Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Перспективы промышленного производства наноразмерного оливина для литий-ионных аккумуляторов нового поколения

Содержание

Структура доклада Основные характеристики и принцип работы литий-ионного аккумулятора;Требования к электродным активным материалам;Нанокомпозит LiFePO4*С как катодный активный материал;Производители и потребители наносодержащих аккумуляторов (nano-enabled batteries);Разработка наносодержащих литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в ГК «Русские аккумуляторы»
Перспективы промышленного производства наноразмерного оливина для литий-ионных аккумуляторов нового поколения ГК «Русские аккумуляторы»Тарнопольский В.А.Профатилова И.А. Структура доклада Основные характеристики и принцип работы литий-ионного аккумулятора;Требования к электродным активным Баланс мощности и энергоёмкости современных аккумуляторовLi-polymer Основные характеристики и развитие ЛИАСравнение характеристик ЛИА и конкурирующих системUS$/Вт*чВт*ч/лВт*ч/кгСовершенствование литий-ионной технологии Принцип работы литий-ионного аккумулятора (ЛИА)LiCoO2 + C6Li1-xCoO2 + LixC6(катод)(анод) Высокая энергоёмкость (много активных ионов Li+ в структуре, элементная и структурная чистота);2. Каналы и полости для переноса ионов Li+ в структурах катодных материалов.LiCoO2LiMn2O4LiFePO4 Современные катодные материалы для ЛИАLiCoO2: 80-90% рынка. К 2015 г. доля LiCoO2 Материал нового поколения – LiFePO4*C (оливин)Очень быстрый транспорт лития в твёрдой фазе Оптимальные размеры кристаллов LiFePO4 и толщина углеродного покрытияМикрофотографии наночастиц оливина.J.-K. Kim et Контроль размеров частиц – LiFePO4 при его синтезеМикрофотографии образцов LiFePO4, синтезируемых при Недостатки LiFePO4 и их преодолениеТаким образом, оливин работоспособен только в виде нанокомпозита, Финансирование зарубежных разработокГранты Департамента Энергетики США на разработки в области разработки LiFePO4 Производители и потребители LiFePO4Источники: Nano-Enabled Batteries for Portable and Rechargeable Applications // Прогноз развития мирового рынка нано-ЛИА** Nano-Enabled Batteries for Portable and Rechargeable Applications Новые рынки для нано-ЛИАС заменой LiCoO2 на LiFePO4 стоимость ЛИА уменьшается на Новые рынки для нано-ЛИАЭлектровелосипед и его батарея для : 36В, 10АчМодуль оливиновой Основные предприятия ГК «Русские аккумуляторы»Аккумуляторные заводы: Подольский аккумуляторный завод.  Производит стартерные Деятельность Холдинга «Русские аккумуляторы» в направлении организации производства LiFePO4 в РоссииПроизводство материалов Спасибо за внимание! A Graph Showing The Energy Density Of Various Batteries Types
Слайды презентации

Слайд 2 Структура доклада
Основные характеристики и принцип работы литий-ионного

Структура доклада Основные характеристики и принцип работы литий-ионного аккумулятора;Требования к электродным

аккумулятора;
Требования к электродным активным материалам;
Нанокомпозит LiFePO4*С как катодный активный

материал;
Производители и потребители наносодержащих аккумуляторов (nano-enabled batteries);
Разработка наносодержащих литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в ГК «Русские аккумуляторы»

Слайд 3 Баланс мощности и энергоёмкости современных аккумуляторов
Li-polymer

Баланс мощности и энергоёмкости современных аккумуляторовLi-polymer

Слайд 4 Основные характеристики и развитие ЛИА
Сравнение характеристик ЛИА и

Основные характеристики и развитие ЛИАСравнение характеристик ЛИА и конкурирующих системUS$/Вт*чВт*ч/лВт*ч/кгСовершенствование литий-ионной

конкурирующих систем
US$/Вт*ч
Вт*ч/л
Вт*ч/кг
Совершенствование литий-ионной технологии – следствие жёсткой коммерческой и

научной конкуренции

Слайд 5 Принцип работы литий-ионного аккумулятора (ЛИА)
LiCoO2 + C6
Li1-xCoO2 +

Принцип работы литий-ионного аккумулятора (ЛИА)LiCoO2 + C6Li1-xCoO2 + LixC6(катод)(анод)

LixC6
(катод)
(анод)


Слайд 6
Высокая энергоёмкость (много активных ионов Li+ в структуре,

Высокая энергоёмкость (много активных ионов Li+ в структуре, элементная и структурная

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

LiCoO2  Li+ + CoO2 + e-


Слайд 7 Каналы и полости для переноса ионов Li+ в

Каналы и полости для переноса ионов Li+ в структурах катодных материалов.LiCoO2LiMn2O4LiFePO4

структурах катодных материалов.
LiCoO2
LiMn2O4
LiFePO4


Слайд 8 Современные катодные материалы для ЛИА
LiCoO2: 80-90% рынка. К 2015

Современные катодные материалы для ЛИАLiCoO2: 80-90% рынка. К 2015 г. доля

г. доля LiCoO2 составит от 10 до 60% по

разным прогнозам

LiCo1-xMxM’YO2,
M, M’ = Ni, Mn, Al,…

LiMn2O4: 5-7% рынка.

LiFePO4: 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.


Слайд 9 Материал нового поколения – LiFePO4*C (оливин)
Очень быстрый транспорт

Материал нового поколения – LiFePO4*C (оливин)Очень быстрый транспорт лития в твёрдой

лития в твёрдой фазе + бОльшая (в ~ 50-100

раз) площадь поверхности = предельные токи увеличиваются в десятки раз;
Безопасен;
Дешёвое сырьё;
Экологичен;

60 нм

3000 нм

Традиционный
катодный материал

Нанокомпозит: Нанокристаллы LiFePO4 (50нм) с углеродным покрытием (5нм)

Преимущества наноразмерного оливина по сравнению с традиционными катодными материалами:

Углеродное покрытие


Слайд 10 Оптимальные размеры кристаллов LiFePO4 и толщина углеродного покрытия
Микрофотографии

Оптимальные размеры кристаллов LiFePO4 и толщина углеродного покрытияМикрофотографии наночастиц оливина.J.-K. Kim

наночастиц оливина.
J.-K. Kim et al. // Journal of Power

Sources 166 (2007) 211–218.

Слайд 11 Контроль размеров частиц – LiFePO4 при его синтезе
Микрофотографии

Контроль размеров частиц – LiFePO4 при его синтезеМикрофотографии образцов LiFePO4, синтезируемых

образцов LiFePO4, синтезируемых при различных температурах
J.-K. Kim et al.

// Journal of Power Sources 166 (2007) 211–218.

500оС: нанокристаллы не успели сформироваться

600оС: нанокристаллы хорошо сформированы

700оС: нанокристаллы успели агломерироваться

Удельная ёмкость образцов, синтезированных при температурах 500 (а), 600 (b) и 700оС (c)

600оС

500оС

700оС

Работоспособность LiFePO4 определяется размерами частиц:


Слайд 12 Недостатки LiFePO4 и их преодоление
Таким образом, оливин работоспособен

Недостатки LiFePO4 и их преодолениеТаким образом, оливин работоспособен только в виде

только в виде нанокомпозита, где частицы LiFePO4 покрыты электропроводящим

углеродным нанослоем.

Низкая электронная проводимость поверхности нанокристаллов;
Низкая ионная проводимость в объёме кристаллов LiFePO4;
Невысокая энергоёмкость;
Сложная методика серийного производства;

Проблема

Пути решения

Нанесение углеродного покрытия

1. Уменьшение размеров кристаллов  сокращение диффузионного пути;
2. Модификация структуры LiFePO4;

Пытаются допировать LiFePO4;




Отработка технологии, наращивание объёмов производства;



Слайд 13 Финансирование зарубежных разработок
Гранты Департамента Энергетики США на разработки

Финансирование зарубежных разработокГранты Департамента Энергетики США на разработки в области разработки

в области разработки LiFePO4 и ОЛИА, (2009г.)
http://www1.eere.energy.gov/recovery/pdfs/battery_awardee_list.pdf
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. 95.5 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.


Слайд 14 Производители и потребители LiFePO4
Источники: Nano-Enabled Batteries for Portable

Производители и потребители LiFePO4Источники: Nano-Enabled Batteries for Portable and Rechargeable Applications

and Rechargeable Applications // Innovative Research and Products, Inc.,

USA, 2009; www.phostechlithium.com

Основные производители LiFePO4 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.


Слайд 15 Прогноз развития мирового рынка нано-ЛИА*
* Nano-Enabled Batteries for

Прогноз развития мирового рынка нано-ЛИА** Nano-Enabled Batteries for Portable and Rechargeable

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**


Слайд 16 Новые рынки для нано-ЛИА
С заменой LiCoO2 на LiFePO4

Новые рынки для нано-ЛИАС заменой LiCoO2 на LiFePO4 стоимость ЛИА уменьшается

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.


Слайд 17 Новые рынки для нано-ЛИА
Электровелосипед и его батарея для

Новые рынки для нано-ЛИАЭлектровелосипед и его батарея для : 36В, 10АчМодуль

: 36В, 10Ач
Модуль оливиновой батареи электромобиля.
Triac (80 миль в

час, дальность хода - 100 миль).

ЛИА для портативной электроники: 3В, 0.75Ач ($17 вместе с ЗУ).

A123 systems.
6.6В, 2.2 Ач, 180г. (1500 руб.)
Разрядные токи: 30 - 60С

ОЛИА в мягком корпусе фирмы Valence.


Слайд 18 Основные предприятия ГК «Русские аккумуляторы»
Аккумуляторные заводы:
Подольский аккумуляторный завод.

Основные предприятия ГК «Русские аккумуляторы»Аккумуляторные заводы: Подольский аккумуляторный завод. Производит стартерные

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


Слайд 19 Деятельность Холдинга «Русские аккумуляторы» в направлении организации производства

Деятельность Холдинга «Русские аккумуляторы» в направлении организации производства LiFePO4 в РоссииПроизводство

LiFePO4 в России
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.
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».


Слайд 20 Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!

  • Имя файла: perspektivy-promyshlennogo-proizvodstva-nanorazmernogo-olivina-dlya-litiy-ionnyh-akkumulyatorov-novogo-pokoleniya.pptx
  • Количество просмотров: 123
  • Количество скачиваний: 0