Bateria litowo-jonowa lub akumulator litowo-jonowy , to typ akumulatora litowego .
Jego główne zalety to wysoka energia właściwa (dwa do pięciu razy większa niż na przykład wodorek niklu-metalu ) oraz brak efektu pamięci . Wreszcie samorozładowanie jest stosunkowo niskie w porównaniu z innymi akumulatorami. Jednak koszt pozostaje wysoki i przez długi czas lit ograniczał się do małych systemów.
Po raz pierwszy wprowadzony na rynek przez Sony Energitech w 1991 roku , akumulator litowo-jonowy zajmuje obecnie dominujące miejsce na rynku przenośnych urządzeń elektronicznych.
Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii 2019 otrzymali innowatorzy baterii litowo-jonowych: Anglik Stanley Whittingham , Amerykanin John B. Goodenough i Japończyk Akira Yoshino . Stanley Whittingham jest inicjatorem pierwszej baterii litowo-jonowej, zaprojektowanej w latach 70. przy wsparciu finansowym koncernu naftowego Exxon, zaniepokojonego kryzysem naftowym, który w końcu przerywa dotacje. John Goodenough modyfikuje prototyp Stanleya Whittinghama, zastępując elektrody z siarczku tantalu tlenkiem kobaltu, co zwiększa wydajność baterii litowej i umożliwia rozważenie komercjalizacji. W 1986 roku Japończyk Akira Yoshino udoskonalił go, rezygnując z czystego litu w anodzie, mieszając go z koksem naftowym, co jednocześnie pozwoliło odciążyć baterię, uzyskać stabilność i długowieczność.
Bateria litowo-jonowa oparta jest na odwracalnej wymianie jonów litu pomiędzy elektrodą dodatnią, najczęściej litowanym tlenkiem metalu przejściowego ( dwutlenek kobaltu lub mangan ) a ujemną elektrodą grafitową (kula MCMB). Zastosowanie elektrolitycznego aprotycznym (sól LiPF 6 rozpuszcza się w mieszaninie węglanu etylenu z węglanem propylenu lub tetrahydrofuranu ) jest obowiązkowy, aby uniknąć degradacji bardzo reaktywne elektrod.
Napięcie znamionowe ogniwa Li-ion wynosi 3,6 lub 3,7 V w zależności od technologii.
Ta równoważność: 1 element Li-ion = 3 elementy Ni-MH jest interesująca, ponieważ czasami pozwala na zastąpienie (Li-ion tylko przez Ni-MH, odwrotność może okazać się katastrofalna ). Ni-MH jest bezpieczniejszy w użyciu, zwłaszcza podczas ładowania.
Problemy z bezpieczeństwem wymagają integracji pokładowego elektronicznego systemu ochrony (BMS), który zapobiega zbyt głębokiemu ładowaniu lub rozładowaniu i pozwala na wyrównanie napięć między ogniwami w akumulatorach składających się z kilku ogniw połączonych szeregowo; w przeciwnym razie niebezpieczeństwo może posunąć się nawet do wybuchu baterii. Dopuszczalne prądy ładowania i rozładowania są również niższe niż w przypadku innych technologii.
Jednak niektóre przemysłowe akumulatory litowo-jonowe o dużej mocy (kilkaset watów na ogniwo) działają nawet do piętnastu lat dzięki ulepszonej chemii i zoptymalizowanemu zarządzaniu elektroniką. Wykorzystywane są w aeronautyce , w pojazdach hybrydowych i elektrycznych , systemach rezerwowych, statkach itp. EDF Énergies nouvelles zamówiła w McHenry (Illinois) zestaw akumulatorów litowo-jonowych o mocy 20 MWh , przeznaczonych do regulacji sieci wysokiego napięcia. napięcie w imieniu operatora PJM Interconnection (pl) . Na przykład sonda kosmiczna Galileo jest wyposażona w akumulatory litowo-jonowe planowane na dwanaście lat. Zastosowanie techniki litowo-jonowej w tych skalach mocy było dopiero w powijakach w 2000 roku .
Reakcje elektrochemiczne pozwalające na pracę akumulatora wymuszają przemieszczenie jonów litu z jednej elektrody na drugą. W fazie rozładowania jon Li + jest uwalniany przez matrycę grafitową, do której ma niewielkie powinowactwo i przemieszcza się w kierunku tlenku kobaltu, z którym ma wysokie powinowactwo. Podczas ładowania jon Li + jest uwalniany przez tlenek kobaltu i zostaje wprowadzony do fazy grafitowej.
Podczas rozładowywania akumulatora daje to następujące równania chemiczne:
Na elektrodzie (+):
Na elektrodzie (-):
Podczas ładowania równania należy rozpatrywać w przeciwnym kierunku. Proces wyładowania jest ograniczony przesyceniem tlenku kobaltu i produkcją tlenku litu Li 2 Októry nie jest już w stanie przywrócić jonów Li + .
Przeciążenie 5,2 V prowadzi do syntezy tlenku kobaltu ( IV ) CoO 2.
W akumulatorze litowo-jonowym jony Li + przemieszczają się zatem między dwiema elektrodami w każdym cyklu ładowania / rozładowania, ale odwracalność jest możliwa tylko dla <0,5.
Pojemność energetyczna takiego akumulatora jest równa całkowitemu ładunkowi transportowanych jonów pomnożonemu przez napięcie robocze. Każdy gram jonów litu przeniesiony z jednej elektrody na drugą przenosi ładunek równy stałej Faradaya / 6,941 lub 13 901 C . Dla napięcia 3 V odpowiada to 41,7 kJ/g litu, czyli 11,6 kWh/kg . To trochę więcej niż spalanie 1 kg benzyny, ale musimy również wziąć pod uwagę masę innych materiałów niezbędnych do działania akumulatora.
Kilku producentów, takich jak Nokia i Fujitsu-Siemens , uruchomiło program wymiany baterii po problemach z przegrzewaniem się niektórych sprzedanych baterii.
W 2016 roku producent urządzeń mobilnych Samsung musiał nawet wycofać swojego Galaxy Note 7 po kilku przypadkach pożarów i wybuchów.
Ładowanie generalnie odbywa się w dwóch fazach, pierwsza faza z ograniczonym prądem rzędu C/2 przy 1 C (C jest pojemnością akumulatora). Ta faza pozwala na szybkie ładowanie do około 80%, a następnie drugą fazę przy stałym napięciu i malejącym prądzie, aby zbliżyć się do 100% naładowania w około dwie godziny. Ładowanie jest zakończone, gdy prąd ładowania spadnie poniżej wartości zwanej końcem prądu ładowania.
Napięcie końca ładowania akumulatorów litowo-jonowych może wynosić od 4,1 do 4,2 V w zależności od specyfikacji producenta akumulatora. Obecnie przyjęta tolerancja wynosi ± 0,05 V na ogniwo, są one bardzo wrażliwe na przeciążenia i wymagają ochrony przy połączeniu szeregowym. Ładowarki muszą być dobrej jakości, aby respektować tę tolerancję. Ważne jest, aby zawsze przestrzegać karty katalogowej dostarczonej przez producenta, która wskazuje warunki ładowania akumulatora (tolerancja, prąd ładowania, prąd końca ładowania itp .). Jednak niektóre elementy przeznaczone dla ogółu społeczeństwa mają wewnętrzną elektronikę, która chroni je przed niewłaściwą obsługą (przeciążeniem, głębokim rozładowaniem). Rzeczywiście rozładowanie musi być ograniczone do napięcia 3 V na ogniwo, napięcie rozładowania niższe niż 2,5 V może doprowadzić do zniszczenia ogniwa.
W akumulatory litowo-jonowe nie powinny być mylone z bateriami litowymi nie można ich doładowywać. Zamieszanie jest podtrzymywane przez angielski termin Battery, który oznacza zarówno baterię elektryczną ( bateria główna lub ogniwo pierwotne w języku angielskim), jak i akumulator ( bateria wtórna lub ogniwo wtórne w języku angielskim), podczas gdy w języku francuskim termin bateria jest używany niewłaściwie, ogólnie oznaczyć „ akumulator elektryczny ”.
Szybkość samorozładowania akumulatorów litowo-jonowych jest niska: mniej niż 10% rocznie, w przeciwieństwie do niektórych typów akumulatorów, które rozładowują się nawet po zatrzymaniu: tak było w przypadku akumulatorów litowo-metalowo-polimerowych (LMP) firmy Bolloré, co było fiaskiem, ponieważ musiało być trzymane w temperaturze 60 ° C , co oznaczało, że musiał być stale ładowany, gdy nie był w obiegu, w przeciwnym razie by się rozładował.
Utrata pojemności akumulatora jest bardzo zróżnicowana w zależności od modelu, klimatu i metody ładowania. Średnio, według badania przeprowadzonego w 2019 r. na 6300 pojazdach elektrycznych, strata ta wynosi 2,3% rocznie. Szybkie ładowanie znacznie przyspiesza tę utratę: bez szybkiego ładowania bateria traci mniej niż 2% w ciągu pięciu lat, w porównaniu z ponad 10% przy regularnych szybkich ładowaniach.
Przy ścisłym przestrzeganiu warunków ładowania i rozładowywania akumulatory te mogą działać od 5 do 6 lat w przypadku produktów „ogólnodostępnych” (rowery elektryczne, smartfony, kamery) i ponad dziesięć lat w przypadku produktów przemysłowych.
Przestrzegaj właściwości elektrycznychDzięki odpowiedniej jakości ładowarce i systemowi zarządzania akumulatorem (BMS) wymagania te są zwykle spełnione.
Przestrzegaj niektórych instrukcji użytkowaniaUnikaj przegrzania akumulatora:
Akumulatory zużywają się nawet wtedy, gdy nie są używane (przy zakupie należy sprawdzić datę produkcji).
Respektując te warunki, akumulator będzie mógł dalej funkcjonować, wiedząc jednak, że jego pojemność (w Ah) będzie się zmniejszać z roku na rok.
Koniec życia następuje, gdy podczas rozładowania BMS wykryje napięcie poniżej progu odcięcia nawet na pojedynczym elemencie i odetnie zasilanie. W akumulatorze może pozostać od 10 do 20% pojemności, ale nie można już z niego korzystać. Koniec życia może również nastąpić, ponieważ liczba cykli ładowania i rozładowania produktu została wyczerpana, ale jest to coraz rzadsze, ponieważ liczba możliwych cykli wzrosła (w przybliżeniu z 500 do 1000).
Urządzenie wyposażone w akumulator litowo-jonowy dostarcza mniej energii przy ujemnych temperaturach. Wskazane jest trzymanie smartfona, tabletu lub innego urządzenia elektronicznego wyposażonego w baterię litowo-jonową w miejscu o temperaturze od 0 °C do 35 °C , ze strefą komfortu od 16 °C do 22 °C . Gdy temperatura spada, reakcje chemiczne, które wytwarzają energię, są mniej aktywne. W rezultacie dostarczana energia jest mniejsza. Jednak wydajność baterii wraca do normy, gdy temperatura wzrasta.
W 2013 roku japońscy producenci reprezentowali 70% światowego rynku akumulatorów przeznaczonych na rynek motoryzacyjny; ich udział w rynku spadł do 41% w 2016 r., podczas gdy udział Chin spadł z 3 do 26% .
W 2020 roku do produkcji pojazdów elektrycznych i hybrydowych przeznaczono blisko 140 GWh baterii. Sześciu głównych producentów tych baterii stanowi około 90% rynku; trzy są koreańskie: LG Energy Solutions , wiodący z mocą 40 GWh , Samsung SDI i SK Innovation; dwa to chińskie: CATL na 2 e na świecie o mocy 30 GWh oraz BYD ; jeden to Japończyk: Panasonic , lider na rynku amerykańskim dzięki partnerstwu z Teslą. Jeśli chodzi o zaopatrzenie rynku europejskiego, trendem jest produkcja ogniw w Europie przez producentów azjatyckich: LG Chem w Polsce do akumulatorów Renault ZOE II, Nissan AESC (joint venture pomiędzy Nissanem i NEC ) w Wielkiej Brytanii dla Nissan LEAF II, Samsung SDI na Węgrzech w przypadku BMW i3, LG Chem w Niemczech w przypadku Volkswagena ID3.
Japonii Panasonic pozostaje na 1 st największych producentów akumulatorów na globalny komórkowych w pierwszym półroczu 2018 roku z produkcji 3,330 MWh , aż 21,5% w porównaniu do 2017 roku, ale jego udział w rynku zmniejszył się z 31,4% do 21,1%; do 2 e , chiński CATL wyprodukował 2274 MWh , co stanowi wzrost o 261% (14,4% rynku), a 3 E , chiński BYD 1735 MWh (180,6%; 11% Marlet); 4 th rangi, koreański LG Chem, z 1670 MWh (39%) spadła o 13,8% do 10,6% rynku, a 5 th rankingu, koreański Samsung SDI 879 MWh (47%) z powrotem z 6,8% do 5,6% sklep. Łącznie tych pięciu producentów reprezentuje 64% światowego rynku.
Sojusz ufundowany przez rząd japoński został utworzony w maju 2018 r. w celu przyspieszenia rozwoju baterii litych; obejmuje producentów (Toyota, Nissan i Honda), producentów akumulatorów (Panasonic i GS Yuasa) oraz Libtec, japońską organizację badawczą zajmującą się akumulatorami litowo-jonowymi. Celem jest podwojenie zasięgu samochodów elektrycznych do 800 km do 2030 r., przy czym pierwszy cel wyznaczono na 550 km do 2025 r.
w czerwiec 2018chiński rząd zniósł wszelkie dotacje dla akumulatorów, które nie zapewniają zasięgu co najmniej 150 km ; ta nowa polityka wywoła konsolidację na dużą skalę w branży akumulatorów samochodowych w Azji, w której obecnych jest około 100 graczy. Producenci japońscy i południowokoreańscy również zaprogramowali szybki wzrost. W latach 2017-2020 Panasonic, który pracuje prawie wyłącznie dla Tesli, ponad dwukrotnie zwiększy swoje wolumeny produkcyjne wraz z otwarciem swojej Gigafabryki w Nevadzie na początku lat 20. CATL pięciokrotnie zwiększy swoje moce produkcyjne do 2020 r. dzięki gigantycznej chińskiej fabryce. Nowa siedziba LG Chem we Wrocławiu będzie zaopatrywać Renault, Audi lub Volvo. Samsung SDI przekształcił dawną fabrykę ekranów plazmowych w Goed na Węgrzech w centrum produkcji akumulatorów litowo-jonowych, które będzie dostarczać do Volkswagena i BMW; ten ostatni podpisał jednak umowę z CATL.
Chińska firma Contemporary Amperex Technology Limited (CATL) ogłasza wczerwiec 2020akumulator litowo-jonowy do samochodów elektrycznych, który wytrzymuje 16 lat i przejedzie 2 miliony kilometrów, dwa razy więcej niż obecne gwarancje, ograniczone średnio do ośmiu lat i maksymalnie 1 milion kilometrów w Lexusie. Z drugiej strony cena tych baterii byłaby o 10% wyższa od obecnych. Tesla ogłasza 1,6 miliona kilometrów na swoje akumulatory, tańsze w produkcji, a General Motors zaprezentował akumulatory Ultium o zapowiedzianej żywotności ponad 1 miliona kilometrów.
W 2020 r. Indie rozważają plan podobny do „Battery Airbus”, aby przezwyciężyć swoją zależność od Chin w zakresie ogniw litowo-jonowych. Rząd szacowałby, że na jego terytorium będzie wystarczający potencjał, aby stworzyć co najmniej 5 gigafabryk typu Tesla o łącznej mocy 50 GWh .
Tesla zbudował swoją Gigafactory 1 w Nevada o pojemności 35 GWh / rok i planuje Gigafactory 2 i wyższe w Buffalo, New York państwa , Japonii i Chinach . Tesla zabezpieczyła się wmaj 2018 dostarcza lit przez trzy lata dzięki umowie z australijską firmą Kidman Resources.
Projekt Northvolt , wspierany przez Komisję Europejską pożyczką z Europejskiego Banku Inwestycyjnego (EBI) w wysokości 52,5 mln euro, został zainicjowany przez dwóch byłych pracowników Tesli; zrzesza Scanię , Siemens i ABB, aby zbudować fabrykę akumulatorów w Szwecji, która powinna zostać oddana do użytku w 2020 r. z docelową produkcją ogniw 8 GWh/rok , a następnie 32 GWh/rok do 2023 r. Budowa fabryki rozpoczęła się8 czerwca 2018 r.w Skellefteå w Szwecji; konsorcjum Northvolt otrzymało członkostwo od duńskiego producenta turbin wiatrowych Vestas . Dwaj założyciele Peter Carlsson, były kierownik produkcji modelu S, i Paulo Cerruti, wybrał Szwecję, ponieważ ma tanie i 100% energii hydraulicznej, która pomaga zminimalizować emisję CO. 2 ; mają również nadzieję, że będą w stanie pozyskiwać nikiel, kobalt, lit i grafit w Skandynawii. Aby być konkurencyjnym w stosunku do azjatyckich gigantów, planują obniżyć koszty poprzez bardzo silną integrację pionową i zautomatyzować procesy.
Wspierany przez Komisję Europejską i jej bank inwestycyjny, European Battery Alliance (EBA) chce promować „Airbus baterii”; szacuje, że zaspokojenie zapotrzebowania Unii Europejskiej na baterie wymagałoby „co najmniej 10 do 20 gigafabryk” . Od 2025 roku kontynent może zdobyć rynek o wartości 250 miliardów euro, podczas gdy w 2018 roku azjatyccy producenci zmonopolizują ten rynek. Po wsparciu projektu Northvolt forsują projekty francuskiej firmy Saft, przejętej niedawno przez Total i niemieckie konsorcjum Terra-E.
Koreańskie firmy LG Chem i Samsung SDI już (w 2018 r.) prowadzą fabryki ogniw akumulatorowych odpowiednio w Europie, Polsce i na Węgrzech, a chiński producent akumulatorów CATL ( Contemporary Amperex Technology ), który podpisał umowy na dostawy z BMW, Volkswagen, Daimler i Nissan- Sojusz Renault, planuje budowę fabryki w Europie. CATL zdecydował wczerwiec 2018zbudować tę fabrykę w Erfurcie w Niemczech; będzie miał moc 14 GWh/rok .
ten 13 listopada 2018 r., Peter Altmeier , niemiecki minister gospodarki i energii, zapowiada mobilizację miliarda euro do 2021 r. na ułatwienie uruchomienia produkcji ogniw litowo-jonowych w Niemczech, aby „Niemcy i Europa mogły zaspokoić 30% światowego popytu do 2030 r.
Komisja Europejska daje 2 maja 2019jego zgodę „w zasadzie” na wypłatę przez Paryż i Brukselę dotacji na projekty „Europejskiego Sojuszu Bateryjnego”, bez uznania ich za nielegalną pomoc państwa. Kwota dozwolonych dotacji zostanie jednak ograniczona do 1,2 miliarda euro, czyli mniej niż 1,7 miliarda obiecanego przez Francję i Niemcy. Po dodaniu środków prywatnych inwestycje w tę inicjatywę mogą wynieść nawet od 5 do 6 miliardów euro. Peter Altmaier, niemiecki minister gospodarki, informuje, że otrzymał ponad trzydzieści pięć wyrazów zainteresowania.
Rumunia ogłasza w czerwiec 2019ponowne otwarcie kilku kopalń w celu wniesienia wkładu w projekt European Battery Alliance. Są to kopalnie kobaltu, wykorzystywanego do produkcji katod w ogniwach akumulatorów litowo-jonowych oraz grafitu, głównego składnika anod.
Komisja Europejska przyznaje 9 grudnia 2019, oznaczenie „Europejski projekt będący przedmiotem wspólnego zainteresowania” (IPCEI) dla projektu „Baterie Airbusa” zainicjowanego przez Francję, do którego dołączyło sześć innych państw członkowskich UE (Niemcy, Belgia, Polska, Włochy, Szwecja, Finlandia ); ta etykieta upoważnia do pomocy państwa. Projekt skupia siedemnaście firm, w tym PSA, Saft, BASF, BMW, Varta, Eneris, Solvay i Umicore. Łączna obiecana pomoc publiczna ma wynieść 3,2 mld euro, co zostanie dodane do 5 mld planowanych przez firmy inwestycji.
Joint venture Volkswagen-Northvolt ogłasza w maju 2020 r. budowę pierwszej fabryki akumulatorów w zakładzie Volkswagena w Salzgitter w Niemczech. Będzie produkować 16 GWh akumulatorów rocznie od 2024 r., czyli około jednej dziesiątej europejskiego zapotrzebowania, szacowanego na 150 GWh rocznie w 2025 r.
W listopadzie 2020 r. chiński producent akumulatorów Swolt ogłasza budowę fabryki akumulatorów do samochodów elektrycznych w Niemczech, w regionie Saarlouis ; jego moce produkcyjne na poziomie 24 GWh pozwolą na wyposażenie od 300 tys. do 500 tys. samochodów rocznie; powinna rozpocząć się pod koniec 2023 roku.
W marcu 2021 r. Volkswagen ogłasza swój cel produkcji 240 GWh akumulatorów w 2030 r. w sześciu fabrykach, wobec 30 GWh w 2023 r., kiedy uruchamiane są pierwsze dwie fabryki: szwedzka fabryka w Skellefteå jako pierwsza osiągnie 40 GWh w 2023 r., a następnie Salzgitter w 2025 roku. Model z pojedynczą baterią będzie używany w 80% gamy, co powinno pozwolić na obniżenie ceny samochodów o 30% w segmencie średnim i o 50% w segmencie podstawowym.
W Europie mnożą się projekty gigantycznych fabryk akumulatorów: jeszcze przed zapowiedziami Volkswagena eksperci z organizacji pozarządowej Transport & Environment zidentyfikowali 22 projekty, w tym 8 w Niemczech, reprezentujące 460 GWh mocy w 2025 r. i 730 GWh w 2030 r.
Po porozumieniu „co do zasady” wydanym przez Komisję Europejską w dniu 2 maja 2019w związku z wypłatą przez Paryż i Brukselę dotacji na projekty „European Battery Alliance”, Bruno Le Maire potwierdza, że pierwszy projekt realizowany jest przez Saft, należący do grupy Total, oraz PSA, za pośrednictwem swojej niemieckiej spółki zależnej Opel; rozpocznie się od pilotażowego zakładu 200 pracowników, od 2020 r. we Francji, a następnie dwóch zakładów produkcyjnych, jednego we Francji, a drugiego w Niemczech, z 1500 pracownikami każdy, do 2022-23, które będą produkować „ulepszony” płynny lit Najpierw baterie jonowe, a następnie w latach 2025-2026 przyjmą technologię półprzewodnikową. Dyrektor generalny Total, naznaczony porażką w sektorze paneli słonecznych, uważa, że ten projekt miałby sens tylko wtedy, gdyby zainwestował w przyszłą generację baterii. Zwraca się również o gwarancje z Unii Europejskiej, aby chronić rynek przed azjatyckimi konkurentami. Wyjaśnia, że inicjatywa będzie wymagała „ogromnych” dotacji publicznych.
3 września 2020 r. producent samochodów PSA i koncern naftowy Total (wraz ze swoją spółką zależną Saft) ogłosili utworzenie Automotive Cells Company (ACC), spółki joint venture odpowiedzialnej za utworzenie od 2023 r. dwóch fabryk ogniw akumulatorowych we Francji i Niemczech. ACC już opracowuje ogniwa litowo-jonowe w zakładzie Saft w Nersac, niedaleko Angoulême; produkcja akumulatorów zostanie przeniesiona w 2023 r. do dwóch innych zakładów o dużej pojemności: we Francji w Douvrin (62) dla Peugeot/Citroën oraz w Kaiserslautern w Niemczech dla Opla o rocznej mocy 8 GWh , stopniowo zwiększanej do 48 GWh w 2030 r. równowartość miliona pojazdów elektrycznych.
ten 28 czerwca 2021Renault ogłasza dwa duże partnerstwa dla gigantycznych fabryk akumulatorów, pierwsze z chińską firmą EnVision na budowę „gigafabryki” w Douai (9 GWh w 2024 r., 24 GWh w 2030 r.), co stanowi inwestycję w wysokości 2 miliardów euro i 2500 miejsc pracy do 2030 r. drugi z startupem Verkor z Grenoble, w którym przejmuje ponad 20% kapitału, aby umożliwić mu zbudowanie linii pilotażowej od 2022 r. do wspólnego opracowywania wysokowydajnych akumulatorów, które będą wyposażać -Pojazdy akumulatorowe od Renault (segment C i wyższe), a także elektryczne Alpine. Verkor zbuduje wówczas „gigafabrykę” 16 GWh , która ruszy w 2026 r. i będzie zatrudniać na pełnych obrotach 1200 osób.
Według Bloomberg BNEF cena zestawów akumulatorów do samochodów elektrycznych spadła w ciągu 10 lat (2010-2020) z 1100 USD do 137 USD za kWh (102 USD za ogniwa + 35 USD za pakiet). Średnia cena akumulatorów autobusowych w Chinach wynosi 105 USD/kWh. BloombergNEF szacuje, że do 2030 r. cena może spaść o 40% do 58 USD/kWh.
W grudniu 2020 r. Komisja Europejska przedstawia projekt rozporządzenia, które będzie musiało zostać zatwierdzone przez państwa członkowskie i Parlament Europejski, które nałoży kryteria środowiskowe na cały łańcuch życia baterii, od wydobycia surowców po recykling, poprzez produkcję. Aby ograniczyć ślad węglowy swojej produkcji, producenci powinni najpierw dokonać pomiaru i zgłosić go na dzieńlipiec 2024. System „paszportu cyfrowego” umożliwi szczegółowe monitorowanie pochodzenia i obróbki użytych materiałów. wstyczeń 2026 20, zostaną wprowadzone etykiety klas wydajności. Na podstawie zebranych wówczas danych, od lipca 2027 r. zostaną ustalone maksymalne progi śladu węglowego na każdym poziomie łańcucha. Zdefiniowane zostaną również kryteria wydajności i bezpieczeństwa. Kryteria ekologiczne, których należy przestrzegać, będą dotyczyły w szczególności trwałości użytych surowców, wykorzystania materiałów pochodzących z recyklingu oraz czystości energii zużywanej podczas produkcji. Element planu dotyczący recyklingu wszedłby w życie w 2025 r. Cel selektywnej zbiórki baterii przenośnych wzrósłby wówczas do 65% (a następnie do 70% w 2030 r.), wobec 45% w obecnych tekstach. Thierry Breton ostrzega: „Baterie, które nie są w pełni zgodne z normami, które ustalimy, są zabronione na jednolitym rynku” . Komisarz ds. energii Maros Sefcovic mówi, że jest „przekonany, że do 2025 r. Unia Europejska będzie w stanie wyprodukować wystarczającą liczbę ogniw baterii, aby zaspokoić potrzeby europejskiego przemysłu motoryzacyjnego” .
Zakład recyklingu akumulatorów do pojazdów elektrycznych, uruchomiony na zasadzie eksperymentalnej w 2011 r. w Dieuze ( Mozela ) przez Veolia i Renault, przejdzie do etapu przemysłowego dzięki pomocy z programu „Inwestycje dla przyszłości”, zwiększającej się z 1000 t poddanych recyklingowi do 2014 r. do 5.000 t przewidywane w 2020 roku.
New Metal Refining Company (SNAM) w Viviez (Aveyron), spółka zależna belgijskiego holdingu Floridienne, wycofuje na emeryturę 6000 ton akumulatorów rocznie, z czego 8% to akumulatory samochodowe; od 2018 roku będzie produkować baterie z komponentów pochodzących z recyklingu. SNAM po raz pierwszy otworzy pilotażowy warsztat recyklingu akumulatorów litowo-jonowych wiosną 2018 roku. Do masowej produkcji firma poszukuje nowej lokalizacji w Aveyron, aby w 2019 roku otworzyć fabrykę o mocy 20 MWh rocznie. Następnie usprawni procesy do 4000 MWh rocznie do 2025 r. Ponieważ producenci samochodów nie chcą akumulatorów pochodzących z recyklingu, firma koncentruje się na rosnącym rynku magazynowania energii elektrycznej w przemyśle, budownictwie i energii odnawialnej.
Belgijska firma Umicore prowadzi zakład recyklingu akumulatorów w Hoboken koło Antwerpii. Niemiecka firma Saubermacher i jej austriacka spółka zależna Redux Recycling zainaugurowały działalność wczerwiec 2018zakład recyklingu akumulatorów do pojazdów elektrycznych w Bremerhaven w północnych Niemczech. Zakład jest w stanie obsłużyć wszystkie typy akumulatorów litowo-jonowych i ma wydajność 10.000 t/rok . Ponieważ ilość akumulatorów pod koniec ich drugiego życia jest wciąż niewielka, partnerzy spodziewają się, że w ciągu najbliższych kilku lat będą poddawać recyklingowi jedynie 2000 do 3000 ton rocznie .
W 2011 r. Laboratorium Innowacji Nowych Technologii Energetycznych i Nanomateriałów pobiło światowy rekord odległości w zakresie napędu elektrycznego, wyposażając pojazd w akumulatory litowo-jonowe na bazie fosforanu żelaza, który pokonał 1280 kilometrów w ciągu 24 godzin wokół Grenoble .
W 2013 r. europejski program Life + wsparł projekt o nazwie „LIFE BIBAT” prowadzony przez francuską Komisję Energii Atomowej i Alternatywnych Energii, mający na celu „zatwierdzenie linii pilotażowej nowej generacji ekologicznych akumulatorów litowo-jonowych o konstrukcji dwubiegunowej. Projekt BiBAT ma na celu zaspokojenie potrzeb energetycznych i rozwiązanie problemu wyczerpywania się zasobów w produkcji akumulatorów litowo-jonowych ” .
Stałe baterie wydają się być dobrze przygotowane, aby ostatecznie zastąpić baterie litowo-jonowe. Obiecują zwiększoną pojemność pamięci, lepsze bezpieczeństwo, niższy koszt, większą trwałość i jeszcze szybsze ładowanie. Ciekły elektrolit jest tam zastąpiony stałym materiałem typu ceramicznego lub polimerem; nie zawierają żadnych płynnych ani palnych składników, dzięki czemu zapewniają większe bezpieczeństwo, zmniejszając w szczególności ryzyko pożaru. Nad rozwojem tej technologii pracują Hyundai, Toyota, Fisker, BMW, Google, Solvay, Bosch, Dyson, Continental. Akumulatory jon sodu również wydają się obiecującą alternatywą, ponieważ sód jest czterdziestokrotnie bardziej obfity niż lit.
Europejski projekt Lisa (z angielskiego Lithium Sulphur for Safe Electrification ), skupiający 13 partnerów (instytuty badawcze i przemysłowe, w tym Renault), został uruchomiony w dniu1 st styczeń 2019w ciągu czterech lat opracować litowo-siarkową baterię trakcyjną dla mobilności elektrycznej. Mniej niebezpieczne niż akumulatory litowo-jonowe dzięki niepalnemu elektrolitowi stałemu, byłyby również o połowę lżejsze i mniej zajmujące, co umożliwiałoby ich stosowanie w ciężkich pojazdach, zwłaszcza w autokarach i autobusach.
W 2020 roku kalifornijski startup Enevate ogłasza wprowadzenie na rynek od 2024 roku nowej generacji ogniw litowo-jonowych o wysokiej wydajności, wyposażonych w anodę krzemową: lżejszych od obecnie stosowanych, powinny one umożliwiać naładowanie 75% pojemności baterii w ciągu pięciu minut. Mogą być produkowane w dużych ilościach na istniejących liniach produkcyjnych, co powinno przyspieszyć ich przyjęcie przez producentów.
w grudzień 2020, QuantumScape z Kalifornii prezentuje całkowicie litowo-jonową baterię opartą na elastycznych separatorach ceramicznych, która może naładować się do 80% w 15 minut i podobno ma lepszą żywotność. Utworzony w 2010 roku na Uniwersytecie Stanforda start-up zalicza się do swoich zwolenników Volkswagena, który wspiera go jako partner przemysłowy od 2012 roku i zainwestował ponad 300 milionów dolarów w jego rozwój; QuantumScape współpracuje z Volkswagenem, dostarczając 20 GWh akumulatorów do 2024-2025; jest notowana na Wall Street i ma na ten projekt budżet 1,5 miliarda dolarów.
ten 26 stycznia 2021Komisja Europejska zatwierdza pomoc publiczną w wysokości 2,9 mld euro od 12 państw członkowskich, w tym z Niemiec, Francji, Włoch i Hiszpanii, na duży wspólny projekt badawczy dotyczący baterii nowej generacji pod nazwą „Europejska innowacja w zakresie baterii”. Uzupełnia pierwszy europejski projekt znany jako „Baterie Airbusa”, uruchomiony pod koniec 2019 r. przez siedem państw z 3,2 mld euro pomocy państwa, którego celem jest uruchomienie pierwszych europejskich „gigafabryk” w ciągu dwóch lat. Do 2028 r. projekt badawczy zgromadzi około 40 firm, w tym producentów BMW, Fiat-Chrysler i Tesla, szwedzkiego specjalistę ds. akumulatorów Northvolt i francuskiego chemika Arkemę, aby wprowadzać innowacje w całym łańcuchu wartości.