Литий-ионный аккумулятор

Rechargeable battery type

Литий -ионная или литий-ионная батарея — это тип перезаряжаемой батареи , которая использует обратимую интеркаляцию ионов Li ⁺ в электронно- проводящие твердые вещества для хранения энергии. По сравнению с другими коммерческими перезаряжаемыми батареями , литий-ионные батареи характеризуются более высокой удельной энергией , более высокой плотностью энергии , более высокой энергоэффективностью , более длительным циклическим сроком службы и более длительным календарным сроком службы . Также следует отметить резкое улучшение свойств литий-ионных батарей после их появления на рынке в 1991 году: за последующие 30 лет их объемная плотность энергии увеличилась в три раза, а их стоимость снизилась в десять раз. ^[9]

Существует не менее 12 различных химических составов литий-ионных аккумуляторов; см. « Список типов аккумуляторов ».

Изобретение и коммерциализация литий-ионных аккумуляторов, возможно, оказали одно из самых больших влияний на все технологии в истории человечества , ^[10] как признано Нобелевской премией по химии 2019 года . Более конкретно, литий-ионные аккумуляторы сделали возможным появление портативной бытовой электроники , ноутбуков , сотовых телефонов и электромобилей , или того, что было названо революцией в области электронной мобильности . ^[11] Они также находят значительное применение в масштабах сетей хранения энергии , а также в военных и аэрокосмических приложениях.

Литий-ионные элементы могут быть изготовлены для оптимизации энергии или плотности мощности. ^[12] В портативной электронике в основном используются литий-полимерные батареи (с полимерным гелем в качестве электролита), литий-кобальтовые оксидные батареи ( LiCoO
₂) катодный материал и графитовый анод, которые вместе обеспечивают высокую плотность энергии. ^{[13] [14]} Литий-железо-фосфат ( LiFePO
₄), оксид лития-марганца ( LiMn
₂О
₄ шпинель , или ли
₂МнО
₃-слоистые материалы на основе лития, обогащенные LMR-NMC), и оксид лития, никеля, марганца и кобальта ( LiNiMnCoO
₂или NMC) может обеспечить более длительный срок службы и более высокую скорость разряда. NMC и его производные широко используются в электрификации транспорта , одной из основных технологий (в сочетании с возобновляемой энергией ) для сокращения выбросов парниковых газов транспортными средствами . ^[15]

М. Стэнли Уиттингем задумал интеркаляционные электроды в 1970-х годах и создал первую перезаряжаемую литий-ионную батарею на основе катода из дисульфида титана и анода из литий-алюминия, хотя она имела проблемы с безопасностью и никогда не была коммерциализирована. ^[16] Джон Гуденаф расширил эту работу в 1980 году, используя оксид лития-кобальта в качестве катода. ^[17] Первый прототип современной литий-ионной батареи, в которой вместо металлического лития используется углеродистый анод, был разработан Акирой Ёсино в 1985 году и коммерциализирован командой Sony и Asahi Kasei во главе с Ёсио Ниси в 1991 году. ^[18] М. Стэнли Уиттингем , Джон Гуденаф и Акира Ёсино были удостоены Нобелевской премии по химии 2019 года за вклад в разработку литий-ионных батарей.

Литий-ионные аккумуляторы могут быть опасны для безопасности, если они неправильно спроектированы и изготовлены, поскольку они содержат легковоспламеняющиеся электролиты, которые при повреждении или неправильной зарядке могут привести к взрывам и пожарам. Значительный прогресс был достигнут в разработке и производстве безопасных литий-ионных аккумуляторов. ^[19] Литий-ионные твердотельные аккумуляторы разрабатываются с целью устранения легковоспламеняющегося электролита. Неправильно переработанные аккумуляторы могут создавать токсичные отходы, особенно из токсичных металлов, и подвержены риску возгорания. Более того, как литий , так и другие ключевые стратегические минералы, используемые в аккумуляторах, имеют значительные проблемы при добыче, поскольку литий является водоемким в часто засушливых регионах, а другие минералы, используемые в некоторых литий-ионных химических соединениях, потенциально являются конфликтными минералами, такими как кобальт . ^{[ не проверено в организме ]} Обе экологические проблемы побудили некоторых исследователей повысить эффективность минералов и найти альтернативы, такие как литий-железо-фосфатные литий-ионные химические соединения или нелитиевые химические соединения, такие как железо-воздушные батареи .

Области исследований литий-ионных аккумуляторов включают продление срока службы, увеличение плотности энергии, повышение безопасности, снижение стоимости и увеличение скорости зарядки, ^{[20] [21]} среди других. Исследования ведутся в области негорючих электролитов как пути к повышению безопасности на основе воспламеняемости и летучести органических растворителей, используемых в типичном электролите. Стратегии включают водные литий-ионные аккумуляторы , керамические твердые электролиты, полимерные электролиты, ионные жидкости и сильно фторированные системы. ^{[22] [23] [24] [25]}

История

Исследования литий-ионных аккумуляторов начались в 1960-х годах; одним из самых ранних примеров является CuF
₂/Li-аккумулятор, разработанный NASA в 1965 году. Прорыв, который привел к созданию самой ранней формы современного литий-ионного аккумулятора, был совершен британским химиком М. Стэнли Уиттингемом в 1974 году, который впервые использовал дисульфид титана ( TiS
₂) как катодный материал, имеющий слоистую структуру, которая может принимать ионы лития без существенных изменений в своей кристаллической структуре . Exxon попыталась коммерциализировать эту батарею в конце 1970-х годов, но обнаружила, что синтез дорогой и сложный, так как TiS
₂чувствителен к влаге и выделяет токсичный H
₂Газ S при контакте с водой. Что еще более недопустимо, батареи также были склонны к спонтанному возгоранию из-за присутствия металлического лития в ячейках. По этой и другим причинам Exxon прекратила разработку литий-титанового дисульфидного аккумулятора Whittingham. ^[26]

В 1980 году, работая в отдельных группах, Нед А. Годшалл и др. ^{[27] [28] [29]} и, вскоре после этого, Коичи Мидзусима и Джон Б. Гуденаф , после тестирования ряда альтернативных материалов, заменили TiS
₂с оксидом лития-кобальта ( LiCoO
₂, или LCO), который имеет похожую слоистую структуру, но обеспечивает более высокое напряжение и гораздо более стабилен на воздухе. Этот материал позже будет использоваться в первой коммерческой литий-ионной батарее, хотя он сам по себе не решил постоянную проблему воспламеняемости. ^[26]

В этих ранних попытках разработать перезаряжаемые литий-ионные батареи использовались аноды из лития, от которых в конечном итоге отказались из-за проблем безопасности, поскольку металлический литий нестабилен и склонен к образованию дендритов , что может вызвать короткое замыкание . Окончательным решением было использование интеркаляционного анода, аналогичного тому, который используется для катода, который предотвращает образование лития во время зарядки батареи. Первым, кто продемонстрировал обратимую интеркаляцию литиевых ионов в графитовые аноды, был Юрген Отто Безенхард в 1974 году. ^{[30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37]} Безенхард использовал органические растворители, такие как карбонаты, однако эти растворители быстро разлагались, обеспечивая короткий срок службы батареи. Позже, в 1980 году, Рашид Язами использовал твердый органический электролит, полиэтиленоксид , который был более стабильным. ^{[38] [39]}

В 1985 году Акира Ёсино из Asahi Kasei Corporation обнаружил, что нефтяной кокс, менее графитированная форма углерода, может обратимо интеркалировать ионы Li при низком потенциале ~0,5 В относительно Li+/Li без структурной деградации. ^[40] Его структурная стабильность обусловлена ​​аморфными углеродными областями в нефтяном коксе, служащими ковалентными соединениями для скрепления слоев вместе. Хотя аморфная природа нефтяного кокса ограничивает емкость по сравнению с графитом (~Li0,5C6, 0,186 Ач г–1), он стал первым коммерческим интеркалированным анодом для литий-ионных аккумуляторов благодаря своей циклической стабильности.

В 1987 году Акира Ёсино запатентовал то, что стало первой коммерческой литий-ионной батареей, использующей анод из « мягкого углерода » (материала, похожего на древесный уголь) вместе с ранее описанным катодом LiCoO ₂ Гуденафа и электролитом на основе карбонатного эфира . Эта батарея собирается в разряженном состоянии, что делает ее производство более безопасным и дешевым. В 1991 году, используя разработку Ёсино, Sony начала производить и продавать первые в мире перезаряжаемые литий-ионные батареи. В следующем году совместное предприятие Toshiba и Asashi Kasei Co. также выпустило свою литий-ионную батарею. ^[26]

Значительные улучшения в плотности энергии были достигнуты в 1990-х годах путем замены мягкого углеродного анода сначала на твердый углерод, а затем на графит. В 1990 году Джефф Дан и двое его коллег из Университета Далхаузи (Канада) сообщили об обратимой интеркаляции ионов лития в графит в присутствии растворителя этиленкарбоната (который является твердым при комнатной температуре и смешивается с другими растворителями для получения жидкости), таким образом найдя последний кусочек головоломки, ведущей к современной литий-ионной батарее. ^[41]

В 2010 году мировая производственная мощность литий-ионных аккумуляторов составляла 20 гигаватт-часов. ^[42] К 2016 году она достигла 28 ГВт-ч, из которых 16,4 ГВт-ч приходилось на Китай. ^[43] Мировая производственная мощность в 2020 году составила 767 ГВт-ч, из которых 75% приходилось на Китай. ^[44] Производство в 2021 году оценивается различными источниками в пределах от 200 до 600 ГВт-ч, а прогнозы на 2023 год варьируются от 400 до 1100 ГВт-ч. ^[45]

В 2012 году Джон Б. Гуденаф , Рашид Язами и Акира Ёсино получили медаль IEEE 2012 года за технологии защиты окружающей среды и безопасности за разработку литий-ионного аккумулятора; Гуденаф, Уиттингем и Ёсино были награждены Нобелевской премией по химии 2019 года «за разработку литий-ионных аккумуляторов». ^[46] Джефф Дан получил премию ECS Battery Division Technology Award (2011) и премию Йегера от Международной ассоциации по материалам для аккумуляторов (2016).

В апреле 2023 года компания CATL объявила, что начнет масштабное производство своей полутвердой конденсированной батареи, которая производит рекордные на тот момент 500 Вт·ч/кг . Они используют электроды, изготовленные из гелеобразного материала, требующего меньше связующих веществ. Это, в свою очередь, сокращает производственный цикл. Одним из потенциальных применений являются самолеты с питанием от батарей. ^{[47] [48] [49]} Еще одна новая разработка литий-ионных батарей — это проточные батареи с окислительно-восстановительными твердыми веществами, которые не используют связующие вещества или добавки с электронной проводимостью и позволяют полностью независимо масштабировать энергию и мощность. ^[50]

Дизайн

Цилиндрический литий-ионный аккумулятор Panasonic 18650 перед закрытием.

Электроника для мониторинга литий-ионных аккумуляторов (защита от перезаряда и глубокого разряда)

Слева: щелочная батарея AA. Справа: литий-ионная батарея 18650.

Обычно отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента представляет собой графит, изготовленный из углерода . Положительный электрод обычно представляет собой оксид или фосфат металла. Электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе . ^[51] Отрицательный электрод (который является анодом , когда элемент разряжается) и положительный электрод (который является катодом , когда разряжается) защищены от короткого замыкания сепаратором. ^[52] Электроды подключены к питаемой цепи через два куска металла, называемых токосъемниками. ^[53]

Отрицательный и положительный электроды меняются электрохимическими ролями ( анод и катод ), когда элемент заряжается. Несмотря на это, при обсуждении конструкции батареи отрицательный электрод перезаряжаемого элемента часто называют просто «анодом», а положительный электрод — «катодом».

В полностью литированном состоянии LiC ₆ графит соответствует теоретической емкости 1339 кулонов на грамм (372 мАч/г). ^[54] Положительный электрод обычно представляет собой один из трех материалов: слоистый оксид (такой как оксид лития-кобальта ), полианион (такой как фосфат лития-железа ) или шпинель (такой как оксид лития-марганца ). ^[55] Более экспериментальные материалы включают графенсодержащие электроды, хотя они остаются далекими от коммерческой жизнеспособности из-за их высокой стоимости. ^[56]

Литий бурно реагирует с водой, образуя гидроксид лития (LiOH) и газообразный водород. Таким образом, обычно используется неводный электролит, а герметичный контейнер жестко исключает попадание влаги в аккумуляторную батарею. Неводный электролит обычно представляет собой смесь органических карбонатов, таких как этиленкарбонат и пропиленкарбонат, содержащих комплексы ионов лития. ^[57] Этиленкарбонат необходим для создания твердой электролитной интерфазы на углеродном аноде, ^[58] но поскольку он является твердым при комнатной температуре, добавляется жидкий растворитель (такой как пропиленкарбонат или диэтилкарбонат ).

Электролитной солью почти всегда является ^{[ требуется ссылка ]} гексафторфосфат лития ( LiPF
₆), который сочетает в себе хорошую ионную проводимость с химической и электрохимической стабильностью. Анион гексафторфосфата необходим для пассивации алюминиевого токосъемника, используемого для положительного электрода. Титановый язычок приварен ультразвуком к алюминиевому токосъемнику. Другие соли, такие как перхлорат лития ( LiClO
₄), тетрафторборат лития ( LiBF
₄) и бис(трифторметансульфонил)имид лития ( LiC
₂Ф
₆НЕТ
₄С
₂) часто используются в исследованиях в безвыводных монетных элементах , но не могут использоваться в элементах большего формата, ^[59] часто потому, что они несовместимы с алюминиевым токосъемником. Медь (с точечно-сваренным никелевым выступом) используется в качестве токосъемника на отрицательном электроде.

Конструкция токосъемника и обработка поверхности могут иметь различные формы: фольга, сетка, пена (без легирования), травление (полностью или выборочно) и покрытие (различными материалами) для улучшения электрических характеристик. ^[53]

В зависимости от выбора материалов напряжение , плотность энергии , срок службы и безопасность литий-ионного элемента могут существенно меняться. Текущие усилия направлены на изучение использования новых архитектур с использованием нанотехнологий для улучшения производительности. Области интереса включают наномасштабные электродные материалы и альтернативные электродные структуры. ^[60]

Электрохимия

Реагентами в электрохимических реакциях в литий-ионном элементе являются материалы электродов, оба из которых являются соединениями, содержащими атомы лития. Хотя многие тысячи различных материалов были исследованы для использования в литий-ионных батареях, только очень небольшое их количество пригодно для коммерческого использования. Все коммерческие литий-ионные элементы используют интеркалированные соединения в качестве активных материалов. ^[61] Отрицательный электрод обычно представляет собой графит , хотя для увеличения емкости часто смешивают кремний . Растворителем обычно является гексафторфосфат лития , растворенный в смеси органических карбонатов . Для положительного электрода используется ряд различных материалов, таких как LiCoO ₂ , LiFePO ₄ и оксиды лития, никеля, марганца, кобальта .

Во время разряда элемента отрицательный электрод является анодом , а положительный электрод — катодом : электроны текут от анода к катоду через внешнюю цепь. Полуреакция окисления на аноде производит положительно заряженные ионы лития и отрицательно заряженные электроны. Полуреакция окисления может также производить незаряженный материал, который остается на аноде. Ионы лития движутся через электролит; электроны движутся через внешнюю цепь к катоду, где они рекомбинируют с материалом катода в полуреакции восстановления. Электролит обеспечивает проводящую среду для ионов лития, но не участвует в электрохимической реакции. Реакции во время разряда понижают химический потенциал элемента, поэтому разряд передает энергию из элемента туда, где электрический ток рассеивает свою энергию, в основном во внешней цепи.

Во время зарядки эти реакции и транспорты идут в противоположном направлении: электроны перемещаются от положительного электрода к отрицательному электроду через внешнюю цепь. Для зарядки ячейки внешняя цепь должна обеспечивать электрическую энергию. Затем эта энергия сохраняется в ячейке в виде химической энергии (с некоторыми потерями, например, из-за кулоновского КПД ниже 1).

Оба электрода позволяют ионам лития перемещаться внутрь и наружу своих структур с помощью процесса, называемого вставкой ( интеркаляцией ) или извлечением ( деинтеркаляцией ) соответственно.

Поскольку ионы лития «качаются» вперед и назад между двумя электродами, эти батареи также известны как «батареи-качалки» или «батареи-качели» (термин, используемый некоторыми европейскими отраслями промышленности). ^{[62] [63]}

Следующие уравнения иллюстрируют химию (слева направо: разрядка, справа налево: зарядка).

Отрицательная электродная полуреакция для графита равна ^{[64] [65]}

${\displaystyle {\ce {LiC6 <=> C6 + Li+ + e^-}}}$

Положительная электродная полуреакция в подложке из оксида кобальта, легированного литием, равна

${\displaystyle {\ce {CoO2 + Li+ + e- <=> LiCoO2}}}$

Полная реакция

${\displaystyle {\ce {LiC6 + CoO2 <=> C6 + LiCoO2}}}$

Общая реакция имеет свои пределы. Чрезмерный разряд перенасыщает оксид лития-кобальта , что приводит к образованию оксида лития , ^[66] возможно, посредством следующей необратимой реакции:

${\displaystyle {\ce {Li+ + e^- + LiCoO2 -> Li2O + CoO}}}$

Перезарядка до 5,2  вольт приводит к синтезу оксида кобальта (IV), что подтверждается рентгеновской дифракцией : ^[67]

${\displaystyle {\ce {LiCoO2 -> Li+ + CoO2 + e^-}}}$

Переходный металл в положительном электроде, кобальт ( Co ), восстанавливается из Co⁴⁺
в Ко³⁺
во время разряда и окисляется из Co³⁺
в Ко⁴⁺
во время зарядки.

Энергия ячейки равна напряжению, умноженному на заряд. Каждый грамм лития представляет собой постоянную Фарадея /6,941, или 13 901 кулонов. При 3 В это дает 41,7 кДж на грамм лития, или 11,6 кВт·ч на килограмм лития. Это немного больше, чем теплота сгорания бензина , но не учитывает другие материалы, которые входят в литиевую батарею и которые делают литиевые батареи во много раз тяжелее на единицу энергии.

Обратите внимание, что напряжение на элементах, участвующих в этих реакциях, превышает потенциал, при котором водные растворы будут электролизоваться .

Разрядка и зарядка

Во время разряда ионы лития ( Li⁺
) переносят ток внутри элемента батареи от отрицательного к положительному электроду через неводный электролит и разделительную диафрагму. ^[68]

Во время зарядки внешний источник электроэнергии подает на ячейку повышенное напряжение (напряжение, превышающее собственное напряжение ячейки), заставляя электроны течь от положительного электрода к отрицательному. Ионы лития также мигрируют (через электролит) от положительного электрода к отрицательному, где они внедряются в пористый материал электрода в процессе, известном как интеркаляция .

Потери энергии, возникающие из-за электрического контактного сопротивления на границах между слоями электродов и на контактах с токосъемниками, могут достигать 20% от всего потока энергии батарей в типичных условиях эксплуатации. ^[69]

Процедуры зарядки отдельных литий-ионных элементов и целых литий-ионных аккумуляторов немного отличаются:

• Один литий-ионный элемент заряжается в два этапа: ^{[70] [71]}

1. Постоянный ток (ПТ)
2. Постоянное напряжение (ПН)

• Литий-ионный аккумулятор (набор литий-ионных элементов, соединенных последовательно) заряжается в три этапа:

1. Постоянный ток
2. Баланс (требуется только в случае, если группы ячеек становятся несбалансированными во время использования)
3. Постоянное напряжение

Во время фазы постоянного тока зарядное устройство подает на аккумулятор постоянный ток с постоянно увеличивающимся напряжением до тех пор, пока не будет достигнут максимальный предел напряжения заряда на ячейку.

Во время фазы балансировки зарядное устройство/аккумулятор уменьшает ток зарядки (или циклически включает и выключает зарядку, чтобы уменьшить средний ток), в то время как состояние заряда отдельных ячеек приводится к одному и тому же уровню с помощью схемы балансировки, пока батарея не будет сбалансирована. Балансировка обычно происходит всякий раз, когда одна или несколько ячеек достигают своего максимального напряжения заряда раньше других, так как на других этапах цикла зарядки это обычно неточно. Чаще всего это делается с помощью пассивной балансировки, которая рассеивает избыточный заряд через резисторы, подключенные на мгновение через ячейку(и), которые необходимо сбалансировать. Активная балансировка встречается реже, более дорогая, но более эффективная, возвращая избыточную энергию другим ячейкам (или всему блоку) с помощью преобразователя постоянного тока или другой схемы. Некоторые быстрые зарядные устройства пропускают этот этап. Некоторые зарядные устройства достигают балансировки, заряжая каждую ячейку независимо. Это часто выполняется схемой защиты аккумулятора/ системой управления аккумулятором (BPC или BMS), а не зарядным устройством (которое обычно обеспечивает только ток заряда нарастающим током и не взаимодействует с аккумулятором на уровне группы ячеек), например, зарядные устройства для электровелосипедов и ховербордов . В этом методе BPC/BMS запросит более низкий ток заряда (например, аккумуляторы электромобилей) или отключит зарядный вход (типично для портативной электроники) с помощью транзисторной схемы во время балансировки (для предотвращения перезарядки ячеек). Балансировка чаще всего происходит на этапе постоянного напряжения зарядки, переключение между режимами зарядки до завершения. Аккумулятор обычно полностью заряжается только после завершения балансировки, так как даже одна группа ячеек с более низким зарядом, чем остальные, ограничит полезную емкость всего аккумулятора ее собственной. Балансировка может длиться часы или даже дни, в зависимости от величины дисбаланса в аккумуляторе.

Во время фазы постоянного напряжения зарядное устройство подает на аккумулятор напряжение, равное максимальному напряжению элемента, умноженному на количество элементов, соединенных последовательно, при этом ток постепенно снижается до 0, пока ток не станет ниже установленного порогового значения, составляющего около 3% от начального постоянного тока заряда.

Периодическая дозарядка примерно раз в 500 часов. Дозарядку рекомендуется начинать, когда напряжение опускается ниже 4,05 В/элемент. ^{[ сомнительно – обсудить ]}

Несоблюдение ограничений по току и напряжению может привести к взрыву. ^{[72] [73]}

Пределы температуры зарядки для Li-ion более строгие, чем эксплуатационные пределы. Литий-ионная химия хорошо работает при повышенных температурах, но длительное воздействие тепла сокращает срок службы батареи. Литий-ионные батареи обеспечивают хорошую производительность зарядки при более низких температурах и могут даже допускать «быструю зарядку» в диапазоне температур от 5 до 45 °C (от 41 до 113 °F). ^{[74] [ нужен лучший источник ]} Зарядку следует выполнять в этом диапазоне температур. При температуре от 0 до 5 °C зарядка возможна, но ток заряда должен быть уменьшен. Во время низкотемпературной зарядки (ниже 0 °C) небольшое повышение температуры выше температуры окружающей среды из-за внутреннего сопротивления элемента полезно. Высокие температуры во время зарядки могут привести к деградации батареи, а зарядка при температуре выше 45 °C ухудшит производительность батареи, тогда как при более низких температурах внутреннее сопротивление батареи может увеличиться, что приведет к более медленной зарядке и, следовательно, к более длительному времени зарядки. ^{[74] [ нужен лучший источник ]}

Литий-ионный аккумулятор от ноутбука

Аккумуляторы постепенно саморазряжаются, даже если они не подключены и не подают ток. У литий-ионных аккумуляторов скорость саморазряда , как правило, указывается производителями в размере 1,5–2% в месяц. ^{[75] [76]}

Скорость увеличивается с температурой и состоянием заряда. Исследование 2004 года показало, что для большинства условий циклирования саморазряд в первую очередь зависел от времени; однако после нескольких месяцев простоя в режиме разомкнутой цепи или плавающего заряда потери, зависящие от состояния заряда, стали значительными. Скорость саморазряда не увеличивалась монотонно с состоянием заряда, а несколько падала на промежуточных состояниях заряда. ^[77] Скорость саморазряда может увеличиваться по мере старения аккумуляторов. ^[78] В 1999 году саморазряд в месяц составлял 8% при 21 °C, 15% при 40 °C, 31% при 60 °C. ^[79] К 2007 году ежемесячная скорость саморазряда оценивалась в 2%-3%, и 2 ^[7] –3% к 2016 году. ^[80]

Для сравнения, скорость саморазряда NiMH-аккумуляторов снизилась по состоянию на 2017 год с 30% в месяц для ранее распространенных элементов ^[81] до примерно 0,08–0,33% в месяц для NiMH-аккумуляторов с низким саморазрядом и составляет около 10% в месяц для NiCd-аккумуляторов . ^{[ необходима ссылка ]}

Катод

Существует три класса коммерческих катодных материалов в литий-ионных аккумуляторах: (1) слоистые оксиды, (2) оксиды шпинели и (3) оксоанионные комплексы. Все они были открыты Джоном Гуденафом и его коллегами. ^[82]

Слоистые оксиды

LiCoO ₂ использовался в первой коммерческой литий-ионной батарее, произведенной Sony в 1991 году. Слоистые оксиды имеют псевдотетраэдрическую структуру , состоящую из слоев, изготовленных из октаэдров MO _6, разделенных межслоевыми пространствами, которые допускают двумерную диффузию ионов лития . ^{[ требуется ссылка ]} Зонная структура Li _x CoO ₂ допускает истинную электронную (а не поляронную ) проводимость. Однако из-за перекрытия между d-зоной Co ⁴⁺ t _2g и 2p-зоной O ^2- x должен быть >0,5, в противном случае происходит выделение O _2. Это ограничивает зарядную емкость этого материала до ~140 мА х г ⁻¹ . ^[82]

Несколько других переходных металлов первого ряда (3d) образуют слоистые соли LiMO ₂ . Некоторые из них могут быть получены непосредственно из оксида лития и M ₂ O ₃ (например, для M = Ti, V, Cr, Co, Ni), в то время как другие (M = Mn или Fe) могут быть получены ионным обменом из NaMO ₂ . LiVO ₂ , LiMnO ₂ и LiFeO ₂ страдают от структурной нестабильности (включая смешивание между участками M и Li) из-за низкой разницы энергий между октаэдрическим и тетраэдрическим окружением для иона металла M. По этой причине они не используются в литий-ионных аккумуляторах. ^[82] Однако Na ⁺ и Fe ³⁺ имеют достаточно разные размеры, поэтому NaFeO ₂ может использоваться в натрий-ионных аккумуляторах . ^[83]

Аналогично, LiCrO ₂ демонстрирует обратимую (де)интеркаляцию лития около 3,2 В при 170–270 мАч/г. ^[84] Однако его циклический ресурс короткий из-за диспропорционирования Cr ⁴⁺ с последующей транслокацией Cr ⁶⁺ в тетраэдрические сайты. ^[85] С другой стороны, NaCrO ₂ демонстрирует гораздо лучшую стабильность циклирования. ^[86] LiTiO ₂ демонстрирует (де)интеркаляцию Li+ при напряжении ~1,5 В, что слишком мало для катодного материала.

Эти проблемы оставляют LiCoO
₂и LiNiO
₂как единственные практичные слоистые оксидные материалы для катодов литий-ионных аккумуляторов. Катоды на основе кобальта показывают высокую теоретическую удельную (на массу) зарядную емкость, высокую объемную емкость, низкий саморазряд, высокое напряжение разряда и хорошую производительность при циклировании. К сожалению, они страдают от высокой стоимости материала. ^[87] По этой причине современная тенденция среди производителей литий-ионных аккумуляторов заключается в переходе на катоды с более высоким содержанием Ni и более низким содержанием Co. ^[88]

В дополнение к более низкой (чем у кобальта) стоимости, материалы на основе оксида никеля выигрывают от двухэлектронной окислительно-восстановительной химии Ni: в слоистых оксидах, содержащих никель (таких как оксиды никель-кобальт-марганец NCM и никель-кобальт-алюминий NCA ), Ni циклирует между степенями окисления +2 и +4 (за один шаг между +3,5 и +4,3 В), ^{[89] [82]} кобальт- между +2 и +3, в то время как Mn (обычно >20%) и Al (обычно требуется только 5%) ^[90] остаются в +4 и 3+ соответственно. Таким образом, увеличение содержания Ni увеличивает циклируемый заряд. Например, NCM111 показывает 160 мАч/г, в то время как LiNi _0,8 Co _0,1 Mn _0,1 O ₂ (NCM811) и LiNi _0,8 Co _0,15 Al _0,05 O ₂ (NCA) обеспечивают более высокую емкость ~200 мАч/г. ^[91]

Стоит упомянуть так называемые «литий-богатые» катоды, которые могут быть получены из традиционных слоистых катодных материалов NCM ( LiMO2 , где M=Ni _, Co, Mn) при циклировании их до напряжений/зарядов, соответствующих Li:M<0,5. В таких условиях появляется новый полуобратимый окислительно-восстановительный переход при более высоком напряжении с приблизительно 0,4-0,8 электронами/зарядом металлического узла. Этот переход включает несвязывающие электронные орбитали, центрированные в основном на атомах O. Несмотря на значительный первоначальный интерес, это явление не привело к получению товарной продукции из-за быстрой структурной деградации (выделение O2 и перестройки решетки) таких «литий-богатых» фаз. ^[92]

Кубические оксиды (шпинели)

LiMn ₂ O ₄ принимает кубическую решетку, которая допускает трехмерную диффузию ионов лития. ^[93] Марганцевые катоды привлекательны, поскольку марганец менее дорог, чем кобальт или никель. Рабочее напряжение батареи Li-LiMn ₂ O ₄ составляет 4 В, и приблизительно один литий на два иона Mn может быть обратимо извлечен из тетраэдрических участков, что приводит к практической емкости <130 мА ч–1. Однако Mn ³⁺ не является стабильным состоянием окисления, поскольку имеет тенденцию к диспропорционированию на нерастворимый Mn ⁴⁺ и растворимый Mn ²⁺ . ^{[87] [94]} LiMn ₂ O ₄ также может интеркалировать более 0,5 Li на Mn при более низком напряжении около +3,0 В. Однако это приводит к необратимому фазовому переходу из-за искажения Яна-Теллера в Mn3+:t2g3eg1, а также к диспропорционированию и растворению Mn ³⁺ .

Важным усовершенствованием шпинели Mn являются родственные кубические структуры типа LiMn _1,5 Ni _0,5 O ₄ , где Mn существует как Mn4+, а Ni обратимо циклирует между степенями окисления +2 и +4. ^[82] Эти материалы показывают обратимую емкость Li-иона около 135 мАч/г около 4,7 В. Хотя такое высокое напряжение полезно для увеличения удельной энергии батарей, принятие таких материалов в настоящее время затруднено из-за отсутствия подходящих высоковольтных электролитов. ^[95] В целом, материалы с высоким содержанием никеля будут предпочтительны в 2023 году из-за возможности 2-электронного циклирования Ni между степенями окисления +2 и +4.

LiV ₂ O ₄ (оксид лития-ванадия) работает при более низком напряжении (около +3,0 В), чем LiMn ₂ O ₄ , имеет те же проблемы с долговечностью, более дорогой и, таким образом, не считается представляющим практического интереса. ^[96]

Оксоанионы/оливины

Около 1980 года Мантирам обнаружил, что оксоанионы ( молибдаты и вольфраматы в данном случае) вызывают существенный положительный сдвиг окислительно-восстановительного потенциала иона металла по сравнению с оксидами. ^[97] Кроме того, эти оксоанионные катодные материалы обеспечивают лучшую стабильность/безопасность, чем соответствующие оксиды. С другой стороны, в отличие от вышеупомянутых оксидов, оксоанионные катоды страдают от плохой электронной проводимости, которая в первую очередь обусловлена ​​большим расстоянием между окислительно-восстановительно-активными металлическими центрами, что замедляет перенос электронов. Это требует использования небольших (<200 нм) катодных частиц и покрытия каждой частицы слоем электронно- проводящего углерода для преодоления ее низкой электропроводности. ^[98] Это еще больше снижает плотность упаковки этих материалов.

Хотя с тех пор были изучены многочисленные комбинации оксоанионов ( сульфат , фосфат , силикат ) / катионов металлов (Mn, Fe, Co, Ni), LiFePO4 является единственным, который вышел на рынок. По состоянию на 2023 ^[update]год LiFePO
₄является основным кандидатом на широкомасштабное использование литий-ионных аккумуляторов для стационарного хранения энергии (а не электромобилей ) из-за его низкой стоимости, превосходной безопасности и высокой циклической долговечности. Например, аккумуляторы Sony Fortelion сохранили 74% своей емкости после 8000 циклов со 100% разрядкой. ^[99]

Анод

Материалы отрицательного электрода традиционно изготавливаются из графита и других углеродных материалов, хотя все чаще используются новые материалы на основе кремния (см. Аккумулятор Nanowire ). В 2016 году 89% литий-ионных батарей содержали графит (43% искусственный и 46% натуральный), 7% содержали аморфный углерод (мягкий углерод или твердый углерод ), 2% содержали титанат лития (LTO) и 2% содержали материалы на основе кремния или олова. ^[118]

Эти материалы используются, потому что они распространены, электропроводны и могут интеркалировать ионы лития для хранения электрического заряда с умеренным расширением объема (~10%). ^[119] Графит является доминирующим материалом из-за его низкого напряжения интеркаляции и превосходной производительности. Были предложены различные альтернативные материалы с более высокими емкостями, но они обычно имеют более высокие напряжения, что снижает плотность энергии. ^[120] Низкое напряжение является ключевым требованием для анодов; в противном случае избыточная емкость бесполезна с точки зрения плотности энергии.

Поскольку графит ограничен максимальной емкостью 372 мАч/г ^[54], многие исследования были посвящены разработке материалов, которые демонстрируют более высокие теоретические емкости и преодолению технических проблем, которые в настоящее время затрудняют их реализацию. Обширная обзорная статья 2007 года Касаваджулы и др. ^[128] суммирует ранние исследования по анодам на основе кремния для литий-ионных вторичных ячеек. В частности, Хонг Ли и др. ^[129] показали в 2000 году, что электрохимическое внедрение ионов лития в кремниевые наночастицы и кремниевые нанопровода приводит к образованию аморфного сплава Li-Si. В том же году Бо Гао и его научный руководитель, профессор Отто Чжоу, описали циклирование электрохимических ячеек с анодами, содержащими кремниевые нанопровода, с обратимой емкостью в диапазоне по крайней мере приблизительно от 900 до 1500 мАч/г. ^[130]

Алмазоподобные углеродные покрытия могут увеличить удерживающую способность на 40% и срок службы на 400% для литиевых батарей. ^[131]

Для повышения стабильности литиевого анода было предложено несколько подходов к установке защитного слоя. ^[132] Кремний начинают рассматривать как анодный материал, поскольку он может вмещать значительно больше ионов лития, сохраняя до 10 раз больше электрического заряда, однако это сплавление лития и кремния приводит к значительному расширению объема (около 400%), ^[119] что вызывает катастрофический отказ ячейки. ^[133] Кремний использовался в качестве анодного материала, но вставка и извлечение могут создавать трещины в материале. Эти трещины подвергают поверхность Si воздействию электролита, вызывая разложение и образование твердоэлектролитной интерфазы (SEI) на новой поверхности Si (скомканные графеновые инкапсулированные наночастицы Si). Этот SEI будет продолжать расти толще, истощать доступный и ухудшать емкость и циклическую стабильность анода. ${\displaystyle {\ce {\scriptstyle Li+}}}$ ${\displaystyle {\ce {\scriptstyle Li+}}}$

В дополнение к материалам анода на основе углерода и кремния для литий-ионных аккумуляторов разрабатываются материалы на основе оксидов металлов с высокой энтропией. Эти конверсионные (а не интеркаляционные) материалы включают сплав (или субнанометровые смешанные фазы) нескольких оксидов металлов, выполняющих различные функции. Например, Zn и Co могут действовать как электроактивные виды, хранящие заряд, Cu может обеспечить электронно-проводящую опорную фазу, а MgO может предотвратить распыление. ^[134]

Электролит

Жидкие электролиты в литий-ионных аккумуляторах состоят из солей лития , таких как LiPF
₆, ЛиБФ
₄или LiClO
₄в органическом растворителе , таком как этиленкарбонат , диметилкарбонат и диэтилкарбонат . ^[135] Жидкий электролит действует как проводящий путь для движения катионов, проходящих от отрицательных к положительным электродам во время разряда. Типичные проводимости жидкого электролита при комнатной температуре (20 °C (68 °F)) находятся в диапазоне 10  мСм /см, увеличиваясь примерно на 30–40% при 40 °C (104 °F) и немного уменьшаясь при 0 °C (32 °F). ^[136] Сочетание линейных и циклических карбонатов (например, этиленкарбоната (EC) и диметилкарбоната (DMC)) обеспечивает высокую проводимость и способность образовывать твердую электролитную интерфазу (SEI). Органические растворители легко разлагаются на отрицательных электродах во время заряда. Когда в качестве электролита используются соответствующие органические растворители , растворитель разлагается при первоначальной зарядке и образует твердый слой, называемый твердой электролитной интерфазой, ^[137] , которая является электроизолирующей, но обеспечивает значительную ионную проводимость. Интерфаза предотвращает дальнейшее разложение электролита после второй зарядки. Например, этиленкарбонат разлагается при относительно высоком напряжении, 0,7 В по сравнению с литием, и образует плотный и стабильный интерфейс. ^[138] Композитные электролиты на основе POE (поли(оксиэтилен)) обеспечивают относительно стабильный интерфейс. ^{[139] [140]} Он может быть либо твердым (с высокой молекулярной массой) и применяться в сухих литий-полимерных элементах, либо жидким (с низкой молекулярной массой) и применяться в обычных литий-ионных элементах. Ионные жидкости комнатной температуры (RTIL) являются еще одним подходом к ограничению воспламеняемости и летучести органических электролитов. ^[141]

Последние достижения в технологии аккумуляторов включают использование твердого вещества в качестве электролитного материала. Наиболее перспективным из них является керамика. ^[142] Твердые керамические электролиты в основном представляют собой оксиды лития , которые позволяют литий-ионному транспорту через твердое тело более легко из-за собственного лития. Главное преимущество твердых электролитов заключается в том, что нет риска утечек , что является серьезной проблемой безопасности для батарей с жидкими электролитами. ^[143] Твердые керамические электролиты можно далее разделить на две основные категории: керамические и стекловидные. Керамические твердые электролиты представляют собой высокоупорядоченные соединения с кристаллическими структурами , которые обычно имеют каналы переноса ионов. ^[144] Обычные керамические электролиты — это литиевые суперионные проводники (LISICON) и перовскиты . Стекловидные твердые электролиты представляют собой аморфные атомные структуры, состоящие из элементов, аналогичных керамическим твердым электролитам, но имеют более высокую проводимость в целом из-за более высокой проводимости на границах зерен. ^[145] Как стекловидные, так и керамические электролиты можно сделать более ионнопроводящими, заменив кислород серой. Больший радиус серы и ее более высокая способность к поляризации обеспечивают более высокую проводимость лития. Это способствует тому, что проводимости твердых электролитов приближаются к паритету с их жидкими аналогами, причем большинство из них имеют порядок 0,1 мСм/см, а наилучшая — 10 мСм/см. ^[146] Эффективный и экономичный способ настройки целевых свойств электролитов — это добавление третьего компонента в малых концентрациях, известного как добавка. ^[147] При добавлении добавки в небольших количествах основные свойства электролитной системы не будут затронуты, в то время как целевое свойство может быть значительно улучшено. Многочисленные добавки, которые были протестированы, можно разделить на следующие три отдельные категории: (1) те, которые используются для модификации химии SEI; (2) те, которые используются для улучшения свойств ионной проводимости; (3) те, которые используются для повышения безопасности ячейки (например, предотвращения перезарядки). ^{[ необходима цитата ]}

Электролитные альтернативы также сыграли значительную роль, например, литий-полимерная батарея . Полимерные электролиты перспективны для минимизации образования дендритов лития. Полимеры должны предотвращать короткие замыкания и поддерживать проводимость. ^[132]

Ионы в электролите диффундируют, поскольку есть небольшие изменения в концентрации электролита. Линейная диффузия рассматривается только здесь. Изменение концентрации c , как функция времени t и расстояния x , равно

${\displaystyle {\frac {\partial c}{\partial t}}={\frac {D}{\varepsilon }}{\frac {\partial ^{2}c}{\partial x^{2}}}.}$

В этом уравнении D — коэффициент диффузии для иона лития. Он имеет значение7,5 × 10 ⁻¹⁰  м ² /с в LiPF
₆электролит. Значение ε , пористости электролита, составляет 0,724. ^[148]

Форматы

Литий-ионный аккумулятор Nissan Leaf

Литий-ионные батареи могут иметь несколько уровней структуры. Маленькие батареи состоят из одной ячейки батареи. Большие батареи соединяют ячейки параллельно в модуль и соединяют модули последовательно и параллельно в пакет. Несколько пакетов могут быть соединены последовательно для увеличения напряжения. ^[149]

Клетки

Литий-ионные элементы доступны в различных форм-факторах, которые в целом можно разделить на четыре типа: ^[150]

• Небольшие цилиндрические (цельный корпус без клемм, такие, как те, что используются в большинстве электровелосипедов , аккумуляторах большинства электромобилей и старых ноутбуков); обычно они имеют стандартные размеры .
• Большой цилиндрический (цельный корпус с большими резьбовыми выводами)
• Плоские или мешочковые (мягкий, плоский корпус, например, те, что используются в сотовых телефонах и новых ноутбуках; это литий-ионные полимерные батареи . ^[151]
• Жесткий пластиковый корпус с большими резьбовыми клеммами (например, тяговые блоки электромобилей)

Ячейки цилиндрической формы изготавливаются в характерной манере « швейцарского рулета » (известной в США как «рулет с желе»), что означает, что это один длинный «сэндвич» из положительного электрода, сепаратора, отрицательного электрода и сепаратора, свернутый в одну катушку. Результат заключен в контейнер. Одним из преимуществ цилиндрических ячеек является более высокая скорость производства. Одним из недостатков может быть большой радиальный градиент температуры при высоких скоростях разряда.

Отсутствие корпуса дает ячейкам-пакетам самую высокую гравиметрическую плотность энергии; однако во многих приложениях требуется сдерживание для предотвращения расширения, когда уровень их состояния заряда (SOC) высок, ^[152] и для общей структурной стабильности. Как жесткие пластиковые, так и ячейки-пакеты иногда называют призматическими ячейками из-за их прямоугольной формы. ^[153] В электромобилях 2020-х годов используются три основных типа батарей: цилиндрические ячейки (например, Tesla), призматические ячейки-пакеты (например, от LG ) и призматические ячейки-баночки (например, от LG, Samsung , Panasonic и других). ^[14]

Были продемонстрированы литий-ионные проточные батареи , в которых катодный или анодный материал находится в водном или органическом растворе. ^{[154] [155]}

По состоянию на 2014 год наименьшая литий-ионная ячейка имела форму штифта диаметром 3,5 мм и весом 0,6 г, ее производила компания Panasonic . ^{[156] Для ячеек LiCoO} ₂ доступен форм-фактор монетной ячейки , обычно обозначаемый префиксом «LiR». ^{[157] [158]}

Аккумуляторы могут быть оснащены датчиками температуры, системами нагрева/охлаждения, цепями регулятора напряжения , отводами напряжения и мониторами состояния заряда. Эти компоненты устраняют такие риски безопасности, как перегрев и короткое замыкание . ^[159] В 2024 году был проведен тест, чтобы продемонстрировать результат короткого замыкания между инкапсулированной ячейкой батареи на основе суперконденсатора и литиевой ячейкой литий-ионной батареи, результаты показали существенное различие между тем, как технология инкапсулированных ячеек реагирует на короткое замыкание, не реагируя. Литиевая ячейка почти начала взрыв. ^[160]

Использует

Литий-ионные аккумуляторы используются во множестве приложений: от бытовой электроники до игрушек, электроинструментов и электромобилей. ^[161]

Более узкоспециализированные применения включают резервное питание в телекоммуникационных приложениях. Литий-ионные батареи также часто обсуждаются как потенциальный вариант для хранения энергии в сети , ^[162] хотя по состоянию на 2020 год они еще не были конкурентоспособными по стоимости в масштабе. ^[163]

Производительность

Поскольку литий-ионные аккумуляторы могут иметь различные материалы положительных и отрицательных электродов, плотность энергии и напряжение соответственно различаются.

Напряжение разомкнутой цепи выше, чем в водных батареях (таких как свинцово-кислотные , никель-металл-гидридные и никель-кадмиевые ). ^{[166] [ неудавшаяся проверка ]} Внутреннее сопротивление увеличивается как с циклированием, так и с возрастом, ^[167] хотя это сильно зависит от напряжения и температуры, при которых хранятся батареи. ^[168] Рост внутреннего сопротивления приводит к падению напряжения на клеммах под нагрузкой, что снижает максимальный потребляемый ток. В конечном итоге, увеличение сопротивления оставит батарею в таком состоянии, что она больше не сможет поддерживать нормальные токи разряда, требуемые от нее, без неприемлемого падения напряжения или перегрева.

Аккумуляторы с положительными электродами из фосфата лития и железа и отрицательными электродами из графита имеют номинальное напряжение разомкнутой цепи 3,2 В и типичное зарядное напряжение 3,6 В. Положительные электроды из оксида лития и никеля и марганца и кобальта (NMC) с отрицательными электродами из графита имеют номинальное напряжение 3,7 В с максимальным напряжением 4,2 В во время зарядки. Процедура зарядки выполняется при постоянном напряжении с помощью схемы ограничения тока (т. е. зарядка постоянным током до тех пор, пока напряжение в ячейке не достигнет 4,2 В, и продолжение с постоянным напряжением, приложенным до тех пор, пока ток не упадет близко к нулю). Обычно зарядка прекращается при 3% от начального тока зарядки. Раньше литий-ионные аккумуляторы нельзя было быстро заряжать, и для полной зарядки им требовалось не менее двух часов. Ячейки текущего поколения можно полностью зарядить за 45 минут или меньше. В 2015 году исследователи продемонстрировали небольшую батарею емкостью 600 мАч, заряженную до 68 процентов емкости за две минуты, и батарею емкостью 3000 мАч, заряженную до 48 процентов емкости за пять минут. Последняя батарея имеет плотность энергии 620 Вт·ч/л. Устройство использовало гетероатомы, связанные с молекулами графита в аноде. ^[169]

Производительность производимых аккумуляторов со временем улучшилась. Например, с 1991 по 2005 год энергоемкость на единицу цены литий-ионных аккумуляторов улучшилась более чем в десять раз, с 0,3 Вт·ч на доллар до более 3 Вт·ч на доллар. ^[170] В период с 2011 по 2017 год прогресс составлял в среднем 7,5% в год. ^[171] В целом, в период с 1991 по 2018 год цены на все типы литий-ионных элементов (в долларах за кВт·ч) упали примерно на 97%. ^[172] За тот же период времени плотность энергии выросла более чем втрое. ^[172] Усилия по увеличению плотности энергии внесли значительный вклад в снижение затрат. ^[173] Плотность энергии также может быть увеличена за счет усовершенствований в химии элемента, например, путем полной или частичной замены графита на кремний. Кремниевые аноды, усовершенствованные с помощью графеновых нанотрубок для устранения преждевременной деградации кремния, открывают путь к достижению рекордной плотности энергии аккумулятора до 350 Вт·ч/кг и снижению цен на электромобили, чтобы они могли конкурировать с автомобилями с ДВС. ^[174]

Ячейки разного размера с похожей химией также могут иметь разную плотность энергии. Ячейка 21700 имеет на 50% больше энергии, чем ячейка 18650 , а больший размер снижает передачу тепла в окружающую среду. ^[165]

Эффективность кругового перемещения

В таблице ниже показан результат экспериментальной оценки ячейки NMC типа «высокая энергия» 3,0 Ач 18650 в 2021 году, эффективность в обоих направлениях, которая сравнивала энергию, поступающую в ячейку, и энергию, извлекаемую из ячейки от 100% (4,2 В) SoC до 0% SoC (отсечка 2,0 В). Эффективность в обоих направлениях — это процент энергии, которая может быть использована относительно энергии, которая пошла на зарядку батареи. ^[175]

Характеристика клетки в другом эксперименте в 2017 году показала эффективность кругового перемещения 85,5% при 2°C и 97,6% при 0,1°C ^[176]

Продолжительность жизни

Срок службы литий-ионной батареи обычно определяется как количество полных циклов заряда-разряда для достижения порога отказа с точки зрения потери емкости или повышения импеданса. В технических характеристиках производителей обычно используется слово «срок службы», чтобы указать срок службы с точки зрения количества циклов для достижения 80% номинальной емкости батареи. ^[177] Простое хранение литий-ионных батарей в заряженном состоянии также снижает их емкость (количество циклируемого Li ⁺ ) и увеличивает сопротивление элемента (в первую очередь из-за непрерывного роста твердоэлектролитного интерфейса на аноде ). Календарный срок службы используется для представления всего жизненного цикла батареи, включающего как цикл, так и неактивные операции хранения. На срок службы батареи влияют многие различные факторы стресса, включая температуру, ток разряда, ток заряда и диапазоны состояния заряда (глубина разряда). ^{[178] [179]} Батареи не полностью заряжаются и разряжаются в реальных приложениях, таких как смартфоны, ноутбуки и электромобили, и, следовательно, определение срока службы батареи через циклы полной разрядки может вводить в заблуждение. Чтобы избежать этой путаницы, исследователи иногда используют кумулятивный разряд ^[178], определяемый как общее количество заряда (Ач), отдаваемое батареей в течение всего срока службы или эквивалентных полных циклов, ^[179] , который представляет собой сумму частичных циклов как долей полного цикла заряда-разряда. Деградация батареи во время хранения зависит от температуры и состояния заряда батареи (SOC), а сочетание полного заряда (100% SOC) и высокой температуры (обычно > 50 °C) может привести к резкому падению емкости и образованию газа. ^[180] Умножение кумулятивного разряда батареи на номинальное номинальное напряжение дает общую энергию, отдаваемую в течение срока службы батареи. Из этого можно рассчитать стоимость за кВтч энергии (включая стоимость зарядки).

В течение срока службы батареи постепенно деградируют, что приводит к снижению емкости (а в некоторых случаях и к снижению рабочего напряжения элемента) из-за различных химических и механических изменений электродов. ^[181]

В литий-ионных аккумуляторах происходит несколько процессов деградации, некоторые во время циклирования, некоторые во время хранения, а некоторые все время: ^{[182] [183] ​​[181]} Деградация сильно зависит от температуры: деградация при комнатной температуре минимальна, но увеличивается для аккумуляторов, хранящихся или используемых в условиях высокой температуры (обычно > 35 °C) или низкой температуры (обычно < 5 °C). ^[184] Высокие уровни заряда также ускоряют потерю емкости . ^[185] Частая перезарядка (> 90%) и чрезмерная разрядка (< 10%) также могут ускорить потерю емкости .

В исследовании ученые предоставили 3D-визуализацию и анализ модели, чтобы выявить основные причины, механику и потенциальные меры по смягчению проблемной деградации аккумуляторов в течение циклов зарядки . Они обнаружили, что «растрескивание частиц увеличивается, а потеря контакта между частицами и доменом углерод-связующее наблюдается в корреляции с деградацией ячейки» и указывают, что «гетерогенность реакции внутри толстого катода, вызванная несбалансированной электронной проводимостью, является основной причиной деградации аккумулятора в течение циклов». ^{[186] [187] [ необходимы дополнительные ссылки ]}

Наиболее распространенные механизмы деградации литий-ионных аккумуляторов включают в себя: ^[188]

1. Восстановление органического карбонатного электролита на аноде, что приводит к росту твердого электролитного интерфейса (SEI), где ионы Li ⁺ необратимо захватываются, т. е. к потере литиевого запаса. Это проявляется в увеличении омического сопротивления и снижении заряда Ач. При постоянной температуре толщина пленки SEI (и, следовательно, сопротивление SEI и потеря циклируемого Li ⁺ ) увеличивается как квадратный корень времени, проведенного в заряженном состоянии. Количество циклов не является полезным показателем для характеристики этого пути деградации. При высоких температурах или при наличии механического повреждения восстановление электролита может происходить взрывообразно.
2. Литий-металлическое покрытие также приводит к потере литиевого запаса (циклируемый заряд Ач), а также к внутреннему короткому замыканию и возгоранию аккумулятора. Как только литиевое покрытие начинается во время циклирования, оно приводит к большим наклонам потери емкости за цикл и увеличению сопротивления за цикл. Этот механизм деградации становится более заметным во время быстрой зарядки и низких температур.
3. Потеря (отрицательных или положительных) электроактивных материалов из-за растворения (например, видов Mn ³⁺ ), растрескивания, расслоения, отслоения или даже простого регулярного изменения объема во время циклирования. Это проявляется как снижение заряда и мощности (увеличение сопротивления). Как положительные, так и отрицательные электродные материалы подвержены растрескиванию из-за объемной деформации повторяющихся циклов (де)литирования.
4. Структурная деградация катодных материалов, например, смешивание катионов Li ⁺ /Ni ²⁺ в богатых никелем материалах. Это проявляется как «насыщение электрода», потеря циклируемого заряда Ач и как «затухание напряжения».
5. Другие деградации материалов. Отрицательный медный токосъемник особенно подвержен коррозии/растворению при низком напряжении элемента. Связующее PVDF также деградирует, вызывая отсоединение электроактивных материалов и потерю циклируемого заряда Ач.

Обзор корреляции между факторами эксплуатационного стресса (причинами деградации), соответствующими механизмами старения, режимом старения и их влиянием на старение литий-ионных аккумуляторов.

Они показаны на рисунке справа. Изменение одного основного механизма деградации на другой отображается в виде колена (изменение наклона) на графике зависимости емкости от числа циклов. ^[188]

Большинство исследований старения литий-ионных аккумуляторов проводились при повышенных (50–60 °C) температурах, чтобы завершить эксперименты раньше. В таких условиях хранения полностью заряженные никель-кобальт-алюминиевые и литий-железо-фосфатные элементы теряют около 20% своего циклируемого заряда за 1–2 года. Считается, что вышеупомянутое старение анода является наиболее важным путем деградации в этих случаях. С другой стороны, катоды на основе марганца демонстрируют более быструю (около 20–50%) деградацию в этих условиях, вероятно, из-за дополнительного механизма растворения ионов Mn. ^[183] ​​При 25 °C деградация литий-ионных аккумуляторов, по-видимому, следует тем же путям, что и деградация при 50 °C, но с половинной скоростью. ^[183] ​​Другими словами, на основании ограниченных экстраполированных экспериментальных данных ожидается, что литий-ионные аккумуляторы необратимо потеряют около 20% их циклируемого заряда за 3–5 лет или 1000–2000 циклов при 25 °C. ^[188] Литий-ионные батареи с титанатными анодами не страдают от роста SEI и служат дольше (>5000 циклов), чем графитовые аноды. Однако в полных ячейках другие механизмы деградации (т. е. растворение Mn ³⁺ и обмен места Ni ²⁺ /Li ⁺ , разложение связующего вещества PVDF и отрыв частиц) проявляются через 1000–2000 дней, и использование титанатного анода на практике не улучшает долговечность полной ячейки.

Подробное описание деградации

Более подробное описание некоторых из этих механизмов приведено ниже:

1. Отрицательный (анодный) слой SEI, пассивирующее покрытие, образованное продуктами восстановления электролита (такими как этиленкарбонат , диметилкарбонат , но не пропиленкарбонат ), имеет важное значение для обеспечения проводимости ионов Li ⁺ , одновременно предотвращая перенос электронов (и, таким образом, дальнейшее восстановление растворителя). В типичных рабочих условиях отрицательный слой SEI достигает фиксированной толщины после первых нескольких зарядов (циклов формирования), что позволяет устройству работать в течение многих лет. Однако при повышенных температурах или из-за механического отсоединения отрицательного SEI это экзотермическое восстановление электролита может протекать бурно и приводить к взрыву через несколько реакций. ^[182] Литий-ионные аккумуляторы склонны к снижению емкости в течение сотен ^[189] или тысяч циклов. Образование SEI потребляет ионы лития, снижая общую эффективность заряда и разряда материала электрода. ^[190] в качестве продукта разложения в электролит могут быть добавлены различные добавки, образующие SEI, для способствования образованию более стабильного SEI, который остается селективным для прохождения ионов лития, блокируя при этом электроны. ^[191] Циклирование ячеек при высокой температуре или с высокой скоростью может способствовать деградации литий-ионных аккумуляторов отчасти из-за деградации SEI или литиевого покрытия. ^[192] Зарядка литий-ионных аккумуляторов свыше 80% может значительно ускорить деградацию аккумулятора. ^{[193] [194] [195] [196]}

   В зависимости от электролита и добавок ^[197] общие компоненты слоя SEI, который образуется на аноде, включают смесь оксида лития, фторида лития и полукарбонатов (например, алкилкарбонатов лития). При повышенных температурах алкилкарбонаты в электролите разлагаются на нерастворимые виды, такие как Li
   ₂КО
   ₃ что увеличивает толщину пленки. Это увеличивает импеданс ячейки и снижает циклическую емкость. ^[184] Газы, образующиеся при разложении электролита, могут увеличить внутреннее давление ячейки и являются потенциальной проблемой безопасности в сложных условиях, таких как мобильные устройства. ^[182] Ниже 25 °C, покрытие металлическим литием на анодах и последующая реакция с электролитом приводит к потере циклируемого лития. ^[184] Длительное хранение может вызвать постепенное увеличение толщины пленки и потерю емкости. ^[182] Зарядка при напряжении более 4,2 В может инициировать покрытие Li ⁺  на аноде, что приводит к необратимой потере емкости.

   Механизмы деградации электролита включают гидролиз и термическое разложение. ^[182] При концентрациях всего 10 ppm вода начинает катализировать ряд продуктов деградации, которые могут повлиять на электролит, анод и катод. ^[182] LiPF
   ₆участвует в равновесной реакции с LiF и PF
   ₅. При типичных условиях равновесие лежит далеко влево. Однако присутствие воды генерирует значительное количество LiF, нерастворимого, электроизолирующего продукта. LiF связывается с поверхностью анода, увеличивая толщину пленки. ^[182] LiPF
   ₆гидролиз дает PF
   ₅, сильная кислота Льюиса , которая реагирует с богатыми электронами соединениями, такими как вода. PF
   ₅реагирует с водой, образуя плавиковую кислоту (HF) и оксифторид фосфора . Оксифторид фосфора, в свою очередь, реагирует, образуя дополнительный HF и дифторгидроксифосфорную кислоту . HF преобразует жесткую пленку SEI в хрупкую. На катоде карбонатный растворитель затем может со временем диффундировать на оксид катода, выделяя тепло и потенциально вызывая тепловой разгон. ^[182] Разложение солей электролита и взаимодействие между солями и растворителем начинаются уже при 70 °C. Значительное разложение происходит при более высоких температурах. При 85 °C продукты переэтерификации , такие как диметил-2,5-диоксагексанкарбоксилат (DMDOHC), образуются из EC, реагирующей с DMC. ^[182]

   Аккумуляторы выделяют тепло при зарядке или разрядке, особенно при высоких токах. Большие аккумуляторные батареи, такие как те, которые используются в электромобилях, обычно оснащены системами терморегулирования, которые поддерживают температуру от 15 °C (59 °F) до 35 °C (95 °F). ^[198] Температура пакетов и цилиндрических ячеек линейно зависит от тока разрядки. ^[199] Плохая внутренняя вентиляция может повышать температуру. Для больших батарей, состоящих из нескольких ячеек, неравномерные температуры могут привести к неравномерной и ускоренной деградации. ^[200] Напротив, календарный срок службы LiFePO
   ₄На клетки не влияют состояния высокого заряда. ^{[201] [202]}

   Положительный слой SEI в литий-ионных аккумуляторах изучен гораздо меньше, чем отрицательный SEI. Считается, что он имеет низкую ионную проводимость и проявляется в виде повышенного сопротивления интерфейса катода во время циклирования и календарного старения. ^{[182] [183] ​​[181]}
2. Литиевое покрытие — это явление, при котором определенные условия приводят к образованию и осаждению металлического лития на поверхности анода батареи, а не к интеркаляции в структуру материала анода. Низкие температуры, перезарядка и высокие скорости зарядки могут усугубить это явление. ^{[203] [204]} В этих условиях ионы лития могут неравномерно интеркалировать в материал анода и образовывать слои ионов лития на поверхности в виде дендритов . Дендриты — это крошечные игольчатые структуры, которые могут накапливаться и прокалывать сепаратор, вызывая короткое замыкание , которое может инициировать тепловой разгон . ^[182] Этот каскад быстрой и неконтролируемой энергии может привести к вздутию батареи, повышенному нагреву, пожарам и/или взрывам. ^[205] Кроме того, этот рост дендритов может привести к побочным реакциям с электролитом и преобразовать свежепокрытый литий в электрохимически инертный мертвый литий. ^[30] Более того, дендритный рост, вызванный литиевым покрытием, может ухудшить литий-ионный аккумулятор и привести к низкой эффективности циклирования и угрозам безопасности. Некоторые способы смягчить литиевое покрытие и дендритный рост — это контролировать температуру, оптимизировать условия зарядки и улучшить используемые материалы. ^[206] С точки зрения температуры идеальная температура зарядки находится в диапазоне от 0 °C до 45 °C, но идеальной также является комнатная температура (от 20 °C до 25 °C). ^[207] Достижения в области инновационных материалов требуют больших исследований и разработок в выборе электролита и улучшения сопротивления анода гальванизации. Одним из таких инновационных материалов было бы добавление других соединений в электролит, таких как фторэтиленкарбонат (FEC), для образования богатого LiF SEI. ^[208] Другим новым методом было бы покрытие сепаратора защитным экраном, который по сути «убивает» ионы лития до того, как он сможет сформировать эти дендриты. ^[209]
3. Некоторые катоды, содержащие марганец, могут деградировать по механизму деградации Хантера, что приводит к растворению и восстановлению марганца на аноде. ^[182] По механизму Хантера для LiMn
   ₂О
   ₄, плавиковая кислота катализирует потерю марганца посредством диспропорционирования поверхностного трехвалентного марганца с образованием четырехвалентного марганца и растворимого двухвалентного марганца: ^[182]

   2Mn3 ⁺ → Mn2 ⁺ + Mn4 ⁺

   Потеря материала шпинели приводит к снижению емкости. Температура до 50 °C инициирует осаждение Mn ²⁺ на аноде в виде металлического марганца с теми же эффектами, что и литий и медное покрытие. ^[184] Циклирование по теоретическим максимальным и минимальным плато напряжения разрушает кристаллическую решетку через искажение Яна-Теллера , которое происходит, когда Mn ⁴⁺ восстанавливается до Mn ³⁺ во время разряда. ^[182] Хранение батареи, заряженной до более чем 3,6 В, инициирует окисление электролита катодом и вызывает образование слоя SEI на катоде. Как и в случае с анодом, чрезмерное образование SEI образует изолятор, что приводит к снижению емкости и неравномерному распределению тока. ^[182] Хранение при менее чем 2 В приводит к медленной деградации LiCoO
   ₂и ЛиМн
   ₂О
   ₄катоды, выделение кислорода и необратимая потеря емкости. ^[182]
4. Разгрузка ниже2 В также может привести к растворению медного анодного токосъемника и, таким образом, к катастрофическому внутреннему короткому замыканию при перезарядке.

Рекомендации

Стандарт IEEE 1188–1996 рекомендует заменять литий-ионные аккумуляторы в электромобиле, когда их зарядная емкость падает до 80% от номинального значения. ^[211] В дальнейшем мы будем использовать 20% потери емкости в качестве точки сравнения между различными исследованиями. Тем не менее, мы должны отметить, что линейная модель деградации (постоянный % потери заряда за цикл или за календарное время) не всегда применима, и что «точка перегиба», наблюдаемая как изменение наклона и связанная с изменением основного механизма деградации, часто наблюдается. ^[212]

Безопасность

Проблема безопасности литий-ионных аккумуляторов была признана еще до того, как эти аккумуляторы впервые были выпущены в продажу в 1991 году. Две основные причины возгораний и взрывов литий-ионных аккумуляторов связаны с процессами на отрицательном электроде (катоде). Во время обычного заряда аккумулятора ионы лития интеркалируют в графит. Однако, если заряд идет слишком быстро (или при слишком низкой температуре), металлический литий начинает осаждать анод, и полученные дендриты могут проникнуть в сепаратор аккумулятора, внутренне закоротить ячейку, что приведет к высокому электрическому току, нагреву и возгоранию. В другом механизме взрывная реакция между материалом анода заряда (LiC ₆ ) и растворителем (жидким органическим карбонатом) происходит даже при разомкнутой цепи, при условии, что температура анода превышает определенный порог выше 70 °C. ^[213]

В настоящее время все уважаемые производители используют по крайней мере два устройства безопасности во всех своих литий-ионных аккумуляторах формата 18650 или больше: устройство прерывания тока (CID) и устройство с положительным температурным коэффициентом (PTC). CID состоит из двух металлических дисков, которые создают электрический контакт друг с другом. Когда давление внутри элемента увеличивается, расстояние между двумя дисками также увеличивается, и они теряют электрический контакт друг с другом, тем самым прекращая поток электрического тока через аккумулятор. Устройство PTC изготовлено из электропроводящего полимера. Когда ток, проходящий через устройство PTC, увеличивается, полимер нагревается, и его электрическое сопротивление резко возрастает, тем самым уменьшая ток через аккумулятор. ^[214]

Опасность возгорания

Литий-ионные аккумуляторы могут представлять опасность, поскольку содержат легковоспламеняющийся электролит и могут оказаться под давлением при повреждении. Слишком быстрая зарядка аккумулятора может вызвать короткое замыкание , что приведет к перегреву, взрывам и пожарам. ^[215] Возгорание литий-ионного аккумулятора может возникнуть из-за (1) термического воздействия, например, плохого охлаждения или внешнего возгорания, (2) электрического воздействия, например, перезарядки или внешнего короткого замыкания, (3) механического воздействия, например, проникновения или столкновения, или (4) внутреннего короткого замыкания, например, из-за производственных дефектов или старения. ^{[216] [217]} Из-за этих рисков стандарты тестирования более строгие, чем для кислотно-электролитных аккумуляторов, требуя как более широкого диапазона условий испытаний, так и дополнительных испытаний, специфичных для аккумуляторов, а также существуют ограничения по доставке, налагаемые регуляторами безопасности. ^{[72] [218] [219]} Некоторые компании проводили отзывы, связанные с аккумуляторами, включая отзыв Samsung Galaxy Note 7 в 2016 году из-за возгораний аккумуляторов. ^{[220] [221]}

Литий-ионные аккумуляторы имеют легковоспламеняющийся жидкий электролит. ^[222] Неисправный аккумулятор может стать причиной серьезного пожара . ^[215] Неисправные зарядные устройства могут повлиять на безопасность аккумулятора, поскольку они могут разрушить защитную схему аккумулятора. Во время зарядки при температуре ниже 0 °C отрицательный электрод ячеек покрывается чистым литием, что может поставить под угрозу безопасность всего пакета.

Короткое замыкание батареи приведет к перегреву ячейки и возможному возгоранию. ^[223] Дым от теплового разгона в литий-ионной батарее является как огнеопасным, так и токсичным. ^[224] Содержание энергии огня (электрической + химической) в ячейках из оксида кобальта составляет около 100-150 кДж/( А·ч ), большая часть которой химическая. ^{[ ненадежный источник? ] [225]}

Около 2010 года вместо других химических веществ в системах питания некоторых самолетов были введены большие литий-ионные батареи; по состоянию на январь 2014 года ^[update]было зафиксировано не менее четырех серьезных возгораний литий-ионных батарей или задымлений на пассажирском самолете Boeing 787, введенном в эксплуатацию в 2011 году, которые не привели к авариям, но могли их привести. ^{[226] [227]} Рейс 6 авиакомпании UPS Airlines потерпел крушение в Дубае после того, как его полезная нагрузка из батарей спонтанно возгорелась.

Для снижения пожарной опасности проводятся исследовательские проекты по разработке негорючих электролитов. ^{[ необходима ссылка ]}

Повреждение и перегрузка

Если литий-ионная батарея повреждена, раздавлена ​​или подвергается более высокой электрической нагрузке без защиты от перезаряда, могут возникнуть проблемы. Внешнее короткое замыкание может спровоцировать взрыв батареи. ^[228] Такие инциденты могут происходить, когда литий-ионные батареи не утилизируются по соответствующим каналам, а выбрасываются вместе с другими отходами. То, как с ними обращаются компании по переработке, может повредить их и вызвать пожары, которые, в свою очередь, могут привести к масштабным пожарам. Двенадцать таких пожаров были зарегистрированы на швейцарских предприятиях по переработке в 2023 году. ^[229]

При перегреве или перезарядке литий-ионные аккумуляторы могут страдать от теплового разгона и разрыва ячейки. ^{[230] [231]} Во время теплового разгона внутренние процессы деградации и окисления могут поддерживать температуру ячейки выше 500 °C, что может привести к воспламенению вторичных горючих веществ, а также к утечке, взрыву или пожару в экстремальных случаях. ^[232] Чтобы снизить эти риски, многие литий-ионные элементы (и аккумуляторные батареи) содержат отказоустойчивую схему, которая отключает батарею, когда ее напряжение выходит за пределы безопасного диапазона 3–4,2 В на ячейку, ^{[117] [81]} или когда она перезаряжена или разряжена. Литиевые аккумуляторные батареи, независимо от того, изготовлены ли они поставщиком или конечным пользователем, без эффективных схем управления батареей, подвержены этим проблемам. Плохо спроектированные или реализованные схемы управления батареей также могут вызывать проблемы; трудно быть уверенным, что какая-либо конкретная схема управления батареей реализована должным образом.

Пределы напряжения

Литий-ионные элементы восприимчивы к стрессу из-за диапазонов напряжений за пределами безопасных от 2,5 до 3,65/4,1/4,2 или 4,35 В (в зависимости от компонентов элемента). Превышение этого диапазона напряжений приводит к преждевременному старению и рискам безопасности из-за реактивных компонентов в элементах. ^[233] При длительном хранении небольшой ток, потребляемый схемой защиты, может разрядить батарею ниже напряжения отключения; обычные зарядные устройства могут быть бесполезны, поскольку система управления батареей (BMS) может сохранять запись об этой «неисправности» батареи (или зарядного устройства). Многие типы литий-ионных элементов нельзя безопасно заряжать при температуре ниже 0 °C, ^[234], поскольку это может привести к осаждению лития на аноде элемента, что может вызвать осложнения, такие как внутренние пути короткого замыкания. ^{[ необходима цитата ]}

Другие меры безопасности требуются ^{[ кем? ]} в каждой камере: ^[117]

• Сепаратор отключения (при перегреве)
• Отрывной язычок (для сброса внутреннего давления)
• Вентиляция (сброс давления в случае сильного газовыделения)
• Тепловое прерывание (перегрузка по току/перезарядка/воздействие окружающей среды)

Эти функции необходимы, поскольку отрицательный электрод вырабатывает тепло во время использования, в то время как положительный электрод может вырабатывать кислород. Однако эти дополнительные устройства занимают место внутри ячеек, добавляют точки отказа и могут необратимо вывести ячейку из строя при активации. Кроме того, эти функции увеличивают стоимость по сравнению с никель-металл-гидридными батареями , которым требуется только устройство рекомбинации водорода/кислорода и резервный клапан давления. ^[81] Загрязнители внутри ячеек могут вывести из строя эти защитные устройства. Кроме того, эти функции не могут быть применены ко всем видам ячеек, например, призматические ячейки высокого тока не могут быть оснащены вентиляционным отверстием или тепловым прерывателем. Ячейки высокого тока не должны вырабатывать чрезмерное тепло или кислород, чтобы не произошло отказа, возможно, сильного. Вместо этого они должны быть оснащены внутренними тепловыми предохранителями, которые срабатывают до того, как анод и катод достигнут своих тепловых пределов. ^[235]

Замена положительного электродного материала оксида лития-кобальта в литий-ионных аккумуляторах на литий-металлический фосфат, такой как фосфат лития-железа (LFP), улучшает количество циклов, срок годности и безопасность, но снижает емкость. По состоянию на 2006 год эти более безопасные литий-ионные аккумуляторы в основном использовались в электромобилях и других аккумуляторных батареях большой емкости, где безопасность имеет решающее значение. ^[236] В 2016 году система хранения энергии на основе LFP была выбрана для установки в Paiyun Lodge на горе Джейд (Юйшань) (самый высокий домик на Тайване ). По состоянию на июнь 2024 года система все еще работала безопасно. ^[237]

Отзыв

В 2006 году было отозвано около 10 миллионов аккумуляторов Sony, используемых в ноутбуках Dell , Sony , Apple , Lenovo , Panasonic , Toshiba , Hitachi , Fujitsu и Sharp . Было обнаружено, что аккумуляторы подвержены внутреннему загрязнению металлическими частицами во время производства. При некоторых обстоятельствах эти частицы могут пробить сепаратор, вызывая опасное короткое замыкание. ^[238]

Литий-кобальтовая оксидная батарея Boeing 787 авиакомпании Japan Airlines, которая загорелась в 2013 году

Класс транспорта 9A:Литиевые батареи

По оценкам ИАТА , ежегодно перевозится более миллиарда литий-металлических и литий-ионных элементов. ^[225] Некоторые виды литиевых батарей могут быть запрещены на борту самолетов из-за опасности возгорания. ^{[239] [240]} Некоторые почтовые администрации ограничивают авиаперевозку (включая EMS ) литиевых и литий-ионных батарей, как отдельных, так и установленных в оборудовании.

Негорючий электролит

В 2023 году большинство коммерческих литий-ионных аккумуляторов использовали алкилкарбонатный растворитель(и) для обеспечения формирования твердого электролитного интерфейса на отрицательном электроде. Поскольку такие растворители легко воспламеняются, ведутся активные исследования по замене их негорючими растворителями или добавлению огнетушителей. Другим источником опасности является гексафторфосфатный анион, который необходим для пассивации отрицательного токосъемника из алюминия . Гексафторфосфат реагирует с водой и выделяет летучий и токсичный фтористый водород . Попытки заменить гексафторфосфат оказались менее успешными.

Цепочка поставок

Цепочка поставок электромобилей включает добычу и переработку сырья, а также производственные процессы, в ходе которых производятся аккумуляторы и другие компоненты для электромобилей .

В 1990-х годах Соединенные Штаты были крупнейшим в мире производителем литиевых минералов, обеспечивая 1/3 от общего объема производства. К 2010 году Чили заменила США в качестве ведущего производителя благодаря разработке литиевых рассолов в Салар-де-Атакама . К 2024 году Австралия и Китай присоединились к Чили в качестве трех крупнейших производителей. Производство литий-ионных аккумуляторов также сильно сконцентрировано, и 60% будет поступать из Китая в 2024 году. ^[241]

Воздействие на окружающую среду

Географическое распределение глобальной цепочки поставок аккумуляторов в 2024 году ^{[242] : 58}

Извлечение лития , никеля и кобальта , производство растворителей и побочные продукты добычи представляют значительную опасность для окружающей среды и здоровья. ^{[243] [244] [245]} Извлечение лития может быть фатальным для водной флоры и фауны из-за загрязнения воды. ^[246] Известно, что оно вызывает загрязнение поверхностных вод, загрязнение питьевой воды, респираторные проблемы, деградацию экосистемы и повреждение ландшафта. ^[243] Это также приводит к неустойчивому потреблению воды в засушливых регионах (1,9 миллиона литров на тонну лития). ^[243] Массовое образование побочных продуктов извлечения лития также представляет нерешенные проблемы, такие как большие объемы отходов магния и извести. ^[247]

Добыча лития ведется в Северной и Южной Америке, Азии, Южной Африке, Австралии и Китае. ^[248]

Кобальт для литий-ионных аккумуляторов в основном добывается в Конго (см. также Горнодобывающая промышленность Демократической Республики Конго ). Открытая добыча кобальта привела к вырубке лесов и разрушению среды обитания в Демократической Республике Конго. ^[249]

Открытая добыча никеля привела к ухудшению состояния окружающей среды и загрязнению в развивающихся странах, таких как Филиппины и Индонезия . ^{[250] [251]} В 2024 году добыча и переработка никеля стала одной из основных причин вырубки лесов в Индонезии . ^{[252] [253]}

На производство килограмма литий-ионного аккумулятора уходит около 67 мегаджоулей (МДж) энергии. ^{[254] [255]} Потенциал глобального потепления при производстве литий-ионных аккумуляторов сильно зависит от источника энергии, используемого в горнодобывающих и производственных операциях, и его трудно оценить, но одно исследование 2019 года оценило его в 73 кг CO2e/кВт·ч. ^[256] Эффективная переработка может значительно сократить углеродный след производства. ^[257]

Твердые отходы и переработка

Элементы литий-ионных аккумуляторов, включающие железо, медь, никель и кобальт, считаются безопасными для мусоросжигательных заводов и свалок . ^{[258] [ требуется цитирование ]} Эти металлы можно перерабатывать , ^{[259] [260]} обычно путем сжигания других материалов, ^[261] но добыча в целом остается дешевле, чем переработка; ^[262] переработка может стоить 3 доллара за кг, ^[263] и в 2019 году перерабатывалось менее 5% литий-ионных аккумуляторов. ^[264] С 2018 года выход переработки значительно увеличился, и восстановление лития, марганца, алюминия, органических растворителей электролита и графита возможно в промышленных масштабах. ^[265] Самым дорогим металлом, используемым в конструкции ячейки, является кобальт. Литий дешевле других используемых металлов и редко перерабатывается, ^[261] но переработка может предотвратить будущий дефицит. ^[259]

Накопление отходов аккумуляторов представляет собой технические проблемы и опасность для здоровья. ^[266] Поскольку воздействие электромобилей на окружающую среду сильно зависит от производства литий-ионных аккумуляторов, разработка эффективных способов повторного использования отходов имеет решающее значение. ^[264] Переработка представляет собой многоэтапный процесс, начинающийся с хранения аккумуляторов перед утилизацией, за которым следует ручное тестирование, разборка и, наконец, химическое разделение компонентов аккумулятора. Повторное использование аккумулятора предпочтительнее полной переработки, поскольку в этом процессе задействовано меньше энергии . Поскольку эти аккумуляторы намного более реактивны, чем классические отходы транспортных средств, такие как резина покрышек, существуют значительные риски при складировании использованных аккумуляторов. ^[267]

Пирометаллургическое восстановление

Пирометаллургический метод использует высокотемпературную печь для восстановления компонентов оксидов металлов в батарее до сплава Co, Cu, Fe и Ni. Это наиболее распространенный и коммерчески признанный метод переработки, который может быть объединен с другими подобными батареями для повышения эффективности плавки и улучшения термодинамики . Металлические токосъемники способствуют процессу плавки, позволяя плавить целые ячейки или модули одновременно. ^[268] Продуктом этого метода является совокупность металлического сплава, шлака и газа. При высоких температурах полимеры, используемые для удержания ячеек батареи вместе, сгорают, и металлический сплав может быть разделен с помощью гидрометаллургического процесса на отдельные компоненты. Шлак может быть дополнительно очищен или использован в цементной промышленности. Процесс относительно безопасен, а экзотермическая реакция от сгорания полимера снижает требуемую входную энергию. Однако в процессе будут потеряны пластмассы, электролиты и литиевые соли. ^[269]

Гидрометаллургическая рекультивация металлов

Этот метод включает использование водных растворов для удаления желаемых металлов с катода. Наиболее распространенным реагентом является серная кислота . ^[270] Факторы, которые влияют на скорость выщелачивания, включают концентрацию кислоты, время, температуру, соотношение твердого вещества к жидкости и восстановитель . ^[271] Экспериментально доказано, что H ₂ O ₂ действует как восстановитель, ускоряя скорость выщелачивания посредством реакции: ^{[ необходима цитата ]}

2 _{LiCoO2 ( тв} ) + 3H2SO4 _{+ H2O2 →} 2 _{CoSO4 ( водн} ) + _Li2SO4 + 4H2O _{+ O2}​

После выщелачивания металлы могут быть извлечены посредством реакций осаждения , контролируемых изменением уровня pH раствора. Кобальт, самый дорогой металл, затем может быть извлечен в форме сульфата, оксалата, гидроксида или карбоната. [75] В последнее время методы переработки экспериментируют с прямым воспроизведением катода из выщелоченных металлов. В этих процедурах концентрации различных выщелоченных металлов предварительно измеряются для соответствия целевому катоду, а затем катоды напрямую синтезируются. ^[272]

Однако основные проблемы этого метода заключаются в том, что требуется большой объем растворителя и высокая стоимость нейтрализации. Хотя батарею легко измельчить, смешивание катода и анода в начале усложняет процесс, поэтому их также необходимо разделить. К сожалению, современная конструкция батарей делает процесс чрезвычайно сложным, и в замкнутой системе батарей трудно разделить металлы. Измельчение и растворение могут происходить в разных местах. ^[273]

Прямая переработка

Прямая переработка — это удаление катода или анода из электрода, восстановление и последующее повторное использование в новой батарее. Смешанные оксиды металлов могут быть добавлены к новому электроду с очень небольшим изменением морфологии кристалла. Процесс обычно включает добавление нового лития для восполнения потери лития в катоде из-за деградации при циклировании. Катодные полосы получают из разобранных батарей, затем замачивают в NMP и подвергают ультразвуковой обработке для удаления избыточных отложений. Он обрабатывается гидротермально раствором, содержащим LiOH/Li ₂ SO ₄ перед отжигом. ^[274]

Этот метод чрезвычайно экономически эффективен для батарей на основе некобальта, поскольку сырье не составляет большую часть стоимости. Прямая переработка позволяет избежать трудоемких и дорогостоящих этапов очистки, что отлично подходит для недорогих катодов, таких как LiMn ₂ O ₄ и LiFePO ₄ . Для этих более дешевых катодов большая часть стоимости, встроенной энергии и углеродного следа связана с производством, а не с сырьем. ^[275] Экспериментально показано, что прямая переработка может воспроизводить свойства, аналогичные свойствам чистого графита.

Недостаток метода заключается в состоянии отслужившей свой срок батареи. В случае, если батарея относительно здорова, прямая переработка может дешево восстановить ее свойства. Однако для батарей с низким уровнем заряда прямая переработка может не окупить инвестиции. Процесс также должен быть адаптирован к определенному составу катода, и поэтому процесс должен быть настроен на один тип батареи за раз. ^[276] Наконец, в эпоху быстро развивающейся технологии батарей, конструкция батареи сегодня может уже не быть желательной через десятилетие, что делает прямую переработку неэффективной.

Физическое разделение материалов

Физическое разделение материалов извлекает материалы путем механического дробления и использования физических свойств различных компонентов, таких как размер частиц, плотность, ферромагнетизм и гидрофобность. Медь, алюминий и стальная оболочка могут быть извлечены путем сортировки. Оставшиеся материалы, называемые «черной массой», которая состоит из никеля, кобальта, лития и марганца, нуждаются во вторичной обработке для извлечения. ^[277]

Биологическая рекультивация металлов

Для биологической рекультивации металлов или биовыщелачивания процесс использует микроорганизмы для селективного переваривания оксидов металлов. Затем переработчики могут восстанавливать эти оксиды для получения металлических наночастиц. Хотя биовыщелачивание успешно применялось в горнодобывающей промышленности, этот процесс все еще находится на начальной стадии развития в сфере переработки, и существует множество возможностей для дальнейшего изучения. ^[277]

Влияние на права человека

Добыча сырья для литий-ионных аккумуляторов может представлять опасность для местного населения, особенно для коренного населения, проживающего на суше. ^[278]

Кобальт, добываемый в Демократической Республике Конго, часто добывается рабочими, использующими ручные инструменты с незначительными мерами предосторожности, что приводит к частым травмам и смертельным случаям. ^[279] Загрязнение окружающей среды этими шахтами подвергает людей воздействию токсичных химикатов, которые, по мнению медицинских работников, вызывают врожденные дефекты и затрудненное дыхание. ^[280] Активисты по правам человека утверждают, а журналистские расследования подтверждают это, ^{[281] [282],} что на этих шахтах используется детский труд . ^[283]

Исследование взаимоотношений между компаниями по добыче лития и коренными народами в Аргентине показало, что государство, возможно, не защитило право коренных народов на свободное, предварительное и осознанное согласие , и что компании по добыче лития, как правило, контролировали доступ сообщества к информации и устанавливали условия для обсуждения проектов и распределения выгод. ^[284]

Разработка литиевого рудника Такер-Пасс в Неваде, США, столкнулась с протестами и судебными исками со стороны нескольких коренных племен, которые заявили, что им не было предоставлено свободного предварительного и осознанного согласия, и что проект угрожает культурным и священным местам. ^[285] Связи между добычей ресурсов и пропавшими без вести и убитыми женщинами из числа коренных народов также побудили местные общины выразить обеспокоенность тем, что проект создаст риски для женщин из числа коренных народов. ^[286] Протестующие занимают место предполагаемого рудника с января 2021 года. ^{[287] [288]}

Исследовать

Исследователи активно работают над улучшением плотности мощности, безопасности, долговечности цикла (срока службы батареи), времени перезарядки, стоимости, гибкости и других характеристик, а также методов исследования и использования этих батарей. Полностью твердотельные батареи исследуются как прорыв в технологических барьерах. В настоящее время ожидается, что полностью твердотельные батареи станут наиболее перспективными батареями следующего поколения, и различные компании работают над их популяризацией.

Смотрите также

• Энергетический портал

• Безанодная батарея
• Аккумуляторная батарея Blade
• Борат оксалат
• Сравнение коммерческих типов аккумуляторов
• Европейский альянс по производству аккумуляторов
• Поточная батарея
• Нанопроволочная батарея
• Натрий-ионный аккумулятор
• Твердотельная батарея
• Тонкопленочный литий-ионный аккумулятор
• VRLA-аккумулятор
• Ультиум

Ссылки

1. "Перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторные батареи OEM". Panasonic.com. Архивировано из оригинала 13 апреля 2010 г. Получено 23 апреля 2010 г.
2. "Panasonic разрабатывает новые литий-ионные элементы повышенной емкости 18650; применение сплава на основе кремния в аноде". greencarcongress.com. Архивировано из оригинала 12 июля 2014 г. Получено 31 января 2011 г.
3. "NCR18650B" (PDF) . Panasonic. Архивировано из оригинала (PDF) 17 августа 2018 года . Получено 7 октября 2016 года .
4. "NCR18650GA" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 8 марта 2021 г. . Получено 2 июля 2017 г. .
5. Вален, Ларс Оле; Обувьмит, Марк И. (1–2 ноября 2007 г.). Влияние рабочих циклов PHEV и HEV на производительность аккумулятора и аккумуляторной батареи (PDF) . Труды конференции Plug-in Highway Electric Vehicle Conference. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2009 г.
6. «Цены на аккумуляторные батареи упали до среднего значения $132/кВт·ч, но растущие цены на сырьевые товары начинают кусаться». Bloomberg New Energy Finance. 30 ноября 2021 г. Архивировано из оригинала 6 января 2022 г. Получено 6 января 2022 г.
7. Редондо-Иглесиас, Эдуардо; Вене, Паскаль; Пелисье, Серж (2016). «Измерение обратимых и необратимых потерь емкости литий-ионных аккумуляторов». Конференция IEEE по мощности и движению транспортных средств (VPPC) 2016 г. стр. 7. doi : 10.1109/VPPC.2016.7791723. ISBN 978-1-5090-3528-1. S2CID  22822329. Архивировано из оригинала 28 апреля 2021 г. . Получено 20 октября 2017 г. .
8. Типы и характеристики аккумуляторов для HEV. Архивировано 20 мая 2015 г. в Wayback Machine ThermoAnalytics, Inc., 2007. Получено 11 июня 2010 г.
9. Электролиты на основе ионной жидкости для натрий-ионных аккумуляторов: настройка свойств для повышения электрохимических характеристик слоистого оксидного катода на основе марганца. 2019. ACS Applied Materials and Interfaces. LG Chagas, S. Jeong, I. Hasa, S. Passerini. doi: 10.1021/acsami.9b03813.
10. Литий-ионный аккумулятор: современное состояние и перспективы на будущее. 2018. Renew Sust Energ Rev. 89/292-308. G. Zubi, R. Dufo-Lopez, M. Carvalho, G. Pasaoglu. doi: 10.1016/j.rser.2018.03.002.
11. "Революция электромобилей: литий-ионные аккумуляторы на службе транспортной отрасли - Evolute". 29 сентября 2023 г. Архивировано из оригинала 27 октября 2023 г. Получено 27 октября 2023 г.
12. Лейн, Майкл Дж.; Брэндон, Джеймс; Кендрик, Эмма (декабрь 2019 г.). «Стратегии проектирования литий-ионных ячеек высокой мощности против литий-ионных ячеек высокой энергии». Батареи . 5 (4): 64. doi : 10.3390/batteries5040064 . Коммерческие литий-ионные ячейки теперь оптимизированы либо для высокой плотности энергии, либо для высокой плотности мощности. В конструкции ячейки существует компромисс между требованиями к мощности и энергии.
13. Mauger, A; Julien, CM (28 июня 2017 г.). «Критический обзор литий-ионных аккумуляторов: безопасны ли они? Устойчивы?» (PDF) . Ionics . 23 (8): 1933–1947. doi :10.1007/s11581-017-2177-8. S2CID  103350576. Архивировано (PDF) из оригинала 2 марта 2023 г. . Получено 26 июля 2019 г. .
14. Mark Ellis, Sandy Munro (4 июня 2020 г.). Sandy Munro о Tesla's Battery Tech Domination (видео). E for Electric. Событие происходит в 3:53–5:50. Архивировано из оригинала 7 июля 2022 г. Получено 29 июня 2020 г. – через YouTube.
15. Чжан, Рансен; Фухимори, Шиничиро (19 февраля 2020 г.). «Роль электрификации транспорта в сценариях смягчения последствий глобального изменения климата». Environmental Research Letters . 15 (3): 034019. Bibcode : 2020ERL....15c4019Z. doi : 10.1088/1748-9326/ab6658 . hdl : 2433/245921 . ISSN  1748-9326. S2CID  212866886.
16. "Профессор Бингемтона признан за исследования в области энергетики". Исследовательский фонд Государственного университета Нью-Йорка . Архивировано из оригинала 30 октября 2017 года . Получено 10 октября 2019 года .
17. "Нобелевская премия по химии 2019 года". Нобелевская премия . Нобелевский фонд . 2019. Архивировано из оригинала 21 мая 2020 года . Получено 1 января 2020 года .
18. "Ёсио Ниси". Национальная инженерная академия . Архивировано из оригинала 11 апреля 2019 года . Получено 12 октября 2019 года .
19. Чен, Юцин; Кан, Юцюн; Чжао, Юн; Ван, Ли; Лю, Цзилий; Ли, Яньси; Лян, Чжэн; Он, Сянмин; Ли, Син; Таваджохи, Насер; Ли, Баохуа (2021). «Обзор проблем безопасности литий-ионных аккумуляторов: проблемы, стратегии и стандарты тестирования». Журнал энергетической химии . 59 : 83–99. Бибкод : 2021JEnCh..59...83C. дои : 10.1016/j.jechem.2020.10.017 . S2CID  228845089.
20. Эфтехари, Али (2017). «Литий-ионные аккумуляторы с высокой скоростью». ACS Sustainable Chemistry & Engineering . 5 (3): 2799–2816. doi :10.1021/acssuschemeng.7b00046.
21. "Рост цен на литий угрожает хранению энергии в масштабах сети - Новости". eepower.com . Архивировано из оригинала 9 июня 2022 г. . Получено 2 ноября 2022 г. .
22. Хопкинс, Джина (16 ноября 2017 г.). "Watch: Cuts and dunks don't stop new litie-ion battery - Futurity". Futurity . Архивировано из оригинала 10 июля 2018 г. . Получено 10 июля 2018 г. .
23. Чавла, Н.; Бхарти, Н.; Сингх, С. (2019). «Последние достижения в области негорючих электролитов для более безопасных литий-ионных аккумуляторов». Батареи . 5 : 19. doi : 10.3390/batteries5010019 .
24. Яо, XL; Се, С.; Чэнь, К.; Ван, QS; Сан, Дж.; Ван, QS; Сан, Дж. (2004). «Сравнительное исследование триметилфосфита и триметилфосфата в качестве добавок к электролиту в литий-ионных аккумуляторах». Журнал источников питания . 144 : 170–175. doi :10.1016/j.jpowsour.2004.11.042.
25. Фергус, Дж. В. (2010). «Керамические и полимерные твердые электролиты для литий-ионных аккумуляторов». Журнал источников питания . 195 (15): 4554–4569. Bibcode : 2010JPS...195.4554F. doi : 10.1016/j.jpowsour.2010.01.076.
26. Ли, Мэтью; Лу, Цзюнь; Чэнь, Чжунвэй; Амин, Халил (14 июня 2018 г.). «30 лет литий-ионным аккумуляторам». Advanced Materials . 30 (33): 1800561. Bibcode :2018AdM....3000561L. doi : 10.1002/adma.201800561 . ISSN  0935-9648. OSTI  1468617. PMID  29904941. S2CID  205286653.
27. Godshall, NA; Raistrick, ID; Huggins, RA (1980). "Термодинамические исследования тройных катодных материалов литий-переходный металл-кислород". Materials Research Bulletin . 15 (5): 561. doi :10.1016/0025-5408(80)90135-X.
28. Годшалл, Нед А. (17 октября 1979 г.) «Электрохимическое и термодинамическое исследование катодных материалов на основе тройного лития-оксида переходного металла для литиевых батарей: _{шпинель} Li2MnO4 _, LiCoO2 _и LiFeO2 _» , презентация на 156-м заседании Электрохимического общества, Лос-Анджелес, Калифорния .
29. Godshall, Ned A. (18 мая 1980 г.) Электрохимическое и термодинамическое исследование катодных материалов тройного литий-переходный металл-кислород для литиевых батарей . Докторская диссертация, Стэнфордский университет
30. Besenhard, JO; Fritz, HP (25 июня 1974 г.). «Катодное восстановление графита в органических растворах щелочей и солей NR4+». Журнал электроаналитической химии и межфазной электрохимии . 53 (2): 329–333. doi :10.1016/S0022-0728(74)80146-4. ISSN  0022-0728.
31. Ли, Мэтью; Лу, Цзюнь; Чэнь, Чжунвэй; Амин, Халил (14 июня 2018 г.). «30 лет литий-ионным аккумуляторам». Advanced Materials . 30 (33): 1800561. Bibcode : 2018AdM....3000561L. doi : 10.1002/adma.201800561 . ISSN  0935-9648. OSTI  1468617. PMID  29904941. S2CID  205286653.
32. Дэн, Да (2015). «Литий-ионные аккумуляторы: основы, прогресс и проблемы». Energy Science & Engineering . 3 (5): 385–418. Bibcode : 2015EneSE...3..385D. doi : 10.1002/ese3.95 . ISSN  2050-0505.
33. Besenhard, JO; Eichinger, G. (1976). «Высокоэнергетические литиевые элементы: Часть I. Электролиты и аноды». Журнал электроаналитической химии и межфазной электрохимии . 68 : 1–18. doi :10.1016/S0022-0728(76)80298-7.
34. Эйхингер, Г.; Безенхард, Дж. О. (1976). «Высокоэнергетические литиевые ячейки: Часть II. Катоды и полные ячейки». Журнал электроаналитической химии и межфазной электрохимии . 72 : 1–31. doi :10.1016/S0022-0728(76)80072-1.
35. Besenhard, JO (1976). «Электрохимическое получение и свойства ионных щелочных металлов и интеркалированных соединений NR4-графита в органических электролитах». Carbon . 14 (2): 111–115. doi :10.1016/0008-6223(76)90119-6.
36. Besenhard, JO; Schöllhorn, R. (1 января 1976 г.). «Механизм реакции разряда электрода MoO3 в органических электролитах». Journal of Power Sources . 1 (3): 267–276. doi :10.1016/0378-7753(76)81004-X. ISSN  0378-7753.
37. Schöllhorn, R.; Kuhlmann, R.; Besenhard, JO (1 января 1976 г.). «Топотактические окислительно-восстановительные реакции и ионный обмен слоистых бронз MoO3». Materials Research Bulletin . 11 (1): 83–90. doi :10.1016/0025-5408(76)90218-X. ISSN  0025-5408.
38. Международная встреча по литиевым батареям, Рим, 27–29 апреля 1982 г., CLUP Ed. Милан, Аннотация № 23
39. Язами, Р.; Тузаин, П. (1983). «Обратимый графито-литиевый отрицательный электрод для электрохимических генераторов». Журнал источников питания . 9 (3): 365–371. Bibcode : 1983JPS.....9..365Y. doi : 10.1016/0378-7753(83)87040-2.
40. Ёсино, А., Санечика, К. и Накадзима, Т. Вторичная батарея. Патент Японии 1989293 (1985)
41. Фонг, Р.; фон Сакен, У.; Дан, Джефф (1990). «Исследования интеркаляции лития в углероды с использованием неводных электрохимических ячеек». J. Electrochem. Soc . 137 (7): 2009–2013. Bibcode : 1990JElS..137.2009F. doi : 10.1149/1.2086855.
42. "Литий-ионные аккумуляторы для мобильных и стационарных систем хранения". Европейская комиссия . Архивировано (PDF) из оригинала 14 июля 2019 г. мировое производство литий-ионных аккумуляторов примерно от 20 ГВт·ч (~6,5 млрд евро) в 2010 г.
43. «Переход с литий-ионных аккумуляторов может оказаться сложнее, чем вы думаете». 19 октября 2017 г. Архивировано из оригинала 19 октября 2017 г. Получено 20 октября 2017 г.
44. Мюррей, Кэмерон (8 марта 2022 г.). «Европа и США сократят долю рынка литий-ионных производственных мощностей Китая к 2030 году». Новости о хранении энергии . Архивировано из оригинала 8 марта 2022 г. Получено 8 марта 2022 г.
45. National Blueprint for Lithium Batteries (PDF) (Отчет). Министерство энергетики США. Октябрь 2020 г. стр. 12. Архивировано (PDF) из оригинала 28 июля 2021 г. Получено 1 августа 2021 г.
46. "Нобелевская премия по химии 2019 года". Nobel Foundation. Архивировано из оригинала 8 декабря 2019 года . Получено 4 июня 2023 года .
47. Хэнли, Стив (21 апреля 2023 г.). «Батарея на конденсированном веществе от CATL нацелена на электрические самолеты». CleanTechnica. Архивировано из оригинала 30 апреля 2023 г. Получено 30 апреля 2023 г.
48. "China's CATL представляет аккумулятор на конденсированном веществе для питания гражданских самолетов". Reuters. 19 апреля 2023 г. Архивировано из оригинала 30 апреля 2023 г. Получено 30 апреля 2023 г.
49. Уорик, Грэм (19 апреля 2023 г.). «China’s CATL Targets Energy-Dense Battery At Electric Aircraft». Informa Markets. Aviation Week. Архивировано из оригинала 30 апреля 2023 г. Получено 30 апреля 2023 г.
50. Проточные батареи с твердотельными усилителями энергии. 2022. J Electrochem Sci Eng. 12/4, 731-66. Ю.В. Толмачев, С.В. Стародубцева. doi: 10.5599/jese.1363.
51. Силберберг, М. (2006). Химия: Молекулярная природа материи и изменений , 4-е изд. Нью-Йорк (NY): McGraw-Hill Education. стр. 935, ISBN 0077216504 . 
52. Ли, Ао; Юэнь, Энтони Чунь Инь; Ван, Вэй; Де Качиньо Кордейро, Иван Мигель; Ван, Чэн; Чэнь, Тимоти Бо Юань; Чжан, Цзинь; Чан, Цин Нянь; Йео, Гуань Хэн (январь 2021 г.). «Обзор сепараторов литий-ионных аккумуляторов в направлении повышения показателей безопасности и подходов к моделированию». Molecules . 26 (2): 478. doi : 10.3390/molecules26020478 . ISSN  1420-3049. PMC 7831081 . PMID  33477513. 
53. "Обзор токосъемников для литий-ионных аккумуляторов".
54. G. Shao et al.: Полимерный SiOC, интегрированный с графеновым аэрогелем в качестве высокостабильного анода литий-ионной батареи ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 41, 46045–46056
55. Теккерей, ММ; Томас, Дж. О.; Уиттингем, М. С. (2011). «Наука и применение смешанных проводников для литиевых батарей». Бюллетень MRS . 25 (3): 39–46. doi :10.1557/mrs2000.17. S2CID  98644365.
56. Эль-Кади, Махер Ф.; Шао, Юаньлун; Канер, Ричард Б. (июль 2016 г.). «Графен для батарей, суперконденсаторов и не только». Nature Reviews Materials . 1 (7): 16033. Bibcode : 2016NatRM...116033E. doi : 10.1038/natrevmats.2016.33.
57. MSDS: Литий-ионные аккумуляторы National Power Corp. Архивировано 26 июня 2011 г. на Wayback Machine (PDF). tek.com; Tektronix Inc., 7 мая 2004 г. Получено 11 июня 2010 г.
58. Возвращаясь к тайне этиленкарбоната-пропиленкарбоната с помощью Operando Characterization. 2022. Adv Mater Interfaces. 9/8, 7. T. Melin, R. Lundstrom, EJ Berg. doi: 10.1002/admi.202101258.
59. Сюй, Кан (1 октября 2004 г.). «Неводные жидкие электролиты для литиевых аккумуляторных батарей». Chemical Reviews . 104 (10): 4303–4418. doi :10.1021/cr030203g. PMID  15669157.
60. Джойс, К.; Трэхи, Л.; Бауэр, С.; Доган, Ф.; Воги, Дж. (2012). «Металлические медные связующие для кремниевых электродов литий-ионных аккумуляторов». Журнал электрохимического общества . 159 (6): 909–914. doi : 10.1149/2.107206jes .
61. «Анод против катода: в чем разница?». BioLogic. Архивировано из оригинала 25 мая 2023 г. Получено 25 мая 2023 г.
62. Guyomard, Dominique; Tarascon, Jean-Marie (1994). "Rocking-chair or lithium-ion rechargeable lithium batteries". Advanced Materials. 6 (5): 408–412. Bibcode:1994AdM.....6..408G. doi:10.1002/adma.19940060516. ISSN 1521-4095.
63. Megahed, Sid; Scrosati, Bruno (1994). "Lithium-ion rechargeable batteries". Journal of Power Sources. 51 (1–2): 79–104. Bibcode:1994JPS....51...79M. doi:10.1016/0378-7753(94)01956-8.
64. Bergveld, H. J.; Kruijt, W. S.; Notten, P. H. L. (2002). Battery Management Systems: Design by Modelling. Springer. pp. 107–108, 113. ISBN 978-94-017-0843-2.
65. Dhameja, S (2001). Electric Vehicle Battery Systems. Newnes Press. p. 12. ISBN 978-075-06991-67.
66. Choi, H. C.; Jung, Y. M.; Noda, I.; Kim, S. B. (2003). "A Study of the Mechanism of the Electrochemical Reaction of Lithium with CoO by Two-Dimensional Soft X-ray Absorption Spectroscopy (2D XAS), 2D Raman, and 2D Heterospectral XAS−Raman Correlation Analysis". The Journal of Physical Chemistry B. 107 (24): 5806–5811. doi:10.1021/jp030438w.
67. Amatucci, G. G. (1996). "CoO
    ₂, the End Member of the Li
    _xCoO
    ₂ Solid Solution". Journal of the Electrochemical Society. 143 (3): 1114–1123. doi:10.1149/1.1836594.
68. Linden, David and Reddy, Thomas B. (eds.) (2002). Handbook of Batteries 3rd Edition. McGraw-Hill, New York. chapter 35. ISBN 0-07-135978-8.
69. Zhai, C; et al. (2016). "Interfacial electro-mechanical behaviour at rough surfaces" (PDF). Extreme Mechanics Letters. 9: 422–429. Bibcode:2016ExML....9..422Z. doi:10.1016/j.eml.2016.03.021. hdl:1959.4/unsworks_60452. Archived (PDF) from the original on 19 April 2021. Retrieved 31 August 2020.
70. Chung, H. C. (2021). "Charge and discharge profiles of repurposed LiFePO4 batteries based on the UL 1974 standard". Scientific Data. 8 (1): 165. Bibcode:2021NatSD...8..165C. doi:10.1038/s41597-021-00954-3. PMC 8253776. PMID 34215731.
71. Wu, Xiaogang; Hu, Chen; Du, Jiuyu; Sun, Jinlei (2015). "Multistage CC-CV Charge Method for Li-Ion Battery". Mathematical Problems in Engineering. 2015: 1–10. doi:10.1155/2015/294793. ISSN 1024-123X.
72. Schweber, Bill (4 August 2015). "Lithium Batteries: The Pros and Cons". GlobalSpec. Archived from the original on 16 March 2017. Retrieved 15 March 2017.
73. "Design Review For: Advanced Electric Vehicle Battery Charger, ECE 445 Senior Design Project". 090521 courses.ece.illinois.edu. Archived from the original on 4 May 2013.
74. "Lithium Ion Rechargeable Batteries. Technical Handbook" (PDF). Archived from the original (PDF) on 11 April 2009.
75. Sanyo: Overview of Lithium Ion Batteries. Archived 3 March 2016 at the Wayback Machine, listing self-discharge rate of 2%/mo.
76. Sanyo: Harding energy specification. Archived 27 December 2015 at the Wayback Machine, listing self-discharge rate of 0.3%/mo.
77. Zimmerman, A. H. (2004). "Self-discharge losses in lithium-ion cells". IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. 19 (2): 19–24. doi:10.1109/MAES.2004.1269687. S2CID 27324676.
78. Weicker, Phil (1 November 2013). A Systems Approach to Lithium-Ion Battery Management. Artech House. p. 214. ISBN 978-1-60807-659-8.
79. Abe, H.; Murai, T.; Zaghib, K. (1999). "Vapor-grown carbon fiber anode for cylindrical lithium ion rechargeable batteries". Journal of Power Sources. 77 (2): 110–115. Bibcode:1999JPS....77..110A. doi:10.1016/S0378-7753(98)00158-X. S2CID 98171072.
80. Vetter, Matthias; Lux, Stephan (2016). "Rechargeable Batteries with Special Reference to Lithium-Ion Batteries" (PDF). Storing Energy. Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE. p. 205. doi:10.1016/B978-0-12-803440-8.00011-7. ISBN 9780128034408. Archived (PDF) from the original on 21 October 2017. Retrieved 20 October 2017.
81. Winter & Brodd 2004, p. 4259
82. Manthiram, Arumugam (25 March 2020). "A reflection on lithium-ion battery cathode chemistry". Nature Communications. 11 (1): 1550. Bibcode:2020NatCo..11.1550M. doi:10.1038/s41467-020-15355-0. ISSN 2041-1723. PMC 7096394. PMID 32214093.
83. Okada, S. and Yamaki, J.-I. (2009). Iron-Based Rare-Metal-Free Cathodes. In Lithium Ion Rechargeable Batteries, K. Ozawa (Ed.). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9783527629022.ch4 Archived 5 October 2023 at the Wayback Machine
84. Electrochemical performance of CrOx cathode material for high energy density lithium batteries. 2023. Int J Electrochem Sci. 18/2, 44. D. Liu, X. Mu, R. Guo, J. Xie, G. Yin, P. Zuo. doi: 10.1016/j.ijoes.2023.01.020.
85. Industrialization of Layered Oxide Cathodes for Lithium-Ion and Sodium-Ion Batteries: A Comparative Perspective. 2020. Energy Technol. 8/12, 13. J. Darga, J. Lamb, A. Manthiram. doi: 10.1002/ente.202000723.
86. K. Kubota, S. Kumakura, Y. Yoda, K. Kuroki, S. Komaba, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1703415
87. Nitta, Naoki; Wu, Feixiang; Lee, Jung Tae; Yushin, Gleb (2015). "Li-ion battery materials: present and future". Materials Today. 18 (5): 252–264. doi:10.1016/j.mattod.2014.10.040.
88. Fergus, Jeffrey (2010). "Recent developments in cathode materials for lithium ion batteries". Journal of Power Sources. 195 (4): 939–954. Bibcode:2010JPS...195..939F. doi:10.1016/j.jpowsour.2009.08.089.
89. Ohzuku, T., Ueda, A. & Nagayama, M. Electrochemistry and structural chemistry of LiNiO₂ (R3m) for 4 volt secondary lithium cells. J. Electrochem. Soc. 140, 1862–1870 (1993).
90. W. Li, E.M. Erickson, A. Manthiram, Nat. Energy 5 (2020) 26–34
91. Nickel-rich layered oxide cathodes for lithium-ion batteries: Failure mechanisms and modification strategies. 2023. J Energy Storage. 58/. X. Zheng, Z. Cai, J. Sun, J. He, W. Rao, J. Wang, et al. doi: 10.1016/j.est.2022.106405 ; W. Li, E.M. Erickson, A. Manthiram, Nat. Energy 5 (2020) 26–34
92. Xies, Ying (2022). "Li-rich layered oxides: Structure, capacity and voltage fading mechanisms and solving strategies". Particuology. 61 (4): 1–10. doi:10.1016/j.partic.2021.05.011. S2CID 237933219.
93. "Lithium-Ion Batteries". Sigma Aldrich. Archived from the original on 5 January 2016. Retrieved 5 November 2015.
94. A reflection on lithium-ion battery cathode chemistry. 2020. Nature Communications. 11/1, 9. A. Manthiram. doi: 10.1038/s41467-020-15355-0
95. Nickel-rich layered oxide cathodes for lithium-ion batteries: Failure mechanisms and modification strategies. 2023. J Energy Storage. 58/. X. Zheng, Z. Cai, J. Sun, J. He, W. Rao, J. Wang, et al. doi: 10.1016/j.est.2022.106405.
96. de Picciotto, L. A. & Thackeray, M. M. Insertion/extraction reactions of lithium with LiV2O4. Mater. Res. Bull. 20, 1409–1420 (1985)
97. Gopalakrishnan, J. & Manthiram, A. Topochemically controlled hydrogen reduction of scheelite-related rare-earth metal molybdates. Dalton Trans. 3, 668–672 (1981) due to the inductive effect
98. Eftekhari, Ali (2017). "LiFePO₄/C Nanocomposites for Lithium-Ion Batteries". Journal of Power Sources. 343: 395–411. Bibcode:2017JPS...343..395E. doi:10.1016/j.jpowsour.2017.01.080.
99. "The Sony Lithium Ion Iron Phosphate (LFP) advantage" (PDF). Archived from the original (PDF) on 6 February 2015.
100. "Imara Corporation website". Imaracorp.com. Archived from the original on 22 July 2009. Retrieved 8 October 2011.
101. O'Dell, John (17 December 2008). Fledgling Battery Company Says Its Technology Boosts Hybrid Battery Performance Green Car Advisor; Edmunds Inc. Retrieved 11 June 2010.
102. LeVine, Steve (27 August 2015). "Tesla's coattails are carrying along Panasonic, but a battle for battery supremacy is brewing". Quartz. Archived from the original on 16 August 2017. Retrieved 19 June 2017.
103. Peplow, Mark (13 December 2019). "Northvolt is building a future for greener batteries". Chemical & Engineering News. 97 (48). Archived from the original on 13 July 2020. Retrieved 6 July 2020.
104. Blomgren, George E. (2016). "The Development and Future of Lithium Ion Batteries". Journal of the Electrochemical Society. 164: A5019–A5025. doi:10.1149/2.0251701jes. S2CID 38044156.
105. "Samsung INR18650-30Q datasheet" (PDF). Archived (PDF) from the original on 7 August 2018. Retrieved 10 February 2019.
106. Yang, Heekyong (22 November 2022). "LG Chem to invest over $3 billion to build U.S. battery cathode plant". Reuters. Archived from the original on 25 July 2023. Retrieved 25 July 2023.
107. Kim, Un-Hyuck; Kuo, Liang-Yin; Kaghazchi, Payam; Yoon, Chong S.; Sun, Yang-Kook (25 January 2019). "Quaternary Layered Ni-Rich NCMA Cathode for Lithium-Ion Batteries". ACS Energy Lett. 4 (2). American Chemical Society: 576–582. doi:10.1021/acsenergylett.8b02499. S2CID 139505460.
108. Jost, Kevin [ed.] (October 2006). Tech Briefs: CPI takes new direction on Li-ion batteries (PDF). aeionline.org; Automotive Engineering Online.
109. Voelcker, John (September 2007). Lithium Batteries Take to the Road Archived 27 May 2009 at the Wayback Machine. IEEE Spectrum. Retrieved 15 June 2010.
110. Loveday, Eric (23 April 2010). "Hitachi develops new manganese cathode, could double life of li-ion batteries". Archived from the original on 16 November 2018. Retrieved 11 June 2010.
111. Nikkei (29 November 2009). Report: Nissan On Track with Nickel Manganese Cobalt Li-ion Cell for Deployment in 2015 Archived 31 December 2010 at the Wayback Machine Green Car Congress (blog). Retrieved 11 June 2010.
112. EnerDel Technical Presentation (PDF). EnerDel Corporation. 29 October 2007.
113. Elder, Robert and Zehr, Dan (16 February 2006). Valence sued over UT patent Austin American-Statesman (courtesy Bickle & Brewer Law Firm).
114. Bulkeley, William M. (26 November 2005). "New Type of Battery Offers Voltage Aplenty, at a Premium". The Day. p. E6. Archived from the original on 22 April 2016. Retrieved 21 March 2016.
115. A123Systems (2 November 2005). A123Systems Launches New Higher-Power, Faster Recharging Li-Ion Battery Systems Archived 18 April 2009 at the Wayback Machine Green Car Congress; A123Systems (Press release). Retrieved 11 May 2010.
116. "Keywords to understanding Sony Energy Devices – keyword 1991". Archived from the original on 4 March 2016.
117. Lithium Ion technical handbook (PDF). Gold Peak Industries Ltd. November 2003. Archived from the original (PDF) on 7 October 2007.
118. Linsenmann, Fabian; Pritzl, Daniel; Gasteiger, Hubert A. (1 January 2021). "Comparing the Lithiation and Sodiation of a Hard Carbon Anode Using In Situ Impedance Spectroscopy". Journal of the Electrochemical Society. 168 (1): 010506. Bibcode:2021JElS..168a0506L. doi:10.1149/1945-7111/abd64e. ISSN 0013-4651. S2CID 234306808.
119. Hayner, CM; Zhao, X; Kung, HH (1 January 2012). "Materials for Rechargeable Lithium-Ion Batteries". Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering. 3 (1): 445–471. doi:10.1146/annurev-chembioeng-062011-081024. PMID 22524506.
120. Eftekhari, Ali (2017). "Low Voltage Anode Materials for Lithium-Ion Batteries". Energy Storage Materials. 7: 157–180. Bibcode:2017EneSM...7..157E. doi:10.1016/j.ensm.2017.01.009.
121. "Northwestern researchers advance Li-ion batteries with graphene-silicon sandwich | Solid State Technology". Electroiq.com. November 2011. Archived from the original on 15 March 2018. Retrieved 3 January 2019.
     Zhao, X.; Hayner, C. M.; Kung, M. C.; Kung, H. H. (2011). "In-Plane Vacancy-Enabled High-Power Si-Graphene Composite Electrode for Lithium-Ion Batteries". Advanced Energy Materials. 1 (6): 1079–1084. Bibcode:2011AdEnM...1.1079Z. doi:10.1002/aenm.201100426. S2CID 98312522.
122. "... Acceptance of the First Grid-Scale, Battery Energy Storage System" (Press release). Altair Nanotechnologies. 21 November 2008. Archived from the original on 3 August 2020. Retrieved 8 October 2009.
123. Ozols, Marty (11 November 2009). Altair Nanotechnologies Power Partner – The Military Archived 16 July 2011 at the Wayback Machine. Systemagicmotives (personal webpage)^{[dubious – discuss]}. Retrieved 11 June 2010.
124. Gotcher, Alan J. (29 November 2006). "Altair EDTA Presentation" (PDF). Altairnano.com. Archived from the original (PDF) on 16 June 2007.
125. Synthetic Carbon Negative electrode Boosts Battery Capacity 30 Percent | MIT Technology Review. Technologyreview.com (2 April 2013). Retrieved 16 April 2013. Archived 4 April 2013 at the Wayback Machine
126. Blain, Loz (14 February 2022). "Amprius ships first batch of "world's highest density" batteries". New Atlas. Archived from the original on 14 February 2022. Retrieved 14 February 2022.
127. Coxworth, Ben (22 February 2017). "Silicon sawdust – coming soon to a battery near you?". newatlas.com. Archived from the original on 25 February 2017. Retrieved 26 February 2017.
128. Kasavajjula, U.; Wang, C.; Appleby, A.J. C.. (2007). "Nano- and bulk-silicon-based insertion anodes for lithium-ion secondary cells". Journal of Power Sources. 163 (2): 1003–1039. Bibcode:2007JPS...163.1003K. doi:10.1016/j.jpowsour.2006.09.084.
129. Li, H.; Huang, X.; Chenz, L. C.; Zhou, G.; Zhang, Z. (2000). "The crystal structural evolution of nano-Si anode caused by lithium insertion and extraction at room temperature". Solid State Ionics. 135 (1–4): 181–191. doi:10.1016/S0167-2738(00)00362-3.
130. Gao, B.; Sinha, S.; Fleming, L.; Zhou, O. (2001). "Alloy Formation in Nanostructured Silicon". Advanced Materials. 13 (11): 816–819. Bibcode:2001AdM....13..816G. doi:10.1002/1521-4095(200106)13:11<816::AID-ADMA816>3.0.CO;2-P.
131. Zia, Abdul Wasy; Hussain, Syed Asad; Rasul, Shahid; Bae, Dowon; Pitchaimuthu, Sudhagar (November 2023). "Progress in diamond-like carbon coatings for lithium-based batteries". Journal of Energy Storage. 72: 108803. Bibcode:2023JEnSt..7208803Z. doi:10.1016/j.est.2023.108803. S2CID 261197954.
132. Girishkumar, G.; McCloskey, B.; Luntz, A. C.; Swanson, S.; Wilcke, W. (2 July 2010). "Lithium−Air Battery: Promise and Challenges". The Journal of Physical Chemistry Letters. 1 (14): 2193–2203. doi:10.1021/jz1005384. ISSN 1948-7185.
133. "A Better Anode Design to Improve Lithium-Ion Batteries". Berkeley Lab: Lawrence Berkeley National Laboratory. Archived from the original on 4 March 2016.
134. O. Marques, M. Walter, E. Timofeeva, and C. Segre, Batteries, 9 115 (2023). 10.3390/batteries9020115.
135. Younesi, Reza; Veith, Gabriel M.; Johansson, Patrik; Edström, Kristina; Vegge, Tejs (2015). "Lithium salts for advanced lithium batteries: Li–metal, Li–O2, and Li–S". Energy Environ. Sci. 8 (7): 1905–1922. doi:10.1039/c5ee01215e.
136. Wenige, Niemann, et al. (30 May 1998). Liquid Electrolyte Systems for Advanced Lithium Batteries Archived 20 March 2009 at the Wayback Machine (PDF). cheric.org; Chemical Engineering Research Information Center(KR). Retrieved 11 June 2010.
137. Balbuena, P. B., Wang, Y. X. (eds) (2004). Lithium Ion Batteries: Solid Electrolyte Interphase, Imperial College Press, London. ISBN 1860943624.
138. Fong, R. A. (1990). "Studies of Lithium Intercalation into Carbons Using Nonaqueous Electrochemical Cells". Journal of the Electrochemical Society. 137 (7): 2009–2010. Bibcode:1990JElS..137.2009F. doi:10.1149/1.2086855.
139. Syzdek, J. A.; Borkowska, R.; Perzyna, K.; Tarascon, J. M.; Wieczorek, W. A. A. (2007). "Novel composite polymeric electrolytes with surface-modified inorganic fillers". Journal of Power Sources. 173 (2): 712–720. Bibcode:2007JPS...173..712S. doi:10.1016/j.jpowsour.2007.05.061.
140. Syzdek, J. A.; Armand, M.; Marcinek, M.; Zalewska, A.; Żukowska, G. Y.; Wieczorek, W. A. A. (2010). "Detailed studies on the fillers modification and their influence on composite, poly(oxyethylene)-based polymeric electrolytes". Electrochimica Acta. 55 (4): 1314–1322. doi:10.1016/j.electacta.2009.04.025.
141. Reiter, J.; Nádherná, M.; Dominko, R. (2012). "Graphite and LiCo_1/3Mn_1/3Ni_1/3O₂ electrodes with piperidinium ionic liquid and lithium bis(fluorosulfonyl)imide for Li-ion batteries". Journal of Power Sources. 205: 402–407. doi:10.1016/j.jpowsour.2012.01.003.
142. Can, Cao; Zhuo-Bin, Li; Xiao-Liang, Wang (2014). "Recent Advances in Inorganic Solid Electrolytes for Lithium Batteries". Frontiers in Energy Research. 2: 1–10. doi:10.3389/fenrg.2014.00025.
143. Zogg, Cornelia (14 June 2017). "A solid-state electrolyte that is able to compete with liquid electrolytes for rechargeable batteries". Phys.org. Archived from the original on 13 March 2018. Retrieved 24 February 2018.
144. Can, Cao; Zhuo-Bin, Li; Xiao-Liang, Wang (2014). "Recent Advances in Inorganic Solid Electrolytes for Lithium Batteries". Frontiers in Energy Research. 2: 2–4. doi:10.3389/fenrg.2014.00025.
145. Can, Cao; Zhuo-Bin, Li; Xiao-Liang, Wang (2014). "Recent Advances in Inorganic Solid Electrolytes for Lithium Batteries". Frontiers in Energy Research. 2: 6–8. doi:10.3389/fenrg.2014.00025.
146. Tatsumisago, Masahiro; Nagao, Motohiro; Hayashi, Akitoshi (2013). "Recent development of sulfide solid electrolytes and interfacial modification for all-solid-state rechargeable lithium batteries". Journal of Asian Ceramic Societies. 1 (1): 17. doi:10.1016/j.jascer.2013.03.005.
147. Haregewoin, Atetegeb Meazah; Wotango, Aselefech Sorsa; Hwang, Bing-Joe (8 June 2016). "Electrolyte additives for lithium ion battery electrodes: progress and perspectives". Energy & Environmental Science. 9 (6): 1955–1988. doi:10.1039/C6EE00123H. ISSN 1754-5706. Archived from the original on 20 October 2020. Retrieved 19 October 2020.
148. Summerfield, J. (2013). "Modeling the Lithium Ion Battery". Journal of Chemical Education. 90 (4): 453–455. Bibcode:2013JChEd..90..453S. doi:10.1021/ed300533f.
149. Lee, Sang-Won; Lee, Kyung-Min; Choi, Yoon-Geol; Kang, Bongkoo (November 2018). "Modularized Design of Active Charge Equalizer for Li-Ion Battery Pack". IEEE Transactions on Industrial Electronics. 65 (11): 8697–8706. doi:10.1109/TIE.2018.2813997. ISSN 0278-0046. S2CID 49536272. Archived from the original on 21 May 2023. Retrieved 5 July 2023.
150. Andrea 2010, p. 2.
151. "Как литий-ионный пакетный элемент изготавливается в лаборатории?". KIT Zentrum für Mediales Lernen. 6 июня 2018 г. Архивировано из оригинала 18 февраля 2020 г. Получено 1 февраля 2020 г. Лицензия Creative Commons Attribution
152. Андреа 2010, стр. 234.
153. "Prismatic cell winder". Мичиганский университет . 25 июня 2015 г. Архивировано из оригинала 17 мая 2020 г. Получено 1 февраля 2020 г.
154. Ван, И.; Хе, П.; Чжоу, Х. (2012). «Проточные литий-редокс-батареи на основе гибридных электролитов: на перекрестке между литий-ионными и окислительно-восстановительными проточными батареями». Advanced Energy Materials . 2 (7): 770–779. Bibcode : 2012AdEnM...2..770W. doi : 10.1002/aenm.201200100. S2CID  96707630.
155. Ци, Чжаосян; Кениг, Гэри М. (15 августа 2016 г.). «Литий-ионная твердодисперсная редокс-пара без углерода с низкой вязкостью для проточных редокс-батарей». Журнал источников питания . 323 : 97–106. Bibcode : 2016JPS...323...97Q. doi : 10.1016/j.jpowsour.2016.05.033 .
156. Panasonic представляет «самую маленькую» литий-ионную батарею в форме штыря Архивировано 6 сентября 2015 г. в Wayback Machine , Telecompaper, 6 октября 2014 г.
157. Эрол, Салим (5 января 2015 г.). Анализ и моделирование электрохимической импедансной спектроскопии литий-кобальтовых оксидных/углеродных батарей (PhD) . Получено 10 сентября 2018 г.
158. "Перезаряжаемая литий-ионная батарея таблеточного типа: серийный номер LIR2032" (PDF) . AA Portable Power Corp. Архивировано (PDF) из оригинала 9 мая 2018 г. . Получено 10 сентября 2018 г. .
159. Гудвинс, Руперт (17 августа 2006 г.). «Внутри аккумуляторной батареи ноутбука». ZDNet . Архивировано из оригинала 24 июля 2013 г. Получено 6 июня 2013 г.
160. "Суперконденсаторная батарея против литий-ионной батареи: испытание на короткое замыкание и возгорание". Emtel Energy . Получено 10 сентября 2018 г. {{cite web}}: |archive-date=требуется |archive-url=( помощь )CS1 maint: url-status (link)
161. ОЭСР; Офис Европейского союза по интеллектуальной собственности (17 марта 2022 г.). Незаконная торговля Опасные подделки Торговля контрафактными товарами, представляющими опасность для здоровья, безопасности и окружающей среды: Торговля контрафактными товарами, представляющими опасность для здоровья, безопасности и окружающей среды. Издательство ОЭСР. ISBN 978-92-64-59470-8. Архивировано из оригинала 28 августа 2023 г. . Получено 10 июля 2023 г. .
162. Гессен, Хольгер; Шимпе, Михаэль; Куцевич, Даниэль; Йоссен, Андреас (11 декабря 2017 г.). «Литий-ионные аккумуляторные батареи для энергосистем — обзор конструкции стационарных аккумуляторных систем, адаптированных для применения в современных энергосетях». Energies . 10 (12): 2107. doi : 10.3390/en10122107 . ISSN  1996-1073.
163. Грей, Клэр П.; Холл, Дэвид С. (декабрь 2020 г.). «Перспективы литий-ионных аккумуляторов и далее — видение 2030 года». Nature Communications . 11 (1): 6279. Bibcode :2020NatCo..11.6279G. doi :10.1038/s41467-020-19991-4. ISSN  2041-1723. PMC 7722877 . PMID  33293543. 
164. "Обзор литий-ионных аккумуляторов" (PDF) . Panasonic. Январь 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 7 ноября 2011 г. Получено 13 ноября 2013 г.
165. Quinn, Jason B.; Waldmann, Thomas; Richter, Karsten; Kasper, Michael; Wohlfahrt-Mehrens, Margret (19 октября 2018 г.). «Плотность энергии цилиндрических литий-ионных ячеек: сравнение коммерческих ячеек 18650 с ячейками 21700». Журнал электрохимического общества . 165 (14): A3284–A3291. doi : 10.1149/2.0281814jes . S2CID  105193083.
166. Зима и Бродд 2004, с. 4258
167. Андреа 2010, стр. 12.
168. Stroe, Daniel-Ioan; Swierczynski, Maciej; Kar, Soren Knudsen; Teodorescu, Remus (22 сентября 2017 г.). «Поведение литий-ионных аккумуляторов при деградации во время календарного старения — случай увеличения внутреннего сопротивления». IEEE Transactions on Industry Applications . 54 (1): 517–525. doi :10.1109/TIA.2017.2756026. ISSN  0093-9994. S2CID  34944228. Архивировано из оригинала 26 января 2022 г. Получено 10 февраля 2022 г.
169. Терпен, Аарон (16 ноября 2015 г.). «Новая технология аккумулятора обеспечивает 10 часов разговора всего за 5 минут зарядки». www.gizmag.com . Архивировано из оригинала 8 декабря 2015 г. . Получено 3 декабря 2015 г. .
170. Смит, Ной (16 января 2015 г.). «Приготовьтесь к жизни без нефти». bloombergview.com . Архивировано из оригинала 11 июля 2015 г. . Получено 31 июля 2015 г. .
171. Рэндалл, Том; Липперт, Джон (24 ноября 2017 г.). «Новейшие обещания Tesla нарушают законы о батареях». Bloomberg.com . Архивировано из оригинала 12 июня 2018 г. Получено 13 февраля 2018 г.
172. Ziegler, Micah S.; Trancik, Jessika E. (21 апреля 2021 г.). «Пересмотр темпов совершенствования технологии литий-ионных аккумуляторов и снижения стоимости». Energy & Environmental Science . 14 (4): 1635–1651. arXiv : 2007.13920 . doi : 10.1039/D0EE02681F . ISSN  1754-5706. S2CID  220830992.
173. Циглер, Мика С.; Сонг, Джухён; Транчик, Джессика Э. (9 декабря 2021 г.). «Факторы снижения стоимости технологии литий-ионных аккумуляторов». Энергетика и наука об окружающей среде . 14 (12): 6074–6098. doi : 10.1039/D1EE01313K . hdl : 1721.1/145588 . ISSN  1754-5706. S2CID  244514877.
174. Предтеченский, Михаил Р.; Хасин, Александр А.; Смирнов Сергей Н.; Безродный Александр Евгеньевич; Бобренок Олег Ф.; Дубов Дмитрий Ю.; Косолапов Андрей Георгиевич; Лямышева Екатерина Георгиевна; Мурадян Вячеслав Евгеньевич; Сайк Владимир О.; Шинкарев Василий В.; Чебочаков Дмитрий С.; Галков Михаил С.; Карпунин Руслан В.; Верховод, Тимофей Д. (1 июля 2022 г.). «Новые перспективы применения SWCNT: Tuball SWCNT. Часть 2. Новые композиционные материалы посредством увеличения с помощью Tuball». Углеродные тенденции . 8 : 100176. Бибкод : 2022CarbT...800176P. дои : 10.1016/j.cartre.2022.100176 . ISSN  2667-0569.
175. Bobanac, Vedran; Basic, Hrvoje; Pandzic, Hrvoje (6 июля 2021 г.). «Определение односторонней энергоэффективности литий-ионных аккумуляторов: влияние C-rate и кулоновских потерь» (PDF) . IEEE EUROCON 2021 — 19-я международная конференция по интеллектуальным технологиям . IEEE. стр. 385–389. doi :10.1109/EUROCON52738.2021.9535542. ISBN 978-1-6654-3299-3. S2CID  237520703. Архивировано (PDF) из оригинала 22 июня 2023 г. . Получено 22 июня 2023 г. .
176. Шимпе, Михаэль; Науманн, Майк; Труонг, Нам; Гессе, Хольгер К.; Сантханагопалан, Шрирам; Саксон, Арон; Йоссен, Андреас (8 ноября 2017 г.). «Оценка энергоэффективности стационарной системы хранения контейнеров литий-ионных батарей с помощью электротермического моделирования и детального анализа компонентов». Applied Energy . 210 (C): 211–229. doi : 10.1016/j.apenergy.2017.10.129 . ISSN  0306-2619.
177. "Литий-ионный аккумулятор. Паспорт модели аккумулятора: LIR18650 2600 мАч" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 3 мая 2019 г. . Получено 3 мая 2019 г. .
178. Wang, J.; Liu, P.; Hicks-Garner, J.; Sherman, E.; Soukiazian, S.; Verbrugge, M.; Tattooia, H.; Musser, J.; Finamore, P. (2011). "Модель жизненного цикла для ячеек графит-LiFePO4". Journal of Power Sources . 196 (8): 3942–3948. Bibcode :2011JPS...196.3942W. doi :10.1016/j.jpowsour.2010.11.134.
179. Saxena, S.; Hendricks, C.; Pecht, M. (2016). «Тестирование срока службы и моделирование ячеек графита/LiCoO2 при различных диапазонах состояния заряда». Journal of Power Sources . 327 : 394–400. Bibcode : 2016JPS...327..394S. doi : 10.1016/j.jpowsour.2016.07.057.
180. Сан, Ю.; Саксена, С.; Пехт, М. (2018). «Рекомендации по снижению номинальных характеристик литий-ионных аккумуляторов». Энергии . 11 (12): 3295. дои : 10.3390/en11123295 . hdl : 1903/31442 .
181. Хендрикс, К.; Вильярд, Н.; Мэтью, С.; Пехт, М. (2016). «Анализ режимов, механизмов и последствий отказов (FMMEA) литий-ионных аккумуляторов». Журнал источников питания . 327 : 113–120. doi : 10.1016/j.jpowsour.2015.07.100 ..
182. Voelker, Paul (22 апреля 2014 г.). "Анализ следов деградации компонентов литий-ионных аккумуляторов". R&D . Архивировано из оригинала 28 апреля 2015 г. Получено 4 апреля 2015 г.
183. Vermeer, Wiljan (2022). «Комплексный обзор характеристик и моделирования старения литий-ионных аккумуляторов». Труды IEEE по электрификации транспорта . 8 (2): 2205. doi : 10.1109/tte.2021.3138357 . S2CID  245463637..
184. Вальдманн, Т.; Вилка, М.; Каспер, М.; Флейшхаммер, М.; Вольфарт-Меренс, М. (2014). «Механизмы старения литий-ионных батарей, зависящие от температуры - посмертное исследование». Журнал источников энергии . 262 : 129–135. Бибкод : 2014JPS...262..129Вт. дои : 10.1016/j.jpowsour.2014.03.112.
185. Ленг, Фэн; Тан, Шер Минг; Пехт, Майкл (6 августа 2015 г.). «Влияние температуры на скорость старения литий-ионной батареи, работающей при температуре выше комнатной». Scientific Reports . 5 (1): 12967. Bibcode :2015NatSR...512967L. doi :10.1038/srep12967. PMC 4526891 . PMID  26245922. 
186. Уильямс, Сара CP «Исследователи изучают износ аккумуляторов». Чикагский университет через techxplore.com . Архивировано из оригинала 2 февраля 2023 г. Получено 18 января 2023 г.
187. Чжан, Минхао; Чоучане, Мехди; Шоджаи, С. Али; Винярски, Бартломей; Лю, Чжао; Ли, Летиан; Пелапур, Ренгараджан; Шодиев, Аббос; Яо, Вэйлян; Ду, Жан-Мари; Ван, Шэнь; Ли, Исюань; Лю, Чаоюэ; Лемменс, Герман; Франко, Алехандро А.; Мэн, Ин Ширли (22 декабря 2022 г.). «Сочетание многомасштабного анализа изображений и вычислительного моделирования для понимания механизмов деградации толстого катода». Джоуль . 7 : 201–220. doi : 10.1016/j.joule.2022.12.001 . ISSN  2542-4785.
188. Attia PM, Bills A, Planella FB, Dechent P, dos Reis G, Dubarry M, Gasper P, Gilchrist R, Greenbank S, Howey D, Liu O, Khoo E, Preger Y, Soni A, Sripad S, Stefanopoulou AG, Sulzer V (10 июня 2022 г.). "Обзор - "колени" в траекториях старения литий-ионных аккумуляторов". Журнал электрохимического общества . 169 (6): 28. arXiv : 2201.02891 . Bibcode : 2022JElS..169f0517A. doi : 10.1149/1945-7111/ac6d13. S2CID  245836782..
189. «Как продлить срок службы аккумулятора мобильного телефона». phonedog.com . 7 августа 2011 г. Получено 25 июля 2020 г.
190. Александр К. Саттман. (2011). Эксперименты по старению литий-ионных аккумуляторов и разработка алгоритма для оценки срока службы. Опубликовано Университетом штата Огайо и OhioLINK
191. Мэтью Б. Пинсон1 и Мартин З. Базант. Теория формирования SEI в перезаряжаемых батареях: снижение емкости, ускоренное старение и прогнозирование срока службы. Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс 02139
192. «Новые данные показывают, что тепло и быстрая зарядка ответственны за большую деградацию аккумулятора, чем возраст или пробег». CleanTechnica . 16 декабря 2019 г. Архивировано из оригинала 27 апреля 2021 г. Получено 20 декабря 2019 г.
193. «Как iOS 13 сэкономит заряд аккумулятора вашего iPhone (не заряжая его полностью)». www.howtogeek.com . 4 июня 2019 г. Архивировано из оригинала 7 апреля 2020 г. Получено 12 января 2020 г.
194. Jary, Simon. "Советы и рекомендации по зарядке аккумулятора для продления срока службы". Tech Advisor . Архивировано из оригинала 12 января 2020 г. Получено 12 января 2020 г.
195. Рейнольдс, Мэтт (4 августа 2018 г.). «Вот правда, скрывающаяся за самыми большими (и глупыми) мифами о батареях». Wired UK . Архивировано из оригинала 12 января 2020 г. Получено 12 января 2020 г. – через www.wired.co.uk.
196. «Почему вам следует прекратить полностью заряжать свой смартфон прямо сейчас». Новости и продукты электротехники . 9 ноября 2015 г. Архивировано из оригинала 12 января 2020 г. Получено 12 января 2020 г.
197. Song, Wentao; Harlow, J.; Logan, E.; Hebecker, H.; Coon, M; Molino, L.; Johnson, M.; Dahn, J.; Metzger, M. (2021). «Систематическое исследование добавок электролитов в монокристаллических и бимодальных ячейках LiNi0.8Mn0.1 Co0.1O2/графитовый пакет». Журнал электрохимического общества . 168 (9): 090503. Bibcode : 2021JElS..168i0503S. doi : 10.1149/1945-7111/ac1e55 ..
198. Jaguemont, Joris; Van Mierlo, Joeri (октябрь 2020 г.). «Комплексный обзор будущих систем терморегулирования для аккумуляторных электромобилей». Journal of Energy Storage . 31 : 101551. Bibcode :2020JEnSt..3101551J. doi :10.1016/j.est.2020.101551. S2CID  219934100. Архивировано из оригинала 24 февраля 2022 г. Получено 28 ноября 2021 г.
199. Waldmann, T.; Bisle, G.; Hogg, B.-I.; Stumpp, S.; Danzer, MA; Kasper, M.; Axmann, P.; Wohlfahrt-Mehrens, M. (2015). «Влияние конструкции ячейки на температуру и градиенты температуры в литий-ионных ячейках: исследование in Operando». Журнал электрохимического общества . 162 (6): A921. doi : 10.1149/2.0561506jes ..
200. Малабет, Эрнандо (2021). «Анализ электрохимической и посмертной деградации параллельно соединенных литий-ионных ячеек с неравномерным распределением температуры». Журнал Электрохимического общества . 168 (10): 100507. Bibcode : 2021JElS..168j0507G. doi : 10.1149/1945-7111/ac2a7c . S2CID  244186025.
201. Андреа 2010, стр. 9.
202. Liaw, BY; Jungst, RG; Nagasubramanian, G.; Case, HL; Doughty, DH (2005). «Моделирование снижения емкости литий-ионных ячеек». Journal of Power Sources . 140 (1): 157–161. Bibcode : 2005JPS...140..157L. doi : 10.1016/j.jpowsour.2004.08.017.
203. Cheng, Xin-Bing; Zhang, Rui; Zhao, Chen-Zi; Zhang, Qiang (9 августа 2017 г.). «Toward Safe Lithium Metal Anode in Rechargeable Batteries: A Review». Chemical Reviews . 117 (15): 10403–10473. doi :10.1021/acs.chemrev.7b00115. ISSN  0009-2665. PMID  28753298. Архивировано из оригинала 5 ноября 2023 г. . Получено 5 ноября 2023 г. .
204. Xu, Wu; Wang, Jiulin; Ding, Fei; Chen, Xilin; Nasybulin, Eduard; Zhang, Yaohui; Zhang, Ji-Guang (23 января 2014 г.). «Литий-металлические аноды для перезаряжаемых батарей». Energy & Environmental Science . 7 (2): 513–537. doi :10.1039/C3EE40795K. ISSN  1754-5706. Архивировано из оригинала 5 ноября 2023 г. . Получено 5 ноября 2023 г. .
205. Люй, Пэйчжао; Лю, Синьцзянь; Цюй, Цзе; Чжао, Цзятэн; Хо, Юйтао; Цюй, Чжиго; Рао, Чжунхао (1 октября 2020 г.). «Последние достижения в области тепловой безопасности литий-ионных аккумуляторов для хранения энергии». Energy Storage Materials . 31 : 195–220. Bibcode : 2020EneSM..31..195L. doi : 10.1016/j.ensm.2020.06.042. ISSN  2405-8297. S2CID  225545635.
206. Lei, Yanxiang; Zhang, Caiping; Gao, Yang; Li, Tong (1 October 2018). "Charging Optimization of Lithium-ion Batteries Based on Capacity Degradation Speed and Energy Loss". Energy Procedia. Cleaner Energy for Cleaner Cities. 152: 544–549. Bibcode:2018EnPro.152..544L. doi:10.1016/j.egypro.2018.09.208. ISSN 1876-6102. S2CID 115875535.
207. Bandhauer, Todd M.; Garimella, Srinivas; Fuller, Thomas F. (25 January 2011). "A Critical Review of Thermal Issues in Lithium-Ion Batteries". Journal of the Electrochemical Society. 158 (3): R1. doi:10.1149/1.3515880. ISSN 1945-7111. S2CID 97367770.
208. Zhang, Xue-Qiang; Cheng, Xin-Bing; Chen, Xiang; Yan, Chong; Zhang, Qiang (March 2017). "Fluoroethylene Carbonate Additives to Render Uniform Li Deposits in Lithium Metal Batteries". Advanced Functional Materials. 27 (10). doi:10.1002/adfm.201605989. ISSN 1616-301X. S2CID 99575315. Archived from the original on 5 November 2023. Retrieved 5 November 2023.
209. Zhang, Sheng S.; Fan, Xiulin; Wang, Chunsheng (12 June 2018). "Preventing lithium dendrite-related electrical shorting in rechargeable batteries by coating separator with a Li-killing additive". Journal of Materials Chemistry A. 6 (23): 10755–10760. doi:10.1039/C8TA02804D. ISSN 2050-7496. Archived from the original on 5 November 2023. Retrieved 5 November 2023.
210. Geldasa FT, Kebede MA, Shura MW, Hone FG (2022). "Identifying surface degradation, mechanical failure, and thermal instability phenomena of high energy density Ni-rich NCM cathode materials for lithium-ion batteries: a review". RSC Advances. 12 (10): 5891–5909. Bibcode:2022RSCAd..12.5891G. doi:10.1039/d1ra08401a. PMC 8982025. PMID 35424548.
211. Pang XX, Zhong S, Wang YL, Yang W, Zheng WZ, Sun GZ (2022). "A Review on the Prediction of Health State and Serving Life of Lithium-Ion Batteries". Chemical Record. 22 (10): e202200131. doi:10.1002/tcr.202200131. PMID 35785467. S2CID 250282891.
212. Li AG, West AC, Preindl M (2022). "Towards unified machine learning characterization of lithium-ion battery degradation across multiple levels: A critical review". Applied Energy. 316: 9. Bibcode:2022ApEn..31619030L. doi:10.1016/j.apenergy.2022.119030. S2CID 246554618.
213. On the Decomposition of Carbonate-Based Lithium-Ion Battery Electrolytes Studied Using Operando Infrared Spectroscopy. 2018. J Electrochem Soc. 165/16, A4051-A7. N. Saqib, C.M. Ganim, A.E. Shelton, J.M. Porter. doi: 10.1149/2.1051816jes.
214. Safety and Quality Issues of Counterfeit Lithium-Ion Cells. 2023. ACS Energy Lett. 8/6, 2831-9. T. Joshi, S. Azam, D. Juarez-Robles, J.A. Jeevarajan. doi: 10.1021/acsenergylett.3c00724.
215. Hislop, Martin (1 March 2017). "Solid-state EV battery breakthrough from Li-ion battery inventor John Goodenough". North American Energy News. The American Energy News. Archived from the original on 12 November 2020. Retrieved 15 March 2017.
216. Bisschop, Roeland; Willstrand, Ola; Rosengren, Max (1 November 2020). "Handling Lithium-Ion Batteries in Electric Vehicles: Preventing and Recovering from Hazardous Events". Fire Technology. 56 (6): 2671–2694. doi:10.1007/s10694-020-01038-1. ISSN 1572-8099. S2CID 225315970.
217. Bisschop, Roeland; Willstrand, Ola; Amon, Francine; Rosenggren, Max (2019). Fire Safety of Lithium-Ion Batteries in Road Vehicles. RISE Research Institutes of Sweden. ISBN 978-91-88907-78-3. Archived from the original on 11 January 2024. Retrieved 5 October 2021.
218. Millsaps, C. (10 July 2012). Second Edition of IEC 62133: The Standard for Secondary Cells and Batteries Containing Alkaline or Other Non-Acid Electrolytes is in its Final Review Cycle Archived 10 January 2014 at the Wayback Machine. Retrieved from Battery Power Online (10 January 2014)
219. IEC 62133. Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes – Safety requirements for portable sealed secondary cells, and for batteries made from them, for use in portable applications (2.0 ed.). International Electrotechnical Commission. December 2012. ISBN 978-2-83220-505-1.
220. Kwon, Jethro Mullen and K. J. (2 September 2016). "Samsung is recalling the Galaxy Note 7 worldwide over battery problem". CNNMoney. Archived from the original on 17 June 2019. Retrieved 13 September 2019.
221. "Samsung recall for Galaxy Note 7". news.com.au. 2 September 2016. Archived from the original on 2 September 2016.
222. Kanellos, Michael (15 August 2006). "Can anything tame the battery flames?". Cnet. Archived from the original on 9 December 2013. Retrieved 14 June 2013.
223. Electrochem Commercial Power (9 September 2006). "Safety and handling guidelines for Electrochem Lithium Batteries" (PDF). Rutgers University. Archived (PDF) from the original on 20 July 2011. Retrieved 21 May 2009.
224. Willstrand, Ola; Bisschop, Roeland; Blomqvist, Per; Temple, Alastair; Anderson, Johan (2020). Toxic Gases from Fire in Electric Vehicles. RISE Research Institutes of Sweden. ISBN 978-91-89167-75-9. Archived from the original on 11 January 2024. Retrieved 5 October 2021.
225. Mikolajczak, Celina; Kahn, Michael; White, Kevin & Long, Richard Thomas (July 2011). "Lithium-Ion Batteries Hazard and Use Assessment" (PDF). Fire Protection Research Foundation. pp. 76, 90, 102. Archived from the original (PDF) on 13 May 2013. Retrieved 27 January 2013.
226. Topham, Gwyn (18 July 2013). "Heathrow fire on Boeing Dreamliner 'started in battery component'" Archived 22 February 2017 at the Wayback Machine. The Guardian.
227. "Boeing 787 aircraft grounded after battery problem in Japan". BBC News. 14 January 2014. Archived from the original on 16 January 2014. Retrieved 16 January 2014.
228. Chen, Mingyi; Liu, Jiahao; He, Yaping; Yuen, Richard; Wang, Jian (October 2017). "Study of the fire hazards of lithium-ion batteries at different pressures". Applied Thermal Engineering. 125: 1061–1074. Bibcode:2017AppTE.125.1061C. doi:10.1016/j.applthermaleng.2017.06.131. ISSN 1359-4311.
229. Pierre Cormon (20 June 2024). "Les batteries lithium-ion, un grave danger pour les recycleurs". Entreprise romande. Fédération des Entreprises Romandes Genève. Retrieved 30 June 2024.
230. Spotnitz, R.; Franklin, J. (2003). "Abuse behavior of high-power, lithium-ion cells". Journal of Power Sources. 113 (1): 81–100. Bibcode:2003JPS...113...81S. doi:10.1016/S0378-7753(02)00488-3.
231. Finegan, D. P.; Scheel, M.; Robinson, J. B.; Tjaden, B.; Hunt, I.; Mason, T. J.; Millichamp, J.; Di Michiel, M.; Offer, G. J.; Hinds, G.; Brett, D. J. L.; Shearing, P. R. (2015). "In-operando high-speed tomography of lithium-ion batteries during thermal runaway". Nature Communications. 6: 6924. Bibcode:2015NatCo...6.6924F. doi:10.1038/ncomms7924. PMC 4423228. PMID 25919582.
232. Loznen, Steli; Bolintineanu, Constantin; Swart, Jan (2017). Electrical product compliance and safety engineering. Boston: Artech House. pp. 192–196. ISBN 978-1-63081-011-5.
233. Väyrynen, A.; Salminen, J. (2012). "Lithium ion battery production". The Journal of Chemical Thermodynamics. 46: 80–85. Bibcode:2012JChTh..46...80V. doi:10.1016/j.jct.2011.09.005.
234. "Lithium-ion Battery Charging Basics". PowerStream Technologies. Archived from the original on 28 April 2021. Retrieved 4 December 2010.
235. Liu, Xingjiang; Kusawake, Hiroaki; Kuwajima, Saburo (July 2001). "Preparation of a PVdF-HFP/polyethylene composite gel electrolyte with shutdown function for lithium-ion secondary battery". Journal of Power Sources. 97–98: 661–663. Bibcode:2001JPS....97..661L. doi:10.1016/S0378-7753(01)00583-3.
236. Cringely, Robert X. (1 September 2006). "Safety Last". The New York Times. Archived from the original on 4 July 2012. Retrieved 14 April 2010.
237. Chung, Hsien-Ching (13 June 2024). "The Long-Term Usage of an Off-Grid Photovoltaic System with a Lithium-Ion Battery-Based Energy Storage System on High Mountains: A Case Study in Paiyun Lodge on Mt. Jade in Taiwan". Batteries. 10 (6): 202. arXiv:2405.04225. doi:10.3390/batteries10060202.
238. Hales, Paul (21 June 2006). Dell laptop explodes at Japanese conference. The Inquirer. Retrieved 15 June 2010.
239. Bro, Per & Levy, Samuel C. (1994). Battery hazards and accident prevention. New York: Plenum Press. pp. 15–16. ISBN 978-0-306-44758-7. Archived from the original on 11 January 2024. Retrieved 29 December 2020.
240. "TSA: Safe Travel with Batteries and Devices". Tsa.gov. 1 January 2008. Archived from the original on 4 January 2012.
241. Restrepo N, Uribe JM, Guillen M. Price bubbles in lithium markets around the world. Front Energy Res. 2023;11:11 doi: 10.3389/fenrg.2023.1204179.
242. "Batteries and secure energy transitions". Paris: IEA. 2024.
243. Amui, Rachid (February 2020). "Commodities At a Glance: Special issue on strategic battery raw materials" (PDF). United Nations Conference on Trade and Development. 13 (UNCTAD/DITC/COM/2019/5). Archived (PDF) from the original on 3 February 2021. Retrieved 10 February 2021.
244. Application of Life-Cycle Assessment to Nanoscale Technology: Lithium-ion Batteries for Electric Vehicles (Report). Washington, DC: U.S. Environmental Protection Agency (EPA). 2013. EPA 744-R-12-001. Archived from the original on 11 July 2017. Retrieved 9 July 2017.
245. "Can Nanotech Improve Li-ion Battery Performance". Environmental Leader. 30 May 2013. Archived from the original on 21 August 2016. Retrieved 3 June 2013.
246. Katwala, Amit. "The spiralling environmental cost of our lithium battery addiction". Wired. Condé Nast Publications. Archived from the original on 9 February 2021. Retrieved 10 February 2021.
247. Draper, Robert. "This metal is powering today's technology—at what price?". National Geographic. No. February 2019. National Geographic Partners. Archived from the original on 18 January 2019. Retrieved 10 February 2021.
248. Franco, Alejandro (7 April 2015). Rechargeable lithium batteries : from fundamentals to applications. Franco, Alejandro A. Cambridge, UK: Elsevier Science. ISBN 9781782420989. OCLC 907480930.
249. "How 'modern-day slavery' in the Congo powers the rechargeable battery economy". NPR. 1 February 2023.
250. Rick, Mills (4 March 2024). "Indonesia and China killed the nickel market". MINING.COM.
251. "Land grabs and vanishing forests: Are 'clean' electric vehicles to blame?". Al Jazeera. 14 March 2024.
252. "Indonesia's massive metals build-out is felling the forest for batteries". AP News. 15 July 2024.
253. "EU faces green dilemma in Indonesian nickel". Deutsche Welle. 16 July 2024.
254. "How "Green" is Lithium?". 16 December 2014. Archived from the original on 20 July 2016. Retrieved 25 July 2016.
255. "European Commission, Science for Environment Policy, News Alert Issue 303" (PDF). October 2012. Archived (PDF) from the original on 16 September 2018. Retrieved 8 February 2018.
256. "Analysis of the climate impact of lithium-ion batteries and how to measure it" (PDF). Archived (PDF) from the original on 22 January 2022. Retrieved 18 December 2021.
257. Buchert, Matthias (14 December 2016). "Aktualisierte Ökobilanzen zum Recyclingverfahren LithoRec II für Lithium-Ionen-Batterien" (PDF). Archived (PDF) from the original on 20 April 2019. Retrieved 14 June 2019.
258. Mitchell, Robert L. (22 August 2006). "Lithium ion batteries: High-tech's latest mountain of waste". Computerworld. Archived from the original on 22 April 2022. Retrieved 22 April 2022.
259. Hanisch, Christian; Diekmann, Jan; Stieger, Alexander; Haselrieder, Wolfgang; Kwade, Arno (2015). "27". In Yan, Jinyue; Cabeza, Luisa F.; Sioshansi, Ramteen (eds.). Handbook of Clean Energy Systems – Recycling of Lithium-Ion Batteries (5 Energy Storage ed.). John Wiley & Sons, Ltd. pp. 2865–2888. doi:10.1002/9781118991978.hces221. ISBN 9781118991978.
260. Hanisch, Christian. "Recycling of Lithium-Ion Batteries" (PDF). Presentation on Recycling of Lithium-Ion Batteries. Lion Engineering GmbH. Archived from the original (PDF) on 26 February 2017. Retrieved 22 July 2015.
261. Morris, Charles (27 August 2020). "Li-Cycle recovers usable battery-grade materials from shredded Li-ion batteries". chargedevs.com. Archived from the original on 16 September 2020. Retrieved 31 October 2020. thermally treat them—they're burning off plastic and electrolyte in the batteries and are not really focused on the material recovery. It's mainly the cobalt, the nickel and the copper that they can get via that method. Lithium-ion is quite a bit more complex, than lead–acid
262. Kamyamkhane, Vaishnovi. "Are lithium batteries sustainable to the environment?". Alternative Energy Resources. Archived from the original on 17 September 2011. Retrieved 3 June 2013.
263. "R&D Insights for Extreme Fast Charging of Medium- and Heavy-Duty Vehicles" (PDF). NREL. 27–28 August 2019. p. 6. Archived (PDF) from the original on 18 October 2020. Retrieved 23 October 2020. Some participants paid $3/kg to recycle batteries at end of life
264. Jacoby, Mitch (14 July 2019). "It's time to get serious about recycling lithium-ion batteries". Chemical & Engineering News. Archived from the original on 29 October 2021. Retrieved 29 October 2021.
265. "ATZ WORLDWIDE". uacj-automobile.com. Archived from the original on 11 July 2019. Retrieved 14 June 2019.
266. Jacoby, Mitch (14 July 2019). "It's time to get serious about recycling lithium-ion batteries". Chemical & Engineering News. Archived from the original on 29 October 2021. Retrieved 29 October 2021. The enormousness of the impending spent-battery situation is driving researchers to search for cost-effective, environmentally sustainable strategies for dealing with the vast stockpile of Li-ion batteries looming on the horizon.; Cobalt, nickel, manganese, and other metals found in batteries can readily leak from the casing of buried batteries and contaminate soil and groundwater, threatening ecosystems and human health...The same is true of the solution of lithium fluoride salts (LiPF6 is common) in organic solvents that are used in a battery's electrolyte
267. Doughty, Daniel H.; Roth, E. Peter (2012). "A General Discussion of Li Ion Battery Safety". Electrochemical Society Interface. 21 (2): 37. Bibcode:2012ECSIn..21b..37D. doi:10.1149/2.f03122if. ISSN 1944-8783.
268. Georgi-Maschler, T.; Friedrich, B.; Weyhe, R.; Heegn, H.; Rutz, M. (1 June 2012). "Development of a recycling process for Li-ion batteries". Journal of Power Sources. 207: 173–182. doi:10.1016/j.jpowsour.2012.01.152. ISSN 0378-7753.
269. Lv, Weiguang; Wang, Zhonghang; Cao, Hongbin; Sun, Yong; Zhang, Yi; Sun, Zhi (11 January 2018). "A Critical Review and Analysis on the Recycling of Spent Lithium-Ion Batteries". ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 6 (2): 1504–1521. doi:10.1021/acssuschemeng.7b03811. ISSN 2168-0485.
270. Ferreira, Daniel Alvarenga; Prados, Luisa Martins Zimmer; Majuste, Daniel; Mansur, Marcelo Borges (1 February 2009). "Hydrometallurgical separation of aluminium, cobalt, copper and lithium from spent Li-ion batteries". Journal of Power Sources. 187 (1): 238–246. Bibcode:2009JPS...187..238F. doi:10.1016/j.jpowsour.2008.10.077. ISSN 0378-7753.
271. He, Li-Po; Sun, Shu-Ying; Song, Xing-Fu; Yu, Jian-Guo (June 2017). "Leaching process for recovering valuable metals from the LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 cathode of lithium-ion batteries". Waste Management. 64: 171–181. Bibcode:2017WaMan..64..171H. doi:10.1016/j.wasman.2017.02.011. ISSN 0956-053X. PMID 28325707.
272. Sa, Qina; Gratz, Eric; Heelan, Joseph A.; Ma, Sijia; Apelian, Diran; Wang, Yan (4 April 2016). "Synthesis of Diverse LiNixMnyCozO2 Cathode Materials from Lithium Ion Battery Recovery Stream". Journal of Sustainable Metallurgy. 2 (3): 248–256. Bibcode:2016JSusM...2..248S. doi:10.1007/s40831-016-0052-x. ISSN 2199-3823. S2CID 99466764.
273. "Li-ion battery recycling company Li-Cycle closes Series C round". Green Car Congress. 29 November 2020. Archived from the original on 29 November 2020.
274. Shi, Yang; Chen, Gen; Liu, Fang; Yue, Xiujun; Chen, Zheng (26 June 2018). "Resolving the Compositional and Structural Defects of Degraded LiNixCoyMnzO2 Particles to Directly Regenerate High-Performance Lithium-Ion Battery Cathodes". ACS Energy Letters. 3 (7): 1683–1692. doi:10.1021/acsenergylett.8b00833. ISSN 2380-8195. S2CID 139435709.
275. Dunn, Jennifer B.; Gaines, Linda; Sullivan, John; Wang, Michael Q. (30 October 2012). "Impact of Recycling on Cradle-to-Gate Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions of Automotive Lithium-Ion Batteries". Environmental Science & Technology. 46 (22): 12704–12710. Bibcode:2012EnST...4612704D. doi:10.1021/es302420z. ISSN 0013-936X. PMID 23075406.
276. "Recycle spent batteries". Nature Energy. 4 (4): 253. April 2019. Bibcode:2019NatEn...4..253.. doi:10.1038/s41560-019-0376-4. ISSN 2058-7546. S2CID 189929222.
277. Ciez, Rebecca E.; Whitacre, J. F. (February 2019). "Examining different recycling processes for lithium-ion batteries". Nature Sustainability. 2 (2): 148–156. Bibcode:2019NatSu...2..148C. doi:10.1038/s41893-019-0222-5. ISSN 2398-9629. S2CID 188116440.
278. Agusdinata, Datu Buyung; Liu, Wenjuan; Eakin, Hallie; Romero, Hugo (27 November 2018). "Socio-environmental impacts of lithium mineral extraction: towards a research agenda". Environmental Research Letters. 13 (12): 123001. Bibcode:2018ERL....13l3001B. doi:10.1088/1748-9326/aae9b1. ISSN 1748-9326. S2CID 159013281.
279. Mucha, Lena; Sadof, Karly Domb; Frankel, Todd C. (28 February 2018). "Perspective - The hidden costs of cobalt mining". The Washington Post. ISSN 0190-8286. Archived from the original on 10 April 2019. Retrieved 7 March 2018.
280. Todd C. Frankel (30 September 2016). "THE COBALT PIPELINE: Tracing the path from deadly hand-dug mines in Congo to consumers' phones and laptops". The Washington Post. Archived from the original on 17 April 2019. Retrieved 29 October 2021.
281. Crawford, Alex. Meet Dorsen, 8, who mines cobalt to make your smartphone work Archived 7 September 2018 at the Wayback Machine. Sky News UK. Retrieved on 2018-01-07.
282. Are you holding a product of child labour right now? (Video) Archived 1 July 2018 at the Wayback Machine. Sky News UK (2017-02-28). Retrieved on 2018-01-07.
283. Frankel, Todd C. (30 September 2016). "Cobalt mining for lithium ion batteries has a high human cost". The Washington Post. Archived from the original on 17 April 2019. Retrieved 18 October 2016.
284. Marchegiani, Pia; Morgera, Elisa; Parks, Louisa (21 November 2019). "Indigenous peoples' rights to natural resources in Argentina: the challenges of impact assessment, consent and fair andequitable benefit-sharing in cases of lithium mining". The International Journal of Human Rights.
285. Price, Austin (Summer 2021). "The Rush for White Gold". Earth Island Journal. Archived from the original on 29 October 2021. Retrieved 29 October 2021.
286. Chadwell, Jeri (21 July 2021). "Judge to decide on injunction request to halt work on Thacker Pass lithium mine". This is Reno. Archived from the original on 29 October 2021. Retrieved 12 October 2021.
287. "The Lithium Gold Rush: Inside the Race to Power Electric Vehicles". The New York Times. 6 May 2021. Archived from the original on 6 May 2021. Retrieved 6 May 2021.
288. "Thacker Pass Lithium mine approval draws around-the-clock protest". Sierra Nevada Ally. 19 January 2021. Archived from the original on 29 October 2021. Retrieved 16 March 2021.

Sources

• Andrea, Davide (2010). Battery Management Systems for Large Lithium-Ion Battery Packs. Artech House. p. 234. ISBN 978-1608071043. Archived from the original on 21 August 2013. Retrieved 3 June 2013.
• Winter, M; Brodd, RJ (2004). "What Are Batteries, Fuel Cells, and Supercapacitors?". Chemical Reviews. 104 (10): 4245–4269. doi:10.1021/cr020730k. PMID 15669155.

External links

• Lithium-ion Battery at the Encyclopædia Britannica.
• List of World's Largest Lithium-ion Battery Factories (2020).
• Energy Storage Safety at National Renewable Energy Laboratory (NREL).
• New More Efficient Lithium-ion Batteries The New York Times. September 2021.
• NREL Innovation Improves Safety of Electric Vehicle Batteries, NREL, October 2015.
• Degradation Mechanisms and Lifetime Prediction for Lithium-Ion Batteries, NREL, July 2015.
• Impact of Temperature Extremes on Large Format Li-ion Batteries for Vehicle Applications, NREL, March 2013.