Анализ мирового рынка электрических батарей
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 29.02.2016 00:47
- Автор: Abramova Olesya
Согласно прогнозам базирующейся в Кливленде аналитической фирмы Freedonia Group, которая специализируется на промышленных исследованиях, мировой спрос на первичные и вторичные электрические батареи будет расти на 7,7 процента в год, достигнув в 2019 году показателя в 120 миллиардов долларов США. Этому будет способствовать растущий рынок гибридных и электрических транспортных средств; Китай останется крупнейшим рынком, в то время как Индия и Южная Корея будут показывать быстрые темпы рост.
Реальный рост всей индустрии будет заключаться в увеличении спроса на вторичные (заряжаемые) батареи. Согласно Frost & Sullivan, на вторичные батареи приходится 76,4 % мирового рынка, и, как ожидается, этот показатель вырастет до 82,6 в 2016 году. Спрос на вторичные батареи зависим от растущей сферы портативной электроники, такой как планшеты и мобильные телефоны. Напротив, влияние электрических средств передвижения на рынок ожидалось более ощутимым, и в данный момент ведущим игрокам отрасли приходится корректировать свои долгоиграющие планы исходя из этого.
| Standard Range AGM | Deep Cycle Range AGM | Gellyte Range GEL |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 750 циклов |
| универсальная серия AGM | для глубоких разрядов AGM | универсальная серия GEL |
Интерес к вторичным батареям будет опережать интерес к первичным (незаряжаемым). В 2009 году доля первичных батарей составила 23,6 процента мирового рынка, к 2016 году Frost & Sallivan прогнозируют снижение этого показателя на 7,4 процента. Незаряжаемые электрические батареи используются в часах, электронных ключах, дистанционных пультах, датчиках света, сигнальных маячках и в устройствах для военной отрасли.
1. Обзор типов электрических батарей
Электрические батареи классифицируются по электрохимической системе, наиболее распространенными являются литиевые, свинцовые и системы на основе никеля. На рисунке 1 показано распределение этих систем. С показателем в 37% литий-ионные батареи являются лучшим выбором для портативных устройств и электрических силовых агрегатов. На сегодня не существует технологии, способной угрожать их доминированию.
Рисунок 1: Распределение различных электрохимических систем
Свинцово-кислотная система удерживает свои позиции, являясь надежным и экономичным источником питания для самых широких сфер применения. Даже несмотря на проникновение литий-ионной системы в традиционные для свинцово-кислотной области, спрос на нее продолжает расти. Сами же области применения свинцово-кислотной системы можно разделить на автомобильную (20%), где используются стартерные аккумуляторные батареи (также известные как SLI), на стационарную (8%), где аккумуляторы используются для резервного питания, и на батареи для обеспечения движения (5%), например, для гольф-каров, колясок или самоходных подъемников.
Тяговые аккумуляторы Trojan (USA)
| Trojan Marine RV | AGM Deep Cycle | Trojan GEL Deep Cycle |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
| для речного и морского траспорта | для электромоторов, солнечных электростанций, высоких нагрузок | |
Высокая удельная энергия и возможность длительного хранения обеспечили щелочной (алкалиновой) батарейке преимущество над старой марганцево-цинковой, изобретенной Лекланшем еще в 1868 году. Никель-металл-гидридные (NiMH) батареи продолжают играть важную роль, поскольку именно они заменили обслуживаемые никель-кадмиевые (NiCd) батареи. Но доля рынка в 3 %, которая к тому же уменьшается, не позволяет назвать NiMH систему значительной частью рынка.
Новая перспективная область для развития аккумуляторных батарей – это электротранспорт. Это сфера выдвигает к аккумуляторам такие требования как долговечность, экологичность и невысокая стоимость. Так как ископаемое топливо относительно дешево, удобно и легкодоступно, распространение электротранспорта встречает сильное сопротивление, особенно в Северной Америке. Необходимо такое государственное стимулирование, которое бы не искажало истинную стоимость энергии, позволив в полной мере реализовать научно-исследовательскую деятельность для прогресса в этой области. (Смотрите статью: Электрический силовой агрегат: прошлое и настоящее.)
Новыми перспективными направлениями, которые могут дать дополнительный импульс к развитию, являются электровелосипеды и системы аккумулирования возобновляемой энергии для домохозяйств и предприятий, которые могут быть подсоединены к общей национальной энергосети и в случае наличия избыточной электроэнергии поставлять ее государству. (Смотрите статью: Аккумуляторные батареи в различных индустриях.)
2. Усовершенствование электрических батарей
Электрические батареи развиваются в двух направлениях. Это отражено в увеличении удельной энергоемкости, которая влияет на длительность автономной работы, и улучшении показателя удельной мощности для удовлетворения потребностей сильноточной нагрузки. Увеличение одного показателя не может автоматически увеличить и другой, поэтому зачастую необходим компромисс в решении. Рисунок 2 иллюстрирует зависимость между удельной энергоемкостью (Вт * ч / кг) и удельной мощностью (Вт / кг).
Рисунок 2: Удельная энергоемкость и удельная мощность аккумуляторов.
Удельная энергоемкость является параметром батареи, информирующим о содержании количества (Вт * ч) энергии на вес (кг) батареи; удельная же информирует о количестве мощности (Вт) на килограмм веса.
| AGM Deep Cycle |
GEL Deep Cycle | Литиевые (LiFePO4) |
 |
 |
 |
| 10 лет / 400 циклов | 10 лет / 500 циклов | 20 лет / 2200 циклов |
| универсальное применение | для циклических разрядов | для частых глубоких разрядов |
Как видно из рисунка, самыми эффективными являются вторичные литий-металлические (Li-metal) аккумуляторы. Ранняя версия этой технологии была разработана кампанией Moli Energy еще в 1980-х, но из-за неустойчивости металлического лития, который использовался как материал для анода, в 1991 году было решено отозвать эту технологию. Неустойчивость лития заключалась в том, что в процессе заряда/разряда в нем возникали пространственные образования (дендриты), которые приводили к замыканию электродов и, как следствие, возгоранию или взрыву. Дальнейшие попытки других фирм решить эту проблему также завершились неудачей.
Но лидерство литий-металл электрохимической системы в показателях удельной энергоемкости и отличная плотность мощности побуждают производителей возвращаться к этой технологии. Средством борьбы с дендритами для достижения желаемого уровня безопасности может стать смешивание металлического лития с оловом и кремнием. Перспективным выглядит использование графена в качестве усовершенствованного сепаратора. Графен представляет собой материал из чистого углерода толщиной всего в один атом. (Смотрите статью: Использование графита в литий-ионных аккумуляторах.)
Контроль и защита аккумуляторов
| Батарейный монитор | Защита от глубокого разряда | Батарейный балансир |
 |
 |
 |
| контроль более 25 параметров, история и синхронизация | защита от низкого и высокого напряжения, возможность регулировки | для 12, 24, 36 и 48В систем, возможность параллельного подключения |
Многослойные сепараторы, которые предотвращают возникновение дендритов, уже испытываются. Новые экспериментальные литий-металлические батареи достигают показателя удельной энергоемкости в 300 Вт * ч / кг, и это не является пределом. Эти показатели делают литий-металлические батареи крайне интересными для электротранспорта. (Смотрите статью: Электрические батареи будущего.)
