Аккумуляторы японские: Лучшие японские аккумуляторы для автомобиля в 2020 году

02.03.2021, Вт, 09:52, Мск , Текст: Эльяс Касми

В Японии разработан аккумулятор на основе синтетических алмазов и радиоактивных изотопов. Одного его заряда хватает на сотни лет, и создатели предлагают использовать его в мощных буровых установках и космическом оборудовании. Но такие АКБ еще не могут похвастаться высокой удельной мощностью, и о серийном их производстве разработчики пока не задумываются.

«Бриллиантовые» японские аккумуляторы

Специалисты Национального института материаловедения Японии (National Institute of Materials Science, NIMS) разработали аккумулятор, работающий на одном заряде сотни лет. По информации Nikkei Asian Review, такой элемент питания состоит из трех основных элементов, два из которых радиоактивные.

Основной компонент нового японского аккумулятора – это алмаз, но не натуральный, добываемый в карьерах, а синтетический. Такие алмазы создаются в лабораторных условиях, имеют параметры, схожие с природными, но стоят в десятки раз дешевле, что позволяет широко применять их в различных областях.

Два других компонента – это изотопы углерода и никеля с длительным периодом полураспада. Так, для углерода-14 он составляет 5700 лет, а для никеля-63 – 100 лет. Использование обоих материалов и позволяет батарее работать сотнями лет.

Принцип действия

Синтетический алмаз в батарее, предложенной японскими учеными, используется в качестве электродов. Этот материал начинает вырабатывать электричество под воздействием бета-излучения от изотопов углерода и никеля, а чтобы защитить окружающую среду от радиоактивного загрязнения, батарея имеет металлическую защитную оболочку, выполненную из алюминия или другого металла. Батареи подобного плана называют «бета-гальваническими».

Прототип своей батареи японцы демонстрировать не стали

Ученые разработали рабочий прототип такого аккумулятора, но до серийного производства нового типа АКБ пока еще очень далеко, поскольку им еще нужно решить проблему низкой удельной мощности, генерируемой их изобретением. На момент публикации материала она измерялась даже не в милливаттах – созданная в NIMS батарея вырабатывала лишь 1 микроватт мощности, то есть одну миллионную ватта.

Повышенная экологичность

Недостаточная удельная мощность – главный недостаток аккумулятора, созданного в стенах NIMS, тогда как основных достоинств у него два. Первое – это способность питать энергией потребителя в течение сотен лет, а второе – это возможность создавать такие АКБ из отработанных стержней ядерных реакторов.

На поверхности таких графитовых стержней в изобилии присутствует углерод-14 – тот самый изотоп, который японцы предлагают использовать в своей батарее. Этот углерод в больших количествах может быть получен при демонтаже отработанных стержней, и над этим вопросом с 2020 г. работают специалисты Управления по атомной энергии и Бристольского университета Великобритании. Конкретные планы по производству сырья для алмазных батарей из отработанных графитовых стержней они пока не озвучивают.

Сферы применения

В настоящее время человечество активно использует сравнительно небольшие ядерные источники энергии. Например, такие источники на основе плутония применяются в космических аппаратах, вырабатывая относительно большое количество электроэнергии.

DSaaS: почему анализ данных как услуга набирает обороты

Батареи на основе электродов из синтетических алмазов с конструкцией, разработанной в NIMS, пока не способны вырабатывать столько же электричества, но зато обладают высокой термостойкостью и имеют более простую конструкцию. «Они могут работать даже при высоких температурах, и их можно использовать, в частности, в космическом оборудовании и машинах для разведки полезных ископаемых», — сказал Сатоши Коидзуми (Satoshi Koizumi), один из разработчиков алмазной батареи и сотрудник NIMS.

Алмазные аккумуляторы наоборот

Пока японские ученые экспериментируют с аккумуляторами на алмазных электродах в радиоактивной среде, их конкуренты из американской компании Nano Diamond Battery разрабатывают АКБ на искусственных алмазах, работающую по прямо противоположному принципу. В августе 2020 г. они рассказали, что создают элемент питания, в котором тоже используются изотопы, но их вырабатывает радиоактивный сердечник, тогда как синтетический алмаз выступает в качестве оболочки, защищающей окружающую среду от вредного радиоактивного излучения.

Форму батарее Nano Diamond Battery можно придать любую

Сердечник, по словам представителей Nano Diamond Battery, они планируют изготавливать из переработанных ядерных отходов, но не уточняют, из каких именно. Батареи, разработанные ими, могут быть выполнены в любом из современных форматов – АА, 18650, CR2032 и др., а срок их службы может достигать 28 тыс. лет. Специалисты компании провели ряд лабораторных испытаний таких АКБ, и, по их мнению, первые их версии, пригодные для повседневного использования, могут появиться в течение двух лет.

Россия не отстает

В России тоже работают над созданием бета-гальванического элемента питания, и его прототип еще в августе 2020 г. был разработан специалистами НИТУ «МИСиС». Его конструкция базируется на микроканальной 3D-структуре никелевого бета-гальванического элемента – здесь радиоактивный элемент наносится с двух сторон так называемого планарного p-n перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, который «крадет» мощность батареи. Особая микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз, что в результате дает общее увеличение тока.

Разработка НИТУ «МИСиС»

Российская батарейка может генерировать энергию в течение 20 лет. За счет оригинальной 3D-структуры бета-гальванического элемента ее размеры, по словам разработчиков, уменьшились втрое, удельная мощность повысилась в 10 раз, а себестоимость снизилась на 50%.

Батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных (или совсем не доступных) местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах.

Аккумуляторы GS-Yuasa. Япония — Тайвань

Рабочее напряжение АКБ, B

Метод активации

Фото	Бренд-Модель	Рабочее напряжение АКБ, B	Полярность	Технология	Метод активации	Цена розничная	Наличие (магазин/опт. склад)	Действия с товаром

История современной корпорации GSYuasa началась в 2004 году, когда объединились два крупных японских производителя аккумуляторов: Japan Storage Battery (бренд GS)и Yuasa Corporation (Yuasa). Новая транснациональная компания имеет долю рынка свинцово-кислотных аккумуляторов, оцениваемую в 13 процентов от мирового объёма производства. Головной офис компании находится в Токио, а различные филиалы компании открыты в двадцати странах мира. В общей сложности в компании работают 12 тысяч сотрудников.

Japan Storage Battery

До этого момента объединения компании развивались самостоятельно и имеют богатую историю в разработке и производстве аккумуляторов. Основателем Japan Storage Battery является Genzo Shimadzu, который первым создал аккумуляторную батарею в Японии. В начале ХХ века он организовывает производство первых японских аккумуляторов под маркой GS. В 1919 году было организован выпуск АКБ для автомобилей. До середины прошлого века компания развивалась только на японском рынке. Был построен ряд предприятий и главный офис компании в Токио.

Начиная с 60-х годов Japan Storage Battery начинают экспансию в другие страны. В частности, открываются подразделения компании в Таиланде, США, а позже во Вьетнаме и США. Параллельно с этим ведётся строительство новых заводов в Японии, организуется производство аккумуляторов для источников бесперебойного питания (дочерняя фирма GS-EE). Кроме того, появляется подразделение, занимающееся выпуском Ni-Cd аккумуляторов (GS –Saft).

Yuasa Corporation

Компанию основал Shichizaemon Yuasa в 1913 году. Он запустил производство металлом электролизным методом, а в 1920-м был открыт завод по выпуску АКБ в японском городе Такатсуки. Спустя некоторое время было организовано производство сухозаряженных и щелочных батарей. Компания долгое время развивалась в рамках рынка Японии. Только во второй половине прошлого столетия были открыты подразделения компании в Таиланде, Индонезии, Великобритании, Австралии. В 90-х годах корпорация стала активно продвигать свою продукцию в Китае, основав ряд филиалов в Поднебесной. В это же время организуются подразделения Yuasa Corporation, которые занимаются разработкой и выпуском Ni-Cd и полимерных батарей.

С 2004 годакомпании Yuasa Corporation и Japan Storage Battery стали развиваться совместно и продолжили экспансию на внешние рынки. В частности, были открыты подразделения GS Yuasa в Индии и Германии. В последние годы активно развивается производство литий-ионных аккумуляторов.

GS Yuasa является одним из ведущих в мире поставщиков автомобильных аккумуляторных батарей на конвейера таких известных производителей как Honda, Toyota, Nissan, Mazda, Ford, Chevrolet, Daimler, Chrysler, Peugeot, General Motors, Hyundai, Suzuki, Isuzu и Yamaha. Корпорация входит в совместные предприятия с производителями автомобилей: Mitsubishi Motors Corporation и Honda Motor Co., Ltd.

Производство автомобильных аккумуляторных батарей сконцентрировано в городах: Киото (преф. Киото), Исэсаки(преф. Гумма), Фукучияма (преф. Киото) и Одавара (преф. Канагава).

На всех перечисленных предприятиях действуют международные стандарты качества ISO 9001/ ISO 14001.

На заводах ведётся постоянная инновационная работа по усовершенствованию потребительских качеств продукции. Все новые разработки — это практический результат совместной работы инженеров компании GS YUASA и специалистов технического университета г. Киото.

Удачным примером недавнего сотрудничества с киотским техническим университетом стало внедрение новой технологии Carbon.NANO.Technology (применение порошкового графита с особой нанокристаллической структурой в активной массе электрода) в линейке аккумуляторных батарей ECO.R.

Японские аккумуляторы FURUKAWA BATTERY (FB) серии ECHNO IS в Нижнем Новгороде

2. Блог
3. Новости
4. Новинки
5. Японские аккумуляторы FURUKAWA BATTERY серии ECHNO IS

Cерия ECHNO IS АККУМУЛЯТОР ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ С СИСТЕМОЙ START-STOP

Аккумулятор ECHNO IS разработан специально для автомобилей, оснащенных системой Idle Stop или Start-Stop.

Сочетает лучшие характеристики электрического конденсатора по скорости заряда и сроку службы и характеристики обычной свинцово-кислотной технологии.

Устойчивы к глубоким разрядам. Если обычный стартерный аккумулятор теряет ~5% от емкости при глубоком разряде, то ECHNO IS восстанавливаются практически до 100% емкости.

Данная серия сделана по стандарту JIS для японских автомобилей.

Характеристики:

• повышенная емкость;
  
• устойчивость к глубоким разрядам;
• устойчивость к быстрому заряду; 
• долгий срок службы даже в условиях неполного заряда; 
• используются более толстые свинцовые пластины;
• применяется алюминий для долговечности свинцовой пластины.
• каждая пластина завернута в пакет из специального материала, который пропитывается электролитом;
• за счет меньшего объема электролита и применения очищенного свинца, заряд накапливается на 45% быстрее;
• являются полностью необслуживаемыми;
• имеют полный набор аксессуаров: индикатор заряда, наклейка с датой установки, удобная рукоять, защитные крышки для клемм, функция предотвращения взрыва аккумулятора;
• пробки с защитой от взрыва.

Технология Book-moldCasting при производстве анодной пластины значительно сокращает разрушение анода в процессе эксплуатации, состояние которого во многом определяет срок службы батареи. Метод использования литейной формы в виде книги, в сравнении с иными методами, обеспечивает стойкость при растяжении и более плотное прилегание активных веществ к решетке и увеличивает срок службы батареи. За счет этого мы добились предотвращения снижения или потери контакта с активным веществом и предотвращения короткого замыкания.

Японские аккумуляторы FURUKAWA BATTERY (FB) серии ECHNO EN в Нижнем Новгороде

org/BreadcrumbList»>
2. Блог
3. Новости
4. Новинки
5. Японские аккумуляторы FURUKAWA BATTERY серии ECHNO EN

Cерия ECHNO EN АККУМУЛЯТОР ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ С СИСТЕМОЙ START-STOP

Аккумулятор ECHNO EN разработан специально для автомобилей, оснащенных системой Idle Stop или Start-Stop.

Сочетает лучшие характеристики электрического конденсатора по скорости заряда и сроку службы и характеристики обычной свинцово-кислотной технологии.

Устойчивы к глубоким разрядам. Если обычный стартерный аккумулятор теряет ~5% от емкости при глубоком разряде, то ECHNO EN восстанавливаются практически до 100% емкости.

Данная серия сделана по стандарту EN (DIN) для европейских и новых японских автомобилей.

Характеристики:

• повышенная емкость;
  
• устойчивость к глубоким разрядам;
• устойчивость к быстрому заряду;
• долгий срок службы даже в условиях неполного заряда;
• используются более толстые свинцовые пластины;
• применяется алюминий для долговечности свинцовой пластины;
• каждая пластина завернута в пакет из специального материала, который пропитывается электролитом;
• за счет меньшего объема электролита и применения очищенного свинца, заряд накапливается на 45% быстрее;
• являются полностью необслуживаемыми;
• имеют полный набор аксессуаров: индикатор заряда, наклейка с датой установки, удобная рукоять, защитные крышки для клемм, функция предотвращения взрыва аккумулятора;
• наличие отверстия для газоотводной трубки;
• может устанавливаться внутри салона;
• редотвращение ошибочной полярности благодаря защитной крышке.

Технология Book-moldCasting при производстве анодной пластины значительно сокращает разрушение анода в процессе эксплуатации, состояние которого во многом определяет срок службы батареи. Метод использования литейной формы в виде книги, в сравнении с иными методами, обеспечивает стойкость при растяжении и более плотное прилегание активных веществ к решетке и увеличивает срок службы батареи. За счет этого мы добились предотвращения снижения или потери контакта с активным веществом и предотвращения короткого замыкания.

Руководство по размеру батарей в Японии

В Японии размеры батарей не соответствуют условным обозначениям, к которым вы могли бы привыкнуть, если вы приехали из англоязычной страны.

Японская система определения размеров батарей

В англоязычных странах стандартные размеры батарей начинаются с наименьшего общего размера, называемого тройным A или AAA, и возрастают по алфавиту таким образом, что, если честно, если вы этого еще не знали, это не имело бы смысла.

Японская система ранжирует размеры батарей по цифрам, а не по алфавиту, и начинает с самого большого из распространенных размеров батареи и увеличивается по мере уменьшения размера, что также кажется нелогичным, но, как только вы понимаете, на самом деле имеет немного больше смысла, чем английская говорящая система.

Посетители Японии, пользующиеся электроникой с батарейным питанием, будут рады узнать, что стандартные размеры и напряжение батарей такие же, как в западных странах.

Перевод размера батарей с японского на английский

ПРИМЕЧАНИЕ 1. — Это самый простой способ сказать «V» с японским акцентом и быть понятым.

Чтобы запомнить размеры, просто начните с D-батарей (самый большой из распространенных типов) под номером 1 и отсчитывайте оттуда. Если вам нужны тройные пятерки, они будут 4-м наименьшим от D, таким образом, «тан-4». (Помните, что нет размера B и нет единого размера A.)

Как узнать размер батареи на японском языке

Значит, вы находитесь в супермаркете и не можете найти батарею нужного размера. Вот как использовать размеры, указанные выше, чтобы спросить.

Извините (чтобы привлечь внимание), произнесите размер, затем слово, обозначающее батарею, затем вопросительную часть предложения, спрашивающую, есть ли она у них.Например, просят батарейки АА:

• На иероглифах ~ 単 3 乾電池 は あ り ま す。
• В хирагане ~ た ん さ ん か ん で ん ち は あ り ま か。
• In romaji ~ tansan kandenchi ha arimasuka

Чтобы узнать больше о японском и начать бегло говорить, вот список некоторых базовых японских фраз для начинающих.

Покупка батарей в Японии — The Japan Guy

Я купил этот красный фонарь в магазине K’s Denki, потому что хотел проверить его при съемке видео. К сожалению, мой небольшой видеоэксперимент не удался, но не раньше, чем я заметил кое-что интересное. Фонарик питался от батарейки, так что мне нужно пойти купить. Я открыл фонарик и заглянул внутрь. Я пытался выяснить, какого размера батареи мне понадобятся. Батарейный отсек выглядел достаточно большим для батарей C или D (как мы бы сказали в США), но я не мог точно определить, какой размер мне нужен. Я посмотрел… и я посмотрел… и я посмотрел, но ничего. Я видел маленькую диаграмму, выгравированную на внутренней стороне фонарика, но все, что я видел, это странная мешанина букв и цифр.Мне не хотелось совершать несколько поездок только за батареями для этого фонаря, поэтому я взял его с собой в местный магазин.

Я подошел к разделу батарей и немного побродил. Я был удивлен, обнаружив, что ни одна из батарей, на которые я смотрел, не имела названий AA, AAA, C или D, которые я использовал в Америке. Вместо этого я увидел коды букв и цифр, как на пластиковой гравировке на моем фонарике. Я думаю, ты узнаешь что-то новое каждый день 🙂

Если вы когда-либо покупали аккумуляторы в Японии, для различения размеров аккумуляторов они используют разные коды:
* Я основываю их на аккумуляторах, используемых в Америке.Я не совсем уверен в отношении аккумуляторов во всем мире. *

AA то же самое, что LR6XJC
AAA такое же, как LR03XJC
C то же самое, что LR14EJC
D то же самое, что LR20EFC

* Надеюсь, я правильно перечислил *

Хромированные батареи меньшего размера имели много разных кодов CR1616, CR2016, CR2025 и других. Я считаю, что батареи 9V все еще 9V. Несмотря на незнакомые названия, концепция осталась прежней. На вашем электронном устройстве будет какая-то наклейка или гравировка, которая точно скажет вам, какой размер батареи вам понадобится.Здесь, в Японии, лучше записать код перед тем, как пойти в магазин. Мне легко запомнить двойные A, тройные A, C и D, но LR20, LR40, LR6X и т. Д. Немного сложнее, когда я пытаюсь быстро разряжать аккумулятор; в любом случае их труднее запомнить изначально.

ДОРОГИЕ БАТАРЕИ В ЯПОНИИ?

Не думаю. Конечно, это может зависеть от размера и бренда, но я не помню, чтобы я чувствовал себя так: «О, эта цена просто возмутительная!» В K’s Denki было две упаковки аккумуляторов Panasonic LR14 (C) примерно за 290 иен и, я думаю, аккумуляторы LR20 (D) примерно за 390.Ваш кошелек должен быть в безопасности. У них также есть эти Panasonic NEO, без ртутных батарей, которые тоже довольно дешевы.

ПОПУЛЯРНЫЕ МАРКИ АККУМУЛЯТОРОВ

Panasonic, National, Mitsubishi, Maxell и другие. Я не видел здесь батарей Duracell (с медным верхом), которые я так привык покупать в Грузии. С другой стороны, я полагаю, что на самом деле я их не искал (в наши дни я не использую много батарей). Но батарейки Energizer я видел вчера, когда ходил в магазин.Это напоминает мне, есть ли еще кролик Energizer Bunny?

Для меня бренд не имеет значения. Независимо от бренда, здесь батарейки, кажется, потребляют столько же энергии, сколько и те, что я использовал. А почему бы и нет? Разве Япония не в центре технологий?

Спасибо за чтение,

Дональд Эш

Diamond батареи обещают питать космические зонды в течение 100 лет

TOKYO — Diamond батареи, способные вырабатывать электричество в течение 100 лет, рассматриваются для использования в космических зондах и в оборудовании для подземных горных работ.

В этих батареях используются искусственные алмазы, которые вырабатывают электричество при помещении в радиоактивное поле. Если радиоактивность можно контролировать и заблокировать, обернув эти батареи алюминием или другими металлическими листами, их можно будет использовать.

«Это прекрасный кристалл. Мы могли бы извлечь потенциал из алмазов», — сказал Сатоши Коидзуми, глава группы Wide Bandgap Semiconductor Group в Национальном институте материаловедения, показывая прототип батареи цвета необработанного алмаза. произведен группой.

Как самое твердое вещество в мире, алмаз широко используется в качестве промышленных инструментов и даже может быть преобразован в полупроводники. Группа изготовила диод с PN-переходом, одно из простейших полупроводниковых устройств, путем прикрепления тонкой алмазной пленки к алмазной основе для выработки электричества.

Алмазные батареи, или бета-гальванические батареи, вырабатывают электричество, пока они находятся в радиоактивных полях, где они могут принимать бета-лучи от изотопов, таких как углерод-14 и никель-63.Эти батареи имеют такой долгий срок службы, потому что углерод-14 и никель-63 распадаются вдвое примерно за 5700 и 100 лет соответственно.

Используя карбид кремния, американские и другие компании нашли практическое применение в бетавольтаических батареях. Хотя алмаз и карбид кремния имеют более высокую скорость теплообмена, производство полупроводников из алмаза сложнее.

Алмазная батарея, произведенная NIMS, является результатом технологий и ноу-хау, накопленных национальным научно-исследовательским институтом с 1990-х годов в этой области.Скорость теплообмена используемого материала составляет около 28%, что является самым высоким в мире и близким к теоретическому пределу, хотя и на уровне элементов.

Исследовательская группа NIMS использовала электроны, используемые в таких устройствах, как электронные микроскопы, вместо бета-лучей для производства электроэнергии, но с этого момента планирует использовать никель-63.

Основная проблема, которую еще предстоит решить разработчикам, заключается в том, как сделать батареи более эффективными за счет увеличения выходной мощности. На данный момент эти батареи вырабатывают только микроватт электроэнергии — микроватт — это одна миллионная ватта.

Несмотря на это, потенциал батареи очевиден. В 2020 году Управление по атомной энергии Великобритании и Бристольский университет заявили, что они изучают использование углерода-14, который в изобилии присутствует на поверхности графита, используемого в ядерной энергетике, который может быть получен при демонтаже таких станций.

Сообщается, что Великобритания рассматривает возможность производства многих алмазных батарей после демонтажа этих заводов. Хотя подробностей о его планах нет, в случае успеха он сможет вырабатывать электроэнергию в течение тысяч лет.

Ядерные батареи включают батарею, в которой используется тепло плутония. Такие батареи устанавливаются в космических зондах, и, хотя они вырабатывают относительно большое количество электричества, плутоний трудно лечить.

Напротив, алмазные батареи обладают высокой термостойкостью и имеют более простую конструкцию.

«Они могут работать даже при высоких температурах, и их можно использовать, в частности, в космическом оборудовании и машинах для разведки полезных ископаемых», — сказал Коидзуми из NIMS.

Пионер энергетики Хидэаки Хори изобретает новую батарею, которая на 90% дешевле литий-ионной

играют центральную роль в мире технологий, питая все, от смартфонов до умных автомобилей, и теперь один из людей, которые помогли их коммерциализировать, говорит, что у него есть способ сократить расходы на массовое производство на 90 процентов и значительно улучшить их безопасность.

Хидеаки Хори, ранее работавший в Nissan Motor Co., в 2018 году основал токийскую APB Corp. для производства «полностью полимерных аккумуляторов» (отсюда и название компании).

Ранее в этом году компания получила поддержку от группы фирм, включая генерального подрядчика Obayashi Corp., производителя промышленного оборудования Yokogawa Electric Corp. и производителя углеродного волокна Teijin Ltd.

«Проблема с производством литиевых батарей в настоящее время заключается в том, что она производит устройства. , например, полупроводники », — сказала Хори в интервью. «Наша цель — сделать его больше похожим на производство стали».

Изготовление элемента, основного элемента в каждой батарее, представляет собой сложный процесс, требующий условий «чистого помещения» — с воздушными шлюзами для контроля влажности, постоянной фильтрацией воздуха и высокой точностью для предотвращения загрязнения высокореактивных материалов. Установка может быть настолько дорогой, что лишь горстка ведущих игроков, таких как южнокорейская LG Chem Ltd., китайская CATL и японская Panasonic Corp., могут потратить миллиарды долларов на строительство подходящего завода.

Horie заключается в замене основных компонентов батареи, которые представляют собой электроды с металлической футеровкой и жидкие электролиты, на полимерную. По его словам, такой подход значительно упрощает и ускоряет производство, делая его таким же простым, как «намазывать тосты маслом».

Эта модификация позволяет складывать 10-метровые листы аккумуляторной батареи друг на друга «как подушки сиденья» для увеличения емкости, сказал он.Важно отметить, что батареи на основе смолы также устойчивы к возгоранию при прокалывании.

В марте APB привлекла 8 миллиардов йен (74 миллиона долларов), что очень мало по широким отраслевым стандартам, но будет достаточно, чтобы полностью оборудовать один завод для массового производства, которое должно начаться в следующем году. По оценкам Хори, к 2023 году его завод в центральной Японии вырастет до мощности 1 гигаватт-час.

Литий-ионные батареи прошли долгий путь с тех пор, как они были впервые коммерциализированы почти три десятилетия назад.Они служат дольше, обладают большей мощностью и стоят на 85 процентов меньше, чем 10 лет назад, и служат тихой рабочей лошадкой, способствующей росту смартфонов и планшетов с еще более мощным внутренним устройством. Но безопасность остается проблемой, и батареи были причиной пожаров повсюду, от автомобилей Tesla Inc. до самолетов Dreamliner Boeing Co. и смартфонов Samsung Electronics Co.

«С точки зрения физики литий-ионная батарея — лучший обогреватель, который когда-либо создавал человечество», — сказал Хори.

В традиционной батарее прокол может вызвать выброс в сотни ампер — в несколько раз больше, чем ток электричества, подаваемого в обычный дом. Тогда температура может достигать 700 градусов по Цельсию.

APB позволяет избежать таких катаклизмов за счет использования так называемой биполярной конструкции, устраняя нынешние узкие места в питании и позволяя всей поверхности батареи поглощать скачки напряжения.

«Из-за множества инцидентов безопасность была в центре внимания в отрасли», — сказал Митали Гупта, старший аналитик по хранению энергии в Wood Mackenzie.«Это может стать прорывом как для систем хранения, так и для электромобилей, при условии, что компания сможет довольно быстро масштабироваться».

Но технология не лишена недостатков. По словам Менахема Андермана, президента калифорнийской компании Total Battery Consulting Inc.

, полимеры не обладают такой проводимостью, как металл, и это может значительно повлиять на емкость аккумулятора. По словам Андермана, один за другим в серии, что затрудняет контроль каждого в отдельности.Он также сомневался, будет ли экономия средств достаточной для того, чтобы конкурировать с традиционными игроками.

«Капитал не убивает стоимость литий-ионной батареи», — сказал Андерман. «Литий-ионные аккумуляторы с жидким электролитом останутся основным применением еще 15 или более лет. Он не идеален и недешев, но, помимо литий-ионных, лучше литий-ионных ».

Хори признает, что APB не может конкурировать с гигантами, производящими аккумуляторные батареи, которые уже извлекли выгоду из эффекта масштаба после вложений в миллиарды долларов.Вместо того, чтобы нацеливаться на «красный океан» автомобильного сектора, APB сначала сосредоточится на стационарных батареях, используемых в зданиях, офисах и электростанциях.

По оценкам Wood Mackenzie, к 2025 году этот рынок во всем мире будет стоить 100 миллиардов долларов — более чем в пять раз больше, чем в прошлом году. Только в США, которые вместе с Китаем будут основным источником увеличения спроса на накопители энергии, вероятно, за этот период он вырастет в 10 раз до 7 миллиардов долларов.

63-летний Хори начал с литий-ионных аккумуляторов с самого начала.В феврале 1990 года, в начале своей карьеры в Nissan, он начал зарождающиеся исследования компании в области электрических и гибридных автомобилей.

Всего несколько недель спустя Sony Corp. шокировала промышленность, которая делала ставку на никель-гидридную технологию, объявив о планах коммерциализации литий-ионной альтернативы. Хори говорит, что он сразу увидел обещание и настаивал на том, чтобы две компании объединили исследовательские усилия в том же году.

К 2000 году, однако, Nissan отказался от бизнеса по производству аккумуляторов, который только что был спасен Renault SA.У Хори был один шанс убедить своего нового босса Карлоса Гона в том, что электромобили того стоят.

После 28-минутной презентации явно взволнованный Гон объявил работу Хори важной инвестицией и дал проекту зеленый свет. Nissan Leaf станет самым продаваемым электромобилем на десятилетие.

Хори придумал полностью полимерную батарею еще в Nissan, но не смог получить институциональную поддержку, чтобы воплотить ее в жизнь. В 2012 году, когда он преподавал в Токийском университете, к нему обратилась компания Sanyo Chemical Industries Ltd., известная своими супервпитывающими материалами, используемыми в подгузниках.

Вместе они разработали первую в мире батарею с использованием проводящего гелевого полимера. В 2018 году Хори основал APB, и Sanyo Chemical стала одним из его первых инвесторов.

APB уже нашла своего первого клиента — крупную японскую компанию, чья ниша и продукты с высокой добавленной стоимостью продаются в основном за рубежом, — сказал Хори. Он отказался сообщить подробности, но сказал, что APB планирует сделать объявление уже в августе.

«Это будет доказательством того, что наши батареи могут производиться серийно», — сказал Хори.«Производители аккумуляторов стали сборщиками. Мы возвращаем химию ведущую роль ».

Во времена дезинформации и слишком большого количества информации качественная журналистика как никогда важна.
Подписавшись, вы можете помочь нам понять историю.

ФОТОГАЛЕРЕЯ (НАЖМИТЕ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ)

Долговечность: новое связующее из сополимера для продления срока службы литий-ионных батарей

ИЗОБРАЖЕНИЕ: Сополимер BP обладает рядом преимуществ, которые значительно опережают обычное связующее PVDF с точки зрения стабильности и долговечности. посмотреть еще

Кредит: Нориёси Мацуми из JAIST

Любой, кто владеет смартфоном более года, скорее всего, знает, что его встроенный литиевый (Li) -ионный аккумулятор не держит такой большой заряд, как когда устройство было новым.Износ литий-ионных аккумуляторов — серьезная проблема, которая значительно ограничивает срок службы портативных электронных устройств, косвенно вызывая огромное количество загрязнения и экономические потери. В дополнение к этому тот факт, что литий-ионные батареи не очень долговечны, является серьезным препятствием для рынка электромобилей и возобновляемых источников энергии. Учитывая серьезность этих проблем, неудивительно, что исследователи активно ищут способы улучшить современные конструкции литий-ионных аккумуляторов.

Одной из основных причин падения емкости литий-ионных батарей со временем является деградация широко используемых графитовых анодов — отрицательных клемм в батареях. Анод вместе с катодом (или положительным выводом) и электролитом (или средой, которая несет заряд между двумя выводами) создают среду, в которой могут происходить электрохимические реакции для зарядки и разрядки батареи. Однако графит требует связующего, чтобы предотвратить его разрушение при использовании.Наиболее широко используемое сегодня связующее, поливинилиденфторид (ПВДФ), имеет ряд недостатков, которые делают его далеко не идеальным материалом.

Для решения этих проблем группа исследователей из Японского передового института науки и технологий (JAIST) исследует новый тип связующего на основе сополимера бис-имино-аценафтенхинона и парафенилена (BP). В их последнем исследовании, опубликованном в ACS Applied Energy Materials, руководил профессор Нориёси Мацуми, в нем также участвовали профессор Тацуо Канеко, старший преподаватель Раджашекар Бадам, аспирант Агман Гупта и бывший научный сотрудник Анируддха Наг.

Итак, в чем сополимер БП превосходит обычное связующее ПВДФ для графитовых анодов? Во-первых, связующее на основе БП обеспечивает значительно лучшую механическую стабильность и адгезию к аноду. Частично это происходит из-за так называемых π-π взаимодействий между бис-имино-аценафтенхиноновыми группами и графитом, а также из-за хорошей адгезии лигандов сополимера к медному токосъемнику батареи. Во-вторых, сополимер BP не только намного более проводящий, чем PVDF, он также образует более тонкую проводящую поверхность раздела с твердым электролитом с меньшим сопротивлением.В-третьих, сополимер БП плохо реагирует с электролитом, что также значительно предотвращает его разложение.

Все эти преимущества в совокупности привели к серьезным улучшениям производительности, что исследователи продемонстрировали экспериментальными измерениями. «В то время как полуэлемент, использующий PVDF в качестве связующего, показал только 65% своей первоначальной емкости после примерно 500 циклов заряда-разряда, полуэлемент, использующий сополимер BP в качестве связующего, показал сохранение емкости 95% после более чем 1700 таких циклов. , «подчеркивает проф.Мацуми. Полуэлементы на основе сополимера БП также показали очень высокую и стабильную кулоновскую эффективность — показатель, позволяющий сравнивать количество заряда, поступающего в элемент и из него в данном цикле; это также указывает на долговечность батареи. Изображения связующих, сделанные с помощью сканирующего электронного микроскопа до и после циклирования, показали, что только крошечные трещины образовались на сополимере БП, тогда как большие трещины уже образовались на ПВДФ менее чем за треть от общего числа циклов.

Теоретические и экспериментальные результаты этого исследования проложат путь к разработке долговечных литий-ионных аккумуляторов. В свою очередь, это может иметь далеко идущие экономические и экологические последствия, как объясняет профессор Мацуми: «Реализация долговечных батарей поможет в разработке более надежных продуктов для длительного использования. Это побудит потребителей покупать более дорогие батареи. -основные активы, такие как электромобили, которые будут использоваться в течение многих лет ». Он также отмечает, что прочные батареи были бы хорошей новостью для тех, кто полагается на искусственные органы, например, для пациентов с определенными сердечными заболеваниями.Конечно, население в целом также выиграет, учитывая, сколько смартфонов, планшетов и ноутбуков используется и заряжается каждый день.

Мы надеемся, что дальнейший прогресс в области связующих для электродов приблизит нас к более долговечным изделиям на основе батарей и более экологичному будущему.

###

О Японском передовом институте науки и технологий, Япония

Основанный в 1990 году в префектуре Исикава Японский институт перспективных наук и технологий (JAIST) стал первой независимой национальной аспирантурой в Японии.Теперь, после 30 лет устойчивого прогресса, JAIST стал одним из ведущих университетов Японии. JAIST имеет несколько сателлитных кампусов и стремится воспитывать способных лидеров с помощью современной системы образования, в которой разнообразие является ключевым фактором; около 40% его выпускников — иностранные студенты. Университет имеет уникальный стиль последипломного образования, основанный на тщательно разработанной учебной программе, ориентированной на выполнение курсовых работ, чтобы обеспечить его студентам прочную основу для проведения передовых исследований.JAIST также тесно сотрудничает как с местными, так и с зарубежными сообществами, продвигая совместные исследования промышленности и академических кругов.

О профессоре Нориёси Мацуми из Японского передового института науки и технологий, Япония

Профессор Нориёси Мацуми получил степень магистра и доктора философии в Киотском университете, Япония, в 1997 и 2000 годах, соответственно. Он присоединился к JAIST в 2010 году, где в настоящее время возглавляет лабораторию Мацуми в Школе материаловедения. Он специализируется на литий-ионных аккумуляторных батареях, металло-воздушных батареях, электрокатализе, твердых полимерных электролитах, ионных жидкостях и борорганических соединениях, а также на солнечных элементах и ​​фотопроводящих материалах.Он опубликовал более сотни статей, написал 19 книг и получил множество наград от Общества науки о полимерах, Япония, и Химического общества Японии.

Информация о финансировании

Это исследование было поддержано программой JST-Mirai (номер гранта JP18077239).

Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

аккумуляторов | Kyoto Japan

Япония производит в Италии ряд запечатанных необслуживаемых стартерных аккумуляторов с Magic-Eye в соответствии с высшими международными стандартами для европейских, американских и азиатских автомобилей, грузовиков и автобусов. Самые высокие стандарты испытаний на качество, долговечность и безопасность, включая испытание на опрокидывание, полностью соответствуют требованиям производителей автомобилей.

Киото Япония герметичные аккумуляторные батареи MF подходят для следующих семейств продуктов:

• Стандарт DIN

• Низкий DIN

• Японские и корейские автомобили

• Грузовики и автобусы

• Тяжелые грузовики