Альтернативная энергетика и энергосбережение

Цитата: Фёдор144 от 15.12.2017 16:49:54до перемоги еще ой как далеко.
 
во-первых достижимая сейчас для алюминий-ионных батареек емкость далеко не такая, как у литий-ионных, скорее как у литий-титанатных, хотя теоретический предел в 2,5 раза выше поскольку у алюминия три валентных электрона в то время, как у лития только один.

Цитатаво-вторых количество циклов меньше, чем у литий-титанатных.
 
в-третьих, разница в стоимости базовых материалов не является определяющей для конечной стоимости продукта. основные расходы - технологические. если эта батарейка в массовом производстве будет дешевле на 25%, то это уже будет хорошо. на большее надеятся не стоит. и ни какой речи о "в 300 раз меньше" и близко не идет.

Цитатаединственно реальным преимуществом является распространенность алюминия

Цитата: Фёдор144 от 15.12.2017 16:49:54стоимость самого лития в конечной стоимости батарейки не такая уж высокая.
 
в 18650 батарейке 1,5 г лития по цене 6 долларов за кг = 0,9 центов
 
для сравнения - там же 12 г кобальта по цене 60 долларов за кг = 72 цента
 
именно замена кобальта позволяет существенно снизить стоимость батарейки, но не более чем на 20%, поскольку даже если сложить стоимость всех материалов, то набежит не больше 1 доллара при оптовой цене 3 доллара за банку.
 
как-то так.

Цитата: Zkvxz от 15.12.2017 10:36:19

В недрах госзакупок набрёл на любопытную информацию. Ниже выписка из ТЗ по теме «Разработка аккумулятора на основе алюминий-углеродных композитов». ОАО «Иркутская электросетевая компания» выделяет на это 100 млн. рублей

Состояние вопроса.
В настоящее время в мире, в таких странах как США, Япония, Тайвань,  начаты работы по созданию алюминий-ионных аккумуляторов.  Преимущества алюминий-ионного аккумулятора перед литий-ионным очевидны: полная пожаробезопасность; емкость и мощность алюминий-ионного аккумулятора превосходят емкость и мощность литий-ионного аккумулятора, стоимость Вт-ч энергии в алюминий-ионном аккумуляторе примерно в 300 раз меньше, чем в литий-ионном. Кроме того, алюминий – 6 металл по распространенности в земной коре, в России имеется производство алюминия, позволяющее получать все необходимые сплавы с различными свойствами, в то время как запасы лития невелики и в России не имеется ни одного месторождения лития, а также возможностей его производства.
В связи с этим, разработка новых алюминий-ионных аккумуляторов является крайне необходимой и назревшей проблемой. Однако основным препятствием к использованию алюминий-ионных аккумуляторов является невозможность их долгого хранения перед использованием вследствие окисления алюминиевых анодов остаточным количеством кислорода и воды (в количествах нескольких частиц на миллион). Предварительные исследования, проведенные в ___, позволяют утверждать, что синтезированный в Институте уникальный алюминий-графеновый композит лишен вышеприведенных недостатков и собранные в настоящее время первые единичные ячейки показывают характеристики много выше, чем все изложенные в литературных источниках.

Цель работы:
Целью исследования является создание инновационной и дешевой технологии хранения энергии с высокой производительностью, безопасностью и надежностью, а именно, создание новых алюминий-ионных аккумуляторов с использованием в качестве анодов алюминий-углеродных композитов с различным содержанием углерода в металлической матрице, углеродного слоистого катода и ионной жидкости с алюминиевой солью-ионогеном с высокой удельной мощностью и емкостью, пожаробезопасностью и увеличенным ресурсом работы для замены свинцовых и литий-ионных аккумуляторов на текущий момент широко используемых во всём мире, в т.ч. в качестве бесперебойного источника постоянного тока для питания цепей релейной защиты и приводов выключателей на подстанциях в магистральных и распределительных электрических сетях ОАО «ИЭСК», а также в автомобилях и авиации и для нужд традиционной и распределенной энергетики.

Основное содержание НИР и ОКР:
В результате выполнения работ по Договору должны быть достигнуты следующие результаты:
1. Созданы рабочие макеты алюминий-углеродного ионного аккумулятора с емкостью не менее 100А•ч/кг, номинальным напряжением не ниже 2,2 В, с циклируемостью не ниже 3000 циклов с глубиной разряда 30% и потерей емкости 20%. Прочие параметры работы алюминий-углеродных ионных аккумуляторов должны соответствовать или превосходить требования ГОСТ Р МЭК 62620 - 2016 «Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Аккумуляторы и батареи литиевые для промышленных применений»
2. Создание опытно-конструкторской документации для данных аккумуляторов согласно соответствующим ГОСТам.
3. Совместно с Заказчиком создана технология производства алюминий-углеродного ионного аккумулятора из российского сырья и комплектующих.

Цитата: stranger1234 от 18.12.2017 01:43:04на этом все достоинства и заканчивают и начинаюцо суровый будни - масса в 4 раза больше лития, радиус в два раза больше, электродный потенциал на 2 вольта ниже литиевого...

Цитата: stranger1234 от 18.12.2017 01:43:04на этом все достоинства и заканчивают и начинаюцо суровый будни - масса в 4 раза больше лития, радиус в два раза больше, электродный потенциал на 2 вольта ниже литиевого...

а технологические  определяют огромными объемами земляных работ, перекачкой десятков миллионов тонн пары, коррозия всего металлического в хлоридных системах, 3-4 перечистки с выпариванием рапы, захоронением нахер никому не нужных хлоридов сульфатов кальция, получение десятков тысяч тонн соды, и очищенной от натрия воды для промывки.... Это сейчас когда потребности десятки тысяч тонн- в перспективе когда счёт пойдет на миллионы - это ещё и выписка океанских вод на 4 порядка выше чем масса лития...дык вот если все эти мелочи нахер откинуть - то таки да сам литий почти бесплатный


Подробности современных методов получения лития можно здесь посмотреть

http://www.findpaten…83283.html


А сколько сейчас известно месторождений кобальта....га? И какое содержание полезного элемента?

Цитата: slavae от 18.12.2017 15:15:39Если делать резервный UPS для дома, то и масса не важна )

Цитата: Фёдор144 от 18.12.2017 13:47:29вы прям вынуждаете меня защищать эти батарейки.
 
ну хорошо, мне не жалко. поработаю бабой ягой.
 
это пока только опытные образцы и разумеется с течением времени параметры будут улучшаться. как впрочем и происходит со всеми новыми продуктами.
 
низкий электродный потенциал можно компенсировать имеющимися 3 валентными электронами (у лития, напомню, только 1). т.е. реально технология еще далеко не отработанная. вопрос времени.
 
нам важна общая масса изделия и поскольку она определяется не массой лития или алюминия в катодном материале, то эта разница в 4 раза нам по барабану (1,5 г против 6 г).
 
тем более, что убирая кобальт - довольно дорогой (72 цента на банку) и тяжелый (12 г, 24 % массы батарейки) ... понятно
 
----------------
 
насчет хлора и прочей химии
 
масса всяких вредностей в технологических процессах не останавливают нас от применения этих процессов.

Цитататем более что и хлориды и сульфаты кальция абсолютно безвредны и могут быть использованы в пищевой и строительной промышленности.

Цитатакстати, вас не смущает, что в производстве алюминия широко применяется карбонат лития? 3 кг на тонну алюминия (525 г лития). 120 млн. тонн алюминия - это 63 тыс тонн. лития или 360 тыс тонн карбоната.

Цитатаа в черной металлургии расход карбоната лития еще выше. и ни кого это не останавливает.

Цитата: slavae от 18.12.2017 15:15:39Если делать резервный UPS для дома, то и масса не важна )

Цитата: small__virus от 18.12.2017 13:29:58И?...
Если учесть, что там лития... кот наплакал. Остальное тот же самый алюминий, медь. А еще большая часть веса - это защита самого аккумулятора.
Опять же, то, что напряжение не 3,4 вольта, а 1,4 - вообще-то, не критично.
Роль играет емкость и ток.

Количество меньше, чем у литий-титаната, и?... Литий-ион то все равно переплевывает.

Цитата: stranger1234 от 18.12.2017 20:43:27АВ теперь я увесь обратилсо в слух  и жду офуительную историю об ионе люмения ... Звыняюсь а чем по вашему мнению определяется предельный ток электрохимической ячейки...

Цитата: small__virus от 19.12.2017 10:50:22А чем люминий не нравиться то?

Цитата
6 г лития дают 1 фарадей электричества при потенциале 3 В
9 г алюминия дают 1 фарадей электричества при потенциале 2 В
Минус кобальтовые. Минус самовозгорание, и как следствие, минус вес мощной защиты аккумулятора, коей, по весу, наверное, не меньше половины (лень 18650 расковыривать и взвешивать).

Цитата

Тем паче, что алюминиевый еще на стадии разработки, а у кое-кого, не будем показывать пальцами, уже начинает....

Цитата: stranger1234 от 19.12.2017 17:06:28Звыняюсь а где вы собираетесь хранить химическую энергию... В случае лития это перезод из двух в трехвалентное состояния переходного металла  катода (Ni, Co, Fe? Ti, Mn)... А в случае люмения ?

ЦитатаКхе-кхе... тут каждый день кто-то делает очередное горомогласное заявления-копипаст о том, что где-то в разработке и уже на подходе очередное избавление челавека от нефтегазовой иглы...

Цитата: small__virus от 20.12.2017 07:07:47Вообще-то, электроды в литий-ион - это люминь и медь.

Цитата
А вот то, что на катоде - там целая куча вариаций.

А по тому, что есть в открытом доступе, у алюминия мучают алюминий-графит.

М-м-м-м... давайте не трогать "кто-то где-то", а смотреть на конкретику.
За "кто-то где-то" я ответственности, как бы, не несу.

Цитата: stranger1234 от 20.12.2017 08:25:03Ещё раз спрашиваю чем определяецо ток (максимальный) в электрохимической ячейке?

Цитата В каком месте я спрашивал о материале электродов?

ЦитатаКонкретика - это серийный выпуск устройств. Думаю что вам тут вообще нечем похвастать...а о революционных бурях в стакане я слышу каждый день

Цитата: stranger1234 от 20.12.2017 08:25:03... чем определяецо ток (максимальный) в электрохимической ячейке? В каком месте я спрашивал о материале электродов?

Цитата: small__virus от 20.12.2017 13:33:19Цельными двумя параметрами.
1. Скоростью химической реакции.
2. Площадью электродов. Точнее, там несколько по другому, но сойдет для понимания процесса.

Цитата
А шо-то не то?...

Зато я спрашиваю, а чем вам алюминиевый аккумулятор не угодил?

А я собираюсь хвастать?...
А что такая резкая неприязнь, а? Не ко мне, а к аккумулятору.

Цитата: Zkvxz от 20.12.2017 16:07:41Ионной проводимостью, кажись, сепаратора и электролита 
Именно поэтому словосочетание "литий-полимерный аккумулятор" многие воспринимают неправильно. Нету ещё твёрдого электролита с хорошей ионной проводимостью по Li⁺ , а то что называюи LiPo есть самые обычные ЛИА в полимерной упаковке. В алюминий-ионке декларируют вроде отсутствие сепаратора, ну а про ионную проводимость можно только гадать. Что там служит ионогенной солью (хлориды,фториды, фторбораты алюминия)? хз.
Кста, чем тоньше сепаратор в ЛИА, тем мощнее батарейка, чем он толще, тем она энергоёмчее.

Цитата: stranger1234 от 21.12.2017 08:59:01...Только как  без сепаратора(мембраны) в любой электрохимиеской ячейки обойтись - убей не пойму...Надо ведь устойчиво в пространстве разделить две химически разнородные фазы...И с большой вероятностью бы вы там не использовали  - эдектродный потенциал все равно будет ниже чем у лития, а ионы люмения будут массивнее и больше ионов лития, поэтому всей это будет приводить к ухудшению транспорта ионов по сравнению с литием- сокращению макимальной плотности тока.

ЦитатаОпределение  электрохимической активности углеграфитовых материалов в модельном электролите  3-этил-1-метилимидазола с безводным трихлоридом алюминия, взятом в соотношении 1: 1.3.

Исследование циклируемости углеграфитовых катодных материалов в модельном электролите  3-этил-1-метилимидазола с безводным трихлоридом алюминия, взятом в соотношении 1: 1.3.

Определение коррозии в имидазолах и имидазолах + AlCl₃ различных электродных и конструкционных материалов (г/cм²ч): алюминий, алюминий-углеродные композиты, медь, нержавеющая сталь, никель и др. (г/cм²ч) в зависимости от состава композитного электрода, состава электролита и температуры.

Поиск путей повышения электропроводности (добавка солей-ионогенов, например, LiJ и др.)

Синтез новых составов электролитов на органической основе, представляющих собой DES на основе AlCl3 – например с этиленгликолем, глицерином, гомологами мочевины. Исследование их термического поведения (температуры плавления) и электропроводности.

Подбор сепаратора с заданным размером пор,  определение степени пропитки.

Изготовление экспериментальной электрохимической ячейки с оптимизированным электролитом и катодным углеродным материалом. Емкость катода не менее 40 мАч/г. Циклирование ячейки – не менее 500 циклов с потерей емкости не более чем на 20%. Плотность тока (катод) не менее 1 мА см^-2.

Цитата: stranger1234 от 21.12.2017 09:59:01Единственный реальный видимый мною вариант это перенос зарядов протонами...

Цитата: stranger1234 от 21.12.2017 08:46:52Удивительный по емкости и полноте ответ...А  дозвольте мине спросить, а чем таки определяется скорость электрохимической реакции с разделенными в рпространстве электродами...

ЦитатаУ меня нет неприязни к люмению...у меня есть недопонимание как вы литий люмением собрались заменить - коль литий критически важный элемент электрохимической ячейки, позволяющий создавать высокую удельную мощность...кабы вы тут меняли литий на протон, ну в самом крайнем случае на натрий (да и то весьма сомнительно), я бы еще подумал вступать ли в разговор

Цитата: Zkvxz от 21.12.2017 09:26:20Углубившись в изучение ТЗ сепаратор всё же обнаружил, а так же ионогенную соль и электролит:




Про протоны. Есть попытки создания полностью органических АКБ. Например, по данным разработчика АКБ "ORBAT" напряжение ячейки достигает 1,0 В, энергоёмкость (теоретическая наверное?) в диапазоне 200-490 Ач/кг, стоимостью 5-10 долл. США/кг или 10-20 долл. США/кВт*ч. Anthraquinone-2-sulfonic acid or anthraquinone-2,6-disulfonic acid on the negative side, and 1,2-dihydrobenzoquinone- 3,5-disulfonic acid on the positive side. Источник

Цитата: stranger1234 от 21.12.2017 19:04:48http://www.himreakt.ru/13091/
Вот непонятно шо сия фраза означает 
Стабильный. Очень гигроскопичен. Несовместим с сильными окислителями.
Он таки стабильный или несоместим с окислителями... Что будет при пореждений оболочки - пожар?