Что находится в батарейке: Устройство пальчиковой батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ

Солевая батарейка — MEL Chemistry

Получается, что электроны просто переходят от цинка Zn к MnO2. Так, может, достаточно погрузить положительно заряженный провод светодиода  в порошок MnO2 , а отрицательно заряженный провод приложить к цинку , и всё заработает? Как бы не так!

Отдавая отрицательно заряженные электроны, цинк Zn  становится положительно заряженным и, конечно, хочет поскорее эти электроны вернуть. Поэтому мы добавляем водный H2O  раствор хлорида аммония NH4Cl  — именно он поможет цинку избавиться от заряда и «желания» вернуть электроны!

Металлический цинк Zn  превращается в положительно заряженные ионы Zn2+ , которые переходят в раствор, таким образом, «обнуляя» заряд на цинке. Нечто похожее происходит и с MnO2 , который притягивает к себе электроны e . Чтобы освободиться от заряда, он отдает воде H2O  свой кислород O , в результате чего образуются гидроксид-ионы OH . И Zn

2+ , и OH  заряжены, но, в отличие от электронов, они могут свободно перемещаться в растворе. Поэтому они постепенно распространяются по нанесенному на вату NH4Cl, делая раствор равномерно незаряженным.

Существует множество способов заставить электроны двигаться по проводам. Наш метод далеко не самый простой, однако именно так делают заводские солевые батарейки. Дело в том, что для изготовления солевой батарейки требуются доступные материалы, к тому же ее конструкция не подразумевает использование жидкостей, а в ходе реакции не выделяются газообразные вещества.

Как работают солевые батарейки?

Солевые батарейки (также известные как марганцево-цинковые элементы или элементы Лекланше) являются химическими источниками электрического тока, образующегося в них в ходе окислительно-восстановительной реакции (ОВР) между оксидом марганца(IV) MnO2 и цинковым порошком Zn. В процессе этой реакции электроны перемещаются от одного участника реакции (восстановителя) к другому (окислителю).

В одной части нашей батарейки находится окислитель MnO2, а в другой — восстановитель Zn. Между собой эти части разделены ватой. Когда батарейка ни к чему не подключена, вещества не могут взаимодействовать друг с другом. А вот когда мы подключаем крокодилы к светодиоду, цепь замыкается и начинается реакция: электроны переходят от цинка к марганцу. Они проходят от болта по пружинкам и черному проводу к светодиоду — тот загорается, и электроны продолжают свой путь по красному проводу и графитовому электроду к части батарейки с оксидом марганца(IV) MnO2.

Для чего нужен графитовый порошок?

Батарейка работает только тогда, когда у электрического тока нет препятствий. Поэтому все компоненты внутри батарейки должны хорошо проводить электричество.

В отличие от графита, оксид марганца(IV) MnO2 плохо проводит электричество. Зато из их смеси получается достаточно хороший проводник для нашей батарейки.

Для чего нужен раствор NH

4Cl?

По мере того как электроны переходят от цинка к оксиду марганца(IV), в последнем создается избыток электронов. У цинка же, наоборот, возникает нехватка электронов. Эту разницу необходимо сбалансировать, чтобы батарейка надежно работала продолжительное время.

Хлорид аммония NH4Cl в первую очередь является источником ионов H+, которые выравнивают избыток электронов в части с оксидом марганца(IV) MnO

2.

А вот хлорид-ионы Cl решают проблему нехватки электронов у цинка.

Еще на стороне цинка в результате всей этой реакции образуются ионы цинка Zn2+ — в этих условиях они легко дают нерастворимые соединения. Если этих соединений станет слишком много, электрический ток просто не сможет проходить! И тут тоже помогает хлорид аммония: аммиак NH3, полученный в ходе реакции, образует с Zn2+ водорастворимое соединение. Теперь ход электрического тока ничем не затруднен!

Батарейки для слуховых аппаратов. Что мы о них знаем и что не знаем

  • Это технология, в которой активным ингредиентом является атмосферный воздух.
  • Это единственная технология, используемая в производстве батареек для слуховых аппаратов.
Использование воздуха, как основного ингредиента, приводит к появлению ряда отличительных особенностей этого типа батареек:
  • каждая батарейка покрыта специальной защитной пленкой для предотвращения от преждевременного «истощения»;
  • батарейку следует начать использовать непосредственно после активации (снятия защитной пленки) и продолжать использовать до ее истощения;
  • рабочие характеристики батарейки могут быть чувствительны к окружающей температуре и влажности.

Почему мы используем именно воздушно-цинковые батарейки?

  • Воздушно-цинковые батарейки имеют больший срок службы и выделяют большее количество энергии, чем батарейки других типов.
Наручные часы, например, используют так называемые «часовые батарейки», имеющие совершенно другие характеристики. Такие батарейки абсолютно не подходят для использования в слуховых аппаратах.
  • Воздушно-цинковые батарейки имеют лучшее соотношение емкость-объем по сравнению с другими типами батареек.
Так воздушно-цинковые батарейки используют кислород воздуха, как один из основных компонентов, что освобождает большое количество внутреннего пространства для заполнения цинком. Больше цинка – дольше срок службы батарейки.

Что находится внутри воздушно-цинковой батарейки

  • Удаление специальной защитной пленки приводит к поступлению воздуха через специальные отверстия внутрь батарейки, что приводит к ее активации.
О защитной пленке:
— пленка устанавливается при изготовлении батарейки;
— после удаления пленки батарейке нужно некоторое время, чтобы «вдохнуть» воздух.
  • Батарейке необходимо 1 мин полежать на столе для начальной активации. Только после этого ее можно устанавливать в слуховой аппарат.
  • Кислород из атмосферы и цинк взаимодействуют, при этом вырабатывается необходимое количество энергии для успешной работы слухового аппарата.

Напряжение воздушно-цинковой батарейки

  • На упаковке батарейки указана цифра 1,45 volt. Но если батарейка находится в упаковке и защитная пленка не вскрывалась, напряжение такой батарейки фактически составляет 1,1-1,3 volt.
  • После удаления защитной пленки, через 1 мин напряжения батарейки будет достаточно для работы слухового аппарата. Однако для достижения величины напряжения 1,45 volt,   требуется 24 часа.

Что должны знать пациенты о сроке службы батарейки

Основной вопрос наших пациентов: Как долго будет служить батарейка?

Как отвечать на этот вопрос? Главное – не существует единого ответа, подходящего для каждого пациента!

  • каждый человек уникален относительно его потери слуха, звукового окружения, используемого дополнительного оборудования и т. д.
  • все эти факторы уникальны для каждого человека, как уникальны его отпечатки пальцев.
Существуют различные факторы, которые влияют на срок службы батарейки. Пациенты обязательно должны о них знать.

Факторы, влияющие на срок службы батареек

1.    Индивидуальная потеря слуха.
Чем больше потеря слуха, тем больше необходимо усиления слухового аппарата для компенсации этой потери, и тем быстрее будет расход батарейки.

2.    Размер батарейки.
Рынок слуховых аппаратов движется в направлении уменьшения размеров слуховых аппаратов. Чем меньше размер аппарата, тем меньше батарейка, в нем используемая.



Так как физические размеры батарейки уменьшаются, уменьшается и количество цинка в ней. Помните, что чем больше цинка в батарейке, тем дольше она работает.

Взгляните на разницу в размерах 10 и 675 батареек. 675 – намного больше, цинка в ней, следовательно, намного больше, и срок службы ее тоже будет больше.

3.    Время пользования слуховым аппаратом.
Существуют 2 основных фактора, влияющие на срок службы аппарата:

  • Как много дней в неделю пациент носит слуховой аппарат?
  • Сколько часов в день пациент носит слуховой аппарат?
Эти два фактора важно знать, чтобы понять, как долго прослужит батарейка.
         
Например, пациент A носит слуховой аппарат 5 дней в неделю, а пациент В – 7 дней. У кого батарейка будет служить дольше? Для правильного ответа нужна дополнительная информация: пациент А носит слуховой аппарат 16 часов в день, а пациент В – только 8 часов в день. Правильный ответ – В, так как он носит слуховой аппарат 56 часов в неделю, а пациент А – 80 часов.

 В последнее время на рынке слуховых аппаратов произошли значительные изменения: цифровые микросхемы слуховых аппаратов усложнились, слуховые аппараты работают теперь быстрей и качественней.   
 
 Все это не могло не повлиять и на работу батареек:

  • Известно, что подключение дополнительных опций, таких как, например, шумоподавление или направленность, увеличивает потребление тока в несколько раз! Срок службы батарейки при этом сокращается приблизительно на 30%.
  • Использование стримеров, FM-приемников сокращает срок службы батарейки на 300%!!!

Окружающая среда

Воздушно-цинковые батарейки очень чувствительны к состоянию окружающей среды. На их работу влияют:

1.    Влажность:
-высыхают при низкой влажности, что ведет к сокращению срока службы;
— абсорбируют воду при высокой влажности, что приводит к окислению батареек.

2.    Температура:
— низкая температура снижает срок службы батарейки. 
Если пациент проводит зимой много времени на улице, срок службы батарейки снижается.

3.    Высота над уровнем моря:
С увеличением высоты над уровнем моря, уменьшается процентное содержание кислорода в воздухе, что ведет к сокращению срока службы батарейки.
    
Взаимодействие всех вышеперечисленных факторов приводит к тому, что срок службы батареек имеет широкий разброс:
    

Размер батарейкиСрок службы
103-10 дней
3123-12 дней
136-14 дней
6759-20 дней

Что может удлинить срок службы батарейки? Советы пациентам

Первые шаги, гарантирующие положительный опыт первичного использования слухового аппарата:
  • Храните батарейки при комнатной температуре. Исключите экстремальные колебания температуры. Холодильник для хранения батареек противопоказан!
  • Контакт с металлическими объектами, такими как цепи и ключи, укорачивает срок службы батарейки. Не носите батарейки в кармане или в кошельке вместе с ключами. Старайтесь держать их в оригинальной упаковке. Батарейки не должны касаться друг друга.
  • Храните батарейки в местах, недоступных для детей.
  • После снятия специальной защитной пленки, до установки батарейки в батарейный отсек слухового аппарата дайте ей «подышать» 1 минуту, и только после этого включайте слуховой аппарат. Не вскрывайте новую батарейку до окончания работы старой!
И если вам кажется, что срок службы батарейки недостаточный:
  1. Проверьте срок хранения батарейки.
  2. Проверьте, точно ли это батарейки для слухового аппарата.
  3. Проверьте, правильно ли вы устанавливаете батарейку в батарейный отсек.
  4. Как давно вы носите свой слуховой аппарат? Срок службы слухового аппарата от 3 до 5 лет. Старые слуховые аппараты потребляют много энергии.
  5. Обратите внимание на вашу окружающую среду. В шумных условиях слуховой аппарат работает с дополнительной «нагрузкой», что сокращает срок службы батарейки.
  6. Не забываете ли вы подержать батарейку на воздухе 1 мин после удаления защитной пленки, прежде чем установить ее в слуховой аппарат?
  7. Как вы храните батарейки? Не забывайте, что жара, холод и влага – главные враги батареек!

Элементы питания. Батарейки для слухового аппарата.

 

В СЛУХОВЫХ АППАРАТАХ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ВОЗДУШНО-ЦИНКОВЫЕ БАТАРЕЙКИ.

Они бывают 4 типов и имеют свою цветовую кодировку для удобства:

 

№ 675 (синяя цветовая кодировка) — предназначены для мощных и супермощных аппаратов заушного типа.

№ 13 (оранжевая цветовая кодировка) — используются в большинстве слуховых аппаратов заушного типа и в некоторых мощных внутриушных моделях.

№ 312 (коричневая цветовая кодировка) — применяются во внутриушных и  заушных моделях с выносным ресивером.

№ 10 (желтая цветовая кодировка) — применяется во внутриканальных слуховых аппаратах и мини моделях с выносным ресивером.

 

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ:

 Срок службы батареи зависит от времени и условий эксплуатации, мощности и настроек слухового аппарата.Современные батарейки работают на основе цинка и кислорода. На ровной стороне батареи есть цветная воздухонепроницаемая наклейка, которая предотвращает от разрядки раньше времени, поэтому ее не стоит удалять, пока батарейка не понадобится. Как только наклейка будет снята, батарейка активизируется кислородом через крошечные отверстия и через несколько минут начинает свою работу. Если наклейку приклеить обратно на батарейку, начавшийся процесс расхода энергии это не остановит.

 

 

ПОРЯДОК ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТА ПИТАНИЯ:

 

1. Перед тем как поместить батарейку в слуховой аппарат – снимите с нее защитную пленку.

2. На поверхности батарейки находятся отверстия через которые в батарею проникает кислород, она окисляется и заряжается. Для достижения максимального напряжения требуется 2-3 минуты (сразу в аппарат НЕ СТАВИТЬ!).

3. Установите батарейку в соответствии с полярностью, указанной на крышке батарейного отсека.

4. Аккуратно закройте крышку. Если Вы испытываете сопротивление, убедитесь, что батарейка установлена правильно.

5. Не оставляйте разряженную батарейку в слуховом аппарате.

6. Не забывайте открывать батарейный отсек, когда не пользуетесь аппаратом во избежание быстрой разрядки батареи.

 

ПОЛЬЗУЙТЕСЬ БАТАРЕЙКАМИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫМИ ТОЛЬКО ДЛЯ СЛУХОВЫХ АППАРАТОВ!

 

 

КАК ХРАНИТЬ ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАНИЯ?

 Хранить батарейки рекомендуется в сухом, недоступном для детей месте, при комнатной температуре, в оригинальной упаковке. При любом контакте с монетами, ключами, скрепками или с другими металлическими изделиями может произойти короткое замыкание. Периодически проверяйте срок годности батареек. Хранить в холодильнике батарейки нельзя, это сокращает их время работы.

 

ЧТО ДЕЛАТЬ С ИСПОЛЬЗОВАННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ПИТАНИЯ?

 Использованные батарейки рекомендуется сдавать в специальный пункт для утилизации, выбрасывать батарейки мусорное ведро не желательно. Не храните использованные батарейки. Вы можете случайно перепутать их с новыми.

 

 

ЧТО ДЕЛАТЬ, ЕСЛИ ЭЛЕМЕНТ ПИТАНИЯ БЫСТРО РАЗРЯЖАЕТСЯ?

 Вставьте новую батарею и отметьте на календаре дату замены. Когда она разрядится, Вы будете точно знать, на какой срок хватает заряда. Предоставьте эту информацию вашему специалисту для получения помощи. Большинство слуховых аппаратов издают специальные предупредительные сигналы, когда батарейка разряжается. Всегда носите с собой запасные элементы питания, особенно, если Вы ожидаете важное мероприятие, которое не хотелось бы пропустить из-за севшей батарейки.

 

Определить что батарейка села. Гениально простой способ различить заряженные и разряженные батарейки

Область применения пальчиковых элементов настолько безгранична – что перечислить электроприборы, в которых они применяются, просто невозможно. Разброс цен также может ввести в заблуждение покупателя – вроде как одинаковые экземпляры разнятся в стоимости, порой в 10 раз. В результате вы покупаете батарейки, которые имеют срок службы, отличающийся в несколько раз.

Рано или поздно, дома скапливается некоторое количество элементов питания, которые жалко выбросить (а вдруг они еще живые?). В тоже время, большинство электроприборов на них уже не работают.
Особенно актуален вопрос утилизации, когда в одном устройстве работают несколько штук (2, 4 или даже 8).

Элементы соединены последовательно, поэтому разряд одного влечет за собой отказ питания всей «системы».

Как проверить заряд батарейки для отбраковки действительно неисправных элементов?

Казалось бы, инструкция проста:

  1. Установить режим тестера в положение «измерение постоянного напряжения»;
  2. Выбрать предел измерения 20 вольт;
  3. Соединить контакты измерительных проводов с проверяемым элементом;
  4. Снять показания.

Нормальным считается напряжение не менее 1,35 вольта. Такие будут работать в любом устройстве. Для нетребовательных потребителей достаточно 1,2 вольта. Если заряд в вольтах ниже – ее необходимо утилизировать.

Важно! Несколько правил утилизации:

  • Не храните разряженные батарейки рядом с другими предметами, особенно в корпусе электроприбора. Рано или поздно вытечет, и испортит все, что находится рядом.
  • Не выбрасывайте элементы питания в обычные мусорные баки. Это вредные для природы устройства, поэтому утилизируйте их в специально отведенных местах.
  • Не пытайтесь разрушить (сплющить, расковырять) корпус батарейки. Внутри находится щелочь или кислота, которой можно обжечь кожу.

Однако такая проверка батареек мультиметром не покажет истинной картины.

Вы увидите значение ЭДС, то есть разность потенциалов без нагрузки. Тестер не в счет, его внутреннее сопротивление настолько мало – что не влияет на ток разряда. Необходимо нагрузить элемент типичным потребителем. Подойдет обычная лампочка от карманного фонарика.

Важно! Не используйте для проверки светодиоды.

  • Во-первых – их сопротивление слишком мало для нагрузки;
  • Во-вторых – LED элементы надо уметь подключать, иначе вы просто их уничтожите;
  • В-третьих – Напряжение, при котором диод будет светиться – составляет более 2,5 вольт. Одной батарейкой не обойтись.

Иногда может случиться так что нужно узнать работают ли батарейки или нет. Чаще всего подобное происходит, когда в одной кучи находятся и заряженные и севшие элемент питания. В действительности существует несколько решений данной проблемы.

Ниже приведены несколько вариантов от самых безумных до самых практичных.

Метод №1. Самый безумный.

Возьмите 2 батарейки и соедините их последовательно, положительный полюс к отрицательному, а отрицательный к положительному. Дальше смочите палец и приложите к нему минусовой конец батарейки. К плюсовому приложите язык. Если будет щипать значит элемент питания рабочий. Но не стоит этим увлекаться.

Метод №2. Будь те внимательны.

Обратите внимание на внешний вид источника питания. Если на одном из полюсов замечена жидкость или окисление — значит батарея не годна. Лучше всего ее отнести в пункт приема.

Значит эта батарейка кончилась, то есть села.

Метод №3. 100% рабочий!

Чтобы узнать работает ли батарея или нет потребуется обычный тестер. Иначе его называют мультиметр. С помощью этого прибора можно замерить количество амперов и напряжение. Подобная информация 100% ответит на вопрос о пригодности.

Нужно провести замеры тока при коротком замыкании. Если он составит меньше 0,3 ампер, то такие элементы считаются негодными. Средними являются с током от 0,3 до 0,7 ампер. Если ток больше 0,7 это очень хорошие батарейки!

Элементы питания типа «АА» можно проверить и с помощью измерения напряжения. Если оно 1,3-1,5 вольта, то в принципе такой элемент годен к эксплуатации.

Метод №4. Проверка электроприборами!

Для этого используются следующие устройства:

  • Микро моторчик.
  • Лампа накаливания на 1,5-3 вольта.

При хорошем вращении мотора в течение 1-2 минут, батарейку можно считать рабочей. Если двигатель сначала крутится нормально, а потом все медленнее и медленнее, следует отказаться от такой батарейки.

С лампой дела обстоят практически так же. Длительное яркое горение сигнализирует о хорошей работе источника питания. Ну а тусклое и слабое свечение говорит, что элемент уже отработал свое.

Метод №5. Устойчивость.

Данный способ определения рабочая батарейка или нет заключается в следующем:

  1. Возьмите элемент питания в руки и поднимите его над ровной поверхностью.
  2. Поднятие выполните на высоту от 1-3 сантиметров.
  3. После отпустите батарейку.

Если источник питания упадет, значит он является не годным. Тот который будет стоять вполне пригоден к использованию. В момент выполнения этого эксперимента проследите за тем, чтобы руки не тряслись .

Метод не является надежным, так как имеет высокую погрешность. Вполне работоспособная батарея может падать.

Подходит для проверки щелочных или алкалиновых батареек. В них содержится электролит в виде геля. Наличие этого вещества не дает батареи сильно отпрыгивать от поверхности. Когда элемент разряжен, то внутри него гель затвердевает. Это приводит к повышенной прыгучести батареи, и она падает.

Совет: Если в пульте телевизора сели батарейки, и он не работает, проверьте их мультиметром. Известно, что элементы питания разряжаются неравномерно. Поэтому 1 батарея обязательно будет с большим напряжением, а другая с меньшим. Где маленький вольтаж ту можно отнести в пункт приема, а к оставшейся докупить новую.

Таким образом использую 5 способов проверки вы узнаете рабочая батарейка или нет!

Батарейка — универсальный портативный элемент питания, от которого работает большинство переносных девайсов. Существует множество разновидностей батареек — от простых солевых, до мощных литий-ионных аккумуляторов. При работе они имеют свойство разряжаться, да и новые батареи не всегда поставляются полностью заряженными. Поэтому нужно знать о том, как проверить батарейку мультиметром.

Что такое мультиметр

Аккумуляторные элементы в домашних условиях легко проверить мультиметром. Это измерительный прибор, который может выполнять несколько задач:

  • Измерение напряжения;
  • Проверка тока;
  • Измерение сопротивления;
  • Проверка диодов, транзисторов, конденсаторов
  • Замер частоты.

Удобным в этом приборе является то, что все измерения проводятся им одним, без необходимости иметь множество различных измерителей. К тому же в большинстве случаев он является портативным, то есть измерить параметры электроцепей можно как в полевых, так и в домашних условиях.

Большинство мультиметров (их еще называют тестерами) сами работают от батареек.

Портативные элементы питания различаются как по принципу работы, так и по внешнему виду. Основные типы батареек:

Все цилиндрические типы накопителей заряда имеют рабочее напряжение от 1,2 до 1,6 вольт. Напряжение элементов типа Крона равно 9 В, а плоских 4,5 В. Работоспособность элемента зависит от нагрузки, к которой он подключен.

В маломощных приборах уменьшение вольтажа батарейки долго не сказывается на работоспособности, а в мощных, типа фотоаппаратов или электродвигателей, даже небольшое проседание напряжения вызовет отказ оборудования.

По типу внутреннего наполнения элементы питания также различаются. Выделяют такие виды:

Также все батареи делятся на два типа: первичные, то есть гальванические элементы и вторичные, то есть перезарядные или аккумуляторные. Первые обычно дешевле, но после использования их необходимо утилизировать. Вторые часто имеют меньшую емкость, более дороги, но могут быть перезаряжены зарядным устройством.

Проверка тока

Чтобы понимать, как проверить батарейку тестером, нужно знать параметры накопителя заряда, коим являются и аккумуляторы, и любые переносные элементы питания.

У полностью заряженного источника питания должно быть заданное производителем напряжение на выходных контактах с погрешностью ±5%, и он должен выдавать определенный ток, достаточный для питания нагрузки той мощности, для которой его предполагается применять.

Для того чтобы проверить ток батареек, важно правильно настроить и подключить тестер. Нужно выполнить действия:

Если величина тока находится в пределах 4 — 6 ампер, то элемент «свежий» и может использоваться по назначению. При показаниях от 3 до 3,9 А ресурс батарейки снижен, но какое-то время она еще будет работать. Если ток равен 1,3 — 2,9 А, такой элемент сможет питать только маломощную аппаратуру. При более низких показателях батарейку лучше заменить, а аккумулятор с такими параметрами нужно зарядить.

Тест на напряжение

Менее опасным методом проверки элементов питания будет тест на напряжение. При проверке важных портативных источников питания необходимо проверять и напряжение, и силу тока. Для того чтобы узнать напряжение нужно:

  1. Присоединить щупы мультиметра в подходящие гнезда: красный — в отверстие, маркированное Ω, U, Hz, черный — в гнездо с надписью COM$
  2. Установить режим измерения постоянного напряжения;
  3. Выбрать предел измерения — до 20 В;
  4. Приложить щупы к выводам источника питания. Полярность не имеет большого значения, так как значения все равно будут отображены верные, только с противоположным знаком;

Например, для аккумулятора типа 18650, если все сделано верно, измеритель выдаст значения от 0 до 3,7 В. Если получены цифры более 3,5 В, значит, батарея вполне работоспособна. При значениях от 3,0 до 3,5 В — ресурс элемента понижен, но его можно разрядить в устройствах меньшей мощности. Если напряжение ниже 2,9 В — источник питания нужно зарядить. Минимально допустимым для таких аккумуляторов является напряжение 2,4 В, меньшее значение будет способствовать деградации электролита аккумулятора.

Определение емкости

Емкость элемента питания — это величина, определяющая, сколько времени он сможет работать как энергоноситель для цепи при определенном токе. Выражается она в ампер-часах для мощных аккумуляторов и миллиампер-часах для небольших. Для примера: если на пальчиковом аккумуляторе написано 1000 мА ⋅ ч, то, при выдаваемом токе в 1000 мА он разрядится за час.

Определить, как замерить емкость батарейки мультиметром, можно только при наличии аккумуляторной батареи, так как для измерения нужно будет ее полностью разрядить. Использование гальванического элемента после этого будет невозможно. Для определения емкости аккумулятора методом контрольного разряда нужно:

Измерение параметров аккумулятора телефона

Часто бывает, что телефон быстро разряжается. При этом нужно проверить параметры его батареи на предмет уменьшения емкости. Знать о том, как проверить емкость аккумулятора телефона мультиметром, необходимо не только специалистам салонов по ремонту портативной техники, но и обычным пользователям, задумавшимся о замене батареи смартфона.

Для проверки нужно определить напряжение, выдаваемое аккумулятором, и его ёмкость , определяемые методом контрольного разряда. На батарее телефона или в инструкции по эксплуатации эти параметры должны быть указаны. Если полученные при эксперименте значения отличаются более, чем на 20% в меньшую сторону — возможно, стоит заменить аккумулятор.

Зная, как проверить аккумулятор телефона мультиметром, можно оперативно выявить неисправность этого элемента, узнать его состояние, если он уже не новый, и определить примерный срок службы.

Знания о проверке емкости аккумулятора с помощью тестера пригодятся во многих ситуациях: от вопроса замены элементов питания фотоаппарата до теста емкости АКБ автомобиля.

Пальчиковые батарейки применяются во многих современных приборах в качестве элементов питания. Хотя внешне эти изделия неотличимы друг от друга, их технические параметры, а также стоимость может существенно различаться. Чтобы не попасть впросак, приобретя изделие с небольшим ресурсом, а то и вовсе нерабочее, следует знать, как проверять эти элементы, и уметь делать это на практике. Пригодится это умение и при проверке батареек, скопившихся дома – если одним из них место на свалке, то другие еще могут послужить в устройствах, не отличающихся мощностью. В этой статье мы разберемся, как проверить батарейку мультиметром, и при какой величине остаточного заряда она может эксплуатироваться в электроприборах.

Проверка заряда без нагрузки

Чтобы выявить полностью неисправные элементы, достаточно произвести простую проверку:

  • Выбрать режим мультиметра, соответствующий измерению величины постоянного напряжения.
  • Установить предел измерения, равный 20В.
  • Приложить щупы прибора к контактам проверяемой батареи и замерить напряжение.
  • Снять показания тестера.

Если напряжение, показанное при проверке батарейки мультиметром, составляет более 1,35В – аккумулятор исправен и подойдет для работы в любом электроприборе. Если заряд элемента меньше этого уровня, но не ниже 1,2В – его можно использовать в нетребовательных устройствах. При более низком уровне заряда использование батареи невозможно, и она подлежит утилизации.

Для полноты картины такой проверки недостаточно, поскольку она показывает величину напряжения без нагрузки (ЭДС).

В качестве нагрузочного элемента можно использовать обычную лампочку, предназначенную для работы в карманном фонарике. Светодиоды для этого не подойдут из-за слишком малого сопротивления. Объем нагрузки должна составлять от 100 до 200 мА – это самый распространенный показатель для большинства современных электрических изделий средней мощности.

Однако для отбраковки явно непригодных к эксплуатации батареек проверки тестером без нагрузки достаточно. Если прибор показывает менее 1,2В – проверка под нагрузкой бессмысленна.

Проверка электрических батареек мультиметром под нагрузкой

Оставшиеся элементы тестируются повторно. Разберемся теперь, как проверить емкость элемента питания под нагрузкой. Для этого нужно действовать следующим образом:

  • Соединить щупы мультиметра с контактами тестируемой батареи.
  • Параллельно подключить нагрузочный элемент и выждать 30-40 сек.
  • Снять полученный результат.

В зависимости от показаний прибора измеренные элементы нужно рассортировать. Батарейки с остатком 1,1В и менее можно смело отправлять в утиль. Изделия, при проверке которых прибор показал до 1,3В, можно использовать в пультах ДУ. Если же элемент под нагрузкой показывает 1,35В и более – он полностью исправен.

Проверка батареек способом измерения силы тока

Этот метод применяется в отношении новых элементов питания и позволяет оценить их мощность сразу при покупке. Положение мультиметра должно соответствовать постоянному току. Чтобы померить величину заряда на новом аккумуляторе, действовать нужно следующим образом:

  • Тестер для проверки батареек установить на максимальный предел измерений.
  • Взять новый элемент и приложить щупы прибора к его контактам.
  • Через 1-2 сек, после прекращения роста значения тока на индикаторе, щупы нужно убрать.

Нормальный показатель величины тока для новой батарейки должен составлять 4-6 Ампер. Если он составляет 3-3,9 Ампер – это означает, что эксплуатационный ресурс батареи снижен, но элемент подойдет для использования в портативной аппаратуре.

Показания мультиметра в пределах 1,3-2,9 Ампер говорят о том, что в обычных бытовых приборах батарею лучше не использовать, но она может быть установлена в аппараты, потребляющие незначительное количество тока (к примеру, телевизионные или другие пульты ДУ).

Если же величина тока, показываемого тестером, составляет 0,7-1,1 Ампер, то такой элемент способен работать исключительно в приборах с низким энергопотреблением, при этом качество работы аппаратуры снизится. Его можно использовать в «дистанционках», но лишь в том случае, если более качественных элементов под рукой нет.

Наглядно процесс проверки батареек мультиметром на видео:

  • Не затягивайте с проверкой и сортировкой скопившихся дома элементов питания. При отсутствии новых батареек или недостаточном их количестве вы сможете при необходимости временно использовать протестированную.
  • Севшие в бытовом приборе элементы питания необязательно менять полностью. Обычно разряд их наступает неодновременно, и проверка выявит аккумуляторы, которые могут эксплуатироваться дальше.
  • Не храните дома непригодные к работе батарейки и, тем более, не держите их в корпусе аппаратуры. Зачастую из них вытекает электролит, и это приводит к порче находящихся рядом вещей.

  • Не пытайтесь как-либо повредить корпус элемента питания – находящаяся в нем жидкость (кислота или щелочь) может попасть на кожу, причинив химический ожог.

Кроме того, использованные батарейки не стоит бросать в мусорные баки. Содержащийся в них электролит вреден для окружающей среды, поэтому элементы питания подлежат утилизации в местах, которые предназначены специально для этой цели.

Заключение

В этом материале мы разобрались, как правильно проверить батарейку мультиметром, а также, в каких приборах можно использовать протестированные элементы питания, исходя из результатов измерений. Как вы могли убедиться, чтобы измерить остаток заряда в батарее, достаточно иметь под рукой домашний тестер и располагать несколькими минутами свободного времени.

Здравствуйте уважаемые читатели сайта . Каждый из нас хоть раз, но задавался вопросом, когда находил кучу батареек в доме или на работе, а как проверить батарейку и найти из этой кучи еще пригодные для работы.

Суть способа заключается в том, что при разряде гальванического элемента возрастает его внутреннее сопротивление, то есть у него уменьшается заряд тока (энергоемкость), который он отдает для питания портативной бытовой радиоаппаратуры. Так вот, используя это свойство гальванических элементов, мы будем измерять величину заряда , оставшегося в батарейке. Для этих целей подойдет или любой другой прибор с пределом измерения тока не менее 6 Ампер.

На максимальном пределе измерения тока щупами мультиметра касаются выводов батарейки, которая в таком включении начинает работать в режиме, близком к короткому замыканию, что дает возможность измерить величину тока заряда, оставшегося в элементе. Таким-образом, оценивая мощность оставшегося заряда, отбирают те элементы, у которых оказался самый максимальный ток.

Но торопиться не будем, и сначала сделаем два предварительных измерения, чтобы Вы могли оценить величины заряда новой и разряженной батареек.

Итак.
Переключатель переводим в режим измерения тока на предел «10А » (10 Ампер), и плюсовой щуп (красный) вставляем в гнездо «10А ». Минусовой (черный) оставляем на месте в гнезде «СОМ ».

Берем новую батарейку и касаемся щупами ее выводов. Как только значение тока на индикаторе перестанет расти, щупы сразу убираем. Измерение не должно длиться более 1 — 2-х секунд , так как режим короткого замыкания вреден для гальванических элементов из-за того, что практически вся мощность рассеивается на внутреннем сопротивлении элемента, а это приводит к его нагреву и батарейка может выйти из строя.

Новая батарейка должна показать величину тока в пределах 4 — 6 Ампер .

Если показания мультиметра составили менее 4 Ампер и находятся в пределах от 3 до 4 Ампер, то эту батарейку также можно использовать для питания портативной аппаратуры, но срок ее работы будет не такой длинный.

Если же показания мультиметра составили менее 3 Ампер и находятся в пределах от 1,3 до 2,8 Ампер , то такую батарейку лучше использовать в аппаратуре с низким потреблением тока, например, в пультах дистанционного управления.

Батарейку с величиной тока от 0,7 до 1,1 Ампер также можно использовать в аппаратуре с низким потреблением тока, но это будет сказываться на работе самой аппаратуры. Например, ПДУ телевизора будет работать, но с близкого расстояния и возможно придется дольше держать кнопку переключения команды.

Бывает и так, что в данный момент свежих батареек дома нет или не хватает, а кровь из носа, нужно срочно запустить какой-нибудь аппарат с низким потреблением тока. В таком случае из севших батареек выбираются с самым высоким током и устанавливаются совместно с новыми.

Совет . Если в аппаратуре сели батарейки, то не спешите их менять сразу все. Как правило, гальванические элементы разряжаются не равномерно, и всегда есть элементы, которые смогут еще послужить. Поэтому перед тем как их выкинуть обязательно проверяйте.

В дополнение к статье обязательно посмотрите видеоролик. Вдруг, какой-то момент Вы упустили.

Теперь я думаю, что Вам не составит труда проверить батарейку на работоспособность.
Удачи!

Алкалиновые (Alkaline) или щелочные батареи

Работы над улучшением потребительских свойств первичных источников тока привели в шестидесятых годах к началу производства щелочных батареек. Название этот вид батареек получил по веществу электролита – концентрированному щелочному раствору. Для производства электролита используется гидроксид калия, реже гидроксид натрия. Сегодня щелочные батарейки часто называют алкалиновыми из-за надписи на корпусе батареек, выпущенных за рубежом “Alkaline” (щелочь). Другие участники электрохимической реакции в щелочной батарейке такие же как и у солевой батарейки – отрицательный электрод из цинка и положительный электрод из оксида марганца. Применение в качестве электролита раствора щелочи вместо раствора соли позволяет значительно улучшить эксплуатационные свойства батареек. Напряжение различных типов батареек составляет от 1,5 до 12 вольт. Существуют щелочные батарейки, рассчитанные на самые различные токи разряда. Малым током разряда обладают дисковые щелочные батарейки. Батарейка в корпусе 164 имеет емкость всего 8 миллиампер-часов, а в дисковой батарейке в корпусе PX625A содержится 190 миллиампер-часов. Ток разряда этих небольших батареек измерен при работе на нагрузку высокого сопротивления. Емкость батареек зависит от тока разряда. Во время реакции электролит расходуется очень незначительно, поэтому его требуется меньше чем в солевой батарейке. При реакции не выделяются газы, что позволяет исключить из конструкции камеру для сбора газов. Эти особенности электрохимической реакции с участием щелочного электролита позволяют лучше использовать объем батарейки. Отрицательный электрод представляет собой цинковый порошок, занимающий 20-30 % объема, а не стакан как у солевой батарейки. Конструкция батарейки дает возможность значительно увеличить срок службы и повысить максимальный ток, отдаваемый в нагрузку.
Конструкция щелочной цилиндрической батарейки.  Отрицательный электрод, расположенный в центральной части батарейки, представляет собой пасту из цинкового порошка, электролита и загустителя. Для предотвращения коррозии применяется цинк высокой чистоты, имеющий специальные добавки других металлов. Это позволило отказаться от применения ртути. Внутри порошка находится латунный стержень, выполняющий функцию токоотвода. Использование порошка позволяет значительно увеличит площадь соприкосновения электрода с электролитом, что снижает внутреннее сопротивление батарейки и увеличивает ток разряда. Удельная поверхность цинкового порошка составляет около 0,02 м2/г. Большой запас вещества отрицательного электрода позволяет значительно продлить срок службы батарейки. Отрицательный и положительный электроды разделены пористой мембраной, пропитанной электролитом. Мембрана исключает перемешивание паст положительного и отрицательного электродов. Положительный электрод состоит из смеси оксида марганца и графита, заполняющей объем между мембраной и стальным герметичным корпусом батарейки. В щелочной батарейке находится в полтора раза больше оксида марганца, чем в солевой батарейке. Отсутствие выделения газов при электрохимической реакции в щелочной батарейке позволяет делать ее корпус герметичным. В нижней части батарейки расположен защитный клапан, защищающий батарейку от взрыва. Если при прохождении химических процессов или из-за нагрева внутри будут накапливаться газы, то откроется защитный клапан и часть электролита выйдет наружу, герметичность будет нарушена. Батарейки и аккумуляторы выпускаются в одинаковых корпусах. Использование щелочных батарей и аккумуляторов может привести к попытке зарядить щелочную батарейку в стандартном зарядном устройстве. При заряде будет происходить накопление газов внутри батарейки и ее нагрев. Клапан предохраняет батарейку от взрыва при возрастающем давлении при экспериментах с зарядом. Положительным полюсом является стальной стакан, являющийся корпусом батарейки, отрицательным полюсом является стальная тарелка, расположенная в нижней части корпуса и соединенная с латунным стержнем. Элементы конструкции положительного и отрицательного полюсов разделены изолирующей прокладкой.
ПРЕИМУЩЕСТВА  И  НЕДОСТАТКИ Благодаря особенностям конструкции щелочная батарейка имеет преимущества и недостатки. Главным преимуществом является увеличенный ток разряда. По сравнению с солевыми батарейками щелочные имеют значительно увеличенный срок службы благодаря большому запасу реагентов. Срок хранения также увеличился и может составлять несколько лет. После года хранения емкость снижается не более чем на 10 %. Батарейки хорошо работают в широком температурном диапазоне. При работе напряжение батарейки долгое время не изменяется и только в конце срока службы резко уменьшается.
Щелочные батарейки дороже солевых, их вес больше из-за особенностей конструкции. Способы восстановления солевых батареек неприменимы к щелочным батарейкам. Так как емкость щелочных элементов питания существенно превышает емкость солевых, то их необходимо использовать в устройствах со средним и высоким потреблением энергии. Это электробритвы, плееры, диктофоны, а также фотовспышки и мощные фонари.
Существуют способы подзарядки щелочных батареек, продлевающие их срок службы, но производителями такие действия не рекомендуются, результат подзарядки может быть самым непредсказуемым. Возможность небольшой зарядки щелочных батареек дает обратимость электрохимической реакции, протекающей при разряде, но конструкция не обеспечивает безопасную зарядку. Поэтому были разработаны специальные перезаряжаемые щелочные батареи, получившие названия полуторавольтовые аккумуляторы, заряжаемые щелочные батарейки или RAM (Reusable Alkaline Manganese, Rechargeable Alkaline Manganese – многократно используемые щелочные марганцевые), исключающие утечку электролита или разгерметизацию которые могут произойти при многократной перезарядке. Патент на первое поколение таких батареек был получен в Канаде. Их выпуск был начат в конце восьмидесятых годов.
К неоспоримым преимуществам следует отнести возможность приобретения химического источника питания готового к работе без предварительной зарядки. Если после приобретения аккумулятора его нужно вначале зарядить, а потом использовать, то заряжаемые батарейки можно сразу устанавливать бытовую технику, не имея под рукой зарядного устройства. Приобретая заряжаемую батарейку, мы получаем первичный источник тока. После первого разряда батарейку можно зарядить и она становится вторичным источником тока. Таким образом, заряжаемые батарейки занимают промежуточное положение между первичными и вторичными источниками тока. Напряжение батарейки составляет 1,5 вольта и почти не меняется до полного разряда. Эти батарейки могут работать в режиме разрядных токов до 600 миллиампер. Емкость батарейки габарита АА достигает 2 ампер-часа. Их внутренне сопротивление выше, чем внутреннее сопротивление обычных батареек. Активные вещества цинк и оксид марганца. Перезаряжаемые щелочные батарейки являются хорошей заменой никель-кадмиевых и никель-магниевых аккумуляторов. В заряженном состоянии заряжаемые батарейки могут храниться несколько лет. Цена заряжаемых батареек в два раза выше цены обычных щелочных, но ниже цены аккумуляторов. Длительный срок хранения, превосходящий показатели никель-кадмиевых, никель-магниевых аккумуляторов, отсутствие вредных веществ позволяет заряжаемым щелочным батарейкам составить конкуренцию аккумуляторам, применяемым в бытовой технике.
Если батарейки разряжены менее чем на 25 %, то они могут перезаряжаться несколько сот раз до напряжения величиной 1,42 вольта, если они разряжены более чем на 25 % и менее чем на 50 %, то возможен перезаряд до 50 раз до напряжения уровнем 1,32 вольта. Сильно разряженная батарейка может перезаряжаться не более 20 раз. Батарейки могут использоваться в любом устройстве, которое поддерживает стандартные габариты (AA, AAA, C, D, и другие). Батарейки этого типа более всего подходят для устройств с низким потреблением тока в дежурном режиме, которые используются периодически. Например: пульты дистанционного управления, портативные радиостанции, карманные фонарики и другие. В некоторых странах заряжаемые батарейки получили широкое распространение. Есть бытовые приборы, в которых они рекомендованы в инструкциях. Некоторые приборы, ориентированные на этот тип батареек оснащены блоком питания, обеспечивающим два варианта зарядки – аккумулятор или батарейка. Блок питания таких приборов, рассчитанных на габарит АА, поддерживает зарядный ток в диапазоне 10…20 миллиампер для исключения последствий из-за возможной путаницы между заряжаемыми батарейками и обычными. При низких температурах эти батареи подходят только для маломощных устройств.
 

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

Что может изменить десятилетие. В 2010 году наши телефоны и компьютеры питались от батареек. К концу десятилетия они начнут питать наши автомобили и дома.

За последние десять лет всплеск 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 и то, что определит следующее десятилетие, — это хранилище коммунального масштаба.

По мере того, как неотложность климатического кризиса становится все более очевидной, аккумуляторы являются ключом к переходу к миру, работающему на возобновляемых источниках энергии. Солнечная энергия и ветер играют большую роль в выработке электроэнергии, но без эффективных методов хранения энергии природный газ и уголь необходимы в то время, когда солнце не светит или ветер не завывает. 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 снизятся на 66-80%, а мировой рынок вырастет до 426 миллиардов долларов. Попутно будут расти и развиваться целые экосистемы, чтобы поддерживать новую эру электричества с батарейным питанием, и последствия этого будут ощущаться во всем обществе.

Изменение электросети

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

В недавней записке для клиентов аналитики Cowen заявили, что в энергосистеме «в следующие десять лет произойдет больше изменений, чем за предыдущие 100 лет».

Растущий рынок накопителей энергии предлагает множество инвестиционных возможностей, особенно с учетом того, что государственные субсидии и нормативные акты способствуют переходу на экологически чистую энергию. Но, как и на других высококонкурентных рынках, таких как производство полупроводников в 1990-х годах, производство аккумуляторов не всегда приносило инвесторам максимальную прибыль. Ряд аккумуляторных компаний обанкротились, что подчеркивает тот факт, что продукт, изменяющий общество, может не вознаграждать акционеров.

«В конце концов, это дойдет до некоторых лидеров отрасли, которые заработают немного денег», — сказал Джо Оша из JMP Securities. «Я думаю, что все эти компании проделают хорошую работу по снижению цен для производителей [электромобилей] в течение следующих 5-10 лет. процесс.»

Тем не менее, несмотря на то, что инвестировать в компании, занимающиеся исключительно производством аккумуляторов, может быть сложно, есть возможности нацелиться на компании, которые выиграют от перехода к миру с низким уровнем выбросов углерода.Например, Sunrun — крупнейшая компания по производству солнечной энергии для жилых помещений в Соединенных Штатах, а NextEra Energy — одна из крупнейших в стране компаний по производству возобновляемых источников энергии, которая в настоящее время строит хранилище коммунального масштаба.

Поскольку ученые изменяют химический состав батарей, а компании делают ставки на то, что может стать следующей революционной технологией, Дэн Голдман, основатель венчурной компании Clean Energy Ventures, ориентированной на чистые технологии, сказал, что такие области, как инновационные системы управления батареями, являются хорошим ставка для инвесторов, поскольку они могут работать с любой аккумуляторной технологией.

«Использование огромных экономических возможностей, лежащих в основе перехода к элементам управления и энергетическим системам на основе батарей», требует, чтобы не только планировщики, политики и регуляторы, но и инвесторы «использовали экосистемный подход к развитию этих рынков», — написали исследователи из Института Роки-Маунтин в . Прорывные аккумуляторы: обеспечение эры чистой электрификации .

Батарейки: новая звезда науки

Технология аккумуляторов в ее простейшем виде насчитывает более двух столетий.Само слово является общим термином, поскольку батареи бывают всех форм и размеров: свинцово-кислотные, никель-железные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и т. д.

Литий-ионные батареи — что само по себе может быть общим термином — были впервые разработаны в 1970-х годах и впервые коммерциализированы Sony в 1991 году для портативного видеомагнитофона компании. Теперь их можно найти во всем: от айфонов до медицинских устройств, от самолетов до международной космической станции.

Возможно, лучшим свидетельством той роли, которую эти батареи сыграли 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-ионных аккумуляторов] развивалась быстрыми темпами, и мы можем ожидать еще много важных открытий в технологии аккумуляторов», — 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 местной окружающей среды и, в конечном итоге, устойчивости всей нашей планеты».

Электромобили: вперед

Tesla была первой автомобильной компанией, выпустившей на рынок электромобиль с батарейным питанием, когда она представила Roadster в 2008 году.Автопроизводители ранее возились с гибридными моделями, но, как правило, полностью электрические автомобили их не интересовали, учитывая высокую стоимость производства.

Но за последнее десятилетие вкусы потребителей изменились, и по мере усиления надзора со стороны регулирующих органов — особенно в Европе — автопроизводителям приходилось идти в ногу со временем.

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 стоимостью 11 миллиардов долларов по разработке 40 полностью электрических и гибридных моделей к 2022 году, а в марте Volkswagen увеличил свою цель по выпуску электромобилей до 70 новых моделей к 2028 году. по сравнению с предыдущей целью 50.

Цены на аккумуляторные батареи для электромобилей обычно рассчитываются по стоимости киловатт-часа. За последние десять лет цены упали, поскольку производство достигло эффекта масштаба. По данным BloombergNEF, сейчас они стоят около 156 долларов за киловатт-час, что на 85% меньше, чем в 2010 году, когда они стоили 1100 долларов плюс/кВтч. А продолжающееся производство и повышение эффективности должны привести к тому, что к 2024 году цены упадут ниже цены в 100 долларов за кВтч, считает BloombergNEF, что важно, поскольку это консенсус отрасли относительно того, когда электромобили достигнут ценового паритета с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания.

«Хотя концепция электромобилей не нова, в этом автомобильном цикле отличается наличием надежных и недорогих аккумуляторов, которые обладают отличными энергетическими и энергетическими характеристиками в практичном форм-факторе», — сказал аналитик Cowen Джеффри Осборн. последнее примечание для клиентов.

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

Reuters

Мировые продажи подключаемых электромобилей, включая электромобили с батарейным питанием и подключаемые гибридные электромобили, достигли 1.98 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, находящихся на дорогах сегодня, но ожидается, что их число будет продолжать расти. BloombergNEF прогнозирует, что к 2040 году 57% продаж новых легковых автомобилей будут электромобилями, что увеличит общий парк электромобилей до 30%.

В настоящее время Tesla является крупнейшим в мире производителем электромобилей, и, хотя она еще не получила годовой прибыли, она сообщала о прибыли ежеквартально, в том числе в последнем квартале.Компания оказалась несколько поляризованной с точки зрения инвестирования, учитывая частые невыполнения поставленных задач 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 почти с максимальной эффективностью, а также с тем, что варианты хранения компании для жилых и коммунальных помещений помогают распределить фиксированные затраты на производство аккумуляторов. Компания также воспользовалась государственными субсидиями и оптимизировала операции на своей гигафабрике.

Литий-ионные аккумуляторные элементы

Томохиро Осуми | Блумберг | Getty Images

Аккумуляторная батарея является ключевым отличием электромобилей, поскольку запас хода автомобиля определяется количеством накопленной энергии, а также определяет, сколько времени требуется транспортному средству для зарядки.

В недавней заметке Credit Suisse говорится, что важно отдать должное компании Tesla за разработку аккумуляторов. Фирма имеет низкий рейтинг акций, но заявила, что автопроизводитель имеет «преимущество перед другими автопроизводителями в электрификации» благодаря, среди прочего, плотности энергии его батареи.

Компактная модель Tesla Model 3 стоит от 39 990 долларов, не считая экономии от государственных субсидий и газа, а это означает, что она все еще значительно дороже, чем компактные автомобили, работающие на газе. Еще одна проблема, которую автопроизводителям придется решать в будущем, — это больший запас хода на одной зарядке и более быстрое время зарядки, что препятствует широкому внедрению.

Но с учетом снижения стоимости батарей S&P Global Platts заявила, что электромобили могут стать конкурентоспособными в странах 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 глобальным неорганическим веществам. «Вы доберетесь до того, что карманная сторона начнет привлекать больше людей к электромобилям, поэтому вы увидите увеличение уровня проникновения в ближайшие годы».

Инвестиционные возможности в цепочке поставок аккумуляторов

Основной причиной того, что электромобили с батарейным питанием все еще относительно дороги, является стоимость сырья, необходимого для их производства.В дополнение к литию для литий-ионных аккумуляторов необходимы другие минералы, такие как кобальт и графит, а также такие металлы, как никель, алюминий и марганец.

Электромобили теперь опережают бытовую электронику по спросу на литий. По данным S&P Global Platts, несмотря на растущий спрос на минерал, цены резко упали за последнее десятилетие после того, как наращивание производства превысило более медленные, чем ожидалось, продажи электромобилей. Фирма заявила, что ожидает, что спрос со стороны транспортного и энергетического секторов почти утроится в течение следующих пяти лет, и что по мере нарастания импульса спрос может перевесить предложение.»

Химическая компания Albemarle может стать одним из бенефициаров растущего спроса, поскольку у нее есть предприятия по производству лития по всему миру, в том числе в Силвер-Пик, штат Невада, и Салар-де-Атакама, Чили. В прошлом году количество аналитиков с Уолл-стрит, которые имеют рейтинг покупки акций, упало с 80% до 52%. самых интригующих историй 3-5 лет.Его цель в $83 — это на 15% больше, чем сейчас торгуются акции. Соляные бассейны и завод по переработке литиевого рудника Soquimich (SQM) на солончаке Атакама в северной части Чили, 10 января 2013 г.

Ivan Alvarado | Reuters

На рынке доминируют азиатские компании, такие как Panasonic, CATL, LG Chem и китайская BYD, почти 25% которой принадлежит Berkshire Hathaway Уоррена Баффета.

Panasonic сотрудничает с Tesla, а LG Chem производит батареи, 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 объект поможет нам масштабировать производство и значительно повысить рентабельность и доступность электромобилей», — заявила генеральный директор и председатель GM Мэри Барра на мероприятии для СМИ, посвященном новому заводу.

Девани сказал, что мы достигли своего рода «переломного момента», когда материальные игроки могут увидеть паритет в ценах на батареи и пакеты. «Пять лет назад… электромобили были чем-то вроде новинки… потребитель не всегда обращал внимание на преимущества, сегодня они есть».

Питание вашего телефона для питания вашего дома

Спрос на более крупные и качественные аккумуляторы для питания электромобилей имеет волновой эффект, в том числе в домашних хранилищах энергии. Это особенно верно, поскольку падение цен на солнечную энергию в сочетании с государственными субсидиями побудило потребителей перейти на возобновляемые источники энергии.

В ноябрьской записке для клиентов Оша из JMP сказал, что SunRun, которая предлагает варианты солнечной энергии и хранения, выглядит готовой к «отличному 2020 году», отчасти из-за потенциала роста бизнеса компании по хранению.

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

Tesla — еще одна компания, предлагающая солнечную энергию и аккумуляторы с аккумулятором Powerwall, который, по словам аналитика Baird Бен Калло, в настоящее время является «недооцененной» частью компании, но он ожидает, что он станет «большим направлением деятельности по мере увеличения маржи и развертывания растут.

Tesla Powerwall 2

Источник: Tesla

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

Возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнечная энергия, обеспечивают все больше и больше энергии для сети. Но до тех пор, пока не будет разработано эффективное хранилище энергии, эти прерывистые источники будут продолжать полагаться на ископаемое топливо.

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

Проще говоря, электрическая сеть обычно работает в настоящее время так, что используемая энергия вырабатывается всего несколько мгновений назад. Запасов не так много, поэтому спрос и предложение всегда должны быть 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 — электростанций, обычно работающих на природном газе, которые используются только в периоды пикового спроса. Они также начинают заменять дизельные генераторы в местах с постоянной потребностью в электроэнергии, например, в больницах.

Правительственные стимулы и снижение затрат на солнечную и ветровую энергию также повышают жизнеспособность аккумулирования энергии.

«10 лет назад аккумуляторы были желательными в плане решения проблемы более широкого проникновения возобновляемых источников энергии в электрическую сеть, и сегодня я думаю, что вы можете увидеть линию прямой видимости в течение следующих 10 лет, чтобы это стремление стало реальностью», Об этом CNBC заявил управляющий директор Ultra Capital Кристиан Ханельт. Он добавил, что у коммунальных компаний есть естественное преимущество, поскольку они разбираются в передающей сети и знают, где они могут извлечь выгоду.

Компания NextEra Energy является одним из крупнейших в стране поставщиков возобновляемой энергии, включая предложения по хранению энергии.В недавней записке для клиентов Credit Suisse назвал это одной из своих лучших инвестиционных идей, основанной на «сильном влиянии NextEra на быстрорастущую отрасль возобновляемых источников энергии» и «ведущем в мире крупномасштабном бизнесе по развитию возобновляемых источников энергии». Другие имена, предлагающие накопители энергии, включают EnerSys из Пенсильвании, а также Pinnacle West Capital Corporation, которая в феврале объявила о планах добавить 850 мегаватт аккумуляторов в Аризоне в течение следующих 5 лет.

В настоящее время крупнейшая установка литий-ионных аккумуляторов находится в Южной Австралии и питается от Tesla.Он имеет мощность 100 мегаватт, что, согласно сайту, позволяет ему снабжать электроэнергией 30 000 домов при диспетчеризации на пиковой мощности. В ноябре французская компания Neoen, управляющая площадкой, объявила о 50-процентном расширении, в результате чего мощность увеличится до 150 МВт.

Чиновники и рабочие собираются возле комплекса, в котором расположен Hornsdale Power Reserve с самой большой в мире ионно-литиевой батареей производства Tesla, во время официального запуска возле южно-австралийского города Джеймстаун.

Дэвид Грей | Reuters

Производители и операторы оборудования для возобновляемых источников энергии, а также химические компании и компании, производящие материалы, также могут выиграть, если хранение сделает ветровую и солнечную энергию более доступной.Осборн отметил, что потребуется новое программное обеспечение, чтобы помочь коммунальным компаниям понять потребности в электроэнергии, поскольку возобновляемые источники энергии и электромобили получают энергию из сети.

«Мы рассматриваем внедрение интеллектуальных технологий в электросети как одну из следующих больших волн расходов на ИТ и новую инвестиционную тему, которая, вероятно, будет актуальна в течение следующих 10–20 лет. Масштабируйте интеграцию программного обеспечения, используя датчики связи по сети», — сказал он.

Следующее десятилетие

Затраты, которые остаются высокими, являются одной из причин, препятствующих всплеску интеграции литий-ионных аккумуляторов в сети. Еще один фактор заключается в том, что этот конкретный тип батареи не обязательно лучше всего подходит для хранения энергии в течение более длительных периодов времени. Также известно, что они загораются, и есть проблемы с некоторыми необходимыми компонентами, такими как кобальт, почти половина которого поступает из Конго. Вторичная переработка и воздействие добычи металлов на окружающую среду — еще одна проблема, за которой стоит следить.

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

Хотя точный тип батареи, которая победит, неизвестен, несомненно то, что батареи будут играть еще большую роль в питании нашей жизни в будущем.

«Крупные инвестиции в производство аккумуляторов и постоянное развитие технологий уже к 2030 году привели к коренным изменениям в том, как мы будем питать нашу жизнь и организовывать энергетические системы», — написали исследователи из Института Роки-Маунтин в Breakthrough Batteries: Powering the Energy. Эпоха чистой электрификации .

— CNBC’s Майкл Блум , Нейт Раттнер и Майкл Вэйланд предоставил репортаж.

Как аккумуляторы заводят автомобиль | Как работают батареи

Когда вы вставляете ключ в замок зажигания автомобиля и поворачиваете переключатель или нажимаете кнопку в положение «ВКЛ», на аккумулятор автомобиля отправляется сигнал. Получив этот сигнал, автомобильный аккумулятор преобразует химическую энергию в электрическую.Эта электрическая мощность подается на стартер для запуска двигателя. Аккумулятор также обеспечивает питание фар автомобиля и других аксессуаров.

Напряжение батареи

Напряжение относится к количеству электрического потенциала вашей батареи. Стандартной автомобильной батареей в современных автомобилях является 12-вольтовая батарея. Каждая батарея состоит из шести ячеек, каждая из которых имеет 2,1 вольта при полном заряде. Автомобильный аккумулятор считается полностью заряженным при напряжении 12,6 В и выше.

Когда напряжение батареи падает, даже незначительно, это сильно влияет на ее производительность.В таблице слева показано, сколько энергии остается в батарее при изменении показаний напряжения батареи.

Хотя автомобильный аккумулятор не полностью заряжен, он считается заряженным при напряжении 12,4 В или выше. Он считается разряженным при напряжении 12,39 В или ниже.

Примечание. Предполагается удельный вес при полной зарядке 1,265 с поправкой на 80°F.

Химическая реакция

Электрическая энергия в батарее генерируется в результате химической реакции. В случае свинцово-кислотного аккумулятора смесь серной кислоты и воды, известная как электролит, вступает в реакцию с активным веществом внутри аккумулятора.

Напряжение аккумулятора во многом зависит от концентрации серной кислоты. Чтобы получить напряжение 12,6 вольт и выше, весовая доля серной кислоты должна составлять 35 процентов и более.

По мере разрядки аккумулятора реакция между серной кислотой и активным материалом приводит к образованию другого соединения, и концентрация серной кислоты снижается. Со временем это приводит к падению напряжения батареи.

Мощность проворачивания

Двигатели транспортных средств требуют мощности для запуска.Требуемая мощность зависит от многих факторов, таких как тип двигателя, объем двигателя и температура. Как правило, при понижении температуры для запуска двигателя требуется больше мощности. Усилители холодного пуска (CCA) — это рейтинг, который измеряет мощность запуска батареи. Это относится к количеству ампер, которое 12-вольтовая батарея может отдать при 0 ° F в течение 30 секунд, поддерживая напряжение не менее 7,2 вольт. Например, 12-вольтовая батарея с рейтингом CCA 600 означает, что при 0 ° F батарея будет обеспечивать 600 ампер в течение 30 секунд, не опускаясь ниже 7.2 вольта.

Какова плотность энергии литий-ионной батареи?

Что такое плотность энергии батареи?

Плотность энергии — это мера того, сколько энергии содержит батарея по отношению к ее весу. Это измерение обычно представлено в ватт-часах на килограмм (Втч/кг). Ватт-час — это мера электрической энергии, эквивалентная потреблению одного ватта в течение одного часа.

Плотность мощности — это мера того, насколько быстро может быть доставлена ​​энергия, а не доступного запаса энергии.Плотность энергии часто путают с плотностью мощности, поэтому важно понимать разницу между ними.

 

Зачем вам нужен аккумулятор с высокой плотностью энергии?

Чтобы лучше понять литий-ионные батареи, вы должны понять, почему высокая плотность энергии является желательной чертой батареи.

Аккумулятор с высокой плотностью энергии имеет большее время работы относительно размера аккумулятора. С другой стороны, батарея с высокой плотностью энергии может отдавать такое же количество энергии, но занимать меньшую площадь по сравнению с батареей с более низкой плотностью энергии.Это значительно расширяет возможности применения аккумуляторов.

В заводских или складских условиях аккумуляторы для вилочных погрузчиков могут весить тысячи фунтов. Легкая батарея для вилочных погрузчиков предлагает некоторые преимущества в плане безопасности и удобства использования.

Если плотность энергии батареи слишком высока, это может представлять проблему для безопасности. Когда в ячейку упаковано больше активного материала, это увеличивает риск теплового события.

 

Какой тип перезаряжаемой батареи имеет самую высокую плотность энергии?

Существует несколько различных типов перезаряжаемых батарей с различной плотностью энергии, отражающей их внутренний химический состав.

  • Энергетическая плотность свинцово-кислотных аккумуляторов колеблется в пределах 30-50 Втч/кг
  • Энергоемкость никель-кадмиевых аккумуляторов колеблется в пределах 45-80 Втч/кг
  • Энергоемкость никель-металлогидридной батареи находится в диапазоне 60-120 Втч/кг
  • Энергоемкость литий-ионной батареи находится в диапазоне 50–260 Вт·ч/кг

 

Типы литий-ионных аккумуляторов и их плотность энергии

Литий-ионные аккумуляторы

часто объединяют в группу аккумуляторов, каждый из которых содержит литий, но их химический состав может сильно различаться и в результате иметь разные характеристики.

Большинство типов литий-ионных аккумуляторов имеют схожую конструкцию катода с алюминиевой подложкой, угольного или графитового анода с медной подкладкой, сепаратора и электролита, изготовленного из соли лития в органическом растворителе.

Производители экспериментировали с материалами, используемыми для изготовления катода и анода. Они также изменили состав электролита. Эти различия являются причиной того, что литий-ионные батареи различаются по уровню плотности энергии.

Теперь мы рассмотрим наиболее популярные химические составы литий-ионных аккумуляторов, а также их соответствующую плотность энергии, варианты использования, преимущества и недостатки.

 

Промышленные титаны: батареи из титаната лития (LTO)

Аккумулятор LTO является одним из старейших типов литий-ионных аккумуляторов и имеет более низкую плотность энергии, чем литий-ионные аккумуляторы, около 50-80 Втч/кг.

В этих батареях в аноде вместо углерода используется титанат лития, что позволяет электронам входить и выходить из анода быстрее, чем в других типах литий-ионных батарей.

Эта структура позволяет батареям LTO заряжаться намного быстрее и безопасно работать с большими токами, но низкая плотность энергии делает их плохо подходящими для погрузочно-разгрузочного оборудования.

Они, как правило, дороже и обычно используются для электромобилей, автомобильных аудиосистем и мобильных медицинских устройств.

 

Высокая энергия, высокий риск: литий-кобальт-оксидные (LCO) батареи

Литий-кобальтовые оксидные батареи

имеют высокую плотность энергии 150-200 Втч/кг. Их катод состоит из оксида кобальта с типичным углеродным анодом со слоистой структурой, которая перемещает ионы лития от анода к катоду и обратно.

Аккумуляторы этого типа популярны благодаря высокой плотности энергии и обычно используются в сотовых телефонах, ноутбуках и, в последнее время, в электромобилях.

Кобальт — очень энергоемкий материал, но он может быть дорогим. По мере роста спроса на использование в электромобилях этот ресурс быстро истощается. На самом деле скоро мир может столкнуться с дефицитом кобальта.

Кобальт также очень летуч. Литий-кобальтовые аккумуляторы не выдерживают большие токи из-за риска перегрева, что представляет значительный риск для безопасности.Аккумуляторы LCO имеют более низкую термическую стабильность, что означает, что они очень чувствительны к более высоким рабочим температурам и перезарядке.

 

Производительность по доступной цене: литий-никель-марганцево-кобальтовые батареи (NMC)

Литий-никель-марганцево-кобальтовые

батареи также имеют высокую плотность энергии 150-220 Втч/кг. Они используют кобальт в катоде, как и батареи LCO, но они также содержат никель и марганец, чтобы повысить стабильность.

Аккумуляторы

NMC используются в большинстве электромобилей, производимых сегодня, но также используются в медицинских устройствах и электронных велосипедах.

Секрет успеха этой батареи заключается в ее хорошо сбалансированном химическом составе; известно, что никель обладает высокой плотностью энергии, но нестабилен, как и кобальт, в то время как марганец более стабилен, но также имеет меньшую плотность энергии. Конкретное соотношение различных элементов зависит от производителя, но добавление никеля обычно предназначено для уменьшения количества дорогого кобальта.

Аккумуляторы

NMC могут выдерживать большие зарядные токи и более широкий диапазон температур, чем аккумуляторы LCO.Однако, поскольку батарея по-прежнему содержит кобальт, стоимость увеличивается из-за дефицита на рынке.

 

Доступные, безопасные и надежные: литий-железо-фосфатные (LFP) батареи

Аккумуляторы

LFP имеют высокую плотность энергии 90-160 Втч/кг. Хотя это ниже, чем у некоторых кобальтовых батарей, это все же один из самых высоких показателей среди всех типов батарей.

В батареях

LFP используется фосфат железа для катода и графитовый электрод в сочетании с металлической подложкой для анода.

Фосфат лития-железа, или LiFePO4, представляет собой встречающийся в природе минерал, недорогой, нетоксичный, обладающий хорошей термической стабильностью и высокой плотностью энергии.

Аккумуляторы

LFP идеально подходят для тяжелого оборудования и промышленных условий благодаря их способности выдерживать большие нагрузки и широкий диапазон температур. Они появились как новый вариант для вилочных погрузчиков и другого тяжелого электрического оборудования, которое требует высокого уровня надежности и исторически полагалось на свинцово-кислотные батареи.

 

Литий-ионный аккумулятор Тип

Плотность энергии ( Вт ч/кг)

Профи

Минусы

Титанат лития (LTO)

50-80

Долгий срок службы, стабильный

Низкая плотность энергии, дороже

Оксид лития-кобальта (LCO)

150-200

Высокая плотность энергии

Неустойчивый и дорогой

Литий Никель Марганец Оксид кобальта (NMC)

150-220

Высокая плотность энергии

Более безопасный, чем LCO, но все же относительно нестабильный и дорогой

Литий-железо-фосфат (LFP)

90 -160

Средне-высокая плотность энергии

Стабильный, долговечный и с более высокой плотностью энергии

 

Химический состав всех типов литий-ионных аккумуляторов уникален.Крайне важно понять, какие литий-ионные химические вещества лучше всего подходят для вашего приложения.

Если вы ищете лучшую батарею для погрузочно-разгрузочного оборудования, вероятно, лучшим выбором будет литий-железо-фосфатная батарея. Все аккумуляторы Flux Power LiFT производятся исключительно с элементами LFP, поскольку они обеспечивают наилучший баланс между безопасностью и производительностью.

 

Литий-ионные аккумуляторы | PhysicsCentral

Доставка заряда

Литий-ионные аккумуляторы

уже питают ваш мобильный телефон и ноутбук, и вскоре они могут питать ваш автомобиль.Но что же это за батарейки и чем они лучше обычных щелочных батарей?

Чтобы ответить на этот вопрос, важно понять, как работают батареи. Аккумулятор — это устройство, которое накапливает электрическую энергию и затем может доставлять эту энергию посредством легко контролируемой электрохимической реакции.

Схема литий-ионного элемента. Перепечатано с сайта HowStuffWorks.com

Аккумулятор обычно состоит из ряда элементов, которые производят электричество.Каждая ячейка состоит из трех основных компонентов: анода, катода и электролита. Когда анод и катод соединены электрическим проводником наподобие провода, электроны текут от анода через провод к катоду, создавая электрический ток, в то время как электролит проводит положительный ток в виде положительных ионов или катионов. Материалы, используемые для каждого из этих компонентов, определяют характеристики батареи, в том числе ее емкость — или общее количество энергии, которую она может отдавать, — и ее напряжение — или количество энергии на электрон.Представьте, что батарея похожа на бак с водой, которую сливают из шланга. Объем бака — это емкость аккумулятора, а давление в шланге — его напряжение.

Литий-ионный аккумулятор от мобильного телефона.

Материалы анода и катода выбираются таким образом, чтобы анод отдавал электроны, а катод их принимал. Склонность материала отдавать или принимать электроны обычно выражается как стандартный электродный потенциал объекта. Разность электродных потенциалов катода и анода определяет напряжение всей ячейки.Анод и катод разделены электролитом, представляющим собой жидкость или гель, проводящий электричество. Когда анод и катод затем соединяются друг с другом с помощью проволоки, анод подвергается химической реакции с электролитом, в которой он теряет электроны, создавая катионы или положительные ионы — процесс, называемый окислением. Электроны и катионы встречаются на катоде, где они вступают в химическую реакцию, называемую восстановлением. Вместе весь процесс известен как реакция восстановления-окисления или окислительно-восстановительная реакция.Электроны перемещаются по проводу от анода к катоду, потому что они имеют более высокую энергию в аноде, чем в катоде. Когда электроны проходят через такое устройство, как электрическая лампочка, энергия батареи используется для выполнения работы. Химические реакции в батарее могут продолжаться какое-то время, но не вечно. В конце концов они истощают или разъедают анод и катод, оставляя недостаточно материала для поддержания реакции.

Оксид лития-кобальта состоит из слоев лития (показаны здесь фиолетовыми сферами), которые лежат между пластинами, образованными атомами кобальта и кислорода (показаны здесь соединенными красными и синими сферами).

В литий-ионном аккумуляторе ион лития представляет собой катион, который перемещается от анода к катоду. Литий (Li) легко ионизируется с образованием Li + плюс один электрон. Электролит обычно представляет собой комбинацию солей лития, таких как LiPF 6 , LiBF 4 или LiClO 4 , в органическом растворителе, таком как эфир. Графит (углерод) чаще всего используется для анода, а оксид лития-кобальта (LiCoO 2 ) является наиболее распространенным материалом катода. Эта комбинация дает общее напряжение 3.6 вольт (В), что более чем в два раза больше, чем у стандартной щелочной батареи AA. Это дает литий-ионным батареям гораздо лучшее соотношение энергии к объему или плотность энергии, чем обычная щелочная батарея или другая распространенная перезаряжаемая батарея, такая как никель-металлогидридная. Отчасти это связано с тем, что литий является третьим по величине элементом после водорода и гелия, и, таким образом, ион лития может нести положительный заряд в очень небольшом пространстве. Однако важно иметь в виду, что даже литий-ионные батареи имеют во много раз меньшую плотность энергии, чем такие вещества, как моторное топливо или продукты питания, которые хранят энергию в химических связях.Увеличение количества энергии, которое может быть упаковано в определенный объем батареи, является одной из основных задач, стоящих сегодня перед производителями аккумуляторов.

Литий-ионные батареи

, в отличие от стандартных щелочных батарей AA и AAA, можно перезаряжать, запуская анодную и катодную реакции в обратном порядке. Обычно это делается с помощью зарядного устройства, которое подключается к мощному источнику электроэнергии, например к настенной розетке или автомобильному прикуривателю. Возможность многократной перезарядки без существенной потери емкости является еще одним важным преимуществом литий-ионного аккумулятора.Представьте, если бы вам приходилось покупать новый аккумулятор для мобильного телефона каждые несколько дней!

Зарядка и разрядка. Перепечатано с разрешения с рисунка 2 из: «Батареи и электрохимические конденсаторы», авторы Абруна, Кия и Хендерсон, Physics Today , декабрь 2008 г. Copyright 2008, Американский институт физики.

Несмотря на все эти преимущества, литий-ионные аккумуляторы не идеальны. Возможно, вы заметили, что количество заряда, которое могут удерживать аккумуляторы вашего мобильного телефона и ноутбука, уменьшается через несколько лет.Литий-ионные аккумуляторы со временем приобретают повышенное внутреннее сопротивление, что снижает их способность отдавать ток. Кроме того, литий-ионные батареи подвержены ряду потенциальных проблем, в том числе перегреву анода (возможно, усугубляющемуся теплом от устройства, питаемого батареей) и выработке кислорода из-за перезарядки катода. Сложите эти две проблемы вместе, и вы получите хорошие условия для возгорания — именно то, что случилось с несколькими незадачливыми владельцами ноутбуков.

Изображение, показывающее внутреннюю часть литий-ионного аккумуляторного блока с защитными устройствами.Предоставлено ZDNet UK.

Сегодня литий-ионные аккумуляторы производятся с защитой, ограничивающей зарядное напряжение и отключающей аккумулятор, если температура становится слишком высокой. Другие меры предосторожности позволяют вентилировать в случае повышения давления и предотвращают слишком глубокий разряд, после которого аккумулятор не может быть перезаряжен. Эта защитная схема действительно делает батарею безопасной, но она также уменьшает долю батареи, используемой для хранения энергии, а также медленно разряжает батарею, даже когда устройство выключено.Ряд исследовательских групп находятся в процессе улучшения этих и других аспектов литий-ионной батареи, и будущее выглядит светлым для этой трудолюбивой батареи, которая появится во все большем количестве устройств, включая электромобили, о которых мы так много слышим. эти дни.

Исследования

Большая часть недавних усилий по улучшению литий-ионных аккумуляторов была сосредоточена на разработке материалов анода или катода, которые могут удерживать больше заряда в заданном объеме, что приводит к более высокой плотности энергии. Многочисленные исследовательские группы сосредоточены на замене графитового анода кремниевым, который потенциально может хранить в десять раз больше текущей емкости.Недостатком является то, что кремниевые пленки имеют тенденцию расширяться при поглощении ионов лития во время зарядки и снова сжиматься при высвобождении ионов лития во время разряда, что приводит к измельчению и разрушению анода и короткому сроку службы батареи. Недавно группа под руководством Йи Цуй из Стэнфордского университета использовала кремниевые нанопроволоки для создания анода, не имеющего этой слабости. На рисунке 3 показаны изображения этих нанопроволок с ионами лития и без них, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).

Рисунок 3: Морфология и электронные изменения в ННК Si в результате реакции с Li. Из статьи «Высокоэффективные аноды литиевых батарей с использованием кремниевых нанопроволок». Чан и др. Nature Nanotechnolog, 3, 31–35 (2008).

Другая идея, привлекшая значительное внимание, заключается в использовании фосфата лития-железа (LiFePO 4 ) в качестве катода. Хотя он имеет немного меньшую емкость и значительно более низкую проводимость по сравнению с оксидом лития-кобальта, фосфат железа дешевле и менее химически реактивен.Тем не менее, Минг Чанг и его коллеги из Массачусетского технологического института (MIT) работают над тем, чтобы изменить это. В 2002 году они показали, что путем «легирования» (добавления примесей) фосфата железа они могут достичь гораздо более высокой проводимости, чем считалось возможным ранее. А в 2004 году команда Чанга смогла использовать очень маленькие (менее 100 нанометров) частицы фосфата железа для улучшения емкости и проводимости катода.

Шарико-стержневая модель фосфата лития-железа, в которой атомы лития окрашены в синий цвет, атомы железа — в серый цвет, атомы фосфора — в желтый цвет, а атомы кислорода — в красный цвет.Из «Электропроводящие фосфооливины в качестве литиевых аккумулирующих электродов». С. Кунг, Дж. Блокинг и Ю. Чанг. Nature Material , Том 1, октябрь 2002 г.

Чианг также принимал участие в исследованиях передовых методов сборки. Группа исследователей недавно использовала вирусы для сборки катодов литий-ионных аккумуляторов из очень тонких золотых и оксидно-кобальтовых проводов. Вирусы и другие биологические системы способны распознавать молекулы и собираться в организованные структуры, что делает их идеальными для создания микроскопических батарей.Как и в описанных выше кремниевых анодах, в этих новых катодах используется преимущество большой площади поверхности нанопроводов, что обеспечивает большую емкость для заряженных частиц.

Изображение, полученное с помощью туннельного электронного микроскопа (ПЭМ), нанопроволок Co3O4 с шаблоном вируса. «Синтез и сборка нанопроводов с использованием вирусов для электродов литий-ионных аккумуляторов». Нам и др., Science, , 12 мая 2006 г., том 312, стр. 886.

Другие исследовательские группы сосредоточены на новых электролитных материалах. Как упоминалось ранее, современные литий-ионные батареи со временем теряют емкость, в основном из-за химических реакций между электролитами и электродами.Мохит Сингх из начинающей компании SEEO разрабатывает новый электролит на основе полимеров, которые представляют собой молекулы, состоящие из длинных цепочек повторяющихся структурных единиц. Сингх объединил структурно стабильный полимер с полимером, который хорошо проводит ионы, чтобы создать слой электролита, который является более тонким и менее химически реактивным, чем те, которые используются сегодня. Хироюки Нисиде из Университета Васэда в Токио разрабатывает полностью органическую гибкую батарею с электродами, состоящими из цепочек органических молекул вместо металлов.Это могло бы избежать проблем, связанных с некоторыми металлами, включая ограниченную доступность и удаление отходов. По сравнению с сегодняшними литий-ионными батареями, Nishide предлагает более быструю зарядку и разрядку и более длительный срок службы в обмен на, по крайней мере, на данный момент, более низкую плотность заряда.

Фотография гибкой полимерной батареи Nishide. От Такео Суга, Хироки Оширо, Шухей Сугита, Кеничи Ояидзу и Хироюки Нисиде, Adv. Матер. в печати (adma200803073).

Схема, показывающая реакции зарядки и разрядки.От Такео Суга, Хироки Оширо, Шухей Сугита, Кеничи Ояидзу и Хироюки Нисиде, Adv. Матер. в печати (adma200803073).

Какими бы ни оказались выбранные материалы для электродов и электролитов, ясно одно: для энергоэффективного будущего, о котором мы все мечтаем, батареи будущего, как и многие многообещающие технологии, будут зависеть от инженерных нанотехнологий, которые еще изобретают.

Ссылки

HowStuffWorks
Как работают литий-ионные батареи

Battery University
Отличный веб-сайт, посвященный батареям.

[email protected] Lab
Аккумуляторы будущего II

YouTube
Как это сделано: Литий-ионные аккумуляторы

Tech-On
Литий-ионные аккумуляторы стали безопаснее

Science Daily
Новая батарея из нанопроволоки вмещает в 10 раз больше заряда, чем существующие

Обзор технологий
Литий-ионные аккумуляторы повышенной емкости

Лес медных стержней диаметром около 100 нанометров создает гораздо большую площадь поверхности для электродов батареи большой емкости.Первоначально опубликовано в статье «Высокопроизводительные медные электроды с наноархитектурой на основе Fe3O4 для применения в литий-ионных батареях»
P.L. Taberna, S. Mitra, P. Poizot, P. Simon* and JM Tarascon, Nature Materials , 5 (2006) 567-573

Прорыв в катодной химии открывает путь к коммерческой жизнеспособности литий-серных батарей

Катод из углеродного нановолокна, разработанный исследователями из Инженерного колледжа, может сыграть ключевую роль в обеспечении функционирования серы в карбонатном электролите, используемом в коммерческих литий-ионных батареях.

Предыдущие исследования группы Калра также подходили к проблеме таким образом — производили катод из углеродного нановолокна, который замедлял эффект челнока в Li-S батареях на основе эфира за счет сокращения движения промежуточных полисульфидов. Но чтобы улучшить коммерческий путь катодов, группа поняла, что необходимо заставить их работать с коммерчески жизнеспособным электролитом.

«Наличие катода, который работает с карбонатным электролитом, который они уже используют, — это путь наименьшего сопротивления для коммерческих производителей», — сказал Калра.«Поэтому вместо того, чтобы настаивать на внедрении в промышленности нового электролита, наша цель состояла в том, чтобы создать катод, который мог бы работать в уже существующей системе литий-ионного электролита».

Таким образом, в надежде предотвратить образование полисульфидов, чтобы избежать побочных реакций, команда попыталась ограничить содержание серы в подложке катода из углеродных нановолокон, используя метод осаждения из паровой фазы. Хотя этот процесс не позволил внедрить серу в сетку из нановолокна, он сделал нечто экстраординарное, что проявилось, когда команда начала тестировать катод.

«Когда мы начали тест, он начал работать прекрасно — чего мы не ожидали. На самом деле, мы тестировали его снова и снова — более 100 раз — чтобы убедиться, что мы действительно видим то, что, как нам казалось, мы видим», — Калра. сказал. «Серный катод, который, как мы подозревали, может привести к остановке реакции, на самом деле работал на удивление хорошо, и он делал это снова и снова, не вызывая шатания».

В ходе дальнейшего исследования команда обнаружила, что в процессе осаждения серы на поверхность углеродных нановолокон — превращения ее из газа в твердое — она кристаллизовалась неожиданным образом, образуя небольшую вариацию элемента, называемую моноклинной гамма-фазой. сера.Эта химическая фаза серы, которая не вступает в реакцию с карбонатным электролитом, ранее создавалась только при высоких температурах в лабораториях и наблюдалась в природе только в экстремальных условиях нефтяных скважин.

«Сначала было трудно поверить, что это именно то, что мы обнаруживаем, потому что во всех предыдущих исследованиях моноклинная сера была нестабильна при температуре ниже 95 градусов по Цельсию», — сказал Рахул Пай, докторант кафедры химической и биологической инженерии и соавтор исследования.«В прошлом веке было проведено всего несколько исследований, в которых была получена моноклинная гамма-сера, и она была стабильной не более 20-30 минут. Но мы создали ее в катоде, который подвергался тысячам циклов заряда-разряда без снижение производительности — и год спустя наше исследование показывает, что химическая фаза осталась прежней».

После более чем года испытаний серный катод остается стабильным, и, как сообщила команда, его характеристики не ухудшились за 4000 циклов заряда-разряда, что эквивалентно 10 годам регулярного использования.И, как и предполагалось, емкость аккумулятора более чем в три раза превышает емкость литий-ионного аккумулятора.

«Хотя мы все еще работаем над тем, чтобы понять точный механизм создания этой стабильной моноклинной серы при комнатной температуре, это остается захватывающим открытием, которое может открыть ряд дверей для разработки более устойчивой и доступной аккумуляторной технологии», — сказал Калра. .

Замена катода в литий-ионных батареях сернистым уменьшит потребность в источниках кобальта, никеля и марганца.Запасы этого сырья ограничены, и его нелегко извлечь, не причиняя вреда здоровью и окружающей среде. Сера, с другой стороны, встречается повсюду в мире и существует в огромных количествах в Соединенных Штатах, поскольку является отходом нефтедобычи.

Kalra предполагает, что наличие стабильного серного катода, работающего в карбонатном электролите, также позволит исследователям продвинуться вперед в изучении замен литиевого анода, которые могут включать более богатые землей варианты, такие как натрий.

«Избавление от зависимости от лития и других материалов, которые дороги и трудно извлекаются из земли, является жизненно важным шагом для разработки аккумуляторов и расширения наших возможностей использования возобновляемых источников энергии», — сказал Калра. «Разработка жизнеспособной батареи Li-S открывает ряд возможностей для замены этих материалов».

Помимо Калры и Пай, Морин Танг, доктор философии, доцент; и Арвиндер Сингх, доктор философии, исследователь с докторской степенью; все сотрудники факультета химической и биологической инженерии Дрексельского инженерного колледжа внесли свой вклад в это исследование.Он был поддержан Инновационным фондом Drexel Ventures и Национальным научным фондом.

Полный текст статьи читайте здесь: https://www.nature.com/articles/s42004-022-00626-2

Основы аккумуляторов для электромобилей

Вот что вам нужно знать об элементах питания электромобиля.

В то время как двигатель может быть источником, который на самом деле приводит в движение электромобиль, аккумуляторная батарея является его виртуальным сердцем и душой. Если вы ищете новый или подержанный электромобиль, вам следует обратить внимание на характеристики аккумулятора и знать о других аспектах, которые в конечном итоге повлияют на его производительность.

В электромобилях используются литий-ионные аккумуляторы различной конструкции, аналогичные тем, что используются в сотовых телефонах и портативных компьютерах, только в гораздо большем масштабе. Литий-ионные аккумуляторы обладают высокой плотностью энергии и с меньшей вероятностью, чем аккумуляторы других типов, разряжаются, когда они не используются.

Емкость аккумуляторной батареи электромобиля выражается в киловатт-часах, что сокращенно обозначается как кВтч. Здесь лучше больше. Выбор электромобиля с более высоким рейтингом кВтч похож на покупку автомобиля с большим бензобаком, в котором вы сможете проехать больше миль, прежде чем вам понадобится «заправиться».«Но имейте в виду, что из-за того, как работают электромобили, у вас никогда не будет доступа к полной емкости аккумулятора. Это связано с тем, что система управления автомобилем предотвращает 100-процентную полную зарядку или 100-процентную разрядку аккумулятора, чтобы сохранить его эффективность и продлить срок службы.

Емкость аккумуляторов современных электромобилей варьируется от 17,6 кВтч в Smart EQ ForTwo с запасом хода всего 58 миль до 100 кВтч в Tesla Model S и Model X, которые могут проехать более 300 миль без подзарядки.Емкость аккумулятора и другие соответствующие характеристики для всех текущих электромобилей можно найти на нашем сопутствующем веб-сайте InsideEVs.com. Они также представлены в каждом из списков подержанных электромобилей здесь, на MYEV.com.

Емкость аккумулятора

Возможно, наиболее важным фактором, который следует учитывать при покупке электромобиля, является предполагаемый запас хода батареи при полной зарядке, согласно рейтингу Агентства по охране окружающей среды. Вы можете найти данные о запасе хода батареи и потреблении энергии для всех текущих и прошлых моделей в экономии топлива EPA.веб-сайт правительства. Вы также найдете его на наклейке с ценой, которая должна быть прикреплена к боковому окну каждого нового автомобиля, продаваемого в США

.

Как и автомобили с обычным двигателем, электромобили проверяются как на рабочий диапазон, так и на энергопотребление в контролируемых условиях в лаборатории. Их «загоняют» на динамометре, который похож на беговую дорожку для автомобилей, используя несколько стандартизированных графиков вождения для имитации движения по городу и шоссе. Электромобиль начинает тестирование с полностью заряженной батареей и работает до тех пор, пока она полностью не разрядится.

Однако фактический запас хода электромобиля на зарядке может варьироваться в зависимости от ряда факторов. При ускорении с опережением и вождении на более высоких скоростях будет потребляться больше кВтч, чем при более спокойной езде по городу. Аккумулятор также будет разряжаться быстрее при работе с полной загрузкой пассажиров и груза. При прочих равных более тяжелое транспортное средство будет потреблять больше энергии для достижения и поддержания заданной скорости, чем более легкое.

Важно отметить, что уровень заряда электромобиля снижается быстрее в очень холодную или жаркую погоду.В частности, низкие температуры могут существенно снизить как производительность батареи, так и ее способность принимать заряд. Более того, в то время как бензиновые двигатели генерируют большое количество тепла, которое можно использовать для обогрева салона автомобиля, система климат-контроля электромобиля полагается исключительно на энергию аккумулятора. Недавнее исследование показало, что когда ртутный столбик опускается до 20°F и работает обогреватель автомобиля, средний запас хода электромобиля снижается на 41 процент. Это означает, что модель, которая рассчитана на 150 миль в комбинированном режиме движения по городу и шоссе, сможет проехать без подзарядки только около 88 миль.То же исследование показало, что когда температура наружного воздуха достигает 95 ° F и используется кондиционер, запас хода электромобиля снижается в среднем на 17 процентов.

Зарядка аккумулятора электромобиля

В большинстве случаев зарядка электромобилей осуществляется дома либо через обычную 120-вольтовую цепь (известную как зарядка уровня 1), либо через специальную линию 240 В (зарядка уровня 2). В зависимости от емкости аккумуляторной батареи автомобиля для полной зарядки с использованием зарядки уровня 1 может потребоваться от восьми до более 16 часов.

Несмотря на то, что установка электриком 240-вольтовой сети в вашем гараже будет стоить несколько сотен долларов, это окупится с точки зрения времени зарядки всего за четыре часа. Если ваш поставщик энергии предлагает скидку на электроэнергию, потребляемую в непиковые часы, вы можете сэкономить деньги, запланировав оплату в середине ночи.

Существует еще более быстрая альтернатива, называемая зарядкой уровня 3, хотя она ограничена небольшой, но растущей системой общественных зарядных станций.Также называемая быстрой зарядкой постоянным током, она может довести аккумулятор электромобиля до 80 процентов своей емкости всего за 30 минут, в зависимости от автомобиля.

Однако имейте в виду, что батарея электромобиля будет заряжаться дольше в холодную погоду, чем при более высоких температурах, независимо от того, какой уровень зарядки используется.

Гарантия на батарею

К сожалению, все аккумуляторы электромобилей со временем несколько разлагаются и частично теряют способность поддерживать полный заряд.Однако это не такое страшное предупреждение, как может показаться. По данным организации Plug In America, средняя Tesla Model S теряет всего 2,3 мили пробега на каждые 10 000 миль пробега. Сама Tesla сообщает, что в контролируемых испытаниях ее батареи сохранили 80 процентов своего диапазона после имитации пробега в 500 000 миль. С другой стороны, электромобили с меньшим радиусом действия могут страдать от дополнительного износа, поскольку регулярная разрядка большей части или всего заряда батареи будет иметь тенденцию к более быстрому сокращению ее емкости с течением времени.

С другой стороны, федеральные правила требуют, чтобы на аккумуляторную батарею электромобиля, замена которой может стоить тысячи долларов, распространяется гарантия не менее восьми лет или 100 000 миль пробега. что наступит раньше. Со своей стороны, Hyundai расширяет это до пожизненного покрытия для Kona Electric, в то время как Kia увеличивает его до 10 лет или 100 000 миль для моделей Niro и Soul EV.

Однако имейте в виду, что каждая гарантия на электромобиль содержит исключения в отношении срока службы батареи. Например, некоторые автопроизводители покрывают аккумуляторную батарею только на случай полного отказа, в то время как другие, в том числе BMW, Chevrolet, Nissan, Tesla (модель 3) и Volkswagen, заменят ее, если она упадет до определенного процента емкости в течение гарантийного срока, что обычно составляет 60%. -70 процентов.

Наконец, если вы покупаете или продаете подержанный электромобиль, имейте в виду, что любая оставшаяся часть первоначальной гарантии на аккумулятор перейдет к следующему владельцу.

 

Полное руководство по батареям для электромобилей

Руководство GreenCars по батареям для электромобилей

Электрическая батарея — это устройство, в котором накапливается химическая энергия, преобразуемая в электричество. Современная электрическая батарея была изобретена итальянским физиком Алессандро Вольта в 1800 году.Это замечательное изобретение позволило нам обеспечить большую часть современного мира современными устройствами, такими как ноутбуки, смартфоны, спутники и даже электромобили.

Потребители часто беспокоятся о сроке службы батареи при рассмотрении вопроса о покупке электромобиля (EV). Мысль о замене аккумуляторной батареи особенно пугает, учитывая, что средняя стоимость составляет от 5000 до 15 000 долларов, и это без учета стоимости рабочей силы.

В этой статье мы рассмотрим, как работают батареи и как поддерживать их оптимальную работу.

Содержание


Как долго служат аккумуляторы электромобилей?


Аккумулятор вашего электромобиля рассчитан на длительный срок службы. Тем не менее, аккумуляторы электромобилей со временем начнут терять количество энергии, которое они могут хранить. Это явление называется «деградацией батареи» и может привести к снижению энергоемкости, дальности действия, мощности и общей эффективности.

Объяснение износа батареи

К сожалению, ухудшение состояния аккумулятора предсказать непросто.Не все бренды работают одинаково, и каждый автомобиль отличается тем, как им управляют, заряжают и обслуживают. С другой стороны, современные аккумуляторы для электромобилей нередко служат более 10 лет, а некоторые из них прослужат намного дольше, прежде чем их потребуется заменить. Среднестатистический владелец электромобиля продаст свой автомобиль задолго до того, как ему потребуется заменить аккумуляторную батарею.

Важно отметить, что деградация батареи, как известно, усугубляется в нескольких сценариях:

  • Если аккумулятор электромобиля неоднократно разряжается до нуля, а затем регулярно заряжается от низкого до полного заряда
  • Если электромобиль аккумулятор постоянно заряжается на уровне 3, также известном как быстрая зарядка постоянным током (DCFC)

. Таким образом, некоторые автопроизводители предлагают ограничить DCFC и не делать его основным источником заряда.Например, Kia Motors предполагает: «Частое использование быстрой зарядки постоянным током может негативно сказаться на производительности и долговечности аккумулятора, и Kia рекомендует свести к минимуму использование быстрой зарядки постоянным током». Чтобы узнать больше о зарядке, посетите раздел, посвященный зарядке электромобилей.

Факторы окружающей среды, такие как длительное воздействие экстремальных температур, влияют на производительность батареи и могут привести к ее ухудшению. В частности, батареи не очень хорошо работают при температуре ниже 20 градусов по Фаренгейту.Когда очень холодно и вы используете автомобильный обогреватель, запас хода может временно упасть на целых 40%.

Для поддержания максимальной производительности аккумуляторной батареи рекомендуется заряжать электромобили на уровне от 60% до 80%, свести к минимуму быструю зарядку и избегать экстремальных температур в течение длительного периода времени.

Правда о деградации аккумуляторов


Деградация аккумуляторов не происходит сразу. В среднем сегодняшние аккумуляторы для электромобилей теряют всего около 1-2% своего запаса хода в год.Новые аккумуляторы для электромобилей рассчитаны на долговечность и прослужат дольше, чем срок службы автомобиля.

Что вам нужно знать

Благодаря литий-ионным аккумуляторам мы все наслаждаемся возможностью заряжать все, от смартфонов и ноутбуков до новейших электромобилей. Деградация с течением времени означает, что аккумуляторная батарея со временем теряет часть своей способности удерживать заряд. Есть несколько вещей, которые вам нужно знать о продлении срока службы аккумулятора, чтобы поддерживать его в хорошем состоянии в течение длительного времени.Прежде всего, вы никогда не должны «перезаряжать» их.

При зарядке электромобиля лучше всего заряжать его только до 80% емкости аккумулятора. Точно так же не разряжайте батарею до нуля, так как это может повредить ее. Перезарядка — это причина номер один, по которой аккумуляторные батареи выходят из строя быстрее. Еще одна вещь, которую следует помнить, это то, что аккумуляторы электромобилей ненавидят замерзать. Лучше всего держать электромобили в гараже в зимние месяцы, когда наружная температура находится в минусовой зоне.

Самый большой вывод, который мы хотим, чтобы вы вынесли из этой статьи, заключается в том, что деградация батареи электромобиля на самом деле не о чем беспокоиться. Если мы посмотрим на батарею модели Tesla S, исследователи обнаружили, что проехать 500 000 миль на оригинальной батарее не должно быть проблемой. Тот факт, что батарея разряжается, не означает, что ею нельзя управлять; он просто теряет часть своего диапазона и эффективности зарядки.

В сообщениях в блогах владельцы Tesla Model S отмечают, что примерно 95% аккумулятора сохраняет свои функции в течение первых 50 000 миль.Падение заряда батареи на 5% может равняться 20 милям пробега. Как ни странно, за следующие 100 000 миль батарея ухудшилась еще только на 5%. Таким образом, 150 000 миль привели к общей деградации батареи в среднем на 10%. Как правило, вам не нужно думать о замене батареи, пока деградация не достигнет 50-65%.

Что будет дальше

На горизонте появилось новое поколение литий-ионных аккумуляторов для электромобилей, которые могут прослужить миллионы миль. Другим решением для деградации батареи является новая технология, известная как твердотельная батарея, которая, как сообщается, обладает огромной емкостью.Мы говорим об электромобилях с запасом хода более 1000 миль и временем перезарядки всего за пять минут.

В то же время ухудшение характеристик аккумуляторов современных электромобилей не должно вас беспокоить. Автопроизводители обычно предлагают гарантию на аккумуляторы в течение восьми лет или 100 000 миль пробега на новых автомобилях. Кроме того, деградация батареи — очень медленный процесс, и весьма вероятно, что вы продадите или обменяете свой электромобиль задолго до того, как потеря функции батареи станет проблемой. Согласно недавнему опросу, средний владелец электромобиля замечает снижение заряда батареи только на 2% после трех лет вождения и на 7% после шести лет в дороге.

Гарантии и исключения для электромобилей


Большинство автопроизводителей имеют гарантийный период от 8 до 10 лет или 100 000 миль на свои батареи. Это связано с тем, что федеральное законодательство США требует, чтобы аккумуляторы электромобилей покрывались в течение как минимум восьми лет.

Однако условия гарантии могут различаться. Некоторые автопроизводители покрывают аккумуляторную батарею электромобиля только на случай полного отказа, в то время как автопроизводители, такие как Tesla, Nissan и Volkswagen, будут соблюдать гарантию, если процент емкости упадет ниже определенного порога, обычно 60-70%, в течение гарантийного периода.

Перед покупкой любого автомобиля лучше всего проверить гарантийный талон мелким шрифтом. Например, Nissan Leaf имеет процентную гарантию примерно 75%; однако они используют свои собственные единицы измерения, представленные в «барах». Полная батарея Leaf имеет 12 делений, а прилагаемая гарантия на аккумулятор гарантирует девять делений заряда.

Исключения из гарантии

Ремонт аккумулятора может быть дорогостоящим, поэтому важно понимать исключения или условия, которые могут повлиять на гарантию аккумулятора электромобиля.

Некоторые исключения могут включать, но не ограничиваются:

  • Использование нестандартной зарядки
  • Любой ущерб, вызванный использованием или установкой неутвержденных деталей
  • Использование аккумулятора в качестве стационарного источника питания
  • Любой ущерб вызвано открытием бачка охлаждающей жидкости аккумуляторной батареи
  • Невозможность установки обновлений программного обеспечения или прошивки
  • Повреждения или неисправности, вызванные ремонтом, выполненным несертифицированными техниками
  • Подъем автомобиля из-под аккумуляторной батареи вместо предусмотренных точек подъема кузова
  • Несоблюдение ремонт
  • Использование транспортного средства для буксировки и превышение допустимой нагрузки
  • Небрежное обращение или небрежное обращение


Гарантия на гибридные аккумуляторы

Аккумуляторы для гибридных автомобилей аналогичны аккумуляторам для электромобилей; они просто меньше.Поскольку в гибридах бензиновый двигатель, электродвигатель и аккумулятор работают вместе, если один из них не работает оптимально, это повлияет на другой.

Гибридные аккумуляторы обычно служат в течение всего срока службы автомобиля, а пробег современных автомобилей обычно составляет от 100 000 до 150 000 миль или даже больше. Соответственно, автопроизводители обычно предлагают гарантию не менее 80 000 миль. В большинстве случаев вы можете рассчитывать на увеличение пробега более чем в два раза без каких-либо проблем. Некоторые автопроизводители, такие как Hyundai, даже предлагают пожизненную гарантию.В результате, если вы владелец гибрида, вам, скорее всего, никогда не придется беспокоиться о замене аккумулятора.

Срок службы батареи также зависит от времени — она ухудшается, даже если вы не ездите на автомобиле на большие расстояния. Гибридные батареи рассчитаны на работу не менее 10 лет. Чтобы покрыть любой непредвиденный сбой, в настоящее время стандартом в отрасли являются гарантии с повременной оплатой. Существует федеральный мандат на гарантии, покрывающие восемь лет срока службы аккумуляторной батареи гибридного автомобиля, поэтому большинство автопроизводителей предлагают гарантии на восемь лет и более.

Если вам предстоит замена аккумулятора на негарантийном автомобиле, не нужно паниковать. Стоимость нового аккумуляторного блока продолжает снижаться. Некоторые технические специалисты могут даже установить одобренный использованный аккумуляторный блок, извлеченный из разбитого автомобиля, что значительно снизит потенциальную стоимость ремонта.

Электромобили с самым большим запасом хода в 2021 году

Аккумулятор и запас хода тесно связаны — обычно чем больше аккумулятор в электромобиле, тем больше запас хода.Если вы ищете электромобили, которые могут доставить вас на большое расстояние, сейчас самое время рассмотреть один из многих вариантов автомобилей для дальних поездок, доступных сегодня.

Следующие автомобили в настоящее время предлагают самый большой ассортимент на рынке по состоянию на 2021 год на основе рейтингов EPA. Они могут доставить вас от 208 до 387 миль в зависимости от автомобиля, который вы выберете. Имейте в виду, что рейтинги EPA являются оценочными цифрами, и ваш диапазон может варьироваться в зависимости от того, насколько тяжела ваша педаль акселератора, сколько пассажиров или снаряжения вы перевозите, а также от дорожных и погодных условий.

Взгляните на наш список последних чудес дальнего радиуса действия:

  • 2021 Tesla Model S Performance All-Wheel Drive Sedan — 387 миль
  • 2021 Tesla Model X Long Range Plus RWD Sedan — 371 миля
  • 2021 Tesla Модель 3 Long Range AWD SUV — 353 мили
  • 2021 Tesla Model Y Long Range RWD Sedan — 326 миль
  • 2021 Ford Mustang Mach-E RWD California Route 1 SUV — 305 миль
  • 2021 Chevrolet Bolt EV (All Trims) Wagon — 259 миль
  • 2021 Hyundai Kona Electric (Все комплектации) Хэтчбек — 258 миль
  • 2021 Volkswagen ID.4 1st Edition RWD SUV — 250 миль
  • 2021 Polestar 2 Launch Edition Hatchback — 233 мили
  • 2021 Porsche Taycan 4S Performance Battery Plus Sedan — 227 миль
  • 2021 Nissan Leaf S Plus Hatchback — 226 миль
  • 0 AudiTron E-202130 202130 (Все комплектации) Седан — 222 мили

  • 2021 Внедорожник Volvo XC40 Recharge P8 R-Design — 208 миль

Расчетный запас хода полностью электрических транспортных средств продолжает увеличиваться вместе с количеством новых электромобилей, выезжающих на дороги каждый день.За последнее десятилетие быстро увеличился как диапазон аккумуляторов, так и внедрение электромобилей. По состоянию на 2010 год электромобили едва могли проехать более 80 миль без подзарядки. Напротив, недавно анонсированный Tesla Roadster, например, будет иметь запас хода более 600 миль!

Пока вы читаете это, Tesla Model S предлагает лучшую дальность действия на дороге в 387 миль, прежде чем вам понадобится подзарядка. Модель S, управляющая модельным рядом с 2012 года, представляет собой просторный и роскошный седан, способный разгоняться от нуля до 60 миль в час, что так же быстро, как у многих суперкаров мирового класса.

Три других автомобиля Tesla присоединились к нашему списку лучших бойцов, включая Model X с пробегом 371 миля, Model 3 с пробегом 353 мили и Model Y с пробегом 326 миль. Новый Ford Mustang Model-E в комплектации California Route 1 проезжает 305 миль, за ним следует верный Chevy Bolt с пробегом 259 миль.

Далее следует бюджетный Hyundai Kona Electric с запасом хода 258 миль, за ним следуют три новичка: Volkswagen ID.4 1st Edition с пробегом 250 миль, Polestar 2 с пробегом 233 мили и удивительный Porsche Taycan 4S с запасом хода 227 миль.Мы заканчиваем список дальних поездок в этом году популярным Nissan Leaf с пробегом 226 миль, новым Audi E-Tron с пробегом 222 мили и Volvo XC40 Recharge с пробегом 208 миль.

И это только начало грядущих войн ассортимента: в 2022 году и далее появятся десятки новых полностью электрических автомобилей. Тревога по дальности скоро уйдет по пути динозавра.

Стоимость замены аккумуляторов электромобиля


Как упоминалось ранее, вам может вообще не потребоваться замена аккумулятора электромобиля.Поскольку срок службы аккумуляторов в новых автомобилях продолжает увеличиваться, вопрос замены аккумулятора будет становиться все менее и менее важным. В 2019 году Tesla объявила, что работает над «батареей на миллион миль», которую, скорее всего, никогда не придется заменять.

Тем не менее, если у вас старый электромобиль, в конечном итоге может потребоваться замена аккумулятора.

Отказ батареи

Если неисправная батарея находится на гарантии, вам следует отремонтировать или заменить ее в ремонтной мастерской, одобренной производителем.Если вы обращаетесь за обслуживанием к третьей стороне, которая не одобрена производителем, вы можете аннулировать гарантию и столкнуться с некачественной работой.

Если ваша батарея выйдет из строя вне гарантийных условий, некоторые дилеры и сервисные центры смогут отремонтировать или заменить ее для вас. Стоимость ремонта/замены батареи может быть разбита на (1) стоимость замены самой батареи и (2) стоимость установки.

Стоимость замены и установки

По мере снижения стоимости батарей снижается и стоимость замены.Ключевым фактором стоимости батареи является стоимость киловатт-часа, единицы энергии, хранящейся в батарее. Вообще говоря, эта стоимость находится в диапазоне от 100 до 300 долларов за киловатт-час, в зависимости от производителя. Недавно в 2020 году сообщалось о следующих ценовых категориях:

  • Nissan LEAF, батарея 40 кВтч, ~5500 долларов США, что эквивалентно ~137 долларов США/кВтч
  • Chevrolet Volt, батарея 16 кВтч, ~4000 долларов США, что эквивалентно ~250 долларам США/кВтч
  • Chevrolet Bolt, аккумулятор на 66 кВтч, ~16 000 долл. США, что эквивалентно ~240 долл. США/кВтч. батарея.С точки зрения рабочей силы работа может занять 3-5 часов. В целом стоимость установки может варьироваться от 1000 до 5000 долларов. (Все цены ориентировочные, основаны на ценах 2019 года. Стоимость может варьироваться.)

    Вторая жизнь аккумуляторной батареи EV

    После того, как старая батарея снята с автомобиля, она обычно получает вторую жизнь. Несмотря на меньшую емкость, батарея все еще может служить полезной цели. Старые батареи используются в приложениях, которые не так обременительны, как питание автомобиля.Например, аккумуляторная батарея может использоваться для стационарного хранения, чтобы поддерживать электросеть вашей местной коммунальной компании.

    Далее давайте рассмотрим, как аккумуляторы для электромобилей будут продолжать приносить пользу спустя долгое время после их первоначального использования по назначению.

    Срок службы аккумуляторов электромобилей


    По мере того, как внедрение электромобилей продолжает набирать обороты, использованные аккумуляторы представляют серьезную угрозу для окружающей среды. Что мы делаем со всеми выброшенными батареями? На данный момент есть два решения: их можно переработать или перепрофилировать.

    Переработка должна осуществляться надлежащим образом, поскольку токсичные химические вещества внутри старых аккумуляторов могут привести к загрязнению воды и почвы. В рамках процесса переработки их плавят для извлечения лития, кобальта и никеля. Однако это может быть дорогостоящим, поэтому повторное использование использованных батарей может быть более рентабельным. У многих аккумуляторов электромобилей осталось до 70% их емкости, а это означает, что их можно использовать для многих других потребностей в хранении энергии.

    Автопроизводители изучают способы получения прибыли от использованных аккумуляторов.В Японии Nissan перепрофилировал аккумуляторы для питания уличных фонарей. В Париже у Renault есть аккумуляторы для резервного питания лифтов. В Мичигане GM использует перепрофилированные аккумуляторы от Chevy Volts для резервного питания своего центра обработки данных. VW недавно открыл завод по переработке аккумуляторов для электромобилей в Германии, который может перерабатывать 3600 аккумуляторных систем в год. Перепрофилированные аккумуляторы для электромобилей также могут быть полезны для хранения солнечной энергии или запуска электрических велосипедов и других инструментов. Поиск новых способов превращения этих использованных батарей в продуктивные решения принесет пользу предприятиям, окружающей среде и потребителям.

    Затем потратьте некоторое время на изучение всего, что нужно знать о зарядке электромобилей, прочитав наше Полное руководство по зарядке электромобилей.

    .

0 comments on “Что находится в батарейке: Устройство пальчиковой батарейки | БАТАРЕЙКУ.РФ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.