Емкости аккумуляторов: Что такое емкость аккумулятора. Автомобиля или телефона, как и в чем измеряется

Тестеры ёмкости аккумуляторов Бастион АКБ SKAT-BatTeSS

Тестеры ёмкости аккумуляторов Бастион АКБ SKAT-BatTeSS

Тестер ёмкости аккумулятора Бастион АКБ SKAT-BatTeSS — автоматический тестер контроля ёмкости АКБ 12 В ёмкостью 1,2-12 Ач. Оценка и цифровая индикация фактической ёмкости АКБ. Быстрая оценка ёмкости АКБ (около 15 сек). Эргономичный корпус. 3 режима измерений (автоматический, ручной и пользовательский). Сохранение настроек и режимов работы. Пользовательские калибровки.

3 режима измерений:

• автоматический — полностью автоматизированный режим измерения
• ручной — измерение ёмкости осуществляется по заводским калибровкам для конкретной ёмкости АКБ
• пользовательский — измерение ёмкости осуществляется по пользовательским калибровкам для конкретной ёмкости АКБ

Особенности:

• тестер полностью автоматический
• измерение остаточной ёмкости и текущего напряжения АКБ
• быстрая оценка ёмкости АКБ (около 15 сек)
• три режима измерения
• запоминание настроек последнего режима работы и последнего номинала ёмкости АБК, которые выбирал пользователь
• контрастный цифровой дисплей
• удобство работы за счёт эргономичного корпуса

Технические характеристики:

• Тип аккумуляторов: свинцово-кислотные с номинальным напряжением 12 В, соответствующие стандарту CEI IEC 1056-1 (МЭК 1056-1)
• Номинальная ёмкость АКБ, Ач: 1,2…12
• Длительность процесса оценки технического состояния, с, не более: 15
• Габаритные размеры ШхГхВ, не более, мм: без упаковки — 132х60х30; в упаковке — 150х105х70
• Масса, НЕТТО (БРУТТО), г, не более: 112 (192)
• Степень защиты оболочкой по ГОСТ 14254-2015 IP20
• Содержание драгоценных металлов и камней: нет

Габаритный чертеж временно отсутствует

В Роскачестве дали рекомендации по выбору пауэрбанка

Сегодня на рынке портативных аккумуляторов представлен огромный ассортимент устройств, как от известных производителей, так и от более мелких. Внешние аккумуляторы имеют разный функционал и цены, так что неподготовленному пользователю будет нелегко выбрать для себя оптимальный вариант.

Старший специалист по тестированию цифровых продуктов Центра цифровой экспертизы Роскачества Сергей Кузьменко в беседе с «Газетой.Ru» рассказал о том, на что стоит обращать внимание при выборе пауэрбанка. По его словам, у этих устройств есть несколько главных характеристик: габариты, емкость, сила тока и способ отображения заряда.

Размеры

Сейчас на рынке представлены пауэрбанки почти всех размеров и цветов. Выбор должен зависит от того, насколько большое устройство вы можете носить с собой. При этом важно помнить, что размер устройства напрямую зависит от емкости батареи.

«Устройство рассчитанное на большую емкость будет и значительно больше весить.

Также стоит обращать внимание на материал, из которого изготовлен пауэрбанк.

Большинство устройств на рынке имеют корпуса из пластика, но встречается и алюминий, и стекло, и другие решения, которые отражаются на финальном весе устройства», — отметил Кузьменко.

Емкость

Чтобы выбрать пауэрбанк, нужно учесть емкость аккумулятора в вашем смартфоне, рекомендует эксперт. Не стоит приобретать внешний аккумулятор меньшей емкости, так как подобное решение не сильно продлит время автономной работы вашего устройства.

«Также стоит отметить что не весь объем заряда может быть использован в подзарядке гаджетов, средняя потеря емкости – 15%», — рассказал специалист.

Кроме того, не стоит забывать о саморазрядке любых аккумуляторных батарей. Так, за год активного использования устройство может потерять до 30% от максимальной емкости заряда. Данный фактор также важно учитывать.

Сила тока

Сила тока обозначается в амперах [A]. Данный показатель во внешнем аккумуляторе не должен превышать аналогичный на устройстве, которое вы планируете заряжать.

Если подобрать портативный аккумулятор с большей силой тока, то это может привести к пагубным последствиям вплоть до возгорания устройства.

Если сила тока будет меньше, то скорость зарядки снизится.

Отображение заряда

Как правило в большинстве моделей используется светодиодная индикация, которая показывает уровень пауэрбанка. Однако подобная индикация является малоинформативной. На рынке также представлены модели с экранами, на которые выводится состояние аккумулятора, что дает пользователю чуть больше представления о том, насколько разряжено его устройство. Однако стоит держать в уме, что функция отображения заряда на экране повысит конечную стоимость пауэрбанка.

Дополнительные функции

В некоторых моделях внешних аккумуляторов производители умудряются разместить разнообразные дополнительные устройства, начиная от солнечных панелей и заканчивая лазерным дальномером, сообщил эксперт Роскачества. Однако, по его словам, с практической точки зрения все эти дополнительные решения лишены смысла, так как уровень их исполнения весьма посредственный.

HydroMuseum – Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора

Емкость аккумулятора – самая важная техническая характеристика аккумулятора, которая показывает, сколько времени аккумулятор сможет питать подключенную к нему нагрузку. Обычно емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах, а для небольших аккумуляторов ─ в миллиампер-часах.

Сама единица измерения показывает, что емкость аккумулятора является произведением постоянного тока разряда аккумулятора (в амперах, иногда в миллиамперах) на время разряда (в часах):

Е [А · час] = I [А] · T [час]

Вопреки расхожему мнению, емкость аккумулятора не характеризует полностью энергию аккумулятора, т.е. энергию, которая может быть накоплена в полностью заряженном аккумуляторе. Ведь чем больше напряжение аккумулятора, тем больше накопленная в нем энергия. В самом деле, электрическая энергия равна произведению напряжения на ток и на время протекания тока:

W [Дж]= I [А] · U [В] · T [с]

Следовательно, энергия аккумулятора равна произведению его емкости на номинальное напряжение:

W [Вт·час]= E [А·час] · U [В]

Если несколько аккумуляторов одной емкости соединены последовательно, то емкость получившейся аккумуляторной батареи равна емкости входящих в батарею аккумуляторов. А энергия аккумуляторной батарея является произведением энергии одного аккумулятора на число аккумуляторов.

Иногда путают емкость аккумулятора и заряд (заряженность) аккумулятора. Емкость показывает потенциал аккумулятора, то, сколько времени он сможет питать нагрузку, если будет полностью заряжен.

Можно провести аналогию со стаканом воды. Емкость (объем) стакана не изменяется в зависимости от того, полный он или пустой. Так и с аккумулятором ─ в заряженном и разряженном состоянии аккумулятор имеет одну и ту же емкость.

Характеристики емкости свинцового аккумулятора

Энергетическая емкость [Вт/элемент]

Характеристика аккумулятора, показывающая способность аккумулятора разряжаться в режиме постоянной мощности в течение определенного небольшого времени (обычно 15 минут). Эта характеристика распространена в США, но постепенно распространяется и среди производителей аккумуляторов из других стран. Приближенно оценить емкость аккумулятора в ампер-часах по его энергии в Вт/эл (15 мин) можно по формуле:

Е [А·час] = W [Вт/эл] / 4

Резервная емкость

Характеристика автомобильного аккумулятора, показывающая его способность питать электросистему движущегося автомобиля, если генератор автомобиля не работает. Измеряется в минутах разряда аккумулятора током 25 А. Распространена в США (reserve capacity). Приближенно оценить емкость аккумулятора в ампер-часах по его резервной емкости в минутах можно по формуле:

Е [А·час] = T [мин] / 2

Ток разряда

Чем больше ток разряда, тем меньше емкость аккумулятора. Обычно производитель назначает номинальной емкость свинцового аккумулятора при длительных (10, 20 или 100 часов) разрядах. При 15-минутном разряде емкость свинцового аккумулятора обычно составляет чуть менее половины номинальной емкости.

Зависимость времени разряда от тока разряда близка к степенной. Распространена, в частности, формула (закон) Пейкерта (Пекерта) ─ по имени немецкого ученого Peukert. Пейкерт установил, что:

I p·T = const

Здесь p ─ число Пейкерта ─ показатель степени, постоянный для данного аккумулятора или типа аккумуляторов. Формула Пейкерта действует и для современных герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов.

Для свинцовых аккумуляторов число Пейкерта обычно изменяется от 1.15 до 1.35. Величину константы в правой части уравнения можно определить по номинальной емкости аккумулятора. Тогда, после нескольких преобразований, получим формулу для емкости аккумулятора E при произвольном токе разряда I:

Е = E_н · (I_н / I)p-1

Здесь E_н ─ номинальная емкость аккумулятора, а I_н ─ ток разряда, при котором задана номинальная емкость (обычно ток 20-часового или 10-часового разряда).

Конечное напряжение разряда

По мере разряда напряжение на аккумуляторе падает. При достижении конечного напряжения разряда аккумулятор отключают. Чем меньше конечное напряжение разряда, тем больше емкость аккумулятора. Производитель аккумулятора устанавливает минимальное допустимое конечное напряжение разряда (оно зависит от тока разряда). Если напряжение аккумулятора становится меньше этой величины (глубокий разряд), аккумулятор может выйти из строя.

Температура

При повышении температуры от 20 до 40 градусов Цельсия емкость свинцового аккумулятора возрастает примерно на 5%. При уменьшении температуры от 20 до 0 градусов Цельсия емкость аккумулятора уменьшается примерно на 15%. При уменьшении температуры еще на 20 градусов, емкость аккумулятора падает еще на 25%.

Износ аккумулятора

Емкость свинцового аккумулятора в состоянии поставки может быть чуть больше или чуть меньше номинальной емкости. После нескольких циклов разряд-заряд или нескольких недель пребывания под «плавающим» зарядом (в буфере) емкость аккумулятора увеличивается. При дальнейшей эксплуатации или хранении аккумулятора емкость аккумулятора падает ─ аккумулятор изнашивается, стареет и, в конце концов, должен быть заменен новым аккумулятором. Чтобы заменить аккумулятор вовремя, за износом аккумулятора лучше следить с помощью современного тестера емкости аккумулятора ─ индикатора емкости свинцовых аккумуляторов «Кулон»

Классическим методом проверки аккумулятора является контрольный разряд. Аккумулятор заряжают, а затем разряжают постоянным током, регистрируя время до конечного напряжения разряда. Дальше определяют остаточную емкость аккумулятора по формуле:

Е [А·час]= I [А] · T [час]

Ток разряда обычно выбирают таким, чтобы время разряда примерно соответствовало 10 или 20 часам (в зависимости от того, для какого времени разряда указана номинальная емкость аккумулятора). Теперь можно сравнить остаточную емкость аккумулятора с номинальной емкостью. Если остаточная емкость составляет менее 70-80% номинальной емкости, аккумулятор выводят из эксплуатации, потому что при таком износе, дальнейшее старение аккумулятора будет происходить очень быстро.

Недостатки традиционного метода контроля емкости аккумулятора очевидны:

• сложность и трудоемкость;
• выведение аккумулятора из эксплуатации на длительный срок.

Для быстрого теста аккумуляторов сейчас существуют специальные приборы, которые позволяют проверить емкость аккумулятора за несколько секунд.

Тестер емкости аккумуляторов

Емкость это одна из основных характеристик любого аккумулятора. В этой статье речь пойдет о тестере для измерения емкости литиевых аккумуляторов. Тестер собирается из готовых недорогих модулей, и неплохо себя показал. В основе измерителя емкости аккумуляторов лежит китайский модуль ZB2L3.

Это простой и в то же время функциональный модуль. С его помощью можно померить емкость любых аккумуляторов с напряжением от 1.2 до 12В. Он имеет 8-ми сегментный дисплей для вывода показаний, три светодиода которые подсвечивают что именно индицируется (емкость, ток или напряжение) в данный момент времени, разъем Micro USB для питания прибора, три кнопки управления и одну 4-х контактную клемму, к которой подключается собственно сам аккумулятор и нагрузка. При подаче питания прибор индицирует измеренное напряжение подключенного исследуемого аккумулятора. Кнопками +- задается нижний порог до которого аккумулятор будет разряжаться, а при нажатии кнопки OK запуститься режим разряда аккумулятора на нагрузку, и на дисплее поочередно будут идти показания емкости, тока потребления и напряжения. По окончании разрядки нагрузка отключиться, а на дисплее зафиксируется показание измеренной емкости в мА/ч (если емкость больше 9999 мА/ч тогда показания сдвигаются, появляется десятичная точка и отображаются в А/ч). Для теста нужно подключать к устройству полностью заряженный аккумулятор. Нагрузку нужно рассчитывать на ток не более 3А. (Например при тестировании автомобильного аккумулятора потребуется нагрузка сопротивлением: R=U/I =14/3=4.6 Om, ~ т.е. не менее 5 Ом). Теперь о моем тестере литиевых аккумуляторов.

Он состоит помимо модуля ZB2L3, из платы заряда на TP4056. Исследуемый аккумулятор подключается к клеммам прибора, при необходимости заряжается/до заряжается, (процесс зарядки включается/выключается тумблером).

А затем разряжается уже с помощью платы ZB2L3. В качестве нагрузки применяется 5 Ваттный резистор на 7 Ом (2 таких резистора входят в комплект ZB2L3).

Ток разряда при этом находится на уровне 0.5 А. Если поставить параллельно 2 таких резистора ток разряда можно поднять до 1 А, и, следовательно, уменьшить время на испытание. Конструктивно прибор собран в маленьком пластиковом корпусе.

На переднюю панель выведены светодиоды, которые с помощью тонких проводов МГТФ припаяны к платам. SMD светодиоды с плат убраны. Ну и несколько фото прибора в работе:

Подключаем аккумулятор — на дисплее отображается его напряжение.

Кнопкой включаем заряд. Пока горит красный — заряд идет, синий — заряд завершен.

Теперь выключаем заряд, двумя кнопками (крайней справа и центральной) выставляем порог, для литиевого аккумулятора принято считать что это 3,3 Вольта.

Теперь когда порог выставлен можно запустить замер. Прибор периодически отображает емкость (подсвечена верхним зеленым светодиодом), текущий ток (средний светодиод), и напряжение (нижний светодиод). На фото свечения светодиодов слабо видно.

В конце теста, когда напряжение опуститься ниже порога разряд прекратиться, а на индикаторе будет постоянно отображаться измеренная емкость. Вот один из аккумуляторов. Прибор намерил в нем 1302 mA/h. Его можно будет использовать где-то еще.

10 мифов про аккумуляторы: разоблачили все! — журнал За рулем

Правда ли, что слишком мощная батарея спалит стартер? АКБ заряжается при любой поездке, а на морозе разряжается быстрее, чем при теплой погоде? Батареи AGM нельзя применять на старых автомобилях? — ответили на все вопросы.

Автомобильные аккумуляторы чем-то схожи с велосипедами: по сути, не меняются десятилетиями. Появляются новые технологии, преображается внешность, а внутри всё те же свинец да кислота. Кажущаяся простота пришельцев из прошлого порождает множество небылиц. Разберем самые устойчивые мифы.

Материалы по теме

Миф №1. Аккумулятор и батарея — это одно и то же

Материалы по теме

Не совсем. Даже совсем не одно и то же. Электрический аккумулятор — это, грубо говоря, два электрода в растворе электролита. А батарея — это группа таких аккумуляторов, соединенных друг с другом. Распространенные 12‑вольтовые АКБ для легковых автомобилей содержат по шесть электрических аккумуляторов, соединенных в батарею последовательно.

Емкость каждого такого аккумулятора равна емкости батареи! Если на этикетке АКБ написано, к примеру, 75 А·ч, то и емкость каждого из шести аккумуляторов также составляет 75 А·ч. А вот энергия батареи вшестеро выше, поскольку напряжения аккумуляторов суммируются. Точно так же получается, что при последовательном соединении двух АКБ по 75 А·ч в сумме все равно мы имеем те же 75 А·ч!

Миф №2. При установке на автомобиль батареи большей емкости, чем у штатной, она постоянно будет недозаряжаться

Материалы по теме

Нет ни одной причины, которая помешает такой батарее зарядиться полностью. Аналогия простая: если вы зачерпнули стакан воды из ведра или из огромной бочки, то для восстановления исходного уровня жидкости вам потребуется долить из-под крана всё тот же стакан — как в ведро, так и в бочку. Если батарея отдала, например, 1 А·ч, то и вернуть ей нужно 1 А·ч, безо всяких скидок на этикетку.

Конечно, если установить на машину разряженную батарею, то до ее полного заряда пройдет больше времени, чем потребовалось бы для АКБ меньшей емкости, но после окончания заряда всё нормализуется. А при отказе генератора такая батарея продержится без его помощи дольше, чем «маленькая».

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СКАТ ВМЕСТО АКБ Среднестатистическая стартерная аккумуляторная батарея развивает мощность примерно в 40–45 Вт на килограмм ее массы. Электрический скат умудряется при необходимости выдавать до 150 Вт/кг. Подзарядка ската идет, по всей видимости, в процессе его обеда. А запихнуть его под капот машины вряд ли получится — да и скату там не понравится.

Миф №3. При установке слишком мощной аккумуляторной батареи стартер может сгореть из-за чрезмерно большого тока

Даже если установить на автомобиль десяток батарей вместо одной, сопротивление обмоток стартера не изменится, а потому ток, потребляемый им, не увеличится ни на йоту. Закон Ома от емкости батареи не зависит.

Миф №4. Если на этикетке написано 60 А·ч, то такая батарея может выдавать как ток в 1 А в течение 60 часов, так и 60 А в течение часа

Материалы по теме

Ток в 1 А батарея, действительно, сможет выдавать в течение 60 часов (и даже чуть дольше), а вот при нагрузке в 60 А ее на час не хватит. Указанные 60 А·ч — это так называемая емкость 20‑часового разряда. Чтобы прикинуть реальные возможности АКБ, надо поделить заявленную емкость на 20 — в данном случае получится 60/20 = 3. Значит, производитель гарантирует, что в течение 20 часов батарея сможет выдавать ток в 3 А. Чем больший ток вы хотите получить, тем меньше емкость, на которую вы можете рассчитывать. При токе потребления в 60 А емкость такой батареи составит менее 40 А·ч — ­ она продержится меньше 40 минут. А вот при малых токах, напротив, емкость даже увеличится.

ЧТОБЫ НЕ ИЗДЕВАЛИСЬ НАД СТАРТЕРАМИ В советские времена на ряде армейских автомобилей строго запрещалось устанавливать автомобильные аккумуляторы большей емкости, чем предусматривала конструкция. Но причиной запрета был человеческий фактор. Если мотор не желал пускаться, неопытные водители часто мучили стартеры до тех пор, пока аккумуляторная батарея не разрядится полностью. Если в броду двигатель глох, то зачастую машину пытались вывезти «на стартере». Последние при этом сильно перегревались и нередко ломались. А чем больше емкость батареи, тем дольше можно было издеваться над электромотором. Именно для защиты стартеров от подобных перегрузок и появилось когда-то армейское требование не устанавливать батареи с емкостью выше «стандартной».

Миф №5. На морозе батарея разряжается быстрее, чем при теплой погоде

Материалы по теме

Ничего подобного: на морозе любые химические реакции, в том числе и саморазряд, замедляются! Поэтому аккумуляторная батарея в теплом помещении разрядится быстрее, чем такая же батарея в холодном гараже. Другое дело, что зимой батарее приходится обслуживать большее число потребителей, чем летом, а стартерные токи сильно возрастают из-за повышенной вязкости моторного масла.

Продолжение — на следующей странице

Максимальная ёмкость 99% на iPhone: что с состоянием

Иногда в настройках iOS 11, 12 или 13 («Аккумулятор» → «Состояние аккумулятора») владельцы только что купленного нового iPhone видят максимальную ёмкость 99% или даже меньше. Неужели Apple выпустила бракованный смартфон или может быть всё ещё хуже — до вас им кто-то пользовался, он витринный или неправильно хранился?

Успокоим вас сразу — ситуация нормальная

Так устроена экосистема Apple. Производитель стремится всё предусмотреть для удобства пользователя. Анализ работы батареи и системы питания проводится для того, чтобы вовремя запускать превентивные программные алгоритмы в ответ на химические процессы внутри литиевого элемента.

Иногда функция «Максимальная ёмкость аккумулятора» работает не так логично, как мы ожидаем. В данном случае цифра 99% говорит нам о том, что батарея близка к своему идеальному состоянию и с ней на самом деле всё в порядке. Следить за этой цифрой нужно в динамике. Даже в новом iPhone, всё же, это будет полезным делом.

Инженеры в погоне за эргономикой прибегают ко всем благам технологического прогресса: датчикам, продвинутым контроллерам, научным исследованиям по электронике с малым током. Казалось бы нет ничего более продвинутого в мире, чем самый новый iPhone. Но и он, порой кажется, «чудит» самым неожиданным образом.

Ёмкость аккумулятора iPhone 99% — почему Apple такое допускает?

Добавление функции контроля исправности аккумулятора приносит некоторое удобство пользователям. Вот только заставляет некоторых из нас излишне беспокоиться. Действительно — разумно ли, чтобы последний iPhone 11 терял 1% ёмкости батареи после всего одного месяца использования?

Ёмкость батареи мобильных телефонов Apple может упасть на 1-2% в течение месяца. Ничего не нужно предпринимать.

Снижение показателя случается с большинством пользователей, судя по популярности вопроса. Просто перед нами приблизительный показатель с погрешностями в измерениях. Вполне вероятна скромная неточность — небольшое отклонение в замере сопротивления.

Вы заметите, что по достижении 98-99% максимальная ёмкость аккумулятора больше не будет «падать» длительное время.

Нештатной можно считать ситуацию, когда за 12 месяцев эксплуатации цифра в характеристике максимальной ёмкости аккумулятора iPhone сперва снизится до 99%, а затем начнёт практически сразу уменьшаться до 98%, 97%, 96%, 95% и далее вплоть до 80% или ниже.

В динамике сильное падение этой цифры — признак неисправности. Можете смело обратиться в официальный сервисный центр Apple и получить услугу замены неисправной батареи на новую бесплатно (если гарантийный срок не прошёл, разумеется). Это гарантийный случай. В общем-то, для того и служит данная характеристика (явного проявления неполадки).

Аккумуляторы изнашиваются и это нормально

Помните, что литий-ионная и литий-полимерная батарея — расходный материал, у которого постепенно снижается ёмкость в течение всего срока эксплуатации.

Если вы беспокоитесь о продлении срока службы батареи айфона, то проверьте, правильно ли заряжаете? Следование указаниям производителя по зарядке позволит сохранить состояние аккумулятора iPhone даже на 99 процентах долгое время — до двух лет.

Но даже в рамках одной модели смартфона (iPhone 11, например) в силу особенностей производства какая-нибудь партия аккумуляторов служит дольше, а другая меньше. К тому же элементы питания подвержены безостановочным химическим реакциям — сразу после конвейера даже без использования начинают деградировать (хотя и очень медленно при правильном хранении).

iPhone vs Android по расходу заряда

А как в ваших айфонах оценивается максимальная ёмкость прямо сейчас? Напишите в комментарии (только не забудьте указать дату покупки смартфона или дату последней замены батареи) или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.

Тестер емкости аккумулятора | Цифровой тестер емкости аккумулятора постоянного тока

| Цифровой банк нагрузки постоянного тока | SBS-8400

Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

ПРИЛОЖЕНИЯ

• Телекоммуникации
• Утилита
• ИБП
• Производство аккумуляторов
• Промышленное обслуживание
• Критическая мощность
• Дата-центр

Тестер емкости аккумулятора с мониторингом

10–300 В постоянного тока, 0–120 А, интеллектуальный блок питания постоянного тока с возможностью индивидуального мониторинга ячеек для нагрузочного тестирования NERC и IEEE

SBS-8400 — это универсальный и полностью программируемый блок нагрузки разряда постоянного тока с возможностью сбора и отображения подробных данных.Устройство имеет удобное меню сенсорного экрана и полную встроенную систему мониторинга / сбора данных в сочетании с беспроводными модулями и программным обеспечением.

В отличие от банков базовой нагрузки, SBS-8400 представляет собой высокотехнологичное решение для простого и эффективного сбора данных и создания записей для архивирования.

Банки нагрузки с параллельным подключением

Сам по себе SBS-8400 имеет диапазон потребления постоянного тока 0–120 ампер. Однако можно параллельно подключить дополнительные совместимые банки нагрузки к SBS-8400 для увеличения тока.

С дополнительными зажимами постоянного тока P / N 8400-600A пользователь может разряжать до 720 ампер, а SBS-8400 будет контролировать общий постоянный ток, потребляемый двумя (2) дополнительными блоками нагрузки, включенными параллельно.

Преимущества

• Автоматически разряжает аккумуляторные батареи без опасности чрезмерной разрядки
• Возможности индивидуального мониторинга соты с помощью беспроводных модулей
• Может использоваться в различных системах со свинцово-кислотными и / или никель-кадмиевыми батареями
• Параметры теста настраиваются во время теста без остановки теста
• Автоматически защищает и сохраняет данные от неожиданной остановки / завершения теста
• Простая навигация по меню устройства и компьютерному программному обеспечению
• Загрузить данные после разряда на USB-накопитель
• Создает настраиваемые отчеты для трендов, записей и отчетности с помощью прилагаемого программного обеспечения
• Может использоваться совместно с другими банками нагрузки для увеличения потребляемого тока до 720 А

Характеристики

• Широкий диапазон напряжения и тока: 10–300 В постоянного тока / 0–120 А
• Подключение беспроводного модуля, который измеряет и записывает напряжение отдельных ячеек
• 5.7-дюймовый сенсорный ЖК-экран
• 30 предустановок параметров, которые можно настроить во время тестирования
• Выбираемый режим разряда: постоянный ток (амперы) / мощность (кВт)
• 4 регулируемых точки останова и несколько вариантов сигнализации для интеллектуального управления процессом
• Низкое напряжение системы: 0–250 В постоянного тока
• Время разряда: 0–99 часов 99 мин.
• Разрядная емкость: 0–9999 Ач
• Низкое напряжение элемента: 0–15,00 В
• Просмотр данных испытаний в реальном времени на экране или с компьютера через RS232

Программное обеспечение для компьютерного анализа

• Удобство и простота навигации
• Загрузка и анализ данных посредством связи в реальном времени или запоминающих устройств USB
Программный интерфейс
• включает: кривую напряжения батареи и гистограмму, кривую группового напряжения, кривую тока, форму данных гистограммы емкости и т. Д.
• Создание настраиваемых подробных отчетов Excel с помощью USB и программного обеспечения

SBS-8400 Включает

• Основной блок
• Инструкция по эксплуатации
• Программное обеспечение для компьютерного анализа
• Комплект кабелей постоянного тока длиной 6 футов (пол. И отриц.)
• Кабель переменного тока длиной 3 фута
• Провод RS232
• Кейс с колесами

Спецификация

Вес	53.000000
Тип дисплея	Цветной сенсорный ЖК-экран с диагональю 5,7 дюйма
Внутренняя память	8 МБ флэш-памяти
Диапазон постоянного тока	10–15 / 150–300 В постоянного тока: 0–60 А 15–150 В постоянного тока: 0–120 А
Диапазон напряжения постоянного тока	10–300 В постоянного тока
Точность и разрешение	± 1.0%, 0,1 А
Блок (и) питания	110 В перем. Тока, 60 Гц
Тип связи	USB / RS232
Размеры	9,0 x 14,5 x 27,0 дюйма

Информация для заказа принадлежностей

Сохранение емкости аккумулятора в среднем 90% после 200000 миль

В Отчете о воздействии «за 2020 год.« Tesla подтверждает сохранение высокой емкости аккумуляторов (низкий уровень деградации) в своих электромобилях.

Согласно данным компании, средний аккумулятор автомобиля в Tesla должен по-прежнему иметь около 90% от его первоначальной емкости после 200000 миль (322000 км) использования.

«Сохранение емкости автомобильных аккумуляторов Tesla в среднем ~ 90% после 200 000 миль использования»

Это очень хороший результат при снижении емкости аккумулятора (и запаса хода) всего на 10%: 1% на 20 000 миль (32 200 км).

Предполагая, что 250 миль за полный цикл (только для иллюстративных целей), это также около 800 циклов со скоростью ухудшения 1% за 80 циклов (или большее количество частичных циклов).

Это много, особенно если учесть, что обычно автомобиль утилизируется примерно через 200000 миль в США. В Европе это 150000 миль (241000 км). Подход Tesla состоит в том, чтобы спроектировать пакет таким образом, чтобы он мог прослужить дольше автомобиля.

Другими словами, батареи не должны быть проблемой, и, помимо редкой неисправной батареи, обычному пользователю, вероятно, никогда не придется беспокоиться о замене батареи.

Как и в предыдущие годы, Tesla показывает диаграмму сохранения емкости аккумулятора в зависимости от пройденного расстояния для Model S (производится с 2012-2020 гг.) И Model X (производится с 2015-2020 гг.).

Эти два автомобиля оснащены цилиндрическими аккумуляторными элементами (формат 1865, литий-ионная химия NCA), поставляемыми Panasonic из Японии.

Как мы видим, автомобили с пробегом от 150 000 до 200 000 миль (241 000-322 000 км), в среднем, все еще имеют более 85% первоначальной емкости аккумулятора (износ аккумулятора ниже 15%).На самом деле мы можем видеть около 88% на расстоянии 200 000 миль (красная линия).

Примечания:

• Первоначальное уменьшение емкости батареи вначале выше, а затем стабилизируется с более медленной скоростью
• мы оцениваем (из диаграммы), что первые 5% емкости батареи разряжаются (в среднем) после примерно 25 000 миль (40 000 км)
• еще 5% (всего 10%) уходит (в среднем) примерно на 125 000–150 000 миль (200 000–241 000 км), но это трудно оценить, потому что кривая действительно плоская
• после 200000 миль (322000 км), в среднем, снижение мощности составляет менее 15% (автомобиль по-прежнему имеет более 85% емкости и соответствующего диапазона)
• самая низкая пропускная способность в пределах стандартного отклонения (см. Вики) превышает 80% после 200000 миль (322000 км), но могут быть случаи и похуже (мы предполагаем, что популяция таких случаев может составлять 10-20%)
• имеет более высокий разброс результатов с большим пробегом (150 000-200 000 миль), так как случаев просто меньше, а некоторые могут быть очень конкретными.
• имейте в виду, что время, температура и другие факторы (например, как долго батарея оставалась на высоком уровне заряда) также влияют на деградацию батареи.

По очевидным причинам в диаграмму не включены данные для последней обновленной модели S / Model X. Новые версии Model S / Model X (с 2021 года) также оснащены 1865 аккумуляторными элементами от Panasonic (Япония), но И пакеты, и модули были полностью переработаны. Их емкость аккумулятора может быть разной.

Ничего не могу сказать о сохранении емкости аккумулятора в Model 3 / Model Y, оснащенной цилиндрическими ячейками типа 2170 (разные поставщики — Panasonic, LG Chem’s LG Energy Solution), а также призматическими ячейками LFP (CATL в Китае). Нам бы очень хотелось увидеть аналогичную диаграмму специально для Model 3 / Model Y, тем более, что эти две машины уже продано более миллиона единиц.

Для увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов до 70%, добавьте кремний

Было время , когда начинающим изобретателям советовали создать лучшую мышеловку.В настоящее время у них неплохо получается создать литий-ионную батарею получше. Именно они питают наши телефоны, ноутбуки, портативные электроинструменты, все большее количество автомобилей и даже домов. Некоторые места обращаются к гигантским литий-ионным батареям для хранения энергии от солнечных панелей, чтобы ее можно было использовать после наступления темноты. Хотя с годами литий-ионные элементы постепенно улучшались, в 2019 году они, похоже, получат большой импульс благодаря более широкому использованию элемента, не незнакомого электронной промышленности: кремния.

Причина кроется в какой-то фундаментальной электрохимии. Литий-ионные элементы работают, отправляя ионы лития от положительного электрода (в батарее он называется катодом) к отрицательному электроду (аноду) во время зарядки. Во время разряда ионы лития движутся в обратном направлении, от анода к катоду. Таким образом, зарядка такой батареи означает накопление лития на аноде. Если бы ваша батарея могла хранить больше лития, она бы накапливала больше энергии.

В литий-ионных аккумуляторах, используемых в смартфонах, ноутбуках и большинстве электромобилей, анод изготовлен из графита, разновидности углерода.Литий хранится в электроде в виде LiC ₆ , в котором один атом лития окружен шестью атомами углерода.

Разработчики батарей годами пытались выяснить, как использовать кремний вместо углерода в анодах, потому что ионы лития соединяются с кремнием, образуя Li ₁₅ Si ₄ . Отношение 15 к 4 означает, что меньшее количество материала анода может хранить намного больше лития. Таким образом, кремниевые аноды могут обеспечить гораздо большую емкость.

Проблема в том, что кремний расширяется почти на 300 процентов в объеме, когда он вступает в реакцию с литием во время зарядки.Затем он сжимается на ту же величину во время разряда. Повторяющиеся циклы зарядки-разрядки приводят к тому, что анод начинает разрушаться. Это, в свою очередь, увеличивает площадь поверхности анода, который затем вступает в химическую реакцию с электролитом, повреждая батарею. Таким образом, батареи с кремниевыми анодами не работают долго.

К счастью, проблема расширения кремния не является непреодолимой. Даже сейчас некоторые литий-ионные батареи имеют аноды, содержащие частицы, содержащие кремний в сочетании с диоксидом кремния (песок) и покрытые углеродом.В 2016 году Илон Маск показал, что литий-ионные элементы Tesla построены именно так. Но на сегодняшний день количество кремния в анодах минимально.

Ожидайте, что это изменится в 2019 году. Для начала калифорнийский стартап Sila Nanotechnologies планирует коммерциализировать анодный материал с высоким содержанием кремния. Соучредитель компании, профессор Georgia Tech Глеб Юшин говорит, что Sila разработала решение для существующих производителей аккумуляторов, коммерческое производство которого планируется запустить в 2019 году.

Кремниевый Спаситель Sila: эти прототипы элементов, построенные из анодного материала с высоким содержанием кремния, разработанного Sila Nanotechnologies, помогают продемонстрировать новый подход к увеличению емкости литий-ионных батарей. Фото: Sila Nanotechnologies

В зависимости от области применения, использование этого анодного материала первоначально увеличивает емкость батареи примерно на 20 процентов, а в конечном итоге на 40 процентов или больше. Более того, объясняет Юшин, это позволяет уменьшить толщину анода до 67 процентов, что, в свою очередь, позволяет заряжать батарею в девять раз быстрее.По его словам, это также приносит пользу с точки зрения безопасности, поскольку подавляет образование нитевидных металлических дендритов, которые могут вызвать внутреннее короткое замыкание клеток и воспламенение.

Юшин говорит, что новый анодный материал его компании состоит из частиц, которые по размеру аналогичны тем, которые используются в анодах в настоящее время. Но они содержат кремний внутри пористого каркаса, который дает кремнию возможность расширяться и сжиматься, не вступая в контакт с электролитом.Это позволяет батареям, изготовленным из этого богатого кремнием анодного материала, работать от 400 до 1000 полных циклов заряда-разряда, чего более чем достаточно для большинства приложений. «Даже для электромобилей часто не требуется более 1000 циклов», — говорит Юшин.

Это помогает объяснить интерес компании BMW, которая работает с Sila над изучением возможности использования литий-ионных аккумуляторов, изготовленных из нового анодного материала, в их электромобилях. Тем не менее, Юшин говорит, что «первоначальные продукты будут носимыми», для которых стоимость батареи не является таким критическим фактором, а количество необходимого анодного материала намного скромнее, а это означает, что его компании легче удовлетворить спрос.Юшин ожидает, что литий-ионные батареи с анодами Sila будут в миллионах устройств в 2019 году.

Sila, вероятно, не будет единственной компанией, которая представит в этом году технологию кремниевых батарей. Ожидается, что другая калифорнийская компания Enovix представит анод, полностью сделанный из кремния и оксидов кремния.

Ашок Лахири, соучредитель и технический директор Enovix, вместе с двумя коллегами подробно описал технологию аккумуляторов компании на этих страницах в 2017 году.В то время Enovix планировала заимствовать технологии производства у полупроводниковой промышленности, чтобы сконструировать батареи из тонких пластин кремния солнечного качества. Но компания пересмотрела эту стратегию после того, как попыталась применить ее к более крупным литий-ионным аккумуляторным батареям для автомобилей. «Мы поняли, что субстраты, пригодные для использования в солнечной энергии, не могут масштабироваться», — говорит Лахири.

Итак, Enovix изменил свой подход и теперь использует металлическую фольгу вместо кремниевой пластины в качестве подложки для своей батареи. Однако общая геометрия батареи осталась прежней.По словам Лахири, он просто построен по-другому — путем объединения компонентов в стопку, объясняя, что поддержание анодной стопки под высоким давлением предотвращает расширение во время зарядки и позволяет полностью изготавливать анод из кремния и оксидов кремния.

«Мы думаем, что наша батарея будет на 30-70 процентов лучше, в зависимости от области применения», — говорит Лахири. Если это так, или если Sila предложит анод, который может аналогичным образом увеличить емкость на такие двузначные числа, это действительно встряхнет индустрию аккумуляторов, где обычно, как шутит Лахири, «люди убивают на 5 или 10 процентов.”

Эта статья опубликована в печатном выпуске за январь 2019 года как «Кремниевые аноды улучшат качество литий-ионных аккумуляторов».

SK Innovation для увеличения годовой емкости аккумуляторных батарей до 200 ГВтч к 2025 году

СЕУЛ — SK Innovation стремится увеличить годовую производственную мощность аккумуляторов до 200 гигаватт-часов (ГВтч) в 2025 году, что на 60 процентов больше по сравнению с ранее объявленным целевым показателем в 125 ГВтч.

SK с заводами по производству аккумуляторов в США, Венгрии, Китае и Южной Корее в настоящее время имеет годовую мощность около 40 ГВтч аккумуляторов.

Южнокорейская компания также заявила, что рассматривает вопрос о выделении и листинге своего растущего аккумуляторного бизнеса, взяв страницу из учебника игры конкурента LG Chem, который, как ожидается, внесет свой аккумуляторный блок в этом году.

Этот шаг, объявленный генеральным директором SK Ким Джун в четверг, вызван резким ростом спроса на электромобили, и автопроизводители вступают в партнерские отношения с производителями аккумуляторов для обеспечения бесперебойных поставок.

По данным IHS Markit, глобальные продажи электромобилей

в этом году вырастут на 70 процентов после того, как достигли ожидаемых 2.5 миллионов в 2020 году.

«Мы еще не решили, как разделить бизнес по производству аккумуляторов … требуется довольно много ресурсов для дальнейшего роста нашего растущего бизнеса по производству аккумуляторов, поэтому мы рассматриваем дополнительный доход как один из способов защиты ресурсов», — сказал Ким, добавив он рассмотрит вопрос о листинге только на Nasdaq или о двойном листинге в США и Южной Корее.

Аналитики считают, что без аккумуляторного бизнеса SK просто останется свой обычный нефтехимический бизнес, который инвесторы не считают привлекательным.

В сентябре LG Chem заявила, что разделит свой аккумуляторный бизнес, который поставляет аккумуляторы для Tesla и General Motors, в новую компанию LG Energy Solution.

LG Energy Solution в прошлом месяце подала заявку на предварительное одобрение первичного публичного предложения (IPO), которое, по данным издания IFR, может привлечь от 10 до 12 миллиардов долларов.

Глава

SK по производству аккумуляторов Джи Дон Сеоб сказал, что быстрое выделение даст компании больше средств для расширения бизнеса, но добавил, что еще не определился с деталями или сроками.

По словам Джи, производство аккумуляторов

SK нацелено на обеспечение более пятой части мирового рынка аккумуляторов для электромобилей к 2030 году, добавив, что совместное предприятие по производству аккумуляторных элементов, объявленное в мае компанией и Ford, может производить до 180 ГВтч к 2030 году.

Южнокорейский производитель аккумуляторов также заявил, что у него есть заказы на аккумуляторы на сумму более 130 триллионов вон (115 миллиардов долларов), что составляет более 1 тераватт-часа (ТВтч) батарей, которые могут питать около 14 миллионов электромобилей.

Улучшение электрохимической промежуточной сольватации за счет выбора анионов электролита для увеличения емкости неводной Li-O2 батареи

Литий-кислородная (Li-O ₂ ) батарея вызвала значительный исследовательский интерес в последние 10 лет благодаря своей высокой теоретической удельной энергии по сравнению с современными литий-ионными (Li-ion) аккумуляторами (1, 2).Состоящая из литиевого анода и кислородного катода, неводная батарея Li – O ₂ работает за счет электрохимического образования и разложения пероксида лития (Li ₂ O ₂ ). Таким образом, идеальная общая обратимая клеточная реакция — это 2Li + O2↔Li2O2 (процесс 2e-) U = 2,96 В. [1]

Одна проблема, препятствующая реализации скромной доли высокой теоретической удельной энергии Li-O ₂ батареи, заключается в том, что продукт разряда Li ₂ O ₂ , который обычно нерастворим в апротонных органических электролитах, является изолятор (3⇓ – 5).Поскольку Li ₂ O ₂ конформно осаждается на углеродной опоре катода во время разряда, он электронно пассивирует катод, в результате чего практическая емкость намного меньше, чем теоретически достижимая (6). Недавно в двух отчетах описывалась разработка электролитов, позволяющих обойти эту пассивацию и улучшить разрядную емкость Li-O ₂ батареи. Aetukuri et al. предположили, что добавление количества ppm воды к электролиту на основе 1,2-диметоксиэтана (DME) увеличивает растворимость промежуточных продуктов во время образования Li ₂ O ₂ (7).Эта повышенная растворимость позволяет использовать механизм челночного перемещения пониженных форм кислорода, который способствует отложению агрегированных тороидных структур Li ₂ O ₂ . Диффузия промежуточных продуктов от поверхности электрода позволяет поверхности оставаться электронно доступной для Li ⁺ и O ₂ , способствуя большему росту Li ₂ O ₂ , тем самым приводя к увеличению емкости ячейки. Следует отметить, что это увеличение емкости ячейки с увеличением содержания воды в электролите также согласуется с отчетами Гастайгера с соавторами (8, 9).Aetukuri et al. Причина, по которой это увеличение может быть связано со значительно более высоким числом акцепторов Гутмана (AN) воды, чем у DME, поскольку AN является мерой кислотности Льюиса растворителя и, таким образом, количественно определяет его способность эффективно растворять отрицательно заряженные частицы, такие как потенциальный продукт разряда. промежуточный, супероксид (O ₂ ^—) (10). В соответствующем анализе Johnson et al. показали, что растворитель-электролит с более высоким числом доноров Гутмана (DN), показателем основности Льюиса (11), с большей вероятностью вызывает образование тороида из-за повышенной стабильности Li ⁺ в растворе, вызывая растворимость O ₂ ^— (12).Джонсон и др. дополнительно подтвердили присутствие ионов O ₂ ^— в электролитах с высоким DN, несущих Li ⁺ , с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния с усилением поверхности (12).

В то время как вода и некоторые органические растворители увеличивают емкость ячейки за счет этого механизма растворения, есть свидетельства того, что оба они снижают стабильность электролита. Известно, что примеси воды в литий-ионных электролитах усиливают паразитные электрохимические побочные реакции, и Aetukuri et al. и Cho et al. показали, что добавление ppm количества воды в аккумуляторы Li – O ₂ приводит к снижению стабильности электролита и увеличению необратимых реакций с литиевым анодом (7, 13).Кроме того, при количественном измерении перезаряжаемости батареи было обнаружено, что растворители с высоким DN, такие как ДМСО и N -метилпирролидон, менее стабильны, чем растворители с низким DN, такие как ацетонитрил и DME (14). Недавно Khetan et al. использовали термодинамический анализ, чтобы показать, что способность органического растворителя вызывать механизм растворения антикоррелирована с его устойчивостью к нуклеофильной атаке (15). Таким образом, элементы Li-O ₂ выиграют от надлежащим образом разработанного электролита, который индуцирует промежуточную растворимость Li ₂ O ₂ и поддерживает или превышает существующую стабильность электролита.

В этой статье мы описываем важность аниона литиевой соли в усилении сольватации электрохимически образованных промежуточных частиц во время разряда батареи Li – O ₂ , тем самым увеличивая разрядную емкость. Мы представляем исследование двух распространенных аккумуляторных солей Li – O ₂ , бис (трифторметан) сульфонимида лития (LiTFSI) и нитрата лития (LiNO ₃ ), растворенных в ДМЭ. Эти соли были выбраны потому, что Schmeisser et al. обнаружили, что анионы TFSI ^— и NO ₃ ^— обеспечивают различное DN в ионных жидкостях с общими катионами (NO ₃ ^— -содержащие ИЖ, имеющие более высокое DN, чем ИЖ, содержащие TFSI ^—).Мы также специально выбрали NO ₃ ^– из-за его положительного влияния на перезарядку Li – O ₂ батареи по сравнению с более часто используемым TFSI ^– (16, 17). Мы обнаружили, что электролиты, содержащие высокую концентрацию NO ₃ ^—, проявляют более высокую степень донности, что подтверждается с помощью ЯМР ⁷ Li, и обеспечивают увеличение емкости батареи более чем в четыре раза по сравнению с батареей, использующей исключительно TFSI ^— в качестве анион электролита, не снижая при этом возможности перезарядки батареи, как измерено с использованием количественного потребления и выделения кислорода.Для теоретической количественной оценки этого улучшения мы предлагаем описание сольватационной оболочки Li ⁺ с помощью модели Изинга. Этот анализ показывает, что происхождение этого процесса улучшенного растворения связано с образованием ионных пар (Li ⁺ –NO ₃ ^— ) в растворителе ДМЭ. Теоретический анализ также предсказывает, что образование ионных пар и связанное с ним увеличение емкости не будет наблюдаться при использовании ДМСО в качестве растворителя, что впоследствии было подтверждено экспериментально.Мы обобщаем этот анализ, чтобы обеспечить рациональную основу для выбора комбинаций электролита (растворитель + соль) для использования в батареях Li – O ₂ . Мы полагаем, что эти результаты будут иметь серьезные последствия не только для батарей Li – O ₂ , где практическим результатом растворимости является увеличение емкости батареи, но и для других электрохимических систем (например, литий-серных батарей), в которых промежуточные сольватация может вызвать желаемые механизмы образования продукта.

Результаты и обсуждение

Чтобы охарактеризовать влияние аниона соли электролита на характеристики разряда, были приготовлены элементы Li – O ₂ с электролитами различных концентраций LiNO ₃ и солей LiTFSI, всего 1,0 M Li ⁺ , в DME. Конструкция и подготовка ячеек подробно описаны в приложении SI и следуют описанным ранее (18).

Рис. 1 A представляет характерные профили гальваностатического разряда этих элементов Li – O ₂ в зависимости от концентрации соли LiNO ₃ .Рис. 1 A ( вставка ) показывает среднюю емкость ячейки для каждой концентрации соли LiNO ₃ . Емкость клеток увеличивается более чем в четыре раза по сравнению с исследованным диапазоном концентраций LiNO ₃ , что ясно указывает на существенное влияние противоиона Li ⁺ на емкость клеток.

Рис. 1.

( A ) Типичные профили гальваностатического разряда элементов Li – O ₂ (450 мкА / см ² в атмосфере O ₂ 1,5 атм до отсечки 2 В).( Врезка ) Зависимость емкости от концентрации LiNO ₃ . ( B ) Li ₂ O ₂ выход разряда в зависимости от концентрации электролита LiNO ₃ . ( C ) ⁷ Li Химический сдвиг растворов электролитов по сравнению с 3 M LiCl в стандарте D ₂ O в зависимости от концентрации электролита LiNO ₃ . Менее отрицательный химический сдвиг представляет собой сдвиг вниз по полю. Для всех электролитов использовалась концентрация 1,0 M Li ⁺ (в качестве растворителя использовался ДМЭ), а соотношение LiTFSI: LiNO ₃ варьировалось.Концентрация LiNO ₃ для каждой ячейки представлена ​​на рисунке. Например, ячейка с надписью «0,1 M LiNO ₃ » содержала 0,1 M LiNO ₃ и 0,9 M LiTFSI. Планки погрешностей — это 1 стандартное отклонение от нескольких экспериментов.

Сканирующая электронная микроскопия (SEM) была выполнена на разряженных катодах для исследования изменений морфологии Li ₂ O ₂ и, следовательно, изменений в механизме разряда с увеличением концентрации LiNO ₃ . На рис.2 представлены СЭМ-изображения чистого катода (рис.2 A ) и изображения катодов от ячеек с идентичным составом электролита, что и исследованные на рис. 1, но разряженных при 45 мкА / см ² (рис. 2 B — F ). При сравнении рис.2 A — C , нетронутые катоды 0 M LiNO ₃ и 0,01 M LiNO ₃ кажутся неразличимыми. Это подразумевает конформное покрытие продукта разряда на катодах 0 M LiNO ₃ и 0,01 M LiNO ₃ и согласуется с предыдущими отчетами для 1 M LiTFSI в DME (7, 19).

Рис. 2. СЭМ изображение

( A ) чистого углеродного катода XC72 перед разрядом. ( B — F ) Катоды, разряженные из ячеек с использованием общей концентрации 1 M Li ⁺ , с 0 M LiNO ₃ (1 M LiTFSI), 0,01 M LiNO ₃ , 0,1 M LiNO ₃ , 0,5 M LiNO ₃ и 0,7 M LiNO ₃ соответственно. Клетки разряжали при 45 мкА / см от ² до 0,9 мАч / см ² или при напряжении отсечки 2 В. Во всех ячейках было не менее 0.5 мАч / см ^{2 емкость} . (Масштабные линейки, 1 мкм.)

Конформное покрытие продукта разряда указывает на преобладающий механизм поверхностного осаждения тонких пленок Li ₂ O ₂ . Первоначально описанный Laoire et al., Этот механизм описывается следующими элементарными этапами (20, 21): Li ++ e- + O2 * ↔LiO2 *, [2] Li ++ e- + LiO2 * ↔Li2O2 * и / или 2LiO2 * ↔Li2O2 * + O2, [3a, b] где «*» обозначает частицы, адсорбированные на поверхности катода / Li ₂ O ₂ . Важно отметить, что в электролите LiTFSI / DME LiO ₂ * нерастворим и поэтому остается адсорбированным на поверхности электрода, где вторая стадия переноса заряда (реакция 3a ) или реакция диспропорционирования (реакция 3b ) приводит к конформное покрытие Li ₂ O ₂ , наблюдаемое на рис.2 B и C (2, 19⇓⇓⇓ – 23).

По мере увеличения отношения LiNO ₃ : LiTFSI морфология разряда заметно изменяется. Как видно на рис. 2 D , при использовании 0,1 М LiNO ₃ на поверхности катода появляются узелковые морфологии. При увеличении концентрации LiNO ₃ до 0,5 М и 0,7 М эти структуры заменяются все более крупными тороидальными структурами, как показано на рис. 2 E и F соответственно.

Как описано ранее, морфология тороида, показанная на рис.2 D — F указывает на механизм растворения Li ₂ O ₂ , происходящий за счет растворимости интермедиата LiO ₂ (7, 12, 24). Растворение LiO ₂ * на катионы лития и окислительно-восстановительный супероксид-анион, O ₂ ^— , следует равновесной реакции (7): LiO2 ∗ ↔Li + (золь) + O2- (золь). [4 ] Сольватированный O ₂ ^— затем может диффундировать в растворе к растущему тороиду Li ₂ O ₂ , где он может объединяться с Li ⁺ с образованием адсорбированного LiO ₂ * на поверхности тороида.LiO ₂ * может впоследствии подвергнуться диспропорционированию в соответствии с формулой. 3b , что приводит к образованию Li ₂ O ₂ на поверхности тороида (7). Наблюдаемое образование тороида на катодах, разряженных из ячеек, использующих высокие отношения LiNO ₃ : LiTFSI, подтверждает усиление этого механизма раствора с увеличением концентрации LiNO ₃ .

В качестве дополнительной поддержки механизма решения наблюдались все более крупные тороидные структуры с уменьшением плотности тока в ячейках с использованием 0.5 M LiNO ₃ (0,5 M LiTFSI) ( SI Приложение , рис. S1). Это наблюдение согласуется с предыдущими сообщениями, в которых образование тороида Li ₂ O ₂ наблюдалось при низких токах в электролитах, что способствовало механизму образования раствора Li ₂ O ₂ (7, 12, 24).

Следует отметить, что мы обнаружили, что на выход Li ₂ O ₂ , измеренный с использованием установленной методики пероксидного титрования (18), как правило, не влияет исследуемый состав электролита (рис.1 B ), хотя при высоких концентрациях LiNO ₃ может наблюдаться немного более высокий выход Li ₂ O ₂ . Дифференциальная электрохимическая масс-спектрометрия также использовалась, как описано ранее (18), для количественной оценки обратимости электрохимических реакций ( SI Приложение , рис. S2). Отношение (OER: ORR) количества кислорода, выделившегося во время зарядки (OER), к количеству кислорода, потребляемого во время разряда (ORR), важный показатель обратимости, статистически одинаково для элемента, использующего 1 M LiTFSI, и элемента, использующего 0.5 M LiNO ₃ : 0,5 M LiTFSI (OER: ORR ∼0,82). Кроме того, только ¹⁸ O ₂ выделяется при зарядке после разряда под ¹⁸ O ₂ элемента, использующего 0,5 M LiN ¹⁶ O ₃ : 0,5 M LiTFSI, подтверждая, что NO ₃ ^— не участвует в катодной реакции, кроме как индуцировать растворимость промежуточных продуктов. Этот результат согласуется с аналогичным экспериментом с использованием чистых электролитов на основе LiTFSI (19), подразумевая, что электроактивный O ₂ остается связанным как во время образования, так и окисления Li ₂ O ₂ .

С изменением аниона, явно вызывающим механизм роста раствора Li ₂ O ₂ , можно предположить, что анион NO ₃ ^— влияет на растворимость LiO ₂ через улучшенную сольватацию Li ⁺ . Анион электролита может влиять на общую донность электролита [количественно определяется DN Гутмана, мерой основности Льюиса (11)], в свою очередь влияя на способность электролита солюбилизировать LiO ₂ * за счет улучшенной сольватации Li ⁺ .Мы использовали ЯМР ⁷ Li для исследования электронодонности, ощущаемой ионами Li ⁺ в нашем LiNO ₃ : LiTFSI в электролитах DME в качестве косвенного измерения относительного влияния аниона на DN электролита.

Использование ЯМР в качестве прокси для DN — хорошо известный метод, при этом Эрлих и Попов впервые предложили ²³ Na ЯМР в качестве эффективного метода измерения DN растворителя (25). Эрлих и Попов рассудили, что сдвиг ²³ Na в нижнем поле является результатом более сильного взаимодействия между молекулами сольватной оболочки и катиона, что снижает экранирование катиона.Окружение Li ⁺ в LiNO ₃ : LiTFSI в электролитах ДМЭ нельзя определить с помощью ЯМР ²³ Na, поскольку добавление NaClO ₄ к электролитам вызывает выпадение белого осадка из раствора [вероятно, NaNO ₃ , поскольку растворение NaClO ₄ в безводном растворителе, содержащем LiNO ₃ , было предложено в качестве способа получения безводного LiClO ₄ (26)]. Однако мы полагаем, что ЯМР ⁷ Li вместо ЯМР ²³ Na может служить разумным показателем относительной донности электролитов Li ⁺ в одном растворителе.

Рис. 1 C показывает химический сдвиг ⁷ Li по отношению к внешнему стандарту LiCl в D ₂ O для каждого LiNO ₃ : LiTFSI в электролите ДМЭ. По мере увеличения концентрации LiNO ₃ пик ⁷ Li смещается в сторону уменьшения поля или становится менее экранированным. Cahen et al. показали, что химический сдвиг ⁷ Li соли лития может иметь концентрационную зависимость, условную в первом приближении, от DN растворителя и DN аниона (27).DN электролита, содержащего растворитель с низким DN и анион с высоким DN, например Br ^— (DN = 33,7 ккал / моль) в ацетонитриле (DN = 14,1 ккал / моль), имеет зависимость от концентрации аниона [значения DN из Linert et al. (28)]. Напротив, электролиты, содержащие растворитель с высоким DN и относительно низким DN аниона, такие как ClO ₄ ^— (DN = 8,44 ккал / моль) в диметилсульфоксиде (DN = 29,8 ккал / моль), не проявляют зависимости от DN. от концентрации анионов. Эти тенденции согласуются с Linert et al., которые обнаружили с помощью сольватохромных красителей, что эффективная DN электролита зависит от взаимодействия между DN растворителя, DN аниона и AN растворителя (28). Например, если DN растворителя больше DN аниона, тогда DN электролита, составляющего эти два элемента, будет аналогичным DN его растворителя.

Если LiNO ₃ действительно имеет более высокий DN, чем DME, то увеличение концентрации LiNO ₃ увеличит количество NO ₃ ^—, взаимодействующих с любым конкретным Li ⁺ , что, в свою очередь, приведет к к увеличению DN электролита.Таким образом, мы полагаем, что наличие концентрационной зависимости от химического сдвига ⁷ Li, как видно на рис.1 C , указывает на NO ₃ ^—, играющий активную роль в донности электролита, и на все более низкую Сдвиг поля ⁷ Li с увеличением концентрации LiNO ₃ представляет возрастающую донность.

Напротив, рис. 3 показывает, что действительно соли LiNO ₃ : LiTFSI в диметилсульфоксиде растворителя с высоким DN не демонстрируют существенного изменения сдвига Li ⁷ с увеличением концентрации LiNO ₃ , и, следовательно, Ожидается, что при увеличении соотношения LiNO ₃ : TFSI в электролитах на основе ДМСО не наблюдается статистически значимого увеличения емкости.Чтобы подтвердить общую корреляцию между улучшенной сольватацией Li ⁺ и емкостью батареи Li – O ₂ , был изучен другой анион с высоким DN, Br ^— . Как и ожидалось, аналогичные тенденции в химических сдвигах ЯМР ⁷ Li и емкости батареи Li – O ₂ наблюдаются между 0,5 М LiBr: 0,5 М LiTFSI и 0,5 М LiNO ₃ : 0,5 М LiTFSI в электролитах на основе ДМЭ и ДМСО. ( SI Приложение , рис. S10).

Рис. 3.

( A ) ⁷ Li Химический сдвиг электролитов на основе ДМСО и ДМЭ по сравнению с 3 M LiCl в эталоне D ₂ O в зависимости от концентрации электролита LiNO ₃ .Менее отрицательный химический сдвиг представляет собой сдвиг вниз по полю. Концентрация 1,0 M Li ⁺ использовалась для всех электролитов ячейки, а соотношение LiTFSI: LiNO ₃ варьировалось. ( B ) Профили разряда (45 мкА / см ² , отсечка 2 В) для ячеек, использующих ДМСО и электролиты на основе ДМЭ. Этикетки соответствуют разрядам ячеек с использованием следующих электролитов: 1 . 1 M LiTFSI в DME, 2 . 0,5 M LiNO ₃ : 0,5 M LiTFSI в DME, 3 .1 M LiTFSI в ДМСО и 4 . 0,5 M LiNO ₃ : 0,5 M LiTFSI в ДМСО.

Тем не менее, мы отмечаем, что при использовании методов ЯМР для сравнения и количественной оценки DN растворителей необходимо проявлять особую осторожность, особенно между классами неприязненных растворителей, такими как протонные и апротонные растворители, как это обсуждалось Гал и Лоуренс (29). В данном исследовании нас интересуют только относительные изменения химического окружения Li ⁺ в зависимости от анионного состава в одном апротонном растворителе (как для ДМЭ, так и для ДМСО), так что ⁷ Li ЯМР дает полезные качественные данные. если не количественные, то значения для сравнения.

Чтобы дать количественную основу для роли, которую играет анион электролита, мы представляем пересмотренную термодинамическую модель для электрохимического процесса в растворе. Опосредованный раствором электрохимический рост Li ₂ O ₂ запускается реакцией растворения, приведенной в уравнении. 4. Изменение свободной энергии, связанное с этой реакцией растворения, определяется как ΔGsol = GLisol ++ GO2, sol −− GLiO2 *, [5] где GLisol + — свободная энергия ионов Li ⁺ в электролите, GO2, sol — свободная энергия ионов O ₂ ^— в электролите, а GLiO2 * — свободная энергия адсорбированного LiO ₂ на поверхности Li ₂ O ₂ во время разряда.

Чтобы понять роль аниона соли в равновесии реакции растворения, нам необходимо изучить стабилизацию сольватированных промежуточных продуктов в присутствии аниона. Присутствие аниона может влиять на свободную энергию ионов Li ⁺ . В первом приближении свободная энергия ионов Li ⁺ и, следовательно, свободная энергия растворения LiO ₂ в значительной степени зависят от частиц, которые присутствуют в первой сольватной оболочке Li ⁺ (30, 31).Для согласования с экспериментальными данными, представленными на рис. 1–3 мы явно моделируем электролит, который содержит смесь LiNO ₃ и LiTFSI, так что общая концентрация Li ⁺ поддерживается на уровне 1 М. Ожидается, что концентрация ионов O2- в растворе будет намного ниже. чем концентрации Li ⁺ и солевого аниона (7). Таким образом, мы не ожидаем, что ионы O2− будут играть существенную роль в сольватации Li ⁺ . Следовательно, в первом приближении сольватационная оболочка Li ⁺ будет состоять только из молекул растворителя и анионов солей (NO3- и TFSI ^—).Точный состав сольватной оболочки будет зависеть от энергетики взаимодействия иона Li ⁺ с растворителем и анионами. Чтобы определить состав первой сольватной оболочки и, в свою очередь, свободную энергию стабилизации, мы разработали модифицированную модель Изинга для заполнения позиций в сольватной оболочке Li ⁺ (32). Формализм модели Изинга, первоначально разработанный для описания магнетизма, обеспечивает систематическую основу для рассмотрения энергетики взаимодействия Li ⁺ с анионами растворителя и соли (33).

В этой модели мы разрабатываем переменную занятости сайтов для описания каждого из сайтов сольватационной оболочки Li ⁺ . Гамильтониан, который управляет сольватной оболочкой Li ⁺ , имеет вид H = h2∑i = 1Nni + h3∑i = 1Nmi + h4∑i = 1Nli + J11∑ 〈i, j〉 ninj + J22∑ 〈i, j〉. mimj + J33∑ 〈i, j〉 lilj + J12∑ 〈i, j〉 nimj + J21∑ 〈i, j〉 minj + J13∑ 〈i, j〉 nilj + J31∑ 〈i, j〉 linj + J23∑ 〈 i, j〉 milj + J32∑ 〈i, j〉 limj, [6] где i = от 1 до N представляют узлы в сольватной оболочке иона Li ⁺ , а 〈i, j〉 представляет пару ближайших соседей в сольватационная оболочка.Переменные заполнения «n», «m» и «l» представляют занятость сайта растворителем, анионами NO3– и анионами TFSI ^— соответственно. Для любого участка «i», занятого растворителем, n _i = 1, m _i = 0 и l _i = 0 и аналогично для других случаев. Таким образом, в любом данном сайте ni + mi + li = 1, т.е. каждый сайт занят либо растворителем, либо анионом соли. В нашей модели h ₁ представляет собой энергию взаимодействия между ионом Li ⁺ и растворителем, h ₂ представляет энергию взаимодействия между анионом NO ₃ ^— и анионом Li ⁺ , а h ₃ представляет энергию взаимодействия между анионом TFSI ^— и Li ⁺ .Константа взаимодействия J ₁₁ представляет собой взаимодействие между соседними молекулами растворителя в сольватной оболочке Li ⁺ . Аналогично, J ₂₂ и J ₃₃ представляют взаимодействия между соседними NO ₃ ^— и соседними анионами TFSI ^—, соответственно. Используется предположение симметрии, которое дает J ₁₂ = J ₂₁ , J ₁₃ = J ₃₁ , J ₂₃ = J ₃₂ .Термины кросс-сочетания J ₁₂ , J ₁₃ и J ₂₃ представляют взаимодействия между соседними молекулами NO3- и растворителя, соседними TFSI ^— и молекулами растворителя, а также соседними анионами TFSI- и NO3-, соответственно.

Точную модель сложно подобрать аналитически; однако мы можем использовать приближение среднего поля, описанное в приложении SI . Приближение среднего поля допустимо в предположении, что ионы Li ⁺ равномерно распределены в растворе и каждое место в сольватной оболочке испытывает усредненное влияние других частиц, присутствующих в электролите.Ожидается, что координационное число z сольватной оболочки не зависит от частиц (анионов или растворителя), занимающих сольватную оболочку. Приближение среднего поля заменяет взаимодействие ближайших соседей (n _i n _j ) средним взаимодействием (n _i 〈n〉), где в предположении пространственной инвариантности среднее заселенность частицами в оболочке может быть определяется как 〈n〉 = 1 / N∑i = 1N 〈ni〉.

Член взаимодействия h ₁ зависит от склонности молекулы растворителя к донорству ионов Li ⁺ в растворе.Свободная энергия ионов Li ⁺ может быть выражена через потенциал полуволны пары Li / Li ⁺ , и было показано, что потенциал полуволны пары Li / Li ⁺ является функцией DN растворителя (34). Следовательно, энергия взаимодействия Li ⁺ с растворителем (h ₁ ) может быть выражена как функция DN растворителя. Точно так же мы предполагаем, что члены h ₂ и h ₃ могут быть выражены как функция DN.Существует дополнительный вклад в h ₂ и h ₃ , который зависит от концентрации анионов NO3- и TFSI ^—. Это происходит из-за изменения эталонного химического потенциала анионов NO3- и TFSI ^— для учета конфигурационной энтропии, связанной с этой концентрацией. Константа взаимодействия J ₁₁ представляет собой слабое притягивающее ван-дер-ваальсово взаимодействие между молекулами растворителя и, по оценкам, на порядок меньше донорных взаимодействий h ₁ , h ₂ и h ₃ .Константы J ₂₂ , J ₃₃ и J ₂₃ представляют собой отталкивающее взаимодействие между соседними анионами в сольватной оболочке Li ⁺ и имеют тот же порядок величины, что и h ₁ , h _{. 2} . Константы взаимодействия J ₁₂ , J ₁₃ для взаимодействия между молекулой растворителя и соответствующим анионом могут быть описаны с помощью склонности растворителя к акцепту электронов и, следовательно, могут быть определены AN растворителя.Поскольку мы учитываем константы взаимодействия с точки зрения общей тенденции отдавать и принимать растворитель, общее координационное число уже включено в модель, т.е. z = 2.

Решение SI Приложение , уравнения. S4 a — c , получены аналитические выражения для средних чисел заполнения молекул растворителя и анионов в первой сольватной оболочке иона Li ⁺ в зависимости от DN растворителя, DN аниона и концентрация аниона.По числам заполнения мы можем определить общую свободную энергию ионов Li ⁺ в растворе, используя соотношение среднего поля: GLi + = 〈n〉 h2 (DNsol) + 〈m〉 h3 (DNNO3−, cNO3 -) + 〈 l〉 h4 (DNTSFI−, cTFSI -). [7]

Разработанная модель требует DN анионов NO3- и TFSI ^— для определения чисел заполнения. Мы используем значения, определенные Schmeisser et al. via ²³ Na ЯМР для ионных жидкостей с общими катионами, как обсуждалось ранее (35). Хотя количественный характер этих измерений все еще обсуждается (29), мы полагаем, что тенденции могут быть хорошо определены на основе этих значений.Schmeisser et al. обнаружили, что TFSI ^— имеет очень низкий DN 11,2 ккал / моль, тогда как NO3- имеет DN 22,2 ккал / моль (35). Используя эти значения, мы можем определить заполняющую оболочку Li ⁺ как функцию концентрации аниона NO3–. Как показано на рис. 4 A , в сольватной оболочке полностью преобладают DME и анион NO3–. Поскольку анион NO3– имеет более высокое DN, чем DME (DN = 20 ккал / моль), мы наблюдаем сильную концентрационную зависимость от аниона NO3–. Это предполагает, что увеличение концентрации аниона NO3- приведет к вытеснению растворителей с низким DN, таких как DME, в сольватной оболочке Li ⁺ .По мере увеличения концентрации NO3- в ДМЭ большее количество ионов NO3- занимает сольватную оболочку Li ⁺ до тех пор, пока электростатическое отталкивание ионов NO3- не станет доминирующим, что приведет к насыщению количества анионов, занимающих первые сольватационная оболочка.

Рис. 4.

( A ) Заселенность растворителя (красная линия), TFSI ^— (зеленая линия) и NO3- (синяя линия) в сольватной оболочке Li ⁺ и ( B ) энергия сольватации Li ⁺ (эВ) как функция концентрации аниона NO3–.Увеличение скорости процесса решения, rS∼exp ((- ΔGsol) / kT), отмечено справа y оси B . Свободная энергия Li ⁺ нормирована по сравнению со случаем с 1 M LiTFSI. При увеличении концентрации NO3- с 0,1 до 0,5 M скорость rS увеличивается в ∼4 раза.

Соответствующее изменение свободной энергии Li ⁺ в зависимости от концентрации NO3- в DME показан на рис. 4 B . Свободная энергия Li ⁺ , оцененная с помощью модели, хорошо коррелирует с экспериментально измеренным химическим сдвигом ЯМР ⁷ Li, как показано в приложении SI , рис.S8. Это доказывает, что термодинамический анализ, разработанный в данной работе, точно отражает эффект изменения концентрации анионов в сольватной оболочке Li ⁺ . Из-за более высокого DN аниона NO3- наблюдается общее увеличение энергии сольватации Li ⁺ ; это сопровождается увеличением скорости процесса решения, определяемой величиной rS∼exp ((- ΔGsol) / kT). Это показывает, что при 0,5 M LiNO ₃ : LiTFSI можно ожидать примерно четырехкратного увеличения скорости процесса решения.Увеличение скорости, rS ∼ exp ((- ΔGsol) / kT), рассчитанное по модели, показывает положительную корреляцию с наблюдаемым увеличением емкости, как показано в Приложении SI , рис. S9.

Разработанную модель можно обобщить, чтобы отобразить все расчетное пространство электролита. Контурная карта стабилизации Li ⁺ в зависимости от изменения DN растворителя и аниона показана на рис.5, а соответствующая контурная карта заполнения растворителя в сольватной оболочке показана в приложении SI , рис. .S5. Этот обобщающий анализ предполагает, что постоянная AN выбирается как среднее значение DME и DMSO и смеси солей LiTFSI и различных анионов электролита в соотношении 50:50. Контурная карта показывает, что наблюдается улучшение при использовании растворителя с низким DN, такого как DME, и солевого аниона с высоким DN, такого как ионы NO3–. Однако интересное предсказание этого обобщенного анализа состоит в том, что нет никакой пользы от использования анионов соли с высоким DN в растворителе с высоким DN, таком как ДМСО (более подробный анализ случая ДМСО приведен в Приложении SI ).Это говорит о том, что в растворителе ДМСО не происходит образования ионных пар и, следовательно, почти не происходит связанное с этим изменение разрядной емкости. Это полностью согласуется с экспериментами, представленными на рис. 3. Чтобы подчеркнуть это согласие, наша модель предсказывает, что в ДМСО анион NO ₃ ^— не входит в сольватную оболочку Li ⁺ , и, следовательно, существует нет изменений в свободной энергии сольватации Li ⁺ ( SI Приложение , рис. S3 и S4).

Рис. 5.

Контурная диаграмма, показывающая свободную энергию Li ⁺ для электролитов с различным DN растворителя и аниона соли, в ккал / моль.Свободная энергия нормирована по отношению к DME и 1 M LiTFSI. Электролит считается смесью 50:50 LiTFSI и соли, состоящей из Li ⁺ и меченого аниона соли в маркированном растворителе. Синяя область соответствует тем электролитам, которые не могут запустить процесс растворения, тогда как красная область соответствует тем электролитам, которые могут запускать процесс растворения.

Контурная карта показывает, что использование аниона с более высоким DN, чем у NO ₃ ^— , может привести к еще большему усилению сольватации Li ⁺ , и, следовательно, исследование влияния бромида (Br ^— ) на Li ^{+ Проведена сольватация} и Li – O ₂ (28).Наша модель предсказывает, что для электролита, состоящего из DME в качестве растворителя и LiTFSI и LiBr в качестве смеси солей, наблюдается более высокая стабилизация Li ⁺ по сравнению со смесью солей LiTFSI и LiNO ₃ аналогичной концентрации, как показано на SI Приложение , рис. S11. Результаты модели согласуются с химическими сдвигами ЯМР ⁷ Li ( SI Приложение , рис. S10 A представляет результаты ЯМР LiBr ⁷ Li). Мы также находим увеличение емкости с помощью 0.5 M LiBr: 0,5 M электролита LiTFSI поверх электролита 1 M LiTFSI ( SI Приложение , рис. S10 B ). Следует отметить, что увеличение емкости, полученное в наших исследованиях LiBr и LiNO ₃ , статистически схожи, хотя, используя только аргументы сольватации Li ⁺ , можно ожидать, что LiBr-содержащие элементы будут иметь более высокую емкость при аналогичных концентрациях электролита. Однако, помимо свободной энергии растворения, ΔGsol, другие факторы, такие как растворимость O ₂ и коэффициенты диффузии O ₂ ^— и Li ⁺ , определяют общую скорость процесса растворения. и, таким образом, общее повышение производительности за счет процесса решения.Эти другие факторы, вероятно, способствуют подавлению увеличения емкости, ожидаемого исключительно от улучшенной сольватации при использовании электролита LiBr по сравнению с электролитом LiNO ₃ .

Контурная карта, представленная на рис. 5, дает рациональную основу для выбора общего электролита, т. Е. Растворителя и аниона. Важным выводом из контурной карты является то, что существует минимальное увеличение емкости за счет изменения аниона электролита в растворителях с высоким DN. Мы продемонстрировали этот вывод на двух примерах анионов с высоким DN (Br-, NO3-), показывающих почти отсутствие усиления сольватации в растворителе с высоким DN, таком как ДМСО, как показано в приложении SI , рис.S3 и S12. Однако существуют огромные возможности для настройки аниона электролита в растворителях с низким DN для получения высокой разрядной емкости. Учитывая, что идентифицировать анионы, устойчивые к электрохимии катода Li – O ₂ , должно быть проще, чем растворители с высоким DN (36, 37), выбор анионов в сочетании с растворителями с низким DN потенциально обеспечивает путь, позволяющий избежать неблагоприятной емкости / компромисс стабильности наблюдается в растворителях с высоким DN, таких как ДМСО (14, 15, 38, 39).

Обнаружено

ёмкости аккумулятора iPhone 13 — вот что вы получите

В отличие от других производителей телефонов, Apple редко говорит о емкости батареи в чистых цифрах, вместо этого предпочитая обсуждать ее с точки зрения того, сколько часов пользователи могут ожидать от своих устройств.

Это было верно, как и всегда, с запуском iPhone 13 во время мероприятия Apple во вторник, на котором компания превозносила достоинства повышенной эффективности телефона и более крупных ячеек, но только пообещала, что пользователи увидят от 90 минут до 2,5 часов больше жизни. , в зависимости от приобретенной модели.

Это очень расплывчато, особенно если учесть, что батарея iPhone 12 была серьезным слабым местом, но, к счастью, теперь у нас есть некоторые реальные цифры, благодаря заявке, опубликованной Apple на веб-сайте Chemtrec (через 9to5 Mac).

Он публикуется в ватт-часах (Вт-ч), а не в более распространенных миллиампер-часах (мАч), но цифры в некоторой степени показывают, сколько из обещанных Apple улучшений достигается за счет более крупной ячейки, а сколько зависит от эффективности. улучшения с чипсетом Apple A15 Bionic.

iPhone 13 mini имеет емкость 9,34 Вт / ч, что на 9% больше, чем у iPhone 12 mini на 8,57 Вт / ч, а батарея iPhone 13 Pro Max почти на 20% больше, с 14,13 Вт / ч до 16,75 Вт / ч.

Любопытно, тогда как у iPhone 12 и iPhone 12 Pro были одинаковые 10.Аккумуляторы на 78 Втч, версии 2021 года модернизируются в разной степени. Обычный iPhone 13 улучшается на 15,1% до 12,41 Втч, тогда как версия Pro увеличивается только на 11% до 11,97 Втч. Учитывая, что модель Pro также должна питать экран с частотой 120 Гц, это, возможно, объясняет сравнительно скромный 90-минутный выигрыш, предсказанный Apple.

9133 9128 9133

30

Мы сами будем тестировать аккумулятор семейства iPhone 13, и будет интересно узнать, оптимистичны или пессимистичны прогнозы Apple — и присоединится ли какая-либо из моделей iPhone 13 к нашему списку телефонов с лучшим временем автономной работы.

Но, учитывая низкую производительность аккумулятора iPhone 12 (особенно во время игр), любые улучшения приветствуются. В самом деле, в недавнем опросе 2000 потенциальных покупателей iPhone 13, более всего требовалось повышение времени автономной работы, которое поддержали 34% респондентов. Напротив, обещанные улучшения скорости и камеры были указаны только 22% в качестве приоритетных.

iPhone 13 поступит в продажу в пятницу, 24 сентября, но уже доступен для предварительного заказа. Вот лучшие предложения по предзаказу iPhone 13, которые мы нашли на данный момент.

Лучшие на сегодня предложения Apple iPhone 13

Без ограничений минут

Без ограничений текстов

Без ограничений данных

Данные:

(скорость загрузки 5-12 Мбит / с, скорость загрузки 2-5 Мбит / с)

Нет контракта

Безлимит минут

Безлимит текстов

Безлимит данных

Данные:

(скорость загрузки 5-12 Мбит / с, скорость загрузки 2-5 Мбит / с)

Безлимит минут

Безлимитный текстов

Безлимитный данных

Данные:

(скорость загрузки 5-12 Мбит / с, скорость выгрузки 2-5 Мбит / с)

Без контракта

Безлимитный минут

Безлимитный текстов

Безлимит данных

Данные:

(скорость загрузки 5-12 Мбит / с, скорость загрузки 2-5 Мбит / с)

Безлимит минут

Unli mited текстов

безлимитных данных

данных:

(скорость загрузки 5-12 Мбит / с, скорость загрузки 2-5 Мбит / с)

без контракта

без ограничений минут

без ограничений текстов

Безлимит данных

Данные:

(скорость загрузки 5-12 Мбит / с, скорость загрузки 2-5 Мбит / с)

% PDF-1.6 % 102 0 объект> эндобдж xref 102 87 0000000016 00000 н. 0000002632 00000 н. 0000002768 00000 н. 0000002892 00000 н. 0000002935 00000 н. 0000002966 00000 н. 0000003183 00000 п. 0000003217 00000 н. 0000004781 00000 н. 0000005115 00000 п. 0000005449 00000 п. 0000005718 00000 н. 0000006265 00000 н. 0000006534 00000 н. 0000007084 00000 н. 0000007195 00000 н. 0000007583 00000 н. 0000008057 00000 н. 0000008170 00000 н. 0000008259 00000 н. 0000008568 00000 н. 0000009512 00000 н. 0000009754 00000 п. 0000010272 00000 п. 0000011017 00000 п. 0000011534 00000 п. 0000011806 00000 п. 0000012166 00000 п. 0000012573 00000 п. 0000012926 00000 п. 0000013260 00000 п. 0000022613 00000 п. 0000022727 00000 п. 0000022815 00000 п. 0000022923 00000 п. 0000032964 00000 н. 0000042141 00000 п. 0000051359 00000 п. 0000060286 00000 п. 0000069460 00000 п. 0000078570 00000 п. 0000079446 00000 п. 0000080093 00000 п. 0000080612 00000 п. 0000081078 00000 п. 0000081951 00000 п.

Модель iPhone 13	Емкость	Модель iPhone 12	Увеличение
iPhone 13 mini	9.34Wh	8,57Wh	9%
iPhone 13	12,41Wh	10,78Wh	15,1000	15,1000
10,78 Вт-ч	11%
iPhone 13 Pro Max	16,75 Вт-ч	14,13 Вт-ч	18,5%