используются в производстве аккумуляторов.

Другие вещества, используемые для изготовления литиевых батарей, могут быть не такими вредными, но ни одно из них не является безвредным. С точки зрения канцерогенности материалы пленки лития-железа, используемые для получения низкой плотности энергии, не так высоки, как металлический кобальт, но нельзя игнорировать отрицательное воздействие пленочных материалов литий-железо на организмы.

Электромобили становятся все более популярными?

Очевидно, что производство электромобилей и подключаемых к сети гибридных автомобилей связано с экологическими издержками. Так каково же влияние литий-ионных аккумуляторов на Арктику? Норвегия опубликовала исследование о влиянии жизненного цикла электромобилей на потенциал глобального потепления, в котором рассматривается весь процесс от начала производства минеральных материалов, необходимых для производства электромобилей, до их утилизации по окончании срока службы. До публикации исследования в Норвегии ни одно другое исследование не рассматривало энергоемкий производственный процесс для электромобилей, игнорируя важный момент, что электромобили не более экологически безопасны, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Что касается потенциального воздействия глобального потепления, негативное влияние электромобилей на 24% ниже, чем у автомобилей с бензиновым двигателем, а негативное влияние электромобилей на 10–14% ниже, чем у автомобилей с дизельным двигателем. Эти цифры для электромобилей выглядят неплохо, но ситуация совершенно иная, если учесть источник электричества, используемый в электромобилях. Если электричество, используемое электромобилями, производится с использованием угля в качестве топлива, отрицательное воздействие электромобилей на окружающую среду на 17–27% выше, чем у дизельных и бензиновых двигателей.

Приведенные выше данные основаны на результатах исследований, проведенных в структуре производства электроэнергии в Европе. Источники энергии в европейском регионе сосредоточены на атомной энергетике, гидроэнергетике и других возобновляемых источниках энергии, которые выше, чем в остальном мире.

Воздействие электромобилей на потенциал глобального потепления напрямую зависит от природного газа, который обычно считается чистым ископаемым топливом. Если электромобили используют в качестве топлива электричество, произведенное с использованием природного газа, негативное воздействие на окружающую среду всего на 12% меньше, чем у бензиновых двигателей. Это в основном то же самое, что и дизельный двигатель.

Печально, что если электричество, используемое электромобилями, производится с использованием угля в качестве топлива, негативное воздействие на окружающую среду будет на 17–27% выше, чем у дизельных или бензиновых двигателей. Эта ситуация особенно серьезна в Соединенных Штатах, где производство электроэнергии на угле в США составляет 45% от общего объема производства электроэнергии в США; В трех штатах США, Теннесси, Пенсильвания и Огайо, источник электроэнергии почти полностью работает на угле. В штатах США с большим населением покупка электромобиля не только отравит окружающую среду, но и окажет негативное влияние на глобальное потепление, а его воздействие на окружающую среду будет намного сильнее, чем у автомобиля с бензиновым двигателем.

Почему электромобили, которые когда-то считались «нулевыми выбросами», вызывали такое сильное загрязнение окружающей среды? Ответ прост: производство аккумуляторов для электромобилей потребляет много электроэнергии. На первое поколение электромобилей и аккумуляторов приходилось около 40% выбросов углерода электромобилем на протяжении их жизненного цикла, что вдвое превышает выбросы углерода автомобиля с бензиновым двигателем.

Если электромобиль использует электричество из экологически чистых источников энергии, таких как гидроэнергия или энергия ветра, его первоначальные высокие выбросы углерода могут быть уменьшены; Если бы электричество, используемое электромобилем, было получено из ископаемого топлива, начальная стоимость энергии электромобиля была бы едва ли ниже, чем у автомобиля с бензиновым или дизельным двигателем, и даже может быть выше, чем у обоих.

Предыдущие оценки не учитывали высокие затраты на энергию, связанные с производством электромобилей, и видели только одно: уголь технически более эффективен, чем двигатель внутреннего сгорания. Фактически, с точки зрения выбросов углерода, если такая же энергия вырабатывается для автомобилей, выбросы угля в два раза больше, чем у обычных двигателей внутреннего сгорания. Следовательно, только за счет повышения эффективности электромобилей они могут компенсировать выбросы углерода, образующиеся на производственной линии.

«Нет войны за нефть! Нет! Нет войны за литий!»

Прежде чем переоборудовать автомобиль с двигателем внутреннего сгорания в электрический, необходимо также учитывать геополитические последствия. Бытует мнение, что, используя электромобили, мы можем избавиться от зависимости от иностранных нефтяных компаний или крупных нефтяных компаний. Фактически, можно перейти от «зависимости от крупных нефтяных компаний» к «опоре на крупные компании, производящие литиевые продукты».

Ожидается, что в ближайшие три года продажи литиевых батарей достигнут 22,5 миллиардов долларов, а к концу десятилетия они могут удвоиться. Эти цифры невелики по сравнению с продажами нефтепродуктов, но они изменятся, если клиенты продолжат покупать электромобили или грузовики.

Что касается избавления от зависимости от иностранного сырья, да ... литий - не редкость, но полезных ископаемых мало. К разочарованию США и Европы, крупные литий-металлические рудники находятся в таких странах, как Боливия, Китай и раздираемый войной Афганистан, ни одна из которых не имеет хороших экологических показателей.

Учитывая, что большинство литиевых батарей, продаваемых на рынке, производятся в Китае, люди не могут не обратить внимание на проблему загрязнения при производстве литиевых батарей. Известно, что охрана окружающей среды - проблема, которую нельзя игнорировать. Теперь, когда Китай пытается продавать литиевые батареи по низким ценам в другие страны, экологические проблемы усиливаются.

Краткое содержание

Независимо от формы развития, электромобили - это тренд развития личного транспорта в будущем. Но электромобили не являются панацеей от нынешнего конкурентного рынка чистой энергии и не могут решить все экологические проблемы. С появлением новых технологий электромобили также принесут ряд новых проблем, о которых нам следует знать, прежде чем мы сформируем необратимую зависимость от новых технологий.

Наконец, мы не хотим, чтобы слепой оптимизм, вызванный электромобилями, стал общепринятой точкой зрения; В противном случае электромобили окажут негативное влияние на глобальное потепление и глобальное потребление энергии.

Страница содержит содержимое машинного перевода.