Почему падает плотность электролита в аккумуляторе


причины, как увеличить показатель с помощью долива воды

Раствор электролита является катализатором электрохимической реакции, благодаря которой аккумуляторная батарея работает. Он на 65% состоит из дистиллированной воды, а оставшиеся 35% составляет кислота. Чтобы реакция протекала с необходимой скоростью, электролит должен обладать определенной концентрацией. Разобравшись с причиной, почему падает плотность электролита в аккумуляторе, можно восстановить работу АКБ.

Причины падения показателя

Перед тем как увеличить плотность в аккумуляторе, необходимо разобраться в причинах происходящего. Для любой аккумуляторной батареи изменение этого параметра считается нормальным явлением. Когда АКБ разряжается, то он падает и наоборот.

Если же после зарядки аккумулятор не способен удерживать заряд, то плотность электролита упала ниже минимально допустимого уровня.

Причин, почему падает плотность в аккумуляторе, может быть несколько:

  • Батарея просто разряжена.
  • Из-за перезаряда АКБ часть раствора выкипела.
  • Вода была долита, но концентрация раствора не контролировалась.

С первым пунктом все предельно ясно, и дополнительных комментариев здесь не требуется. А вот причины кипения раствора известны далеко не каждому автовладельцу. Следует заметить, что этот процесс в сравнении с кипением воды имеет иную природу. Во втором случае он активируется благодаря нагреванию емкости. Вполне очевидно, что аккумулятор никто не подогревает, но при этом электролит кипит.

Причина этого в физически-химических процессах, протекающих в АКБ. Если она отключена от бортовой электросети или зарядного устройства, то электролит не будет кипеть. Под воздействием электрического тока в растворе активируется процесс электролиза, а молекулы воды распадаются на водород и кислород. Именно эти газы и поднимаются в виде пузырьков.

Многим автолюбителям, особенно начинающим, известна ситуация: долил воды в аккумулятор — пропала плотность. Во время технического обслуживания батареи необходимо в обязательном порядке контролировать этот показатель. В противном случае концентрация раствора будет постепенно снижаться.

Подготовка батареи

Когда автолюбителю известно, почему упала плотность электролита в аккумуляторе, то сразу поднимать ее не стоит. Необходимо провести некоторые подготовительные мероприятия. Для этого следует убедиться в выполнении нескольких условий:

  • Батарея заряжена.
  • Температура раствора в элементах питания составляет от 20 до 25 градусов.
  • Уровень электролита в каждой банке соответствует норме.
  • Аккумулятор не имеет механических повреждений.

Если АКБ оказалась разряжена, сначала следует восстановить ее емкость. Затем в обязательном порядке проводится измерение плотности раствора, так как концентрация кислоты может быть ниже нормы. Возможна ситуация, в которой этот параметр раствора после перезарядки в элементах питания отличается. Следует помнить, что допустимая разница этого показателя составляет максимум 0,01 кг/см3. Для выравнивания значений плотности в банках необходимо провести корректирующую подзарядку. Делается это следующим образом:

  • Сила тока уменьшается в 2−3 раза в сравнении с номинальным показателем.
  • Батарея заряжается в течение 1−2 часов.

Если этот метод не помог решить проблему, придется предпринимать более серьезную меру, долив корректирующего электролитного раствора. Здесь необходимо заметить, что использовать его можно только в крайнем случае.

Корректирующим называется электролит, плотность которого составляет 1,4 кг/см3.

Сначала автолюбитель должен проверить АКБ и узнать, почему пропадает концентрация раствора. Если это произошло из-за кипения воды, то корректирующий электролит доливать нельзя. Используется он лишь в двух случаях:

  • Обнаружена утечка жидкости из элементов питания.
  • В банки было залито много дистиллированной воды, что и стало причиной снижения плотности раствора.

Восстановление плотности

Это кропотливый процесс и автолюбителю потребуется затратить довольно много времени. Причем решить поставленную задачу можно двумя способами и каждый из них необходимо рассмотреть. Начать стоит с доливания корректирующего электролита. Нормальной считается плотность раствора в диапазоне от 1,25 до 1,27 г/см3. Также следует помнить, что это значение должно быть одинаковым в каждом элементе питания батареи. Чтобы приготовить корректирующий электролит, в емкость следует первой залить дистиллированную воду и лишь затем добавить к ней кислоту. В противном случае будет наблюдаться сильное кипение жидкости.

Сначала необходимо из банки откачать раствор с помощью простой спринцовки либо аэрометра. Затем в элемент питания заливается аналогичное количество корректирующего электролита. После этого батарею необходимо поставить на зарядку. После завершения процесса проводится замер параметра и при необходимости процедура повторяется.

Для реализации второго способа потребуется зарядное устройство. Однако оно должно предоставлять возможность тонко регулировать выходное напряжение. Автоматические зарядные устройства здесь использовать нельзя. Чтобы восстановить плотность, необходимо выполнить следующие действия:

  • Полностью зарядить АКБ.
  • Когда электролит закипит, силу тока необходимо снизить на 1−2 А.
  • Время кипения жидкости зависит от конкретной ситуации и может достигать 24 часов.

После завершения процедуры проводится замер показателя плотности, и при необходимости процесс повторяется. Однако в некоторых ситуациях ни один из этих методов может не сработать. Чаще всего это наблюдается при падении плотности до уровня 1,18 кг/см3 и ниже. В этом случае следует откачать максимальное количество раствора. Затем батарея переворачивается, и в дне каждого элемента питания просверливаются отверстия.

Вернув АКБ в нормальное положение, остатки электролита выливаются. Банки промываются дистиллированной водой, а затем отверстия надежно запаиваются. После всех этих манипуляций остается лишь залить новый электролит. Проблема падения плотности раствора не является сложной, и она может быть быстро устранена. Однако важно своевременно обнаружить падение показателя, чтобы АКБ не вышла из строя раньше срока.

MIT Школа Разработки | »Как работает аккумулятор?

Как работает аккумулятор?

Ваши часы, ноутбук и лазерная указка работают на одном и том же: химия ...

Мэри Бейтс

Существует множество аккумуляторов разных типов, но все они основаны на одной концепции. «Батарея - это устройство, которое способно накапливать электрическую энергию в форме химической энергии и преобразовывать эту энергию в электричество», - говорит Антуан Алланор, сотрудник докторской диссертации в Департаменте материаловедения и инженерии MIT.«Вы не можете улавливать и накапливать электричество, но вы можете хранить электрическую энергию в химикатах внутри батареи».

Существует три основных компонента батареи: две клеммы, изготовленные из разных химических веществ (обычно металлов), анод и катод; и электролит, который разделяет эти клеммы. Электролит представляет собой химическую среду, которая обеспечивает поток электрического заряда между катодом и анодом. Когда устройство подключено к батарее - лампочке или электрической цепи - на электродах происходят химические реакции, которые создают поток электрической энергии к устройству.

Более конкретно: во время разряда электричества химическое вещество на аноде высвобождает электроны к отрицательному полюсу и ионы в электролите посредством так называемой реакции окисления. Между тем, на положительном полюсе катод принимает электроны, завершая цепь для потока электронов. Электролит предназначен для того, чтобы привести различные химические вещества анода и катода в контакт друг с другом таким образом, чтобы химический потенциал мог уравновеситься от одного терминала к другому, превращая накопленную химическую энергию в полезную электрическую энергию.«Эти две реакции происходят одновременно», - говорит Алланор. «Ионы переносят ток через электролит, в то время как электроны текут во внешней цепи, и именно это генерирует электрический ток».

Если аккумулятор одноразовый, он будет вырабатывать электричество до тех пор, пока в нем не закончатся реагенты (одинаковый химический потенциал на обоих электродах). Эти батареи работают только в одном направлении, преобразуя химическую энергию в электрическую. Но в других типах батарей реакция может быть обратной.Аккумуляторы (например, аккумуляторы в вашем мобильном телефоне или автомобиле) спроектированы таким образом, что электрическая энергия от внешнего источника (зарядное устройство, которое вы подключаете к стене, или динамо-машина в вашем автомобиле) может подаваться на химическую систему и наоборот. его работа, восстановление заряда батареи.

Лаборатория Group Sadoway в MIT работает над созданием более эффективных батарей для многократного использования. Для крупномасштабного накопления энергии команда работает над жидкометаллической батареей, в которой электролит, анод и катод являются жидкими.Для портативных приложений они разрабатывают тонкопленочную полимерную батарею с гибким электролитом из негорючего геля. Еще одной целью лаборатории является создание аккумуляторов с использованием ранее не рассмотренных материалов, уделяя особое внимание обильным, дешевым и безопасным веществам, которые имеют такой же коммерческий потенциал, что и популярные литиевые аккумуляторы.

Благодарю 18-летнего Стивена Минкуса из Гленвью, штат Иллинойс, за этот вопрос.

Опубликовано: 1 мая 2012 г.

,

заряд в секундах, в последние месяцы

Хотя смартфоны, умные дома и даже умные носимые устройства становятся все более продвинутыми, они все еще ограничены по мощности. Аккумулятор не продвинулся в течение десятилетий. Но мы находимся на грани силовой революции.

Крупные технологические и автомобильные компании слишком осведомлены об ограничениях литий-ионных аккумуляторов.В то время как чипы и операционные системы становятся все более эффективными для экономии энергии, мы все же смотрим только на один или два дня использования на смартфоне, прежде чем перезаряжаться.

Несмотря на то, что может пройти некоторое время, прежде чем мы сможем получить недельную жизнь от наших телефонов, развитие идет хорошо. Мы собрали все лучшие открытия аккумуляторов, которые могут быть у нас в ближайшее время, от беспроводной зарядки до сверхбыстрой 30-секундной зарядки. Надеюсь, вы скоро увидите эту технологию в своих гаджетах.

Исследователи из Университета Техаса разработали литий-ионную батарею, в которой в качестве катода не используется кобальт.Вместо этого он переключился на высокий процент никеля (89 процентов), используя марганец и алюминий для других ингредиентов. «Кобальт - наименее распространенный и самый дорогой компонент в катодных батареях», - сказал профессор Арумугам Мантирам, механический факультет Уокера и директор Техасского института материалов. «И мы полностью устраняем это». Команда говорит, что они преодолели общие проблемы с этим решением, обеспечивая хорошее время автономной работы и равномерное распределение ионов.

SVOLT представляет аккумуляторы без кобольта для электромобилей

Несмотря на то, что свойства электромобилей по снижению выбросов широко распространены, все еще существуют противоречия в отношении аккумуляторов, особенно использования редкоземельных металлов, таких как коболт.SVOLT, базирующаяся в Чанчжоу, Китай, объявила, что она производит безоболтовые батареи, предназначенные для рынка электромобилей. Помимо сокращения содержания редкоземельных металлов, компания утверждает, что они имеют более высокую плотность энергии, что может привести к дальности до 800 км (500 миль) для электромобилей, а также к увеличению срока службы аккумулятора и повышению безопасности. Где мы увидим эти батареи, мы не знаем, но компания подтвердила, что работает с крупным европейским производителем.

Тимо Иконен, Университет Восточной Финляндии

На шаг ближе к литий-ионным батареям с кремниевым анодом

Чтобы решить проблему нестабильного кремния в литий-ионных батареях, исследователи из Университета Восточной Финляндии разработали метод получения гибридного анода с использованием мезопористых кремниевых микрочастиц и углеродных нанотрубок. В конечном итоге цель состоит в том, чтобы заменить графит в качестве анода в батареях и использовать кремний, емкость которого в десять раз больше. Использование этого гибридного материала улучшает рабочие характеристики батареи, в то время как кремниевый материал устойчиво производится из золы шелухи ячменя.

Университет Монаш

Литий-серные батареи могут превзойти Li-Ion и снизить воздействие на окружающую среду.

Исследователи Университета Монаш разработали литий-серные аккумуляторы, которые могут питать смартфон в течение 5 дней, превосходя литий-ионные. Исследователи изготовили эту батарею, имеют патенты и интерес производителей. Группа имеет финансирование для дальнейших исследований в 2020 году, заявив, что продолжатся исследования в области автомобилей и энергосистемы.

Говорят, что новая технология аккумуляторов оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем литий-ионные, и снижает производственные затраты, а также обеспечивает возможность питания транспортного средства на 1000 км (620 миль) или смартфона в течение 5 дней.

Батарея IBM получена из морской воды и превосходит литий-ионный

IBM Research сообщает, что обнаружила новый химический состав аккумуляторов, который не содержит тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, и потенциально может превзойти литий-ионные. IBM Research утверждает, что этот химический состав никогда ранее не использовался в сочетании в батарее и что материалы могут быть извлечены из морской воды.

Производительность батареи многообещающая, поскольку IBM Research заявляет, что она может превзойти литий-ионную батарею в ряде различных областей - она ​​дешевле в изготовлении, она может заряжаться быстрее, чем литий-ионная, и может работать как при более высокой мощности и плотности энергии.Все это доступно в батарее с низкой воспламеняемостью электролитов.

IBM Research отмечает, что эти преимущества сделают его новую аккумуляторную технологию пригодной для электромобилей, и она вместе с Mercedes-Benz разрабатывает эту технологию в качестве жизнеспособной коммерческой батареи.

Panasonic

Система управления батареями Panasonic

Несмотря на то, что литий-ионные батареи используются повсеместно и их использование растет, управление этими батареями, в том числе определение того, когда их батареи достигли конца срока службы, затруднено.Panasonic, работающий с профессором Масахиро Фукуи из Университета Рицумейкан, разработал новую технологию управления батареями, которая значительно упростит мониторинг батарей и определение в них остаточного содержания литий-ионных батарей.

Panasonic говорит, что ее новая технология может быть легко применена с заменой системы управления батареями, которая упростит мониторинг и оценку батарей с несколькими сложенными ячейками, что можно встретить в электромобиле. Panasonic сказал, что эта система поможет продвинуться к устойчивому развитию, способствуя более эффективному управлению повторным использованием и утилизацией литий-ионных аккумуляторов.

Асимметричная температурная модуляция

Исследования показали, что метод зарядки позволяет нам приблизиться к экстремально быстрой зарядке - XFC - чтобы достичь расстояния в 200 миль от электромобиля примерно за 10 минут при зарядке 400 кВт. Одной из проблем при зарядке является литирование в батареях, поэтому асимметричный метод температурной модуляции заряжает при более высокой температуре, чтобы уменьшить покрытие, но ограничивает это 10-минутными циклами, избегая роста между твердыми электролитами и интерфазами, что может сократить срок службы батареи.Сообщается, что этот метод снижает степень деградации батареи, позволяя заряжать XFC.

Pocket-lint

Песочная батарея обеспечивает в три раза больший срок службы батареи

Этот альтернативный тип литий-ионной батареи использует кремний для достижения в три раза лучшей производительности, чем современные графитовые литий-ионные батареи. Аккумулятор по-прежнему литий-ионный, как и в вашем смартфоне, но он использует кремний вместо графита в анодах.

Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде некоторое время занимались нанокремнием, но он слишком быстро разлагается и его сложно производить в больших количествах.Используя песок, он может быть очищен, измельчен в порошок, затем измельчен с солью и магнием перед нагреванием для удаления кислорода, что приводит к чистому кремнию. Это пористый и трехмерный материал, который помогает в производительности и, возможно, сроке службы батарей. Изначально мы взялись за это исследование в 2014 году, и теперь оно приносит свои плоды.

Silanano - это стартап, специализирующийся на аккумуляторных технологиях, который выводит эту технику на рынок, и на которую были вложены крупные инвестиции таких компаний, как Daimler и BMW. Компания заявляет, что ее решение может быть внедрено в существующее производство литий-ионных аккумуляторов, поэтому оно предназначено для масштабируемого развертывания, обещая повышение производительности аккумуляторов на 20% сейчас или на 40% в ближайшем будущем.

Захват энергии от Wi-Fi

Несмотря на то, что беспроводная индуктивная зарядка является обычной практикой, возможность захвата энергии от Wi-Fi или других электромагнитных волн остается проблемой. Команда исследователей, однако, разработала ректенну (антенну для сбора радиоволн), которая, по мнению всего лишь нескольких атомов, делает ее невероятно гибкой.

Идея состоит в том, что устройства могут включать эту ректенну на основе дисульфида молибдена, чтобы можно было получать энергию переменного тока от Wi-Fi в воздухе и преобразовывать ее в постоянный ток, чтобы либо перезарядить батарею, либо напрямую питать устройство.Это может привести к появлению медицинских таблеток без необходимости использования внутренней батареи (безопаснее для пациента) или мобильных устройств, которые не требуют подключения к источнику питания для зарядки.

Энергия, полученная от владельца устройства

Вы можете стать источником энергии для своего следующего устройства, если исследование TENG будет осуществлено. ТЭНГ - или трибоэлектрический наногенератор - это технология сбора энергии, которая улавливает электрический ток, образующийся при контакте двух материалов.

Исследовательская группа из Суррейского института передовых технологий и Университета Суррея дала представление о том, как эта технология может быть использована для питания таких устройств, как носимые устройства. Хотя мы пока еще не увидели его в действии, исследования должны предоставить дизайнерам инструменты, необходимые для эффективного понимания и оптимизации будущей реализации TENG.

Золотые батареи нанопроволоки

В Калифорнийском университете в Ирвине великие умы взломали батареи нанопроволоки, которые могут выдержать большое количество перезарядок.Результатом могут стать будущие батареи, которые не умирают.

Нанопроволоки, в тысячу раз тоньше человеческого волоса, открывают большие возможности для будущих батарей. Но они всегда ломались при перезарядке. Это открытие использует золотые нанопроволоки в гелевом электролите, чтобы избежать этого. Фактически, эти батареи были проверены на перезарядку более 200 000 раз за три месяца и не показали никакого ухудшения качества.

Твердотельные литий-ионные

Твердотельные батареи традиционно обеспечивают стабильность, но за счет передачи электролита.В статье, опубликованной учеными Toyota, говорится об испытаниях твердотельной батареи, в которой используются сульфидные суперионные проводники. Все это означает превосходную батарею.

В результате получается батарея, которая может работать на уровнях суперконденсаторов для полной зарядки или разрядки всего за семь минут, что делает ее идеальной для автомобилей. Поскольку он твердотельный, это также означает, что он намного стабильнее и безопаснее, чем современные батареи. Твердотельное устройство также должно работать при температуре до минус 30 градусов по Цельсию и до ста.

Электролитные материалы по-прежнему создают проблемы, поэтому не ожидайте увидеть их в автомобилях в ближайшее время, но это шаг в правильном направлении в направлении более безопасных и более быстрых аккумуляторов.

графеновые батареи Grabat

графеновые батареи потенциально могут быть одними из самых превосходных из доступных. Grabat разработал графеновые аккумуляторы, которые могут предложить электромобилям пробег до 500 миль на зарядке.

Graphenano, компания, занимающаяся разработкой, говорит, что батареи могут быть полностью заряжены всего за несколько минут и могут заряжаться и разряжаться в 33 раза быстрее, чем ион лития.Разряд также имеет решающее значение для таких вещей, как автомобили, которым требуется огромное количество энергии, чтобы быстро оторваться.

Нет сведений о том, используются ли батареи Grabat в настоящее время в каких-либо продуктах, но у компании есть аккумуляторы для автомобилей, беспилотных летательных аппаратов, велосипедов и даже дома.

Лазерные микро-суперконденсаторы

Rice Univeristy

Ученые из Университета Райса сделали прорыв в области супер-суперконденсаторов. В настоящее время они дорогостоящие, но с использованием лазеров, которые могут скоро измениться.

При использовании лазеров для прожигания рисунков электродов в листах пластика затраты на производство и объем работ значительно снижаются. В результате батарея может заряжаться в 50 раз быстрее, чем современные батареи, и разряжаться даже медленнее, чем современные суперконденсаторы. Они даже жесткие, способны работать после того, как согнулись более 10000 раз в тестировании.

Пенные батареи

Прието считает, что будущее за батареями - это 3D. Компании удалось взломать это с ее батареей, которая использует подложку из медной пены.

Это означает, что эти батареи будут не только более безопасными, благодаря отсутствию легковоспламеняющихся электролитов, но они также будут предлагать более длительный срок службы, более быструю зарядку, в пять раз более высокую плотность, дешевле в изготовлении и будут меньше, чем в настоящее время.

Prieto стремится сначала размещать свои батареи в небольших предметах, например, в носимых. Но в нем говорится, что батареи можно увеличить, чтобы мы могли видеть их в телефонах и, возможно, даже в автомобилях в будущем.

Carphone Warehouse

Складная батарея, как бумага, но прочная

The Jenax J.Аккумулятор Flex был разработан для создания гибких гаджетов. Бумажная батарея может складываться и быть водонепроницаемой, что означает, что она может быть встроена в одежду и предметы одежды.

Батарея уже была создана и даже прошла испытания на безопасность, в том числе сложена более 200 000 раз без потери производительности.

Ник Билтон / New York Times

uBeam по воздуху заряжается

uBeam использует ультразвук для передачи электроэнергии. Сила превращается в звуковые волны, не слышимые для людей и животных, которые передаются и затем преобразуются в энергию при достижении устройства.

Концепция uBeam была найдена 25-летним выпускником астробиологии Мередит Перри. Она основала компанию, которая позволит заряжать гаджеты по воздуху с помощью пластины толщиной 5 мм. Эти передатчики могут быть прикреплены к стенам или изготовлены в декоративном стиле для передачи энергии на смартфоны и ноутбуки. Гаджетам просто нужен тонкий приемник, чтобы получить заряд.

StoreDot

StoreDot заряжает мобильные телефоны за 30 секунд

StoreDot, стартап, родившийся в отделе нанотехнологий в Тель-Авивском университете, разработал зарядное устройство StoreDot.Он работает с современными смартфонами и использует биологические полупроводники, сделанные из естественных органических соединений, известных как пептиды - короткие цепочки аминокислот - которые являются строительными блоками белков.

Результатом является зарядное устройство, которое может заряжать смартфоны за 60 секунд. Батарея содержит «невоспламеняющиеся органические соединения, заключенные в многослойную защитную конструкцию, предотвращающую перенапряжение и нагрев», поэтому при ее взрыве не должно быть проблем.

Компания также сообщила о планах по производству аккумулятора для электромобилей, который заряжается за пять минут и предлагает пробег в 300 миль.

Нет сведений о том, когда батареи StoreDot будут доступны в глобальном масштабе - мы ожидали, что они появятся в 2017 году, - но когда они появятся, мы ожидаем, что они станут невероятно популярными.

Pocket-lint

Прозрачное солнечное зарядное устройство

Alcatel продемонстрировал мобильный телефон с прозрачной солнечной панелью над экраном, которая позволит пользователям заряжать свой телефон, просто поместив его на солнце.

Несмотря на то, что в течение некоторого времени он вряд ли будет коммерчески доступен, компания надеется, что он каким-то образом решит повседневные проблемы, связанные с отсутствием достаточного заряда аккумулятора.Телефон будет работать как под прямыми солнечными лучами, так и со стандартными лампами, точно так же, как обычные солнечные панели.

Phienergy

Алюминиево-воздушный аккумулятор обеспечивает 1100 миль за зарядку.

Автомобиль смог проехать 1100 миль за один заряд аккумулятора. Секрет этого супердиапазона - это технология аккумуляторов, называемая алюминий-воздух, которая использует кислород из воздуха для заполнения катода. Это делает его намного легче, чем заполненные жидкостью литий-ионные аккумуляторы, чтобы дать автомобилю гораздо больший радиус действия.

Бристольская робототехническая лаборатория

Аккумуляторы для мочи

Фонд Билла Гейтса финансирует дальнейшие исследования Бристольской роботизированной лаборатории, которая обнаружила аккумуляторы, которые могут питаться от мочи. Он достаточно эффективен для зарядки смартфона, который ученые уже продемонстрировали. Но как это работает?

Используя микробный топливный элемент, микроорганизмы забирают мочу, расщепляют ее и вырабатывают электричество.

Звуковое питание

Исследователи из Великобритании создали телефон, способный заряжаться с использованием окружающего звука в атмосфере вокруг него.

Смартфон был построен с использованием принципа, называемого пьезоэлектрическим эффектом. Были созданы наногенераторы, которые собирают окружающий шум и преобразуют его в электрический ток.

Наностержни даже реагируют на человеческий голос, а это значит, что болтливые мобильные пользователи могут на самом деле питать свой телефон во время разговора.

Зарядка в два раза быстрее, двухуглеродная батарея Ryden

Power Japan Plus уже анонсировала эту новую технологию батарей под названием Ryden dual carbon. Он не только прослужит дольше и будет заряжаться быстрее, чем литий, но и может быть изготовлен на тех же заводах, где производятся литиевые батареи.

В аккумуляторах используются углеродные материалы, что означает, что они более экологичны и экологичны, чем существующие альтернативы. Это также означает, что батареи будут заряжаться в двадцать раз быстрее, чем ион лития. Они также будут более долговечными, способными выдерживать до 3000 циклов зарядки, плюс они безопаснее с меньшей вероятностью пожара или взрыва.

Натриево-ионные аккумуляторы

Ученые в Японии работают над новыми типами аккумуляторов, которым не требуется литий, как аккумулятор вашего смартфона.Эти новые батареи будут использовать натрий, один из самых распространенных материалов на планете, а не редкий литий, и они будут в семь раз эффективнее обычных батарей.

Исследования натриево-ионных батарей ведутся с восьмидесятых годов в попытке найти более дешевую альтернативу литию. Используя соль, шестой самый распространенный элемент на планете, батареи можно сделать намного дешевле. Ожидается, что в ближайшие пять-десять лет начнется коммерциализация аккумуляторов для смартфонов, автомобилей и других устройств.

Upp

Зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp

В настоящее время доступно портативное зарядное устройство для водородных топливных элементов Upp. Он использует водород для питания вашего телефона, сохраняя вас от пеленки и оставаясь экологически чистым.

Одна водородная ячейка обеспечивает пять полных зарядок мобильного телефона (емкость 25 Вт / ч на ячейку). И единственный произведенный побочный продукт - водяной пар. Разъем USB типа A означает, что он будет заряжать большинство USB-устройств с выходом 5 В, 5 Вт, 1000 мА.

Аккумуляторы со встроенным огнетушителем

Часто литий-ионные аккумуляторы перегреваются, загораются и, возможно, даже взрываются.Аккумулятор в Samsung Galaxy Note 7 является ярким примером. Исследователи из Стэнфордского университета придумали литий-ионные аккумуляторы со встроенными огнетушителями.

Батарея имеет компонент, называемый трифенилфосфат, который обычно используется в качестве антипирена в электронике, добавляемый к пластиковым волокнам, чтобы помочь разделить положительный и отрицательный электроды. Если температура батареи поднимается выше 150 градусов C, пластмассовые волокна плавятся и выделяется трифенилфосфатный химикат.Исследования показывают, что этот новый метод может предотвратить возгорание батарей за 0,4 секунды.

Mike Zimmerman

Аккумуляторы, которые безопасны от взрыва

Литий-ионные аккумуляторы имеют довольно летучий слой пористого материала с жидким электролитом, расположенный между слоями анода и катода. Майк Циммерман, исследователь из Университета Тафтса в штате Массачусетс, разработал батарею, которая обладает удвоенной емкостью по сравнению с литий-ионными, но без присущих ей опасностей.

Батарея Циммермана невероятно тонкая, немного толще двух кредитных карт и заменяет электролитную жидкость пластиковой пленкой с аналогичными свойствами.Он может противостоять прокалыванию, измельчению и может подвергаться воздействию тепла, поскольку он не воспламеняется. Еще многое предстоит сделать, прежде чем технология сможет выйти на рынок, но хорошо знать, что есть более безопасные варианты.

Аккумуляторы Liquid Flow

Гарвардские ученые разработали аккумулятор, который накапливает энергию в органических молекулах, растворенных в воде с нейтральным pH. Исследователи говорят, что этот новый метод позволит батарее Flow работать исключительно долго по сравнению с существующими литий-ионными батареями.

Маловероятно, что мы увидим эту технологию в смартфонах и т. П., Поскольку жидкий раствор, связанный с батареями Flow, хранится в больших резервуарах, чем больше, тем лучше. Считается, что они могут быть идеальным способом хранения энергии, созданной с помощью решений в области возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце.

Действительно, исследование Стэнфордского университета использовало жидкий металл в проточной батарее с потенциально большими результатами, требуя удвоенного напряжения обычных проточных батарей. Команда предположила, что это может быть отличным способом хранения прерывистых источников энергии, таких как ветер или солнечная энергия, для быстрого поступления в сеть по требованию.

IBM и ETH Zurich разработали гораздо меньшую батарею с жидкостным потоком, которая потенциально может использоваться в мобильных устройствах. Эта новая батарея утверждает, что она может не только подавать питание на компоненты, но и одновременно охлаждать их. Обе компании обнаружили две жидкости, которые подходят для этой задачи, и будут использоваться в системе, которая может производить 1,4 Вт мощности на квадратный см, при этом 1 Вт мощности зарезервирована для питания батареи.

Zap & Go Углеродно-ионная батарея

Оксфордская компания ZapGo разработала и выпустила первую углеродно-ионную батарею, которая готова к использованию в настоящее время.Углеродно-ионная батарея сочетает в себе возможности сверхбыстрой зарядки суперконденсатора с характеристиками литий-ионной батареи, и при этом она полностью утилизируется.

Компания имеет зарядное устройство powerbank, которое полностью заряжается за пять минут, а затем полностью зарядит смартфон за два часа.

воздушно-цинковые батареи

Ученые из Сиднейского университета считают, что они придумали способ производства воздушно-цинковых батарей гораздо дешевле, чем современные методы.Цинк-воздушные батареи можно считать превосходящими литий-ионные, потому что они не загораются. Единственная проблема - они полагаются на дорогие компоненты для работы.

Sydney Uni удалось создать воздушно-цинковую батарею без дорогих компонентов, а с более дешевыми альтернативами. Более безопасные и дешевые батареи могут быть в пути!

Умная одежда

Исследователи из Университета Суррея разрабатывают способ использования вашей одежды в качестве источника энергии.Аккумулятор называется трибоэлектрическими наногенераторами (TENG), которые преобразуют движение в накопленную энергию. Затем накопленное электричество можно использовать для питания мобильных телефонов или таких устройств, как фитнес-трекеры Fitbit.

Технология может быть применена не только к одежде, но и к дорожному покрытию, поэтому, когда люди постоянно ходят по ней, она может накапливать электричество, которое затем может использоваться для питания фонарей или в шине автомобиля, чтобы может привести машину в действие.

Эластичные аккумуляторы

Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали растяжимую биотопливную ячейку, которая может вырабатывать электричество из пота.Говорят, что вырабатываемой энергии достаточно для питания светодиодов и радиомодулей Bluetooth, что означает, что однажды они смогут питать носимые устройства, такие как умные часы и фитнес-трекеры.

Графеновая батарея Samsung

Samsung удалось разработать «шарики графена», способные повысить емкость существующих литий-ионных аккумуляторов на 45 процентов и перезарядить в пять раз быстрее, чем нынешние батареи. Чтобы показать это, Samsung заявляет, что ее новая батарея на основе графена может быть полностью заряжена за 12 минут, по сравнению с примерно часом для текущего устройства.

Samsung также заявляет, что она использует не только смартфоны, заявив, что ее можно использовать для электромобилей, поскольку она может выдерживать температуру до 60 градусов по Цельсию.

Более безопасная и быстрая зарядка современных литий-ионных аккумуляторов

Ученые из WMG Университета Уорика разработали новую технологию, позволяющую заряжать современные литий-ионные аккумуляторы в пять раз быстрее, чем рекомендуемые в настоящее время пределы. Технология постоянно измеряет температуру батареи гораздо точнее, чем современные методы.

Ученые выяснили, что современные аккумуляторы действительно можно вытолкнуть за их рекомендуемые пределы, не влияя на производительность или перегрев. Может быть, нам не нужны какие-либо другие упомянутые новые батареи!

,

Как работают литий-ионные аккумуляторы | HowStuffWorks

Литий-ионные аккумуляторы невероятно популярны в наши дни. Вы можете найти их в ноутбуках, КПК, мобильных телефонах и iPod. Они так распространены, потому что, фунт за фунт, они являются одними из самых энергичных доступных аккумуляторных батарей.

Литий-ионные батареи также были в новостях в последнее время. Это потому, что эти батареи могут иногда вспыхивать. Это не очень распространено - только два или три аккумулятора на миллион имеют проблемы - но когда это происходит, это экстремально.В некоторых ситуациях частота отказов может возрасти, и когда это произойдет, вы получите всемирный отзыв батареи, который может стоить производителям миллионы долларов.

Итак, вопрос в том, что делает эти батареи такими энергичными и такими популярными? Как они загораются? И есть ли что-нибудь, что вы можете сделать, чтобы предотвратить проблему или помочь вашим батареям работать дольше? В этой статье мы ответим на эти и другие вопросы.

Литий-ионные аккумуляторы популярны, потому что они имеют ряд важных преимуществ по сравнению с конкурирующими технологиями:

  • Они, как правило, намного легче, чем другие типы аккумуляторов того же размера.Электроды литий-ионного аккумулятора изготовлены из легкого лития и углерода . Литий также является очень реактивным элементом, что означает, что в его атомных связях может храниться много энергии. Это приводит к очень высокой плотности энергии для литий-ионных аккумуляторов. Вот способ получить представление о плотности энергии. Типичная литий-ионная батарея может хранить 150 ватт-часов электроэнергии в 1 килограмме батареи. Батарея NiMH (никель-металлогидридная) аккумуляторная батарея может хранить около 100 ватт-часов на килограмм, хотя более типичным может быть от 60 до 70 ватт-часов.Свинцово-кислотный аккумулятор может хранить только 25 ватт-часов на килограмм. Используя свинцово-кислотную технологию, требуется 6 килограммов для хранения того же количества энергии, которое может выдержать 1 килограммовая литий-ионная батарея. Это огромная разница [источник: Everything2.com].
  • Они держат свой заряд. Литий-ионная аккумуляторная батарея теряет всего около 5 процентов заряда в месяц по сравнению с 20 процентами потерь в месяц для NiMH аккумуляторов.
  • У них нет эффекта памяти , что означает, что вам не нужно полностью разряжать их перед зарядкой, как в некоторых других химических батареях.
  • Литий-ионные аккумуляторы способны выдерживать сотни циклов зарядки / разрядки.

Нельзя сказать, что литий-ионные батареи безупречны. У них есть несколько недостатков:

  • Они начинают деградировать, как только покидают фабрику. Они будут действовать только два или три года с даты изготовления, используете ли вы их или нет.
  • Они чрезвычайно чувствительны к высоким температурам. Из-за нагрева литий-ионные аккумуляторные батареи разлагаются гораздо быстрее, чем обычно.
  • Если вы полностью разрядите литий-ионную батарею, она разрушится.
  • Блок литий-ионных аккумуляторов должен иметь бортовой компьютер для управления аккумулятором. Это делает их еще дороже, чем они уже есть.
  • Существует небольшая вероятность того, что в случае выхода из строя литий-ионного аккумулятора он может загореться.

Многие из этих характеристик можно понять, посмотрев на химию внутри литий-ионной ячейки. Мы посмотрим на это дальше.

,

Смотрите также