Строение аккумулятора: Устройство аккумуляторной батареи | Интернет-магазин аккумуляторов в Петербурге АКБ Энерго

Устройство аккумуляторной батареи

 На легковых машинах в качестве стартерных используются свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы. Строение аккумуляторных батарей постоянно меняется и становится лучше.

 Схема аккумуляторной батареи

 Строение каждого аккумулятора состоит из 6 последовательно соединенных аккумуляторов, объединенных в едином корпусе. Сам корпус делают из пропилена, который является стойким к кислоте и абсолютно не проводит ток. Отдельный аккумулятор объединяет чередующиеся электроды со знаками плюс и минус, покрытые слоем активной массы. Пластмассовый сепаратор изолирует пластины противоположной полярности.

 Электроды производят из свинцового сплава. В нынешних аккумуляторных батареях электроды «+» и «-«производятся из свинцово-кальциевого сплава. У такого типа АКБ низкий уровень саморазряда, и самый небольшой расход воды (1 г/Ач). Это дает возможность совсем не добавлять воду за время использования – это необслуживаемый аккумулятор.

 Редко можно встретить более недорогую конструкцию, так называемую

гибридную аккумуляторную батарею. В ней  электроды со знаком»+» свинцово-сурмяные, а со знаком «-» – свинцово-кальциевые. В таких акб расходуется воды в 1,5-2 раза больше кальциевой батареи, но им также не нужно обслуживание.

 Чтобы увеличить стойкость электродов не подвергаться ржавчине в свинцово-кальциевый сплав может добавляться серебро и олово.

 Электроды выглядят в виде решетки. Технологии производства  электродов с разными полюсами различны. Решетка отрицательных электродов по технологии Expanded metal изготавливается путем просечки свинцового листа со следующей растяжкой.

 При изготовлении положительных электродов могут применять несколько технологий. Самая лучшая технология Power Frame. Каждый электрод Power Frame имеет специальную опорную раму и внутренние жилки особой направленности, в итоге получается высокая жесткость и самое малое линейное расширение.

Самые несложные электроды, произведенные по технологии Power Pass и Chess Plate.

 Электроды помещены в специальный электролит, в качестве которого применяют раствор серной кислоты. У электролита особую плотность, которая меняется в зависимости от того насколько заряжен АКБ. В зависимости от физического состояния электролита разделяют два вида акб: с жидким электролитом и с пропитавшим специальный материал электролитом. На сегодняшний день, самые известные аккумуляторы используют с жидким электролитом. Новые системы автомобиля, такие как система стоп-старт, система особого рекуперативного торможения, предъявляют самые высокие требования к аккумулятору- повышенный пусковой ток, стойкость к значительному разряду, значительный срок службы. Этим требованиям отвечают аккумуляторы AGM (Absorbed Glass Material), в которых электролит остается в  материале с микропорами. Материал способен впитывать электролит. Данная технология повышает эффективность активной массы за счет улучшенного поглощения кислоты.

 В будущем аккумуляторы типа AGM и EFB на 100% заменят свинцово-кальциевые батареи с жидким электролитом. На данный момент они считаются дорогими АКБ.

 Зарядка аккумулятора сопровождается газообразованием. Отвод газов от АКБ проводится через систему вентиляции. Центральная система вентиляции объединяет каждый отдельно взятый аккумулятор в составе батареи с атмосферой. Герметичной она считается из-за предохранительных клапанов. Клапан устанавливается в пробке акб и начинает работать при определенном лишним давлении. Система названа Valve Regulated Lead Acid Battery или VRLA батарея. Кислород и водород, которые образуются при заряде, не выходят с аккумулятора, а работают между собой с образованием воды. Выходят они только при значительном напряжении заряда.

 Подключение аккумулятора к электрической сети производится через два

свинцовых вывода. Вывод «+» всегда толще «-«, что исключает ошибку при включении батареи. Полярность (расположение) выводов делят на прямой или обратный. При прямой полярности плюсовой вывод батареи можно найти слева, при обратной полярности справа.

 Автомобильные аккумуляторы оборудуются специальным индикатором заряженности батареи, некоторым «глазком». Плотность электролита можно оценить по цвету «глазка» («зеленый» –заряженная батарея, «черный» – неполный заряд, «желтый» – невысокий уровень электролита).

 На автомобиле АКБ прочно закрепляются через специальное крепление, которая предупреждает повреждения и разлив электролита. Крепление бывает верхним и нижним. Для батарей в основной части или багажнике автомобиля предусматривается особый аварийный размыкатель автомобильной батареи.

 АКБ и зарядное устройство для него можно купить в магазинах «Интерком», заказать товар с доставкой можно в нашем интернет магазине. Приезжайте в наши магазины, делайте заявки и получайте товары с заводской гарантией.

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) | Принцип работы

В настоящее время литий-ионный аккумулятор используется абсолютно во всей домашней и портативной электронике.

li-on аккумуляторы в гаджетах и устройствах

Можно без преувеличения сказать: без портативных источников питания, мир современной техники был бы намного беднее. Все разнообразие карманных электронных гаджетов, приборов, смартфонов, гироскутеров, электромобилей наконец, стало возможным благодаря литий-ионным аккумуляторам.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Давайте рассмотрим литий-ионный аккумулятор. Как видите, он состоит из нескольких слоев с различным химическим составом.

состав литий-ионного аккумулятора

В основе работы литий-ионного аккумулятора лежит, так называемый, электрохимический потенциал. Суть его в том, что металлы стремятся «отдавать» свои электроны. Как видно на рисунке ниже, наибольшая способность к отдаче электронов – у лития, а наименьшая – у фтора. Если такой атом отдает свой электрон, то он становится положительным ионом.

электрохимический ряд элементов

 

Первая в истории электрическая батарейка, созданная более 200 лет назад Алессандро Вольтой, работала как раз на принципе электрохимического потенциала. Вольта взял два металла с разными электрохимическими потенциалами (цинк и серебро) и получил электрический ток. В честь его открытия такую “батарейку” назвали Вольтовым столбом.

Вольтов столб

 

В 1991 г. Sony выпустила первый коммерчески успешный литий-ионный аккумулятор.

первый литий-ионный аккумулятор

В литий-ионных элементах используется металл с наибольшей способностью отдавать электроны – литий. У лития всего один электрон на внешней орбите, и он постоянно стремится его «потерять».

атом лития

Из-за этого литий считается чрезвычайно химически активным металлом. Он реагирует даже с водой и воздухом. Но активен только чистый литий, а вот его оксид, напротив, очень стабилен.

оксид лития

Это свойство лития как раз используется при создании литий-ионных аккумуляторов.

Допустим, мы каким-то образом отделили атом лития от оксида. Этот атом будет крайне нестабилен и сразу превратится в положительный ион, потеряв электрон.

положительный ион

Однако в составе оксида литий гораздо более стабилен, чем одинокий атом лития. Если мы сможем каким-то образом обеспечить движение по двум отдельным путям для электрона и для положительного иона лития, то ион самостоятельно достигнет оксида и встанет там на свое место. При этом мы получим электрический ток благодаря движению электрона.

Итак, можно получить электрический ток из оксида лития, если сначала отделить атомы лития от оксида и затем направить потерянные ими электроны по внешней цепи. Рассмотрим, как эти две задачи решаются в литий-ионных элементах.

Строение литий-ионного аккумулятора

Помимо оксида лития, элементы содержат также электролит и графит. В графите связь между слоями гораздо слабее, чем между атомами внутри слоев, поэтому графит имеет слоистую структуру.

строение литий-ионного аккумулятора

Электролит, помещенный между оксидом лития и графитом, служит барьером, пропускающим сквозь себя только ионы лития. Электроны же не могут проникать сквозь электролит и отскакивают от него, как теннисный мячик об стенку. В качестве электролита используется органическая соль лития, которая наносится на слой разделителя (о разделителе ниже в статье).

электролит пропускает ионы и не пропускает электроны

Процесс заряда и разряда литий-ионного аккумулятора

Итак, у нас есть разряженный аккумулятор

литий-ионный аккумулятор разряженный

Давайте же его зарядим. Для этого нам нужен какой-либо источник питания. Что произойдет в этот момент на самом литий-ионном аккумуляторе? Положительный полюс начнет притягивать электроны, «вытаскивая» их из оксида лития.

процесс зарядки литий-ионного аккумулятора

Поскольку электроны не могут проникать через электролит, то они движутся по внешней цепи через источник питания.

и в конце концов достигают графита

где очень удобно располагаются в слоях графита.

В этот же самый момент положительные ионы лития притягиваются отрицательным полюсом, проходя сквозь электролит и также попадают в графит, размещаясь между его слоями.

Когда все ионы лития достигнут графита и будут «захвачены» его слоями, батарея будет полностью заряжена.

Такое состояние батареи неустойчивое. Это можно представить как шар, который находится на самой верхушке холма и в любой момент может скатиться.

Вот мы и достигли первой цели: электроны и ионы лития отделены от оксида. Теперь надо как-то сделать так, чтобы электроны и ионы двигались разными путями. Как только мы подключим какую-либо нагрузку к нашему заряженному литий-ионному аккумулятору, то начнется обратный процесс. В этом случае ионы лития через электролит пожелают вернуться в свое изначальное состояние.

Поэтому они начнут двигаться обратно сквозь электролит, а электроны побегут через внешнюю цепь, то есть через нагрузку.

генерация электрического тока в литий-ионном аккумуляторе

Так как электрический ток – это не что иное, как упорядоченное движение заряженных частиц, то в цепи лампочки накаливания возникнет электрический ток, который заставит эту самую лампочку светиться.

Как только все электроны “убегут” из графита, то батарея полностью разрядится. Чтобы ее снова зарядить, достаточно поставить аккумулятор “на зарядку”.

разряженный литий-ионный аккумулятор

При этом графит сам по себе не участвует в химических реакциях – он лишь служит «складом» для ионов и электронов лития.

Слой разделителя в литий-ионном аккумуляторе

Если внутренняя температура элемента по какой-то причине начнет расти, жидкий электролит высохнет, и произойдет короткое замыкание между анодом и катодом. В результате элемент может загореться или даже взорваться.

Чтобы этого не произошло, между электродами помещается дополнительный изолирующий слой, называемый разделителем. Разделитель проницаем для ионов лития благодаря наличию микропор. Электроны он не пропускает.

разделитель в литий-ионном аккумуляторе

Из чего делают литий-ионный аккумулятор

В реальных литий-ионных аккумуляторах графит и оксид лития наносятся в виде покрытия на медную и алюминиевую фольгу. Ниже на рисунке мы видим, что на тонком листе меди у нас располагается графит, а на тонком листе алюминия – оксид лития.

Минус аккумулятора снимается с медной фольги, а плюс – с алюминиевой.

ну а между ними располагается еще разделитель, пропитанный электролитом

Для того, чтобы уменьшить объем, все эти три слоя сворачивают в “рулончик”.

цилиндрический аккумулятор строение

образуя при этом всем нам знакомую литий-ионную цилиндрическую батарейку

Литий-ионные аккумуляторы в автомобиле Tesla

Вообразите мир, в котором все машины оснащены электродвигателями, а не двигателями внутреннего сгорания. Электромоторы превосходят ДВС практически по всем техническим показателям, да к тому же намного дешевле и надежнее. У ДВС есть существенный недостаток: он выдает достаточный крутящий момент лишь в узком диапазоне скоростей. В общем, электродвигатель – однозначно лучший выбор для автомобиля. Об этом мы писали еще в статье про автомобиль Тесла.

Сравнение электромобилей и автомобилей с ДВС

Но есть одно «узкое место», из-за которого электрическая революция в автопроме постоянно откладывается – это источники питания. Долгое время громоздкие, тяжелые, недолговечные и ненадежные аккумуляторы электромобилей никак не могли составить конкуренцию полному баку бензина. Но все изменилось, когда на рынок вышел производитель электромобилей Тесла.

Именно литий-ионные аккумуляторы использует компания Тесла для своих электрокаров.

Стандартный элемент выдает напряжение 3,7 – 4,2 В. Множество таких элементов, соединенных последовательно и параллельно, образуют модуль.

батарейный модуль Тесла

Литий-ионные элементы при работе выделяют много тепла. При этом высокая температура снижает срок службы и эффективность самих элементов. Для контроля температуры, а также их уровня заряда, защиты от перезаряда и общего состояния элементов питания, служит специальная система управления батареями (Battery management system, сокращенно BMS). В батареях Tesla используется спиртовая система охлаждения. BMS регулирует скорость движения спирта в системе, поддерживая оптимальную температуру батарей.

радиатор для аккумуляторов Тесла

Еще одна важнейшая функция BMS – защита от перезаряда. Допустим, есть три элемента с разной емкостью. Во время зарядки элемент с большей емкостью зарядится сильнее двух остальных. Чтобы этого не допустить, BMS использует так называемое выравнивание заряда элементов (cell balancing). При этом все элементы заряжаются и разряжаются равномерно и защищены от чрезмерного или недостаточного заряда.

равномерный заряд аккумуляторов , благодаря технологии BMS

И в этом преимущество Tesla над технологией аккумуляторов Nissan. У Nissan Leaf серьезная проблема с охлаждением аккумулятора из-за большого размера элементов и отсутствия системы активного охлаждения.

батарея Nissan Leaf и Tesla

У конструкции с множеством маленьких цилиндрических элементов есть и еще одно преимущество: при большом расходе энергии нагрузка распределяется равномерно между всеми элементами. Если бы вместо множества маленьких элементов был один огромный элемент, из-за постоянных нагрузок он очень быстро бы пришел в негодность. Tesla сделала ставку на маленькие цилиндрические элементы, технология производства которых уже хорошо отработана. Более подробно про батарейный модуль Тесла читайте в этой статье.

Защитный SEI-слой

Во время первой зарядки внутри литий-ионного элемента происходит одно замечательное явление, спасающее элемент от скорой «смерти». Неожиданной проблемой оказались электроны, находящиеся в слое графита. При контакте с электролитом они начинают разрушать его. Но одно случайное открытие позволило не допустить контакт электронов с электролитом. При первой зарядке элемента, как мы уже говорили, ионы лития движутся сквозь электролит. В процессе этого движения молекулы растворенного в электролите вещества покрывают ионы. Достигнув графитового слоя, ионы лития вместе с молекулами раствора электролита реагируют с графитом, образуя так называемая промежуточную фаза твердого электролита (solid electrolyte interphase, или SEI-слой). Этот слой предотвращает контакт электронов с электролитом, предохраняя электролит от разрушения.

защитный SEI-слой

Вот так проблема случайным образом решилась сама собой. Хотя эффект SEI был открыт случайно, в последующие два десятилетия ученые целенаправленно улучшали процесс, подбирая наиболее эффективную толщину и химический состав.

Заключение

Сегодня уже удивительно, что еще два десятка лет назад в электронных гаджетах не применялись литий-ионные аккумуляторы. Индустрия литий-ионных аккумуляторов развивается с фантастической скоростью: ожидается, что в ближайшие несколько лет их рынок достигнет 90 млрд. долларов. Современные литий-ионные батареи способны выдержать примерно 3000 циклов зарядки-разрядки – это уже приличный показатель, но еще есть, куда расти. Лучшие умы во всем мире трудятся над тем, чтобы повысить их долговечность до 10 000 циклов. В этом случае аккумулятор электромобиля не придется заменять целых 25 лет. Миллионы долларов вкладываются в исследования, которые позволят заменить графит на кремний в качестве «хранилища» в литий-ионных элементах. Если это удастся сделать, их емкость возрастет более чем в пять раз! В настоящее время мир переходит уже на литий-полимерные аккумуляторы, которые показали себя чуточку лучше, чем литий-ионные.

Материал подготовлен по статье

Аккумулятор типа GroE/Plante — описание, применение, строение, характеристика

GroE (иногда называются Plante по имени изобретателя) – аккумуляторы со сплошными свинцовыми пластинами, где положительная пластина представляет собой полосу чистого свинца, обработанную так, что действующая ее поверхность в 7-9 раз больше кажущейся. Это достигается штамповкой, фрезерованием или отливкой. В электрохимических процессах, происходящих в аккумуляторе с поверхностными пластинами, принимает участие в основном только поверхностный слой пластины.

Для образования этого слоя пластины подвергаются специальной обработке, так называемому формированию.

Стационарные аккумуляторы с поверхностными положительными пластинами (Plante, GroE) отличаются устойчивостью параметров и большим сроком службы. В качестве отрицательной пластины в аккумуляторах GroE (Plante) используется намазная решетчатая пластина. В состав материала решетки включена сурьма (Sb). Наличие сурьмы способствует более плотному контакту активной массы с решеткой и предотвращает отслоение активной массы при циклическом использовании аккумулятора. Недостатком сурьмянистых сплавов является увеличение тока постоянного подзаряда аккумулятора и относительное его увеличение в период эксплуатации аккумулятора.

Как правило, аккумуляторы GroE производятся в виде элементов напряжением 2 В, но могут быть и в виде моноблоков 6 – 12 В. Емкость аккумуляторных батарей может достигать нескольких тысяч Ампер-часов.  

Отличительные особенности и преимущества: 

• большой срок службы – до 25 лет в буферном режиме при Т=20°С 
• повышенная механическая прочность
• высокая устойчивость к коррозии
• весьма высокие разрядные параметры в толчковых режимах
• малообслуживаемые (долив воды один раз  в 1-2 года)

Применение:

• Атомные, гидро- и теплоэлектростанции
• Электронно-распределительные устройства
• Системы запуска энергетических установок
• Системы бесперебойного электропитания
• Электронно-вычислительные устройства

Свинцово-кислотные обслуживаемые вентилируемые аккумуляторы типа GroE при всех их преимуществах, к сожалению, являются довольно дорогими. В основном, причиной тому является технологическая сложность и повышенная затратность их производства. Поэтому в ряде случаев, где это не нарушит технические требования, для экономии средств – возможно использование менее дорогих альтернатив аккумуляторам GroE, например, аккумуляторные батареи типа OPzS, или даже необслуживаемые герметизированные VRLA аккумуляторы типа Modular Max Range.

 Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!

Как устроен автомобильный аккумулятор — типы современных АКБ, принцип их работы, конструктивные особенности

1. Все статьи
2. Как устроен автомобильный аккумулятор — типы современных АКБ, принцип их работы, конструктивные особенности

Автомобильный аккумулятор выполняет три функции. Основанная функция АКБ – это запуск двигателя. Также, батарея питает бортовые электрические устройства – при неработающем двигателе. Вторая важная функция – возможность аварийного питания, источником которого аккумулятор выступает в случае поломки генератора. Третья функция – это достижение баланса напряжения, которое поступает от  генератора. Эта функция характерна для инжекторных двигателей.

Устройство аккумулятора автомобиля существенно не меняется уже много десятилетий. Хотя развитие технологий и появление новых материалов более высокого качества способствует более надежной конструкции и работе АКБ.

Основу работы аккумулятора составляет принцип возникновения разности потенциалов – то есть, напряжения. Оно возникает между пластинами, которые погружены в раствор электролита.

АКБ – устройство, которое, в зависимости от типа и производителя, имеет определенные  конструктивно-технологические различия. Но общий принцип – одинаков: все аккумуляторные батареи содержат электроды, разделенные сепараторами, и помещенные в пространство, заполненное электролитом.

Корпус

Корпус аккумулятора состоит из двух частей: основной глубокой емкости и закрывающей крышки. Она может быть оснащена горловинами с пробками или системой, при помощи которой стабилизируется давление внутри батареи, и отводится образующийся газ. Конструкция корпуса зависит от типа АКБ.

Сам корпус изготовлен из материала, к которому предъявляются большие требования прочности и безопасности. Он должен быть устойчив к воздействию агрессивных химических реагентов, переносить колебания температуры и сильную вибрацию. В большинстве современных аккумуляторов корпус сделан из полипропилена.

Внутренние отсеки

Стандартное устройство аккумуляторной батареи представляет собой контейнер, состоящий из шести секций (или, как их называют, «банок»). Каждая секция – это отдельный источник питания. Она вырабатывает порядка 2 – 2,1 В. Стандартная АКБ рассчитана на 12 В.

В каждой из ячеек находится набор (или пакет) из отдельных пластин с чередующейся полярностью. То есть, одна пластина положительная, другая отрицательная. Причем, пластины отделены друг от друга. Пластины сделаны из свинца и имеют решетчатую структуру в виде прямоугольных сот. Это облегчает нанесение них активной массы – основного рабочего реагента.

Пластины

Для увеличения прочности пластин в них добавляют сурьму. У этой технологии есть и свои недостатки: присутствие сурьмы способствует выкипанию воды из электролита. Это – основная причина, по которой практически во все типы АКБ необходимо доливать воду. Но технологии не стоят на месте. Устройство автомобильных аккумуляторов совершенствуется. Количество сурьмы в свинцовых пластинах значительно уменьшилось, благодаря чему появились малообслуживаемые и гибридные аккумуляторы.

На положительный электрод наносится двуокись свинца, на отрицательный – губчатый свинец. Внутрь заливается электролит, который является водным раствором серной кислоты.

Каждая чередующаяся пластина является электродом, имеющим противоположную полярность. Таким образом, с целью предотвращения замыкания, между каждой парой пластин располагается сепаратор. Он изготовлен из пористого пластика и не создает препятствий для циркуляции электролита внутри ячейки.

Пластин с отрицательной полярностью больше на 1 единицу, так как каждая пластина с положительным зарядом помещена между двумя отрицательными (минусовыми).

Пакет с пластинами надежно фиксируется, чтобы предотвратить смещение и деформацию. Фиксация осуществляется при помощи специального бандажа. Токовыводы пластин (плюсовые и минусовые) объединены в пары. Концентрация энергии происходит при помощи токосборников – на выводные борны аккумулятора. К ним  токоприемные клеммы.

Устройство АКБ обеспечивает максимальную надежность. Современные аккумуляторы – это качественные устройства, выступающие источниками питания даже для самых мощных автомобилей.

Виды современных аккумуляторов

Современные АКБ подразделяются на два основных вида: классические и необслуживаемые. Классические существуют уже больше ста лет и описаны выше. Необслуживаемые аккумуляторные батареи были созданы всего несколько десятилетий назад. Они эффективно работают в любом, даже перевернутом, положении. Вместо жидкого электролита в них применяется гелиевый, или адсорбированный сепараторами. Устройство автомобильного аккумулятора, который является необслуживаемым, подразумевает максимальную герметичность. Для отвода газов, которые выделяются при заряде и разряде, предусмотрен специальный клапан.

Главное различие необслуживаемых АКБ от классических – в более низких разрядных и зарядных токах.  Причина – в конструкции необслуживаемых батарей. При больших токах классическая АКБ активно выделяет газ и «закипает». У необслуживаемых и герметизированных батарей этого нет.

Google

 

Особенности гелевых аккумуляторов

Популярность гелевых аккумуляторов растёт

В настоящее время популярность использования гелевых аккумуляторов существенно выросла. Значительное количество преимуществ этого типа батарей привело к использованию гелевых АКБ в устройствах различного типа. Гелевые аккумуляторы применяются на автомобильном и железнодорожном транспорте, в системах питания охранных и пожарных систем, для питания оборудования наблюдения и компьютерного оборудования. Эффективность использования гелевых АКБ для обеспечения бесперебойного питания систем отопления и водоснабжения также высока.

Особенности конструкции гелевого аккумулятора

В отличии от привычных нам свинцово-кислотных аккумуляторов, в конструкции гелевого аккумулятора используется не жидкий электролит, а специальный гель. Гель образуется путем введения специального стабилизатора в жидкий электролит.

Особенности конструкции и технологических решений гелевого аккумулятора определяет отдельный список особенностей эксплуатации таких АКБ.

Гелевые аккумуляторы. Особенности эксплуатации

Многие пользователи считают, что гелевый аккумулятор не может кипеть. Это — миф. Гелевый аккумулятор может кипеть, но визуально это происходит несколько иначе. По причине того, что в гелевых АКБ электролит находится в состоянии геля, то сильного выделения газа на поверхности электролита наблюдать сложно. Однако, если нагрузка на гелевый АКБ выше номинальной, то процесс кипения аккумулятора начинается. На первом этапе пузырьки газа образуются в местах контакта с металлическими пластинами. В отличии от АКБ с жидким электролитом, в этих аккумуляторах пузырьки сразу не могут подняться к верху, они начинают собираться в группы и разрастаться. При этом растёт давление внутри гелевого аккумулятора. При превышении критического давления срабатывает защитный клапан, лишний газ вырывается наружу с характерным громким звуком. Для моделей гелевых АКБ без защитного газового клапана такая ситуация может закончиться взрывом. По этой причине необходимо следить за уровнем заряда АКБ и режимами заряда батареи.

Вторая отличительная особенность эксплуатации гелевых аккумуляторов — это высокая чувствительность АКБ к нарушениям режимов заряда. Превышение силы тока заряда или превышение значения напряжения заряда приводит к быстрому выходу гелевых АКБ из строя. По этой причине для заряда гелевых аккумулятор требуются специальные зарядные устройства, учитывающие особенности строения и режимов работы таких батарей. Как правило, такие зарядные устройства используют многоступенчатый режим заряда аккумулятора. Мы рекомендуем для эффективного заряда, восстановления и тренировки гелевых аккумуляторов использовать специальный прибор SKAT-UTTV.

Третья отличительная особенность гелевых аккумуляторов — это возможность работы при низких температурах. При низких температурах гелевые аккумуляторы достаточно долго могут держать заряд. Однако возможность выдать сразу большой ток в условиях низких температур резко падает. Поэтому при работе с большими пусковыми токами следует использовать специальные устройства для подогрева аккумуляторных батарей.

Четвертая отличительная особенность гелевых аккумуляторов — это возможность работы длительное время, большой срок эксплуатации, возможность осуществлять большое число циклов заряда и разряда. Чтобы ваш гелевый аккумулятор прослужил много лет, необходимо содержать его в полной чистоте и своевременно осуществлять тренировку аккумулятора. Для тренировки можно использовать принудительный разряд АКБ путём принудительного включения нагрузки или применять специальное оборудование за тренировки АКБ.

Пятая отличительная особенность гелевых аккумуляторов — это высокая чувствительность к короткому замыканию. Даже очень небольшое короткое замыкание может полностью вывести гелевый аккумулятор из строя. Поэтому при использовании таких АКБ необходимо осуществлять надёжную защиту аккумулятора от короткого замыкания. В случае использования гелевых аккумуляторов в источниках бесперебойного питания, такие ИБП должны иметь эффективную электронную защиту от короткого замыкания в цепи.

Читайте также:

Как устроены литий-полимерные аккумуляторы и принцип их работы

Как устроены литий-полимерные аккумуляторы и принцип их работы

Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор) — это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике, радиоуправляемых моделях.

В начале 90-х годов, когда промышленное использование литий-ионных аккумуляторов уже во всю набирало обороты, были разработаны и первые литиевые аккумуляторы в форме пакетов — литий-полимерные аккумуляторы (обозначение «Li-Pol» или «Li-Po»).

Таким образом, литий-полимерные аккумуляторы стали более поздней разновидностью литий-ионных аккумуляторов. Но если в литий-ионных аккумуляторах электролит применяется жидкий, то у литий-полимерных собратьев это уже полимерный состав, по консистенции — гель. Благодаря полимерной основе, аккумуляторы данного типа обладают более высокой удельной энергоемкостью, чем другие.

Именно по этой причине сегодня литий-полимерные аккумуляторы особенно широко внедрены во множество мобильных устройств, где малый вес крайне важен (гаджеты, радиоуправляемые игрушки и т. д.)

Типичный литий-полимерный аккумулятор содержит в своей конструкции четыре основные части: положительный электрод (анод), отрицательный электрод (катод), сепаратор и электролит. В качестве сепаратора может выступать такой полимер, как микропористая полиэтиленовая или полипропиленовая пленка. Поэтому даже если электролит практически и является жидкостью, полимерный компонент в аккумуляторе неизменно присутствует.

Положительный электрод, в свою очередь, может быть разделен на три части: литий-переходный материал (оксид лития-кобальта или литий-оксид марганца), проводящая добавка и полимерное связующее — поливинилиденфторид. Что касается отрицательного электрода, то он содержит тоже три части, только вместо оксидов на нем присутствует углерод (графит).

Принцип действия литий-полимерного аккумулятора, как и принцип действия аккумулятора литий-ионного основан на обратимом встраивании (интеркаляции и деинкаляции) ионов лития в материал положительного и отрицательного электродов, при этом проводящей средой для ионов лития служит электролит, а микропористый сепаратор нужен здесь для того, чтобы препятствовать соприкосновению противоположных электродов друг с другом.

Сепаратор, таким образом, исключает миграцию частиц самих электродов, пропуская лишь ионы лития. В разряженном состоянии напряжение между электродами находится в диапазоне от 2,7 до 3 вольт, а в заряженном достигает 4,2 вольт (для аккумулятора на основе оксида литий-кобальта). Для литий-железофосфата (разновидность литий-ионного аккумулятора) эти значения будут иными — от 1,8 до 2,0 вольт в разряженном состоянии и от 3,6 до 3,8 вольт в заряженном.

Для каждого аккумулятора характерные значения рабочих напряжений указываются в документации, кроме того каждый аккумулятор должен быть оснащен защитной схемой, не допускающей выхода напряжения за пределы допустимого диапазона. Если же ячейки собираются в батареи будучи соединены последовательно, то обязательно наличие балансирующего контроллера, который будет удерживать заряд каждой ячейки на приемлемом уровне.

Литий-полимерные аккумуляторы традиционно отличаются от обычных литий-ионных аккумуляторов гибким, а не жестким каркасом. В итоге ячейка не только оказывается на 20% легче, но также имеет колоссальное преимущество, которое заключается в возможности производить аккумуляторы практически любой желаемой формы (для ноутбуков, планшетов и прочих мобильных устройств это крайне важно). Кроме того уровень саморазряда литий-полимерных аккумуляторов составляет всего около 5% в месяц.

Наконец, следует отметить количество рабочих циклов, которое у литий-полимерных аккумуляторов достигает 900. А при разрядных токах в 2С (удвоенное значение номинальной емкости) емкость бытовых аккумуляторов данного типа снижается лишь на 20% за все время жизни. Для специальных же применений, с нетипично большими рабочими токами, разрабатываются специальные литий-полимерные аккумуляторы, способные безболезненно отдавать в нагрузку токи на порядок превышающие величину номинала.

Ранее ЭлектроВести писали, что растущий спрос на аккумуляторы провоцирует кризис. Главные мировые поставщики аккумуляторов — это южнокорейские гиганты Samsung и LG. Политика Сеула привела к тому, что за последний год использование батарей на внутреннем рынке выросло.

По материалам electrik.info

Устройство автомобильного аккумулятора. Характеристики и принцип работы.

Стандартный автомобильный аккумулятор состоит из шести 2-вольтовых элементов, что дает на выходе 12 вольт. Каждый элемент состоит из свинцовых решетчатых пластин, покрытых активным веществом и погруженных в электролит. Отрицательные пластины покрыты мелкопористым свинцом, а положительные двуокисью свинца.

Когда к АКБ подключают нагрузку, активное вещество вступает в химическую реакцию с сернокислотным электролитом, вырабатывая электрический ток. На пластинах при этом осаждается сульфат свинца, и электролит, соответственно, истощается. При зарядке эта реакция проходит в обратном направлении, и способность аккумулятора давать ток восстанавливается. То есть принцип работы аккумуляторных батарей основывается на химических реакциях между свинцом и диоксидом свинца в сернокислотной среде, в результате которых вырабатывается электричество.

Показатели АКБ

Наиболее существенными у автомобильных аккумуляторов являются четыре следующих показателя:

1. Емкость, выраженная в ампер-часах. Она характеризует способность АКБ давать определенный ток в течение некоторого времени. Например, ёмкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.).
2. Характеристики стартовых токов, что наиболее востребовано у европейских марок автомобилей и позволяет завести машину при любых погодных условиях (высокие показатели тока холодной прокрутки).
3. Резервная емкость. Этот параметр показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25 А (т.е. в течение какого времени он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).
4. Габаритные размеры, полярность. Для определения полярности на выводных клеммах аккумулятора проставляют знаки «+» и «-». При установке аккумуляторной батареи на автомобиль отрицательную клемму присоединяют к «массе», а положительную — в цепь.

Свинцово-кислотный аккумулятор, кроме видимой части, а это корпус аккумулятора, крышка, клеммы, индикатор заряда, имеет сложную внутреннюю конструкцию. Внутри аккумулятора находятся электроды (положительные и отрицательные), представляющие собой свинцовые решётки, и разделенные изоляторами (сепараторами), которые погружены в электролит.

Сепараторы предохраняют пластины (решётки) от соприкосновения друг с другом. Если будет соприкосновение разноименных пластин, произойдет короткое замыкание и аккумулятор не будет действовать. Сепараторы, не допуская короткого замыкания, в тоже время должны пропускать ток через электролит. Материалом для сепараторов служит, как правило, микропористая пластмасса.

Электроды погружены в химическое вещество электролит, состоящий из разбавленной дистиллированной водой серной кислоты (h3SO4). При разряжении аккумулятора активно расходуется серная кислота, в результате чего образуется вода. С образованием воды, общая плотность электролита снижается.

При зарядке аккумуляторной батареи, все происходит в обратном порядке. Вода «используется» на создание серной кислоты, соответственно общая плотность электролита повышается. Срок службы автомобильного аккумулятора и его характеристики напрямую зависят от качества серной кислоты и воды, входящих в состав электролита.

Электроды или решетки, изготавливаются из свинцовых сплавов. Эти сплавы содержат в себе такие компоненты, как сурьма, кальций, олово, наделяющие сплав определенными свойствами, и защищающие свинец от коррозии. Состав сплава свинца, а также форма решетки электрода, значительно влияют на характеристику батареи, например, мощность кислотно-свинцового аккумулятора или пусковой ток аккумулятора. Решетка заполнена активной пастой, которую изготавливают из свинцово-оксидного порошка. Состав свинцово-оксидного порошка и свойства пасты влияют на свойства аккумулятора

Корпус аккумулятора обычно изготавливают из ударопрочного, термостойкого пропилена.

Как работают батарейки?

Как работают батарейки?

Как работают батарейки?

Электричество, как вы, наверное, уже знаете, это поток электронов. через проводящий путь, как провод. Этот путь называется цепью .

Батареи

состоят из трех частей: анода (-), катода (+), и электролит . Катод и анод (положительный и отрицательный стороны на обоих концах традиционной батареи) подключены к электрическому схема.

Химические реакции в батарее вызывают накопление электронов. на аноде. Это приводит к электрической разнице между анодом и катод. Вы можете думать об этой разнице как о нестабильном накоплении электроны. Электроны хотят перестроиться, чтобы избавиться от этой разницы. Но они делают это определенным образом. Электроны отталкиваются друг от друга и пытаются уйти в место с меньшим количеством электронов.

В батарее единственное место, куда нужно идти, — это катод.Но электролит не позволяет электронам идти прямо от анода к катоду внутри батареи. Когда цепь замкнута (провод соединяет катод и анод) электроны смогут попасть на катод. На картинке выше электроны проходят по проводу, зажигая лампочку вдоль путь. Это один из способов описания того, как электрический потенциал вызывает появление электронов. протекать по контуру.

Однако эти электрохимические процессы изменяют химические вещества. в аноде и катоде, чтобы они перестали подавать электроны.Итак, есть ограниченное количество энергии, доступной в батарее.

Когда вы перезаряжаете батарею, вы меняете направление потока электронов с помощью другого источника энергии, например солнечных батарей. В электрохимические процессы происходят в обратном порядке, и анод и катод восстанавливаются в исходное состояние и снова может обеспечить полную мощность.

---

Что есть батареи?
Что это энергия?

Что такое схема?
Что такое электрон?
Что такое поток электронов?
Что такое DS1 срок службы батареи?
Что значит электрически заряженный?
Как атомы заряжены?

Где энергия приходит и уходит?

---

Литий-ионный аккумулятор, самонагревающийся при низких температурах

Литий-ионные аккумуляторы сильно теряют мощность при температурах ниже нуля градусов Цельсия, что ограничивает их использование в таких приложениях, как электромобили в холодном климате и высотные дроны ^{1 , 2} . Практические последствия такой потери мощности заключаются в необходимости использования более крупных и дорогих аккумуляторных батарей для запуска двигателя холодным коленчатым валом, медленной зарядки в холодную погоду, ограничения рекуперативного торможения и уменьшения запаса хода транспортного средства на целых 40 процентов ³ . Предыдущие попытки улучшить низкотемпературные характеристики литий-ионных батарей ⁴ были сосредоточены на разработке добавок для улучшения низкотемпературных характеристик электролитов ^5,6 , а также на внешнем нагреве и изоляции элементов ^{7,8, 9} .Здесь мы сообщаем о структуре литий-ионной батареи, элементе «климатической батареи», который нагревается до температуры ниже нуля градусов по Цельсию, не требуя внешних нагревательных устройств или добавок к электролиту. Механизм самонагрева создает электрохимический интерфейс, который способствует высокой мощности разряда / заряда. Мы показываем, что внутренний прогрев такой ячейки до нуля градусов Цельсия происходит в течение 20 секунд при минус 20 градусах Цельсия и в течение 30 секунд при минус 30 градусах Цельсия, потребляя только 3.8% и 5,5% емкости ячеек соответственно. Самонагревающийся всеклиматический аккумуляторный элемент обеспечивает мощность разряда / регенерации 1061/1425 Вт на килограмм при 50-процентном уровне заряда и при температуре минус 30 градусов Цельсия, обеспечивая в 6,4–12,3 раз большую мощность, чем в современном состоянии. -арт литий-ионные элементы. Мы ожидаем, что универсальная аккумуляторная батарея позволит использовать технологию остановки и запуска двигателя, способную сэкономить 5–10 процентов топлива для 80 миллионов новых автомобилей, производимых ежегодно ¹⁰ . Учитывая, что только небольшая часть энергии батареи используется для самонагревания, мы предполагаем, что всеклиматический аккумуляторный элемент также может оказаться полезным для подключаемых к электросети электромобилей, робототехники и приложений для исследования космоса.

Вещество или обман? — Батарейный университет

Узнайте, почему литий-полимерный так популярен.

Термин «полимер» обычно используется для описания определенного типа литиевой батареи, которая может быть или не быть полимерной. Обычно они включают мешочки и призматические ячейки. Хотя слово «полимер» воспринимается как пластик, полимеры варьируются от синтетических пластмасс до природных биополимеров и белков, которые образуют фундаментальные биологические структуры.

Литий-полимерный отличается от других аккумуляторных систем типом используемого электролита.В оригинальной полимерной конструкции 1970-х годов использовался твердый (сухой) полимерный электролит, напоминающий пластиковую пленку. Этот изолятор обеспечивает обмен ионами (электрически заряженными атомами) и заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Твердый полимер имеет плохую проводимость при комнатной температуре, поэтому для обеспечения протекания тока аккумулятор необходимо нагреть до 60 ° C (140 ° F) и выше. Были установлены большие полимерные батареи для стационарных применений, которые нуждались в обогреве, но с тех пор они исчезли.Долгожданная реклама «настоящей пластиковой батареи», обещанная в начале 2000-х, не оправдалась, поскольку электропроводность не могла быть достигнута при температуре окружающей среды.

Чтобы сделать современную литий-полимерную батарею проводящей при комнатной температуре, был добавлен гелеобразный электролит. Большинство литий-ионных полимерных элементов сегодня содержат микропористый сепаратор с небольшим количеством влаги. Литий-полимерный может быть построен на многих системах, таких как литий-кобальт, NMC, литий-фосфат и литий-марганец, и не считается уникальным химическим составом батарей.Большинство литий-полимерных упаковок изготовлено на основе кобальта; также может быть добавлен другой активный материал.

В чем разница между обычным ионно-литиевым и литий-ионным полимером с добавлением гелеобразного электролита? С точки зрения пользователя литий-полимерный, по сути, такой же, как литий-ионный. Обе системы используют одинаковый материал катода и анода и содержат одинаковое количество электролита. Литий-полимерный

уникален тем, что микропористый электролит заменяет традиционный пористый сепаратор.Литий-полимерный материал имеет немного более высокую удельную энергию и может быть тоньше обычного литий-ионного полимера, но стоимость производства выше, чем у цилиндрической конструкции. В целях обсуждения карманные клетки часто идентифицируются как литий-полимерные.

Литий-полимерные элементы также выпускаются в гибком футляре из фольги, напоминающем упаковку для еды. В то время как для стандартного литий-ионного аккумулятора требуется жесткий корпус, чтобы прижать электроды друг к другу, для литий-полимерного материала используются ламинированные листы, которые не нуждаются в сжатии. Корпус из фольги снижает вес более чем на 20 процентов по сравнению с классическим твердым корпусом.Технология тонких пленок упрощает дизайн, так как батарее можно придать любую форму, которая будет аккуратно вписываться в стильные мобильные телефоны и планшеты. Литий-полимер также можно сделать очень тонким, чтобы напоминать кредитную карту (см. Ячейку в мешочке). Легкий вес и высокая удельная мощность делают литий-полимер предпочтительным выбором для любителей.

Характеристики заряда и разряда литий-полимерных систем идентичны другим литий-ионным системам и не требуют специального зарядного устройства. Вопросы безопасности также схожи в том, что необходимы схемы защиты.Скопление газа во время зарядки может вызвать разбухание некоторых призматических ячеек и ячеек мешочков, и производители оборудования должны учитывать это расширение. Литий-полимерный корпус в упаковке из фольги может быть менее долговечным, чем литий-ионный в цилиндрической упаковке.

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected]. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Комментарии (55)

22 декабря 2010 г., 18:32

Lachlan написал:

Нужно ли ждать до 2005 года литий-полимерный аккумулятор?

Возможно, эту веб-страницу необходимо обновить.

6 января 2011 г. в 9:44

Ike написал:

Лахлан, согласен с тобой. В настоящее время литий-полимерные батареи входят в стандартную комплектацию различных продуктов, таких как новые телефоны Nokia E Series… так что это уже вряд ли «экспериментальная» технология.

27 января 2011 г. в 11:51

RIKK написал:

Li-ion

легче, чем литий-ионный, это огромное преимущество в радиоуправлении.

11 февраля 2011 г., 17:30

Ray Koosha написал:

Литий-полимерные элементы

призваны минимизировать эффект набухания по сравнению с их литий-ионными аналогами.

8 сентября 2011 г. в 8:57

Ken W. написал:

Не могли бы вы обратиться к новым (по крайней мере мне) батареям LiFePO4 (литий-железо-фосфат). Похоже, что для этих аккумуляторов нет доступных зарядных устройств. Их можно заряжать только от солнечных батарей, в которых они установлены.

3 октября 2011 г. в 2:36

Андрей написал:

Ken, LiFePO4 аккумуляторы можно заряжать от любого источника постоянного тока / постоянного напряжения (CC / CV), например, от лабораторных источников питания.Просто установите напряжение на 3,6 В и ограничьте ток примерно до 0,2C-1C (где C — емкость элемента). Как только ток упадет до 0,01 ° C или ниже, все будет готово.

Также большинство современных зарядных устройств RC могут заряжать LiFePO4.

7 ноября 2011 г., 7:36

Марк написал:

«Также большинство современных зарядных устройств RC могут заряжать LiFePO4».

+1

23 января 2012 г. в 3:23

Питер Борст написал:

Верно ли, что ионно-полимерные батареи должны быть установлены — сохранены или хранятся
в определенном положении в качестве рекомендации — горизонтальном или вертикальном ??
Прошу извинить за мой «английский» — я голландец.
Grs Pieter.

9 марта 2012 г. в 5:07

Кевин Миддлтон написал:

Думаю, этот сайт, возможно, потребуется немного обновить, я уже много лет использую литий-полимерные батареи в своих моделях самолетов.

11 апреля 2012 г., 6:13

Джон Норман написал:

Я должен держать свои литий-полимерные батареи на улице, и они могут быть там, не использованные в течение нескольких месяцев зимой.. Вероятно ли, что они будут повреждены при понижении температуры ниже нуля ???
Аккумуляторы используются для летающих моделей самолетов.
Спасибо

27 мая 2012 г. в 16:48

Ron Xiu написал:

Pieter Borst, липо-аккумулятор можно использовать и хранить в любом положении. Они полностью герметичны, поэтому электролит не проливается.

30 мая 2012 г. в 11:25

Деннис Стейли написал:

Я новичок в LiPo (8 мес.) и провели все возможные исследования, чтобы получить максимальную отдачу от моих новых инвестиций. Я использую их в самолетах с радиоуправлением и очень осторожно отношусь к процедуре балансировки и зарядки. Каждый из моих четырех трехэлементных батарей (11,1 В) использовался осторожно и не разряжался ниже 40% емкости (11,43 В). Однако у всех четырех пакетов постепенно увеличивалась «отечность», которая возникает во время полета, а не во время зарядки. После полета и зарядки рюкзаки всегда умеренно прохладные на ощупь, но отечность все равно увеличивается.Производитель (Park Zone) заявляет, что от них следует отказаться, когда возникает отечность, но менеджер магазина товаров для хобби говорит, что они в порядке, и по сравнению с теми, которые использует HE, их отечность минимальна. Его будет почти катиться вниз по небольшому уклону! Он также разряжает свои батареи до тех пор, пока не снизится доступная мощность, в то время как я рассчитываю свои полеты и приземляюсь ДО того, как напряжение упадет ниже рекомендуемого минимума 40%. Я не видел никакой «технической» информации или советов по этому явлению и хотел бы получить квалифицированное мнение.

6 июня 2012 г. в 17:55

sunnyzeng написал:

Литий-полимерные батареи

будут занимать большую долю рынка в будущем и будут широко использоваться в различных типах продуктов. мы являемся производителем литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов, и в настоящее время мы разрабатываем рынок литий-ионных аккумуляторов

9 июня 2012 г. в 9:19

Деннис Стейли написал:

Мне сообщили, что sunnyzeng ввел ответ на мой вопрос о расширении (выдувании) LiPo-пакетов из-за утечки газа из ячеек.Означает ли Саннизенг, что его компания «развивает рынок LiPo аккумуляторов», производя аккумуляторы с коротким сроком службы и, следовательно, со встроенным устареванием?
Позвольте мне уточнить свой вопрос: какая степень (или измерение) «отечности» делает батарею LiPo опасной для длительного использования?

10 октября 2012 г., 6:37

Шринивас Радж.G написал:

Какие слои литий-ионных и приложений?

18 февраля 2013 г., 15:28

Павел Вигушин написал:

Я ищу специалиста по LiPo батареям, с которым можно будет проконсультироваться в случае пожара.Пожалуйста, отправьте электронное письмо на адрес [email protected].

3 апреля 2013 г., 21:46

Ариян написал:

бедняга, мой ограниченный мозг все еще не мог решить, что Li-Po — это вещество или просто шумиха? Мой временный вывод: Li-Po заменяет Li-ion, потому что он имеет ту же энергию, что и Li-ion, но Li-po легче, меньше (или может быть изготовлен в небольшой форме), но его низкая проводимость делает Li- Po легко нагревается, чем Li-Ion, поэтому для его охлаждения нужен гель, но он сделал Li-Po более хрупким, потому что его гель можно было изменить на другую форму (или отечность, как сказал Денис Стейли выше), если батарея упадет, или сильно прижат, поэтому многие производители телефонов до сих пор используют литий-ионные батареи, потому что литий-ионные аккумуляторы по-прежнему более эффективны и экономичны, чем Li-Po, мой новый BlackBerry Z10 — один из них.. CMIIW (извините за мой плохой английский, я индонезиец)

22 апреля 2013 г., 20:35

Хари написал:

Ребята мне нужны базовые знания. помогите мне

Я купил смартфон на прошлой неделе, и на аккумуляторе написано «Полимерный аккумулятор».
Вы можете просмотреть изображение аккумулятора по ссылкам ниже:

http://Pictat.com/show.php?i=/2013/4/23/34829xolob700un.jpg

http://picturepush.com/public/12760112

Но всякий раз, когда я набирал «полимерная батарея» в Google, результаты касались только литий-полимерной батареи…. (включая этот сайт)
Не могу найти ни одного сайта, где бы говорилось о полимерных батареях, везде литиево-полимерные ..

Итак, я сомневаюсь, что полимерная батарея и литий-полимерная батарея одинаковы?

Термин «ПОЛИМЕРНАЯ БАТАРЕЯ» — это еще одно название литий-полимерной (LiPo) батареи? ИЛИ И литий-полимерный, и полимерный аккумулятор различаются?

2 мая 2013 г., 15:19

Мадс написал:

«Характеристики заряда и разряда литий-полимерных систем идентичны другим литий-ионным системам и не требуют специального зарядного устройства»

Необходимо уточнить, что нет необходимости в отдельном зарядном устройстве для Li-Ion и LiPo аккумуляторов.
При первом чтении этого документа кажется, что LiPos можно заряжать также с помощью зарядного устройства NiCd, что является чрезвычайно опасной попыткой.

16 июня 2013 г. в 11:24

matt написал:

Я хотел ответить на вопрос Хэри. Я не уверен на 100%, но я бы сказал, что на 95% уверен, что вы купили батареи LiPo.
Тот, кто написал просто: «Полимерная батарея», сделал это потому, что считал ее достаточной, потому что потребители, которые обращают внимание на такие вещи, будут знать, что они получают.Кроме того, кто знает? Возможно, он подумал, что это будет очевидно, поскольку полимерной батареи не существует.

26 июля 2013 г., 00:34

Михаил написал:

Можно ли последовательно использовать несколько автомобильных стартерных литий-полимерных аккумуляторных батарей 12 В (всего 72 В) в непрерывном рабочем цикле, например, электрическую силовую установку, без перегрева?

28 октября 2013 г., 2:02

Randy написал:

привет.
кажется обычным иметь призматическую / полимерную конфигурацию в параллельной конфигурации. но распространено ли их ставить последовательно? или как насчет последовательной и параллельной комбинации?
Есть ли причина, по которой литий-ионных аккумуляторов в серии используется больше, чем литий-ионных полимерных?

спасибо

23 ноября 2013 г., 18:47

Heiko написал:

Мой друг — гонщик на радиоуправляемых моделях автомобилей, и он говорит, что LiPo батареи — это благословение.15 лет назад у них были проблемы со стандартной гоночной дистанцией в 20 кругов (я полагаю, извините, если я ошибаюсь), в то время как сегодня с батареями LiPo они могут проехать двойную дистанцию, если захотят.
Батареи были единственным слабым звеном в гонках на радиоуправлении, но с LiPo батареями все это исчезло, и модели теоретически могли иметь больше мощности, чем то, что вы можете получить на улице.

19 февраля 2014 г., 23:32

nishant sharma написал:

.Я ПРИОБРЕЛ НОВЫЙ МОБИЛЬНЫЙ БОЛТ MICRO-MAX. ПРОБЛЕМА ОБЪЕДИНЯЕТСЯ В МОЕМ МОБИЛЬНОМ ТЕЛЕФОНЕ С БАТАРЕЕЙ LI-ION 1500 мАч. КОГДА Я ЗАРЯЖУ ЕГО. МАССАЖ ТАК «ЗАРЯЖАЕТ БАТАРЕЮ» И НЕ ЗАРЯЖУ МОЙ МОБИЛЬНЫЙ ТЕЛЕФОН.

2 июня 2014 г. в 2:29

Рамакришна Рао написал:

Можно ли заряжать Li-Po аккумуляторы на конусе? Т.е. зарядите аккумулятор 1000 мАч при 250 мА при 6,2 В, 120 мА при 7,4 В и 50 мА при 8,0 В и прекратите зарядку при 8,4 В

28 июня 2014 г. в 8:19

Ray написал:

Рамакришна Роа, да, это делает моя зарядка.

20 июля 2014 г., 23:06

Гэри написал:

Я заметил, что мои липо-аккумуляторы заряжаются вдвое дольше, когда температура падает до однозначных значений. Я использую тогда в модели RC, они работают около десяти минут, но на зарядку уходит полтора часа.

22 августа 2014 г., 22:41

Дэйв. M написал:

Кому когда-либо отвечает за этот сайт; Вы знаете, что есть реклама порнографических материалов на праве вашего сайта с очень грязными картинами гей порно?

Это то, за что вам платят? ,.Возможно, для вас это нормально, но вы должны принять во внимание тот факт, что некоторых людей это может беспокоить!?!.

Дэйв Мэннинг

29 августа 2014 г. в 2:46

Prachi Agrawal написал:

Не могли бы вы сравнить твердотельные литий-ионные батареи и стандартные литий-ионные батареи с жидким электролитом?

29 октября 2014 г., 12:21

Кэтлин О’Коннор написала:

Новые технологии персонального вейпинга расширяют возможности аккумуляторов.

Я все еще ищу текущие данные о развитии Li-Po для использования в личных устройствах для электронных сигарет. Претензии к лучшим характеристикам и конечно гибкости площади формы большой плюс. Что еще я должен знать? какой вехи мне ждать.

Пример: http://www.sourcingelectricals.com/3-7V1850mAh-li-polymer-battery-10113003/

16 января 2015 г., 17:37

Jon D написал:

Есть ли у кого-нибудь опыт заливки липо аккумуляторов чехлом типа фольги? Я знаю, что набухание во время зарядки и разрядки может быть проблемой, но сначала поместите аккумулятор в сжимаемый материал, чтобы это смягчить.В противном случае, есть ли какие-либо другие меры безопасности или методы, которые могут помочь?

19 января 2015 г., 14:16

Жерар Кампо написал:

У нас есть приложение для аккумулятора в условиях самых высоких температур. Влажность 90% и от 100F до 140 F. 12 В на 2 Ач может кто-нибудь предложить лучший и самый экономичный аккумулятор и источник. Количество от 200 до 2000 единиц для запуска.

28 февраля 2015 г., 14:28

Shelli написал:

Я ищу аккумулятор на замену для своего MacBook Pro, и мне нужно принять решение относительно литий-ионного или Li-Po.Предыдущая батарея очень нагрелась и, наконец, выдохлась, так что я немного запутался, работает ли Li-Po холоднее? Или теплее?

О, и Дэйв Мэннинг: Вы когда-нибудь слышали о «данных о кликах»?

25 июня 2015 г. в 13:39

Барни написал:

Чтобы повторить беспокойство из предыдущего сообщения. Можно ли заряжать Lion от зарядного устройства, разработанного для радиоуправления Lipo? Зарядное устройство балансирует и заряжает до 4,20 В / элемент.

25 августа 2015 г. в 12:03

Шаурья шет написал:

Подходит ли аккумулятор Lifepi4 к категории липо-аккумуляторов?

27 октября 2015 г., 6:27

Джон Пауэлл написал:

Я «знаю» только то, что читаю, то есть ничего не знаю.Если я только повторяю про себя то, что читаю, значит, я кое-что могу вспомнить. Путаница царит из-за всевозможной шумихи со стороны продавцов / производителей. Что правда ?? Кривая обучения крутая, возможно, долгая. Мне нужен пусковой аккумулятор с разумным соотношением цена / качество / срок службы, который я могу легко перенести с вилочного погрузчика на трактор, от автомобиля до газонокосилки. Некоторое оборудование используется редко, поэтому я не против перемещать аккумулятор. Пожалуйста, порекомендуйте бренд и, если возможно, модель. Замечательный сайт, отличная экспертиза.Спасибо, Джон Пауэлл

22 января 2016 г. в 15:38

Пол Бернетт написал:

Есть ли большие потери энергии между батареями? У меня есть солнечное зарядное устройство с литий-полимерным аккумулятором на 5000 мАч, и при полной зарядке мой телефон с аккумулятором емкостью 2600 мАч не будет заряжать на 100%

11 марта 2016 г. в 2:22

Philipp B написал:

@Jon Powell: Взгляните на продукты Super B.Это высококачественные, простые в использовании аккумуляторные блоки различных размеров, которые могут удовлетворить ваши потребности. В них встроены цепи безопасности и контроля температуры.

15 апреля 2016 г., 6:19

Steve_B написал:

@ Пол Бернетт: Вы должны также учитывать напряжение вместе с емкостью мАч. Если, например, ваша батарея емкостью 5000 мАч относится к типу 1 с (3,7 В), то у нее меньше накопленной энергии, чем у батареи емкостью 2 с (7,4 В) на 2600 мАч, и поэтому она не сможет полностью зарядить ее.
Энергия, запасенная в батарее, удобнее всего измерять в «ватт-часах», которые представляют собой номинальное напряжение, умноженное на ампер-часы.

29 июня 2016 г., 19:51

КП написал:

Мне трудно найти хорошую информацию о том, в чем разница между стандартной липо-батареей 1С и липо-батареями с высокой скоростью разряда (до 50С), которые продаются для автомобилей с дистанционным управлением. Какая разница в конструкции или материалах, используемых для обеспечения такой высокой скорости разряда? У батарей с более высоким рейтингом C более короткий срок службы (количество циклов зарядки)?

29 июля 2016 г. в 3:05

Могучий Раскал написал:

Привет,
Мне нужна помощь в выборе подходящей батареи для моего приложения!
мое приложение — аварийный светодиодный светильник, постоянная нагрузка 10 В и 1.68 ампер.
Мне нужна дешевая батарея с хорошей производительностью,
какая лучше, Lipo или Lion?

2 августа 2016 г., 21:39

Крис Барт написал:

KP, Липы с высокоскоростным разрядом имеют более толстые слои меди, которые способны выдерживать больший ток с меньшим нагревом. Чем больше меди, тем тяжелее клетки.

7 августа 2016 г., 19:36

Achuthan Nedunghat написал:

Господа,
Я хочу использовать литий-полимерный аккумулятор емкостью около 40 000 мА при напряжении от 14 до 15 вольт
для одного из портативных приложений, которые мы разработали.Мы использовали никель-кадмиевые батареи (поскольку они были легко доступны, а исследования аккумуляторов не были основным интересом в то время) аналогичной емкости. Электронная система работает удовлетворительно.

Теперь, когда система работает хорошо, мы хотели заменить батарею на литий-ионную или
на литий-полимерную. Было бы очень любезно с вашей стороны, если бы можно было просветить меня с
1. такими деталями, как заряд и разрядные характеристики
2. плотность энергии по сравнению с Nicad
3.соображения долговечности

Меня зовут Ачутан, я по профессии инженер-электрик с MS (по исследованиям) из IITM, Ченнаи, Индия. Www.presevi.in — это наш веб-сайт.

27 сентября 2016 г. в 4:41

Вишва Васани написал:

Я где-то читал, что элементы LiPo должны быть упакованы, прикладывая некоторое давление к граням, потому что во время циклов заряда-разряда они раздуваются, и в результате контакт между различными слоями внутри элемента немного ослабляется, увеличивая внутреннее сопротивление .С другой стороны, эта статья предполагает, что производители должны делать поправку на это «вздутие» в своей конструкции. Что из этого правильно?

9 октября 2016 г. в 9:55

Иоанн написал:

Что произойдет, если аккумуляторная батарея набухнет и газ вытечет наружу? Мне пришлось отключить и снова подключить литиевую батарею на моем Nook, и когда я собирал ее обратно, батарейный блок выскочил, и из нее вылился газ. Теперь в аккумуляторном блоке есть дыра.На данный момент устройство работает нормально. Будет ли проблема с дыркой в ​​аккумуляторном пакете?

Спасибо!

13 ноября 2016 г., 23:59

Bhanu Konikki написал:

Здравствуйте,
Я использую в своем мобильном телефоне LiPo аккумулятор емкостью 3500 человек.
Во время зарядки он автоматически нагревается (я не использую мобильный во время зарядки).
Почему это происходит?
Что мне нужно сделать, чтобы решить эту проблему?
В какой безопасной зоне можно заряжать мобильный телефон от 0 до 100% или от 20 до 80%?

16 февраля 2017 г. в 3:27

САМСОН написал:

Helo
Пожалуйста, на сколько хватит полимерного аккумулятора емкостью 5000 мАч… т.е. на моем планшете..при постоянном использовании

16 февраля 2017 г. в 7:16

Рубенс написал:

tenho um UMI Fair Smartphone não consigo encontrar bateria para compra vcs tem esta bateria.

в

Рубенс

Бразилия

3 мая 2017 г., 18:45

Kenneth LeRoy Spriggs написал:

Я ищу магазин, где можно купить литий-ионный полимерный аккумулятор —
4400 мАч 3.7V 16. 28Wh (упаковка)

23 мая 2018 г. в 10:04

Стив Спенс написал:

Итак, в LiPO батареях нет полимера, это маркетинговый термин. Они идентичны LiIon, но с мягкой оболочкой.

23 июля 2018 г. в 2:56

Goober Pete E. написал:

Я слышал, что вы можете сделать ионно-литиевый аккумулятор, вставив медный пенни и цинковый гвоздь с обеих сторон свежего апельсина, в то время как чашка с ионами стоит рядом (при условии, что вы приняли суточную дозу лития.Я намерен ежедневно собирать апельсины, чтобы мои литий-ионные батареи оставались свежими и полностью заряженными.

Мой вопрос состоит из двух частей:
A. Сколько апельсинов мне понадобится для непрерывного питания устройства в течение 72 часов. Это очень важно, если батарея выйдет из строя, люди могут умереть, поэтому важно учитывать погрешность.
B. Действительно ли нужна чашка с ионами? Я не совсем понимаю, как это работает, потому что он никак не подключен к батарее, а просто сидит на стойке.
C. Нужно ли охлаждать апельсины?
D. У меня модель Tesla S. Я зарядил только 12 из более чем 13 000 литий-полимерных элементов в его аккумуляторной батарее. Аккумулятор разряжен, и машину нельзя использовать. Я не понимаю, почему, но я считаю, что это связано с тем, что гель для волос Илона Маскрата загрязнил моторное масло. Он должен прекратить встречаться с этой девушкой.
E. Я очень люблю гамбургеры, есть ли кто-нибудь, чтобы приготовить их для меня?
F. Возможно, я забыл принять литий сегодня утром, подожди….
да, я сделал. Хорошо, еще о батареях.
г. Ваши волосы ужасно пахнут.
ч. я только что потерял способность использовать заглавные буквы,: #? а теперь использовать: пунктуация и правильно- /
i — пожалуйста, приходите в Огден и помогите мне полить рощу, а также принесите гамбургеры и еще одну чашку с ионами, потому что я только что пролил свой на своего кота, боже, надеюсь, он будет в порядке очень нравится мой кот

27 ноября 2019 г. в 4:09

Chinmay написал:

в чем отличие от того, что упоминается в статье ниже, и существующей технологии Li-Po?
Мы пришли к тому, что хотели?
https: // newatlas.com / наука / деакин-твердотельный-полимерный-электролит /

24 июля 2020 г., 22:38

Зак Инг написал:

ТЕПЛО — причина отечности.
Я решаю проблему отечности аккумулятора мобильного телефона, используя таймер, чтобы отключить зарядку через 45 минут (например), И установив мощный охлаждающий вентилятор под мобильным телефоном рядом с местом расположения аккумулятора.

9 августа 2020 г., 15:20

Джордж Фидлер написал:

Насколько далеко мы технологически продвинулись в производстве ионно-литиевых батарей, чтобы не содержать ПФОК / ПФО?

12 февраля 2021 г., 14:43

Грег Маркарелли написал:

Кто-нибудь может сказать мне, как правильно и безопасно утилизировать полимерные батареи LI?

экспериментальных аккумуляторных батарей — Battery University

Узнайте о грядущих аккумуляторах и о том, что пока держит их в лабораториях.

Сегодня наши самые распространенные аккумуляторные системы — литий-ионные и свинцово-кислотные. Но у обеих систем есть проблемы и ограничения, которые требуют лучшего решения. Индустрия аккумуляторов изобилует невыполненными обещаниями, но прогресс налицо.

Экономное хранение электроэнергии остается одной из нерешенных проблем современного общества. Поговорка гласит: «Повышение производительности батареи на 1% увеличивает область применения батареи на 10%». Простая рекомендация показывает: «Стоимость энергии удваивается при хранении в батарее для повторного использования.”

Что касается долговечности, то в литий-ионных батареях совершенствуются за счет использования монокристаллического катодного материала. Увеличение срока службы и сохранение большей емкости обусловлено производством электромобилей, стремящимся к 15-летнему сроку службы батарей. (См. Также: BU-1003a: Старение аккумуляторной батареи в электромобиле.) Однако до тех пор, пока в сотовых телефонах на потребительском рынке используются обычные литий-ионные типы, которые заряжаются до максимально допустимого напряжения, срок службы будет коротким.

С точки зрения удельной энергии , кремниевый нанопроволочный анод обеспечивает высокие ватт-часы на кг (Втч / кг), которые могут быть вдвое больше, чем у коммерческих литий-ионных элементов, но структуры на основе кремниевых нанопроволок имеют ограниченный срок службы.Микромасштабные островки Si образуются под массивами нанопроволок с циклическим изменением, вызывающим напряжение и растрескивание. Возникающая потеря мощности вызвана уменьшением контакта с токосъемниками.

Экспериментальные батареи живут в основном в закрытых лабораториях и сообщают внешнему миру многообещающие, но односторонние отчеты, часто для того, чтобы соблазнить инвесторов. Некоторые проекты показывают нереальные результаты с ожидаемыми датами выпуска, которые меняются со временем. Большинство концептов исчезают со сцены батареи и изящно умирают в лаборатории, и никто не слышит об их исчезновении.

Немногие другие продукты предъявляют такие же строгие требования, как аккумулятор, и их сложность ставит в тупик венчурных капиталистов, которые преуспели в эпоху доткомов и ожидают такой же щедрой отдачи от своих инвестиций всего за 3 года; разработка батареи обычно занимает 10 лет. У большинства венчурных капиталистов нет терпения ждать, и они забирают деньги, оставляя разработчика в глубокой воде. Привлечение капитала требует времени, и многие стартапы посвящают этой задаче столько же времени и энергии, сколько и исследованиям.(См. BU-104: Знакомство с батареей.)

Большинство экспериментальных батарей семейства литиевых имеют одну общую черту; они используют металлический литиевый анод для достижения более высокой удельной энергии, чем то, что возможно с окисленным катодом в литий-ионной батарее, которая широко используется сегодня.

Компания Moli Energy первой начала массовое производство перезаряжаемых литий-металлических батарей в 1980-х годах, но это представляло серьезную угрозу безопасности, поскольку рост дендритов лития вызывал электрические короткие замыкания, приводящие к тепловому разгоне.Местная пожарная служба точно знала, куда подавать сигнал о пожаре на заводе в Моли; это был аккумуляторный склад. После того, как в 1989 году произошел сбой в работе батареи, все литий-металлические блоки были отозваны. NEC и Тадиран пытались улучшить конструкцию, но без особого успеха. Очень немногие компании производят перезаряжаемые литий-металлические батареи, а большинство предлагают только первичные версии. Исследования продолжаются, и возможное решение с новыми материалами в составе твердотельного лития может быть под рукой. Эта конструкция описана далее в этом разделе.

Исследователи также разработали анодную структуру для литий-ионных аккумуляторов на основе кремний-углеродных нанокомпозитных материалов. Кремниевый анод теоретически может хранить в 10 раз больше энергии, чем графитовый анод, но расширение и сжатие во время заряда и разряда делают систему нестабильной. Утверждается, что добавление графита к аноду позволяет достичь теоретической емкости, которая в пять раз больше, чем у обычного литий-ионного сплава, при стабильной работе, однако срок службы будет ограничен из-за структурных проблем при введении и извлечении литий-иона в большом объеме.

Удовлетворение восьми основных требований к восьмиугольной батарее — непростая задача. Кажется, что коммерциализация сосредоточена на движущейся цели, которая всегда впереди на десятилетие, но ученые не сдаются. Вот одни из самых многообещающих экспериментальных аккумуляторов.

Литий-воздушный (Li-air)

Воздушно-литиевый аккумулятор представляет собой захватывающий новый рубеж, потому что этот аккумулятор обещает хранить гораздо больше энергии, чем это возможно при существующих литий-ионных технологиях. Ученые позаимствовали идею у цинка-воздуха и топливного элемента, заставляя батарею «дышать» воздухом.В батарее используется каталитический воздушный катод, который подает кислород, электролит и литиевый анод.

Теоретическая удельная энергия лития-воздуха составляет 13 кВт · ч / кг. Алюминий-воздух также пробуют, и он немного ниже — 8 кВт · ч / кг. Если бы эта энергия действительно могла быть доставлена, металл-воздух, как еще называют аккумулятор, был бы на одном уровне с бензином, примерно 13 кВт · ч / кг. Но даже если бы конечный продукт составлял только четверть теоретической плотности энергии, электродвигатель с КПД выше 90% компенсировал бы его меньшую мощность по сравнению с ДВС с тепловым КПД всего 25–30%.

Li-air был предложен в 1970-х и вновь привлек к себе внимание в конце 2000-х, отчасти из-за достижений в области материаловедения и стремления найти лучшую батарею для электрического силового агрегата. В зависимости от используемых материалов литий-воздух создает напряжение от 1,7 до 3,2 В / элемент. IBM, MIT, Калифорнийский университет и другие исследовательские центры разрабатывают технологию.

Как и у других дыхательных батарей, удельная мощность может быть низкой, особенно при низких температурах.Также считается, что чистота воздуха является проблемой, поскольку воздух, которым мы дышим в наших городах, недостаточно чист для литиевого воздуха, и его необходимо фильтровать. Насколько нам известно, аккумуляторная батарея может иметь компрессоры, насосы и фильтры, напоминающие топливный элемент, и потреблять 30 процентов произведенной энергии на вспомогательную поддержку, чтобы оставаться в живых.

Еще одна проблема — синдром внезапной смерти. Литий и кислород образуют пленки пероксида лития, которые создают барьер, который предотвращает движение электронов и приводит к резкому снижению емкости аккумулятора.Ученые экспериментируют с добавками, предотвращающими образование пленки. Жизненный цикл также необходимо улучшить; лабораторные испытания в настоящее время производят всего 50 циклов.

Литий-металлический (Li-metal)

Литий-металлический уже давно рассматривается как аккумулятор будущего из-за его высокой удельной энергии и хорошей нагрузочной способности. Однако неконтролируемое осаждение лития вызывает рост дендритов, что создает угрозу безопасности, поскольку проникает в сепаратор и вызывает короткое замыкание.

После нескольких неудачных попыток коммерциализации перезаряжаемых литий-металлических батарей исследования и ограниченное производство этой батареи продолжаются. В 2010 году на экспериментальном электромобиле был установлен пробный литий-металл мощностью 300 Втч / кг. DBM Energy, немецкий производитель этой батареи, заявляет, что 2500 циклов, короткое время зарядки и конкурентоспособные цены, если батареи производились серийно.

Audi A2 с этими батареями проехал более 450 км (284 мили) от Мюнхена до Берлина на одной зарядке.Ходят слухи, что машина уничтожила себя в результате пожара во время лабораторных испытаний. Несмотря на то, что литий-металлические батареи прошли строгие испытания на соответствие требованиям, их долговременная безопасность остается проблемой, поскольку могут образовываться металлические нити, которые могут вызвать короткое замыкание.

При мощности 300 Втч / кг литий-металлический литий имеет одну из самых высоких удельных энергий среди литиевых аккумуляторных батарей. NCA в Tesla S 85 составляет 250 Втч / кг, LMO в BMW i3 — 120 Втч / кг, а аналогичный химический состав в Nissan Leaf — 80 Втч / кг.Аккумуляторы BMW i3 и Leaf отличаются высокой долговечностью; Tesla добивается этого за счет увеличения размеров.

Решение для подавления роста дендритов может быть неизбежным. Чтобы произвести отложения без дендритов на литий-металлических батареях, проводятся испытания с добавлением наноалмазов в качестве добавки к электролиту. Это работает по тому принципу, что литий предпочитает абсорбироваться на поверхности алмаза, обеспечивая равномерное осаждение и улучшенные характеристики цикличности. Тесты показали стабильную цикличность в течение 200 часов, но это не дает достаточной гарантии для потребительских приложений, таких как мобильные телефоны и ноутбуки.В связи с исследовательской работой для литий-металлических батарей могут потребоваться другие меры предосторожности, включая использование негорючих электролитов, более безопасных электродных материалов и более прочных сепараторов.

Литиевый твердотельный

В нынешних литий-ионных батареях используется графитовый анод, что снижает удельную энергию. В твердотельной технологии графит заменяется чистым литием, а жидкий электролит, пропитанный пористым сепаратором, заменяется твердым полимером или керамическим сепаратором. Это похоже на литий-полимерный 1970, который был снят с производства по соображениям безопасности и производительности.(См. BU-206: Литий-полимерный: субстанция шумихи.)

Твердотельная батарея имеет сходство с литий-металлическим, и ученые пытаются решить проблему образования металлической нити (дендрита) даже с помощью сухих полимерных и керамических сепараторов. . Дополнительными проблемами являются плохая проводимость при низких температурах, сложность диагностики проблем в ячейке и малое количество циклов. Говорят, что твердотельные прототипы выдерживают всего 100 циклов.

Твердотельные батареи обещают хранить вдвое больше энергии по сравнению с обычными литий-ионными, но возможности нагрузки могут быть низкими, что делает их менее подходящими для электрических силовых агрегатов и приложений, требующих больших токов.Целевые приложения — это выравнивание нагрузки для возобновляемых источников энергии, а также для электромобилей за счет короткого времени зарядки, которое позволяет эта батарея. Исследовательские лаборатории, в том числе Bosch, прогнозируют, что твердотельные батареи могут стать коммерчески доступными к 2020 году и будут внедрены в автомобили в 2025 году.

Правительства вознаграждают компании, проводящие исследования твердотельных аккумуляторов, крупными грантами. Лабораторные отчеты могут похвастаться высокой удельной энергией и превосходной безопасностью за счет отсутствия горючего электролита, но эксперты по аккумуляторным батареям еще не уверены в его жизнеспособности для замены литий-ионных аккумуляторов.Известный специалист по аккумуляторным батареям говорит: «Я не могу себе представить, что твердотельная литиевая батарея может быть изготовлена ​​экономически эффективным способом, чтобы конкурировать с литий-ионными батареями с использованием жидкого электролита с точки зрения стоимости киловатт-часа, долговечности и безопасности». Твердотельные батареи, как правило, имеют высокий внутренний импеданс, плохие низкотемпературные характеристики и подвержены росту дендритов.

Литий-сера (Li-S)

Благодаря низкому атомному весу лития и умеренному весу серы литий-серные батареи предлагают очень высокую удельную энергию 550 Втч / кг, что примерно в три раза больше, чем у литий-ионных.Li-S также имеет приличную удельную мощность 2500 Вт / кг. Во время разряда литий растворяется с поверхности анода и меняет свое направление при зарядке, покрывая себя обратно на анод. Li-S имеет напряжение элемента 2,10 В, обладает хорошими характеристиками разряда при низких температурах и может заряжаться при –60 ° C (–76 ° F). Аккумулятор экологически чистый; сера, главный ингредиент, широко доступна. Предполагается, что возможна цена 250 долларов США за кВтч.

Типичный литий-ионный аккумулятор имеет графитовый анод, содержащий ионы лития, так же, как в отеле бронируют постояльцы.При разряде батарея выпускает ионы на катод, как и гости, выезжающие утром. В Li-S графит заменен металлическим литием, катализатором, который выполняет двойную функцию электрода и поставщика ионов лития. Li-S батарея избавляется от «мертвого веса», заменяя катод из оксида металла, используемый в литий-ионных батареях, на более дешевую и легкую серу. Сера имеет дополнительное преимущество в виде двойного резервирования атомов лития, чего не может сделать Li-ion.

Проблема с литий-серой заключается в ограниченном сроке службы, составляющем всего 40–50 зарядов / разрядов, поскольку сера теряется во время цикла из-за перемещения от катода и реакции с литиевым анодом.Лаборатории тестирования теперь сообщают об улучшениях, достигнув 200 циклов. Другими проблемами являются плохая проводимость, деградация серного катода со временем и плохая стабильность при более высоких температурах. С 2007 года инженеры Стэнфорда экспериментируют с нанопроволокой. Испытания с графеном также дают многообещающие результаты.

Натрий-ион (Na-ион)

Ионы натрия представляют собой возможную более дешевую альтернативу литий-ионным батареям, поскольку натрий недорог и легко доступен. Если отложить в сторону лития в конце 1980-х годов, то преимущество Na-иона состоит в том, что он может полностью разряжаться, не испытывая нагрузок, характерных для других аккумуляторных систем.Батарея также может быть отправлена ​​без соблюдения правил обращения с опасными грузами. Некоторые элементы имеют напряжение 3,6 В, а удельная энергия составляет около 90 Вт · ч / кг, а стоимость 1 кВт · ч аналогична свинцово-кислотной батарее. Потребуются дальнейшие разработки, чтобы улучшить счетчик циклов и решить проблему большого объемного расширения, когда аккумулятор полностью заряжен.

Литий-марганец-железо-фосфатный (LMFP)

Считается, что литий-марганец-железо-фосфат увеличивает емкость до 15% по сравнению с обычной литий-фосфатной системой LiFePO ₄ .Среднее рабочее напряжение составляет 4,0 В, удельная энергия составляет 135 Втч / кг, а срок службы составляет 5000. Экономическая стоимость и безопасность — другие преимущества, делающие эту батарею кандидатом на использование в электрической трансмиссии.

Электрод для сухой батареи

Компания Maxwell Technology разработала электрод с сухой батареей, который может увеличить удельную энергию литий-ионных аккумуляторов на 50% до 300 Втч / кг с потенциалом до 500 Втч / кг при указанной экономии производственных затрат. Максвелл позаимствовал метод сухого покрытия у производства суперконденсаторов.Данные о производительности еще не опубликованы. Дополнительная информация станет доступной после того, как Tesla, Inc. купит Maxwell.

Последнее обновление 2020-09-08

*** Пожалуйста, прочтите относительно комментариев ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected]. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

Предыдущий урок Следующий урок

или перейти к другой артикуле

Батареи как источник питания

Новое понимание структуры литий-ионных аккумуляторов — pv magazine International

Ученые Московского центра энергетических наук и технологий Сколтеха разработали метод визуализации образования слоев на электродах аккумуляторов во время их первоначальной эксплуатации.Наблюдения показывают различные механизмы, которые можно оптимизировать для улучшения характеристик батареи и срока службы.

8 июня 2020 г. Марк Хатчинс

Во время зарядки и разрядки литий-ионного аккумулятора задействовано множество процессов, некоторые из которых до сих пор полностью не изучены, несмотря на растущее распространение технологии.

Наблюдение за такими событиями может открыть пути повышения производительности, но это непростая задача, учитывая сложную структуру литий-ионных батарей и ограничения технологии микроскопов.

Ученые московского центра энергетических наук и технологий Сколтеха разработали способ более детального изучения одного из таких процессов — образования межфазной границы твердого электролита (SEI), которую исследователи описали как «тонкий слой восстановления электролита». продукты, образовавшиеся на поверхности анода литий-ионного аккумулятора в течение нескольких начальных циклов ».

Формирование таких пленок, по мнению группы Сколтеха, имеет жизненно важное значение для уменьшения разрушения батареи. Тем не менее, измерение на месте образования SEI оказалось трудным, и замена коммерческих материалов батарей более однородными альтернативами в лаборатории была единственным способом добиться результатов.

Поперечное сечение

«Аккумуляторные материалы представляют собой порошки, и визуализировать динамические процессы на их поверхности с помощью АСМ [атомно-силовой микроскопии], особенно в [] жидкой среде, сложно», — сказал ученый Сколтеха Сергей Лучкин. «Стандартный аккумуляторный электрод слишком груб для таких измерений, и изолированные частицы имеют тенденцию отделяться от подложки во время сканирования. Чтобы решить эту проблему, мы внедрили частицы в эпоксидную смолу и сделали поперечное сечение, чтобы частицы были прочно закреплены в подложке.

В дополнение к высокоориентированному пиролитическому графиту — одному из наиболее однородных углеродных материалов, ранее использовавшихся для изучения SEI, — группа Сколтех применила процесс поперечного сечения к электродам из мезоуглеродного микрошарикового графита и неграфитизируемого аморфного углерода, что позволило исследователям наблюдать за формированием слоя SEI и оценивать его электрические и механические свойства.

Результаты, опубликованные в Scientific Reports, , показывают, что условия образования SEI значительно различаются в зависимости от материала электродов.Было обнаружено, что адгезия SEI коррелирует с шероховатостью поверхности электрода. Было обнаружено, что более грубые поверхности способствуют уменьшению деградации, поскольку SEI может проникать в более пористую поверхность и обеспечивать лучшую адгезию.

Различия

Метод поперечного сечения был также применен к литиево-марганцево-кобальтовым катодам, и они не показали никаких признаков образования слоя SEI. Этот результат, по словам ученых, предполагает, что будущие исследования должны признать фундаментальные различия в механизмах стабилизации между анодом и катодом в литий-ионной батарее.

«Исследования с пространственным разрешением интерфейсов и межфазных границ аккумуляторной батареи, подробно описанные в этой работе, позволяют по-новому взглянуть на структуру и эволюцию анодного SEI», — сказал профессор Сколтеха Кейт Стивенсон. «Таким образом, они предоставляют твердые рекомендации по рациональному дизайну электролита, чтобы создать высокопроизводительные батареи с повышенной безопасностью».

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, свяжитесь с нами: editors @ pv-magazine.com.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Разработка и применение систем многофункциональных материалов для конструкции и батарей

1.

Л. Христодулу и Дж. Д. Венейблс, «Системы многофункциональных материалов: первое поколение», JOM , 55 (12) (2003), стр. 39– 45.

Артикул Google Scholar

2.

J.D. Anderson, Aircraft Performance and Design (New York: McGraw-Hill, 1999).

Google Scholar

3.

JP Thomas et al., «Многофункциональная структура плюс мощность», статья № AIAA-2002-1239 (доклад, представленный на 43-й конференции AIAA / ASME / ASCE / AHS / ASC по структурам, структурной динамике и материалам, Денвер, США). CO, 2002).

4.

J.T. Саут и др., «Многофункциональные композиты для производства и накопления энергии для применения в армии США», Труды Общества исследования материалов , том. 851 , изд. M. Chipara et al. (Warrendale, PA: MRS, будет опубликовано).

5.

Р. Котц и М. Карлен, «Принципы и применение электрохимических конденсаторов», Electrochimica Acta , 45 (2000), стр. 2483–2498.

Артикул CAS Google Scholar

6.

М.Ф. Эшби, Выбор материалов в механическом проектировании (Оксфорд, Великобритания: Баттерворт-Хайнеманн, 1999).

Google Scholar

7.

М.Ф. Эшби, «Материалы и форма», Acta Metallurgica et Material , 39 (1991), стр.1025–1039.

Артикул Google Scholar

8.

Дж. П. Томас и М. А. Кидвай, «Механический дизайн и характеристики композитных многофункциональных материалов», Acta Materialia , 52 (2004), стр. 2155–2164.

Артикул CAS Google Scholar

9.

Дж. П. Томас и М. А. Кидвай, «Средство вычислительного проектирования Excel: материалы для многофункциональной конструкции и батареи.”Отчет о меморандуме Военно-морской исследовательской лаборатории , NRL / MR / 6350-03-8677 (Вашингтон, округ Колумбия: Военно-морская исследовательская лаборатория, апрель 2003 г.).

Google Scholar

10.

Д. Линден, Т. Б. Редди, Справочник по батареям , 3-е изд. (Нью-Йорк: McGraw-Hill, 2002).

Google Scholar

11.

M.A. Qidwai et al., «Многофункциональные применения тонкопленочных литий-полимерных аккумуляторных элементов», Materials Science Forum , 492–493 (2005), стр.157–162.

Артикул Google Scholar

12.

JP Thomas et al., «Многофункциональная конструкция-аккумуляторные материалы для повышения производительности в малых беспилотных летательных аппаратах», Документ № IMECE2003-41512, CD Труды Международного конгресса и выставки машиностроения ASME (Нью-Йорк : ASME, 2003).

Google Scholar

13.

A. Du Pasquier et al., «Энергетическая ионная батарея: устранение разрыва между химическим составом литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов», J. Power Sources , 136 (2004), стр. 160–170.

Артикул CAS Google Scholar

14.

Ю.-К. Ким и др., «Литий-ионные аккумуляторы, специально разработанные для беспилотных микровоздушных аппаратов», Труды 41-й конференции по источникам энергии (Нью-Йорк: Palisades Convention Management, 2004), стр.