Элементы питания это: Элементы питания — magazinakb.ru — Интернет-магазин аккумуляторов.

Содержание

Элементы питания

О. Курапов

Взгляните на свой сотовый телефон, КПК или ноутбук: благодаря стремительному технологическому прогрессу широко доступными стали устройства, которые еще лет десять-пятнадцать назад можно было увидеть лишь в фантастических фильмах. Среди этого расцветшего буйным цветом хайтека совершеннейшим анахронизмом представляется обычная батарейка. Подумать только, принципы, лежащие в основе всех современных элементов питания, были открыты даже не в прошлом веке, а гораздо раньше. И с тех пор они претерпели не столь большие изменения, которые в основном заключались в уменьшении размеров и применении более совершенных материалов.

Казалось бы, в мире гигагерц и нанотехнологий такое «старье» должно отойти на задний план. Но с появлением большого количества современных мобильных устройств (плееров, КПК, фото- и видеокамер, ноутбуков etc.) мы наблюдаем обратную тенденцию – аккумуляторы и батарейки стали не менее важной деталью, чем процессоры. Все зависит именно от емкости источника питания. А без него даже самый навороченный гэджет будет абсолютно бесполезен.

Вообще-то солидный возраст технологии – это даже хорошо. За этот срок ученые и исследователи изучили проблему во всех подробностях. Современные «дураселлы» далеко ушли от батарей Вольты двухвековой давности. И теперь производители тратят очень большие деньги на улучшение параметров своих изделий и уменьшение их размеров. А двигателем этого процесса является постоянное стремление производителей электроники к миниатюризации.

Все последние разработки в этой сфере пытаются удовлетворить потребности современной мобильной техники. Дело в том, что они даже работают по-новому, совсем не так, как радиоприемники или фонарики. Всем этим цифровым камерам, карманным компьютерам и CD-MD-MMC-MP3-плеерам необходимы батарейки, которые выдерживают резкие скачки напряжения, возникающие во время включения экранов, раскручивания дисков и выхода устройств из «спячки».

В отличие от компьютерных компаний, свято чтящих закон Мура, у фирм, выпускающих элементы питания, нет иллюзий по поводу ближайшего (и даже не очень) будущего. Предыдущие десятилетия научили их не ждать чудесного появления новых технологий, которые увеличат емкость батарей вдвое. Напротив, надо кропотливо работать, постепенно улучшая имеющиеся. Достаточно сказать, что за десять лет существования литий-полимерных батарей ресурс этой технологии еще исчерпан не полностью, и лучшие умы отрасли продолжают по проценту, по полпроцента увеличивать их удельную емкость.

Батареи прошли долгий путь развития, но им предстоит еще немало послужить людям. Далее мы расскажем вам об истории создания батареек, а также попытаемся понять, что ждет их впереди. Ну а для начала разберемся, как они работают и что у них внутри.

Батареи – это устройства, накапливающие энергию, которую они потом отдают потребляющему эту самую энергию устройству. Впрочем, под такое определение подпадают также маховики или, скажем, часовые пружины. К сожалению, на данный момент на российском рынке заводные модели сотовых телефонов или КПК не представлены совсем, поэтому оставим эту интересную тему до лучших времен. Опустим также рассказ про свинцовые аккумуляторные батареи – несмотря на то, что они имеют огромную емкость, их мобильность (не путайте с автомобильностью) оставляет желать лучшего.

То, что мы обычно подразумеваем под словом «батарея», можно описать следующими словами: изолированная система, в которой протекают химические процессы, в результате которых вырабатывается электрическая энергия.

Появление переносных компьютеров, а также множества других мобильных «штучек» дало новый толчок к развитию технологий автономного питания. Обычные компьютеры питаются от сети, а потому практически не используют батареи. В качестве исключений можно назвать CMOS-батарейку на материнской плате, аккумуляторы устройств бесперебойного питания (UPS), ну и «пальчики», которые вставляются в разного рода беспроводные мыши, клавиатуры и т. п. То ли дело мобильные устройства: тут даже спорить не о чем, трудно назвать хотя бы одно, в котором бы не стояла батарейка (или аккумулятор).

При всем разнообразии форм и размеров устройств, все они используют практически одинаковые элементы питания. То есть, скажем, и мобильный телефон, и ноутбук оснащаются одними и теми же Li-Ion-аккумуляторами, хотя по форме и емкости их сравнивать трудно.

Принципиальная схема всех батарей, производимых для массового потребителя, практически одинакова. Два электрода – катод и анод – изготавливаются из двух разных металлов (строго говоря, они должны иметь различную степень окисления). Пространство между ними заполнено третьим материалом, называемым электролитом. Широкий выбор компонентов позволяет создавать по единой схеме множество типов батарей, имеющих порой диаметрально противоположные свойства, различную удельную емкость (отношение максимального заряда батареи к ее объему) и номинальное напряжение.

История

Принято считать, что основные принципы работы батарей, использующиеся и по сей день, были открыты в конце XVIII века итальянским физиком и естествоиспытателем Алессандро Вольтой (1745-1827). Именно тогда, работая в университете города Павия, он заинтересовался «животным электричеством», открытым несколькими годами ранее его соотечественником Луиджи Гальвани (в его честь электрохимические элементы питания часто называют гальваническими). Вольта доказал, что именно ток, вырабатываемый при контакте двух различных металлов, вызывает наблюдавшееся сокращение мышц в лягушачьих лапках. Этим он опроверг предположение Гальвани о том, что электричество вырабатывается в самих мышцах. Для того, чтобы доказать свою точку зрения, он наполнил соляным раствором две чаши и соединил их металлическими дугами. Один конец этих дуг был медным, а другой цинковым. Они были установлены так, что в каждой чаше было по одному электроду каждого типа. Эта конструкция и стала первой батареей, вырабатывающей электричество за счет химического взаимодействия двух металлов в растворе. В 1800 г. он усовершенствовал ее, создав свой знаменитый «вольтов столб», первый источник постоянного тока. Он представлял собой 20 пар кружочков, изготовленных из двух различных металлов, проложенных кусочками кожи или ткани, смоченными в соляном растворе. В знак признания заслуг итальянского ученого, его именем была названа единица электрического напряжения – вольт.

Электрохимический элемент

На полученные результаты обратили внимание другие экспериментаторы. Они усовершенствовали вольтов столб, создав новые типы батарей. К примеру, в 1836 г. английский химик Джон Дэниелл поместил медные и цинковые электроды в емкость с серной кислотой. Эта батарея получила название «плоскостной элемент» или «элемент Дэниела». Три года спустя другой англичанин, Уильям Р. Гроув, добавил окислитель для предотвращения накопления водорода около катода, что приводило к снижению напряжения на выходе. Были и другие попытки улучшить первоначальную конструкцию, но ни одно из этих примитивных устройств не используется в наши дни.

Первый значительный прорыв был совершен французом Гастоном Плантэ. В 1859 г. он провел интересный опыт, внешне похожий на то, что проделал Вольта. В его гальваническом элементе в качестве электродов использовались свинцовые пластины, а электролитом являлась разбавленная серная кислота. Плантэ подключил к элементам источник постоянного тока и некоторое время заряжал батарею. После этого прибор стал сам вырабатывать электричество, выдавая почти всю энергию, потраченную на зарядку. Причем подзаряжать его можно было много раз. Именно так и появился тот самый свинцовый аккумулятор, который еще долго будет использоваться во всех производимых автомобилях.

Еще один прибор-долгожитель был разработан и запатентован другим французским изобретателем Жоржем Лекланше в 1866 году. Названный в его честь элемент послужил прообразом современных «сухих» батарей, правда, изначально он такому названию не соответствовал. Дело в том, что в варианте, предложенном Лекланше, электролит был жидким. В производимых же сейчас батарейках он заменен на желеобразный для того, чтобы не допустить вытекания содержимого и порчи оборудования, которое эта батарея питает. В остальном же за это время технология почти не изменилась. Как и полтора века назад, сухие элементы представляют собой цинковый стаканчик (анод), в который вставлен графитовый стержень (катод), а внутреннее пространство заполнено электролитом. По такой технологии выпускают самые дешевые и массовые источники питания, которые вставляют в фонарики, плееры, детские игрушки и т. п.

Впрочем, в своем оригинальном «мокром» виде элементы Лекланше не были ни компактными, ни надежными. Поэтому многочисленные рационализаторы многократно пытались улучшить его потребительские качества, например, помещая в герметичную упаковку, не допускающую утечки электролита.

Типы батарей

Большинство современных аккумуляторных батарей – никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные, а также все литиевые – были разработаны уже в 20-ом веке в лабораториях крупных компаний или университетов. Новые химические системы не изобретаются энтузиастами-одиночками, основывающимися на их собственной интуиции. Основные принципы, на которых основано функционирование батарей, уже досконально изучены и описаны точными формулами. Сегодня основные задачи, которые стоят перед разработчиками – это подбор оптимальных компонентов.

Химики различают гальванические элементы двух родов: первого и второго. Разница между ними заключается в том, как производится энергия, которую они вырабатывают.

– это одноразовые батареи, которые производят электроэнергию за счет химических реакций, в результате которых анод, катод и электролит претерпевают необратимые изменения. Это делает перезарядку таких батарей невозможной или очень нерациональной (к примеру, для зарядки некоторых типов батарей придется потратить в десятки раз больше энергии, чем они могут сохранить, а другие виды могут накопить только малую часть своего первоначального заряда). После этого батарею останется только выкинуть в мусорный ящик, откуда, как хотелось бы надеяться, она попадет в переработку (а скорее всего – на свалку).

чаще называют аккумуляторами. Это значит, что они могут заряжаться, если к электродам подключить источник постоянного тока. Химические реакции, протекающие в них, являются обратимыми. Таким образом, батареи второго рода не производят, а лишь сохраняют энергию.

При прочих равных аккумуляторы кажутся лучшим выбором по сравнению с одноразовыми батареями. Используя их, мы не наносим столько вреда окружающей среде, ведь после разрядки их не нужно выбрасывать. Один аккумулятор можно использовать около года, а обычных батареек на этот же срок понадобилось бы штук 100-200, и в каждом элементе содержатся токсичные вещества. Но не все так просто. На деле аккумуляторы имеют несколько серьезных недостатков, которые не позволяют им вытеснить все остальные батареи. В случае срочной необходимости одноразовые батарейки являются лучшим выбором. Они дешевы и всегда готовы к работе. Но для мобильных устройств, используемых регулярно, аккумуляторы продолжают оставаться наиболее выгодным вариантом.

Ни одна батарея не может хранить энергию вечно. Химические вещества внутри реагируют между собой и постепенно разлагаются. В результате снижается заряд батареи. У этой постепенной разрядки есть две основные причины.

Некоторые химические реакции влияют на способность хранить энергию. Через некоторое время батарея потеряет весь свой заряд. Этот промежуток времени, называемый сроком хранения, обычно указывается на ее корпусе. Он зависит от типа и конструкции батарей, но условия хранения также влияют на продолжительность их жизни. Современные литиевые батареи могут храниться более десяти лет, в то же время элементы других типов могут разрядиться за пару недель (к примеру, цинк-воздушные батареи после начала использования). Но даже самые «долгоиграющие» образцы могут прийти в негодность гораздо раньше, если они будут храниться в неблагоприятных условиях. Особенно сильно сказывается влияние высоких температур. Если же их, наоборот, охладить (а некоторые типы даже заморозить), то это часто помогает сохранить их в лучшем виде на время, значительно большее указанного срока годности.

Обратимые химические реакции в аккумуляторах протекают даже тогда, когда они не используются. Этот процесс называется саморазрядкой. Он является обратимым, также как и обычная разрядка. На скорость саморазрядки влияют те же факторы, что и на срок хранения, поэтому она также может сильно отличаться у разных типов батарей: одни теряют до 10% заряда в день, а другие лишь 1%.

Еще один показатель, который важно знать для каждого типа батарей, это удельная емкость. Она определяется как отношение энергии элемента к его массе или объему и выражается в Ватт-часах на единицу массы или объема. Чем выше этот коэффициент, тем больше энергии может храниться в единице веса, и тем более привлекательна она для использования в переносных устройствах. В этой таблице приведены отношения для различных типов аккумуляторов, выраженные в Вт-ч/кг.

Тип	Вольтаж	Уд. емкость
Ni-Cad	1,2	40 – 60
NiMH	1,2	60 – 80
Li-Ion	3,6	90 – 110
Li-Polymer	3,6	130 – 150

Химические системы

Одним из важнейших факторов при разработке батарей (а также любого устройства, питающегося от них) является достижение максимальной удельной емкости для элемента заданного (минимального) размера и веса. Химические реакции, протекающие внутри элемента, определяют и его емкость, и физические размеры. В принципе вся история разработки батарей сводится к нахождению новых химических систем и упаковке их в корпуса как можно меньших размеров.

Сегодня производится множество разных типов элементов питания, некоторые из которых были разработаны еще в 19-ом веке, а другие едва отметили десятилетие. Такое разнообразие объясняется тем, что каждая технология имеет свои сильные стороны. Мы расскажем о самых распространенных из тех, что используются в мобильных устройствах.

Сухие батареи

Первыми серийно выпускаемыми элементами питания стали именно сухие. Наследники изобретения Лекланше, они являются самыми распространенными в мире. Одна лишь компания Energizer продает более 6 миллиардов таких батарей ежегодно. В общем, «говорим – батарейка, подразумеваем – сухой элемент». И это несмотря на то, что они имеют самую низкую удельную емкость из всех «массовых» типов. Объясняется такая популярность, во-первых, их дешевизной, а во-вторых, тем, что этим именем называют сразу три разных химических системы: хлорно-цинковые, щелочные и марганцево-цинковые батареи (элементы Лекланше). Их имена дают представление о химических системах, на базе которых они созданы.

В сухих элементах по оси батарейки расположен угольный стержень токосъемника катода. Сам катод – это целая система, в которую входят диоксид марганца, уголь электрода и электролит. Цинковый «стаканчик» служит анодом и образует металлический корпус элемента. Электролит, в свою очередь, также представляет собой смесь, в которую входят нашатырь, диоксид марганца и хлорид цинка.

Марганцево-цинковые и хлорно-цинковые элементы отличаются, по сути, электролитом. Первые содержат в себе смесь нашатыря и хлорида цинка, разбавленную водой. Во вторых электролит почти на 100% представляет собой хлорид цинка. Различие в номинальном напряжении у них минимально: 1,55 В и 1,6 В соответственно.

Несмотря на то, что хлорно-цинковые имеют большую емкость по сравнению с элементами Лекланше, это преимущество пропадает при малой нагрузке. Поэтому на них часто пишут «heavy-duty», то есть элементы с повышенной мощностью. Как бы то ни было, эффективность всех сухих элементов сильно падает при увеличении нагрузки. Именно поэтому в современные фотоаппараты их ставить не стоит, они просто для этого не предназначены.

Сколько бы не бегали розовые зайчики в рекламе, щелочные батарейки – это все те же угольно-цинковые ископаемые родом из 19-го века. Единственное отличие заключается в специально подобранной смеси электролита, позволяющей добиться увеличения емкости и срока хранения таких батареек. В чем секрет? Эта смесь является несколько более щелочной, чем у двух других типов.

Если химический состав у щелочных батареек мало отличается от оного у элемента Лекланше, то в конструкции различия существенны. Можно сказать, что щелочная батарея – это сухой элемент, вывернутый наизнанку. Внешний корпус у них не является анодом, это просто защитная оболочка. Анодом здесь является желеобразная смесь цинкового порошка вперемешку с электролитом (который в свою очередь является водным раствором гидроксида калия). Катод, смесь угля и диоксида марганца, окружает анод и электролит. Он отделяется слоем нетканого материала, например полиэстера.

В зависимости от области применения щелочные батарейки могут прослужить в 4-5 раз дольше, чем обычные угольно-цинковые. Особенно заметна эта разница при таком режиме использования, когда короткие периоды высокой нагрузки перемежаются длительными периодами бездействия.

Важно помнить, что щелочные батарейки не являются перезаряжаемыми, потому что химические процессы, на которых они основаны, не являются обратимыми. Если ее поставить в зарядное устройство, то она будет вести себя не как аккумулятор, а скорее как резистор – начнет нагреваться. Если ее оттуда вовремя не вынуть, то она нагреется достаточно сильно, чтобы взорваться.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Название подсказывает нам, что батареи этого типа имеют никелевый анод и кадмиевый катод. Никель-кадмиевые аккумуляторы (обозначаются Ni-Cad) пользуются заслуженной популярностью у потребителей во всем мире. Не в последнюю очередь это объясняется тем, что они выдерживают большое количество циклов зарядки-разрядки – 500 и даже 1000 – без существенного ухудшения характеристик. Кроме того они, относительно легкие и энергоемкие (хотя их удельная емкость приблизительно в два раза меньше, чем у щелочных батареек). С другой стороны, они содержат токсичный кадмий, так что с ними надо быть поаккуратнее, как во время использования, так и после, при утилизации.

Напряжение на выходе у большинства батарей падает по мере разрядки, потому что в результате химических реакций увеличивается их внутреннее сопротивление. Никель-кадмиевые батареи характеризуются очень низким внутренним сопротивлением, а потому могут подать на выход достаточно сильный ток, который к тому же практически не изменяется по мере разрядки. Следовательно, напряжение на выходе также остается почти неизменным до тех пор, пока заряд почти совсем не иссякнет. Тогда напряжение на выходе резко падает практически до нуля.

Постоянный уровень выходного напряжения является преимуществом при проектировании электрических схем, но это же делает определение текущего уровня заряда практически невозможным. Из-за такой особенности остаток энергии вычисляется на основе времени работы и известной емкости конкретного типа батарей, а потому является величиной приблизительной.

Гораздо более серьезным недостатком является «эффект памяти». Если такую батарею разрядить не полностью, а потом поставить заряжаться, то их емкость может уменьшиться. Дело в том, что при такой «неправильной» зарядке на аноде образуются кристаллы кадмия. Они и играют роль химической «памяти» батарейки, запоминая этот промежуточный уровень. Когда во время следующей разрядки заряд батареи упадет до этого уровня, выходное напряжение понизится так же, как если бы батарейка была полностью разряжена. «Злопамятные» кристаллы будут продолжать формироваться на аноде, усиливая влияние этого неприятного эффекта. Чтобы избавиться от него, нужно продолжить разрядку после достижения этого промежуточного уровня. Только таким образом можно «стереть» память и восстановить полную емкость батареи.

Этот прием обычно называют глубокой разрядкой. Но глубокая не значит полная, «до нуля». Это лишь укоротит срок службы элемента. Если в процессе использования напряжение на выходе упадет ниже отметки 1 В (при номинальном напряжении 1,2 В), то это уже может привести к порче батарейки. Сложная техника, например КПК или ноутбуки, настроены таким образом, чтобы они отключались прежде чем заряд аккумулятора упадет ниже предельного уровня. Для глубокой разрядки батарей нужно использовать специальные приборы, которые выпускают многие известные фирмы.

Некоторые компании-производители заявляют, что новые никель-кадмиевые аккумуляторы не подвержены влиянию эффекта памяти. Впрочем, на практике это не было доказано.

Что бы там не обещали производители, для достижения максимальной отдачи батареи следует каждый раз полностью заряжать, а потом дожидаться нормальной разрядки, чтобы они не испортились и прослужили весь срок.

Предотвращение электролиза

В результате электролиза внутри никель-кадмиевых аккумуляторов могут накапливаться потенциально взрывоопасные газы: водород и кислород. Чтобы не допустить этого, батареи помещаются в герметичную оболочку. В ней имеются специальные микроклапаны, предназначенные для автоматического стравливания накопившихся газов. Они настолько малы, что заметить их очень сложно. Важно, чтобы эти клапаны не оказались закрыты, поэтому батареи не стоит заворачивать, склеивать или обматывать скотчем.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы

С точки зрения химии идеальным материалом для катода был бы водород. Но в обычных условиях использовать его для этого невозможно. При комнатной температуре и атмосферном давлении он является газом, и его проще использовать для наполнения аэростатов, чем в качестве материала для батарей.

Впрочем, еще в конце 60-х годов XX века ученые открыли ряд сплавов, способных связывать атомарный водород в объеме, в 1000 раз превышающем их собственный. Они получили название гидриды, а химически они обычно представляют соединения таких металлов, как цинк, литий и никель. При грамотном использовании с помощью гидридов можно хранить достаточно водорода, чтобы использовать его в обратимых реакциях внутри аккумуляторов.

Наибольшее распространение получили никель-металл-гидридные (NiMH) батареи, имеющие гидридный катод и никелевый анод.

Использование гидридов имеет несколько преимуществ. Наиболее очевидным является то, что в производстве не используется токсичный кадмий. Отсутствие этого материала также означает, что такие батареи должны быть свободны от эффекта памяти. Кроме того, благодаря использованию водорода в качестве катода, удалось добиться 50-процентного увеличения удельной емкости (по сравнению с никель-кадмиевыми батареями). На практике это значит, что с никель-металл-гидридными аккумуляторами плеер или другое подобное устройство будет работать на 50% дольше.

Но применение водорода приносит не только положительные, но и отрицательные результаты. Главным недостатком является то, что эти батареи существенно сильнее подвержены саморазрядке. Некоторые из них теряют до 5% заряда за день, хотя в последних моделях этот показателей удалось снизить.

График разрядки никель-металл-гидридных аккумуляторов под нагрузкой немного отличается от никель-кадмиевых. По номинальному напряжению они не различаются (все те же 1,2 В). Но если батарея была полностью заряжена, то в течение некоторого времени напряжение на выходе составляет 1,4 В. После этого короткого промежутка оно падает до уровня 1,2 В, и дальше NiMH-батареи ведут себя так же, как и NiCad.

Оба типа вообще имеют достаточно похожие свойства. NiMh-батареи также могут вырабатывать ток большой силы, выдерживают много циклов зарядки/разрядки (обычно около 500). Но все же это две разные технологии.

Если во время разрядки батареи двух этих типов ведут себя почти одинаково, то при зарядке сходства не наблюдается. Говоря конкретно, никель-кадмиевые батареи при зарядке практически не изменяют свою температуру. Никель-металл-гидридные вырабатывают тепло, причем при достижении полного заряда они могут нагреться весьма значительно. Из-за этого для разных батарей нужны разные зарядные устройства. И хотя на рынке присутствуют универсальные приборы, обычно единовременно в них можно заряжать аккумуляторы только одного типа.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий является самым химически активным металлом и используется именно в компактных системах, обеспечивающих энергией современную мобильную технику. Литиевые катоды используются практически во всех батареях с большой емкостью. Но благодаря активности этого металла батареи получаются не только очень емкими, они также имеют самое высокое номинальное напряжение. В зависимости от анода литий-содержащие элементы имеют выходное напряжение от 1,5 В до 3,6 В!

Основной проблемой при использовании лития опять-таки является его высокая активность. Он даже может вспыхнуть – что говорить, не самая приятная особенность, когда речь идет о батареях. Из-за этих проблем элементы на базе металлического лития, которые начали появляться еще в 70х-80х годах XX века, «прославились» своей низкой надежностью.

Чтобы избавиться от этих трудностей, производители батарей постарались использовать литий в виде ионов. Таким образом им удалось получить все полезные электрохимические качества, не связываясь с капризной металлической формой.

В литий-ионных элементах ионы лития связаны молекулами других материалов. Типичный Li-Ion-аккумулятор имеет угольный анод и катод из литийкобальтдиоксида. Электролит в своей основе имеет раствор солей лития.

Литиевые батареи имеют большую плотность, нежели никель-металл-гидридные. Скажем, в ноутбуках такие аккумуляторы могут работать в полтора раза дольше никель-металл-гидридных. Кроме того, литий-ионные элементы избавлены от эффектов памяти, которыми страдали ранние никель-кадмиевые батареи.

С другой стороны, внутреннее сопротивление у современных литиевых элементов выше, чем у никель-кадмиевых. Соответственно, они не могут обеспечить такие сильные токи. Если никель-кадмиевые элементы способны расплавить монету, то литиевые на это не способны. Но все равно мощности таких батареек вполне хватит для работы ноутбука, если это не связано со скачкообразными нагрузками (это значит, что некоторые устройства, например, винчестер или CD-ROM, не должны вызывать высоких скачков на предельных режимах – например, при начальной раскрутке или выходе из спящего режима). Более того, даже несмотря на то, что литий-ионные батарейки выдержат не одну сотню подзарядок, они живут меньше, чем те, в которых используется никель.

Из-за того, что в литий-ионных элементах используется жидкий электролит (пусть даже отделенный слоем ткани), по форме они почти всегда являются цилиндром. Хотя такая форма ничуть не хуже форм других элементов, с появлением полимеризованных электролитов литий-ионные батареи становятся компактнее.

Литий-полимерные аккумуляторы

Наиболее продвинутой технологией, используемой сегодня при создании аккумуляторов, является литий-полимерная. Уже сейчас среди производителей как батарей, так и компьютерных устройств наметилась тенденция постепенного перехода к этому типу элементов. Главным преимуществом литий-полимерных батарей является отсутствие жидкого электролита. Нет, это не значит, что ученые нашли способ обходиться совсем без электролита. Анод отделен от катода полимерной перегородкой, композитным материалом, таким, как полиакрилонитрит, который содержит литиевую соль.

Благодаря отсутствию жидких компонентов литий-полимерные элементы могут иметь практически любую форму, в отличие от цилиндрических батарей других типов. Обычными формами упаковки для них являются плоские пластины или бруски. В таком виде они лучше заполняют пространство батарейного отсека. В результате при одинаковой удельной плотности, литий-полимерные батареи оптимальной формы могут хранить на 22% больше энергии, чем аналогичные литий-ионные. Это достигается за счет заполнения «мертвых» объемов в углах отсека, которые остались бы неиспользованными в случае применения цилиндрической батареи.

Кроме этих очевидных преимуществ, литий-полимерные элементы являются экологически безопасными и более легкими за счет отсутствия внешнего металлического корпуса.

Литий-железодисульфидные батареи

В отличие от других литий-содержащих батарей, которые имеют выходное напряжение более 3 В, у литий-железодисульфидных оно в два раза меньше. Кроме того, их нельзя перезаряжать. Эта технология представляет собой некий компромисс, на который разработчики пошли, чтобы обеспечить совместимость литиевых источников питания с техникой, разработанной для использования щелочных батареек.

Химический состав батарей был специальным образом изменен. В них литиевый анод отделен от железодисульфидного катода прослойкой электролита. Этот сэндвич упаковывается в герметичный корпус с микроклапанами для вентиляции, как и никель-кадмиевые батареи.

Этот тип элементов был задуман как конкурент щелочным батарейкам. По сравнению с ними литий-железодисульфидные весят на треть меньше, имеют большую емкость, а, кроме того, еще и хранятся дольше. Даже после десяти лет хранения они сохраняют почти весь свой заряд.

Превосходство над конкурентами проявляется наилучшим образом при большой нагрузке. В случае высоких токов нагрузки литий-железодисульфидные элементы могут работать в 2,5 раза дольше, чем алкалиновые батареи того же размера. Если же на выходе не требуется высокая сила тока, то разница заметна гораздо меньше. К примеру, один из производителей элементов питания заявил следующие характеристики двух типов своих батарей размера AA: при нагрузке 20 мА щелочная батарейка проработает 122 часа против 135 часов у литий-железодисульфидной. Если же нагрузку увеличить до 1А, то продолжительность работы составит 0,8 и 2,1 часа соответственно. Как говорится, результат налицо.

Такие мощные батареи нет смысла ставить в устройства, потребляющие относительно немного энергии в течение длительного времени. Они были специально созданы для использования в фотоаппаратах, мощных фонарях, а в будильник или радиоприемник лучше поставить щелочные батарейки.

Зарядные устройства

Современные устройства для подзарядки – это сложные электронные приборы, оснащенные различными системами защиты – как вашей, так и ваших батареек. В большинстве случаев каждому типа элементов нужно своё собственное зарядное устройство. При неправильном использовании можно испортить не только батарейки, но и сам зарядник.

Существует два режима работы зарядных устройств – с постоянным напряжением и с постоянным током.

Устройства, работающие только с постоянным напряжением, являются самыми простыми. Они всегда подают одно и то же напряжение, но сила тока зависит от уровня заряда батарейки и других факторов. По мере накопления энергии напряжение батареи увеличивается, а значит, уменьшается разница потенциалов зарядного устройства и батареи. В результате сила тока в цепи уменьшается.

Устроены они несложно, все, что нужно – трансформатор (для уменьшения напряжения в сети до нужного уровня) и выпрямитель (для преобразования переменного тока в постоянный). Такими устройствами комплектуются некоторые литий-ионные батареи, правда, в них обычно добавляют системы защиты от перезарядки.

Второй вид зарядных устройств обеспечивает постоянную силу тока и изменяет напряжение для обеспечения требуемой величины тока. Зарядка прекращается, когда напряжение батарейки достигает уровня полного заряда. Обычно такие устройства применяются для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных элементов. Чтобы не испортить батарейку, нужно остановить зарядку после достижения нужного уровня. В зависимости от вида батареи и «навороченности» зарядного устройства для определения необходимого времени подзарядки используются различные технологии.

В самых простых случаях измеряется напряжение, вырабатываемое батарейкой. Система следит за напряжением и разрывает цепь в тот момент, когда оно достигает порогового уровня. Но такой способ подходит далеко не для всех элементов. К примеру, этого никогда не встретишь в зарядных устройствах для никель-кадмиевых аккумуляторов, у которых кривая разряда является практически прямой большую часть времени. Это делает определение порогового напряжения невозможным.

Более сложные зарядные устройства выбирают режим работы, основываясь на измерении температуры элемента. Когда батарея начинает нагреваться, они уменьшают силу тока. Обычно в такие элементы питания встраиваются термометры, которые следят за температурой элемента и передают зарядному устройству соответствующий сигнал.

Наиболее продвинутые устройства используют оба метода сразу. Они начинают с большого тока, а потом, обрабатывая данные с датчиков напряжения и температуры, могут переключиться на малый. Если батарея уже заряжена, то они переходят в режим поддержания заряда. В этом случае батарейка подзаряжается лишь слегка, чтобы компенсировать процесс саморазряда. Ток заряда при этом составляет лишь одну двадцатую, одну тридцатую номинального тока разряда батарейки. Но для этого батарея должна поддерживать режим зарядки малым током (к примеру, никель-кадмиевые так заряжать нельзя). Большинство зарядных устройств для ноутбуков и сотовых телефонов специально разработаны таким образом, что могут постоянно быть подключены к элементам.

Хранение

Если вы хотите, чтобы ваши батареи служили как можно дольше, то о них надо заботиться. С элементами первого рода, то есть с одноразовыми батареями, попроще, их важно лишь правильно хранить, а после использования их все равно выбрасывают. Аккумуляторы, элементы второго рода, требуют больше внимания, потому что их нужно регулярно заряжать.

Все аккумуляторы при перегреве портятся. Причем губительной может стать даже зарядка, если ее во время не остановить. Ничего страшного нет в том, что ваш аккумулятор слегка нагревается, когда он подключен к зарядному устройству. Но при излишней зарядке температура поднимается значительно, батарея становится горячей, а это верный знак того, что больше ее зарядить не удастся.

Аккумулятор также может прийти в негодность, если его полностью разрядить. Это может быть вызвано коротким замыканием. Кстати, интересный факт: некоторые батареи после разрядки ниже рекомендуемого уровня могут поменять полярность! В общем, если ваш ноутбук предупреждает вас о том, что его батареи почти полностью разряжены, не пытайтесь продолжить работу – дороже выйдет.

Большинство перезаряжаемых батарей лучше хранятся в разряженном состоянии. Особенно это относится к никель-кадмиевым элементам. Поэтому те батареи, которые долго лежат на складе, обычно продаются незаряженными.

Устройства

Большая часть устройств предполагает использование батарей одного из стандартных размеров, например, AA, AAA и тому подобное. Поэтому у покупателей есть выбор, элементы какого типа предпочесть.

Надпись»Heavy-duty» (высокая нагрузка), которую можно увидеть на некоторых угольно-цинковых батарейках – не просто рекламный ход. Это означает, что они предназначены для использования в устройствах, нуждающихся в токе большой силы. Пример таких устройств – фонари, электромоторы и все приборы, в которых они применяются, например детские игрушки. Там эти батареи прослужат гораздо дольше, чем обычные. Если же прибор потребляет мало электроэнергии, то преимущество почти будет почти незаметно.

Разные литий-содержащие батарейки сильно отличаются друг от друга в том, что касается области применения. Литий-железодисульфидные являются рекордсменами при работе с большими нагрузками. Другие типы, например литиевые часовые батарейки, применяются там, где нагрузки, наоборот, не велики. Литий-ионные и литий-полимерные находятся где-то посередине, а потому являются наиболее универсальными.

Там, где могут быть использованы и аккумуляторы, и одноразовые батарейки, предпочтительнее обычно оказываются первые. Но в некоторых случаях их преимущества бывают не востребованы. Возьмем, к примеру, пульт дистанционного управления, который потребляет очень мало энергии, но используется постоянно и на протяжении длительного времени. Обычные батарейки могут прослужить в нем несколько лет, а аккумуляторы вообще столько не живут, к тому же на таких длительных промежутках времени дает о себе знать гораздо более высокая скорость саморазрядки этих элементов. На другом полюсе находятся устройства, которые используются редко, но должны быть всегда готовы к работе в случае необходимости. В них тоже лучше поставить что-нибудь одноразовое, но «долгоиграющее». В общем, принцип понятен – нет самой лучшей батареи или аккумулятора, для каждого конкретного применения что-то будет хорошо, а что-то плохо.

Напоследок повторим несколько важных правил:

Если какой-то металлический предмет закоротит контакты батареи, то она начнет нагреваться. Это может вызвать порчу вашего имущества и даже пожар.
Большинство аккумуляторов вырабатывает водород в процессе электролиза, вызванного перезарядкой. Герметизация корпусов современных батарей значительно уменьшает риск утечек и возгорания газа, но полной гарантии никто дать не может, потому что встроенные клапаны периодически выпускают излишки скопившегося водорода.
Гораздо большую опасность несет газ, который не может покинуть корпус. Если по какой-то причине автоматические клапаны оказались заблокированы, при повышении температуры давлении внутри может вырасти настолько, что батарея взорвется. Поэтому корпус аккумуляторов никогда не должен заклеиваться, запаиваться в пластик и тому подобное.
Почти все батареи содержат опасные химические соединения: токсичные, ядовитые, легковоспламеняющиеся – это зависит от технологии. Поэтому важно, чтобы они были правильно утилизированы после использования. Понятное дело, что все равно все это окажется на ближайшей свалке, но уж лучше пусть они лежат где-нибудь далеко, чем валяются на улице.

Статья опубликована на сайте HPC.RU.
Перепечатывается с разрешения редакции.

Элементы питания

Компания А Зет больше двадцати пяти лет эксклюзивно представляет на территории Российской Федерации концерн GP Batteries International Limited, одного из мировых лидеров в разработке, производстве и продвижении широкого спектра элементов питания, аккумуляторов и зарядных устройств. На сегодняшний день по объемам продаж продукции торговой марки GP Batteries компания А Зет уверенно лидирует в Европе.

Батарейки — полный спектр батареек от соляных до алкалиновых.
Батарейки GP изготовлены на новейшем оборудовании, с контролем качества на всех этапах производства и упаковки. Батарейки не содержат кадмия и ртути — экологически чистый продукт. Батарейки прекрасно подходят как для энергоемких приборов, так и для устройств, со средним и низким потреблением энергии. Использование передовых технологий и современного оборудования позволило увеличить срок хранения батареек GP с 7 до 10 лет.

Аккумуляторные батареи позволяют значительно экономить на элементах питания. Они прекрасно работают в современных цифровых устройствах. Они прекрасно работают в современных цифровых устройствах. Аккумуляторы продаются предварительно заряженными, так что их можно использовать сразу. В зависимости от условий эксплуатации, срок службы аккумуляторов составляет до 500 циклов зарядки, поэтому каждый аккумулятор способен заменить собой до 2500 алкалиновых батареек — экономия очевидна!

Зарядные устройства предназначены для зарядки аккумуляторных батарей. Существующие версии позволяют заряжать от 2-х, до 8-х аккумуляторных батарей одновременно, питаясь от сети, автомобильного прикуривателя или любого адаптера USB 5B. Дополнительно зарядные устройства обеспечивают контроль исправности аккумуляторов и защиту от заряда обычных батареек. Представленная линейка зарядных устройств отличается широким ассортиментом, позволяющим разным категориям потребителей подобрать зарядное устройство с оптимальным для себя сочетанием технических характеристик, дизайна и цены.

Портативные внешние аккумуляторы — универсальный портативный блок питания от GP Batteries совместим с большинством смартфонов (iPhone, Sony, Samsung, HTC и т.д.), планшетов (iPad, Samsung Galaxy Tab и т.д.), и другими устройствами, использующими для заряда порт micro-USB, USB-C, Lightning. Внешние аккумуляторы выполнены из высококачественных компонентов, обеспечивающих высочайший уровень безопасности Вам и вашим устройствам. Наличия функции сквозного заряда позволяет одновременно заряжать и подключенное устройство и сам внешний аккумулятор.
Просто подключите ваш аппарат когда зарядка «на нуле» и портативный блок питания быстро зарядит его батарею.

Литиевые элементы питания имеют низкий уровень саморазряда (не более 1% в год) и длительный срок хранения (более 10 лет). Характеризуются стабильной работой в широком диапазоне температур -40°С до +60°С. Имеют низкое внутреннее сопротивление и большую мощность. Обеспечивают 10–летний срок службы, необходимый по Европейским директивам в детекторах дыма, а также применяются в фототехнике, медицинском оборудовании, измерительных приборах и других устройствах.

Серебряно-цинковые и марганцево-цинковые элементы питания. Эти элементы представлены широкой гаммой типоразмеров и характеризуются высокой емкостью и высоким напряжением. Их отличают низкое внутреннее сопротивление и длительный срок хранения — 3 года. Саморазряд при хранении при комнатной температуре — менее 2% в год. Применяются в часах, калькуляторах,слуховых аппаратах, электронных игрушках, зажигалках и пр.

Аккумуляторные батареи для радиотелефонов. GP Batteries имеет широкую гамму аккумуляторных батарей для радиотелефонов, характеризующихся различным напряжением и емкостью. Батареи подходят для большинства моделей радиотелефонов таких компаний как Panasonic, Philips, Doro, Senao и других.

Аккумуляторы 18650 — это литий-ионная батарейка, которая по форме напоминает пальчиковую батарейку, но на выходе имеет напряжение 3,7 В, а ее емкость составляет 2600мАч. Для сравнения обычная батарея AA или AAA имеет напряжение 1,5 В/1,2 В. Данные батареи используют там, где необходима большая емкость. Например, светодиодные фонари, фотооборудование, профессиональный инструмент, Медицинское оборудование профессионального и домашнего использования. Аккумуляторы имеют встроенный контроллер защиты предохраняющие аккумулятор от перезаряда и полного разряда. В линейке GP имеется как отдельно аккумуляторы, так и готовые решения аккумулятор + зарядное устройство.

Батарейки и элементы питания. Принцип действия

Сложно представить современную жизнь без батареек. Они есть везде и получили широкое распространение, поскольку дают нам с вами возможность брать с собой энергию. И пусть, как правило, это не долговечный источник питания, но он способен нам с вами существенно упростить жизнь. Посудите сами, если бы не было бы батареек, приходилось бы включать и выключать телевизор, вставая с кровати. В отсутствии таких элементов питания, не было бы веселых детских игрушек портативных плееров. Со времён своего появления батарейки настолько эволюционировали, что появились аккумуляторы. Благодаря последним стало возможно включать зажигание автомобиля без механического раскручивания стартера. Также, благодаря им стало возможно производство мобильных телефонов, смартфонов и планшетов, без которых ни один современный человек не обходится. Давайте сегодня поговорим про батарейки, их принцип действия и начнем мы с истории.

Изобретателем, и человеком, который построил первую работающую батарейку принято считать Алессандро Вольта. Он построил так называемый «вольтов столб». Последний представлял собой ничто иное, как последовательное соединение гальванических элементов, которое могло выдавать постоянный ток. Что такое гальванический элемент? Это электрохимический элемент, способный выдавать постоянное напряжение. Названы они так в честь итальянского физиолога Луиджи Гальвани. Гальванические элементы основаны на химической реакции двух металлов и их оксидов с электролитом, в результате которой в замкнутой цепи появляется цепь электрического тока.

Современные батарейки ушли далеко вперёд. Они способны выдавать гораздо больше энергии и более длительное время, при меньших размерах. Батарейкой в обиходе, как правило называют одиночный гальванический элемент. Хотя это не совсем правильно. Батарея или батарейка — это последовательное соединение нескольких гальванических элементов. Типичным примером батарей является автомобильный аккумулятор, который в зависимости от потребностей машины состоит из шести или двенадцати гальванических элементов. Давайте поподробнее разберёмся в химической реакции, которая происходит в щелочной батарейке. На самом деле это несложный химический процесс: батарейка состоит из трёх основных элементов — двух электродов и электролита. В электролит добавляют специальные загустители для того, чтобы он попросту не вытекал из элемента питания. Анод, как правило делается из порошкового цинка с латунным сердечником, выведенным на дно батарейки, то есть к минусу. Катод выполнен из порошкового диоксида марганца, с добавлением угольного порошка. Угольный порошок способствует лучшей проводимости.

Катод и анод в батарейке находится в виде пасты. Катодную массу прессуют изнутри к внешнему корпусу батарейки. В середине находится анод, из которого выходит латунный сердечник. Последний соединяет анодную пасту с дном батарейки. Важно! Анодная паста не соединяется с плюсом батарейки. Для того, чтобы анодная и катодная пасты не смешивались, между ними кладут нетканый материал, вымоченный в электролите. Тем самым в батарейке начинается несложная химическая реакция. В анодной пасте начинает происходить окисление цинка, которое генерирует поток электронов и ионов. В катодной пасте происходит наоборот. Вместо разрушительной реакции, в момент разрядки происходит восстановление гидроксида марганца до метагидроксида. Хотя не будем вдаваться в химические дебри, так как это достаточно сложно. Скажу просто, процесс восстановления помогает забрать избыточные ионы, и на выходе мы получаем стабильное напряжение. Важно знать, что любой гальванический элемент выдаёт строго постоянный ток, так как он всегда направлен от плюса к минусу и не имеет синусоиды изменений.

Давайте коротко поговорим об аккумуляторных батареях. Они бывают разными по своему составу. Разница между аккумулятором и батарейкой в том, что в аккумуляторе при разрядке происходят обратные реакции. Проще всего это объяснить на примере автомобильного свинцового аккумулятора. При разрядке такого аккумулятора на катоде происходит восстановление диоксида свинца. На аноде в этот момент происходит окисление свинца. Обе эти реакции обратимые, и при зарядке происходит совершенно противоположный процесс. Так устроены все аккумуляторы, вопрос только в размерах, составе и конструкции. Но фундаментальная суть, повторяюсь одна, все аккумуляторы построены на обратимых реакциях. Например, аккумулятор мобильного телефона использует тот же принцип, но в нем содержится литий вместо свинца.

Существует так же литиевые одноразовые батарейки. Они стоят достаточно дорого, но у них есть масса плюсов. Во-первых, они обладают максимальной мощностью на единицу веса. Во-вторых, они работают гораздо дольше, нежели солевые или щелочные батарейки. В-третьих, литиевые батарейки имеют гораздо больший срок годности. Он составляет от десяти до двенадцати лет, в тот момент, как щелочные могут храниться только 5‒7 лет. Литиевые батарейки имеют схожую с щелочными конструкцию. Так что подробно на ней останавливаться не будем.

Последнее, о чем успеем поговорить сегодня — сахарные батареи. На данный момент — это лишь разработка, никакого практического применения она пока не имеет, хотя довольно успешно проходила испытания. Принцип такой батареи заключается в реакции полисахаридов, полученных из крахмала с уксусом. Конечно, это очень грубое описание происходящего в батарее, но зато понятное. В такой батарее самая высокая плотность энергии. К тому же, такие батарейки, как правило имеют возможность перезарядки, а значит из можно использовать достаточно долго. Но самая классная фишка сахарных аккумуляторов и батарей в другом, они полностью биоразлагаемы. Это значит, что такие батареи, в отличии от щелочных можно просто выкидывать, они не угрожают окружающей среде.

Сегодня мы с вами поговорили о большом количестве разнообразных батареек и разобрались с их принципом действия. Но осталось несколько вопросов которые мы с вами не решили. Например, как подобрать правильные батарейки? Или какой формы выпуска они бывают? Так что ждём вас в следующий раз, на этом же месте в тоже время. До новых встреч.

Правила и рекомендации по эксплуатации элементов питания

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

Избегайте механических повреждений и теплового воздействия на элементы питания

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

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

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

Соблюдайте полярность. Не замыкайте контакты

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

Не стоит давать элементы питания детям

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

Возможность перезарядки элементов питания

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

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

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

Утилизация отработанных элементов питания

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

Рекомендуемые температурные режимы эксплуатации ЭП

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

Общие рекомендации по хранению ЭП

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

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

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

Классификация элементов питания. Технические статьи инженеров ВЕСТ-ЭЛ

Все химические элементы питания принято разделять на две группы: первичные и вторичные. Первичные элементы – это привычные всем одноразовые батарейки. Служат они один раз до полной разрядки и потом утилизируются. Вторичные элементы – это аккумуляторы. Их главное достоинство – возможность многократного использования. После разрядки аккумуляторы устанавливаются в зарядное устройство и подзаряжаются, после чего их можно повторно использовать в качестве источника тока. Ниже приводится перечень различных элементов питания.

Первичные элементы питания

Батарейки для бытовых нужд
- Щелочные батареи
- Батареи на диоксиде марганца
Кнопочные батареи
- Литиевые батареи
- Воздушно-щелочные батареи
Батареи на окиси серебра

Вторичные элементы питания

Никель-металлогидридные батареи (NiMH)
Ионно-литиевые батареи (Li-Ion)
- Батареи на базе кобальтита лития (LiCoO2)
- Литий-полимерные батареи на диоксиде кобальта (CoO2)
- Литий-фосфатные батареи (LiFePO4)
- Батареи на основе литий-марганцевой шпинели (LiMn2O4)
Свинцовые батареи (Pb)
Никель-кадмиевые батареи (NiCd)

Вторичные элементы питания – перезаряжаемые

Никель-металлогидридные батареи (NiMH)

NiMH-батареи имеют большую емкость, чем их предшественницы NiCd-батареи, и менее вредны для окружающей среды. Существует множество типов NiMH-батарей с различными характеристиками: высокотемпературные элементы, элементы с высоким током и емкостью. Саморазряд NiMH-батарей составляет 1-2% в день. Заряжаются в течение короткого времени, менее часа, однако для продления срока службы рекомендуется медленная зарядка. Используются практически во всех потребительских товарах – плейерах, цифровых камерах, электробритвах и т п.

Ионно-литиевые батареи (Li-Ion)

Термин «ионно-литиевый» происходит от принципа работы батареи, где энергия элемента накапливается при прохождении ионов лития между электродами батареи. Характеристики элементов батареи зависят от подборки материала анода и катода, а также электролита.

Батареи на базе кобальтита лития (LiCoO2)

По сравнению с NiMH-батареями эти батареи имеют более длительный срок службы, более высокую плотность энергии и более легкий вес. Энергетическая плотность примерно на 25% выше, чем у NiMH-батарей, что означает не такую частую подзарядку. Кроме того, их напряжение почти в три раза выше (3.7 V), чем у NiMH- батарей, а саморазряд – очень низкий. Используются, главным образом, в ноутбуках, мобильных телефонах, видеокамерах, коммуникационном оборудовании, электронных инструментах и т д.

Литий-полимерные батареи на диоксиде кобальта (CoO2)

Ультратонкие батареи, от 0.7 мм, гибкой формы с хорошими циклическими характеристиками. Емкость полимера лития в 1,5-2 раза выше емкости иона лития. Используются, главным образом, там, где требуется максимальная емкость при минимальных размерах и легком весе, например, в наушниках, MP3 и все больше в мобильных телефонах.

Литий-фосфатные батареи (LiFePO4)

Новаторская технология для высокоемкостных решений. По сравнению с другими литиевыми батареями имеют большую стабильность и высокий уровень безопасности. Подходят для высоких температур. Используются в приложениях, требующих продолжительного времени работы и высоких критериев безопасности – инструментах, аварийном освещении, солнечных батареях, медицинском оборудовании и т.п.

Батареи на основе литий-марганцевой шпинели (LiMn2O4)

Батареи с большим током и высоким номинальным напряжением, специально предназначенные для ручных инструментов, медицинского и садового оборудования, электровелосипедов и т.д.

Одноразовые первичные батареи

Бытовые щелочные и диоксид-марганцевые батареи

Бытовые батареи по типу использования химического вещества подразделяются на щелочные и диоксид-марганцевые. Используются в игрушках, MP3-плейерах, карманных фонариках, видеокамерах и т.д.

Кнопочные батареи (щелочные, литиевые, воздушно-щелочные и пр.)

Кнопочные батареи различных химических типов используются, главным образом, в «миниатюрной электронике» — калькуляторах, наручных часах, слуховых аппаратах, автомобильных сигнализациях и т.д.

Литиевые батареи

Литиевые батареи имеют более высокое напряжение (3.0 или 3.6 V), чем щелочные и диоксид-марганцевые и предназначены для приложений с высокой импульсной способностью – навигационное, резервное оборудование и т.д. (высокая емкость, небольшие размеры).

Батарейки и источники питания на сайте Вест-Эл

15G(A316/R6/AA)4, Элемент питания солевой (4шт) 1.5В

Описание

Солевые элементы питания GP Greencell являются надежным источником питания и отлично подходят для устройств со средним или низким потреблением энергии, таких как настенные часы, будильники и т.п. Удачный выбор первичных элементов питания для покупателей, заботящихся об окружающей среде, так как в этой серии впервые используются органические соединения вместо ртути.
Характеристики
Не содержат вредных веществ;
Температура хранения: от -10°С до +25°С при относительной влажности до 60%;
Температура эксплуатации: от 0 до +45°С при относительной влажности до 60%;
Срок хранения: 3 года;
Представленные типоразмеры: D, C, AA, AAA, 9V.
Применение
Настенные часы, будильники, пульты дистанционного управления.

Безопасность

Элементы питания GP производятся по современным технологиям, исключающим использование кадмия, ртути, свинца, тяжелых металлов, и благодаря этому не загрязняют окружающую среду.
Элементы питания следует хранить вдали от металлических предметов.
Соблюдайте полярность при установке батарей.
Батарейки нельзя устанавливать в зарядные устройства: они рассчитаны только на одноразовое использование.
Запрещается разбирать батарейки, деформировать их, бить, нагревать, держать у открытого огня.
Лучший способ утилизировать батарейки, отработавшие свой срок – это сдать их в специальный контейнер для переработки. Такие контейнеры часто устанавливаются в торговых центрах, магазинах бытовой техники и супермаркетах.

Технические параметры

Типоразмер	316(aa)
Напряжение,В	1.5
Тип электролита	солевая
Количество в упак	4
Вес, г	83

Техническая документация

Видео

2:44

15A(A316/LR6/AA)4, Элемент питания алкалиновый Super (4шт) 1.5В

Описание

Алкалиновые элементы(щелочные) питания GP Super Alkaline являются надежным источником питания и отлично подходят для устройств со средним и повышенным потреблением энергии. Даже при больших нагрузках батареи Super Alkaline служат в несколько раз дольше обычных солевых батареек. Удачный выбор первичных элементов питания для покупателей, заботящихся об окружающей среде, так как не содержат ртути.
Характеристики
Температура хранения: от -20°С до +45°С при относительной влажности до 65%;
Температура эксплуатации: от -20 до +54°С при относительной влажности до 65%;
Срок хранения: 7 лет;
Представленные типоразмеры: D, C, AA, AAA, AAAA, N, 9V.
Применение
Аудиоустройства, электронные игры, рации, детекторы дыма, игрушки, часы, фонари.
Безопасность

Элементы питания GP производятся по современным технологиям, исключающим использование кадмия, ртути, свинца, тяжелых металлов, и благодаря этому не загрязняют окружающую среду.
Элементы питания следует хранить вдали от металлических предметов.
Соблюдайте полярность при установке батарей.
Батарейки нельзя устанавливать в зарядные устройства: они рассчитаны только на одноразовое использование.
Запрещается разбирать батарейки, деформировать их, бить, нагревать, держать у открытого огня.
Лучший способ утилизировать батарейки, отработавшие свой срок – это сдать их в специальный контейнер для переработки. Такие контейнеры часто устанавливаются в торговых центрах, магазинах бытовой техники и супермаркетах.

Сертификация
Алкалиновые элементы(щелочные)GP сертифицированы по требованиям российского стандарта ГОСТ 12.2.007.12-88 и международной системе контроля качества по стандартам ISO9001 и ISO14001.

Технические параметры

Техническая документация

Видео

1:55

Аккумуляторы для коммунальных предприятий

Tesla прибывают в Техас — TechCrunch

Илон Маск доводит свои амбиции в области аккумуляторов до уровня Lone Star.

Согласно заявлению Комиссии по коммунальным предприятиям Техаса и другим документам, дочерняя компания Tesla, находящаяся в тени, работает над строительством хранилища энергии мощностью 100 МВт в Англтоне, штат Техас. Bloomberg первым сообщил о документах и связал ранее неизвестную дочернюю компанию с Tesla.

В июне прошлого года компания

Gambit Energy Storage LLC подала заявку в Комиссию по коммунальным предприятиям штата Техас, регулирующий орган, отвечающий за надзор за коммунальными предприятиями штата. Gambit сообщила в заявлении, которое было рассмотрено TechCrunch, что он намерен предоставлять оптовую электроэнергию и услуги по балансировке энергосистемы в энергосистеме Совета по надежности энергии Техаса. Проект расположен в Англтоне, городе примерно в 50 милях к западу от Галвестона, недалеко от побережья Мексиканского залива.

Согласно отчету Bloomberg, предполагаемая дата коммерческой эксплуатации проекта — 1 июня.

Электросеть Техаса находится под микроскопом с середины февраля, когда беспрецедентный порыв арктической погоды отключил 46 000 МВт электроэнергии на пике, что составляет более трети общей генерирующей мощности системы. В результате стихийного бедствия миллионы техасцев на несколько дней оказались ниже нуля. Совет директоров ERCOT уволил своего генерального директора, а председатель PUCT ушел в отставку после катастрофы, в то время как законодатели в столице обсуждали серьезные изменения в работе рынка электроэнергии Техаса.

Tesla уже имеет контракты на поставку аккумуляторных систем хранения данных с California Utilities Southern California Edison и PG&E, но это первый крупный проект компании в другом месте.

Early Stage — главное практическое мероприятие для начинающих предпринимателей и инвесторов. Вы из первых уст услышите, как некоторые из самых успешных учредителей и венчурных капиталистов создают свой бизнес, собирают деньги и управляют своими портфелями. Мы рассмотрим все аспекты построения компании: сбор средств, подбор персонала, продажи, соответствие продукта рынку, PR, маркетинг и создание бренда.Каждое занятие также предусматривает участие аудитории — достаточно времени для вопросов аудитории и обсуждения.

Батареи, которые могут сделать ископаемое топливо устаревшим

В связи с резким падением цен и техническим прогрессом, который позволяет батареям накапливать все большее количество энергии, сетевые системы демонстрируют рекордный рост. Многие из достижений являются побочными эффектами гонки автомобильной промышленности за создание более компактных, дешевых и мощных литий-ионных аккумуляторов для электромобилей.В США требования штатов в отношении экологически чистой энергии, наряду с налоговыми льготами для систем хранения, работающих в паре с солнечными установками, также играют важную роль.

Массовое развертывание хранилищ могло бы преодолеть одно из самых больших препятствий на пути к возобновляемой энергии — ее циклическое переключение между переизбытком, когда солнце светит или дует ветер, и нехваткой, когда солнце садится или падает ветер. По словам сторонников, сглаживая дисбаланс между спросом и предложением, батареи могут заменить «пиковые» электростанции, работающие на ископаемом топливе, которые работают на несколько часов в день, когда потребность в энергии резко возрастает.Таким образом, повсеместное накопление энергии может стать ключом к расширению досягаемости возобновляемых источников энергии и ускорению перехода к безуглеродной энергосистеме.

«Хранение энергии — это настоящий мост к будущему экологически чистой энергии», — говорит Бернадетт Дель Кьяро, исполнительный директор Калифорнийской ассоциации солнечной энергии и накопителей.

Вам также может понравиться:

Насколько быстро наступит это будущее, во многом зависит от того, насколько быстро будут продолжать падать затраты. По данным Управления энергетической информации США, цена на аккумуляторные батареи для коммунальных предприятий в США уже резко упала, упав почти на 70% в период с 2015 по 2018 год.Это резкое падение цен последовало за развитием химии литий-ионных аккумуляторов, что привело к значительному повышению производительности. Емкость аккумуляторов также увеличилась, благодаря чему они могут накапливать и разряжать энергию в течение более длительных периодов времени. Конкуренция на рынке и рост производства аккумуляторов также играют важную роль; Согласно прогнозу Национальной лаборатории возобновляемой энергии США, средние затраты на литий-ионные батареи упадут еще на 45% в период с 2018 по 2030 год.

«Мы почти полностью используем развитие технологии литий-ионных аккумуляторов, в основе которой лежат электромобили и бытовая электроника», — говорит Рэй Хоэнштайн, директор по рыночным приложениям Fluence, поставщика технологий хранения энергии с общим количеством проектов около 1. гигаватт (1000 мегаватт) должен быть введен в эксплуатацию в Калифорнии в течение года.По словам Хохенштейна, деньги, вложенные в исследования этих приложений, снижают расходы по всем направлениям. «Это похоже на то, что мы видели с солнечными батареями».

В Калифорнии падение цен на аккумуляторы в сочетании с агрессивным стремлением штата к безуглеродной электросети к 2045 году привело к появлению большого количества проектов по хранению. Законопроект 2013 года установил цель — 1,325 гигаватт хранилища, которые должны быть введены в эксплуатацию для энергосистемы штата к 2020 году. По данным California Public, в настоящее время утверждены проекты на 1,5 гигаватта, в том числе уже установлено более 500 мегаватт. Коммунальная комиссия.

Батареи заряжают нашу планету, но какова их стоимость?

Большая зеленая дилемма

Сейчас мы очень рады нашему ускоренному переходу на более чистую электроэнергию. Но если мы действительно хотим совершить прыжок в будущее электричества, необходимо преодолеть важное препятствие: нам нужны действительно чистые батареи. Несмотря на то, что технология хранения энергии развивается семимильными шагами, предстоит еще кое-что сделать, чтобы уменьшить неблагоприятное воздействие батарей на окружающую среду.Однако инновационные компании уже предпринимают шаги для решения этой важной проблемы…

Растущие потребности человечества в электроэнергии означают, что новые решения для хранения энергии быстро становятся глобальной необходимостью.

Фотография НАСА / любезно предоставлена Unsplash

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Является ли литий тем, что мы ищем?

Литиевые батареи в настоящее время являются популярным решением для хранения энергии для производителей электромобилей, телефонов, планшетов и ноутбуков.И легко понять, почему: это эффективные зарядные устройства, их легко утилизировать и они имеют более высокую плотность энергии, чем щелочные батареи.

Названный инвесторами «белым золотом», спрос на литий в период с 2016 по 2018 год вырос вдвое, поскольку производители аккумуляторов пытаются заполучить этот серебристо-белый щелочной металл. Несмотря на то, что на Земле колоссальные 43 миллиона тонн (39 миллионов метрических тонн) этого вещества, только треть из них находится в форме, которую можно добывать; из них 87 процентов находится в соленых водах, в основном в так называемом «литиевом треугольнике» Южной Америки.

Процесс производства лития, а точнее карбоната лития, включает бурение скважин в соляных отмелях и выкачивание соленого, богатого минералами рассола на поверхность. Этому рассолу дают испариться, а полученные соли фильтруют, чтобы можно было извлечь карбонат лития. Хотя это очень простой процесс, он требует большого количества воды и может занять много времени — от 18 до 24 месяцев.

Audi среди тех, кто ищет способы сделать производство литиевых батарей более быстрым и экологически безопасным.Например, ценные элементы могут быть извлечены и повторно использованы в новых продуктах в конце жизненного цикла батареи; в некоторых случаях возможно, что целые литиевые батареи могут быть перепрофилированы для вторичного использования, для питания транспортных и заводских транспортных средств. Имея это в виду, переработка вышедших из эксплуатации аккумуляторов стала одним из основных направлений деятельности Audi.

Этот завод Audi вдыхает новую жизнь в свои заводские автомобили с помощью разряда электричества, заменяя их использованными литий-ионными батареями, взятыми из старых электромобилей.

Фотография любезно предоставлена Audi Media Center

Соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Существует также возможность увеличить удельную энергию этих батарей — таким образом, уменьшив их размер и количество лития, которое на самом деле требуется, — при одновременном сокращении использования редких и дорогих компонентов, таких как кобальт.

Цуёси Хосино из института Rokkasho Fusion Агентства по атомной энергии Японии недавно предложил другую идею — метод извлечения лития из морской воды с помощью диализа — в журнале Desalination .В системе используется специальная мембрана, через которую может проходить только ион лития. Хотя Хосино еще не готов к коммерциализации, его метод осмоса «показывает хорошую энергоэффективность и легко масштабируется».

Действительно ли графеновые суперконденсаторы супер?

Пока производство лития совершенствуется, эксперты отстаивают альтернативы, такие как графеновые суперконденсаторы. Несмотря на то, что они звучат так, будто они принадлежат космическому кораблю, они могут помочь решить энергетическую дилемму Земли.Вместо того, чтобы удерживать электричество в виде химического потенциала — как щелочные или литиевые батареи — суперконденсаторы хранят его в электрическом поле , подобно тому, как статическое электричество собирается на поверхности воздушного шара.

Добавление «чудо-материала» графена создает суперконденсаторы, которые являются прочными и легкими. Хотя это еще только начало, прогнозируется, что к 2022 году рынок графеновых батарей достигнет 115 миллионов долларов, при этом китайские и испанские компании будут использовать суперконденсаторы для питания всего, от ноутбуков до электрических мотоциклов.

Однако во всем этом есть очень большое «но». Суперконденсаторы — даже графеновые — пока не могут держать заряд долго. Подумайте, как это раздражает, когда батарея вашего телефона резко падает, а затем представьте, что то же самое происходит, когда вы находитесь в машине за много миль от зарядной станции. Не хорошо.

Можно ли хранить чистую электроэнергию в столь же чистой батарее?

Практичная экологически чистая батарея и может показаться Святым Граалем, но в Делфте, Голландия, группа новаторов из AquaBattery считает, что они ее нашли.Blue Battery накапливает энергию — как вы уже догадались — в воде, и ее можно использовать для накопления всего экологического электричества, производимого в Нидерландах, на 100% устойчивом уровне. Итак, как это работает?

При прохождении электрического тока через соленую воду он разделяется на концентрированный солевой раствор и пресную воду — процесс, известный как электродиализ, — одновременно сохраняя энергию. Во время второй фазы разряда процесс меняется на противоположный, и эти две воды объединяются, высвобождая собранную энергию, которая затем преобразуется обратно в электрический ток с помощью специальных пакетов мембран.

Этот демонстрационный пилотный проект уже запущен — использование эко-электричества для питания домов жителей Грин-Виллидж, Делфт.

Фотография Гарри Уилда

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Это простой и безопасный метод, который может хранить огромное количество электроэнергии для использования в случае необходимости — например, для обеспечения того, чтобы в городской электросети всегда было достаточно энергии для удовлетворения спроса. В то время как установка в Делфте в настоящее время относительно небольшая, у директора AquaBattery Дэвида Вермааса большие планы; он хочет развернуть свою Blue Battery в местах пересечения соленой и пресной воды, таких как, например, голландские водные пути.Энергетический потенциал огромен.

Электромобили, такие как Audi e-tron, уже производятся на объекте с нулевым выбросом углерода, и немецкий бренд мобильности уверен, что скоро электричество, которым они питаются, также будет полностью экологически чистым.

Фотография Гарри Уилда

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Литиевые батареи в настоящее время представляют собой наиболее практичное решение для хранения энергии и останутся неотъемлемой частью питания электромобилей нового поколения.Но в ближайшее десятилетие вы можете подзарядиться от сети, поддерживаемой Blue Batteries. Ожидается, что с повышенной проработкой они предложат реальную альтернативу, которая изменит наши отношения с возобновляемыми источниками энергии. Будь то генерация, хранение или приведение в действие электромобиля, есть надежда, что однажды каждый этап энергетического пути станет на 100% экологически чистым.

Дополнительную информацию об официальных показателях расхода топлива и официальных удельных выбросах CO ~ 2 ~ новых легковых автомобилей можно найти в руководстве ЕС «Информация о расходе топлива, выбросах CO ~ 2 ~ и энергопотреблении новых автомобилей». который доступен бесплатно во всех представительствах компании DAT Deutsche Automobil Treuhand GmbH, Hellmuth-Hirth-Strasse 1, D-73760 Ostfildern, Германия, а также на сайте www.dat.de.

Почему батареи — ключ к зеленой мечте Байдена: QuickTake

Фотограф: Томохиро Осуми / Bloomberg

План избранного президента Джо Байдена по борьбе с глобальным потеплением требует строительства огромных массивов солнечных панелей и ветряных турбин, но обеспечение его работы будет зависеть исключительно от батарей.Это верно и в отношении планов по борьбе с изменением климата в Европе, Китае и других странах, поскольку невозможно перейти на безуглеродные автомобили и электрические сети без значительного увеличения емкости хранения электроэнергии. Несмотря на то, что цены на аккумуляторы резко упали за последнее десятилетие, в то время как производство резко выросло, самое сложное еще впереди.

1. Почему батарейки так важны?

Сокращение выбросов парниковых газов потребует электрификации многих объектов, которые сейчас работают на ископаемом топливе, и выработки этой электроэнергии с помощью возобновляемых источников энергии.Но в отличие от традиционных электростанций, работающих на угле или природном газе, большинство возобновляемых источников энергии не могут обеспечивать электричеством все время. Ветряные электростанции бесполезны в безветренные дни, а солнечные батареи не производят ничего ночью. Отсюда необходимость хранить свою энергию.

2. Каковы планы Байдена в отношении батарей?

Он хочет к 2035 году зеленую электрическую сеть с батареями, поддерживающими солнечные электростанции, ветряные электростанции и другие источники энергии, не содержащие углерод. Он хочет, чтобы автомобили работали на электричестве, и хочет, чтобы их батареи были встроены в США.С. а не завезен из Китая. Он также вкладывал деньги в исследования новой химии и крупномасштабных технологий хранения энергии с целью сократить расходы на 90% по сравнению с нынешними литий-ионными батареями.

3. Кто их сейчас делает?

Исследуйте динамические обновления ключевых точек данных Земли

Больше из

Китай управляет бизнесом по производству аккумуляторов, производя 79% мировых поставок, по данным BloombergNEF.Это не случайно — китайское правительство несколько лет назад включило аккумуляторы в список высокотехнологичных отраслей, в которых оно хотело доминировать, в рамках своей инициативы «Сделано в Китае 2025», направляя субсидии местным поставщикам. На втором месте находятся США с 7% мирового производства. Однако больше отечественных заводов планируется в Джорджии, Нью-Йорке, Северной Каролине и Огайо. Однако одним ограничивающим фактором был доступ США к необходимым минералам, в частности литию, большая часть которого сейчас поступает из Южной Америки, Австралии и Китая.

4. Что с этим делать?

Три компании планируют добывать литий из подземного рассола в пустыне Южной Калифорнии, и официальные лица штата, заклеймившие этот район «Литиевая долина», также хотят заманить производителей батарей. Другие месторождения лежат под Арканзасом и Невадой.

С каждым годом дешевле

Цены на литий-ионные батареи снижаются

Источник: опрос BloombergNEF

5.Какое влияние все это окажет?

Рост мирового производства аккумуляторов за последнее десятилетие привел к сокращению затрат: средняя цена аккумуляторного блока упала более чем на 88% с 2010 по 2020 год, по данным BNEF. Они все еще падают, хотя и не так быстро. По оценкам BNEF, в 2024 году они упадут ниже 100 долларов за киловатт-час, что является долгожданной вехой. При такой цене электромобили должны стоить примерно столько же, сколько и их газовые собратья, что побудит больше водителей переключаться. Цены на аккумуляторы будут продолжать снижаться: BNEF прогнозирует, что в 2030 году BNEF составит 58 долларов за киловатт-час, а в 2035 году — 44 доллара.Однако это не означает того резкого сокращения, к которому стремится Байден.

6. Как батареи используются для экологически чистой энергии?

Они используются не только в автомобилях: Коммунальные предприятия США начали подключать большие батареи к электросети, чтобы поддерживать переменную мощность солнечных и ветряных электростанций и заменять небольшие «пиковые» электростанции, которые работают только тогда, когда требуется электричество. скачки. Калифорния была особенно агрессивной, установив в 2020 году достаточно новых сетевых батарей для выработки 572 мегаватт электроэнергии или 2213 мегаватт-часов.Этого достаточно, чтобы обеспечить электропитание примерно 430 000 домов в течение почти четырех часов.

7. Как это сработало?

Переход не был плавным. Прошлым летом в штате произошло первое за 20 лет серьезное отключение электроэнергии, поскольку из-за сильной жары возникли проблемы с поставками. Отчасти проблема: старые газовые заводы закрывались быстрее, чем их заменяли батареи. Хотя к следующему лету в сеть будет подключено больше батарей, их емкость остается ограниченной, как правило, они обеспечивают подачу электричества не более чем на четыре часа за раз.Этого достаточно, чтобы продержаться до самого вечера после отключения солнечных электростанций, но может быть недостаточно, если ночные температуры остаются высокими во время сильной жары. Летом Калифорния будет подвергнута более тщательной проверке как тестовый пример той сети, которую хочет построить Байден.

8. Что еще есть в плане Байдена?

Стремление к новым технологиям. Это непростая цель: теперь литий-ионные батареи питают все, от смартфонов до электросети, и во всем мире строится так много заводов по их производству, что любой радикально иной аккумуляторной технологии может быть трудно выйти на рынок.Это не означает, что инновации мертвы. Многие компании проводят свои собственные настройки, часто различные химические рецепты для анода или катода, и некоторые из них могут значительно повысить производительность и / или сократить расходы. Tesla Inc., например, в 2020 году объявила о серии изменений в химии элементов, процессах проектирования и производства, которые, по утверждению компании, сократят расходы на аккумуляторные батареи на 56%. И несколько компаний изучают твердотельные батареи, которые заменяют жидкие электролиты твердыми.Но, вероятно, потребуется больше.

9. Почему?

Даже самые большие литий-ионные батареи не обеспечивают такого объема хранения энергии, который в конечном итоге понадобится обществу, чтобы отказаться от ископаемого топлива. Для этого потребуются технологии хранения, которые могут обеспечивать энергией не только четыре часа подряд, но и дни или недели. Насосные гидроэлектростанции, которые используют воду и силу тяжести для хранения и высвобождения энергии, являются проверенным временем решением, но на их строительство уходят годы и требуется подходящая местность. Другой возможный ответ — водород.Солнечные и ветровые установки могут приводить в действие электролизеры для отделения водорода от воды, и этот водород можно хранить до тех пор, пока он не понадобится, для сжигания в турбинах, выработки электроэнергии или подачи через топливные элементы. Другие возможности включают хранение сжатого воздуха в подземных формациях или в надземных резервуарах, при необходимости выпуская его через турбину. А одна компания, Energy Vault, даже предложила использовать башни из бетонных блоков, которые можно было бы поднимать с помощью электродвигателя, когда электричество дешево и в избытке.Когда требовалось электричество, их опускали вниз, используя силу их опускания на двигатель в обратном направлении для выработки электричества.

Справочная полка

Прежде чем оказаться здесь, он находится на терминале Bloomberg.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Бытовые батареи | Метро

Общие опасные ингредиенты

Литий, никель, кадмий, свинец, серная кислота, гидроксид калия, ртуть, серебро (ртутные батареи больше не продаются).

Возможные опасности

Батареи могут взорваться при нагревании, сгореть или повредиться. Химические вещества, выделяемые в результате утечки или взрыва батареи, могут вызвать внутреннее или внешнее раздражение или ожоги. Загрязнение окружающей среды воздуха и воды в результате выброса токсичных тяжелых металлов при сжигании или захоронении на необлицованных свалках.

Хранилище

Храните все бытовые аккумуляторы в недоступном для детей и домашних животных, а также от источников тепла.

Утилизация

Литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи — это перезаряжаемые батареи, подобные тем, что используются во многих сотовых телефонах и компьютерах.Никогда не выбрасывайте литий-ионные батареи в мусор. Эти батареи могут стать причиной пожара.

Best: Некоторые розничные продавцы принимают литий-ионные батареи на переработку. Посетите веб-сайт Call2Recycle, чтобы найти ближайшее к вам место.

Второй вариант: доставить на предприятие по сбору или вывозу опасных отходов.

Никель-кадмиевые, оксидно-ртутные и оксидно-серебряные кнопочные батареи

Никогда не выбрасывайте никель-кадмиевые, ртутные и оксидно-серебряные батарейки в мусор.

Лучшее: переработка. Многие магазины, продающие никель-кадмиевые аккумуляторы, вернут их на переработку. Батарейки с оксидом ртути и оксидом серебра иногда собирают ювелиры, аптеки, больницы и магазины слуховых аппаратов для отправки компаниям, занимающимся утилизацией металлов.

Второй вариант: доставить на предприятие по сбору или вывозу опасных отходов.

Обычные бытовые щелочные и угольно-цинковые батареи

Лучшее: доставьте на предприятие по сбору опасных отходов или на мероприятие по сбору.

Второй вариант: некоторые розничные продавцы принимают бытовые аккумуляторы для надлежащей утилизации. Обычные щелочные батареи AA, AAA, C и D больше не производятся с содержанием ртути, но другие батареи по-прежнему выделяют токсичные тяжелые металлы, загрязняющие воздух и воду.

Для получения дополнительных сведений о вариантах утилизации аккумуляторов выполните поиск в онлайн-справочнике Metro или позвоните в Информационный центр по переработке отходов по телефону 503-234-3000.

Альтернативы

Купить аккумуляторные батареи.
Рассмотрите альтернативы изделиям с батарейным питанием.

все, что вам нужно знать

Если вы не можете подключить его, но вам нужно питание, вам лучше иметь под рукой аккумулятор. Часто игнорируемые, они поддерживают наш мир в рабочем состоянии. Но какие они? Как они работают? И почему вы можете использовать лимон для питания лампочки? Давай выясним.

Подсказка: одна из этих вещей — не аккумулятор.
Изображение предоставлено Tookapic / Pixabay.

Technology позволяет нам делать довольно удивительные вещи. Например, разговаривать по телефону в глуши.Или читать эти слова, хотя я только что закончил их печатать, на другом конце света, несколько секунд назад. Вы можете свистеть по небу в кресле , что, вероятно, вызывает у птиц зеленую зависть. Мы отправили людей и роботов в космос, в место, которое вас заморозит, задушит и даст вам мать всех солнечных ожогов, пока вы лениво плывете, потому что ваши ноги там никуда не годятся — все в полной безопасности. . Однако все это поглощает энергию. Много энергии.

В этом и заключается проблема.Поскольку природа иногда раздражает, вы не можете носить с собой электричество, как воду — электричество либо течет, либо нет, вы не можете наполнить им ведро и использовать его позже. С другой стороны, генераторы не помещаются в iPhone, а привязка линий электропередачи к космическому шаттлу в некотором роде не оправдывает его предназначение. К счастью, есть способ нести власть с собой.

Раздражает, когда они заканчиваются в вашей мыши, выбрасываются чаще, чем вы можете вспомнить, но заставляя мир вращаться, давайте взглянем на незамеченных героев современности: батарейки.

Из каких аккумуляторов делают

Электроэнергия не может храниться как таковая, но вы можете преобразовать ее в другой вид энергии и сохранить , что — , что и есть в батареях. Они хранят энергию в химических связях и при необходимости выделяют ее в виде потока электричества.

Звучит сложно, но на самом деле это удивительно простые устройства — у вас, вероятно, есть материалы для сборки (довольно слабой) батареи, лежащей в вашем доме. Батареи состоят из гальванических элементов.Каждый из них построен с использованием положительного отрицательного электрода (катода и анода), чего-то, что изолирует их (разделитель), и чего-то, что связывает их — проводящей среды, известной как электролит, которая дает ионам возможность перемещаться между электродами.

Изображение предоставлено Мси Джерри / Викимедиа.

Катод погружен в электролит, образуя так называемый положительный полуэлемент. Комбинация анода и электролита образует отрицательную полуячейку. Эти полуячейки мало что делают сами по себе, но их атомы очень хотят смешаться — именно поэтому вам нужен разделитель (мы скоро об этом поговорим).

Сегодня большинство аккумуляторов, которые вы, вероятно, увидите (за исключением автомобильных аккумуляторов), известны как «сухие», то есть в них используется пастообразный электролит, который с меньшей вероятностью протечет. Хотя они поддерживают более или менее постоянную структуру по всем направлениям, материалы сильно различаются. Цинковые / угольные батареи — это повсеместно распространенные неперезаряжаемые батареи, поскольку их производство смехотворно дешево. Диоксид цинка / марганца с электролитом гидроксида калия также является широко используемой смесью, поскольку она обеспечивает хорошее соотношение цены и веса.

Варианты

из никеля (с катодами из кадмия или металлогидрида) являются обычными для аккумуляторных батарей, поскольку они могут выдерживать большое количество циклов, даже если они ограничены в отношении плотности энергии — катоды из гидрида металла обеспечивают лучшую производительность за счет срока службы. И, конечно же, в вашем телефоне есть литий-ионные аккумуляторы — они более дорогие в производстве, но имеют солидную производительность и малый вес.

Как работают батарейки

Электролит позволяет двум концам батареи (электродам) обмениваться ионами (заряженными атомами) в окислительно-восстановительной реакции.Катионы (+ заряженные ионы) мигрируют к аноду, где они сбрасывают избыточные электроны, что со временем приводит к накоплению электронов на аноде.

Поскольку все электроны обладают одинаковым электрическим зарядом, они, как правило, не похожи друг на друга. Поэтому они делают все возможное, чтобы как можно дальше от них уйти. В батарее единственное место, где они могут это сделать, — это катод. Это накопление — электроны, желающие перемещаться из одной точки в другую — создает в батарее электрический потенциал.

Однако они не могут свободно перемещаться через электролит. Электронам нужен либо носитель в виде ионов, чтобы доставить их к другому концу батареи, либо для соприкосновения катода и анода, чтобы рассеяться при коротком замыкании. Поскольку ни один ион в здравом уме не хочет двигаться к точке с одинаковым электрическим зарядом, а сепаратор удерживает два электрода отдельно друг от друга, все эти электроны просто умирают в поисках пути к катоду.

Тогда вы приходите на картинку, чтобы избавить их от страданий.Когда вы вставляете аккумулятор в компьютерную мышь, например, вы замыкаете электрическую цепь, соединяя анод и катод вместе, давая электронам возможность течь.

Это электричество.

На что не годятся батареи

Крючок с химическим накоплением энергии заключается в том, что со временем катод истощается от ионов, которые теперь все плотно связаны с внешней стороной анода. Вот почему разрядились батарейки.

Для некоторых из них (называемых вторичной зарядкой или перезаряжаемыми батареями) этот процесс можно обратить вспять, закачав электричество обратно в батарею.Они сделаны из материалов, которые могут накапливать электрический заряд, и их необходимо зарядить перед первым использованием. После использования приток электричества подталкивает катионы (+ заряженные ионы) к аноду, где они сбрасывают избыточные электроны, обновляя электроды.

Со временем они теряют способность удерживать заряд. Одна вещь, на которую следует обратить внимание при вторичных батареях, — это вздутие живота: подвергание батареи экстремальным температурам, резким перепадам температуры, а также перезарядке (которая приводит к перегреву батареи) может привести к их вздутию.Если уплотнения сломаются, из них начнет вытекать кислота. Фигово. Свинцово-кислотный аккумулятор, которым питается ваш автомобиль, представляет собой, например, перезаряжаемый аккумулятор.

К счастью, перезаряжаемый.
Изображение предоставлено StockSnap / Pixabay.

Батареи для первичного заряда, с другой стороны, используют материалы, которые могут вызвать изменения. Их можно использовать сразу после сборки и не требуют зарядки. Теоретически можно было бы перезарядить . Тем не менее, химические реакции, которые приводят в их движение, очень трудно обратить вспять, поэтому, как правило, это экономически нецелесообразно.Это также опасно, поскольку кожухи не способны выдерживать гораздо более высокую тепловую нагрузку. Производители настоятельно не рекомендуют делать это по уважительной причине. Результаты варьируются от «немного заряда» до «возгорание», «утечка кислоты повсюду и пожар», до «изрыгивания огненного шара, выброс кислоты, штанга , штанга ».

Так что не делай этого. Не надо.

Электроэнергия на заднем дворе

На самом деле есть много места для маневра в выборе материалов, из которых можно изготовить батарею. Элемент магния / меди / лимона может достичь большей производительности, чем обычные аккумуляторы (1.6 вольт против 1,5 вольт). Картофельные батареи даже были предложены в качестве жизнеспособного источника энергии для людей, живущих вне сети. Если у вас есть один тип кислоты и два разных металла, вы можете сделать батарею, хотя выходная мощность будет сильно варьироваться от системы к системе.

Так что возьмите светодиод, немного фруктов и экспериментируйте. Может быть, вы попадете в аккумулятор будущего

Старые аккумуляторы для электронных велосипедов Lime теперь питают эти Bluetooth-динамики

Производитель аксессуаров Gomi запускает ограниченную серию Bluetooth-динамиков с питанием от батареек от старых электровелосипедов Lime.В своем объявлении о партнерстве Lime сообщает, что Gomi будет использовать 50 000 аккумуляторных батарей из более чем 1000 старых электронных велосипедов. В результате получился Bluetooth-динамик по цене от 99 фунтов стерлингов (около 138 долларов США), который имеет 20 часов автономной работы и будет доступен в течение 30 дней в рамках Kickstarter, запускаемого сегодня же.

Это интересная инициатива, которая, как надеется Lime, еще больше снизит воздействие на окружающую среду своих общих электровелосипедов, которые рекламируются как способ уменьшения зависимости от автомобилей для коротких поездок.В прошлом другие общие варианты микромобильности, такие как электронные скутеры, подвергались критике за их короткий срок службы, и в одном отчете за 2019 год их средняя продолжительность жизни оценивалась примерно в четыре месяца.

Громкоговорители, выставленные перед парком электровелосипедов Lime. Изображение: Lime / Gomi

Хотя Лайм утверждает, что в динамиках используются «поврежденные» аккумуляторные элементы электронного велосипеда из его ранних поколений электронных велосипедов, они были очищены и «тщательно протестированы» перед использованием в динамиках.Корпус колонок Gomi также изготовлен из 100% переработанных пластиковых отходов. Доступные в зеленом, черном, синем и «праздничном» цвете, динамики покрыты тем, что Гоми называет «услугой возврата пожизненного ремонта», которая, по ее словам, «гарантирует, что их никогда не придется выбрасывать без надобности».

Аккумуляторы для электронных велосипедов, как и все аккумуляторные батареи, имеют ограниченное количество циклов зарядки. VanMoof, например, заявляет, что встроенные батареи, используемые в его электронных велосипедах S3 и X3, рассчитаны на более чем 800 циклов зарядки, прежде чем они упадут ниже 70 процентов (и подлежат замене).Поскольку продажи электровелосипедов стремительно растут во всем мире, определенно было бы лучше перепрофилировать эти старые уменьшенные батареи, а не добавлять к растущей проблеме электронных отходов.

Аналогичные усилия предпринимаются для поиска применений для старых аккумуляторов электромобилей, сообщает GreenTechMedia . Такие компании, как Nissan и Mercedes-Benz Energy, объявили о пилотных проектах по превращению старых автомобильных аккумуляторов в массивные системы хранения энергии, чтобы помочь с колебаниями мощности в сети.

Элементы питания

История

Типы батарей

Химические системы

Сухие батареи

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Предотвращение электролиза

Никель-металл-гидридные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-полимерные аккумуляторы

Литий-железодисульфидные батареи

Зарядные устройства

Хранение

Устройства

Элементы питания

Батарейки и элементы питания. Принцип действия

Правила и рекомендации по эксплуатации элементов питания

Классификация элементов питания. Технические статьи инженеров ВЕСТ-ЭЛ

Первичные элементы питания

Вторичные элементы питания

Вторичные элементы питания – перезаряжаемые

Никель-металлогидридные батареи (NiMH)

Ионно-литиевые батареи (Li-Ion)

Батареи на базе кобальтита лития (LiCoO2)

Литий-полимерные батареи на диоксиде кобальта (CoO2)

Литий-фосфатные батареи (LiFePO4)

Батареи на основе литий-марганцевой шпинели (LiMn2O4)

Одноразовые первичные батареи

Бытовые щелочные и диоксид-марганцевые батареи

Кнопочные батареи (щелочные, литиевые, воздушно-щелочные и пр.)

Литиевые батареи

15G(A316/R6/AA)4, Элемент питания солевой (4шт) 1.5В

Описание

Технические параметры

Техническая документация

Видео

15A(A316/LR6/AA)4, Элемент питания алкалиновый Super (4шт) 1.5В

Описание

Технические параметры

Техническая документация

Видео

Tesla прибывают в Техас — TechCrunch

Батареи, которые могут сделать ископаемое топливо устаревшим

Батареи заряжают нашу планету, но какова их стоимость?

Большая зеленая дилемма

Почему батареи — ключ к зеленой мечте Байдена: QuickTake

1. Почему батарейки так важны?

2. Каковы планы Байдена в отношении батарей?

3. Кто их сейчас делает?

4. Что с этим делать?

С каждым годом дешевле

5.Какое влияние все это окажет?

6. Как батареи используются для экологически чистой энергии?

7. Как это сработало?

8. Что еще есть в плане Байдена?

9. Почему?

Справочная полка

Бытовые батареи | Метро

Общие опасные ингредиенты

Возможные опасности

Хранилище

Утилизация

Альтернативы

все, что вам нужно знать

Из каких аккумуляторов делают

Как работают батарейки

На что не годятся батареи

Электроэнергия на заднем дворе

Старые аккумуляторы для электронных велосипедов Lime теперь питают эти Bluetooth-динамики

Что добавить в аккумулятор электролит или воду: Что доливать в современные АКБ: воду или электролит?

Производитель аккумулятор tornado: Аккумуляторы Tornado отзывы и цена

Добавить комментарий Отменить ответ