Сколько лития в литий-ионной батарее?

Литий-ионный аккумулятор изменил потребление металлов и минералов за последние два десятилетия. Ожидается, что ситуация изменится и дальше по мере того, как литий-ионная батарея эволюционирует от портативных приложений, таких как мобильный телефон с небольшим блоком на 10 ватт-часов (Втч), до электромобиля с батарейным питанием 50–100 кВтч и гигантского накопителя энергии. Система (ESS) с аккумуляторными батареями до 10 МВтч. Лишь небольшой процент кобальта и лития поступал в батареи в начале тысячелетия, но к 2015 году 46% кобальта и 32% лития поступили в производство литий-ионных аккумуляторов. Не было значительного влияния на графит, никель-марганец, медь и алюминий. Литий-ионные батареи не используют чистый литий, который представляет собой металлический литий, а соли лития используются для хранения в литий-ионных элементах посредством роста интеркаляционных частиц.

Примерно 70% лития в мире поступает из рассола (соленые озера); остальное пришло из хард-рока. Научно-исследовательские институты разрабатывают технологию извлечения лития из морской воды. Чили - крупнейшая страна-производитель лития, в то время как Китай является крупнейшим потребителем лития и подозревается в накоплении запасов, поэтому китайцы считают, что будущие автомобили должны работать на литий-ионных батареях и что им нужны неограниченные поставки лития.

Какие материалы входят в состав литий-ионного аккумулятора?

Литий - самый легкий из всех металлов, он обладает наибольшим электрохимическим потенциалом и обеспечивает наибольшую удельную энергию на единицу веса. Перезаряжаемые литий-металлические батареи на аноде (положительные электроды) могут обеспечивать чрезвычайно высокую плотность энергии, но при циклическом воздействии на аноде образуются нежелательные дендриты, которые могут проникнуть в сепаратор и вызвать короткое замыкание.

В литий-ионных батареях используются такие материалы, как литий, кобальт, никель, марганец, графит, медь и алюминий, которые являются цветными металлами, а также минералы, которые широко используются в литий-ионных батареях. Таким образом, разработки, связанные с катодами и коллекторами, особенно актуальны для использования материалов из цветных металлов, в то время как аноды требуют использования графита, поэтому основными материалами, которые используются в литий-ионной батарее, являются положительный электрод, который является анодом, отрицательный электрод, который катод и электролит, для которого используется любое химическое вещество.

Все материалы, используемые в батарее, имеют общую теоретическую прочность, и секрет большой емкости и более высокого источника питания кроется в основном в катоде. Оксид лития-кобальта (или кобальтат лития), оксид лития-марганца (также известный как шпинель или манганат лития), фосфат лития-железа и литий-никель-марганец-кобальт (или NMC) * * и оксид лития-никеля-кобальта-алюминия (или NCA) являются обычными катодами. материалы. В то время как обычный анодный материал, который используется в литий-ионных аккумуляторах, - это графит.

Сколько лития в мире?

Мировые запасы лития оцениваются примерно в 15 миллионов тонн, а известные ресурсы в 65 миллионов тонн являются разумными. Ожидается, что мировой спрос на металлический литий вырастет до 49 350 метрических тонн к 2019 году и составит 8,9 процента в год. Крупнейшей страной-производителем лития в мире является Чили с 14 100 тоннами, во-вторых, Аргентина с производством 5 500 тонн, а третья по величине страна-производитель лития - Китай с 3 000 тонн.

Мы можем разумно ожидать, что по мере роста рыночного спроса на литий, запасы и ресурсы лития также будут расти. Но мы можем ожидать достижения пика производства в какой-то момент, как и при всех ограниченных ресурсах. Тем не менее, мы можем использовать переработанный литий в батареях, поскольку как такового правила использования чистого металлического лития в батареях таких устройств не существует. Хотя литий-ионные аккумуляторы полезны для поощрения некоторых зеленых действий, следует помнить, что сами аккумуляторы еще не являются «экологически чистыми». Тем не менее, по сравнению с альтернативой использованию ископаемого топлива литиевые батареи далеко впереди.

Как рассчитать содержание лития в батарее?

Обычные потребительские батареи, такие как ноутбуки, сотовые телефоны, планшеты и электроинструменты, обычно являются устройствами, в которых используются литий-ионные батареи. Чтобы рассчитать содержание лития в батарее, следует использовать приведенные ниже формулы, которые также очень необходимы для тех, кто отправляет литиевые батареи промышленного, военного или большего формата.

Для неперезаряжаемых литий-ионных батарей

а) Рассчитайте содержание лития (в граммах).

· Формула, используемая для расчета содержания лития:

Ач на ячейку * 0,3 грамма * нет. ячеек

· Большинство батарей измеряются не в ампер-часах (Ач), а в миллиампер-часах (мАч). Миллиампер-час равен одной тысячной ампер-часа.

· Разделите мАч на 1000, чтобы рассчитать Ач.

Пример: аккумулятор, который вы хотите отправить, рассчитан на 2500 мАч на элемент и содержит 6 элементов:

· Разделите 2500 мАч на 1000, чтобы получить номинал в Ач:

2500 мАч ÷ 1000 = 2,5 Ач

· Чтобы определить количество лития в каждой ячейке, умножьте Ач на 0,3:

0,3 * 2,5 Ач = 0,75 г лития в каждой ячейке.

· Теперь умножьте количество лития в каждой ячейке на количество ячеек в каждой батарее:

0,75 г / элемент * 6 = 4,5 г лития в батарее

Вывод: 4,5 г для аккумуляторных блоков ниже допустимого общего содержания лития в 25 г; поэтому аккумулятор может быть доставлен в Big Green Box.

Для перезаряжаемых литий-ионных батарей

Рассчитать номинальную мощность (ватт-час)

· Формула, которая используется для определения номинальной мощности:

Вольт * ампер-час (Ач) = ватт-часы

· Многие батареи рассчитаны не в ампер-часах (Ач), а в миллиампер-часах (мАч). Миллиампер-часы - это одна тысячная ампер-час.

· Разделите мАч на 1000, чтобы определить Ач.

Пример: аккумулятор, который вы хотите отправить, рассчитан на 11,1 В и 4 400 мАч на элемент:

· Разделите 4 400 мАч на 1000, чтобы получить номинал Ач:

4 400 мАч ÷ 1000 = 4,4 Ач ·

· Чтобы рассчитать количество ватт-часов в этой батарее, умножьте 11,1 вольт на 4,4 ампер-часов:

11,1 В x 4,4 Ач = 48,8 Втч

Вывод: 48,8 Втч для аккумуляторных блоков ниже допустимой общей емкости 300 Втч; следовательно, аккумулятор может быть доставлен в Big Green Box.