Электролит щелочной

 

Описание: Электролитом для аккумуляторов служит водный раствор гидрата окиси калия технического высшего сорта плотностью (1200+) кг/куб.м (1,19-1,21 г/куб.см) с добавкой 20 г/л гидрата окиси лития. 

При температуре окружающей среды от — 20 град.С  до — 40 град.С плотность электролита должна быть 1,26-1,28 г/куб.см без добавки гидрата окиси лития.

Для уменьшения испарения воды из раствора электролита рекомендуется залить в каждый аккумулятор индустриальное масло И-20А ГОСТ 20799-88 слоем 4-5 мм, сдерживающее накопление карбонатов.

 

Предлагаем электролит гарантированно высокого качества, изготовленный по ТУ 2384-006-52124071-2008. Плотность 1,2. Готов к использованию в нормальных условиях эксплуатации (от + 35 до  — 20 град С). Упакован в полиэтиленовые канистры емкостью 10 литров.

Состав электролита

№ п/п	Наименование показателя	Требования ГОСТ (ТУ)	Результаты анализа
1.	Плотность при 20 С, г/см куб.	1-19-1,20	1,2
2.	Содержание гидроокиси калия, %	24	24
3.	Содержание гидроокиси лития, %	1	1

 

Таблица расчета требуемого количества электролита (в литрах) для заливки  АКБ  различных типов

К-во, шт.	5НК-125	5НК-80	5НК-55	5KPL70P
1	6. 65	4	2,4	3,5
2	13,30	8	4,8	7,0
3	19,95	12	6,6	10,5
4	26,60	16	9,6	14
5	33,25	20	12,0	17,5
6	39,90	24	14,4	21
7	46,55	28	16,8	24,5
8	53,20	32	19,2	28
9	59,85	36	21,6	31,5
10	66,50	40	24,0	35
11	73,15	44	26,4	38,5
12	79,80	48	28,8	42
13	86,45	52	31,2	45,5
14	93,10	56	33,6	49
15	99,75	60	36,0	52,5

 

По вопросам приобретения продукции обращайтесь в отдел продаж нашей компании.
Наш адрес: 197374, г. Санкт-Петербург, ул. Мебельная, 1/2

Наши телефоны: 8 (812) 324-18-02
Факс: 8 (812) 324-18-01
E-Mail: [email protected]
Контактное лицо: Валькова Валентина Ивановна

 

Каталог продукции

 

Плотность аккумулятора – что это такое, как измеряется и зачем нужна

Про автомобильные аккумуляторы на нашем сайте написано уже немало статей, однако один аспект регулярно оказывался вне нашего поля зрения, а именно что такое плотность аккумулятора, зачем она нужна, как измеряется и так далее. С другими показателями батареи: емкостью, силой пускового тока и так далее – ситуация простая, они понятные, объективные и их даже замерять не нужно, потому что все указано на этикетке. А вот что такое плотность и зачем она нужна понятно далеко не всем. А между тем это очень важно.

Измерение плотности электролита аккумулятора

Что такое плотность

Чтобы ответить на этот вопрос нам придется разобрать принцип работы аккумулятора и посмотреть на него с точки зрения химии. Само устройство простое и известно каждому автолюбителю – свинцовые пластины помещены в специальную жидкость, которую называют электролитом. Электролит — это ни что иное как смесь дистиллированной воды и серной кислоты (h3SO4).

Устройство аккумулятора

Химическая сторона вопроса тоже проста. Свинцовые пластины делятся на две части: есть отрицательно заряженные пластины из обычного свинца (Pb), и положительно заряженные пластины, которые представляют собой диоксид свинца (PbO). Диоксид, если кто помнит из школьного курса химии, это соединение с увеличенным количеством кислорода. Из-за избытка кислорода оно не очень устойчивое и легко вступает в химическую реакцию. Именно на этой особенности и построена работа аккумулятора. Свинцовые пластины начинают взаимодействовать с серной кислотой, кислород «отсоединяется» от свинца, а свинец вытесняет водород из серной кислоты, образуя сульфат свинца (PbSO4). Оставшиеся не у дел кислород и водород соединяются вместе в воду (h3O).

Пластины в аккумуляторе

Когда машина заведена и аккумулятор заряжается от генератора происходит обратный процесс – электролит кипит, вода распадается на водород и кислород, которые «отвоевывают» себе места в кислоте и свинце, снова становясь PbO и h3SO4. При следующем пуске двигателя они снова превращаются в сульфат свинца и воду, и так по кругу. Но с той лишь оговоркой, что вечного двигателя не изобрели, и сульфат свинца распадается не полностью. С каждым новым циклом зарядка-разрядка в пластинах все меньше становится чистого свинца, который может поучаствовать в химической реакции. Когда его станет совсем мало, аккумулятор отправится в пункты приема вторсырья, а владелец машины в магазин за новой батареей. Впрочем, в нормальных условиях это происходит нечасто: примерно раз в пять лет.

Замер плотности электролита аккумулятора

Это все очень интересно, но причем тут плотность? Так вот как раз плотность это соотношение воды и серной кислоты в электролите. Электролит в любом состоит из двух этих компонентов, но важно соотношение. Если серной кислоты очень мало, а воды много, то нечему будет взаимодействовать со свинцом и давать ток, необходимый для запуска мотора. В сильно разряженных аккумуляторах электролит почти полностью превращается в воду, машину с таким не заведешь.

Как замерить плотность

Для измерения плотности электролита придуман специальный прибор, который называется ареометр. Это стеклянная трубочка, которая имеет балласт в нижней части. Показание зависит от того насколько глубоко погрузится опущенный в электролит прибор. Чем меньше плотность, тем ниже он уйдет. В верхней части прибора есть шкала, которая позволяет считывать значения плотности. Сама процедура очень проста – выкручиваются крышки всех банок и в них по очереди опускается прибор. Обычно считается среднее значение по всем секциям.

Ареометр

Какая должна быть плотность электролита вопрос неоднозначный. Значение нормы сильно зависит от условий проведения замера. Классическим считается показание 1,27-1,28 г/см.куб, но это если замерять при температуре +20 С. Чем холоднее окружающая среда, тем выше должна быть плотность. Например, при -20 хорошим значением будет уже 1,29г/см.куб. И дело тут не только в том, что при низких температурах проводимость тока ухудшается. Серная кислота не позволяет электролиту замерзнуть при отрицательных температурах. Если ее концентрация будет мала, то электролит превратится в лед, батарея замерзнет. Если плотность ниже 1,2 г/см.куб, то этого мало даже для жаркого лета.

Плотность аккумулятора

Что делать если ареометр показал очень маленькую плотность. Ставить аккумулятор на зарядку! Зарядное устройство позволит рассульфатизировать свинцовые пластиты и высвободить серную кислоту. А что если просто долить чистой серной кислоты? Этот способ тоже поможет повысить плотность, но он больше используется на крайнем севере, где к плотности электролита повышенные требования, и кстати, чистую серную кислоту никто не льет, используется так называемый замещающий электролит, с повышенным содержанием кислоты. Но такие манипуляции требуют опыта и хорошего понимания процесса, для обычных водителей самый правильный путь повышения плотности – подзарядка.

Зарядка аккумулятора

Помимо того, что замер плотности позволяет понять состояние аккумулятора, это еще и один из способов его диагностики. Замер нужно проводить во всех «банках» и сравнивать значение. Допустимым считается разброс в 0,02 г/см.куб, если отклонение больше, значит в каких-то ячейках аккумулятора есть электрические проблемы, например, короткое замыкание. Эксплуатировать такой аккумулятор нельзя.

Плотность и долив воды

В прошлых разделах мы не упомянули о еще одном аспекте, связанном с плотностью – это долив воды. Водители со стажем помнят, что раньше в аккумуляторы нужно было постоянно доливать дистиллированную воду, потом появились так называемые необслуживаемые батареи, в которые доливать вроде как ничего не нужно. Как так получается?

Помните, мы описывали процесс зарядки аккумулятора, когда электролит закипает и вытесняет свинец. При кипении вода имеет свойство выпариваться, ее количество от цикла к циклу уменьшается. Казалось бы, в химических процессах аккумулятора она не участвует, почему важно, чтобы воды было много? Да потому, что свинцовые пластины должны быть полностью погружены в электролит. Если воды мало, то пластины не всей массой взаимодействуют с серной кислотой. Такие ячейки уже не могут отдавать много тока, для запуска мотора может не хватить. Кроме того, выпаривание воды может очень сильно поднять плотность. Поэтому в обслуживаемые аккумуляторы нужно периодически подливать воду. И именно воду, а не готовый электролит, ведь серная кислота выпариванию не подвержена.

Долив воды в аккумулятор

Почему же в современных АКБ подливать уже ничего не нужно. Там вода не выпаривается? Выпаривается, но значительно меньше. Дело в том, что в старые аккумуляторы для механической прочности свинцовых пластин добавляли сурьму, которая разлагает воду на водород и кислород и способствует выпариванию, в новых используют присадки кальция. Такие аккумуляторы хуже переносят глубокий разряд, но зато и расход воды у них очень маленький. Да, она тоже выпаривается, но в таком количестве, что запаса, по расчетам конструкторов, должно хватить на весь срок жизни аккумулятора. Обычно, действительно, хватает, но могут быть исключения.

Итого

Для многих читателей так мог и остаться непонятным вопрос, а зачем же все-таки заниматься измерением плотности электролита аккумулятора? Ответ простой – это поможет минимизировать количество ситуаций, когда не получилось завести мотор из-за разрядки батареи, и понять в каких случаях есть смысл в зарядке, а в каких пришла пора идти за новым аккумулятором. Тем более, что сама процедура измерения плотности очень проста – открутил крышку банки, опустил прибор, посмотрел значение. Не слишком сложные телодвижения, чтобы быть уверенным в пуске двигателя.

Автор — Александр Нечаев.

Все, что вам нужно знать о плотности энергии литиевых батарей

Перейти к содержимому Все, что вам нужно знать о плотности энергии литиевой батареи

В последние годы быстро развиваются новые области, такие как транспортные средства на новой энергии, хранение энергии, связь и центры обработки данных, что в значительной степени способствовало разработке литий-ионных аккумуляторов большой емкости. Различные области выдвинули более высокие требования к плотности энергии литий-ионных аккумуляторов.

Материал для накопления активной энергии литий-ионных аккумуляторов представляет собой материал положительного и отрицательного электродов. Способ увеличить плотность энергии для положительного электрода состоит в том, чтобы увеличить разрядное напряжение и разрядную емкость. Для материалов отрицательного электрода это высокая емкость и низкое среднее напряжение удаления лития.

В литий-ионных батареях третьего поколения, главной целью которых является повышение плотности энергии, материалы положительного и отрицательного электродов находятся на стадии модернизации и модернизации. В дальнейшем дальнейшее увеличение плотности энергии будет направлено на разработку аккумуляторов с отрицательными электродами из металлического лития.

Что такое плотность энергии батареи?

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

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

Плотность энергии относится к количеству энергии, хранящейся в определенной единице пространства или массы материи. Плотность энергии батареи — это электрическая энергия, выделяемая средней единицей объема или массы батареи.

Плотность энергии батареи обычно делится на два измерения: весовая плотность энергии и объемная плотность энергии.

Как рассчитать плотность энергии литиевых батарей?

Плотность энергии (Вт·ч/л) = емкость аккумулятора × напряжение/объем разрядной платформы, базовая единица измерения – Вт·ч/л

Вес батареи Плотность энергии = емкость батареи × разрядная платформа/ вес, базовая единица измерения – Втч/кг

Напряжение платформы железных батарей: 3,2 В; напряжение платформы тройных литиевых батарей обычно составляет 3,7 В.

Цилиндрический объем=πr2×h

Призматический или другой объем = длина×ширина×высота

Чем выше плотность энергии батареи, тем больше энергии запасается на единицу объема или веса.

Знаете ли вы плотность энергии этих аккумуляторов?

Типы мономерных ячеек	Плотность энергии
Свинцово-кислотный аккумулятор	30-50 Втч/кг
Никель-кадмиевая батарея	45-80 Втч/кг
Никель-металлогидридная батарея	60-120 Втч/кг
Литий-ионный аккумулятор	50-260 Втч/кг

Согласно диаграмме ablve, мы можем легко понять, что литиевый элемент может достигать наивысшей плотности энергии. Именно по этой причине литиевые батареи широко используются во всем мире, и их можно использовать в самых разных аспектах.

Итак,

Что именно ограничивает плотность энергии литиевых батарей?

Основной причиной является химическая система батареи.

Вообще говоря, четыре части литиевой батареи очень важны: положительный электрод, отрицательный электрод, электролит и диафрагма. Положительный и отрицательный полюса — это места, где происходят химические реакции, которые эквивалентны вторым жилам губернатора, и можно увидеть их важный статус.

Все мы знаем, что плотность энергии аккумуляторной системы с тройным литием в качестве положительного электрода выше, чем плотность энергии аккумуляторной системы с литий-железо-фосфатом в качестве положительного электрода. Почему это?

Большинство существующих анодных материалов для литий-ионных аккумуляторов в основном представляют собой графит с теоретической емкостью в граммах 372 мАч/г графита. Теоретическая емкость в граммах катодного материала из фосфата лития-железа составляет всего 160 мАч/г, а тройного материала никель-кобальт-марганец (NCM) составляет около 200 мАч/г. Согласно теории ствола, уровень воды определяется самой короткой частью ствола, а нижний предел плотности энергии литий-ионных аккумуляторов зависит от материала катода. Платформа напряжения фосфата лития-железа составляет 3,2 В, а тройной индекс — 3,7 В. По сравнению с двумя фазами плотность энергии выше, а разница составляет 16%.

Конечно, помимо химической системы, уровень технологии производства, такой как плотность уплотнения и толщина фольги, также будет влиять на плотность энергии. Вообще говоря, чем больше плотность уплотнения, тем выше емкость батареи в ограниченном пространстве, поэтому плотность уплотнения основного материала также рассматривается как один из эталонных показателей плотности энергии батареи.

В четвертом эпизоде ​​«Великого тяжелого оружия II» эпоха Ниндэ использовала 6-микронную медную фольгу, используя передовые технологии для увеличения плотности энергии.

Как повысить плотность энергии литиевой батареи?

Внедрение новой системы материалов, точная настройка конструкции литиевой батареи и улучшение производственных возможностей — вот три этапа, на которых инженеры-исследователи должны «танцевать с длинными рукавами». Ниже мы объясним, исходя из двух измерений мономера и системы.

– – плотность энергии мономера, в основном зависящая от прорывов в химической системе

01 Увеличить размер батареи

Производители батарей могут добиться эффекта увеличения мощности, увеличив размер исходной батареи. Пример, с которым мы наиболее знакомы: Tesla, известная компания по производству электромобилей, которая стала лидером в использовании батарей Panasonic 18650, будет заменена новой батареей 21700.

Однако «жирность» или «удлинение» батареи — это только симптом, а не лекарство. Чтобы нарисовать дно чайника, нужно найти ключевую технологию для повышения плотности энергии материалов положительного и отрицательного электродов, из которых состоит аккумуляторная батарея, и состава электролита.

02 Изменить химическую систему

Как упоминалось ранее, плотность энергии батареи зависит от положительного и отрицательного электродов батареи. Поскольку текущая плотность энергии материала анода намного больше, чем у катода, необходимо постоянно улучшать материал катода для увеличения плотности энергии.

Положительный электрод с высоким содержанием никеля

Тройные материалы обычно относятся к большому семейству оксидов лития, никеля, кобальта и марганца. Мы можем изменить производительность батареи, изменив соотношение никеля, кобальта и марганца.

Как видно из нескольких типичных тройных материалов на рисунке 5, доля никеля становится все выше и выше, а доля кобальта становится все ниже и ниже. Чем выше содержание никеля, тем выше удельная емкость элемента. Кроме того, из-за нехватки ресурсов кобальта увеличение доли никеля приведет к сокращению использования кобальта.

Кремниевый углеродный отрицательный электрод

Удельная емкость материала анода на основе кремния может достигать 4200 мАч/г, что намного выше теоретической удельной емкости графитового анода 372 мАч/г, поэтому он стал мощным заменителем графита анод.

В настоящее время использование кремний-углеродных композиционных материалов для повышения удельной энергии аккумуляторов является одним из признанных промышленностью направлений развития анодных материалов литий-ионных аккумуляторов. Модель 3, выпущенная Tesla, использует отрицательный электрод из кремния и углерода.

В будущем, если вы хотите сделать еще один шаг вперед — преодолеть порог в 350 Втч/кг для одиночных элементов, коллегам в отрасли, возможно, придется сосредоточиться на литий-металлических системах батарей с отрицательным электродом, но это также означает, что вся батарея изменения и уточнения производственного процесса.

03 Энергоемкость системы: повышение эффективности группировки блоков батарей

Группировка блоков батарей проверяет способность «осадных львов» батарей выстраивать в ряд отдельные батареи и модули. Необходимо брать безопасность за основу и максимально использовать каждый сантиметр пространства.

Существуют в основном следующие способы «уменьшения» аккумуляторной батареи.

Оптимизация структуры расположения

Что касается размеров, внутреннюю компоновку системы можно оптимизировать, чтобы сделать внутренние части аккумуляторной батареи более компактными и эффективными.

Оптимизация топологии

С помощью моделирования и расчетов мы реализовали проект снижения веса с целью обеспечения жесткости и надежности конструкции. С помощью этой технологии можно реализовать оптимизацию топологии и оптимизацию морфологии, что в конечном итоге поможет реализовать легкий вес батарейного отсека.

Выбор материала

Мы можем выбрать материалы с низкой плотностью, такие как верхняя крышка аккумуляторной батареи, которая постепенно изменилась с традиционной верхней крышки из листового металла на композитную верхнюю крышку, что может уменьшить веса примерно на 35%. Что касается нижнего ящика аккумуляторной батареи, он постепенно изменился с традиционной схемы из листового металла на схему из алюминиевого профиля, что уменьшило вес примерно на 40%, а эффект легкости очевиден.

============================================== =========================

Вопросы и ответы

1. Какая батарея имеет самую высокую плотность энергии?

По сравнению с другими высококачественными аккумуляторами (никель-кадмиевые или никель-металлогидридные) литий-ионные аккумуляторы имеют ряд преимуществ. У них одна из самых высоких плотностей энергии среди аккумуляторных технологий на сегодняшний день (100-265 Втч/кг или 250-670 Втч/л).

2. Зачем вам нужен аккумулятор с высокой плотностью энергии?

Чтобы лучше понять литий-ионные батареи, вы должны понять, почему высокая плотность энергии является желательной чертой батареи. Аккумулятор с высокой плотностью энергии имеет более длительное время работы от аккумулятора по сравнению с размером аккумулятора. С другой стороны, батарея с высокой плотностью энергии может отдавать такое же количество энергии, но занимать меньшую площадь по сравнению с батареей с более низкой плотностью энергии. Это значительно расширяет возможности применения аккумуляторов.

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

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

3.

Какова плотность энергии мономера?

Плотность энергии батареи часто указывает на два разных понятия: плотность энергии отдельной ячейки и плотность энергии аккумуляторной системы.

Аккумуляторная батарея — это наименьшая единица аккумуляторной системы. M батарей образуют модуль, а N модулей образуют аккумуляторную батарею. Это основная структура аккумуляторной батареи автомобиля.

Плотность энергии отдельной клетки, как следует из названия, представляет собой плотность энергии на уровне отдельной клетки.

4. Какова плотность энергии системы?

Плотность энергии системы относится к весу или объему всей аккумуляторной системы после того, как комбинация мономеров завершена, чем всей аккумуляторной системы. Поскольку аккумуляторная система содержит систему управления аккумуляторной батареей, систему терморегулирования, цепи высокого и низкого напряжения и т. д., которые занимают часть веса и внутреннего пространства аккумуляторной системы, плотность энергии аккумуляторной системы ниже, чем мономера.

Плотность энергии системы = мощность аккумуляторной системы/масса аккумуляторной системы или объем аккумуляторной системы.

DNKPOWER2023-02-15T03:49:36+00:00 Ссылка для загрузки страницы Перейти к началу

Университет мощных литий-ионных аккумуляторов

ПРИМЕЧАНИЕ : Эта статья была заархивирована . Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей новой версией «Типы литий-ионных аккумуляторов».

Большинство литий-ионных аккумуляторов для портативных устройств изготовлены на основе кобальта. Система состоит из положительного электрода из оксида кобальта (катода) и графитового углерода в отрицательном электроде (аноде). Одним из основных преимуществ батареи на основе кобальта является ее высокая плотность энергии. Длительное время работы делает эту химию привлекательной для мобильных телефонов, ноутбуков и камер.

Широко используемый литий-ионный на основе кобальта имеет недостатки; он предлагает относительно низкий ток разряда. Большая нагрузка приведет к перегреву рюкзака, что поставит под угрозу его безопасность. Цепь безопасности батареи на основе кобальта обычно ограничивается скоростью заряда и разряда около 1С. Это означает, что элемент 18650 емкостью 2400 мАч можно заряжать и разряжать только максимальным током 2,4 А. Другим недостатком является увеличение внутреннего сопротивления, которое происходит при езде на велосипеде и старении. Через 2-3 года использования аккумулятор часто приходит в негодность из-за большого падения напряжения под нагрузкой, вызванного большим внутренним сопротивлением. Рисунок 1 иллюстрирует кристаллическую структуру оксида кобальта.

Рис. 1. Катод из кристаллического оксида лития-кобальта имеет «слоистую» структуру . Ионы лития показаны связанными с оксидом кобальта. Во время разряда ионы лития перемещаются от катода к аноду. Поток меняет направление при зарядке.

В 1996 году ученым удалось использовать оксид лития-марганца в качестве катодного материала. Это вещество образует трехмерную структуру шпинели, улучшающую ионный поток между электродами. Высокий поток ионов снижает внутреннее сопротивление и увеличивает нагрузочную способность. Сопротивление остается низким при циклировании, однако батарея стареет, а общий срок службы аналогичен сроку службы кобальта. Шпинель по своей природе обладает высокой термической стабильностью и требует меньше схем безопасности, чем кобальтовая система. Низкое внутреннее сопротивление ячейки является ключом к высокой производительности. Эта характеристика дает преимущества при быстрой зарядке и сильноточной разрядке. Литий-ионный аккумулятор на основе шпинели в ячейке 18650 может разряжаться при токе 20-30А с минимальным тепловыделением. Допускаются короткие односекундные импульсы нагрузки, вдвое превышающие указанный ток. Некоторое накопление тепла невозможно предотвратить, и температура ячейки не должна превышать 80°C.

Рис. 2: Катодный кристалл оксида лития-марганца имеет «трехмерную каркасную структуру» . Эта структура шпинели, которая обычно состоит из ромбовидных форм, соединенных в решетку, появляется после первоначального формирования. Эта система обеспечивает высокую проводимость, но более низкую плотность энергии.

Шпинелевая батарея имеет и недостатки. Одним из наиболее существенных недостатков является меньшая емкость по сравнению с системой на основе кобальта. Шпинель обеспечивает примерно 1200 мАч в корпусе 18650, что примерно вдвое меньше, чем у кобальтового эквивалента. Несмотря на это, шпинель по-прежнему обеспечивает плотность энергии, которая примерно на 50% выше, чем у эквивалента на основе никеля.

Рисунок 3: Формат ячейки 18650. Размеры этой часто используемой ячейки: 18 мм в диаметре и 65 мм в длину.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы еще не достигли полной зрелости, и технология постоянно совершенствуется. Анод в современных элементах состоит из смеси графита, а катод — из комбинации лития и других выбранных металлов. Следует отметить, что все материалы в батарее имеют теоретическую плотность энергии. С литий-ионным анодом хорошо оптимизирован, и можно добиться небольших улучшений с точки зрения изменений конструкции. Катод, однако, обещает дальнейшие усовершенствования. Поэтому исследования аккумуляторов сосредоточены на материале катода. Еще одна часть, которая имеет потенциал, — это электролит. Электролит служит реакционной средой между анодом и катодом.

Аккумуляторная промышленность постепенно увеличивает мощность на 8-10% в год. Ожидается, что эта тенденция сохранится. Это, однако, далеко от закона Мура, который определяет удвоение количества транзисторов на кристалле каждые 18-24 месяца. Перевод этого увеличения на батарею будет означать удвоение емкости каждые два года. Вместо двух лет литий-ион удвоил свою энергоемкость за 10 лет.

Современные литий-ионные аккумуляторы бывают разных видов, и различия в составе в основном связаны с материалом катода. В приведенной ниже таблице 1 представлены наиболее часто используемые сегодня на рынке литий-ионные аккумуляторы. Для простоты мы объединяем химические вещества в четыре группы: кобальт, марганец, NCM и фосфат.

Chemical name	Material	Abbreviation	Short form	Notes
Lithium Cobalt Oxide 1 Также кобальт лития или литий-ион-кобальт)	LiCoO 2 (60% Co)	LCO	Литий-кобальт	Высокая производительность; for cell phone laptop, camera
Lithium Manganese Oxide 1 Also Lithium Manganate or lithium-ion-manganese	LiMn 2 O 4	LMO	Литий-марганец или шпинель	Наиболее безопасный; меньшая емкость, чем у литий-кобальта, но высокая удельная мощность и длительный срок службы. Электроинструменты, электровелосипеды, электромобили, медицинские, для любителей.
Lithium Iron Phosphate 1	LiFePO 4	LFP	Li-phosphate
Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide 1 , также оксид лития-марганца-кобальта	LiNiMnCoO 2 (10–20% Co)	NMC	NMC
Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide 1	LiNiCoAlO 2 9% Co)	NCA	NCA	Приобретение значения в электроприводах и энергосистемах0328 LI 4 TI 5 O 12	LTO	LI-TITANATE

. ЛИТАНА

. При необходимости мы будем использовать краткую форму.

¹ Материал катода

² Материал анода

Литий-ионный аккумулятор на основе кобальта впервые появился в 1991 году и был представлен Sony. Эта химия батареи получила быстрое признание из-за ее высокой плотности энергии. Возможно, из-за более низкой плотности энергии литий-ион на основе шпинели имел более медленный старт. При появлении в 1996 мир требовал более длительного времени работы больше всего на свете. Из-за необходимости высокой скорости тока на многих портативных устройствах шпинель теперь вышла на передний план и пользуется большим спросом. Требования настолько велики, что производители, выпускающие эти батареи, не в состоянии удовлетворить спрос. Это одна из причин, почему так мало рекламы делается для продвижения этого продукта. E-One Moli Energy (Канада) — ведущий производитель литий-ионной шпинели цилиндрической формы. Они специализируются на форматах ячеек 18650 и 26700. Другими крупными производителями литий-ионных аккумуляторов на основе шпинели являются Sanyo, Panasonic и Sony.

Sony уделяет особое внимание никель-кобальт-марганцевой (NCM) версии. Катод включает в себя кобальт, никель и марганец в кристаллической структуре, которая образует многометаллический оксидный материал, к которому добавлен литий. Производитель предлагает ряд различных продуктов в рамках этого семейства аккумуляторов, предназначенных для пользователей, которым требуется либо высокая плотность энергии, либо высокая нагрузочная способность. Следует отметить, что эти два атрибута нельзя было совмещать в одном и том же пакете; между ними есть компромисс. Обратите внимание, что NCM заряжается до 4,10 В на элемент, что на 100 мВ ниже, чем у кобальта и шпинели. Зарядка этой батареи до 4,20 В на элемент обеспечит более высокую емкость, но срок службы будет сокращен. Вместо обычных 800 циклов, достигаемых в лабораторных условиях, количество циклов сократится примерно до 300.

Новейшим дополнением к семейству литий-ионных аккумуляторов является система A123, в которой в катод добавляются нанофосфатные материалы. Утверждается, что он имеет самую высокую удельную мощность в Вт / кг среди имеющихся в продаже литий-ионных аккумуляторов. Элемент может непрерывно разряжаться до 100% глубины разряда при температуре 35°C и может выдерживать импульсы разряда до 100°C. Система на основе фосфатов имеет номинальное напряжение около 3,3 В на элемент, а пиковое напряжение заряда составляет 3,60 В. Это ниже, чем у литий-ионной батареи на основе кобальта, и для батареи потребуется специальное зарядное устройство. Компания Valance Technology была первой, кто начал коммерциализацию литий-ионных аккумуляторов на основе фосфатов, и их элементы продаются под маркой Saphion.

На рис. 4 мы сравниваем плотность энергии (Втч/кг) трех литий-ионных химических элементов и сопоставляем их с традиционными свинцово-кислотными, никель-кадмиевыми и никель-металлогидридными. Можно увидеть постепенное улучшение марганца и фосфата по сравнению со старыми технологиями. Кобальт обеспечивает самую высокую плотность энергии, но менее термически стабилен и не может обеспечивать большие токи нагрузки.

Рис. 4: Плотность энергии обычных аккумуляторов.

Определение плотности энергии и плотности мощности

Плотность энергии (Втч/кг) — это показатель того, сколько энергии может удерживать батарея. Чем выше плотность энергии, тем дольше будет время работы. Литий-ионные аккумуляторы с кобальтовыми катодами обеспечивают самую высокую плотность энергии. Типичными приложениями являются сотовые телефоны, ноутбуки и цифровые камеры.
Плотность мощности (Вт/кг) указывает, сколько энергии батарея может обеспечить по запросу. Основное внимание уделяется вспышкам мощности, таким как сверление тяжелой стали, а не времени выполнения. Литий-ионные на основе марганца и фосфата, а также химические вещества на основе никеля являются одними из лучших. Аккумуляторы с высокой удельной мощностью используются для электроинструментов, медицинских приборов и транспортных систем.

Можно провести аналогию между плотностью энергии и мощности с бутылкой с водой. Размер бутылки — это плотность энергии, а отверстие — плотность мощности. Большая бутылка может вместить много воды, а большое горлышко может быстро ее наполнить. Большой контейнер с широким горлышком — лучшее сочетание.

Путаница с напряжением

В течение последних 10 лет было известно, что номинальное напряжение литий-ионного аккумулятора составляет 3,60 В на элемент. Это была довольно удобная цифра, потому что она соответствовала трем никелевым батареям (1,2 В на ячейку), соединенным последовательно. Использование более высокого напряжения элемента для литий-ионных аккумуляторов отражает лучшие показания мощности в ватт-часах на бумаге и представляет собой маркетинговое преимущество, однако производитель оборудования будет по-прежнему исходить из того, что элемент рассчитан на 3,60 В.
Номинальное напряжение литий-ионной батареи рассчитывается путем взятия полностью заряженной батареи с напряжением около 4,20 В, полной разрядки ее до напряжения около 3,00 В со скоростью 0,5°C при измерении среднего напряжения.

Из-за более низкого внутреннего сопротивления среднее напряжение системы шпинели будет выше, чем у эквивалента на основе кобальта. Чистая шпинель имеет наименьшее внутреннее сопротивление, а номинальное напряжение ячейки составляет 3,80 В. Исключением снова является литий-ионный на основе фосфата. Эта система больше всего отличается от обычной литий-ионной системы 9.0003

Продление срока службы батареи благодаря умеренности

Срок службы батареи увеличивается при бережном обращении. Высокие зарядные напряжения, чрезмерная скорость заряда и экстремальные условия нагрузки отрицательно сказываются на сроке службы батареи. Долговечность часто является прямым результатом воздействия окружающей среды. Следующие рекомендации предлагают способы продлить срок службы батареи.

-Время, в течение которого батарея остается на уровне 4,20/ячейка, должно быть как можно короче. Длительное высокое напряжение способствует коррозии, особенно при повышенных температурах. Шпинель менее чувствительна к высокому напряжению.

-3,92 В/ячейка — лучший верхний порог напряжения для литий-ионных аккумуляторов на основе кобальта. Было показано, что зарядка аккумуляторов до этого уровня напряжения удваивает срок службы. Литий-ионные системы для оборонных приложений используют более низкий порог напряжения. Минус — намного меньшая емкость.

— Ток заряда литий-ионного аккумулятора должен быть умеренным (0,5°C для литий-ионного аккумулятора на основе кобальта). Меньший зарядный ток сокращает время, в течение которого элемент находится при напряжении 4,20 В. Зарядка в 0,5C лишь незначительно увеличивает время зарядки по сравнению с 1C, потому что дозарядка будет короче. Зарядка с высоким током имеет тенденцию преждевременно подталкивать напряжение к пределу напряжения.

— Не разряжайте литий-ион слишком глубоко. Вместо этого заряжайте его часто. У литий-ионных нет проблем с памятью, как у никель-кадмиевых аккумуляторов. Для кондиционирования не требуются глубокие разряды.

— Не заряжайте литий-ионные аккумуляторы при температуре ниже нуля. Несмотря на прием заряда, произойдет необратимое покрытие металлическим литием, что ставит под угрозу безопасность батареи.

Мало того, что литий-ионный аккумулятор прослужит дольше благодаря более низкой скорости зарядки; умеренная скорость разряда также помогает. На рис. 5 показан срок службы в зависимости от скоростей заряда и разряда. Обратите внимание на улучшение лабораторных характеристик при скорости заряда и разряда 1C по сравнению с 2 и 3C.

Рисунок 5: Срок службы литий-ионных аккумуляторов в зависимости от скорости заряда и разряда. Литий-кобальт обладает самой высокой плотностью энергии. Разное Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2013 - 2019 KS-MOTO +7 (911) 924 3 942 +7 (812) 924 3 942 г. Санкт-Петербург,