Современные батареи: Современные радиаторы отопления – всему свое место. О специфике выбора оборудования

Парадокс! Импортное производство чугунных радиаторов отопления появилось на российском рынке раньше отечественного и их первые модели не были адаптированы к экстремальным условиям функционирования в наших центральных системах отопления. Сегодня этот минус исправен и в продаже имеются не только российские чугунные радиаторы отопления, но и импортные, которые стали приспособлены для отечественных тепловых систем.

Довольно неприятным минусом чугунных радиаторов является их немалый вес. Так, вес одной секции чугунной батареи составляет примерно 7 кг, а если внутри есть отложения, то и больше. Еще батареи от мороза лопаются – вес их максимальный, поскольку внутри них находится лед. И потому старую чугунную батарею бывает сложно вытащить из комнаты. Другими словами, 8 секций имеют вес в 56 кг, а 16 весят аж 112 кг. Они такие тяжелые, т. к. из-за хрупкости материала их стенки требуется изготовлять толстыми. И при установке чугунной батареи приходится использовать более надежные крепежные элементы, чем для алюминия и биметалла. Тем самым, замена чугунных батарей под силу только специалистам.

Благодаря неприхотливости чугунных батарей старого образца в эксплуатации (покрасят и забывают об их существовании), использование таких радиаторов не только уместнее, но и является хорошим вариантом при центральной системе отопления.

Конечно, новые чугунные батареи, цена которых по карману рядовому покупателю, выглядят намного привлекательнее старомодных радиаторов, но и «старички» не утратили популярности и хорошо впишутся в многоэтажные дома советского типа, а также в частные жилые постройки. Либо есть альтернатива – можно использовать декоративный экран, чтобы скрыть их неказистый дизайн.

Как для многоквартирных домов, так и частных можно применять и другой тип батарей – эксклюзивные чугунные радиаторы ретро, которые изготовлены с использованием художественного литья, а также и приборы отопления нового образца.

Если выбирать лучшие чугунные радиаторы в зависимости от качества, то, несомненно, импортные модели будут практичнее и долговечнее, чем отечественного производства. Но стоимость чугунных батарей российского производства, соответственно, меньше, чем зарубежного.

Кроме того, есть множество объявлений в Рунете под категорией «чугунные батареи б/у продам». Поэтому можно даже приобрести чугунные радиаторы вовсе за копейки, что не скажешь о батареях из прочих материалов.

Актуальна до сих пор установка чугунной батареи на системы отопления с естественной циркуляцией воды. Кроме того, сегодня доказано, что от подобных батарей тепло полезнее, чем от прочих видов радиаторов.

И немаловажно, что производители теперь больше уделяют внимание внешнему батарей. Поэтому можно подобрать стильный чугунный радиатор, который отлично впишется именно в интерьер вашей отапливаемой комнаты. То есть, старые или новые чугунные батареи, импортные либо отечественные – это уж как вашей душе будет угодно!

Старые батареи чугунные и нового образца − фотогалерея

Современные радиаторы отопления — виды и их характеристики

Любой дом в холодное время года нужно отапливать, чтобы чувствовать себя в нем комфортно. При этом самым эффективным было и остается водяное отопление, обязательным атрибутом которого являются стандартные радиаторы отопления. В продаже можно найти их богатый ассортимент. Но далеко не каждый потребитель знает, какие батареи лучше выбрать.

Обзор такой продукции, а также перечисление достоинств и недостатков каждой модели позволят быстро решить обозначенную проблему.

Существующие виды радиаторов

Важно подобрать именно такие радиаторы отопления, которые подойдут существующей отопительной системе. Сегодня для обогрева жилых и офисных помещений используют следующие виды батарей:

• Чугунные.
• Алюминиевые.
• Стальные.
• Медные.
• Биметаллические.

Рассмотрим каждый вид отдельно.

Чугунные радиаторы

Не один десяток лет многоквартирные дома обогревают именно чугунные радиаторы. За это время они показали себя надежными приборами с прекрасными характеристиками. Выполнены они из материала с высокой стойкостью к коррозии, большой тепловой мощностью на единицу длины каждой секции и слабой чувствительностью к качеству теплоносителя.

Чугунные батареи рассчитаны на давление в системе, равное 9 атмосферам, и на максимальную температуру воды 130 градусов. Материал хоть и прогревается долго, но так же долго отдает свое тепло. Поэтому чугунные радиаторы НЕ используют, когда нужно четко контролировать и по желанию изменять температуру в помещении.

Секции состоят из колончатых элементов с круглыми или эллипсовидными каналами. В одной секции может быть разное количество вертикальных колонн, так что есть возможность самостоятельно контролировать мощность одной батареи. При выходе из строя одного элемента не обязательно менять всю секцию целиком. Удобная конструкция позволяет удалять поврежденный элемент, заменяя его на исправный.

Сегодня можно приобрести разные модели от разных производителей. Есть особые коллекции, выполненные в стиле ретро, в духе старой доброй классики, а также брутальные образцы, способные стать самостоятельным элементом декора. Большой популярностью пользуются турецкие чугунные радиаторы или немецкие модели. Их производителям удалось избавиться от двух очень важных недостатков всех чугунных батарей. Внешне их продукция выглядит очень колоритно. Она отлично вписывается в авторский декор и смотрится не так громоздко, как старые образцы.

Но при этом не решены другие, более весомые проблемы. По-прежнему остается риск разгерметизации швов, инертность теплоотдачи и низкая эффективность по сравнению с более современной конкурентной продукцией.

Алюминиевые

Алюминий тоже давно используют для изготовления батарей отопления. Этот легкий металл обладает высокой теплоотдачей. Алюминиевые радиаторы выдерживают давление до 25 атмосфер, а максимально возможная температура теплоносителя может составлять 130 градусов.

В отличие от вышеупомянутых моделей алюминиевые батареи позволяют контролировать температуру в отапливаемом помещении. Но при этом они плохо переносят скачки давления и требуют более качественного теплоносителя. Проще говоря — грязная горячая вода очень быстро выводит из строя секции, изготовленные из алюминия.

Стальные

Стальные радиаторы — это панельные приборы, изготовленные из штампованных стальных листов. По своим техническим параметрам они занимают промежуточное положение между чугуном и алюминием. Они так же устойчивы к коррозии, как и вышеперечисленные модели, рассчитаны на давление до 10 атмосфер и на максимальную температуру теплоносителя до 120 градусов по Цельсию.

Подобные радиаторы используют только для автономных отопительных систем. Это объясняется тем, что сопротивление движению теплоносителя у них меньше. А значит, для качественного отопления потребуется меньше энергозатрат. В линейке продукции большой популярностью пользуются турецкие стальные радиаторы, качество которых соответствует европейским стандартам. И это не случайно. При их производстве используют лучшие материалы и применяют инновационные технологии сварки и покраски.

Сравнительные опыты показали, что стальные турецкие радиаторы, производя определенное количество тепла, используют в 7 раз меньше воды, чем чугунные батареи. При этом температура воды на 25 градусов ниже, чем в системах с алюминиевыми радиаторами. Поэтому стальные батареи расходуют гораздо меньше энергии, но эффективность их при этом намного выше, чем у конкурентов.

Стальные турецкие радиаторы отопления обладают низкой тепловой инерцией и легко встраиваются в систему, работающую на любом виде топлива. К ним можно подвести хоть какие существующие на рынке трубы. Турецкие модели обладают оптимальным соотношением цены и качества, имеют прекрасный внешний вид и отлично вписываются в интерьеры разной стилистической направленности.

Медные

Любой медный радиатор отопления — это самая стойкая к агрессивным средам модель. Он практически не изнашивается, поэтому сложно найти более долговечный вариант. Однако такой радиатор многим не по карману. Медная батарея — очень дорогое удовольствие, и это самый главный недостаток изделий из меди.

Сегодня такие радиаторы используют в системах и водяного, и антифризного теплоснабжения. Их можно устанавливать и в центральной, и в автономной системе. Но для подключения необходимы только цельнометаллические медные трубы — и это обстоятельство увеличивает стоимость монтажа.

Батареи, выполненные из цельного куска меди, сводят к минимуму сопротивление теплоносителя. А специальные технологии, увеличивающие площадь поверхности ребер, позволяют максимально рассеивать тепло, тем самым повышая эффективность прибора. Температурный порог теплоносителя — 150 градусов, а его максимальное давление — 50 атмосфер. Срок службы такого радиатора при правильной эксплуатации — свыше 50 лет.

Комбинирование разных материалов при изготовлении радиаторов снижает стоимость изделия. Например, если медные батареи не по карману, можно обратить внимание на медно-алюминиевые аналоги. Ребра у них выполнены из алюминия, а трубки из меди.

Такие радиаторы обладают большим количеством преимуществ.

1. Во-первых, их конструкция намного надежнее крепления трубчатых колонн чугунных секций.
2. Во-вторых, медные трубки практически не подвержены коррозии и не боятся сильных гидравлических ударов, а алюминий очень быстро отдает тепло.
3. В-третьих, подобные модели снабжены термостатами, позволяющими контролировать интенсивность отопления помещения.

Биметаллические

Биметаллические батареи изготавливают их двух металлов — стали и алюминия. На сегодняшний день это самый лучший вариант для отопления многоквартирных домов. Такие радиаторы выдерживают давление до 25 атмосфер. Они не чувствительны к гидравлическим скачкам и плохому качеству горячей воды.

Оба металла, используемые при изготовлении таких батарей, обладают высоким коэффициентом теплоотдачи. Вся внутренняя часть моделей выполнена из стали, которая не боится ни коррозии, ни воздействия солей или различных химикатов, используемых котельными для нагревания теплоносителя. Внешняя часть батарей покрыта алюминиевым сплавом, придающим секциям презентабельный внешний вид.

Обобщение по теме

Выбор радиатора — задача не из легких. Приобретая ту или иную модель, следует учитывать не только ее внешний вид, но и технические характеристики. Принять правильное решение можно только в том случае, если учесть площадь помещения, особенности теплопроводности стен, а также существующий уровень влажности.

Необходимо обратить внимание и на размер подводки, уточнить давление внутри системы и как можно больше узнать о качестве теплоносителя. И только потом выбирать подходящие ко всем эти показателям радиаторы отопления. Только так, соблюдая вышеперечисленные предписания, можно установить эффективную систему, создающую комфортную атмосферу в доме в зимнее время года.

Будущее литий-ионных и твердотельных аккумуляторов

Рекомендовано для вас: Разработка быстро заряжаемых аккумуляторов

Когда его спросили об альтернативных материалам литий-ионных, Парк сказал: «Существуют альтернативные материалы и химический состав аккумуляторов, которые разрабатываются, чтобы выйти за рамки литий-ионных, включая литий-серу, натрий и т.д. конструкции на основе магния (Li / S, Na, Mg).Они, безусловно, имеют потенциальные преимущества по сравнению с существующими литий-ионными батареями с точки зрения плотности энергии или стоимости после выпуска на рынок. Однако уровень зрелости технологий по сравнению с литий-ионными технологиями на данный момент все еще невысок. Следовательно, для того, чтобы конкурировать с литий-ионными батареями, требуется дальнейший прорыв от используемых материалов к производству ». В конечном итоге кажется, что литий-ионные аккумуляторы не готовы к коммерциализации из-за разрыва между практическим производством и академическими исследованиями в настоящее время, но в настоящее время ведутся серьезные исследования.

Парк объясняет: «Стремление уменьшить углеродный след также стимулирует развитие устойчивой генерации энергии, такой как солнечная и ветровая, в сочетании с накопительным устройством, например батареей». Это намекает на тот факт, что более высокие требования приводят к инновациям в выборе материалов, дизайне и производственных процессах. Такие материалы, как твердый полимер, керамика и стеклянный электролит, позволяют использовать твердотельные батареи и использовать новые экологически безопасные процессы, исключающие использование токсичных растворителей, которые используются в процессах производства литий-ионных аккумуляторов.

Проверьте свои знания: Что вы знаете о электрификации сельских районов?

Переход от батареи с жидким электролитом к твердотельной батарее может показаться выходящим за рамки традиционной конструкции, но он нацелен на скачок существующих возможностей в области плотности энергии.Металлический литий образует дендриты в системе жидких аккумуляторов, что снижает срок службы и безопасность аккумуляторов. Замена высокореактивного жидкого электролита твердотельным электролитом, который по своей природе более безопасен и механически более жесткий, увеличивает удельную энергию батареи без ущерба для безопасности.

Поиск подходящего материала сепаратора, который позволяет ионам лития протекать между электродами, одновременно блокируя дендриты, является самой большой проблемой для разработчиков.Согласно недавней статье «Стабильность интерфейса в твердотельных батареях» , исследователи использовали такие материалы, как полимер, который широко используется в батареях с жидким электролитом, или твердую керамику. Полимер не блокирует дендриты, а большая часть используемой керамики является хрупкой и не выдерживает нескольких циклов зарядки. Ожидается, что после решения проблемы дендритов твердотельные батареи предложат потребителям заманчивые преимущества в производительности: более быструю зарядку, более высокую плотность энергии, более длительный жизненный цикл и большую безопасность.

Другой разрабатываемый метод — это конструкция без анода. Когда батарея разряжается во время использования, литий течет с анода на катод. В этом случае толщина анода уменьшается. Этот процесс меняется на противоположный, когда батарея заряжается и ионы лития снова попадают в анод.

Вам также может понравиться: Как пищевая сеть может поддерживать поток электроэнергии

Другая компания, Sion Power, перешла с Li / S на свою литий-металлическую технологию Licerion.Согласно их технической информации, Sion Power преодолела проблемы, которые преследовали исторический химический состав металлического лития — плотность энергии (Вт · ч / л) и срок службы — путем разработки многогранного подхода к защите анода из металлического лития. Они включают три уровня защиты: химическая защита внутри ячейки, физическая защита внутри ячейки и физическая защита на уровне упаковки. В них используется запатентованная технология защищенного литиевого анода (PLA), при которой анод из металлического лития физически защищен тонким, химически стабильным и ионопроводящим керамическим полимерным барьером.Это позволяет добавкам электролита на уровне элемента стабилизировать поверхность анода, что увеличивает срок службы и увеличивает энергию. Пакет включает в себя запатентованную систему сжатия ячеек и усовершенствованную систему управления батареями.

Современная аккумуляторная техника

«Пользователи аккумуляторной системы найдут очень полезной информацию об утилизации аккумуляторных систем, об определении уровня заряда и состояния аккумулятора.Книга также очень полезна для студентов, изучающих продвинутые концепции проектирования аккумуляторных систем «.

Проф д-р Ханс-Георг Швайгер
CARISSMA — Sichere Energiespeicher
Германия

«Эта книга предназначена в первую очередь для инженеров и материаловедов, занимающихся исследованиями или разработкой литий-ионных аккумуляторов энергии, которые хотят понять некоторые критические аспекты Технология литий-ионных аккумуляторов и получение знаний о последних разработках и новейших материалах, используемых в литий-ионных аккумуляторах.Хорошая техническая глубина, множество таблиц данных и множество иллюстраций в сочетании со ссылками в конце каждой главы для дальнейшего углубленного изучения делают эту книгу достойной чтения, чтобы быстро понять текущее состояние литий-ионных аккумуляторов. технология аккумуляторов и основные проблемы и проблемы, с которыми сталкиваются разработчики литий-ионных аккумуляторов ».

Журнал по электроизоляции IEEE

О редакторе

Профессор Кай Петер Бирке — физик и профессор Штутгартского университета, Германия, в области систем хранения электроэнергии, включая новые материалы и технологии для элементов, современные литий-ионные батареи и Power to X.Он получил докторскую степень в области материаловедения (ионопроводящая керамика) в Кильском университете, Германия, в 1998 году. В 1999 году он присоединился к Институту кремниевых технологий им. Фраунгофера, Итцехо, Германия, чтобы работать над разработкой запатентованного литий-ионного ламината. ячеек с новым функциональным керамическим сепаратором и соучредителем двух дочерних компаний для внедрения этой технологии в производство.

Занимаясь разработкой и производством ламинированных литий-ионных элементов пакетного типа (PoLiFlex) на руководящих должностях в компании Varta в течение пяти лет, проф.Бирке присоединился к Continental AG, бизнес-подразделению по производству гибридных электромобилей, в Берлине в 2005 году, сначала в качестве руководителя проекта в области систем хранения энергии. Он стал старшим техническим экспертом по аккумуляторным технологиям и руководителем группы по аккумуляторным технологиям, а в 2010 году был назначен руководителем подразделения аккумуляторных модулей и электромеханики. В 2013 году перешел в СП SK-Continental e-motion в качестве руководителя отдела перспективных разработок.

Д-р Бирке имеет 24-летний опыт исследований, разработок и производства систем хранения энергии с особым вниманием к литий-ионной технологии.

Об авторах

Марсель Бернер — директор по развитию Innovative Pyrotechnik GmbH в Энингене, Германия. Он получил диплом в области электротехники в Штутгартском университете, Германия, в 2012 году и там присоединился к группе Sensor Technologies под руководством профессора доктора рер. физ. habil. Юрген Х. Вернер из Института фотовольтаики. Его работа в качестве аспиранта сосредоточена на производстве тонкопленочных фотоприемников и их применении в медицинских системах мониторинга лекарственных средств.Кроме того, Марсель работал над принципами модуляции высокой мощности фотоэлектрических модулей, измерениями дифференциальной яркости на основе оптической модуляции и над оптической связью в аккумуляторных системах с шинным управлением.

Кристоф Болсингер получил степень магистра электротехники в 2015 году в Штутгартском университете. В 2015 году он перешел на кафедру систем хранения электроэнергии под руководством проф. Dr-Ing. Кай Петер Бирке (Kai Peter Birke) из Института фотовольтаики Штутгартского университета, Германия, и в настоящее время защищает там свою докторскую степень.Его текущие исследовательские интересы включают структурную интеграцию литий-ионных элементов в современные аккумуляторные системы с особым вниманием к их электрическим, механическим и тепловым интерфейсам.

Неймеддин Бушима в настоящее время работает системным инженером по системам хранения аккумуляторов. Он получил диплом в области машиностроения в Технологическом институте Карлсруэ (KIT) в 2012 году. Его работа над докторской степенью под руководством профессора Dr-Ing. Кай Петер Бирке включил исследование, которое было частью сотрудничества между кафедрой систем хранения электроэнергии Штутгартского университета и Daimler AG.Его исследовательские интересы включают разработку стратегий выравнивания энергии для оптимизации энергоэффективности и срока службы многоэлементных батарей. Его технические области включают разработку системных спецификаций и разработку архитектуры и функций высоковольтных батарей для электромобилей.

Александр Филл изучал возобновляемые источники энергии в Университете Фридриха-Александра, Эрланген-Нюрнберг, Германия и получил степень магистра в 2017 году. С октября 2013 года по апрель 2017 года он работал в области разработки топливных элементов в Daimler AG в Унтертюркхайме и приобрел опыт в области электрохимии.С мая 2017 года он работает над докторской степенью под руководством профессора Dr-Ing. Кай Петер Бирке из Daimler AG в Кирхгайме-унтер-Тек. Его исследование исследует эффекты, возникающие при параллельном подключении литий-ионных элементов.

Андреа Гассманн — руководитель отдела стратегии и сетей в Fraunhofer Recycling and Resource Strategies IWKS в Ханау и Альценау, Германия. Здесь она занимается разработкой концепций устойчивого управления ресурсами и оценкой воздействия на окружающую среду.Ранее доктор Гассманн работал в бизнес-подразделении «Освещение» той же компании и разработал, среди прочего, концепции вторичной переработки светодиодного освещения. До этого она изучала материаловедение и защитила кандидатскую диссертацию по теме разработки катодов для органических светодиодов в Техническом университете Дармштадта (TU Darmstadt), Германия. С 2010 по март 2015 года она работала пост-доктором и имела рабочую группу по органической электронике в Техническом университете Дармштадта.

Оливер Гутфляйш — профессор функциональных материалов в Техническом университете Дармштадта, Германия, и научный руководитель Fraunhofer IWKS Materials Recycling and Resource Strategies.Его научные интересы простираются от новых материалов для энергетических приложений до постоянных магнитов для электронной мобильности, до твердотельного энергоэффективного магнитного охлаждения и ферромагнитных сплавов с памятью формы с особым упором на изменение структурных и химических свойств в наномасштабе. Ресурсоэффективность на уровне элементов, процессов и продуктов, а также переработка стратегических металлов находятся в центре внимания его работы. Он опубликовал более 360 статей в реферируемых журналах и был награжден грантом ERC Advanced Grant (Cool Innov) в 2017 году.

Маттиас Госсен получил степень бакалавра в области электротехники, информационных технологий и вычислительной техники в RWTH Ахенском университете, Германия, в 2012 году, а в 2015 году он также получил степень магистра в области электротехники, информационных технологий и компьютерной инженерии в RWTH Aachen. Силовая электроника, Электроприводы и системы хранения энергии. В настоящее время он получает степень доктора философии в области электротехники в RWTH Aachen, работая докторантом в Deutsche ACCUMOTIVE GmbH, компании Daimler AG.Его исследовательские интересы включают накопители энергии, литий-ионные батареи и старение систем.

Даниэль Хорн изучал «Современные материалы» в Университете Юстуса-Либиха в Гиссене, Германия, где он получил степень магистра наук в 2014 году с оценкой процесса образования трещин в металлических сплавах. После окончания учебы он работал научным сотрудником в Fraunhofer Project Group. Вторичная переработка материалов и стратегии использования ресурсов. С 2017 года Даниэль в настоящее время возглавляет и работает над проектами в отделе энергетических материалов и легких технологий, особенно в области вторичной переработки аккумуляторов.

Desirée Nadine Schweitzer получила свой BEng. получила степень по электротехнике в Hochschule Esslingen, Германия, в 2016 году. С тех пор она изучает электрическую мобильность в Университете Штутгарта, Германия. В качестве работающей студентки она занималась исследованиями в области силовой электроники в компании Robert Bosch GmbH с 2016 по 2017 годы. В октябре 2017 года она присоединилась к исследовательскому проекту управления движением в Daimler AG — Mercedes Benz Cars. Она начала писать магистерскую диссертацию по электромагнитной совместимости в июне 2018 года и закончит ее в ноябре 2018 года.

Шкендие Демолли — инженер в области энергетических технологий. Она получила степень бакалавра в области машиностроения в Техническом университете Брауншвейга, Германия, и степень магистра в области энергетических технологий в Университете Штутгарта, Германия. Во время учебы она работала в различных областях, таких как предотвращение взрыва промышленного оборудования, исследования топливных элементов и энергоэффективность. С мая 2017 года компания Shkendije изучает выделение водорода in-situ с помощью химических реакций на кафедре систем хранения электроэнергии в Институте фотоэлектрической энергии при Штутгартском университете.

Северин Хан в настоящее время учится в докторантуре под руководством профессора Dr-Ing. Кай Питер Бирке из Daimler AG. Основное внимание в его текущих исследованиях уделяется количественному прогнозированию срока службы литий-ионных аккумуляторов как на уровне элементов, так и на уровне системы. До этого Северин изучал машиностроение с 2009 по 2016 год в ETH в Цюрихе, Швейцария, в ходе которого он выполнил несколько проектов, связанных с синтезом в пламени материалов литий-ионных аккумуляторов, таких как CuO и LiFePO₄.Он также провел 18 месяцев в корпоративных исследованиях Bosch в Реннингене, Германия, где исследовал электрохимию, конструкцию ячеек и микроструктуру гибридных суперконденсаторов. Северин является автором нескольких патентов на гибридные суперконденсаторы.

Саша Кох изучал электротехнику и информационные технологии в Штутгартском университете, Германия, с 2010 по 2016 год. В рамках программы обучения за рубежом он провел два семестра, с августа 2014 года по апрель 2015 года, в Государственном университете Сан-Хосе. Калифорния, США, где он получил более обширные знания в области мехатроники и программирования микроконтроллеров.По специальности в области микро-, опто- и силовой электроники, он получил степень магистра наук в апреле 2016 года. С мая 2016 года Саша Кох работает над докторской степенью под руководством профессора Dr-Ing. Кай Петер Бирке из Daimler AG занимается исследованиями в области распространения тепла в литий-ионных тяговых батареях.

Александр Уве Шмид — научный сотрудник, который в настоящее время защищает докторскую диссертацию, которая состоит из исследований емкостных эффектов и старения литий-ионных элементов под руководством проф.Dr-Ing. Кай Питер Бирке. Он присоединился к кафедре систем хранения электроэнергии в Институте фотоэлектрической энергии Штутгартского университета в феврале 2016 года. До этого Александр успешно получил степень магистра в области устойчивого электроснабжения в Университете Штутгарта, сдав с отличием и выиграв приз Антона и Клары-Рёзер. Он также получил стипендию от Netze BW GmbH, оператора электросетей из южной Германии.

Ян Зингер — научный сотрудник в области систем накопления электрической энергии на кафедре систем накопления электрической энергии Института фотоэлектрической энергии Штутгартского университета, Германия, специализирующийся на обнаружении электрохимических эффектов, вызванных объемной деформацией и развитием новые методы неразрушающего контроля для литий-ионных элементов в его докторской работе под руководством проф.Dr-Ing. Кай Питер Бирке. Он начал свою профессиональную карьеру в 2006 году в качестве специалиста по мехатронике в Harman / Becker Automotive Systems. В 2012 году он получил степень бакалавра технических наук в области энергетических систем в Университете прикладных наук Ульма. После этого он поступил в Штутгартский университет и получил степень магистра в области устойчивого электроснабжения в 2015 году.

Фридрих-Вильгельм Спекманн получил степень бакалавра электротехники в Университете прикладных наук Билефельда, Германия, в 2013 году и степень магистра в области устойчивого распределения энергии в 2015 году в Штутгартском университете, Германия.В 2015 году он перешел на кафедру систем хранения электроэнергии под руководством проф. Dr-Ing. Кай Петер Бирке из Института фотовольтаики Штутгартского университета. Его работа в качестве аспиранта сосредоточена на области крупномасштабного хранения энергии. Он участвует в исследованиях различных источников водорода, а также в области силовой электроники и электрических микросетей, особенно в области использования электролиза в качестве источника водорода для дальнейшего метанирования с помощью плазменной системы.

Рудольф Штаубер — управляющий директор группы Fraunhofer Project по переработке материалов и ресурсным стратегиям в Альценау и Ханау (с мая 2012 года). До этого доктор Штаубер изучал химию в Вюрцбурге и Майнце. Он защитил кандидатскую диссертацию в 1979 году в области органической и аналитической химии. С 1979 по 2012 год Рудольф Штаубер работал в BMW Group München, где его последняя должность была вице-президентом по разработке материалов и операционной стабильности в автомобилестроении.Его текущие приоритеты в работе — это ресурсо-стратегическое консультирование промышленности и политики, разработка циклов рециркуляции и восстановления ценных материалов, разработка функциональных материалов для замены критически важных материалов.

Йорг Циммерманн — специалист по материалам и руководитель отдела энергетических материалов и легких технологий Fraunhofer Project Group IWKS (с 2017 г.). Он учился в Техническом университете Дармштадта, Германия, и защитил кандидатскую диссертацию по накапливающим рентгеновские лучи люминофорам в 2005 году на кафедре материаловедения и наук о Земле.С 2005 по 2014 год он возглавлял рабочую группу «Неорганические люминофоры» в отделе «Электронные материалы» того же отдела. В 2014 г. Dr-Ing. Циммерманн стал менеджером бизнес-подразделения «Освещение» Fraunhofer Project Group Materials Recycling and Resource Strategies IWKS в Ханау и Альценау.

Как накопление энергии может произвести революцию в промышленности в ближайшие 10 лет

Какие изменения может иметь десятилетие. В 2010 году наши телефоны и компьютеры питали аккумуляторы. К концу десятилетия они начинают приводить в действие наши машины и дома.

За последние десять лет резкий рост производства литий-ионных аккумуляторов привел к снижению цен до такой степени, что — впервые в истории — электромобили стали коммерчески жизнеспособными с точки зрения как стоимости, так и производительности. Следующий шаг, который определит следующее десятилетие, — это хранилище в масштабе полезности.

По мере того, как непосредственность климатического кризиса становится все более очевидной, батареи являются ключом к переходу к миру, работающему на возобновляемых источниках энергии. Солнце и ветер играют все более важную роль в производстве электроэнергии, но без эффективных технологий хранения энергии природный газ и уголь необходимы в те времена, когда солнце не светит или ветер не воет.И поэтому крупномасштабное хранение играет важную роль, если общество хочет уйти от мира, зависящего от ископаемого топлива.

По оценкам UBS, в следующее десятилетие затраты на хранение энергии упадут на 66–80%, а мировой рынок вырастет до 426 миллиардов долларов. По пути целые экосистемы будут расти и развиваться, чтобы поддержать новую эру электричества с батарейным питанием, и последствия будут ощущаться во всем обществе.

Изменение электросети

Если электромобили будут расти быстрее, чем ожидалось, например, пиковый спрос на нефть может быть достигнут раньше, чем ожидалось, в то время как большее количество зеленой энергии изменит состав электросети.

В недавней записке для клиентов аналитики Cowen заявили, что в сети «в течение следующих десяти лет произойдет больше изменений, чем за предыдущие 100 лет».

Растущий рынок накопителей энергии не оставляет недостатка в инвестиционных возможностях, особенно потому, что государственные субсидии и нормативные акты способствуют переходу к чистой энергии. Но, как и на других высококонкурентных рынках, таких как полупроводниковая промышленность в 1990-х годах, аккумуляторная батарея не всегда обеспечивала наилучшую отдачу для инвесторов. Ряд компаний, производящих аккумуляторы, обанкротились, что подчеркивает тот факт, что продукт, изменяющий общество, может не вознаградить акционеров.

«В конце концов, это достанется некоторым лидерам отрасли, которые заработают немного денег», — сказал Джо Оша из JMP Securities. «Я думаю, что все эти компании сделают хорошую работу по обеспечению снижения цен для производителей [электромобилей] в течение следующих 5-10 лет. Я не уверен, что они будут приносить большую прибыль акционерам в течение следующих 5-10 лет. процесс.»

При этом, хотя инвестировать в компании, занимающиеся чистыми аккумуляторными батареями, может быть непросто, существуют возможности для целевых компаний, которые выиграют от перехода к миру с низким содержанием углерода.Например, Sunrun — крупнейшая компания по производству солнечной энергии для жилых домов в США, а NextEra Energy — одна из крупнейших в стране компаний по возобновляемым источникам энергии, которая в настоящее время строит свои хранилища для коммунальных услуг.

По мере того как ученые меняют химический состав аккумуляторов, а компании делают ставки на то, что может стать следующей прорывной технологией, Дэн Голдман, основатель венчурной компании Clean Energy Ventures, специализирующейся на чистых технологиях, сказал, что такие области, как инновационные системы управления батареями, являются хорошим выбором. ставка для инвесторов, так как они могут работать с любой аккумуляторной технологией.

«Использование огромных экономических возможностей, лежащих в основе перехода к контролю и энергетическим системам на основе батарей» требует, чтобы не только планировщики, политики и регулирующие органы, но и инвесторы «использовали экосистемный подход к развитию этих рынков», — писали исследователи из Rocky Mountain Institute в Прорывные аккумуляторы: в эру чистой электрификации .

Аккумуляторы: новая звезда науки

Аккумуляторные технологии в самом простом виде появились более двух веков назад.Само это слово является общим термином, поскольку батареи бывают всех форм и размеров: свинцово-кислотные, никель-железные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и т. Д.

Литий-ионные батареи — что само по себе может быть общим термином — были впервые разработаны в 1970-х годах и впервые реализованы Sony в 1991 году для портативного видеомагнитофона компании. Теперь они встречаются во всем: от iPhone до медицинских устройств, самолетов и международных космических станций.

Возможно, самым ярким свидетельством роли этих батарей в современном обществе является то, что в этом году Нобелевская премия по химии была присуждена трем ученым, разработавшим литий-ионную батарею.

«За последние десятилетия разработка [литий-ионных аккумуляторов] быстро прогрессировала, и мы можем ожидать, что в технологии аккумуляторов произойдет еще много важных открытий», — заявила в октябре Шведская Королевская академия наук. «Эти будущие прорывы, несомненно, приведут к дальнейшим улучшениям в нашей жизни, не только для нашего удобства, но и в отношении глобальной и локальной окружающей среды и, в конечном итоге, устойчивости всей нашей планеты».

Электромобили: преодолевая расстояние

Tesla была первой автомобильной компанией, которая начала коммерциализацию электромобилей с батарейным питанием, когда она представила родстер в 2008 году.Раньше автопроизводители возились с гибридными моделями, но, как правило, они не интересовались полностью электрическими автомобилями, учитывая высокую стоимость производства.

Но вкусы потребителей изменились за последнее десятилетие, и по мере усиления регулирующего надзора — особенно в Европе — автопроизводителям приходилось не отставать.

Практически все автопроизводители сейчас предлагают или планируют предлагать полностью электрические или, по крайней мере, гибридные модели автомобилей. В ноябре Ford представил свой полностью электрический Mustang Mach-E, который является частью плана компании на сумму 11 миллиардов долларов по разработке 40 полностью электрических и гибридных моделей к 2022 году, а в марте Volkswagen увеличил свою цель в отношении электромобилей до 70 новых моделей к 2028 году. по сравнению с предыдущей целью 50.

Цены на аккумуляторные батареи для электромобилей обычно рассматриваются как стоимость киловатт-часа. За последние десять лет цены упали, поскольку производство достигло экономии от масштаба. По данным BloombergNEF, сейчас они стоят около 156 долларов за киловатт-час, что на 85% меньше, чем в 2010 году, когда стоимость киловатт-часа составляла 1100 долларов плюс. По данным BloombergNEF, продолжающееся производство и повышение эффективности приведут к снижению цен к 2024 году ниже цены 100 долларов / кВтч, что важно, поскольку это отраслевой консенсус относительно того, когда электромобили достигнут паритета цен с автомобилями с двигателями внутреннего сгорания.

«Хотя концепция электромобилей не нова, в этом автомобильном цикле отличает доступность надежных и недорогих аккумуляторов, которые обладают отличными энергетическими и энергетическими возможностями в практическом форм-факторе», — сказал аналитик Cowen Джеффри Осборн. недавнее примечание для клиентов.

Рабочие на производственной линии литий-ионных аккумуляторов для электромобилей (EV) на заводе в Хучжоу, провинция Чжэцзян, Китай.

Reuters

Мировые продажи подключаемых к сети электромобилей, включая электромобили с аккумуляторным питанием и подключаемые к сети гибридные электромобили, достигли 1-го уровня.98 миллионов в 2018 году, по данным Международного энергетического агентства, в результате чего общее количество электромобилей на дорогах превысило 5,1 миллиона. Это все еще очень небольшая часть из более чем 1 миллиарда автомобилей на дорогах сегодня, но ожидается, что их число будет продолжать расти. BloombergNEF прогнозирует, что к 2040 году 57% продаж новых легковых автомобилей будут электрическими, что доведет общий парк электромобилей до 30%.

Tesla в настоящее время является крупнейшим в мире производителем электромобилей, и, хотя он еще не получил прибыль в годовом исчислении, он опубликовал прибыль на квартальной основе, в том числе в последнем квартале.Компания оказалась несколько поляризованной с точки зрения инвестирования, учитывая частые сбои в поставках и иногда неустойчивое поведение генерального директора Илона Маска.

Но компании удалось снизить цену на свой аккумулятор. Отчасти это связано с гигафабрикой Tesla в Спарксе, штат Невада, которая работает практически с максимальной эффективностью, а также с тем, что бытовые и коммунальные хранилища компании помогают распределять фиксированные затраты на производство аккумуляторов. Компания также получила государственные субсидии и оптимизировала работу своего гигафабрики.

Литий-ионные аккумуляторные элементы

Tomohiro Ohsumi | Bloomberg | Getty Images

Аккумулятор является ключевым отличием электромобилей, поскольку запас хода автомобиля определяется количеством накопленной энергии, а также определяет время, необходимое для зарядки автомобиля.

В недавней заметке Credit Suisse сказал, что важно отдать должное Tesla за разработку аккумуляторных батарей. Компания имеет низкий рейтинг по акциям, но заявила, что у автопроизводителя есть «преимущество перед другими автопроизводителями в области электрификации», среди прочего, благодаря плотности энергии его батареи.

Компактная модель 3 Tesla стоит от 39 990 долларов, не считая экономии от государственных субсидий и газа, что означает, что она по-прежнему значительно дороже, чем компактные автомобили с газовым двигателем. Еще одна проблема, которую автопроизводителям придется решать в будущем, — это больший запас хода на одной зарядке и более быстрое время зарядки, что препятствует широкому распространению.

Но с уменьшением стоимости аккумуляторов, по мнению S&P Global Platts, электромобили могут стать конкурентоспособными в местах с высокими ценами на нефть уже в ближайшие два-три года.

«Tesla вывела на рынок бренд, и это действительно помогло всей отрасли», — сказал Остин Девани, директор IHS Markit по глобальной неорганике. «Вы доберетесь до того, что карманная сторона начнет привлекать больше людей к электромобилям, поэтому вы увидите рост проникновения в ближайшие годы».

Инвестиционные возможности в цепочке поставок аккумуляторов

Основная причина, по которой электромобили с аккумуляторным питанием все еще относительно дороги, — это стоимость сырья, необходимого для их производства.Помимо лития, для литий-ионных аккумуляторов необходимы другие минералы, такие как кобальт и графит, а также такие металлы, как никель, алюминий и марганец.

Электромобили сегодня опережают спрос на литий среди бытовой электроники. В то время как спрос на минерал растет, цены резко упали за последнее десятилетие после того, как рост производства опередил более медленные, чем ожидалось, продажи электромобилей, сообщает S&P Global Platts. Фирма заявила, что ожидает, что спрос в транспортном и энергетическом секторах почти утроится в течение следующих пяти лет, и что по мере «нарастания импульса» спрос может перевесить предложение.«

Химическая компания Albemarle могла бы стать одним из бенефициаров растущего спроса, поскольку у нее есть литиевые предприятия по всему миру, в том числе в Сильвер-Пике, Невада и Салар-де-Атакама, Чили. В прошлом году количество аналитиков Уолл-стрит, имеющих рейтинг, эквивалентный покупке акций, упал с 80% до 52%.

Но не все отказались от этой акции. Аналитик Jefferies Лоуренс Александер сказал в декабре, что это «один из самых интригующих историй за 3-5 лет.«Его цель в 83 доллара на 15% выше, чем в настоящее время торгуется акция. бассейны солевого раствора и перерабатывающий завод литиевого рудника Soquimich (SQM) на соляной равнине Атакама на севере Чили, 10 января 2013 года.

Иван Альварадо | Reuters

Когда дело доходит до фактического изготовления аккумуляторных элементов для аккумуляторной батареи, На рынке доминируют такие азиатские компании, как Panasonic, CATL, LG Chem и китайская BYD, которая почти на 25% принадлежит Berkshire Hathaway Уоррена Баффета.

Panasonic сотрудничает с Tesla, а LG Chem производит аккумуляторы, в частности, для General Motors и Ford.

В декабре GM и LG Chem объявили, что к 2023 году они инвестируют до 2,3 миллиарда долларов в создание совместного предприятия в Огайо по производству аккумуляторных элементов для электромобилей. «Новый завод поможет нам масштабировать производство и значительно повысить рентабельность и доступность электромобилей», — заявила генеральный директор и председатель правления GM Мэри Барра на мероприятии для СМИ, анонсировавшем новый завод.

Девани сказал, что мы достигли своего рода «переломного момента», когда материальные игроки могут увидеть паритет в ценах на аккумуляторные элементы и батареи. «Пять лет назад… электромобили были скорее новинкой… потребители не обязательно осознавали преимущества, сегодня они есть».

Зарядка телефона для питания вашего дома

Спрос на более мощные и качественные батареи для питания электромобилей произвел волновой эффект, в том числе и в области домашнего накопления энергии. Это особенно верно, поскольку падение цен на солнечную энергию вкупе с государственными субсидиями побудило потребителей перейти на возобновляемые источники энергии.

В ноябрьской записке для клиентов Оша из JMP сказал, что SunRun, которая предлагает солнечные батареи и варианты хранения, выглядит готовым к «отличному 2020 году», отчасти из-за потенциала роста со стороны компании по хранению данных.

«Использование накопителей заметно как в RUN, так и во всей отрасли — бытовые батареи превратились из любопытства во все более распространенную часть новой жилой солнечной установки», — сказал он.

Tesla — еще одна компания, которая предлагает солнечные батареи и накопители с батареей Powerwall, которая, по словам аналитика Baird Бен Калло, в настоящее время является «недооцененной» частью компании, но, как он ожидает, станет «более важной сферой внимания по мере увеличения прибыльности и роста прибыли». развертывания растут.«

Tesla Powerwall 2

Источник: Tesla

В то время как обе эти компании также предлагают солнечные установки, другие компании, такие как Enphase Energy, предлагают батареи, которые интегрируются с существующими солнечными системами. год, после роста на 465%

Следующий шаг: хранилище в масштабе коммунального обслуживания

Однако самый большой потенциальный рынок для хранения энергии — это не отдельные потребители, а крупные коммунальные компании.

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, обеспечивают все больше и больше энергии для сети. Но до тех пор, пока не будут разработаны эффективные накопители энергии, эти прерывистые источники будут по-прежнему полагаться на ископаемое топливо.

Проект Лаваи по хранению солнечной энергии и энергии на острове Кауаи, Гавайи.

Проще говоря, в настоящее время электрическая сеть обычно работает так, что энергия вырабатывается буквально за несколько мгновений до этого. Запасов не так много, поэтому спрос и предложение должны всегда находиться в равновесии.

Но по мере того, как цены на аккумуляторы падают, все больше и больше коммунальных предприятий интегрируют литий-ионные аккумуляторы в свои системы. В настоящее время они в основном используются для замены так называемых пиковых электростанций — заводов, обычно работающих на природном газе, которые используются только в периоды пикового спроса. Они также начинают заменять дизельные генераторы в местах, где постоянно требуется электричество, например, в больницах.

Государственные стимулы и падающие затраты на солнечную и ветровую энергию также повышают жизнеспособность накопителей энергии.

«10 лет назад батареи были перспективным решением для более широкого проникновения возобновляемой энергии в электрические сети, и сегодня я думаю, что вы можете увидеть в ближайшие 10 лет видимость того, что это стремление станет реальностью», Об этом CNBC сообщил управляющий директор Ultra Capital Кристиан Ханелт. Он добавил, что у коммунальных компаний есть естественное преимущество, поскольку они понимают сеть электропередач и знают, где они могут получить выгоду.

NextEra Energy — один из крупнейших поставщиков возобновляемых источников энергии в стране, который включает в себя предложения по хранению энергии.В недавней записке для клиентов Credit Suisse назвал это одной из своих главных инвестиционных идей, основанных на «сильной зависимости NextEra от быстрорастущей отрасли возобновляемых источников энергии» и «ведущем в мире крупномасштабном бизнесе по развитию возобновляемых источников энергии». Другие компании, предлагающие накопители энергии, включают компанию EnerSys из Пенсильвании, а также Pinnacle West Capital Corporation, которая в феврале объявила о планах добавить 850 мегаватт аккумуляторов в Аризоне в течение следующих 5 лет.

В настоящее время крупнейшая установка литий-ионных аккумуляторов находится в Южной Австралии и работает от Tesla.Его мощность составляет 100 мегаватт, что, по данным сайта, позволяет питать 30 000 домов при максимальной мощности. В ноябре французская компания Neoen, которая управляет площадкой, объявила о расширении на 50%, в результате чего мощность увеличится до 150 МВт.

Должностные лица и рабочие собираются возле комплекса Hornsdale Power Reserve, где установлена ​​самая большая в мире литий-ионная батарея производства Tesla, во время официального запуска около южно-австралийского города Джеймстаун.

Дэвид Грей | Reuters

Производители и операторы оборудования для возобновляемых источников энергии, а также химические компании и компании по производству материалов также могут выиграть, если хранение энергии ветра и солнца станет более целесообразным.Осборн отметил, что потребуется новое программное обеспечение, чтобы помочь коммунальным предприятиям понять потребности в электроэнергии, поскольку возобновляемые источники энергии и электромобили получают от сети.

«Мы рассматриваем внедрение интеллектуальных технологий в электросети как одну из следующих больших волн расходов на ИТ и новую инвестиционную тему, которая, вероятно, будет реализована в течение следующих 10-20 лет. По сути, Smart Grid — это большой — масштабные упражнения по интеграции программного обеспечения с использованием датчиков связи по сети », — сказал он.

Следующее десятилетие

По-прежнему высокие затраты являются одной из причин, препятствующих резкому увеличению интеграции литий-ионных аккумуляторов в сеть. Другой фактор заключается в том, что этот конкретный тип батареи не обязательно может оказаться наиболее подходящим для хранения энергии в течение более длительных периодов времени. Также известно, что они воспламеняются, и есть проблемы с некоторыми необходимыми компонентами, такими как кобальт, почти половина которого поступает из Конго. Переработка и воздействие добычи металлов на окружающую среду — это другие проблемы, на которые следует обратить внимание.

На поиск альтернатив тратятся миллиарды долларов. Твердотельные батареи, в которых используется натрий, например, вместо жидких электролитов, являются одним из возможных вариантов, как и проточные батареи, в которых для хранения энергии используются резервуары с электролитами. Но пока ни один из этих вариантов не является жизнеспособным.

Хотя точный тип батареи, которая выиграет, неизвестно, можно сказать наверняка, что батареи будут играть еще большую роль в обеспечении нашей жизни в будущем.

«Огромные инвестиции в производство батарей и устойчивый прогресс в технологиях привели к сейсмическому сдвигу в том, как мы будем обеспечивать нашу жизнь и организовывать энергетические системы уже в 2030 году», — писали исследователи из Института Рокки Маунтин в книге « Прорывные батареи: питание энергии». Эра чистой электрификации .

— CNBC Майкл Блум , Нейт Раттнер и Майкл Вэйланд представили репортажи.

Аккумуляторы

1.) Основы

Базовая конструкция: Батарея состоит из двух или более ячеек. Каждая ячейка состоит из двух различные материалы с электролитом между ними. Ранние инженеры обнаружили, что при использовании правильных материалов отрицательно заряженные ионы притягиваются к катоду (-), в то время как положительно заряженные ионы притягиваются к аноду (+) (другому электроду).Есть много типов батарей, см. наш раздел истории, чтобы узнать, как несколько примечательных примеров Работа.
12-минутное видео-описание основ химии батарей>
Видео о сборке алюминиево-угольной батареи в домашних условиях>

Инженер с опытом работы в области электрохимии или нанотехнологий может работать над улучшением батареи и преодоление установленных препятствий на пути к совершенствованию.Улучшение даже одного угла таких характеристик, как плотность энергии, низкотемпературные характеристики, накопление энергии продолжительность, скорость перезарядки, форма, движение к использованию менее токсичного или менее дорогого материала может привести к значительным изменениям в нашем мире. Например гибридный и полностью электрический автомобиль существует уже столетие, но именно лучшие аккумуляторы позволили массовое использование электромобилей в 1990-е годы.

1.а) Типы аккумуляторов

Есть много способов сделать батарею, некоторым моделям более 200 лет, а другим (например, тех, кто использует углеродные нанотрубки), сейчас очень быстро развиваются!

2.) История аккумуляторов

2.a) 1800: Гальваническая батарея — первая батарея, непосредственно вызвавшая электрическую революцию

Батарея Вольта быстро привлекла внимание всего мира.Исследователи из России в США начали экспериментировать с версиями его батареи для проведения экспериментов. Гальваника, разделение элементов для научных исследований, электрического освещения и электромагнетизма все исследования быстро продвигались благодаря стопке Вольта. Это было названо «стопкой», потому что дополнительные блоки цинка / меди могут быть установлены на устройство для увеличения мощности. Даже сегодня в латинских языках слово «пила» означает «батарея».

2.b) Ячейка Грене 1857-1900-х годов «Бутылочная батарея»

Элемент Grenet Cell стал важным этапом в истории аккумуляторных батарей и использовался более 60 лет.Этот мокрая ячейка оказалась мощной и надежной. Он был наполнен кислотой и его можно было использовать повторно. К 1880-м годам единицы могли прослужить несколько месяцев. или годы без повторной заправки, хотя для некоторых применений ее нужно было заправлять каждые несколько недель. Томас Эдисон использовал клетки Гренета для своих экспериментов, Медицинские работники также использовали камеру для всего, от электроинструментов в больницах экспериментам над пациентами. Ячейки были разных размеров, колбы также можно было размещать последовательно для получения большей мощности.

Конец ячейки Грене пришел из-за ее слабостей, в том числе раздражения со стороны заправка, вес, и то, что она могла пролиться. Доска с резиновым уплотнением (гидростат) со временем сузится, что приведет к утечке через верх. Как и многие батареи в то время он был сделан из стекла, и хотя он был построен из толстого стекла, он все еще мог разбиться.

Ячейка Грене была улучшена доктором.Бирн (Бруклин) в 1878 году. Современные сухие камеры сегодня. также используют угольно-цинковую ячейку, однако в качестве электролита используют влажный картон. вместо жидких кислот клетки Грене.

Свинцово-кислотная батарея

Современные свинцово-кислотные аккумуляторы (например, в вашем автомобиле) обладают высокой плотностью энергии. около 30 ватт-часов на килограмм.

2.c) Сухая камера

В 1886 году были разработаны сухие элементы, и это стало огромным улучшением для некоторых приложений аккумулятор. В сухом элементе использовался пастообразный электролит, что позволяло использовать аккумулятор в любой ориентации. и улучшена площадь переносных аккумуляторов. Карл Гасснер и разработали сухую ячейку, используя гипс с примесью других химикатов. Первую выставленную на продажу модель произвел 1.5 вольт. Позже гипс заменили на свернутый картон. Колумбия произвела первую массу выпускаемые модели.

Внизу слева: классические сухие элементы на 1,5 В Columbia, выставленные в Техническом центре Эдисона.
Внизу справа: 3 классических сухих элемента, которые использовались в раннем радио.

Информацию о литиевых, щелочных и других современных формах сухих батарей см. Ниже.

2.d) Томас Эдисон и батареи

Томас Эдисон сосредоточился на создании лучшей батареи для использования в электромобилях. Существующие батареи, такие как Grenet Cell, были сделаны из стекла и не соответствовали требованиям. Эдисон оставил свой след в мире аккумуляторов множеством улучшений. Ячейка Эдисона-Лаланда было значительным улучшением в батареях, у него повышенной прочности и срок хранения около года.Эдисон долгое время интерес к батареям всех размеров для питания своих изобретений, таких как электрическая ручка. Последним значительным усовершенствованием Эдисона аккумуляторов стала разработка практичного железо-никелевого сплава. аккумулятор (NiFe). Ранний Эдисон NiFe батареи использовали толстый стеклянный корпус для удержания гидроксида калия электролит. Некоторые модели этих аккумуляторов могут сохранять заряд в течение многих лет. Железнодорожная промышленность по-прежнему использует устаревшие NiFe батареи для резервного копирования переключателей. и другое оборудование из-за его долговременной надежности.

Щелочной щелочной распространенный одноразовый аккумулятор в мире

3.) Современные батареи:

Сегодня в мире преобладают батареи на основе цинка, свинца и лития.Они безопаснее и меньше, чем батареи того же типа, которые были в первые дни. Меркурий и другие химические вещества были уменьшены в состав, и улучшения плотности энергии за эти годы сделали для использования менее материал на ватт.

Щелочные батареи сегодня являются наиболее распространенными одноразовыми батареями (произведено 10 миллиардов единиц по всему миру каждый год).Они используют цинк и диоксид марганца. Щелочная батарея заменила угольно-цинковую батарею 1800-х годов из-за к более высокой плотности энергии.
Проблемы со щелочами включают утечку гидроксида калия (видны белые перистые кристаллы когда батарея стареет). Щелочная батарея изготовлена ​​из дешевых материалов, поэтому ее переработка нерентабельна, так как в результате он выбрасывается в основные отходы, что приводит к увеличение количества токсичных отходов на свалках.

3.a) Литий-ионные батареи (LIB)

в настоящее время являются наиболее популярными аккумуляторами для мобильных приложений. (автомобили, портативные устройства) из-за небольшого веса и большой плотности энергии (количество энергии, которое вы можете хранить в килограмм веса). Литиевые батареи бывают разных форм:

Нанотехнологии улучшат литий-ионные батареи: Углеродные нанотрубки можно использовать в качестве катода и это позволяет осуществлять реакцию накопления лития на поверхности трубки, что намного быстрее. чем обычные реакции интеркаляции лития.Подробнее здесь>

4.) Границы инноваций в аккумуляторных батареях

Tesla Motors, General Electric и другие стремятся развиваться лучше и дешевле. батареи. Новые разработки аккумуляторов, такие как натрий-ионные, натрий-никель-хлоридные. (часть бренда аккумуляторов GE Durathon) обещают заменить крупномасштабные свинцово-кислотные батареи, используемые в энергосистемах и локомотивах.

Эксперты поставили цели, чтобы аккумуляторы действительно успешно применялись в электромобилях. что батареи должны прослужить более 15 лет глубоких разрядов и быть в состоянии заряжается так быстро, как бензин может заполнить топливный бак. Это непростые цели, но над ними работают Теперь. Используя нанотрубки в литиевой батарее, можно перезарядить батарею. намного быстрее, однако обеспечить более длительный жизненный цикл будет сложнее.Подробнее здесь>

5.) Аккумуляторы до электрического возраста:

Стоит упомянуть, что батареи могли существовать до появления современных электрических возраст. Поскольку они не связаны с основной временной шкалой электрической истории, мы перечислили их. здесь.

Первая батарея 248 г. до н. Э .: Багдадская батарея была построена в Парфии или Сасанидах. период ~ 248 г. до н.э. — 226 г. н.э.Батарея состояла из угольного стержня в центре глиняная ваза. Стержень был окружен неизвестным электролитом (вероятно, это апельсиновый / лимонный сок), потом медь, потом асфальт. Каждая батарея имела вес около 2 килограммов и производилась 0,4-0,5 вольт при разомкнутых контактах. Эти батареи были очень слабыми. «Багдадская батарея» был найден в 1936 году, и многие авторитетные источники считают его подлинным.

Египтяне: Некоторые утверждают, что у древних египтян были батареи, похожие на Багдадскую батарею.

Ковчег Завета: предполагалось, что Ковчег Завета (коробка с золотой подкладкой) возможно, использовали ранние батарейки, чтобы зарядить золотую внешность. Тогда коробка сможет дать иллюзия магических сил, шокируя тех, кто к ней прикоснулся. Это всего лишь теория, но будет интересное использование электричества для создания чувства трепета и страха.

6.) ETC Видео с батареями:

Tesla Model S — аккумуляторы, кузов и подвеска>

Лаборатория аккумуляторов для гибридных автомобилей с Энди Берк>

История аккумуляторного бизнеса GE доктором.Оливер Винн (бывший менеджер)>

Электромобиль Baker использовал свинцово-кислотные батареи Эдисона в 1901>

Первый компьютеризированный гибридный автомобиль HTV1 (свинцово-кислотные батареи) 1978-1982 гг.>

Источники:
Век телеграфа и телефона.Автор Д. Макникол. 1915
Университет Санта-Клары
Университет Рутгерса: документы Томаса Эдисона
Нью-Йоркский медицинский журнал, январь-июнь 1889 года
Progressive Dynamics Inc.
Energizer
Википедия
IEEE Spectrum
General Electric
Трактат о нервных и психических заболеваниях Лэндона Картера Серый. 1893 г. Corrosion-doctors.org
Доктор Эндрю Берк. Калифорнийский университет в Дэвисе. 2010 г.
Фото / видео:
Edison Tech Center
Whelan Communications

Информацию об использовании изображений и видео Edison Tech Center см. В нашем лицензионном соглашении.

Внутри батарей, питающих ваш автомобиль, телефон и многое другое

Батареи завоевали современный мир, не сильно изменившись.

Смартфон, для сравнения, имеет гораздо меньше общего с предшествующими ему мэйнфреймами. То же самое касается Tesla Model 3 и Ford Model T. Но литий-ионная технология, используемая в современных батареях, выдержала десятилетия экспоненциального роста — переход от гаджетов к электромобилям и даже порождение нескольких миллиардеров на этом пути — без серьезных изменений в его структура с тех пор, как Sony впервые коммерциализировала эту технологию в 1991 году.

Это не потому, что химики не пробовали. Просто разработка новых материалов, отвечающих промышленным стандартам, — очень сложная проблема.

Все батареи состоят из четырех компонентов: двух электродов (анода и катода), жидкого электролита, который помогает ионам перемещаться между электродами, и разделителя, предотвращающего прямой контакт электродов друг с другом и предотвращающего возгорание. Когда батарея заряжена, ионы текут от катода к аноду. Когда он разряжается, ионы меняют курс.

По мере того, как мир движется к быстрому сокращению выбросов парниковых газов, продолжается гонка за то, чтобы подключить к еще более мощным батареям больше вещей: электросети, грузовики, корабли и даже самолеты. Внутреннее пространство этой важнейшей технологии, наконец, готово к кардинальным изменениям, и ряд скрытых стартапов обещает прорывы. QuantumScape Corp. утверждает, что создала новый материал для аккумуляторов, который позволит электромобилям путешествовать дальше и заряжаться намного быстрее, и в результате стартап имеет оценку, которая в последние недели колеблется от 13 до 20 миллиардов долларов, даже без каких-либо доходов от продаж. зрение.Его конкуренты, в том числе такие гиганты, как Samsung и Panasonic, также гонятся за батареями следующего поколения.

Прежде чем мы перейдем к аккумуляторному будущему, важно понять физическую эволюцию современной литий-ионной технологии. Миллиарды людей используют телефоны с более быстрой подзарядкой и автомобили с большей дальностью действия, но немногие из нас могут объяснить, что стоит за этими улучшениями. Это история хитростей: небольшая эффективность производства, небольшие улучшения в материалах и небольшой прирост производительности.

Батарея оценивается по тому, сколько энергии она заряжает. Этот ключевой фактор тесно связан со скоростью зарядки аккумулятора, количеством циклов заряда-разряда, которое он может выдержать, и безопасностью. Повышенная плотность энергии также может сделать его более подверженным возгоранию. Более высокая скорость перезарядки может привести к сокращению жизненных циклов.

В конце концов, цена превыше всего. Это определяется тем, сколько энергии может хранить батарея, материалами, из которых она изготовлена, и толщиной электродного покрытия, которое можно нанести без ущерба для характеристик.Чем ниже стоимость, тем дешевле электромобиль.

За последнее десятилетие небольшие разработки привели к совокупному снижению стоимости литий-ионных батарей более чем на 90%. Группа BloombergNEF, занимающаяся исследованиями в области экологически чистой энергии, ожидает, что с учетом будущих разработок в ближайшее десятилетие затраты снизятся вдвое. Электромобили уже сейчас конкурентоспособны во многих странах, если учесть затраты на топливо в течение срока службы автомобиля, но по мере дальнейшего снижения стоимости аккумуляторов даже ориентировочная цена электромобилей будет дешевле, чем цена альтернативы с бензиновым двигателем.

Возвращаясь к началу, литий-ионный аккумулятор был получен в исследовательской лаборатории Exxon еще в 1970-х годах. Металлический литий, из которого сделан анод батареи, продолжал вызывать пожары, что привело к тому, что Exxon отказалась от этой идеи. Академический интерес продолжался, и ученые из разных частей мира разрабатывали более безопасные материалы.

Американский ученый Джон Гуденаф обнаружил, что катоды, полностью сделанные из кобальта, более безопасны и хранят больше энергии. Это открытие принесло ему Нобелевскую премию по химии в 2019 году.Затем марокканский ученый Рашид Язами обнаружил, что использование графита, формы углерода, в качестве анода, сделало литий-ионную батарею намного более стабильной и, таким образом, помогло ей прослужить дольше. Наконец, Кейдзабуро Тозава, глава аккумуляторного подразделения Sony в 1990-х годах, объединил все эти изобретения, чтобы создать первую коммерческую литий-ионную батарею.

Несмотря на то, что кобальт — дорогой металл, он оставался доступным для использования в небольших батареях ранних ноутбуков и мобильных телефонов. Но как только литий-ионные батареи начали использоваться в электромобилях, химики стали искать более дешевые металлы, такие как никель, марганец и даже железо.

Альтернативные металлы требуют тщательной оценки. Если дешевый металл означает непропорционально худшую производительность батареи, этого не произойдет. Благодаря миллионам экспериментов на рынке стали доминировать три типа катодов: оксиды никель-марганца-кобальта (NMC), оксиды никель-кобальта-алюминия (NCA) и фосфат лития-железа (LFP).

Давайте заглянем внутрь черного ящика, который представляет собой батарею, чтобы понять, как мы сюда попали и что будет дальше.

Сокращение выбросов кобальта с помощью NMC

Одной из первых альтернатив кобальту было использование никеля и марганца, которые превышали способность кобальта накапливать ионы лития.Но полностью потерять кобальт было невозможно. Химики узнали, что кобальт играет роль учителя в школе, дисциплинируя непослушные ионы лития во время их движения и гарантируя, что батарея продержится большее количество циклов заряда-разряда.

За несколько лет исследований химикам удалось увеличить толщину материала анода и катода, которые являются энергоносителями в батарее, по сравнению с другими деталями. Методом проб и ошибок они также нашли смесь, в которой можно было бы использовать меньше кобальта и больше никеля.Все это помогает накапливать больше ионов лития на единицу объема и массы, что помогает увеличить удельную энергию батареи. Это, в свою очередь, увеличивает запас хода автомобиля и снижает его ориентировочную цену.

Алюминий приходит с Tesla NCA

Компания Tesla и ее партнер по производству аккумуляторов Panasonic обнаружили, что вместо марганца алюминий также может выполнять эту работу. В то время это считалось более рискованным делом, чем химия NMC, но ставка окупилась для Tesla. NCA также был дешевле, чем NMC, потому что это еще больше снизило использование кобальта.Химия стала основой автомобилей Tesla, которые часто могут похвастаться превосходными характеристиками по сравнению с другими электромобилями.

Tesla, также обнаружили, что добавление небольшого количества оксида кремния, например, перца в макароны, помогает уменьшить количество графита, необходимое для хранения того же количества ионов лития. Это помогло уменьшить вес батареи без ущерба для производительности и снизить ее стоимость. Модель 3 была выпущена с этим новым химическим составом и помогла Tesla создать самый доступный автомобиль на сегодняшний день.

Кобальт не нужен с LFP

Конечная цель катодных материалов нынешнего поколения — полностью отказаться от использования кобальта. Первой попыткой этого было развитие химии LFP, которая сделала использование железа доступным по очень низким ценам. Батарея хорошо себя показывала по большинству показателей, но она не могла хранить столько ионов лития, сколько могли бы иметь катоды с высоким содержанием кобальта.

Однако экономическая выгода была достаточно большой, чтобы батареи LFP нашли применение в дешевых электромобилях, таких как такси, и в электрических автобусах, которым требовались аккумуляторные блоки гораздо большего размера.Поскольку автобусы нуждаются в гораздо более крупных аккумуляторных батареях, а такси должно быть как можно более дешевым, это помогло сделать самый дешевый литий-ионный аккумулятор лучшим кандидатом для другого сегмента рынка электромобилей.

Более десяти лет работы помогли LFP-батареям улучшить характеристики, хотя они по-прежнему уступают химическим составам катодов на основе кобальта по плотности энергии. Основным преимуществом стало создание стабильной батареи с более толстыми материалами электродов. В сложной химической смеси, которая представляет собой батарею, небольшое увеличение толщины — немалый подвиг.

В будущее твердого тела

Конечная цель анода в литий-ионной батарее — использовать металлический литий. Стремление создать этот материал привело к плачевным результатам. Металлический литий нестабилен и склонен к возгоранию. Внутри аккумулятора при зарядке и разрядке он также имеет тенденцию образовывать тонкие нити, называемые дендритами, которые могут прорезать сепаратор и контактировать с катодом. Это вызывает короткое замыкание, а затем пожар. Пожары аккумуляторных батарей потушить гораздо труднее, чем возгорания двигателей внутреннего сгорания.

Химики-разработчики аккумуляторов десятилетиями пытались решить проблему дендритов. Одной из многообещающих попыток является использование твердого электролита для замены жидкости в системе и подавления образования дендритов. Эта технология получила новое название: твердотельный аккумулятор. Если твердотельные аккумуляторы появятся на рынке во второй половине этого десятилетия, как и ожидалось, они, вероятно, будут представлять собой большой скачок в производительности аккумуляторов, увеличивая диапазон электромобилей на 50% и сокращая время зарядки до 15. минут.

Поскольку металлический литий выглядит как многообещающий анодный материал, химики-химики снова ищут новые катодные материалы. Ожидается, что эти новые материалы, не содержащие кобальта, еще больше повысят плотность энергии, что может сделать батареи достаточно легкими для питания электрических самолетов. Литий-ионные аккумуляторы прошли долгий путь от лабораторий Exxon до переворота автомобильной промышленности. И, тем не менее, для мира это только начало использования потенциала этой экологически чистой технологии.

Исправление: В статье ранее говорилось, что Гуденаф был британцем. Он американец, но сделал свою работу, получившую Нобелевскую премию, в Оксфордском университете в Великобритании.

Когда была изобретена первая батарея?

Батареи — распространенный источник энергии в наше время. Мы используем батареи для запуска автомобилей, для питания наших ноутбуков, чтобы мы могли часами разговаривать по мобильным телефонам и даже для того, чтобы разгонять некоторые из наших электромобилей на много миль на одной зарядке.Они могут быть размером от ластика для карандашей до 2000 квадратных метров (21 528 квадратных футов). Самая большая батарея в мире способна обеспечить энергией весь город Фэрбенкс, Аляска, город с населением около 12 000 человек, в течение семи минут в чрезвычайной ситуации [источник: Conway].

Некоторые из первых примитивных типов батарей можно проследить вплоть до парфян около 250 г. до н. Э. когда они жили в районе современного Багдада [источник: Бухманн].Парфяне сделали глиняный сосуд, наполнили его уксусом, а затем поместили в него медный цилиндр с торчащим из верха железным прутом. Этот ранний тип батарей использовался для гальваники серебра.

Но только в конце 1700-х годов ученые начали проводить более серьезные эксперименты с электричеством и его хранением. Были проведены эксперименты, которые хранили или производили электричество, но ни один из них не смог создать непрерывный и управляемый электрический ток. То есть только после того, как появился итальянский физик Алессандро Вольта.В 1800 году Вольта создал первую современную батарею, построив так называемую гальваническую батарею . Куча была сделана из цинковых и медных пластин с кусками кожи или картона, смоченными уксусом или рассолом, помещенными между ними. Затем пластины были уложены друг на друга в чередующемся порядке, при этом нижняя пластина и верхняя пластина действовали как положительный и отрицательный выводы.

Куча выглядела как стопка монет и создавала постоянный поток электричества, который был менее интенсивным, чем предыдущие попытки, и позволял ученым использовать электричество контролируемыми способами.Через год после того, как Вольта впервые представил свою гальваническую батарею, он представил свое изобретение Французскому национальному институту, в котором присутствовал Наполеон Бонапарт. В честь изобретения Вольта его имя используется как единица измерения электродвижущей силы, известная как вольт.

Для получения дополнительной информации о батареях и других изобретениях перейдите по ссылкам на следующей странице.

Литий-ионный аккумулятор

Содержание

Введение в литий — Почему Flux Power использует LiFeP04 — Система управления батареями

были изобретены в 1980 году Джоном Гуденафом; они были коммерциализированы в 1991 году компанией Sony.В последнее десятилетие литий-ионные батареи стали доминирующим химическим составом аккумуляторных батарей почти во всех отраслях промышленности. Литий-ионный, по сравнению с предыдущими популярными химическими веществами (свинцово-кислотный, никель-кадмиевый и щелочной), во многих отношениях лучше. С развитием технологий безопасная и мощная батарея остро нуждается. Литий — наиболее энергоемкий химический состав, который используется, и с дополнительными функциями может быть самым безопасным. Энергия лития — активная область исследований, поэтому каждый год разрабатываются новые химические продукты.Некоторые из самых популярных химикатов:

1. Титанат лития (LTO)
2. Оксид лития-кобальта (LCO)
3. Литий-никель-марганцево-кобальт (NMC)
4. Фосфат лития-железа (LFP)

Хотя это все литиевые батареи, между ними есть ключевые различия.

LTO имеет очень долгий срок службы и широкий диапазон температур. Они способны выдерживать большие токи заряда, превышающие 10 ° C.Они имеют одну из самых низких плотностей энергии (2,4 В / элемент) среди всех литиевых батарей и являются одними из самых дорогих.

LCO стал очень популярным из-за своей высокой плотности энергии (3,6 В / элемент). Кобальт — очень энергоемкий материал, но он чрезвычайно летуч и дорог. Это ресурс, который быстро истощается и, по оценкам, иссякнет через 50 лет или из-за недавнего увеличения его потребления. LCO имеет много недостатков, они не могут выдерживать большие токи заряда, очень чувствительны к температуре и имеют короткий срок службы.

NMC — это быстро развивающаяся химия, на момент написания этой статьи. Смешивание никеля, марганца и кобальта дает очень хорошо продуманную батарею. Благодаря высокой плотности энергии (3,6 В на элемент) и меньшему использованию кобальта, он стал одним из самых востребованных аккумуляторов в отрасли. Из-за более низкой концентрации кобальта он безопаснее, чем LCO. Его жизненный цикл длиннее, чем у LCO, но короче, чем у LTO. Он может выдерживать токи заряда до 2 ° C и более широкий диапазон температур.Также важно знать, что батареи, содержащие кобальт, требуют большего количества функций безопасности, которые делают батареи более дорогими.

LFP популярен в отраслях с интенсивным использованием и суровыми условиями эксплуатации. Хотя этот химический состав имеет немного более низкую плотность энергии (3,2 В / элемент), он может выдерживать множество злоупотреблений. Он имеет длительный срок службы, дешевле и намного безопаснее, поскольку не содержит кобальта и может выдерживать очень широкий диапазон температур. Он также может выдерживать токи разряда до 20С.В целом это самая безопасная и надежная химия.

Таблица 1: Сравнение LTO, LCO, NMC, LFP

Проще говоря, литий-ионная батарея относится к батарее с отрицательным электродом (анодом) и положительным электродом (катодом), которые переносят ионы лития между двумя материалами.Ионы лития перемещаются от анода к катоду во время разряда и оседают (интеркалируют) в положительный электрод (рис. 1), который состоит из лития и других металлов. Во время зарядки этот процесс обратный.

Рис. 1. Поток электронов и Li + Ion во время использования

Внутри ячеек имеется много слоев анода и катода с разделителем между ними. Между двумя пластинами также находится раствор электролита, обычно LiPF6, смешанный с жидким раствором.Эта комбинация материалов может быть уложена друг на друга (призматические ячейки) или намотана по спирали (цилиндрические ячейки). Клетки различаются по размеру и форме; некоторые из них заключены в пластиковый корпус, а другие — в алюминиевые. Корпус зависит от среды, в которой они находятся, а размер определяется объемом емкости, необходимой для приложения.

Рис. 2. Цилиндрические, призматические и карманные типы ячеек.

Каждый литий-ионный элемент имеет безопасный диапазон напряжения, в котором он может работать.Этот диапазон зависит от химического состава батареи. Например, батарея LFP при 0% состоянии заряда (SOC) составляет 2,8 В, а при 100% SOC — 3,6 В. Это считается безопасным рабочим диапазоном этой батареи. Понижение уровня SOC ниже указанного 0% может привести к ухудшению характеристик электродов. Это считается чрезмерной разрядкой. Если элемент постоянно чрезмерно разряжается, это может вызвать множество проблем, которые необратимо повредят аккумулятор. То же самое верно и для перезарядки, превышающей заявленное 100% SOC. Эти две ошибки побудили производителей аккумуляторов разработать защитные устройства и функции.

Батарея обычно состоит из множества ячеек, работающих вместе друг с другом. Рассмотрим элемент LFP с номинальным напряжением 3,2 В и емкостью 100 Ач. Для большинства приложений требуется более высокое напряжение и емкость, как это сделать? Для увеличения напряжения батареи несколько элементов должны быть соединены последовательно. Для увеличения емкости ячейки необходимо подключать параллельно. Например, предположим, что нам нужен аккумулятор на 12 В емкостью 300 Ач. С данной ячейкой LFP нам потребуется 4 ячейки последовательно и 3 модуля параллельно.В результате получится система с напряжением 12,8 В и емкостью 300 Ач.

Рис. 3. Схема системы ячеек

Четыре основных компонента ячейки: анод, катод, сепаратор и раствор электролита.

Анод — это отрицательный электрод в ячейке. В литий-ионных батареях очень часто они состоят из лития и углерода, обычно графитового порошка. Ток может собираться благодаря медной пленке, которая совмещена с электродом.Чистота, размер частиц и однородность анода влияют на характеристики и емкость старения.

Катод — положительный электрод. Здесь вступают в игру различные химические составы. Катод — это то, что определяет общий химический состав лития. Как и анод, токоприемник объединен с материалом, поэтому может происходить поток электронов. Катод обычно совмещен с алюминиевой пленкой. Как показано выше, существует много разных химических составов.Ключевыми различиями между ними являются температура, при которой они реагируют с электролитом (тепловой разгон), и создаваемое ими напряжение.

Электролит позволяет переносить ионы лития между пластинами. Обычно он состоит из различных органических карбонатов, таких как этилен, карбонат и диэтилкарбонат. Различные смеси и соотношения различаются в зависимости от области применения ячейки. Например, для низкотемпературного применения раствор электролита будет иметь более низкую вязкость по сравнению с раствором, приготовленным для окружающей среды при комнатной температуре.Соли лития необходимы в смеси электролита, соль определяет проводимость раствора, а также способствует образованию поверхности раздела твердого электролита (SEI). В литиевых батареях гексафторфосфат лития (LiPF6) является наиболее распространенной литиевой солью. LiPF6 может производить плавиковую кислоту (HF) при смешивании с водой. SEI — это химическая реакция между металлическим литием и электролитом. В нормальных условиях производитель элемента обычно медленно заряжает элемент, чтобы сформировать ровный SEI на угольном аноде.

Сепараторы литий-ионных элементов представляют собой пористые пластиковые пленки, предотвращающие прямой контакт анода и катода. Пленки обычно имеют толщину 20 мкм и имеют небольшие насыпи, которые позволяют ионам лития проходить сквозь них в процессе заряда и разряда. Сепаратор «отключения» является наиболее распространенным. Этот сепаратор закроет поры, чтобы предотвратить прохождение ионов лития, как только ячейка выйдет за пределы температурного диапазона или произойдет короткое замыкание. Сепараторы продолжают разрабатываться сегодня для повышения безопасности, а также увеличения емкости ячеек.Для дальнейшего ознакомления вы можете посмотреть эти две статьи. В верхней литиевой батарее используются батареи и . Почему литий-ионная батарея лучше подходит для вилочных погрузчиков .

Мы в Flux Power гордимся тем, что являемся экспертами в области решений для хранения энергии. Вот почему мы выбрали превосходный химический состав аккумуляторов, который был подтвержден десятилетиями исследований и внедрения во многих приложениях. Кроме того, наши решения по хранению энергии имеют множество преимуществ перед современными свинцово-кислотными технологиями.Дополнительные сведения о различиях между литий-ионными и свинцово-кислотными аккумуляторами см. В статье «Литий-ионные батареи лучше свинцово-кислотных для вилочных погрузчиков ».

Емкость и срок службы

Одним из наиболее важных преимуществ выбора литий-ионных аккумуляторов Flux Power является резкое увеличение плотности энергии по сравнению с нынешними решениями для свинцово-кислотных аккумуляторов. В Flux Power используется литий-железо-фосфат (LiFePO4), удельная энергия которого составляет ~ 110 ватт-часов на килограмм, по сравнению со свинцово-кислотными ~ 40 ватт-часами на килограмм.Что это значит? Наши батареи могут быть ~ 1/3 веса для аналогичных ампер-часов.

Литий-ионный аккумулятор Flux Power не только накапливает больше энергии, но и значительно превышает срок службы свинцово-кислотных и многих других литиевых компонентов.

В нашей статье « 5 шагов для увеличения срока службы литий-ионной батареи, » вы найдете дополнительные советы, которые помогут вам максимально эффективно использовать батарею.

На химический состав каждого элемента батареи влияет глубина разряда, и чем глубже разряд, тем короче срок службы.