Ion de litio recargable (Li-Ion) Las baterías fueron desarrolladas por primera vez como producto comercial de Sony En 1991, para resolver un problema específico con el de la compañía Video Cámaras. La cámara de video típica de la época había evolucionado desde una bestia profesional que se sentó en el Viclógrafo hombro a algo que podría encaja en la palma de la mano, pero las baterías de cadmio de níquel que estaban disponibles eran tan grandes que los dispositivos tenían un antiestético y dificil detener Bulge gracias a la batería voluminosa Paquete.

Sony Necesitaba una batería que tenía suficiente energía para correr la cámara, pero era lo suficientemente pequeña como para que coincida con la cámara La duración de la batería no fue todo lo importante, ya que se utilizaron algunas cámaras de video del día para más 100 horas por año, y ellos fueron recargados, en promedio, menos que diez veces Durante ese periodo.

así que sony se convirtió en la única química de la batería que ofrecía la densidad de energía y el formulario requeridos Factor: Litio Ion. La primera batería de iones de litio fue creada en un Exxon Laboratorio de DR. Stanley Whittingham y su Equipo. Dr. John Goodnough, an electroquímica En la Universidad de Texas, refinó las insumas químicas para colocar la base para el moderno cátodo de cobalto de litio (que se encuentra en casi todas las baterías electrónicas y de la herramienta eléctrica de consumo. Hoy en día). entonces sony Creó la primera batería de iones de litio fabricada en masa para resolver su cámara de video Problema.

Poco después, las baterías de iones de litio comenzaron a hacer lo que ellos sería Hacer en varios otros sectores Desde entonces: Reemplace el titular Química. A mediados de la década de 1990, casi todas las cámaras con baterías recargables estaban usando litio Ion. Ellos Luego se hizo cargo del mercado de baterías portátiles y - Poco después de eso - El celular naciente Mercado. El mismo truco sería Se repita en tabletas, herramientas eléctricas y computación portátiles. Dispositivos.

Hoy, Li-Ion Las baterías están a punto de su Mayor interrupción del mercado Sin embargo: La energía sector. Nosotros nosotros están entrando en una edad donde Li-Ion Las baterías se convertirán en una parte integral de la rejilla de energía eléctrica y del automóvil Industria. Este Ya está sucediendo en las aplicaciones de nicho, y pronto se trasladará al mercado de masas, ya que bien. Cuando Lo hace, el ion La industria se transformará de un jugador relativamente menor, concentrado en la electrónica de consumo, para convertirse en una base de la economía global.

Este El punto de inflexión se basa en los fabricantes que llegan a objetivos críticos en tres especificaciones diferentes pero entretejidas: Durabilidad, seguridad y, lo más importante, costo. Tradicionalmente, un fabricante de baterías podría alterar los ingredientes o el proceso de fabricación para mejorar uno de los Especificaciones - Pero ahora la industria ha alcanzado un nivel de sofisticación donde Los tres están mejorando simultáneamente.

El requisito de durabilidad es diferente de lo que fue cuando Sony Hizo las primeras baterías para video Cámaras. Para penetrarLos sectores de electricidad y transporte, una batería tiene que perder un 20 por ciento o menos de su capacidad después de 10 años de uso constante. Los cátodos convencionales de litio cobalto en la industria electrónica de consumo no eran capaz de hacer eso. Y ellos no Necesito ser cuando ellos estaban siendo puestos en teléfonos y computadoras que no eran Se espera que dure más Tres años. Los automóviles y las subestaciones eléctricas, sin embargo, requieren un tiempo operativo mucho más largo Marcos. Eso es Por qué nuevas variantes del cátodo de cobalto de litio, como el níquel cobalto de aluminio (NCA) y el cobalto de manganeso de níquel (NMC), se están utilizando en sistemas de redes eléctricas y en vehículos eléctricos, como el modelo TESLA S. mientras que estos Las baterías aún contienen cobalto (generalmente la entrada química más cara en una batería), ellos Promete una vida útil mucho más larga (el número de años, una batería desaparecerá independientemente del USage Pattern) y ciclo de vida (el numero de carga / descarga ciclos Una batería puede soportar antes de que tenga una degradación significativa). Otros nuevos químicos de cátodo, como el espinente de manganeso de litio (LMO) y el fosfato de hierro de litio (LFP), son mucho más largos que su Consumidor electrónico predecesores.

El tema de la seguridad es también un crucial para las baterías para ser más utilizadas para las aplicaciones de energía. Cualquier forma de almacenamiento de energía, Una batería inflamable o gasolina combustible, tiene un riesgo inherente de seguridad. Las baterías deben alcanzar niveles especialmente altos de mitigación de riesgos antes de que los consumidores de masas se sientan cómodos con ellos. Los propietarios de teléfonos celulares se sienten cómodos con los riesgos de seguridad de una batería de teléfono celular de iones de litio (que, en verdad, son mínimo) porque Una falla catastrófica se irá, en el peor de los casos, una cosa desagradable Mark. El gran volumen de baterías requeridas en EVS (El Tesla Roadster, por ejemplo, tiene más 8,000 celdas individuales en TI) y, sin embargo, las redes eléctricas, significa que las consecuencias en el caso de la insuficiencia catastrófica SER MUCHO GRAVER. Incluso relativamente inofensivo "Fumar condiciones, "como el cortocircuito de las baterías en el Boeing 787 Dreamliner Los prototipos, pueden ser pesadillas de relaciones públicas que pueden costar a una empresa miles de millones de dólares en perdidos Ventas. Así, la ingeniería de seguridad es crucial. Y Afortunadamente, la nueva generación de químicas depende de esa tarea: Si golpea un clavo en un lfp La batería, por ejemplo, la única consecuencia negativa que obtiene es una batería de muertos.

El mayor factor limitante en las baterías de iones de litio durante los últimos años ha sido Precio. En 2009, Navigant Investigación estimada de que nuevo LFP o LMO Las baterías, compradas en volumen, probablemente cuestan alrededor de $ 1,200 por kilovatio-hora (kWh). Hoy en día ese precio ha caído a su alrededor $ 500 por KWH. Este se debe a tres fenómenos interrelacionados: Escala de fabricación, eficiencia de fabricación y cadena de suministro Madurez.

El repentino aumento en la escala de fabricación para siguiente-generación Li-Ion Las baterías fueron acertadas enormemente por la crisis económica de 2007 a 2010. Los programas de financiamiento del gobierno en China, Corea del Sur, Japón, y los Estados Unidos proporcionaron enormes subsidios a construir nuevas plantas de batería en aquellos Países. todo dicho, ahora hay más que 50 Gigawatt-Horas de la capacidad de fabricación de baterías en todo el mundo, más que tres veces el 2007 nivel.

Fábricas, por sí mismas, No construir cualquier cosa. Para ellos Para funcionar de manera efectiva, los trabajadores de línea y los gerentes deben poder aprender a fabricar artículos de alta calidad de manera rápida y limpia, con el fin de ganar dinero a hacer las cosas. Ese El proceso de aprendizaje ha estado pasando por más que Dos décadas en el negocio de la batería de la electrónica de consumo, y un proceso iterativo de ganancias de eficiencia de fabricación ha llevado a precios extremadamente baratos para los Baterías. Hace cinco años, una batería de computadora portátil cuesta más que $ 1,000 por kwh cuando ordenado en a granel. Hoy, ese precio está más cerca de $ 250 por KWH.

Las mismas mejoras de eficiencia han estado ocurriendo durante los últimos 3 años en fábricas que producen las versiones más nuevas de Li-Ion Baterías. A medida que los rendimientos de fabricación aumentan y desechos disminuyen, estos Las baterías se volverán más baratas para hacer.

La tercera etapa del taburete de reducción de costos para el ion avanzado Las baterías son el desarrollo de una cadena de suministro maduro. Los diversos disolventes, precursores químicos (Tal como carbonato de litio), y otros componentes (metal cerramientos, separadores de plástico, cables de cobre, placas de ánodo de aluminio, etc.) fueron especialidad procesado por lotes Pedidos hace cinco años. Hoy, ellos se están convirtiendo en productos básicos que se fabrican más baratos en continuos procesos. Además, los canales de transporte que obtienen estos Los suministros a las fábricas de la batería están bien determinados y logísticamente Sencillo. A medida que continúa esta maduración de la cadena de suministro, las baterías se incluirán aún más

así que barato puede estos baterías obtener? Según el navegante Informe de investigación, Tecnologías de batería emergentes, gran formato Li-Ion Las baterías, hechas de la nueva generación de químicas, disminuirán de alrededor de $ 500 por kwh Hoy a su alrededor $ 300 por kwh en 2015. En ese momento, la curva de precios debería Siga el camino bien usado de la electrónica de consumo Li-Ion Precios de la batería Disminución. En el momento en que las dos industrias son iguales en tamaño, las recendientes químicas serán aún menos costosas, porque de su Formatos más grandes (A Batería más grande significa material menos inactivo para un almacenamiento de energía dada Capacidad) y la falta de cobalto como una entrada de material en la mayoría de Li-ion química. El cobalto no solo es mucho más caro que Cualquier otra entrada química, pero también a menudo proviene de Conflicto-cicatrizado Regiones de África. Eliminar la necesidad de cobalto reducirá drásticamente la batería Precio.

para 2020, navigant La investigación espera que los precios de las baterías se encuentren a continuación. $ 200 por KWH. En ese momento, EVS llevará solo una prima pequeña sobre su contrapartes de gasolina, y a base de batería El almacenamiento de energía será casi tan económico como la generación de gas natural en A Peaker planta. Cuando esos Se logran hitos, el mercado de la batería valdrá más que $ 75 Miles de millones en ingresos anuales (como opuesto a aproximadamente $ 12 mil millones Hoy).

Pero el punto de inflexión para el crecimiento dramático sucederá mucho antes que 2020. De hecho, Es ya sucede Hoy. Las baterías pueden proporcionar servicios auxiliares para la red eléctrica hoy en día de tal manera que la ejecución de un negocio fuera de los bancos de baterías de operación a gran escala puede ser rentable. El más grande hacer dinero La aplicación de hoy es la regulación de frecuencia, un servicio auxiliar para los mercados de energía que utiliza micro-pulsos de energía para mantener la frecuencia adecuada de la corriente en la cuadrícula. Según el navegante Informe de investigación, Sistemas de almacenamiento de energía para servicios auxiliares., más que 100 MW MW de las baterías se instalarán en los Estados Unidos en 2013 para la regulación de frecuencia, que será más que Doble la base instalada de baterías de cuadrícula en este país.

En el sector del transporte, mientras tanto, el modelo de Tesla S (que se alimenta exclusivamente por Li-Ion Baterías) Ya supera sus rivales de lujo más tradicionales, como el Audi A8 y Mercedes e clase. Si Tesla alcanza su objetivo de 50,000 ventas anuales del modelo S en 2015, ese modelo solo explicará más capacidad de batería que Todas las baterías en nuevas computadoras portátiles, tabletas y teléfonos celulares vendidos ese año combinado.