Рубрика: Електроживлення

Від чого залежить термін служби акумуляторів? І, що важливіше, як ми можемо його продовжити? Міжнародна дослідницька група під керівництвом TU Delft виявила, що локальний розлад у матеріалі оксидного катода збільшує кількість разів, коли літій-іонні батареї можна заряджати та розряджати. Їх результати були опубліковані в Nature.

Нестабільний електрод

Акумуляторні батареї є ключовим компонентом енергетичного переходу, особливо зараз, коли доступною стає все більше відновлюваної енергії. Серед багатьох типів акумуляторних батарей літій-іонні батареї є одними з найпотужніших і широко використовуваних. Для їх електричного з’єднання в якості електродів часто використовують шаруваті оксиди. Однак їх атомна структура стає нестабільною під час заряджання батареї. Це зрештою впливає на термін служби батареї.

Місцевий розлад

Щоб вирішити цю проблему, група «Зберігання електрохімічної енергії» Делфтського технічного університету об’єдналася з міжнародними дослідниками. Провідний автор статті, Qidi Wang: «Шаруватий оксид, який використовується як матеріал катода для літій-іонних батарей, акуратно впорядкований. Ми провели дослідження конструкції структури, щоб ввести хімічний ближній безлад у цей матеріал за допомогою вдосконаленого методу синтезу. В результаті він став більш стабільним під час використання батареї».

Довший термін служби, коротший час зарядки

Покращена структурна стабільність майже подвоїла збереження ємності батареї після 200 циклів зарядки/розрядки. Крім того, цей хімічний розлад короткої дії збільшує передачу заряду в електроді, що призводить до скорочення часу заряджання. Команда продемонструвала ці переваги для добре відомих комерційних катодів, таких як літій-кобальт-оксид (LiCoO₂ ) і літій-нікель-марганець-кобальт-оксид (NMC811).

Критичні матеріали

Результати можуть призвести до нового покоління літій-іонних акумуляторів із нижчою вартістю виробництва та меншим викидом CO2 _на одиницю енергії, накопиченої протягом усього терміну служби. Далі команда дослідить, чи можна використати ті самі принципи дизайну матеріалів для створення катодів із сировини, яка менш дефіцитна. «І кобальт, і нікель є так званими критичними матеріалами для енергетичних технологій, і було б добре скоротити використання цих матеріалів в батареях», — каже старший автор статті Марнікс Вагемейкер.

Аккумуляторы имеют очень большой спектр применения: от автомобилей до систем резервного освещения и охранных сигнализаций. Каждое устройство характеризуется набором параметров: габариты, способ крепления, напряжение, сила тока, емкость. Чтобы последний показатель оставался близким по уровню, как при покупке, необходимо соблюдать требования к правильной эксплуатации. 

Первое, чтобы батарея прослужила долго 一 побеспокоиться об аккуратной доставке. Надежные и проверенные поставщики знают, как упаковать и перевозить батареи аккумуляторные. Необходимо обеспечить вертикальное положение, не допускать опрокидывания и утечки электролита (справедливо для моделей с жидким электролитом), механических повреждений. Все это необходимо, чтобы не повредить внутреннюю структуру и сохранить работоспособность. 

Рекомендации производителей, чтобы сохранить работоспособность аккумуляторных батарей 

1. Подключите АКБ так, как указано в схеме, что поставляется вместе с товаром. Крепко зафиксируйте, чтобы исключить механическое повреждение батареи и короткое замыкание от неправильного крепления клемм.
2. После установки нового аккумулятора проведите 3 или 4 полных заряда и разряда. Цель 一 достичь максимальной емкости.
3. Храните только в заряженном виде, сухом и прохладном помещении. Не допускайте замерзания. Контролируйте периодически уровень заряда, чтобы избежать критически низких показателей.
4. Используйте только исправные зарядные устройства, проверяйте их целостность перед использованием. Подключайте к источнику постоянного тока и не оставляйте ее без присмотра.
5. Заряжайте когда АКБ имеет комнатную температуру. При этом помещение необходимо хорошо проветривать. Проверьте, нет ли поблизости открытых источников огня, не курите и не используйте рядом спички или зажигалки. 

Как правильно использовать батареи?

Когда речь идет об АКБ, то мелочей не бывает. Все правила корректного использования изложены в инструкции по эксплуатации, а их соблюдение 一 верный путь предупредить преждевременный выход устройства из строя. 

В процессе эксплуатации необходимо:

• контролировать нагрузку на АКБ и не допускать перегрузку; 
• следить, чтобы поверхность и клеммы всегда оставались сухими и чистыми, регулярно снимать следы окисления и смазывать; 
• освобождать вентиляционные отверстия от скопления пыли и грязи, чтобы избежать перегрева и взрыва;
• не допускать использования с недостаточным или избыточным зарядом;
• для обслуживаемых моделей (их корпус негерметичный), проверять и возобновлять уровень жидкого электролита;
• регулярно контролировать показатели работы и проверять работоспособность.
• отсоединять устройство, что работает на аккумуляторных батареях, когда проводится ремонт и обслуживание. 

Такие простые правила помогут сохранить батареи в рабочем состоянии, как и технику, которая от них работает.

В березні цього року Samsung випустила на внутрішньому ринку акумуляторні батареї на 20 000 мАг і 10 000 мАг. Це дебютувало в Китаї минулого місяця. Тепер південнокорейський бренд представив зарядний аксесуар на ринку Індії. Між двома нещодавно анонсованими банками живлення є значні відмінності. Обидва мають вражаючі характеристики та функції.

Повербанки Samsung на 10 000 мАг і 20 000 мАг випущені в Індії

Як випливає з назви, банк живлення Samsung ємністю 10 000 мАг підтримується ємністю 10 000 мАг, тоді як 20 000 мАг містить велику камеру такого ж розміру. Завдяки ємності акумулятора батарея на 10 000 мАг є тоншою та легшою порівняно з ємністю 20 000 мАг, яка є трохи громіздкою. Обидва аксесуари мають кнопку та чотири світлодіоди для відображення стану зарядки. 

Банк живлення Samsung ємністю 10 000 мАг має два порти Type-C, а також сертифікований Qi, який можна використовувати для зарядки трьох пристроїв одночасно. Порти та бездротова зарядна панель можуть забезпечувати вихідну потужність 7,5 Вт для всіх пристроїв. Тим часом один пристрій можна заряджати з максимальною швидкістю 25 Вт. 

З іншого боку, банк живлення Samsung ємністю 20 000 мАг має три порти, які можуть подавати потужність 15 Вт на всі пристрої одночасно. Максимальна швидкість зарядки становить 45 Вт. Немає швидкості бездротової зарядки. Окрім смартфонів, обидва павербанки можуть поповнювати розумні годинники, TWS-навушники, планшети та навіть ноутбуки. Повербанки Samsung також підтримують протоколи зарядки USB PD 3.0 і PPS. 

Павербанки Samsung на 10 000 мАг і 20 000 мАг коштують 3499 і 4299 рупій відповідно. Вони пропонуються в бежевому кольорі, і їх можна придбати на офіційному веб-сайті Samsung, Amazon, Reliance Digital і в роздрібних магазинах. 

Про нову перспективну альтернативу літієвим акумулятором повідомили вчені з Китаю, опублікувавши нещодавно статтю в журналі Nature. За словами дослідників, вони розробили електроліт на водній основі, який не схильний до займання. Але справа не лише у безпеці «водних» акумуляторів. Вони можуть зберігати майже вдвічі більше енергії, ніж новітні літієві батареї до 1200 Вт·ч/л.

Про розробку повідомили вчені Далянського інституту хімічної фізики Китайської академії наук. Запропонований ними водний електроліт містить розчини йоду та брому. У минулому вчені досліджували можливість створення більш ємних акумуляторів на водних електролітах без використання солей літію, але вище за відмітку 200 Вт·г/л піднятися не вдалося. Такі батареї також можна використовувати, але тільки в системах накопичення енергії. Для електромобілів такі характеристики акумуляторів не годяться.

Дослідники створили кілька прототипів акумуляторів із водяними електролітами. При використанні аноду кадмію в матеріалі з’ясувалося, що після 300 циклів розряду ємність акумулятора знизилася до 78 %. Заміна анода на ванадієвий продемонструвала «значну стабільність роботи акумулятора» — він без особливої ​​втрати ємності витримав 1000 циклів розряду.

Що стосується продемонстрованої акумулятором на водному електроліті щільності зберігання енергії, то за цим параметром він перевершив навіть деякі акумулятори з твердотілими електролітами. При цьому він може бути порівнянний за вартістю виробництва з класичними акумуляторами літієвими, що стане безперечним проривом, якщо робота дійде до стадії комерціалізації.

«Наша робота демонструє, що можливі безпечні водні акумулятори з високою щільністю енергії, що пропонують варіант розвитку мережевих накопичувачів енергії і навіть електромобілів», — сказано в роботі вчених.

Компанія Xiaomi представила портативний акумулятор ємністю 20 000 мА·год за невеликі гроші.  Новинка коштує лише 22 долари. При цьому тут є швидка зарядка, хоча базова за сучасними мірками — 33 Вт. Це в будь-якому випадку набагато краще за 10 Вт, які зазвичай є у найдешевших портативних акумуляторів.  

Крім того, новинка Xiaomi виділяється інтегрованим кабелем USB-C. Його довжина не вказана, хоч видно, що вона невелика. Натомість носити із собою окремий кабель потреби немає.  

Габарити новинки становлять 154,5х73,9х27,8 мм при масі 475 г. Швидкість заряджання самого акумулятора — 30 Вт. Що стосується портів, крім інтегрованого кабелю є окремий USB-C та USB-A.

Натрій (Na), який більш ніж у 500 разів більший, ніж літій (Li), нещодавно привернув значний інтерес через його потенційне використання в технологіях натрій-іонних батарей. Однак існуючі натрієво-іонні батареї мають фундаментальні обмеження, включаючи нижчу вихідну потужність, обмежені властивості зберігання та довший час заряджання, що вимагає розробки матеріалів для накопичення енергії нового покоління.

11 квітня KAIST (в особі президента Кван Хюн Лі) оголосив, що дослідницька група під керівництвом професора Jeung Ku Kang з Департаменту матеріалознавства та інженерії розробила високоенергетичну та потужну гібридну натрієво-іонну батарею, здатну швидкої зарядки.

Інноваційна гібридна система накопичення енергії поєднує анодні матеріали, які зазвичай використовуються в батареях, з катодами, придатними для суперконденсаторів. Ця комбінація дозволяє пристрою досягти як високої ємності накопичувача, так і швидкої швидкості заряду та розряду, позиціонуючи його як життєздатну альтернативу наступного покоління літій-іонним батареям.

Вирішення технологічних проблем

Однак розробка гібридної батареї з високою енергією та високою щільністю потужності вимагає покращення повільної швидкості накопичення енергії анодами акумуляторного типу, а також підвищення відносно низької ємності катодних матеріалів суперконденсаторного типу.

Щоб пояснити це, команда професора Канга використала дві різні металоорганічні основи для оптимізованого синтезу гібридних батарей. Цей підхід призвів до розробки анодного матеріалу з покращеною кінетикою завдяки включенню тонкодисперсних активних матеріалів у пористий вуглець, отриманий з металоорганічних каркасів.

Крім того, був синтезований катодний матеріал високої ємності, а поєднання матеріалів катода та анода дозволило розробити систему зберігання іонів натрію, оптимізуючи баланс і мінімізуючи розбіжності у швидкостях накопичення енергії між електродами.

Продуктивність і потенційні застосування

Зібрана повна комірка, що складається з нещодавно розроблених анода та катода, утворює високоефективний гібридний натрій-іонний накопичувач енергії. Цей пристрій перевершує щільність енергії комерційних літій-іонних батарей і демонструє характеристики щільності потужності суперконденсаторів. Очікується, що він буде придатний для швидкої зарядки від електромобілів до розумних електронних пристроїв і аерокосмічних технологій.

Професор Канг зазначив, що гібридний натрій-іонний накопичувач енергії, здатний швидко заряджатися та досягати щільності енергії 247 Вт·год/кг і щільності потужності 34 748 Вт/кг, є проривом у подоланні поточних обмежень систем накопичення енергії. Він передбачає більш широке застосування в різних електронних пристроях, включаючи електромобілі.