Аккумуляторы для ИБП газовых котлов

Аккумуляторы для газовых котлов не имеют принципиальных отличий от АКБ для ИБП компьютерной и офисной техники. Однако, они обязаны иметь гораздо большую емкость, так как должны обеспечить питание газового котла в течение нескольких часов или даже дней в случае длительного отключения электроэнергии. Компания Delta Battery выпускает также AGM аккумуляторы повышенной емкости для ИБП котлов.

АКБ большой емкости для газовых котлов Delta HR 12-65.

Аккумуляторы для детских электромобилей 6V

Аккумуляторы для детских электромобилей изготавливаются по AGM технологии, также как и АКБ для источников бесперебойного питания. Вместе с тем, важным отличием является выходное напряжение, которое у аккумуляторных батарей для электромобилей составляет 6V. Для использования в детских электрических автомобилях рекомендуем использовать 6-Вольтовую серию АКБ Delta.

АКБ для детского электромобиля Delta HR 6-12.

Аккумуляторы для фонарика

Чтобы правильно выбрать аккумулятор для фонарика, вначале надо внимательно прочитать инструкцию, которая к нему прилагается. В ней указано под какие типы, форм-фактор и количество аккумуляторов рассчитан данный фонарь. Зная эти параметры, можно подобрать элементы подходящего для вашего устройства типа и емкости. Чаще всего применяются никель-металл-гидридные аккумуляторы типоразмера АА или ААА. В более мощных фонарях используются элементы форм-фактора C или D. В последнее время появились и фонарики с аккумуляторами 18650 и 14500 литий-ионной технологии, которые имеют более высокую емкость и напряжение, обеспечивая более длительную работу и мощный световой поток. Кроме того, некоторые модели фонарей, например Fenix E25UE XP-L V5, могут работать как от никель-металл-гидридных аккумуляторных батареек, так и от литий-ионных. Все это надо учитывать при подборе.

Аккумуляторные батарейки АА для фонарика типа Panasonic Eneloop 2500 мАч.

Высокотоковые аккумуляторы 18650 для вейпа и шуруповертов

Аккумуляторы 18650 для вейпа и шуруповертов — это литий-ионные элементы, рассчитанные на высокий ток разряда. На таких аккумуляторных батарейках или прямо указывают, что они для электронных сигарет (for Vape) или пишут номинал максимального тока, например, 20, 25, 30, 40 А. Кроме того, такие элементы должны быть безопасны, поскольку испаритель с аккумулятором находится непосредственно около лица. Этим требованиям соответствует аккумуляторы 18650 литий-марганцевые, литий-марганец-никелевые и литий-железофосфатные, а также высокотоковая серия литий-кобальтовых акб 18650.

Высокотоковый аккумулятор для вейпа 18650 LG HG2.

Аккумулятор 18650 для вейпа и шуруповерта Samsung 25R.

Аккумуляторы для радиотелефона

В зависимости от марки и модели радиотелефонной трубки, в ней могут использоваться обычные Ni-MH элементы типоразмера ААА и АА или специализированные аккумуляторы для радиотелефона. Это так называемые «аккумуляторные сборки» для радиотелефонов, содержащие три или четыре никель-металл-гидридных элемента, и соответственно, 3.6 или 4.8 Вольтовые.

Аккумуляторная сборка для радиотелефона модели Robiton DECT-T207-3XAAA.

Наш магазин цифровой техники «Вольта» предлагает большой выбор лучших бытовых аккумуляторов и аккумуляторных батареек для электроники, ИБП, детских электромобилей, фонариков, электронных испарителей, шуруповертов и радиотелефонов по самым минимальным ценам с доставкой в ваш город по России. Ассортимент включает в себя лучшие модели производителей Panasonic, GP, LG, Varta, Robiton,NiteCore, Delta, Duracell, Fenix, A123 SYSTEMS, Ansmann, Petzl, ZMI.

Самые эффективные элементы питания АА

Пальчиковые батарейки хорошо известны буквально каждому. Их покупают для многих приборов, которые используются повседневно. Тем не менее, до сих пор не все знают, что эти элементы питания бывают разного типа, и тем более, об отличиях разных батареек и аккумуляторов, а также особенностях их выбора. Именно эти вопросы мы и хотим прояснить сейчас, чтобы понять, какие же элементы питания АА можно считать самыми эффективными.

Купить пальчиковые (АА) батарейки в России
Купить пальчиковые (АА) батарейки в Украине

Где используются элементы питания АА?

Батарейки размера АА рассчитаны на довольно большую ёмкость, которой достаточно для работы многих бытовых приборов, а также другой портативной техники. Это определило их большую популярность во всем мире. Именно на элементах питания АА работают пульты от телевизоров, часы, кухонные весы, многие радиоуправляемые игрушки. Под такой тип аккумуляторов рассчитаны также популярные модели светодиодных фонарей, фотоаппараты, цифровые вспышки и т. д.

Долгое время пальчиковые батарейки оставались наиболее популярным видом портативного источника энергии. Не спешат они сдавать свои позиции и в наше время, несмотря на появление новых, ещё более эффективных вариантов. Купить батарейку АА можно буквально в любом уголке мира.

Разновидности пальчиковых батареек и аккумуляторов

В формате АА выпускаются как батарейки, так и аккумуляторы. Но несмотря на одинаковый размер, они могут существенно различаться по рабочим характеристикам. Поэтому при выборе элементов питания, нужно обязательно помнить о том, совместимы ли они с устройством, для которого покупаются.

Первыми в обиход вошли батарейки. Они могут использоваться всего один раз, пока полностью не разрядятся. Перезарядка никакие батарейки не подлежат. Тем не менее, именно они бывают более выгодными в некоторых ситуациях. Неоспоримым преимуществом батареек является их низкий саморазряд. Они могут даже полгода храниться полностью заряженные практически без потерь. Перед использованием дозарядка не требуется (она и невозможна), достаточно установить батарейку внутрь прибора и начать с ним работать. Разновидностей пальчиковых батареек довольно много, но в ходу остались практически только одни из них — щелочные. Они имеют большую ёмкость – прядка 3000 мАч и долго работают даже с современными энергозатратными приборами. Номинальное напряжение каждой батарейки данного типа – 1,5 В. Одними из лучших производителей щелочных батареек АА являются бренды Panasonic, GP и Duracell.

Со временем, помимо батареек использоваться стали и аккумуляторы. Хотя они в разы дороже, такие элементы питания можно не один раз заряжать и использовать заново. В случае постоянного использования приборов, работающих с элементами питания АА, этот вариант оказывается более выгодным.

Как и батареек, перезаряжаемых аккумуляторов такого размера существует несколько видов. Некоторые из них также практически вышли из употребления, а их место заняли более эффективные варианты. Среди востребованных стоит сказать о никель-металлгидридных. Онине имеют такого распространённого ранее недостатка, как эффект памяти. То есть, их не нужно обязательно полностью заряжать и разряжать, а изначальная ёмкость остаётся практически неизменной на протяжении всего срока эксплуатации.

Никель-металлгидридные аккумуляторы имеют ёмкость порядка 2500-3000 мАч. Они работают на протяжении 500 циклов, довольно быстро заряжаются повторно. При этом данный тип элементов питания остаётся доступным по цене. Следует помнить, что напряжение никель-металлгидридных аккумуляторов составляет 1,25 В. Существуют также LSD Ni-MH аккумуляторы с очень низким саморазрядом. Они гораздо эффективнее предыдущего типа, когда речь идет о долгом хранении элементов питания заряженными перед использованием. Эти аккумуляторы также более устойчивы к морозам, а общее количество циклов их перезарядки – до 1500. Первыми LSD Ni-MH аккумуляторы выпустила компания Eneloop, но сейчас они продаются практически под всеми популярными брендами.

Такого же размера, как АА аккумуляторы, выпускаются и другие перезаряжаемые элементы питания. Это литий-ионные аккумуляторы — ещё более современный вариант. Они также имеют большую ёмкость. Использовать такие элементы питания можно на протяжении 500 циклов. Однако их напряжение отличается от предыдущего варианта и составляет от 1,5 до 3,7 В, поэтому далеко не все аккумуляторы этого типа можно использовать вместо гальванических АА.

В последнее время появились ещё высокотоковые IMR литий-ионные аккумуляторы, которые могут обеспечить нормальную работу даже очень мощного оборудования. В частности, на таких элементах питания работают сверхяркие диодные фонари. Их напряжение также составляет 3,7 В.

Меры предосторожности при работе с батарейками и аккумуляторами

Как бы ни были безопасны современные элементы питания по сравнению с более старыми моделями, пользователям все же необходимо соблюдать определённые меры безопасности. Это поможет аккумуляторам и простым батарейкам служить дольше, а также уберёт оборудование от поломок.

Хранить любые элементы питания нужно в сухом и теплом (но не жарком) помещении. Нельзя оставлять их внутри оборудования, которое не используется. Если для работы фонаря или машинки на радиоуправлении требуется более одного элемента питания, выбирать нужно непременно одинаковые и заряженный на одном уровне. А перед их установкой желательно протереть контакт прибора и оба полюса аккумулятора любой чистой тканью.

Если батарейка стала ощутимо греться при работе, выделять неприятный химический запах или изменила форму, её необходимо утилизировать. Ни в коем случае нельзя пытаться зарядить батарейки повторно или разобрать их либо аккумуляторы.

На основе этой информации, вы сможете более логично и осознанно выбирать для себя подходящие пальчиковых батарейки или аккумуляторы, а также использовать их максимально эффективно и долго.

Так что же выбрать, если нужен самый лучший аккумулятор или батарейка?

Как вы уже поняли, конкурировать батарейки с аккумуляторами вряд ли могут. Они ориентированы немного на разные аспекты использования. Если элемент питания нужен для экономного оборудования или само это устройство будет использоваться совсем не долго, конечно же, выгоднее будет купить батарейку. Она обойдется намного дешевле, и ее не жалко будет утилизировать сразу же после использования. А чтобы батарейка действительно хорошо послужила, выбирайте Duracell, XP и другие качественные бренды. Лучше всего покупать их в специализированных магазинах, чтобы минимизировать риск приобретения подделки.

Если же элементы питания нужны для частого использования, гораздо экономнее будет приобрести аккумуляторы. Даже с учетом их более высокой стоимости и покупки зарядного устройства, цена будет ниже, чем 500 штук хороших батареек. На стоимость аккумулятора повлияет и его емкость, но в этом отношении отталкиваться стоит именно от собственных потребностей и бюджета. Если выбор пал на долговечные LSD аккумуляторы, выбирайте те, которые произведены в Японии. Именно они считаются самыми высококачественными. Это могут быть Eneloop, Sony, Duracell и другие. Возможно, для вашего оборудования подойдут и литий-ионные аккумуляторы, которые маркируются 14500. Но обязательно сверьтесь с допустимым уровнем напряжения, иначе оборудование попросту выйдет из строя.

Купить пальчиковые (АА) батарейки в России
Купить пальчиковые (АА) батарейки в Украине

7 лучших аккумуляторных батареек — Рейтинг 2020 года (Топ 7)

Если бы батарейки не придумали (а типоразмеру АА уже больше ста лет), их все равно пришлось бы изобрести: без сменного стандартизированного источника питания любую портативную технику трудно представить. Детские игрушки, фотоаппараты, модели на радиоуправлении, дистанционные пульты управления, фонарики, электронные часы, переносные приборы и прочие девайсы без элементов питания станут красивой, но бесполезной грудой высокотехнологичного «мусора». Элементы питания дают жизнь достижениям технического прогресса и делают это незаметно до тех пор, пока в них теплится заряд. Вопрос сохранения и восстановления этого пресловутого заряда и привел к созданию многократно перезаряжаемых аккумуляторных батареек. Поскольку ключевые характеристики любого аккумулятора (удельная емкость, ресурс, токоотдача) прямо зависят от технологии производства, то в сегодняшнем рейтинге о лучших аккумуляторных батарейках мы поговорим на примере самого популярного типоразмера АА. Нужен другой? Тогда просто выберите его из той же понравившейся линейки.

Поскольку изначально батарейки и были батарейками (то есть одноразовыми источниками тока), то им неизбежно потребовалась стандартизация – а уже затем в стандартные типоразмеры начали вписывать аккумуляторы, благо никелевые имеют сходное с солевыми полуторавольтовыми батарейками рабочее напряжение (никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные – 1,2 В, никель-цинковые – 1,6 В). И более того – еще лет десять назад появились полуторавольтовые литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы форматов АА и ААА, использующие внутренний преобразователь напряжения: интересное решение для тех, кому нужен именно аналог обычной батарейки, но быстро перезаряжающийся (причем без зарядного устройства – от встроенного разъема USB).

Рейтинг лучших аккумуляторных батареек АА

Какую аккумуляторную батарейку лучше купить?

У любого аккумулятора важнейшие параметры, определяющие его применяемость (типоразмер и рабочее напряжение примем за константу – они определяются конструкцией устройства, для которого мы покупаем аккумуляторы) – это емкость и максимальный ток разряда. С емкостью в принципе все понятно: чем больше – тем лучше. Но нужно помнить, что емкость у любого аккумулятора, будь это хоть автомобильный свинцово-кислотный, хоть литий-полимерный в смартфоне, не является постоянной величиной и зависит от тока, которым ведется разряд. Этим пользуются некоторые производители, указывая емкость при минимальном токе разряда – реальная же для мощного потребителя будет ниже.

Максимальный ток разряда должен соответствовать потреблению устройства – это понятно. Но стоит учитывать, что многие устройства потреблять в импульсном режиме могут и больше номинала: например, фотовспышки в момент начала заряда конденсатора, аккумуляторные модели автомобилей (и вообще все, где есть электродвигатели). Именно поэтому тот же Panasonic разделяет свою линейку Eneloop на три: помимо «обычных» Eneloop, есть Eneloop Lite для устройств с малым энергопотреблением и Eneloop Pro для высоких токовых нагрузок.

У всех никелевых аккумуляторов в той или иной мере присутствует саморазряд – поэтому для длительного хранения заряженными (например, в «аварийном» фонарике) лучше выбирать аккумуляторы линеек LSD (low self-discharge). Правда, этот «низкий саморазряд» производители понимают по-разному, так что рекомендацию можно сделать даже конкретнее: первое слово в ней будет Panasonic, а второе…

Удачных вам покупок!

Чем опасны батарейки

Мы живем в мире, немыслимом без батареек, они прочно вошли в наш быт. Еще несколько десятилетий назад батарейки намного реже использовались в повседневной жизни, что было связано с их достаточно высокой стоимостью, обусловленной сложностью производства и просто малым потребительским спросом. В последние годы не только значительно удешевился процесс промышленного изготовления автономных источников питания, но и повысилась их востребованность. Бытовая электроника стала широкодоступна, многие устройства (телевизоры, кондиционеры, аудиоцентры) оснащены пультами дистанционного управления, для функционирования которых необходимы батарейки. Огромная армия детских электронных игрушек также требует использования автономных источников питания. Появилось множество портативных бытовых приборов (наручные часы, плееры, зубные щетки), для работы которых также нужны батарейки.

Раньше использованные батарейки без долгих раздумий выбрасывались вместе с бытовым мусором, и, так как объём данного класса отходов был достаточно мал, это не представляло острой проблемы.

Не задумываясь, или имея недостаточно информации об опасности, которую представляет отслужившая свой срок батарейка, многие до сих пор отправляют ее в обычное мусорное ведро, в результате, только на свалках Москвы за год скапливается более 15 миллионов батареек.

По статистике, московская семья ежегодно выбрасывает до 500 грамм использованных элементов питания. Суммарно в столице набирается 2-3 тысячи тонн выброшенных батареек в год. В США американцы ежегодно покупают почти три миллиарда различных батареек, и около 180 тысяч тонн этих батареек в итоге попадают на свалки по всей стране.

Подсчитано, что в среднем батарейки составляют около 0,25% от объёма всего собираемого в мегаполисах мусора.

Что мы называем батарейкой?

Батарейка — это гальванический элемент или аккумулятор, предназначенный для автономного(независимого) питания различных устройств. Батарейка, по сути — источник тока. Внутри герметичной оболочки располагается схема, состоящая из анода и катода, погруженных в электролит. При погружении, между анодом и катодом (полюсами), в результате химических реакций между тяжелыми металлами (ртуть, магний, марганец, кадмий, никель, свинец) и щелочами возникает разность потенциалов — напряжение.

Первые шаги к появлению батарейки были сделаны в 1791 году, когда Луиджи Гальвани в своем «Трактате о силах электричества при мышечном движении» описал свое открытие электрохимической цепи, случайно построенной им при изучении свойств препарированных лапок лягушек. Значительно позже, на основе его наблюдений Гастон Планте создал элемент питания, который являлся, по сути, первым аккумулятором, в котором использовалась свинцовая пластина, погружённая в слабый раствор серной кислоты.

Какие бывают батарейки?

• угольно-цинковые

Это самые распространённые батарейки, которые используются, прежде всего, в различных бытовых устройствах (пульты дистанционного управления, детские игрушки, и многие другие).

• щелочные, или алкалиновые, щелочно-марганцевые. 

Срок службы таких батареек более продолжительный, чаще они используются для фотоаппаратов.

Используются для мобильных телефонов.

Батарейки могут быть одноразовыми и многоразовыми (аккумуляторные батареи).

Современные батарейки лёгкие по весу, хорошо работают при высоких и низких температурах и являются автономным источником постоянного электрического тока.

Какие батарейки наиболее опасны — одноразовые или аккумуляторные?

В быту активно используются как одноразовые, так и аккумуляторные батарейки.

Аккумуляторы чаще находят применение в мобильных устройствах, ноутбуках, компьютерах, цифровых видеокамерах, фотоаппаратах. Именно в аккумуляторных (перезаряжаемых) батарейках содержатся опасные для окружающей среды соединения никеля и кадмия, гидрид никеля и литий.

Одноразовые батарейки используются в многочисленных детских игрушках, калькуляторах, пультах, фонариках они не содержат тяжелых металлов ртути и кадмия, в них присутствуют цинк и марганец, не оказывающие таких катастрофических влияний на организм и окружающую среду.

Можно сказать, что одноразовые батарейки менее вредны сточки зрения их потенциального загрязняющего влияния, однако, частота использования, и объем образующихся отходов гораздо выше. К тому же, будучи выброшенными не полностью разряженными, именно они становятся причиной пожаров на свалках.

В чем же проблема?

Батарейка, даже отслужившая свой срок, не представляет опасности, при условии, что ее корпус не поврежден, и она хранится при комнатной температуре и минимальной влажности. Попадая же вместе с бытовыми отходами на свалку, и подвергаясь воздействию разнообразных атмосферных факторов, батарейка начинает ржаветь и разрушаться под воздействием коррозии. Ее корпус теряет герметичность, содержимое получает доступ во во внешнюю среду, отравляя ее, и ее обитателей.

Что происходит с батарейкой на свалке?

Щелочь и тяжелые металлы из разрушившейся батарейки представляют опасность для окружающей среды. Поступая вначале в почву, токсичные вещества достигают грунтовых вод, откуда попадают в водоемы, в том числе и те, из которых ведется забор водопроводной воды. Химическому загрязнению подвергаются земли и произрастающие на них растения, в том числе и многочисленные пищевые культуры; мясо и молоко сельскохозяйственных животных, пасущихся на зараженных пастбищах, тоже становятся опасным. Опасна не только пассивная коррозия, в результате которой батарейки загрязняют почву и воду; нередко свалки подвергаются

самовозгоранию, и находящиеся в мусоре батарейки, нагреваясь, выделяют в атмосферу диоксины, заражая еще и воздух. Диоксины в десятки тысяч раз ядовитее цианида и являются причиной раковых заболеваний и заболеваний репродуктивной системы.

В чем опасность содержимого батарейки?

Наибольшую опасность представляют содержащиеся в батарейках тяжелые металлы, прежде всего ртуть.

 Ртуть — сильнейший яд, относящийся к первому классу опасности. Накапливаясь в тканях всех органов, вызывает нервные расстройства и расстройства двигательного аппарата, заболевания дыхательной системы, ухудшает зрение и слух, приводит к повреждению головного мозга и нервной системы в целом, разрушительно действует на почки и печень. Особо опасна для детей. Справедливости ради надо заметить, что технология производства современных батареек не подразумевает использования ртути, однако, она массово использовалась до 2001 года.

Не меньшую угрозу представляют и другие тяжёлые металлы: кадмий, свинец.

Свинец — накапливается в почках и вызывает сильнейшие расстройства нервной системы и заболевания мозга.

Кадмий — накапливается в почках, печени, костях и щитовидной железе. Приводит к возникновению раковых заболеваний. В настоящее время во всем мире постепенно идёт замена еще достаточно распространённых и никель-кадмиевых аккумуляторов на более продвинутые и безопасные с экологической точки зрения никель-металл-гидридные и литий-ионные. В них больше электрическая ёмкость и количество циклов зарядки-разрядки. Но и они рано или поздно выходят их строя и требуют утилизации.

Токсичное воздействие тяжелых металлов на организм не проявляется одномоментно, полученные с водой и пищей микродозы отравляющего вещества накапливаются в организме на протяжении многих лет, оказывая разрушающее влияние.

Что можно сделать для предотвращения опасности?

• Уменьшить частоту использования батареек, отдавая предпочтение приборам, не требующим их применения;

• Использовать аккумуляторы, вместо одноразовых батареек. В долговременной перспективе очевидны как экономические, так и экологические выгоды: аккумуляторы выдерживают могут перезаряжаться более тысячи раз, и служат многие годы;

• Покупать батарейки с маркировкой «без ртути»;

• Не выбрасывать использованные батарейки и аккумуляторы вместе с другим мусором. На корпусе каждой батарейки производитель размещает специальный знак (изображение перечеркнутого мусорного ведра), указывающий на недопустимость утилизации совместно с бытовым мусором.

Так куда же выбросить батарейку?

В последние 5-10 лет в крупных городах найти пункт приема отслуживших свой срок элементов питания не представляет проблемы. Контейнеры для сбора батареек установлены во многих торговых центрах, магазинах электроники и бытовой техники. Многочисленные волонтерские организации организуют передвижные пункты сбора.

Собранные батарейки отправляют на специальные предприятия по их переработке. В России промышленная переработка находится на этапе становления, активно функционирует только одна линия по утилизации батареек, расположенная в Челябинске. Часть собранных элементов питания отправляется на предприятия, расположенные в Европе. Сейчас, с набирающим силу распространением этичного, осознанного отношения к потреблению мы просто не можем закрывать глаза на проблему утилизации батареек.

Помните, что сохранение здоровья планеты и последующих поколений — это ответственность каждого из нас.

Правила и рекомендации по эксплуатации элементов питания

Для того, чтобы элементы питания (ЭП) прослужили Вам максимально возможный срок, а также чтобы устройства, с которыми они работают, радовали Вас своей безотказной работой, советуем придерживаться следующих несложных правил и рекомендаций:

Избегайте механических повреждений и теплового воздействия на элементы питания

При деформации корпуса и сильном нагреве внутренние компоненты батареи вступают в непредусмотренную конструктивом реакцию, в результате которой бурно выделяется газообразная субстанция. Газы оказывают чрезмерное давление на всю внутреннюю поверхность цилиндра гальванического элемента. Такая ситуация приводит к разрушению корпуса, протечке электролита или взрыву, что вполне может нанести ущерб здоровью пользователя или используемой им технике.
Соблюдение же разумных правил и режима работы, аккуратное обращение с элементом питания, предотвращение чрезмерного нагрева (выше 50°С) его поверхности — в таком случае эксплуатация изделия исключает угрозу жизни и материальным ценностям.

Не устанавливайте одновременно новые и использованные батарейки, а также элементы различных типов и от разных производителей

Тип, изготовитель и степень эксплуатации элементов питания, применяемыx совместно в составе единого батарейного блока, должны быть строго одинаковыми. В противном случае, нагрузка в блоке перераспределяется, перегружая слабейший элемент, что быстро приводит к его выходу из строя. Кроме того, качество работы такой батареи будет определяться характеристиками самого худшего источника питания. Для гарантированной работы приобретайте сразу необходимое количество элементов в заводской упаковке от известного бренда.
При использовании солевых батарей (R03, R6) не следует использовать один комплект сразу до полного разряда. К примеру, при работе радиоприёмника не стоит нагружать источник питания более двух часов. Будет лучше, чередовать работу от нескольких подобных комплектов, тем самым увеличивая суммарную продолжительность работы. Некоторая передышка от процесса выработки энергии позволяет солевым батарейкам восстановить однородность электролита и продлить их «жизнь».

Соблюдайте полярность. Не замыкайте контакты

Не соблюдение данного правила эксплуатации ведёт к нарушению целостности и формы корпуса ЭП, вздутию, утечке электролита и даже взрыву. Повышение внутреннего давления из-за неправильной работы конструкции, которое пытается найти выход в виде взрыва или разрушения стенок закрытого источника питания, может привести к заливанию отсека для батарей химическим реактивом и его порче, к попаданию активных реагентов на внутренние платы и микросхемы и даже к безвозвратному выходу из строя устройства потребителя.

Не стоит давать элементы питания детям

В процессе игры ребёнок может засунуть в рот и проглотить батарейку, что с большой долей вероятности приведёт к проблемам со здоровьем. Попытка же разобрать или повредить корпус источника энергии вызовет вытекание активного электролита, следствием которого может явиться ожог кожных покровов и слизистых оболочек тела. В подобном случае следует незамедлительно промыть пострадавший участок большим количеством воды и обратиться за медицинской помощью.

Возможность перезарядки элементов питания

Содержимое батарейки с течением времени меняется из-за химических реакций. Когда запас исходных элементов истощается, вырастает внутреннее сопротивление, и это означает, что батарейка исчерпала свой ресурс. Она становится непригодной для дальнейшего использования. Заряжать солевые, щелочные, а тем более литиевые батарейки категорически запрещается, так как пользователь подвергает себя и используемое устройство большой опасности, что обусловлено перегревом, и как следствие — высокой вероятностью взрыва, выбросом вредных компонентов и утечкой электролита. Отработанные ЭП требуется обязательно утилизировать в переработку.

Перезарядке подлежат только лишь аккумуляторы! Они имеют специально предназначенную для этого конструкцию. В аккумуляторе реализована возможность под воздействием силы тока повернуть химические реакции вспять, то есть с помощью зарядного устройства восстановить продукты реакции до исходного состояния. Зарядное устройство пропускает через аккумулятор электрический ток, но только в обратном направлении. Структура аккумулятора возвращается в рабочее состояние, и его можно снова задействовать по прямому назначению.
В среднем, никель-металлгидридные аккумуляторы способны выдержать до тысячи циклов перезарядки.

Ni-MH аккумуляторы после приобретения желательно «потренировать». Для этого нужно выполнить 3-4 цикла полной зарядки/разрядки, что позволит достигнуть заявленного предела ёмкости, потерянной при транспортировке и хранении устройства после выхода с конвейера.

Утилизация отработанных элементов питания

Аккумулятор или батарейка, рано или поздно, вырабатывают свой ресурс. Но выбрасывать с бытовым мусором их ни в коем случае нельзя. Под воздействием атмосферных процессов корпус ЭП будет со временем повреждён, и химические реактивы начнут отравлять почву и окружающую среду. Подсчитано, что одна пальчиковая батарейка, выброшенная на свалку, способна провести загрязнение примерно двадцати квадратных метров земли, а в лесу на этой площади живут и растут два дерева, два крота, один еж и несколько тысяч дождевых червей. Поэтому отслужившие свой срок источники питания необходимо сдавать только в специальные пункты приема, откуда они после сортировки пойдут в переработку. 
Переплавка позволит извлечь из утилизированных батарей металлы: железо, цинк, алюминий, литий, медь и пр. В общей сложности, около 98% компонентов можно переработать и использовать повторно без особого вреда для природы.

Рекомендуемые температурные режимы эксплуатации ЭП

При соблюдении указанного диапазона возможна нормальная работа источников питания с максимальным использованием заложенного ресурса по энергоотдаче и сроку службы:
— для солевых батареек: от 0°С до +50°С ;
— для щелочных батареек: от -20°С до +50°С ;
— для литиевых ЭП: от -25°С до +60°С ;
— для никель-металлгидридных аккумуляторов: от -20°С до +50°С.

Общие рекомендации по хранению ЭП

Батарейки очень желательно хранить в заводской упаковке. Это обеспечит их защиту от различных факторов окружающей среды и поможет не спутать новые элементы с уже использованными, предохранит контакты от соприкосновения с металлическими поверхностями.

В случае, когда заводская упаковка отсутствует, разместите батарейки в пластиковом или деревянном, но ни в коем случае не металлическом, контейнере.
Не храните вместе с батарейками монеты и другие металлические предметы. Разместите соседние батарейки так, чтобы их положительные и отрицательные полюсы не соприкасались. Если это трудноосуществимо, проложите контактные зоны изолирующим материалом, не проводящим ток.
Храните батарейки при комнатной или чуть более низкой температуре. В большинстве случаев подходит любое прохладное место, в которое не проникают прямые солнечные лучи. Даже при сравнительно высокой температуре 25°C обычная батарейка за год теряет лишь несколько процентов своего заряда.
Хранение батареек при отрицательных температурах не рекомендуется, так как увеличивается саморазряд. Перед использованием взятых из холода батареек лучше будет дать им согреться до комнатной температуры.

Контролируйте влажность воздуха. При повышенной влажности воздуха (более 50%) или опасности образования конденсата батарейки следует держать в герметичном контейнере.

Аккумуляторная революция: лучшая батарея: Nature News & Comment

Мобильный мир зависит от литий-ионных батарей — современных аккумуляторов энергии. В прошлом году потребители купили пять миллиардов литий-ионных элементов для энергоемких ноутбуков, фотоаппаратов, мобильных телефонов и электромобилей. «Это лучшая аккумуляторная технология, которую когда-либо видели», — говорит Джордж Крэбтри, директор Объединенного центра США по исследованиям в области накопления энергии (JCESR), который базируется в Аргоннской национальной лаборатории недалеко от Чикаго, штат Иллинойс. Но Крэбтри хочет добиться гораздо большего.

Современные литий-ионные аккумуляторы содержат в два раза больше энергии по весу, чем первые коммерческие версии, проданные Sony в 1991 году, и стоят в десять раз дешевле. Но они приближаются к своему пределу. Большинство исследователей думают, что усовершенствования литий-ионных элементов могут выжать максимум на 30% больше энергии по весу (см. «Включение»). Это означает, что литий-ионные элементы никогда не обеспечат электромобилям 800-километровую дальность действия бензобака и не обеспечат энергоемкие смартфоны многодневным запасом энергии.

В 2012 году хаб JCESR выиграл 120 миллионов долларов США от Министерства энергетики США, чтобы сделать шаг вперед за пределы литий-ионных технологий. Заявленная цель состояла в том, чтобы сделать элементы, которые при увеличении до уровня коммерческих аккумуляторных батарей, используемых в электромобилях, были бы в пять раз более энергоемкими, чем стандартные сегодня, и в пять раз дешевле всего за пять лет. Это означает достижение цели в 400 ватт-часов на килограмм (Wh kg ⁻¹ ) к 2017 году.

Крэбтри называет эту цель «очень агрессивной»; Опытный исследователь батарей Джефф Дан из Университета Далхаузи в Галифаксе, Канада, называет это «невозможным».Плотность энергии аккумуляторных батарей выросла всего в шесть раз с момента появления первых свинцово-никелевых аккумуляторных батарей в 1900-х годах. Но, говорит Дан, цель JCESR фокусирует внимание на технологиях, которые будут иметь решающее значение для помощи миру в переходе на возобновляемые источники энергии — например, накопление солнечной энергии в ночное время или в дождливый день. И хаб в США — далеко не один. Многие исследовательские группы и компании в Азии, Америке и Европе смотрят за пределы литий-ионных аккумуляторов и проводят стратегии, которые могут свергнуть их с престола.

Источник: C.-X. Zu & H. Li Energy Environ. Sci. 4, 2614–2624 (2011) / Avicenne

Избавьтесь от мертвого веса

Инженер-химик Элтон Кэрнс подозревал, что он приручил многообещающую, но безумную химию аккумуляторов в начале прошлого года, когда его элементы размером с монету все еще оставались сильными даже после нескольких месяцев непрерывной разрядки и подзарядки. К июлю его элементы в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния, прошли 1500 циклов и потеряли только половину своей емкости ¹ — производительность примерно на уровне лучших литий-ионных аккумуляторов.

Его батареи основаны на литий-серной (Li-S) технологии, в которой используются чрезвычайно дешевые материалы и теоретически они могут содержать в пять раз больше энергии по весу, чем литий-ионные (на практике, как подозревают исследователи, это, вероятно, будет только в два раза больше). Li – S батареи были впервые заявлены 40 лет назад, но исследователи не смогли заставить их выдержать около 100 циклов. Сейчас многие думают, что эти устройства — технология, наиболее близкая к тому, чтобы стать коммерчески жизнеспособным преемником литий-ионных аккумуляторов.

Одним из основных преимуществ Li – S, по словам Кэрнса, является то, что он избавляется от «мертвого веса» литий-ионной батареи. Внутри типичного литий-ионного элемента пространство занимает слоистый графитовый электрод, который делает немного больше, чем вмещает ионы лития. Эти ионы проходят через жидкий электролит, несущий заряд, в электрод из слоистого оксида металла. Как и во всех батареях, ток генерируется, потому что электроны должны течь по внешней цепи, чтобы сбалансировать заряды (см. «Радикальные изменения конструкции»).Чтобы перезарядить батарею, прикладывается напряжение, обратное потоку электронов, которое также заставляет ионы лития возвращаться обратно.

В Li – S батарее графит заменен полоской чистого металлического лития, который выполняет двойную функцию как электрод, так и поставщик ионов лития: он сжимается во время работы батареи и восстанавливается, когда батарея заряжается. А оксид металла заменяется более дешевой, более легкой серой, которая действительно может упаковывать литий: каждый атом серы связывается с двумя атомами лития, тогда как для связывания только с одним литием требуется более одного атома металла.Все это создает явное преимущество в весе и стоимости для технологии Li – S.

Но реакция между литием и серой вызывает проблемы. По мере того, как аккумулятор заряжается и разряжается, растворимые соединения Li – S могут просачиваться в электролит, разрушая электроды, так что аккумулятор теряет заряд и элемент слипается. Чтобы предотвратить это, Кэрнс использует уловки, ставшие возможными благодаря достижениям в области нанотехнологий и химии электролитов, включая фальсификацию своего серного электрода связующими из оксида графена и использование специально разработанных электролитов, которые не растворяют литий и серу в такой степени.Кэрнс предсказывает, что элемент коммерческого размера может достичь плотности энергии около 500 Вт · ч · кг ^-1 . По его словам, другие лаборатории показывают аналогичные результаты.

Некоторые исследователи сомневаются, что академическая радость приведет к коммерческому успеху. В лабораториях часто используется небольшое количество серы и большое количество электролита, с которым относительно легко работать, но при этом не создается энергоемкая батарея. По словам Стива Виско, который более 20 лет работал над Li-S на аккумуляторной фирме PolyPlus в Беркли, всего в 5 км к западу от лаборатории Кэрнса, повышение содержания серы и уменьшение электролита увеличивает вероятность образования комков в элементе. По его словам, будет также сложно создать дешевую коммерческую ячейку, работающую в широком диапазоне температур.

По крайней мере одна компания поддерживает перспективы Li – S: Oxis Energy в Абингдоне, Великобритания. В нем говорится, что он отработал большие элементы в течение впечатляющих 900 циклов при плотности энергии, соответствующей нынешним литий-ионным элементам.Oxis работает с Lotus Engineering со штаб-квартирой в Анн-Арборе, штат Мичиган, над проектом по достижению 400 Вт · ч кг ⁻¹ к 2016 году для электромобиля.

Упакуйте больше штампа на ион

Как самый легкий металл в мире, литий обеспечивает огромное преимущество в весе. Но некоторые исследователи утверждают, что следующее поколение клеток должно переключиться на более тяжелые элементы, такие как магний. В отличие от ионов лития, которые могут нести только один электрический заряд каждый, двухзарядные ионы магния перемещаются по два за раз, мгновенно увеличивая электрическую энергию, которая может быть высвобождена для того же объема.

Магний, однако, сталкивается со своей проблемой: в то время как литий проникает сквозь электролиты и электроды, магний с двумя своими зарядами движется, как будто через патоку.

Питер Чупас, исследователь аккумуляторов из Аргоннской национальной лаборатории, который работает с JCESR, излучает высокоэнергетические рентгеновские лучи на магний в различных электролитах, чтобы выяснить, почему он испытывает такое сильное сопротивление. На данный момент он и его коллеги обнаружили, что магний оказывает сильное притяжение на атомы кислорода в любом окружающем растворителе, привлекая кластеры молекул растворителя, которые делают его более объемным.По словам Крэбтри, такие фундаментальные исследования являются ключом к созданию лучшей батареи, но обычно они не проводятся в промышленности. «Обычно НИОКР основаны на пробах и ошибках, а не на фундаментальных исследованиях», — говорит он. По его словам, именно здесь JCESR дает преимущество в этой области.

Материаловед Кристин Перссон из Лоуренса Беркли использует суперкомпьютер для моделирования внутренних компонентов возможных новых батарей, пытаясь найти комбинацию электродов и электролитов, которая позволит магнию легче проходить через них.«Прямо сейчас мы перерабатываем около 2000 различных электролитов», — говорит она.

«Всего за пять лет в пять раз больше энергии и в пять раз дешевле:« невыполнимая »цель?»

Перссон и Гербранд Седер, ученый-материаловед из Массачусетского технологического института в Кембридже, основали компанию по разработке этих аккумуляторных батарей с более высоким зарядом. Компания Pellion Technologies, базирующаяся в Кембридже, хранит молчание о своих результатах; опубликована только одна статья об электролитах ² .Ряд патентов, опубликованных в конце 2013 года, намекают на то, что компания разрабатывает более открытые электродные структуры, чтобы помочь ионам магния течь. Крупные производители электроники, такие как Toyota, LG, Samsung и Hitachi, также работают над такими ячейками, публикуя мало информации, кроме случайных тизеров.

Пока компании тайно работают, Перссон продолжает анализировать то, что она называет «электролитным геномом». Подход суперкомпьютера также может помочь в поиске аккумуляторов, сделанных из других многозарядных (или «многовалентных») металлов, таких как алюминий и кальций.Седер призывает к терпению, указывая на то, что исследования химии литий-ионных аккумуляторов были начаты 40 лет назад. «У нас так мало информации о многовалентных ионах», — говорит он.

Сделайте батареи, которые дышат

Винфрид Вилке, который описывает себя как «чрезвычайно счастливый обладатель электромобиля Tesla S», считает, что этот автомобиль изменил его мнение о приоритетах исследования аккумуляторов.

Пять лет назад Вилке, возглавляющий подразделение IBM по нанонауке и технологиям в Сан-Хосе, Калифорния, запустил проект по разработке автомобильного аккумулятора с дальностью действия 800 км. Вначале он сосредоточился на теоретическом достижении энергоемкого электрохимического накопления: окислении лития кислородом, взятым из воздуха. Такие «дышащие» батареи имеют огромное преимущество в весе по сравнению с другими типами, потому что им не нужно носить с собой один из основных ингредиентов. Литий-кислородная (Li-O) батарея теоретически может накапливать энергию так же плотно, как бензиновый двигатель — более чем в десять раз лучше, чем современные автомобильные аккумуляторные батареи.

Но, проехав на своем электрическом родстере более 22 000 километров, Вилке доволен запасом хода в 400 километров, который уже обеспечивает его аккумулятор.По его словам, настоящая проблема — это деньги: аккумуляторные батареи для электромобилей стоят более 500 долларов за ⁻¹ кВтч. «Что сдерживает массовое распространение электромобилей, так это цена, а не плотность энергии», — говорит он. Итак, Wilcke теперь предпочитает более дешевую дыхательную батарею на основе натрия. Теория предсказывает, что натриево-кислородные (Na-O) батареи могут обеспечить только половину плотности энергии Li-O, но это все равно в пять раз лучше, чем литий-ионные батареи. К тому же натрий дешевле, чем литий, поэтому Na – O может, как надеется Вилке, приблизиться к цели ^–1 долларов за киловатт-час, которую JCESR и другие поставили в отношении доступности.

На изменение взглядов Вилке, несомненно, повлиял тот факт, что многие оставили надежду на Li – O. Исследователи, которые пытались заставить его работать в течение последних 20 лет, боролись с нежелательными побочными реакциями: углерод в электролите и материале электрода реагирует с литием и кислородом с образованием карбоната лития, так что в каждом цикле около 5-10% теряется емкость аккумулятора. Примерно через 50 циклов аккумулятор задыхается. «Суть в том, что Li – O не имеет никаких шансов для транспортных средств», — говорит Стэнли Уиттингем из Бингемтонского университета в Нью-Йорке, который изобрел концепцию литий-ионных аккумуляторов в 1970-х годах и до сих пор стремится добиться от них максимальной производительности.Исследователи, надеющиеся реанимировать Li – O, включают Питера Брюса, химика из Университета Сент-Эндрюс, Великобритания. «Мы ближе к тому, что нужно, чем были несколько лет назад», — утверждает он. Но многие считают это безнадежным делом.

Вилке проявил интерес к натриевой дыхательной батарее в прошлом году после удивительного открытия, сделанного группой, в которую входили Юрген Янек и Филипп Адельхельм из Университета Юстуса-Либиха в Гиссене в Германии. Они обнаружили, что батарея Na – O перезаряжается более эффективно, чем Li – O, не усложняя побочные реакции ³ .«Мы попробовали и были очень ошеломлены», — говорит Вилке. К тому же, по его словам, он работает с дешевыми электродами и электролитами. Янек говорит, что его команда теперь показала, что его батарея может работать обратимо, по крайней мере, в течение 100 циклов — неплохо для первых дней использования этой технологии. Химический гигант BASF теперь работает с ними.

Дан, например, не убежден. Ведутся споры о том, потребуется ли для дыхательных батарей тяжелое фильтрующее оборудование для извлечения кислорода из воздуха, которое сократит или даже устранит их преимущество в соотношении энергии на вес.«Na – O — это последнее повальное увлечение», — говорит Дан. Но Вилке готов поспорить иначе.

Развивайте сеть

Дональд Садоуей представляет будущую батарею, похожую на плавильный завод: он представляет ящики размером с транспортные контейнеры, каждый из которых вмещает 20 стальных блоков размером с холодильник, содержащих литры расплавленных металлов и солей, нагретых до 500 °. С.

Такие батареи никогда не поместятся в автомобиле и не могут сравниться с литий-ионными по таким показателям, как запас энергии на единицу веса.Но когда дело доходит до хранения энергии для электросети или других непереносных приложений, размер не имеет значения. Вместо небольшой, легкой батареи, которая обладает мощной мощностью, людям нужна батарея, которая дешево разливает и выделяет малые и большие количества электроэнергии без особого обслуживания. JCESR хочет, чтобы такие батареи прослужили 7000 циклов, или около 20 лет.

«Поле открыто, — говорит Седер. Поставщики электросетей использовали, например, банки дешевых старомодных свинцово-кислотных аккумуляторов или стопки литий-ионных аккумуляторов.Головокружительное множество других химических веществ находится в разработке, включая цинк-воздух и натрий-ион. Большинство технологий стоят в пять раз дороже, чем запланированная JCESR 100-кВтч ⁻¹ .

Садовей, химик-материаловед из Массачусетского технологического института, разрабатывает альтернативу с двумя слоями расплавленного металла в качестве электродов, разделенных их различной плотностью, и слоем расплавленного солевого электролита. Слои металла набухают или сжимаются, когда ионы проходят между ними, накапливая или высвобождая энергию.Поскольку все жидкое, нет ничего, что могло бы треснуть после тысяч циклов, как твердые электроды.

Крэбтри, Дан и другие исследователи беспокоятся об энергии, необходимой для поддержания расплавления компонентов. Но Садоуи говорит, что процессы зарядки и разрядки производят достаточно тепла сами по себе. Его компания — Ambri в Мальборо, штат Массачусетс — в этом году планирует установить испытательные батареи на Гавайях и на военной базе на Кейп-Код, штат Массачусетс, каждая из которых будет обеспечивать выработку десятков киловатт-часов.

Другие исследовательские группы разрабатывают менее радикальные проточные батареи, в которых топливо состоит из двух жидкостей, которые передают ионы друг другу через мембрану. Жидкости могут храниться в резервуарах вне батареи и при необходимости перекачиваться, чтобы протекать друг мимо друга, поэтому можно бесконечно хранить большее количество энергии, просто используя резервуары большего размера. Но им действительно нужны насосы и клапаны, которые, по словам Садоуэя, потребуют обслуживания.

В коммерческих проточных батареях ионы ванадия используются в жидкости с обеих сторон барьера.Но ванадий и мембраны дороги: самая большая в мире проточная батарея, установленная на ветряной электростанции в Китае, вероятно, стоит 1 000 кВт · ч ^-1 , оценивает Хуамин Чжан из Даляньского института химической физики Китайской академии наук. «Стоимость ванадия просто убивает», — говорит Майкл Азиз, материаловед из Гарвардского университета в Кембридже, Массачусетс.

В январе этого года группа, в состав которой входит Азиз, объявила ⁴ , что дешевые органические химические вещества, называемые хинонами, могут использоваться в проточной батарее в сочетании со стандартным жидким электродом, таким как бром.Азиз проверял свою систему более 100 раз, и она все еще работает. Он надеется, что сможет получить такие батареи ниже волшебных 100 кВтч ⁻¹ , но «прямо сейчас это игрушка в вытяжном шкафу в лаборатории», — говорит он. «Невозможно узнать истинную стоимость, пока вы не начнете массовое производство».

Крабтри называет эту работу «многообещающей» и говорит, что JCESR также рассматривает органические химические вещества для проточных батарей. Другой вариант, который она преследует, — использовать жидкий Li – S и твердый литий в своего рода полупотоковой батарее.

«Это первые дни: люди смотрят на действительно необычные системы, и все пытаются выяснить, как увеличить срок службы и снизить затраты», — говорит Дан. JCESR, например, надеется, что фундаментальные исследования могут заполнить пробелы и заставить эти технологии работать. «Пространство за пределами литий-ионного пространства богато возможностями, — говорит Крэбтри, — и по большей части неизведано».

или литий-полимерные — что лучше?

Литий-ионный или литий-полимерный? (как кажется) бесконечные споры о батареях в современной бытовой электронике.Сегодня мы поговорим о и поговорим о различиях между этими типами батарей . Хотя мы, возможно, не сможем свести счеты раз и навсегда, что лучше. мы надеемся предоставить вам необходимую информацию, чтобы сделать лучший выбор!

Литий-ионный аккумулятор — это формат перезаряжаемых аккумуляторов, который впервые приобрел популярность благодаря тому, что они были приняты крупными производителями электроники в начале 1990-х годов.По сути, они представляют собой группу очень жестких отсеков для выработки электроэнергии, которая состоит из трех частей: положительного электрода; отрицательный электрод; и электролит или жидкое химическое соединение между ними. Большинство литий-ионных аккумуляторов, в отличие от более традиционных, также включают в себя электронный контроллер, который регулирует мощность и потоки разряда, чтобы аккумулятор не перегревался и не взорвался.

Наиболее существенное различие между литий-ионными и литий-полимерными батареями — это химический электролит между их положительным и отрицательным электродами.В Li-Po батареях это не жидкость. Вместо этого в технологии Li-Po используется одна из трех форм: сухое твердое вещество, которое в значительной степени было прекращено в годы создания прототипов литий-полимерных батарей; пористый химический состав; или гелеобразный электролит. Самым популярным среди них является последний — тип аккумулятора, который вы найдете в новых портативных компьютерах и электромобилях. Загвоздка в том, что многие компании на самом деле продают вам не настоящую литий-полимерную батарею, а литий-ионную полимерную батарею или литий-ионную батарею в более гибком корпусе.

И литий-ионные, и литий-полимерные батареи имеют свои плюсы и минусы. Как правило, преимущества литий-ионных аккумуляторов заключаются в их высокой удельной мощности, отсутствии так называемого эффекта памяти (когда аккумуляторы становится труднее заряжать с течением времени) и их значительно более низкая стоимость, чем литий-полимерные. По словам Wired, «Литий-ионные батареи невероятно эффективны. Они запихивают невероятное количество энергии в крошечный пакет. Но, как любой мог заметить в недавней саге о запрете на полеты определенного бренда мобильных телефонов, литий-ионные батареи по своей природе нестабильны, страдают от старения и потенциально опасны. Если барьер, разделяющий положительный и отрицательный электроды, когда-либо будет нарушен, химическая реакция может вызвать возгорание (пожар). Поскольку литий-ионные аккумуляторы становятся все более популярными в бытовой электронике, компании пытаются снизить затраты за счет экономии средств. Хотя качественные батареи совершенно безопасны, вы всегда должны быть осторожны при покупке безымянных брендов.

, с другой стороны, обычно прочные и гибкие , особенно когда речь идет о размере и форме их конструкции. Кроме того, они легкие, имеют чрезвычайно низкий профиль и имеют меньшую вероятность утечки электролита . Но и литий-полимерные батареи не идеальны: они значительно дороже в производстве, и у них нет такой же плотности энергии (количества энергии, которое может быть сохранено) и срока службы, как у литий-ионных.

Верный своей форме, мы пошли вперед и подготовили для вас потребности во внешних аккумуляторах в будущем, предложив как литий-ионные, так и литий-полимерные . Наши Li-Po аккумуляторы, Power Bank на 22000 мАч и Power Bank на 12000 мАч, сохраняют то же качество, которое вы знаете и любите от RAVPower. Несмотря на более тонкий профиль, они обладают огромным набором внутренних функций. К ним относятся защита от короткого замыкания и перезаряда / разряда, огнестойкая оболочка и электронный зарядный модуль iSmart.Вы также найдете Li-Po аккумуляторы в нашем автомобильном стартере емкостью 18000 мАч. С другой стороны, большинство других наших аккумуляторов питания содержат литий-ионные внутренние компоненты. Как и в случае с нашей литий-полимерной линейкой, ваша внешняя литий-ионная батарея содержит дополнительные функции, обеспечивающие вашу безопасность.

Чтобы узнать, какие аккумуляторы Li-Ion и LiPo предлагает RAVPower, нажмите здесь
Чтобы связаться с нами в социальных сетях, подпишитесь на наши Facebook , Twitter и Instagram страниц

Если вы предпочитаете литий-полимерную батарею, вы можете приобрести Li-Po Power Bank емкостью 12000 мАч от RAVPower со скидкой 10% до 3 августа с кодом TZCKKCQT. Найдите здесь.

Нам не терпится помочь вам выбрать следующий внешний аккумулятор. Расскажите в комментариях ниже, почему вы предпочитаете литий-ионные или литий-полимерные!

Батареи все еще отстой, но исследователи работают над этим

Это может показаться простым решением, но Бердичевский говорит, что это было совсем не так.«Нам потребовалось семь лет и 30 000 повторений в нашей лаборатории, без преувеличения, чтобы разработать метод создания этой структуры», — говорит он. Бердичевский также говорит, что задача разработки любой аккумуляторной технологии состоит в том, чтобы создать что-то, что «не улучшит одно, а ухудшит другое, что является природой академических кругов, потому что это происходит в лаборатории».

Металлический литий

Батареи, изготовленные из металлического лития, заслужили свою репутацию, которую нужно преодолеть: вскоре после того, как в конце 1980-х годов они были коммерциализированы компанией Moli Energy, они вызвали достаточно пожаров, чтобы вызвать массовый отзыв всех элементов на рынке.Но Мукерджи из Университета Пердью и другие говорят, что литий-металлические батареи в последние пять лет вновь вызывают интерес. Появляются новые конструкции, в которых для отрицательной анодной части батареи используется металлический литий вместо графита, что позволяет батарее удерживать более высокий заряд.

Во многом этот интерес к аккумуляторным батареям с более высоким зарядом был вызван ростом количества электромобилей; Как отмечали исследователи ARPA-E в этой статье, опубликованной в Nature в декабре прошлого года, «нынешняя платформа для литий-ионных материалов» вряд ли достигнет поставленных Министерством энергетики США целей по весу, плотности энергии и стоимости к 2022 году.Между тем, создание элементов с металлическими литиевыми электродами может увеличить удельную энергию тех же батарей на целых 50 процентов.

На прошлой неделе исследователи из Йельского университета опубликовали статью в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , в которой подробно описывается новый подход к работе с электродами из металлического лития. Хайлаинг Ван, ведущий исследователь, описал это как «агрессивную попытку использовать от 80 до 90 процентов лития» в батарее, иначе известную как глубокая цикличность.Перед сборкой батарей исследователи погрузили стекловолоконный сепаратор в раствор нитрата лития. Затем, когда батареи работали, было обнаружено, что медленное выделение нитрата лития и его разложение «значительно улучшили характеристики металлических литиевых электродов».

Но самая большая проблема с металлическим литием заключается в том, что он по-прежнему создает чрезвычайно летучие батареи, которые выделяют много тепла. Ван и его команда смогли успешно продемонстрировать, что эта комбинация технологии — металлический литий плюс защитные добавки — работает в лаборатории.Другое дело — использование в реальном мире. «Мы работали в малых масштабах, и условия хорошо контролировались, поэтому безопасность не вызывала беспокойства», — сказал Ван по телефону. Он охарактеризовал это как «хороший прогресс, но еще далек от коммерциализации».

Твердотельный

Аккумуляторы иногда используют термины «твердотельный» и «металлический литий» как взаимозаменяемые, поскольку они могут применяться к разным частям аккумулятора и сосуществовать в одной и той же структуре аккумулятора. И, как и металлический литий, твердотельные батареи привлекают все большее внимание в последние годы из-за их потенциального использования в электромобилях.Твердотельная батарея — это батарея, которая заменяет либо электроды батареи, ее жидкий электролит, либо и то, и другое твердым телом, например керамикой или стеклом. Поскольку вы заменяете легковоспламеняющиеся материалы (разве вы не рады, что обращали внимание в начале урока?) На что-то твердое, идея состоит в том, что аккумулятор может выдерживать более высокие температуры, что теоретически означает более высокую емкость.

Компания One Woburn, штат Массачусетс, использует несколько иной подход. Ionic Materials заменяет жидкий электролит на ионопроводящий полимер или пластик, который также является огнестойким материалом.

«Люди работают над вариациями анодов и катодов, но реальным препятствием [на пути развития аккумуляторов] является электролит, который мы пытаемся улучшить», — говорит Майк Циммерман, генеральный директор Ionic Materials. Он отметил, что керамика и стекло могут быть хрупкими и выделять газы при воздействии влаги, поэтому он считает, что эти твердые вещества не являются идеальным решением для твердотельных батарей. Один из ключевых инвесторов Ionic Materials в прошлом году сказал Стивену Леви из WIRED, что компания пытается объединить лучшие аспекты недорогих щелочных батарей с мощностью и перезаряжаемой природой литий-ионных аккумуляторов.Если компания сможет взломать эту формулу, она считает, что с ее технологией сможет даже обеспечить питание всей интеллектуальной сети.

Опять же, это не означает, что твердотельные батареи наводнят рынок в ближайшее время. В прошлом году Toyota признала, что у нее возникли проблемы с разработкой твердотельных батарей большой емкости. Затем, в апреле, старший вице-президент по исследованиям и разработкам Nissan сказал, что разработка твердотельных аккумуляторов «практически равна нулю на данном этапе».

Но еще один шаг может дать Ionic Materials преимущество: он заявляет, что не планирует заниматься собственным производством, а вместо этого хочет лицензировать свою технологию существующим производителям аккумуляторов.Для большинства новаторов в области аккумуляторных технологий, даже если они решают проблемы материалов, химии и безопасности, строительство завода по производству аккумуляторов в больших масштабах является огромной проблемой. Оказывается, если у вас нет рычагов влияния Илона Маска, вы не можете просто построить свой собственный гигантский Tesla Gigafactory.

Еще больше замечательных рассказов о ПРОВОДНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

Перезаряжаемые батареи лучше щелочных? Большую часть времени

Многие из моих любимых вещей в детстве — например, мой Walkman — требовали батареек AA или AAA.Батареи тогда не всегда были надежными. Иногда я открывал батарейный отсек в редко используемой игрушке, чтобы обнаружить хрустящий беловатый разряд из-за дырявого AA внутри, или оставлял аккумуляторы 90-х годов заряжаться на громоздком зарядном устройстве только на целый день. чтобы они умерли всего через несколько часов использования.

С тех пор аккумуляторные батареи стали дешевле, надежнее и долговечнее. Как объясняет Исидор Бухманн, генеральный директор и основатель канадской компании по производству аккумуляторов Cadex Electronics, на сайте образовательных ресурсов компании Battery University, многие из сегодняшних аккумуляторных батарей сделаны из никель-металлгидрида (NiMH), более эффективного материала чем многоразовые щелочные, и имеют химическую герметизацию, чтобы предотвратить повреждение электроники протечкой батареи.Они держат заряд намного дольше, чем аккумуляторные батареи, которые были доступны в 1990-х или даже несколько лет назад, и вы можете заряжать их сотни раз.

[Wirecutter тратит сотни часов на исследование и тестирование оборудования, так что вам не придется. Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку новостей , чтобы получать рекомендации и реальные советы по улучшению вашей жизни. ]

В большинстве случаев сегодня лучше использовать аккумуляторные батареи, чем одноразовые.Они безопасны и надежны, они создают меньше отходов для окружающей среды, и, как мы объясняем в руководстве Wirecutter по перезаряжаемым батареям, они окупаются примерно после шести подзарядок, даже с добавленной стоимостью настенного зарядного устройства (для которого у нас также есть рекомендация).

Исходя из тематического исследования, проведенного в 2012 году Департаментом переработки и восстановления ресурсов Калифорнии, мы можем подсчитать, что ежегодно в США отправляется около 4 миллиардов одноразовых батарей. Это означает, что средняя семья в США сжигает около 47 батарей в год.Но вы можете покупать всего 12 аккумуляторных батарей каждые четыре года (средний срок службы некоторых популярных аккумуляторных батарей) вместо 188 одноразовых батареек, которые вам в противном случае понадобились бы. И вы не потеряете много производительности: лучшие аккумуляторы могут обеспечивать питание ваших устройств от одной зарядки так же долго, как и большинство высококачественных одноразовых батарей, но со временем за небольшую часть стоимости.

Однако в некоторых случаях одноразовые батареи все же являются лучшим вариантом:

Устройства с низким энергопотреблением

Электроника, которая постоянно потребляет небольшое количество энергии, например, некоторые настенные часы, фары или велосипедные фонари, лучше работает с одноразовые щелочные батарейки.Щелочные батареи начинаются с немного более высокого напряжения, которое во многих условиях падает быстрее, чем у аккумуляторных батарей. В то время как щелочная батарея может довольно быстро перейти из состояния «заряжается» в состояние «разрядиться», аккумуляторная батарея может оставаться при более низком напряжении немного дольше, что приводит к неожиданному поведению, например к тусклому свету или часам, которые не могут отсчитывать время.

Дымовые извещатели

Большинство производителей извещателей не рекомендуют использовать аккумуляторные батареи для питания дымовых извещателей.Дымовые извещатели, не встроенные в электрическую систему вашего дома, получают питание одним из двух способов: от встроенной батареи, рассчитанной на срок до 10 лет, или от одноразовой 9-вольтовой батареи, которую следует заменять один раз в год. Независимо от того, какие у вас есть дымовые извещатели, по данным Управления пожарной охраны США, вы должны проверять батарею ежемесячно и заменять все устройство каждые 10 лет.

«Это похоже на то, как когда ваш мобильный телефон сообщает вам о низком уровне заряда батареи, дымовая сигнализация должна издавать звуковой сигнал или чирикать, чтобы сообщить вам, когда пришло время заменить батарею, и она должна продолжать гудеть в течение как минимум семи дней», — сказал Ричард. Ру, старший специалист по электрике Национальной ассоциации противопожарной защиты.«Если вы не используете батарею рекомендованного типа, дымовая пожарная сигнализация может перестать издавать звуки, прежде чем вы поймете, что ее нужно заменить».

Если вы не уверены, какой тип батареи рекомендует производитель, и у вас нет под рукой руководства по эксплуатации, сказал Ру, вы всегда можете найти его в Интернете, используя серийный номер, напечатанный на дымовой пожарной сигнализации.

Аварийные ситуации, комплекты для оказания экстренной помощи или при нехватке электроэнергии

Одноразовые батареи также являются лучшим выбором для комплектов аварийной готовности, потому что, как сказал г-н.Бухманн объясняет на сайте Battery University, что у них гораздо более длительный срок хранения, чем у аккумуляторов — до десяти лет по сравнению с несколькими годами. Просто не забудьте проверить срок годности одноразовых батарей, чтобы примерно знать, когда их заменять.

«Когда вы покупаете молоко в магазине, на нем есть дата, но когда вы покупаете щелочные батарейки, вы обычно не проверяете дату», — сказал г-н Бухманн в интервью.

Одноразовые батарейки также могут пригодиться, когда их неудобно или невозможно перезарядить, — сказал г-н.Buchmann, например, в походах или походах. Он добавил: «Материалы и химический состав щелочных батарей более прочные, чем аккумуляторные, поэтому они могут выдерживать больше злоупотреблений».

Независимо от того, какой тип батареи вы используете, ни одна батарея не работает вечно. Чтобы узнать, как безопасно утилизировать изношенные батареи всех типов, обратитесь в Earth911 или в местный центр утилизации.

Версия этой статьи доступна по адресу Wirecutter.com .

Как накопление энергии может произвести революцию в отрасли 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 течение следующего десятилетия затраты на хранение энергии упадут между 66% и 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 увеличение количества генерируемой экологически чистой энергии изменит состав электросети.

В недавней записке для клиентов аналитики Cowen заявили, что в сети «в ближайшие десять 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 аккумуляторные батареи, 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 очень уверен, что они собираются принести большую прибыль акционерам в процессе ».

Тем не менее, хотя может быть сложно инвестировать в компании, занимающиеся чистыми аккумуляторными батареями, есть возможности для целевых компаний, которые могут извлечь выгоду из переход к низкоуглеродному миру.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 хранилище для коммунальных предприятий.

Пока ученые меняют химический состав батарей, 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, поскольку 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 столетий назад. Само это слово является обобщающим 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 эта разработка [литий-ионные батареи] 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: преодоление дистанции

Tesla была первой автомобильной компанией, которая начала коммерциализацию электромобилей с батарейным питанием, когда представила родстер в 2008 году. Автопроизводители раньше возились с гибридными моделями, но в целом 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 пришлось 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 в 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 падению 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 характеристиками 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 электросети 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 годовой прибыли, он опубликовал прибыль на квартальной основе, в том числе за последний квартал.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 на пределе максимальной эффективности, 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», помимо 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 учетом снижения 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 в ближайшие годы вы увидите рост проникновения».

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 торгуются акции.

Среди других экстракторов лития — базирующаяся в Филадельфии компания Livent, которая была выделена из корпорации FMC, и чилийская компания Sociedad Quimica y Minera De Chile SA

Аэрофотоснимок. 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 прибыльность 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 игроки, играющие на материальных средствах, могут увидеть паритет в ценах на аккумуляторные элементы и пакеты. «Пять лет назад… электромобили были скорее новинкой… потребители не обязательно осознавали преимущества, сегодня они есть».

Электропитание вашего телефона для питания вашего дома

Спрос на более мощные и качественные аккумуляторы для питания электромобилей имел 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’s 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. Enphase является лидером в рейтинге NASDAQ Composite в этом году. через год, после роста на 465%

Следующий шаг: хранилище в масштабе коммунального предприятия

Однако самым большим потенциальным рынком для хранения энергии являются 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 мгновение 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 — станций, 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 аккумуляторные 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 возобновляемой энергии в стране, который включает в себя предложения по хранению энергии.В недавней записке для клиентов Credit Suisse назвал это одной из своих лучших 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 аккумуляторных батарей 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 с крупнейшей в мире литий-ионной батареей производства Tesla во время официального запуска около южно-австралийского города Джеймстаун.

Дэвид Грей | Reuters

Производители и операторы оборудования для возобновляемых источников энергии, а также компании, занимающиеся химическими продуктами и материалами, также могут получить выгоду, 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 крупномасштабный проект. — масштабные упражнения по интеграции программного обеспечения с использованием датчиков связи по сети », — сказал он.

Следующее десятилетие

Сохраняющиеся 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.

Миллиарды долларов тратятся на поиск альтернатив. Твердотельные батареи, в которых, например, используется натрий 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 технологии привели к сейсмическому сдвигу в том, как мы будем поддерживать нашу жизнь и организовывать энергетические системы уже в 2030 году», — писали исследователи из Института Рокки Маунтин в книге Breakthrough Batteries: Powering the Эра чистой электрификации .

— CNBC Майкл Блум , Нейт Раттнер и Майкл Вэйланд участвовал в репортажах.

Правильный уход продлевает срок службы литий-ионных батарей

Перезаряжаемые литий-ионные и литий-ионно-полимерные батареи распространены повсеместно, и причина этого вполне обоснована. По сравнению с другими перезаряжаемыми батареями литий-ионные батареи имеют более высокую плотность энергии, более высокое напряжение элементов, низкий саморазряд и очень хороший срок службы, а также экологически безопасны, а также просты в зарядке и обслуживании.Кроме того, из-за их относительно высокого напряжения (от 2,9 В до 4,2 В) многие портативные устройства могут работать от одной ячейки, что упрощает общую конструкцию продукта.

В зависимости от приложения могут возникать споры о том, какая характеристика аккумулятора является наиболее важной. Слишком много внимания было уделено увеличению емкости литий-ионных аккумуляторов, чтобы обеспечить максимальную продолжительность работы продукта при минимальных физических размерах. Бывают случаи, когда более длительный срок службы аккумулятора, увеличенное количество циклов зарядки или более безопасный аккумулятор важнее, чем емкость аккумулятора.

Прежде чем рассматривать роль зарядного устройства в продлении срока службы батареи, давайте рассмотрим характеристики литий-ионной батареи. Литий — один из самых легких металлов, один из самых реактивных и обладающий самым высоким электрохимическим потенциалом, что делает его идеальным материалом для батареи. Литий-ионная батарея не содержит лития в металлическом состоянии, а вместо этого использует ионы лития, которые перемещаются между катодом и анодом батареи во время заряда и разряда соответственно.

Несмотря на то, что существует много различных типов литий-ионных аккумуляторов, наиболее популярные химические продукты, производимые в настоящее время, можно сузить до трех, и все они относятся к их катодным материалам.Литий-кобальтовая химия стала более популярной в ноутбуках, фотоаппаратах и ​​сотовых телефонах, главным образом из-за ее большей емкости заряда. Другие химические составы зависят от необходимости в высоких токах разряда или повышенной безопасности, или от того, где стоимость является движущим фактором. Кроме того, в разработке находятся новые гибридные литий-ионные батареи, основанные на комбинации катодных материалов, сочетающих лучшие свойства каждого химического состава.

В отличие от аккумуляторов другого химического состава, технология литий-ионных аккумуляторов еще не развита. Продолжаются исследования новых типов аккумуляторов, которые имеют еще более высокую емкость, более длительный срок службы и улучшенные характеристики, чем современные аккумуляторы.Таблица выделяет некоторые важные характеристики каждого типа батарей.

Литий-ионные полимерные батареи

Обладая характеристиками, аналогичными стандартному литий-ионному аккумулятору, вы можете заряжать и разряжать литий-ионный полимерный аккумулятор аналогичным образом. Основное различие между ними заключается в том, что твердый ионопроводящий полимер заменяет жидкий электролит, используемый в стандартной литий-ионной батарее, хотя большинство полимерных батарей также содержат электролитную пасту для снижения внутреннего сопротивления элемента.Отсутствие жидкого электролита позволяет помещать полимерную батарею в мешочек из фольги, а не в тяжелый металлический корпус, необходимый для стандартных литий-ионных батарей. Литий-ионные полимерные батареи набирают популярность из-за их рентабельной производственной гибкости, которая позволяет изготавливать их во многих различных формах, включая очень тонкие.

Все аккумуляторные батареи изнашиваются, и литий-ионные элементы не являются исключением. Производители аккумуляторов обычно считают, что срок службы аккумулятора заканчивается, когда емкость аккумулятора падает до 80% от номинальной.Тем не менее, батареи по-прежнему могут обеспечивать полезную мощность при зарядке ниже 80%, хотя и сокращают время работы.

Число циклов заряда / разряда обычно используется при оценке срока службы батареи, но срок службы и срок службы батареи (или срок службы) могут быть разными. Зарядка и разрядка в конечном итоге уменьшат активный материал батареи и вызовет другие химические изменения, что приведет к увеличению внутреннего сопротивления и необратимой потере емкости. Но необратимая потеря емкости происходит даже тогда, когда аккумулятор не используется.Постоянная потеря емкости является наибольшей при повышенных температурах, когда напряжение батареи поддерживается на уровне 4,2 В (полностью заряжена).

Для максимального срока хранения батареи следует хранить с зарядом 40% (3,6 В) при 40 ° F (в холодильнике). Возможно, одно из худших мест для литий-ионного аккумулятора — это портативный компьютер, который ежедневно используется на настольном компьютере с подключенным зарядным устройством. Ноутбуки обычно нагреваются или даже нагреваются, что приводит к повышению температуры аккумулятора, а зарядное устройство поддерживает заряд аккумулятора почти на 100%.Оба эти условия сокращают срок службы батареи, который может составлять от шести месяцев до года. Если возможно, пользователя следует проинструктировать о необходимости вынуть аккумулятор и использовать адаптер переменного тока для питания ноутбука, когда он используется в качестве настольного компьютера. Аккумулятор ноутбука, за которым правильно ухаживают, может прослужить от двух до четырех лет и более.

Существует два типа потери емкости аккумулятора: восстанавливаемая и безвозвратная потеря. После полной зарядки литий-ионный аккумулятор обычно теряет около 5% емкости в течение первых 24 часов, затем примерно 3% в месяц из-за саморазряда и еще 3% в месяц, если аккумуляторная батарея имеет схему защиты. .Эти потери на саморазряд возникают, когда температура батареи остается около 20 ° C, но значительно увеличиваются с повышением температуры, а также по мере старения батареи. Эту потерю емкости можно восстановить, перезарядив аккумулятор.

Постоянная потеря емкости, как следует из названия, относится к постоянной потере, которая не может быть восстановлена ​​путем зарядки. Постоянная потеря емкости в основном связана с количеством полных циклов зарядки / разрядки, напряжением и температурой аккумулятора. Чем дольше батарея остается на уровне 4.2 В или уровень заряда 100% (или 3,6 В для литий-ионного фосфата), тем быстрее происходит потеря емкости. Это верно независимо от того, заряжается ли аккумулятор или только что он полностью заряжен с напряжением около 4,2 В. Постоянное поддержание литий-ионного аккумулятора в полностью заряженном состоянии сокращает срок его службы. Химические изменения, сокращающие срок службы батареи, начинаются в момент ее изготовления, и эти изменения ускоряются за счет высокого напряжения подзарядки и высокой температуры. Необратимая потеря емкости неизбежна, но ее можно свести к минимуму, соблюдая надлежащие методы работы с аккумулятором при зарядке, разрядке или просто хранении аккумулятора.Использование циклов частичной разрядки может значительно увеличить срок службы, а зарядка до уровня менее 100% может еще больше увеличить срок службы батареи.

Буква «C» — термин, обозначающий батарею, используемый для обозначения заявленной производителем емкости разряда батареи, измеряемой в миллиампер-часах. Например, батарея с номиналом 2000 мАч может обеспечивать нагрузку 2000 мА в течение одного часа, прежде чем напряжение элемента упадет до напряжения нулевой емкости. В том же примере зарядка аккумулятора со скоростью C / 2 будет означать зарядку с током 1000 мА (1 А).C важен для зарядных устройств, поскольку он определяет требуемый ток заряда и время, необходимое для полной зарядки аккумулятора. При обсуждении методов завершения минимального зарядного тока, батарея емкостью 2000 мАч, использующая терминатор C / 10, завершит цикл заряда, когда ток заряда упадет ниже 200 мА.

Увеличение срока службы батареи

Обычно сочетание нескольких факторов увеличивает или уменьшает срок службы батареи. Для увеличения срока службы

• Использовать циклы частичного разряда

  Использование только 20% или 30% емкости аккумулятора перед подзарядкой значительно продлит срок службы.Как правило, от 5 до 10 циклов неглубокой разрядки равны одному полному циклу разрядки. Хотя количество циклов частичной разрядки может исчисляться тысячами, поддержание полностью заряженной батареи также сокращает срок ее службы. По возможности следует избегать полных циклов разряда (до 2,5 В или 3 В, в зависимости от химического состава).

• Избегайте зарядки до 100% емкости

  Для этого можно выбрать более низкое напряжение холостого хода. Уменьшение напряжения холостого хода увеличит срок службы и срок службы за счет уменьшения емкости аккумулятора.Падение плавающего напряжения с 100 мВ до 300 мВ может увеличить срок службы от двух до пяти и более раз. Литий-ионный кобальт более чувствителен к более высокому напряжению подзарядки, чем другие химические соединения. Литий-ионные фосфатные элементы обычно имеют более низкое напряжение холостого хода, чем более распространенные литий-ионные батареи.

• Выберите правильный метод прекращения зарядки

  Выбор зарядного устройства, в котором используется терминатор минимального зарядного тока (C / 10 или C / x), также может продлить срок службы батареи за счет отсутствия зарядки до 100% емкости.Например, завершение цикла зарядки, когда ток падает до C / 5, аналогично снижению напряжения холостого хода до 4,1 В. В обоих случаях аккумулятор заряжается только примерно до 85% емкости, что является важным фактором срока службы аккумулятора. .

• Ограничить температуру аккумулятора

  Ограничение крайних значений температуры батареи продлевает срок ее службы, особенно запрет зарядки при температуре ниже 0 ° C. При зарядке ниже 0 ° C на аноде батареи появляется металлическое покрытие, которое может перерасти во внутреннее короткое замыкание, выделяя тепло и делая батарею нестабильной и небезопасной.Многие зарядные устройства имеют приспособления для измерения температуры батареи, чтобы гарантировать, что зарядка не происходит при экстремальных температурах.

• Избегайте высоких токов заряда и разряда

  Высокие токи заряда и разряда сокращают срок службы. Некоторые химические соединения больше подходят для более высоких токов, например, литий-ионный марганец и литий-ионный фосфат. Высокий ток вызывает чрезмерную нагрузку на аккумулятор.

• Избегайте очень глубоких разрядов (ниже 2 В или 2 В).5 В)

  Очень глубокая разрядка быстро и необратимо повредит литий-ионный аккумулятор. Внутреннее металлическое покрытие может вызвать короткое замыкание, сделав аккумулятор непригодным для использования и небезопасным. Большинство литий-ионных аккумуляторов имеют схему защиты в своих аккумуляторных блоках, которая размыкает соединение с аккумулятором, если напряжение аккумулятора меньше 2,5 В или превышает 4,3 В, или если ток аккумулятора превышает предопределенный пороговый уровень при зарядке или разрядке.

Способы зарядки

Рекомендуемый способ зарядки литий-ионного аккумулятора — подавать на аккумулятор постоянный ток с ограничением по напряжению ± 1% до тех пор, пока он не станет полностью заряжен, а затем остановиться.Методы, используемые для определения того, когда аккумулятор полностью заряжен, включают измерение общего времени заряда, мониторинг тока заряда или их комбинацию.

В первом методе применяется постоянный ток с ограничением по напряжению в диапазоне от C / 2 до 1C в течение 2,5–3 часов, таким образом, батарея заряжается до 100%. Вы также можете использовать более низкий ток заряда, но это потребует больше времени. Второй метод аналогичен, но требует контроля зарядного тока. По мере зарядки аккумулятора напряжение повышается, как и в первом способе.Когда он достигает запрограммированного предела напряжения, который также называется плавающим напряжением, ток заряда начинает падать. Когда он впервые начинает падать, аккумулятор заряжен примерно на 50-60%. Плавающее напряжение продолжает подаваться до тех пор, пока ток заряда не упадет до достаточно низкого уровня (от C / 10 до C / 20), после чего батарея заряжена приблизительно от 92% до 99%, и цикл зарядки завершится. В настоящее время не существует безопасного метода быстрой зарядки (менее одного часа) стандартной литий-ионной батареи до 100% емкости.

Не рекомендуется подавать постоянное напряжение на аккумулятор после того, как он полностью заряжен, так как это ускорит необратимую потерю емкости и может вызвать внутреннее литиевое покрытие. Это покрытие может перерасти во внутреннее короткое замыкание, что приведет к перегреву и сделает аккумулятор термически нестабильным. Требуемый срок — месяцы.

В некоторых зарядных устройствах для литий-ионных аккумуляторов используется термистор для контроля температуры аккумулятора. Основное назначение такого монитора — предотвратить зарядку, если температура батареи выходит за пределы рекомендуемого диапазона от 0 ° C до 40 ° C.В отличие от никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов, температура литий-ионных элементов при зарядке повышается очень мало. Рис. 1 показывает типичный профиль заряда литий-ионных аккумуляторов в зависимости от времени заряда, напряжения и емкости аккумулятора.

Основным определяющим фактором для плавающего напряжения является электрохимический потенциал активных материалов, используемых в катоде батареи, который для лития составляет приблизительно 4 В. Добавление других соединений будет повышать или понижать это напряжение. Второй фактор — это компромисс между емкостью элемента, сроком службы, сроком службы батареи и безопасностью.Кривые на рис. 2 показывают взаимосвязь между емкостью элемента и жизненным циклом.

Большинство производителей литий-ионных аккумуляторов установили напряжение холостого хода 4,2 В как лучший баланс между емкостью и сроком службы. Используя 4,2 В в качестве предела постоянного напряжения (плавающее напряжение), аккумулятор обычно может обеспечить около 500 циклов зарядки / разрядки, прежде чем емкость аккумулятора упадет до 80%. Один цикл зарядки состоит из полной зарядки до полной разрядки. Несколько неглубоких разрядов составляют один полный цикл зарядки.

Хотя зарядка до емкости менее 100% с использованием либо пониженного напряжения холостого хода, либо прекращения минимального зарядного тока приведет к первоначальному уменьшению емкости батареи, поскольку количество циклов увеличивается свыше 500, емкость батареи при более низком плавающем напряжении может превышать более высокое плавающее напряжение. Рис. 3 показывает, как рекомендованное напряжение холостого хода сравнивается с уменьшенным плавающим напряжением в отношении емкости и количества циклов зарядки.

Из-за различий в химическом составе литий-ионных аккумуляторов и других условий, которые могут повлиять на срок их службы, приведенные здесь кривые являются только оценками количества циклов зарядки и уровней емкости аккумулятора.Даже одинаковый химический состав аккумуляторов от разных производителей может дать совершенно разные результаты из-за незначительных различий в материалах аккумуляторов и методах изготовления.

Производители аккумуляторов указывают метод заряда и поддерживающее напряжение, которое конечный пользователь должен использовать, чтобы соответствовать спецификациям аккумуляторов в отношении емкости, срока службы и безопасности. Зарядка выше рекомендованного напряжения холостого хода не рекомендуется. Многие батареи включают в себя схему защиты батарейного блока, которая временно размыкает соединение с батареей при превышении максимального напряжения батареи.После открытия, подключение аккумуляторной батареи к зарядному устройству обычно приводит к сбросу защиты батареи. На аккумуляторных блоках часто указывается напряжение, напечатанное на аккумуляторе, например 3,6 В для одноэлементной батареи. Это напряжение не является постоянным напряжением, а скорее средним напряжением батареи, когда батарея разряжается.

Выбор зарядного устройства

Хотя зарядное устройство не контролирует глубину разряда батареи, ток разряда и температуру батареи, которые влияют на срок службы батареи, многие зарядные устройства имеют функции, которые могут продлить срок службы батареи.

Роль зарядного устройства в продлении срока службы аккумулятора в основном определяется подзарядным напряжением зарядного устройства и методом завершения заряда. Многие литий-ионные зарядные устройства имеют фиксированное напряжение холостого хода ± 1% (или ниже), равное 4,2 В, но есть некоторые предложения с напряжением 4,1 В и 4 В, а также регулируемые напряжения холостого хода. Использование зарядных устройств для аккумуляторов с пониженным постоянным напряжением может продлить срок службы аккумулятора при зарядке литий-ионного аккумулятора 4,2 В.

, которые не предлагают варианты с более низким плавающим напряжением, также способны продлить срок службы батареи.Зарядные устройства, которые обеспечивают методы завершения минимального зарядного тока (C / 10 или C / x), могут продлить срок службы батареи, выбрав правильный уровень зарядного тока, при котором следует завершить цикл зарядки.

A C / 10 повысит емкость аккумулятора только примерно до 92%, но это приведет к увеличению срока службы. Уровень согласования C / 5 может удвоить срок службы, хотя емкость заряда батареи еще больше упадет примерно до 85%. Некоторые ИС зарядного устройства обеспечивают режим прекращения заряда C / 10 (порог тока 10%) или C / x (регулируемый порог тока).

Время работы и время работы от батареи

С нынешней технологией аккумуляторов и без увеличения размера аккумулятора вы не сможете увеличить время работы и время автономной работы. Для максимального времени работы зарядное устройство должно заряжать аккумулятор до 100% емкости. Это приближает напряжение батареи к рекомендованному производителем напряжению холостого хода, которое обычно составляет 4,2 В ± 1%. К сожалению, зарядка и поддержание уровня заряда батареи вблизи этих уровней сокращает срок ее службы. Одно из решений состоит в том, чтобы выбрать более низкое напряжение холостого хода, которое не позволяет батарее достигать 100% заряда, хотя для этого потребуется батарея большей емкости, чтобы обеспечить такое же время работы.Конечно, во многих портативных устройствах аккумулятор большего размера может не подходить.

Кроме того, использование метода ограничения минимального зарядного тока C / 10 или C / x может иметь такое же влияние на срок службы батареи, как и использование более низкого напряжения холостого хода. Уменьшение напряжения холостого хода на 100 мВ снизит емкость примерно на 15%, но может удвоить срок службы. В то же время завершение цикла зарядки, когда ток заряда упал до 20% (C / 5), также снижает емкость на 15% и обеспечивает такое же удвоение срока службы.

Как и ожидалось, во время разряда напряжение аккумулятора будет медленно падать. Профиль напряжения разряда в зависимости от времени зависит от ряда факторов, включая ток разряда, температуру батареи, возраст батареи и тип анодного материала, используемого в батарее. В настоящее время в большинстве литий-ионных аккумуляторов используется кокс на нефтяной основе или графит. Профили напряжения для каждого из них показаны на Рис. 4 . Более широко используемый графитовый материал обеспечивает более плоское напряжение разряда между 20% и 80% емкости, затем быстро падает ближе к концу, тогда как на коксовом аноде наклон напряжения более крутой и ниже 2.Напряжение отсечки 5 В. Приблизительную оставшуюся емкость батареи легче определить с помощью коксового материала, просто измерив напряжение батареи.

Для увеличения емкости литий-ионные элементы часто подключаются параллельно. Никаких особых требований не требуется, кроме батарей должны быть одного химического состава, производителя и размера. Последовательно соединенные элементы требуют большей осторожности, потому что схемы согласования емкости и балансировки ячеек часто требуются, чтобы гарантировать, что каждая ячейка достигает одного и того же плавающего напряжения и одинакового уровня заряда.

Последовательное соединение двух ячеек (имеющих индивидуальную схему защиты блока) не рекомендуется, поскольку несоответствие емкости может привести к тому, что одна батарея достигнет предела перенапряжения, что приведет к разрыву соединения батареи. Многоэлементные аккумуляторные батареи следует приобретать у производителя аккумуляторов в собранном виде с соответствующей схемой защиты.

Ионный возраст: почему будущее будет работать от батарей | Технологии

Почему батареи стали важными?

В мире, который все больше обеспокоен изменением климата, всплеск производства возобновляемой энергии за последние 20 лет вселяет некоторую надежду.Но переменный характер энергии ветра и солнца означает, что хранение энергии до тех пор, пока она не понадобится потребителям, стало следующей большой проблемой. И поэтому в электрических сетях по всему миру появляются крупномасштабные аккумуляторные установки, чтобы сделать их более гибкими. В 2017 году по всему миру было добавлено более 1 ГВт емкости аккумуляторов — это рекорд, да, но все же капля в море мирового спроса на энергию.

Как такие батарейки работают?

Конечно, речь не идет о каких-то батарейках типа ААА.И все же в целом все батареи работают одинаково.

Электрическая энергия преобразуется в химическую, когда вы заряжаете аккумулятор, а затем этот процесс меняется на противоположный, когда вы получаете от него энергию.

Большинство батарей состоит из трех основных компонентов: двух электродов и некоторой химической среды, называемой электролитом, которая может быть жидкой, гелевой или твердой. Для выработки электричества происходит химическая реакция, при которой электроны перемещаются от отрицательного электрода, называемого анодом, к положительному электроду, называемому катодом.

Когда вы заряжаете аккумулятор, происходит обратный процесс, отправляя электроны обратно к аноду.

Так сколько там этих больших батарей?

В Великобритании установлено около 500 МВт крупномасштабных аккумуляторных батарей, и, по данным аналитиков Aurora Energy Research, эта цифра, как ожидается, удвоится в течение трех лет. Практически все емкости используют литий-ионные.

Ожидается, что к 2020 году установленная в мире мощность превысит 50 ГВт, а к 2040 году вырастет почти до 1000 ГВт, по данным Bloomberg NEF.Это равняется примерно 7% мировой энергетической мощности.

Как батареи вписываются в революцию возобновляемых источников энергии?

В Великобритании аккумуляторные батареи в основном используются для предоставления услуг National Grid. Такие вспомогательные услуги становятся все более важными, чтобы помочь согласовать спрос и предложение по мере того, как в сеть поступает все большее количество периодической ветровой и солнечной энергии.

Также появились «гибридные» электростанции, работающие на возобновляемых источниках энергии, где батареи устанавливаются рядом с солнечными и ветряными фермами.Это особенно важно для экономики солнечных ферм, которые могут снизить цены на электроэнергию около полудня, достигнув пика в то же время. Вместо немедленного экспорта гибридные фермы могут хранить электроэнергию для последующей продажи по более высоким ценам.

В других частях мира, например в Южной Австралии, батареи используются, чтобы сделать сеть более устойчивой и избежать отключений. Важно отметить, что батареи еще не подходят и не имеют экономического смысла для межсезонного хранения, то есть для накопления солнечной энергии летом для высвобождения зимой.

Будут ли у всех нас в будущем большие домашние аккумуляторы?

Илон Маск, возможно, популяризировал концепцию домашнего аккумулятора, когда он представил версию Tesla три года назад, но эта фирма не была первой и не самой крупной в этой области. Такие батареи размером примерно с газовый котел могут накапливать и выделять электроэнергию, вырабатываемую домашним хозяйством или импортируемую из сети.

Немецкая компания Sonnen, на долю которой приходится около 25% мирового рынка домашних аккумуляторов, заявила, что сегодня большинство клиентов — это люди, у которых есть солнечные батареи или которые живут в регионах, пострадавших от урагана, и которым нужен чистый, надежный резервный источник энергии. «Рынок все еще находится на очень, очень ранней стадии», — говорит генеральный директор Кристоф Остерманн. Германия, Италия, Австралия и американские штаты Калифорния и Гавайи пока являются крупнейшими рынками сбыта.

Для домашних хозяйств, использующих солнечную энергию, имеет больший финансовый смысл хранить и потреблять энергию, чем платить за ее экспорт в сеть.В будущем, когда появится больше тарифов на электроэнергию, рассчитанных на время использования, может появиться достаточный стимул для их установки, чтобы избежать пикового ценообразования.

Однако для Остерманна наиболее интересной перспективой является использование тысяч батарей в качестве «виртуальной электростанции». Он описывает это как «уберизацию» аккумуляторов, которыми компания не владеет, но которые могут использовать с разрешения. «Мы не стремимся к масштабам коммунальных услуг, но виртуальные электростанции могут обеспечить значительную мощность», — говорит он.

Что дальше с электромобилями?

Мы только начинаем видеть второе поколение автомобилей с батарейным питанием, по словам предпринимателя Хенрика Фискера, основателя производителя электромобилей Fisker Inc.Он считает доступность и приличный диапазон цен определяющими чертами этой культуры.

В то время как первые модели, за исключением Tesla, могли проехать около 100 миль, большинство новых теперь предлагают от 200 до 300 миль. «Я вижу, что рынок начнет бум примерно в 2020 или 2021 году, поскольку выбор [моделей] больше, — говорит Фискер.

Fisker также считает, что сверхбыстрая зарядка жизненно важна для того, чтобы электромобили стали популярными. В то время как в обычном доме для полной зарядки автомобиля (с розеткой на 3 кВт) требуется около 8-10 часов, некоторые новые общедоступные зарядные устройства могут сделать это примерно за 10 минут (с помощью зарядного устройства на 350 кВт).

А как насчет других видов транспорта?

Электрические двухэтажные автобусы, построенные китайским производителем BYD, уже курсируют по улицам Лондона. Илон Маск объявил о планах по созданию электрического грузовика.

Но из-за плотности энергии, необходимой для тяжелого транспорта, батареям намного сложнее использовать ископаемое топливо. «Это определенно сложнее», — говорит профессор Пол Ширинг, заведующий кафедрой новейших аккумуляторных технологий Королевской инженерной академии. «[Но] я думаю, что будущее будет электрическим, независимо от того, как вы его сокращаете.”

Мы все скоро будем летать на электрических джамбо-реактивных самолетах? «Еще нет», — говорит Ширинг, добавляя, что плотность энергии и вес батарей означают, что они, вероятно, будут использоваться в беспилотных летательных аппаратах только в краткосрочной перспективе. «Я думаю, что скоро мы увидим электрический пассажирский самолет», — говорит он.

Какое влияние на окружающую и социальную среду оказывает производство батарей?

Ключевым элементом литий-ионных аккумуляторов является кобальт, несмотря на попытки производителей уменьшить требуемое количество.Более 60% мирового кобальта производится в Демократической Республике Конго, где высказывались опасения по поводу социальных и экологических последствий добычи этого металла.

Литий в батареях поступает в основном из трех крупных стран-производителей, Австралии, Аргентины и Чили, а также из новых производителей, таких как Боливия, Бразилия, Канада и Зимбабве. Потребление воды и нехватка воды в некоторых странах-производителях вызывают здесь большую озабоченность. «Есть определенные этические вопросы. Крупные компании будут ориентироваться на стоимость производства кобальта и лития, — говорит Ширинг.

То, что происходит с батареями к концу их срока службы, также является большой проблемой. Доктор Джонатан Рэдклифф из школы химической инженерии при Университете Бирмингема обеспокоен судьбой аккумуляторов, когда их характеристики в современных электромобилях уже недостаточно хороши для автомобилей. У некоторых теперь есть вторая жизнь в качестве домашней батареи, но он опасается, что рынок может быть насыщен через несколько лет, что подрывает финансовые возможности повторного использования.

«Риск состоит в том, что в Великобритании нет жизнеспособного вторичного использования, и у нас остается большое количество отходов аккумуляторных батарей без соответствующих процессов», — говорит он.

Что ограничивает емкость и время автономной работы?

Чем больше и плотнее батарея, тем больше химической энергии она может хранить и, следовательно, тем больше электроэнергии может вырабатывать. Но более крупная и плотная батарея дороже, тяжелее, требует больше времени для зарядки и имеет больше возможностей для разрушения, если что-то пойдет не так.

Химический состав и внутренняя конструкция батареи также играют роль в том, сколько энергии она может хранить. Литиевые батареи популярны, потому что они имеют относительно высокое отношение энергии к весу и хорошо сохраняют заряд, когда они не используются.

В большинстве устройств срок службы батареи — это компромисс между физическим размером, дизайном, плотностью энергии и безопасностью, а также энергоэффективностью устройства, которое оно питает.

А как насчет аккумуляторов телефона — почему они портятся по мере старения?

Большинство аккумуляторов могут поддерживать свою полную емкость только в течение ограниченного времени и количества циклов зарядки и разрядки.Точный процесс старения батареи все еще является горячей темой исследований, но есть несколько механизмов, которые возникают при использовании или хранении батареи.

Самым распространенным является накопление материала на аноде, который медленно оседает при использовании или хранении батареи. Подобное окисление также может происходить на катоде, в то время как активные ингредиенты батареи могут реагировать и со временем разлагаться. Комбинация этих эффектов снижает количество ионов лития и активного материала, доступных для хранения электроэнергии, тем самым снижая максимальную емкость.

Но внутреннее сопротивление аккумулятора также может увеличиваться с возрастом, что означает, что его пиковая выходная мощность ниже, что вызывает проблемы в iPhone.

Что ускоряет старение аккумулятора?

То, как батарея используется и хранится, может существенно повлиять на ее старение. Например, батареи можно повредить, подвергнув их экстремальным температурам, что более проблематично для автомобиля или аналогичного устройства, чем для смартфона.

Быстрое переключение аккумулятора также увеличивает износ, особенно если потребляемая мощность аккумулятора очень высока, как в случае с электромобилями.Зарядка и максимальное использование аккумулятора также ускоряет старение, например, заряжает аккумуляторы до максимума и разряжает их до нуля.

Что произойдет, если что-то пойдет не так?

Безопасность оказалась в центре внимания, когда в некоторых батареях внутри Samsung Galaxy Note 7 возникла неисправность, которая привела к их короткому замыканию и возгоранию.

Когда что-то нарушает химическую реакцию внутри батареи, это может вызвать «тепловой разгон», когда неконтролируемые реакции соединяются вместе, генерируя слишком много тепла, что обычно приводит к взрыву батарей или возгоранию.

Различные механизмы безопасности, как электрические цепи управления, так и физические меры, включая экранирование и структуру батареи, означают, что такие события редки. Но они вызывают особую озабоченность в отношении портативных устройств, которые часто держат на руках человека, и электромобилей, которые могут попасть в столкновение, которое может повредить целостность батареи.

Что дальше?

Компании прилагают все усилия, чтобы увеличить количество энергии, которое может быть упаковано в батарею, и снизить стоимость их производства.

Вряд ли будущие цены будут падать так быстро, как в прошлом, говорит Остерманн, потому что снижение уже было таким быстрым. В Sonnen цены упали с более чем 1000 евро (905 фунтов стерлингов) за киловатт-час энергетической мощности, когда он был запущен в 2010 году, до примерно 150-200 евро за киловатт-час сегодня. Но компания рассчитывает сократить расходы на электронику, такую ​​как инверторы.

Новые чудодейственные материалы пробьются через некоторое время, — говорит Ширинг. «В следующие 10 лет литий-ионные аккумуляторы будут по-прежнему доминировать. Чтобы достичь этого уровня продуктивности и технологической зрелости, потребовалось много времени. Чтобы наверстать упущенное, потребуется время ».

По его мнению, большая часть инноваций будет связана с литий-ионными батареями, такими как повышение плотности энергии и снижение затрат за счет уменьшения количества кобальта в батарее. Шеринг добавляет, что скорость, с которой аккумуляторы могут заряжаться, также улучшится.

Рэдклифф согласен с тем, что литий-ионный аккумулятор будет продолжать доминировать. По его словам, стоимость и производительность улучшатся благодаря расширению производства и продолжению исследований.

Аккумуляторы также найдут новое применение. Фискер говорит, что по мере совершенствования технологий он ожидает, что они в конечном итоге появятся на строительных площадках, в шахтах и ​​в промышленном оборудовании, заменив дизельные генераторы. По словам Шеринга, они будут использоваться во все более мелких устройствах, таких как медицинские имплантаты.