Аккумуляторный электролит состав: Страница не найдена — Энциклопедия аккумуляторов

Содержание

Страница не найдена — Энциклопедия аккумуляторов

Автомобильные

Известные марки АКБ стоят дороже своих менее раскрученных аналогов, но качество сборки и характеристики

Автомобильные

Автомобильная аккумуляторная батарея, которая в народе называется аккумулятором, является одним из важнейших элементов в

Автомобильные

Новые автомобильные АКБ имеют довольно высокую стоимость, а выйти из строя они могут из-за

Обзор

В последнее время все большей популярностью пользуются литий-ионные аккумуляторы 18650. Они стали использоваться в

Автомобильные

Сегодня в магазине представлен широкий выбор автомобильных АКБ иностранного и российского производства. Друг от

Автомобильные

Многие автолюбители полагают, что аккумуляторные батареи российского производства обладают низкими техническими характеристиками, изготавливаются из

Страница не найдена — Энциклопедия аккумуляторов

Литиевые

Литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 едва ли не обогнали по популярности обычные пальчиковые батарейки. От

Автомобильные

Электрическая батарея автомобиля представляет собой перезаряжаемый аккумулятор, который обеспечивает электрической энергией двигатель при его

Обзор

Каждый новичок-автолюбитель старается выбрать АКБ с лучшими характеристиками. Но выгодность аккумуляторов зависит иногда от

Автомобильные

На большинстве современных аккумуляторов, которые устанавливаются в транспортные средства, можно найти специальную лампочку, которая

Литиевые

Развитие индустрии аккумуляторов привнесло в мир техники новое свойство — автономность. Чем меньший показатель

Автомобильные

Не секрет, что Корея и Китай — это страны-соседи, однако поставляемые из них товары

Виды, Составы и Как приготовить

Без электролитов невозможна работа перезаряжаемых источников электроэнергии. Существует несколько основных типов таких веществ, которые наиболее часто используются в современных устройствах этого типа. О том, какие существуют виды электролитов, а также каким образом  можно приготовить смесь для заливки в аккумуляторную батарею, будет подробно рассказано в этой статье.

Что такое электролит и для чего он нужен

Электролит представляет собой кислотный или щелочной раствор, который принимает участие в химической реакции. Во время зарядки батареи, плотность токопроводящей жидкости повышается, поэтому по этому параметру можно довольно точно судить о степени заряженности аккумулятора.

Важно не только наличие токопроводящей жидкости в батарее, но также и качество смеси. Если приготовление раствора серной кислоты или щёлочи с водой производилось с нарушением технологии, то аккумулятор будет работать нестабильно либо полностью выйдет из строя в течение непродолжительного времени.

Виды электролита

Электролиты бывают двух основных видов:

  • Кислотный.
  • Щелочной.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в аккумуляторах, применяемых для запуска двигателя автомобиля. Такие вещества можно приобрести в специализированных магазинах либо приготовить самостоятельно. На заводе такие смеси делают по ГОСТу, в домашних условиях также можно довольно точно соблюсти необходимые пропорции при смешивании кислоты с водой.

Щелочная смесь может быть приготовлена с использованием различных активных веществ, но наиболее часто применяется кальциево-литиевая основа, которая разводится необходимым количеством дистиллированной воды.

Кислотный электролит

Кислотную токопроводящую жидкость можно готовить самому из концентрированной серной кислоты.

Состав. В состав кислотного электролита входят два вещества:

  • Кислота.
  • Дистиллированная вода.

В качестве основного вещества чаще используется серная кислота, которая практически не имеет запаха, не испаряется при комнатной температуре. По электропроводимости и другим важнейшим характеристикам этот элемент также наиболее подходит для заливки в свинцовые аккумуляторные батареи.

Особенности химических свойств. Основной характеристикой кислотного аккумулятора является его плотность. Этот параметр может существенно отличаться в зависимости от степени заряженности батареи, но не должен быть ниже 1,26 и выше 1,30 г/мм3.

Температура замерзания аккумуляторной жидкости напрямую зависит от её плотности, но если этот показатель опустится ниже минус 75 градусов Цельсия, то токопроводящая жидкость даже в полностью заряженном аккумуляторе превратится в лёд.

Серная кислота является едким веществом, поэтому при работе с этим веществом, следует использовать индивидуальные средства защиты. Как минимум, следует применять защитные очки и резиновые перчатки.

Применение. Кислотный электролит применяется, в основном, в свинцовых аккумуляторах. Такие источники тока используются в качестве стартерных батарей в легковом и грузовом транспорте.

Как приготовить. Чтобы приготовить самостоятельно потребуется следующие материалы и инструменты:

  • Устойчивую к воздействую кислоты посуду и лопатку для помешивания раствора.
  • Дистиллированную воду.
  • Аккумуляторную серную кислоту.

Перед выполнением работы следует позаботиться о безопасности. Чтобы защититься от возможного негативного воздействия необходимо подготовить:

  • Защитные очки.
  • Устойчивый к кислоте фартук.
  • Резиновые перчатки.
  • Соду для нейтрализации действия кислоты.

Процесс приготовления осуществляется в такой последовательности:

  • В ёмкость наливают необходимое количество воды.
  • Тонкой струйкой добавляют концентрированную кислоту.
  • Перемешать стеклянной или пластиковой лопаткой получившийся раствор.
  • Дать отстояться смеси в течение 12 часов.

Для приготовления 1 литра смеси необходимой плотности потребуется 0,781 л воды и 0,285 л серной кислоты.

Щелочной электролит

Щелочной электролит имеет свои преимущества и недостатки, но такой состав также широко используется в качестве токопроводящей жидкости в портативных источниках питания.

Состав. В состав аккумуляторного электролита щелочного типа могут использоваться едкий калий или едкий натрий. Для улучшения эксплуатационных характеристик к щелочной основе добавляют также литиевые соединения. Для придания смеси текучести её разбавляют дистиллированной водой.

Особенности химических свойств. Все щелочные аккумуляторные жидкости – это сильные основания, которые активны по отношению к многим металлам и кислотам.

В результате химических реакций с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей также подвергаются гидролизу. Перечисленные химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электроэнергии в аккумуляторе.

Применение. Применение щелочных растворов сводится в основном к заправке аккумуляторных батарей. Такие источники электрического тока используются в различных приборах, электропогрузчиках, а также в качестве стартерных батарей для военных машин.

Как приготовить. Чтобы приготовить следует придерживаться определённых правил. Прежде всего, необходима вместительная посуда, изготовленная из устойчивого к щелочи материала. Процесс приготовления следующий:

  • В ёмкость заливается необходимое количество дистиллированной воды.
  • В жидкость аккуратно всыпается сухая щёлочь. Затем смесь помешивают с помощью пластмассовой лопатки.
  • Производится анализ плотности. При необходимости добавить сухую смесь или воду.
  • Отстаивается раствор в течение 3 часов.
  • Переливается электролит в другую ёмкость, стараясь не допустить поднятия осадка со дна ёмкости.

Если вся работа была произведена по инструкции, то можно получить качественный электролит, который заливают затем в аккумуляторы подходящего типа.

Корректирующий электролит

В процессе эксплуатации обслуживаемых аккумуляторов в банки может быть случайно добавлено слишком большое количество дистиллированной воды, что приведёт к падению плотности токопроводящей жидкости ниже допустимого уровня.

Решается эта проблема приготовлением и заливкой корректирующего электролита повышенной плотности.

Состав. Состав корректирующего раствора не отличается от основного электролита. Например, дли свинцово кислотных АКБ необходимо также развести серную кислоту в дистиллированной воде, но пропорции будет немного отличаться (для получения 1 литра электролита необходимо придерживаться соотношения 0,650 л воды и 0,423 кислоты).

Особенности химических свойств. Химические свойства корректирующего электролита практически не отличаются от основной токопроводящей жидкости. Физические параметры могут незначительно отличаться (более низкая температура замерзания).

Применение. Единственное применение корректирующего электролита – это восстановление оптимальной концентрации кислоты или щёлочи внутри банок аккумулятора.

Как приготовить. Для приготовления корректирующего состава необходимо разбавить чистое основное вещество в дистиллированной воде, но добавлять его необходимо немного больше, чем при производстве обычного электролита.

Последовательность операции также не отличается от стандартной схемы работы с едкими веществами для приготовления токопроводящей жидкости для аккумулятора.

Какой электролит в какой аккумулятор заливается

Если залить в аккумулятор неподходящий электролит, то АКБ будет полностью выведена из строя. Тип аккумулятора, как правило, указан на корпусе изделия, поэтому совершенно несложно установить принадлежность источника питания к определённой категории.

Если этикетка отсутствует, то можно взять небольшое количество электролита и с помощью тестов определить его состав. В свинцово-кислотные аккумуляторы заливаются электролиты на основе серной кислоты. Для щелочных источников питания можно использовать растворы KOH и NaOH.

При добавлении электролита в щелочные устройства следует также точно определить химическую формулу применяемого основания. Отличить одну щёлочь от другой можно по цвету пламени. Если добавить в костёр KOH то цвет огня изменится на красно-фиолетовый, NaOH – горит жёлтым свечением.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Что такое щелочной электролит? Как произвести замену щелочного электролита?

Щелочной электролит – одна из основных составляющих щелочных аккумуляторов. Он имеет массу плюсов перед другими видами токопроводящих веществ.

Что же такое щелочной электролит, какими свойствами он обладает и как с ним работать, придется разобраться.

В первую очередь, это химическое соединение, которое активно участвует в накоплении аккумулятором электроэнергии. Щелочной электролит может многократно участвовать в восстановительно-окислительных реакциях без потери качества, благодаря своим свойствам. 

Щелочной электролит встречается разного состава:

 

  • Калиево-литиевый
  • Натриевый
  • Никель-кадмиевый
  • Никель-металлогидридный

Натриевые электролиты обладают большим сроком эксплуатации, но обладают значительным минусом – невозможность использования при отрицательной температуре воздуха.

У калиево-литиевых обратная ситуация, они морозостойки, но непригодны для работы в жарких условиях, так как эксплуатационная температура у них ограничена до 35°С.

Никель-кадмиевые аккумуляторы обладают эффектом памяти, что налагает на их использование определенные ограничения.

У никель-металлогидридных аккумуляторов отсутствует эффект памяти, они способны работать как при низких, так и высоких температурах, но обладают высокой стоимостью, что препятствует их широкому распространению как портативного источника энергии.

Каждое из соединений, будь то калий, литий, натрий или едкий калий разбавляется с дистиллированной водой в нужной концентрации, в итоге, получается раствор-электролит для щелочи. По консистенции он жидкий и похож на обычную воду.

Щелочные электролиты считаются наиболее надежными и долговечными составляющими аккумуляторных батарей, но и минус у них есть – отсутствие возможности выдавать стартовый ток. В связи с этим в автомобильных аккумуляторах чаще встречаются именно кислотные электролиты.

Продлеваем срок службы щелочного электролита и аккумулятора!

Стоит помнить про факторы, которые уменьшают срок службы щелочных электролитов:

  • Неполная зарядка аккумулятора
  • Меньшее количество электролита в сепараторе, чем необходимо
  • Долгое использование электролита при высоких температурах
  • Высокие температуры жидкости

Если стараться следить за этими моментами, то можно продлить срок службы аккумуляторной батареи в разы.

Для аккумуляторных батарей есть возможность замены щелочного электролита. Чаще всего необходимость замены возникает если аккумулятор перестает держать зарядку.

Порядок замены щелочного электролита следующий:

  1. Демонтируйте аккумуляторную батарею
  2. Поставьте ее в удобном для работы месть, без доступа для детей, сторонних лиц.
  3. Проводить замену щелочного электролита необходимо в защитной одежде, иметь при себе инструмент, для открытия крышки аккумулятора и щелочной электролит для залива, который можно приготовить и в домашних условиях.
  4. Произвести демонтаж крышки АКБ, залить электролит до необходимого уровня.
  5. Собрать аккумулятор в первоначальный вид, установить в оборудование.
  6. После смены электролита в щелочном аккумуляторе его необходимо зарядить в усиленном режиме.

Для аккумуляторной батареи существуют базовые правила зарядки, на которые всегда стоит ориентироваться, если вы хотите продлить срок его службы.

Щелочная аккумуляторная батарея – не требует слишком частого внимания. Если обеспечить её в полной мере, то можно она будет радовать бесперебойной работой в течении долгих лет и полностью оправдает свою цену.

Компания ООО «Курс» располагает широким ассортиментом щелочных аккумуляторов от таких производителей как «ВАЗ «Импульс» и «Завод автономных источников тока». Наши менеджеры проконсультируют Вас и помогут подобрать необходимые аккумуляторы и аккумуляторные батареи. Связаться с нами можно по бесплатному номеру 8 800 200 60 10.   

Из чего состоит корпус аккумулятора. Что внутри банок?

Корпус большинства аккумуляторов состоит из ударопрочного полипропилена. Этот материал выбран не случайно. Он легкий, а так же не вступает в химическую реакцию с агрессивным электролитом АКБ. Полипропилен довольно стоек к перепадам температур, которые порой достигают диапазона от -30̊ С до +60 ̊С под капотом Вашего автомобиля.

Давайте разберем из каких элементов состоит сам корпус аккумуляторной батареи.

Итак, большинство АКБ имеют такие элементы:

— ручка, которая используется для удобства переноса батареи человеком, что бы он не уронил случайно источник питания, который довольно прилично весит.

— пробки, 6 штук. Пробки позволяют проникнуть внутрь каждой секции (банки) аккумулятора. Когда мы открутим пробки, то сможем проверить уровень электролита, цвет его, плотность и определить в каком состоянии находится батарея.

— индикатор заряда или ещё часто называют «глазок». Он устанавливается на какую-то конкретную секцию батареи. Может быть на крайней банке АКБ или посередине, зависит от производителя и не имеет особого значения. Этот индикатор показывает уровень заряда батареи. Хочется обратить Ваше внимание, что «глазок» стоит только на одной банке, поэтому если соседняя секция замкнула, то Ваш индикатор может показывать что АКБ полностью исправен, а на самом деле это будет не так.

Поэтому, желательно проводить диагностику всех секций (банок) аккумулятора, нежели ориентироваться только на «глазок». Это даст более точную картину состояния аккумуляторной батареи.

— Также, на верхней поверхности любого аккумулятора есть клеммы. Через которые он и подключается к электросети автомобиля. Клеммы, в основном, стандартного размера, но плюсовой вывод всегда больше минусового по диаметру. Это сделано для того, что бы невнимательный водитель не перепутал полярность при установке АКБ на авто.

Корпус необслуживаемой АКБ

Давайте отметим, что много производителей аккумуляторных батарей делают необслуживаемые корпуса. К ним относятся такие «гиганты» как Varta, Bosch, Rocket, Mutlu и многие другие. В чём отличия обслуживаемых от необслуживаемых АКБ? Если есть пробки, которые откручиваются, то батарея подлежит обслуживанию. То есть, производитель рекомендует доливать дистилированую воду, когда она выкипит в процессе эксплуатации.

Завод-производитель необслуживаемых АКБ, вроде как, предусмотрел этот процесс. Вместо пробок они сделали систему клапанов. Эти клапаны не дают испарениям выйти из корпуса батареи, а они стекают обратно в банки. Обслуживания как такового не требуется, а только приодическая зарядка.

Что же под верхней крышкой?

Далее, если мы снимем верхнюю крышку АКБ, то мы увидим шесть секций. В каждой из этих банок находятся как положительные, так и отрицательные пластины. Каждая из этих пластин упакована в сепаратор. Сепаратор – это такой конверт, который предотвращает замыкание между пластинами.

В зависимости от того, сколько пластин положительных и отрицательных сложено в каждую секцию и соответственно мы получаем большую либо меньшую рабочую поверхность. И из этого складывается ёмкость самого аккумулятора. Соответственно, чем больше пластин тем больше ёмкость. Поэтому корпуса разные по размеру, в зависимости от ёмкости.

Каждая заряженая секция (банка) аккумулятора имеет напряжение 2,13 В. Так как автомобильный АКБ 12-ти вольтовый, мы имеем 6 таких секций и полностью заряженный источник питания имеет напряжения около12,78 В.

Электролит

Электролит — химический элемент, который служит проводником электрического тока. Он состоит из двух компонентов это серная кислота и вода. Оптимальное соотношение электролита, которое необходимо для нормального функционирования аккумуляторной батареи 1,27 грамма кислоты на см3 воды.

Электролит различают трех видов:

1.    Жидкий электролит;

2.    В виде геля;

3.    Абсорберы или связанный электролит.

Давайте разберем более подробно каждый из видов.

Жидкий электролит

Это обычный раствор кислоты и воды, который находится в жидком состоянии в АКБ. Такие батареи у большинства автовладельцев.

Гелевый электролит

Как Вы уже догадались у самого слова «гелевый», означает что он находится в загущенном состоянии, в виде геля. Какие преимущества этих аккумуляторов? Преимущества их в том что, как правило, они имеют герметичный корпус, то есть, полностью запаянный, доступа к банкам или к секциям аккумулятора у них нет. И за счет того, что электролит находится в густом состоянии, он не вытекает.    То есть, при кипении аккумулятора, допустим генератор подаёт большое напряжения, он перезаряжается. Начинают накапливаться газы и происходить перезаряд, то обычный электролит начинает обильно кипеть. В результате кипения испаряется вода. И из-за перезаряда (неисправного генератора) аккумулятор выходит из строя.  В гелевых батареях это происходит не таким образом. Аккумулятор имеет более густой электролит, не так подвержен кипению, корпус герметичный и все процессы циркулируют внутри самого корпуса. И нет выкипания воды из геля. Даже если в корпусе образовалось какое-то отверстие, батарея не теряет свою работоспособность. Он может потерять только ёмкость, если мы механически повредили секции внутри.

Плюс еще в том, что в загущеном состоянии проводимость тока у него улучшается. В таком электролите более быстро происходят химические реакции. АКБ быстрее отдает ток, который необходим и так же быстрее его восстанавливает. Гелевые аккумуляторы, как правило, заряжаются во много раз чем обычный кислотный.

Также, к достоинствам нужно отнести, что они не боятся глубокого разряда. У них не происходит, в таких случаях сульфатация пластин. И имеют высокий пусковой ток.

Технология  AGM

Так называемые абсорберы или связанный электролит. В чем их отличия? Сепаратор или «конверт» в который укладывается пластина, состоит из микроволокна, похожего на стекловату. Если мы на стекловату добавим какую-то жидкость, то капельки будут находится на маленьких ворсинках из которых состоит структура самого сепаратора. Получается что электролит не в жидком состоянии бультыхается как вода, а держится на ворсинках материала. Он вроде как жидкий, но в то же время не вытекает.

Преимущества схожи с гелевыми АКБ. Они тоже не так боятся повреждения корпуса батареи, меньше подвержены сульфатации пластин. Выкипания воды практически нет.

Также на эту тему:

Электролит кислотный для свинцовых аккумуляторов (плотность 1,27г/см3)

Электролит кислотный. Предусмотрена скидка в зависимости от объема заказа.

Осуществляем доставку по всем регионам РК.
 

Основная сфера использования вещества – обеспечение надежной и эффективной работы аккумуляторных батарей, как на легковом, так и на грузовом транспорте.

Для того, чтобы аккумуляторы служили долго и надежно в любых погодных и климатических, эксплуатационных условиях, важно заправлять батареи только качественным электролитом. Таким, который реализует ТОО «Изомер» по всей территории Казахстана.


 

Внешний вид и основные свойства

 

Электролит – это кислотная прозрачная жидкость, имеющая незначительный желтоватый цвет. В составе вещества нет посторонних включений других химических элементов и веществ – только смесь дистиллированной воды и серной кислоты, в определенных компонентах.

 


Выгодное предложение

Для обеспечения длительной работы, приведения сухозаряженных АКБ в рабочее состояние, долив до необходимого уровня и выполнения ряда других функций, связанных с обслуживанием кислотных свинцовых аккумуляторов, важно иметь достаточный запас электролита аккумуляторного.

Не менее важно, чтобы данное вещество соответствовало по всем основным параметрам предъявляемым требованиям к качеству продукта.

Именно такой товар, электролит свинцовый аккумуляторный можно купить в нашей компании «Изомер» в Алмате!



Каждому своему клиенту мы гарантируем лучшие условия для длительного взаимовыгодного сотрудничества.


Чтобы заказать и купить электролит, необходимо:

направить заявку на адрес электронной почты

оплатить заказ точно в назначенное время получить товар в офисе (на складе)

Электролит для оксиметра – какой можно использовать?

Используйте «правильный» электролит для своего оксиметра, иначе вы можете повредить оксиметричный электрод!

Электролит – специальная жидкость (в отдельных случаях – гель), которая используется для химической реакции внутри электрода оксиметра, благодаря чему он может измерять концентрацию растворенного кислорода в воде. Кислород проникает из воды, которую вы измеряете, через мембрану во внутренней электролит и расходуется в этой химической реакции.

Практически для каждой модели оксиметра с полярографическим или гальваническим электродом предусмотрен свой электролит, который может отличаться химическим составом, кислотностью, концентрацией и тому подобное.

Даже один производитель может предусмотреть различные электролиты для подобных моделей со своей линейки (например – оксиметры тайваньского бренда AZ, где модели AZ-8402 и AZ-8403 имеют один состав электролита, а AZ-86021 и AZ-86031 – другой).

Работоспособность прибора (то есть, если он нормально калибруется, ним можно проводить измерения) еще не означает, что вы подобрали электролит правильно, и он не повредит ваш электрод.

Последствия использования электролита от другого оксиметра

В случае, если вы будете использовать электролит, который не предусмотрен производителем прибора, вы можете повредить покрытие оксиметричного электрода, в лучшем случае уменьшив его ресурс в несколько раз.

Внизу на фотографии представлены два оксиметричных электрода. Первый (он имеет корпус синего цвета) эксплуатируется с правильным электролитом. В другой (корпус черного цвета) был залит электролит от другого оксиметра с другим химическим составом. Что интересно, на этом «неправильном» электролите оксиметр полноценно функционировал в течение нескольких недель, после чего перестал калиброваться. Клиент обратился в наш сервис-центр (прибор и электролит он покупал не у нас) с целью ремонта. К сожалению, в этом случае придется полностью заменять электрод.

Не заливайте аккумуляторный электролит в свой электрод!

Опытные пользователи потенциометрических приборов улыбнутся, прочитав заголовок. Но, действительно, есть люди, которые заливают аккумуляторные электролиты в электроды своих оксиметров, считая, что они существенно сэкономили на расходных материалах.

Аккумуляторный электролит ЗАПРЕЩЕНО заливать в оксиметричный электрод!

Последствия будут мгновенные – гальваническое покрытие электрода будет уничтожено в течение нескольких часов.

На фотографии ниже изображен оксиметричный электрод, который принесли в наш сервис-центр. Мы долго не могли понять, что именно привело к полному «растворению» покрытия с электрода, поскольку клиент упорно настаивал на том, что эксплуатировал прибор правильно и «вовремя менял электролит». Наш специалист в шутку спросил, уж «не аккумуляторный электролит он заливал», и был очень удивлен, получив утвердительный ответ. Клиенту пришлось купить новый электрод.

Где купить «правильный» электролит для оксиметра?

Наличие запасных и расходных материалов к оборудованию – обязательный признак профессиональных компаний-поставщиков лабораторного и измерительного оборудования.

Соответственно, рекомендуем обращаться к официальным представителям производителей оксиметров в Украине с целью покупки расходных материалов, в частности электролита.

Например, Маркет измерительных приборов «SIMVOLT» является официальным представителем таких производителей, как AZ-Instrument, EZODO, LUTRON, XS Instruments, Delta Ohm, Horiba и др.

Тем не менее, в некоторых случаях возможно использование специальных аналогов, которые разрабатываются сторонними производителями, но именно для конкретных моделей оксиметров.

Например, электролиты для оксиметров YOCHEM имеют линейку, которая заменяет оригинальные от AZ-Instrument, EZODO, LUTRON, MILWAUKEE. Эти электролиты имеют высокое качество и часто более выгодную цену, чем оригинальные.

На SIMVOLT Channel вы можете посмотреть видео «Электролит для оксиметра – какой можно использовать, чтобы не повредить электрод?»

Маркет измерительных приборов «SIMVOLT» имеет большой опыт в продажах и сервисном обслуживании потенциометрических приборов, в частности оксиметров. Только мы имеем большой выбор различных моделей, запасные и расходные материалы, собственный сервис-центр с опытными инженерами и химиками. Обращайтесь к нам!

Зачем использовать присадки для литий-ионных аккумуляторов? — Блог

Классификация электролитов для литий-ионных аккумуляторов.

Электролиты для литий-ионных аккумуляторов считаются «литий-ионными мостами». Он обеспечивает литий-ионный переход между положительной емкостью и отрицательной емкостью. В настоящее время рынок делит его на три класса: жидкий электролит, твердый электролит и ионный электролит соответственно. В настоящее время областью применения основных электролитов для литий-ионных аккумуляторов являются жидкие электролиты.

 

Зачем использовать электролиты для литий-ионных аккумуляторов?

Основным компонентом литий-ионной батареи является положительный электрод, отрицательный электрод, электролит и сепаратор. Ученые обычно используют химические характеристики электролита, такие как температура плавления, температура кипения, вязкость и проводимость, чтобы судить о плюсах и минусах электролитов.

Во многих надежных экспериментальных результатах добавление добавок к электролиту литий-ионных аккумуляторов значительно улучшило характеристики и качество электролита, а также состав пленки SEI.Поэтому на высококонкурентном рынке литий-ионных аккумуляторов производители электролитов для литий-ионных аккумуляторов предпочитают добавлять в электролит добавки.

Добавки для литий-ионных аккумуляторов, представленные на рынке, можно условно разделить на три категории: увеличение срока службы, повышение безопасности и улучшение характеристик передачи ионов в зависимости от их эффективности. HOPAX не только имеет достижения и популярность в области литий-ионных аккумуляторов, но и продукт добавок для литий-ионных аккумуляторов также получил единодушную оценку клиентов.

Ниже приводится классификация добавок для литий-ионных аккумуляторов, предоставленная HOPAX:

 

1) DTD

Применение: Добавки для литий-ионных аккумуляторов

Эффективность:

  • Уменьшить импеданс.
  • Повышение повышенной температуры эффективности.
  • Улучшение состава пленки SEI.

Номер CAS: 1072-53-3

Анализ: ≥99%

Содержание влаги: <100 ppm

Внешний вид: Белый порошок

 

2) АД-1

Применение: Добавки для литий-ионных аккумуляторов

Эффективность:

  • Подходит для LiFePo4.
  • Повышение устойчивости при езде на велосипеде.
  • Улучшение состава пленки SEI.

Анализ: ≥99,5%

Содержание влаги: <100 ppm

 

3) ППС

Применение: Добавки для литий-ионных аккумуляторов

Эффективность:

  • Повышение эффективности при высоком напряжении.
  • Повышение повышенной температуры эффективности.
  • Улучшение состава пленки SEI.

Номер CAS: 1072-53-3

Анализ: ≥99,5%

Содержание влаги: <50 ppm

Внешний вид: Белый порошок

 

4) АД-М

Применение: Добавки для литий-ионных аккумуляторов

Эффективность:

  • Повышение эффективности при высоком напряжении.
  • Повышение криогенной температуры эффективности.
  • Улучшение состава пленки SEI.

Анализ: ≥99,5%

Содержание влаги: <50 ppm

Внешний вид: Белый порошок

 

5) АД-ЛИФ

Применение: Добавки для литий-ионных аккумуляторов

Эффективность:

  • Генерация газа подавления.
  • Повышение эффективности при высоких напряжениях и повышенных температурах.
  • Улучшение состава пленки SEI.

Анализ: ≥98%

Содержание влаги: <300 ppm

Внешний вид: Белый порошок

 

6) 1,4-БС

Применение: Добавки для литий-ионных аккумуляторов

Эффективность:

  • Малотоксичный.
  • Повышение повышенной температуры эффективности.
  • Улучшение состава пленки SEI.

Номер CAS: 1683-83-6

Анализ: ≥98%

Содержание влаги: <100 ppm

Внешний вид: Белый порошок

 

Узнайте больше о Hopax 1,4-BS

 

7) Этиленсульфит (ES)

Применение: Добавки для литий-ионных аккумуляторов

Эффективность:

  • Уменьшить импеданс.
  • Повышение криогенной температуры эффективности.
  • Улучшение состава пленки SEI.

Номер CAS: 3741-38-6

Анализ: ≥99%

Внешний вид: Прозрачная жидкость

 

Узнайте больше о Hopax ES

 

Кроме того, чтобы предоставлять более комплексные услуги, HOPAX построила экспериментальный завод на своем заводе DaFa, расположенном в Гаосюне, Тайвань, для производства электролитов по индивидуальному заказу или модификаций состава в соответствии со свойствами продукта, характеристиками материалов, сферами применения и т. д. клиентов.Кроме того, для простоты использования в различных масштабах применения HOPAX также предлагает несколько вариантов упаковки для своих электролитных продуктов. И последнее, но не менее важное: вся информация о конструкциях электролитов, деталях производства и т. д., предоставленная заказчиками, будет строго конфиденциальной! HOPAX – лучший партнер, которому вы можете доверить производство электролита для литий-ионных аккумуляторов!

Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения высококачественных присадок для литий-ионных аккумуляторов!!

 

Больше никаких проб и ошибок при выборе электролита для металло-воздушных аккумуляторов — ScienceDaily

Металло-воздушные аккумуляторы рассматривались как преемники литий-ионных аккумуляторов из-за их исключительной гравиметрической плотности энергии.Потенциально они могут позволить электромобилям проезжать тысячу миль и более без подзарядки.

Перспективным новым членом семейства щелочно-металлических батарей является калий-воздушная батарея, плотность энергии которой более чем в три раза превышает теоретическую гравиметрическую плотность энергии ионно-литиевых батарей. Ключевой проблемой при разработке калийно-воздушных батарей является выбор правильного электролита, жидкости, которая облегчает перенос ионов между катодом и анодом.

Как правило, электролиты выбирают методом проб и ошибок, основанным на эмпирических правилах, связывающих несколько свойств электролита, после чего следует тщательное (и требующее много времени) тестирование нескольких электролитов-кандидатов, чтобы увидеть, достигается ли желаемая производительность.

Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе под руководством Виджая Рамани, рома Б., и Рэймонда Х. Уиткоффа, заслуженного профессора окружающей среды и энергетики Инженерной школы Маккелви, показали, как электролиты для щелочно-металлических воздушных батарей могут быть выбирается с использованием одного легко измеряемого параметра.

Их работа была опубликована 8 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences .

Команда Рамани изучила фундаментальные взаимодействия между солью и растворителем в электролите и показала, как эти взаимодействия могут влиять на общую производительность батареи.Они разработали новый параметр, а именно «электрохимический» модуль Тиле, меру легкости переноса ионов на поверхность электрода и реакции на ней.

Это исследование документирует первый случай, когда получившая Нобелевскую премию теория переноса электронов Маркуса-Хаша использовалась для изучения влияния состава электролита на движение ионов через электролит и их реакцию на поверхности электрода.

Было показано, что этот модуль Тиле экспоненциально уменьшается с увеличением энергии реорганизации растворителя — меры энергии, необходимой для изменения сольватной сферы растворенных веществ.Таким образом, энергия реорганизации растворителя может быть использована для рационального выбора электролитов для высокоэффективных металло-воздушных аккумуляторов. Больше никаких проб и ошибок.

«Мы начали с попытки лучше понять влияние электролита на реакцию восстановления кислорода в системах металл-воздух», — сказал Шрихари Санкарасубраманиан, научный сотрудник группы Рамани и ведущий автор исследования.

«В итоге мы показали, как диффузия ионов в электролите и реакция этих ионов на поверхности электрода коррелируют с энергией, необходимой для разрушения сольватной оболочки вокруг растворенных ионов.»

«Показать, как дескриптор одного параметра энергии сольватации коррелирует как с переносом ионов, так и с кинетикой поверхностных реакций, — это прорыв», — сказал Рамани. «Это позволит нам рационально разрабатывать новые высокоэффективные электролиты для металло-воздушных аккумуляторов».

Источник истории:

Материалы предоставлены Вашингтонским университетом в Сент-Луисе . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Что такое SEI и как он влияет на батарею?

SEI (межфазная фаза твердого электролита) образуется на поверхности анода в результате электрохимического восстановления электролита и играет решающую роль в долгосрочной циклируемости батареи на основе лития.

Введение SEI

Во время первой зарядки и разрядки литий-ионного аккумулятора материал электрода вступает в реакцию с электролитом на границе твердой и жидкой фаз. После реакции на поверхности электродного материала образуется тонкая пленка, куда Li+ может свободно внедряться и удаляться, а электроны не могут. SEI имеет толщину около 100-120 нм и в основном состоит из различных неорганических компонентов, таких как карбонат лития (Li2CO3), фтористый литий (LiF), оксид лития (Li2O), гидроксид лития (LiOH), а также как некоторые органические компоненты, такие как алкилкарбонаты лития (ROCO2Li).

Источник SEI

Когда литий-ионный аккумулятор начинает заряжаться и разряжаться, ионы лития извлекаются из активного материала положительного электрода. В этот момент они попадают в электролит, проникают в сепаратор, входят в электролит и, наконец, внедряются в слоистый зазор отрицательного углеродного материала.

Затем электроны выходят из положительного электрода по внешней концевой петле и входят в углеродный материал отрицательного электрода.В этот момент происходит окислительно-восстановительная реакция между электронами, растворителем в электролите и ионами лития. По мере увеличения толщины SEI до точки, когда электроны не могут проникнуть в нее, образуется пассивирующий слой, препятствующий продолжению окислительно-восстановительной реакции.

Влияние SEI на батареи

Формирование пленки SEI оказывает решающее влияние на характеристики электродных материалов. С одной стороны, при формировании пленки SEI часть ионов лития расходуется, что увеличивает необратимую емкость аккумуляторов и снижает эффективность заряда и разряда электродного материала.

С другой стороны, SEI нерастворим в органических растворителях и может существовать в стабильном состоянии в растворах органических электролитов. Кроме того, через него не могут пройти молекулы растворителя, что эффективно предотвращает совместное внедрение ионов и предотвращает повреждение материала электрода. Это значительно улучшает цикличность и срок службы батареи.

Воздействующие факторы СЭИ

На формирование SEI в основном влияют следующие аспекты.Во-первых, электролиты  (соли лития, растворители, примеси и т. д.) с разным составом приведут к разным составам SEI и повлияют на стабильность. Далее формирование , то есть интенсивность первого тока заряда и разряда. Высокая температура  также снижает стабильность SEI и влияет на срок службы батареи. Кроме того, толщина SEI изменяется в зависимости от типа материала отрицательного электрода.

Заключение

Углубленное исследование SEI с его механизмом образования, структурой и стабильностью, а также дальнейший поиск эффективных способов улучшения характеристик были горячими темами исследований в электрохимическом сообществе.

Видео

Grepow’s Battery Monday  Channel рассказывает об аккумуляторах и советах по аккумуляторам. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме ( Что такое SEI и какое влияние он оказывает на аккумулятор?  ) или вы хотите узнать что-либо, связанное с аккумулятором, свяжитесь с нами по электронной почте  info @grepow.com .

Мы специализируемся на интеллектуальных батареях для дронов, промышленных батареях, формованных батареях, батареях с высокой скоростью разрядки, батареях высокого напряжения и т. д.Или, если мы можем что-то улучшить, напишите нам, мы прочитаем комментарий и предоставим высококачественный учебник по аккумулятору.

Официальный сайт Grepow: https://www.grepow.com/

Grepow Facebook: https://www.facebook.com/grepowbattery

Grepow Linkedin: Батарея Grepow

Достижения в составе аккумуляторов

Хотя термин «батарея» не использовался до экспериментов Бенджамина Франклина в 1749 году, то, что сейчас называется «багдадскими батареями», было первым известным составом батареи, использовавшимся в Месопотамии около 200 г. до н.э.Они состояли из кувшина, содержащего железный стержень, покрытый медью, и кислотный агент, такой как уксус. Их точное назначение неизвестно, но, возможно, они носили религиозный или медицинский характер.

Первая современная батарея, ныне известная как гальваническая батарея, была изобретена в 1799 году. Эта батарея состояла из чередующихся слоев меди и цинка, разделенных пропитанной рассолом тканью или бумагой. В 1836 году он был усовершенствован как ячейка Даниэля, в которой был стеклянный сосуд, содержащий медный диск, раствор сульфата меди, цинковый диск и раствор сульфата цинка.Ячейка Даниэля работала достаточно хорошо, и ее использовали для питания телефонов и дверных звонков до того, как электричество стало обычным явлением.

Аккумуляторы промышленного производства вышли на рынок в 1898 году и производились компанией National Carbon Company. Эта компания в конечном итоге стала Eveready Battery Company, которая существует до сих пор. Технологии аккумуляторов продолжают развиваться, и на горизонте нас ждут новые захватывающие прорывы.

Современные батареи и состав батарей

Все батареи имеют две клеммы, положительную и отрицательную.Внутри корпуса батареи анод подключается к отрицательной клемме, а катод подключается к положительной клемме. Разделитель находится между ними, чтобы предотвратить их соприкосновение, а электролит позволяет электрическому заряду течь между ними. Коллектор направляет заряд наружу батареи и через «нагрузку», которой питается батарея.

Внутри батареи происходит ряд химических реакций, когда нагрузка замыкает цепь: окисление на аноде высвобождает электроны, а восстановление на катоде поглощает эти электроны.Какие химические вещества используются, зависит от типа состава батареи:

  • Дешевые сухие батареи: Недорогие батареи AAA, AA, C и D часто бывают угольно-цинковыми. Анод изготовлен из цинка, а катод из диоксида магния. Раствор электролита может представлять собой хлорид цинка или хлорид аммония.
  • Сухие батареи более высокого класса: Более дорогие батареи AA, C и D обычно называют щелочными батареями, поскольку раствор электролита имеет щелочную природу (pH больше 7).Анод изготовлен из порошка цинка, катод — из диоксида магния, электролит — из раствора гидроксида калия. Эти батареи имеют более высокую емкость, чем угольно-цинковые батареи, а также более длительный срок хранения. Они также менее склонны к утечке.
  • Перезаряжаемые свинцово-кислотные батареи: Перезаряжаемые свинцово-кислотные батареи имеют анод из свинца и катод из диоксида свинца. Раствор электролита состоит из разбавленной серной кислоты. Как первые коммерчески жизнеспособные перезаряжаемые батареи, свинцово-кислотные батареи используются в различных приложениях, в том числе в автомобилях, жилых автофургонах, инвалидных креслах с электроприводом и даже в системах хранения солнечной энергии.Однако их все чаще заменяют перезаряжаемыми литий-ионными батареями из-за их превосходных свойств.
  • Перезаряжаемые литий-ионные батареи: Анод литий-ионной батареи изготавливается из углерода (обычно, хотя и не всегда, из графита), а катод из оксида лития. Раствор электролита представляет собой соль лития в органическом растворителе. Литий-ионные аккумуляторы в настоящее время являются самыми передовыми аккумуляторами, используемыми в коммерческих целях. Они имеют значительно более высокую емкость, чем свинцово-кислотные батареи, гораздо более эффективны и имеют гораздо более длительный срок службы.

Будущие усовершенствования

Поскольку технологии продолжают быстро развиваться, батареи должны идти в ногу со временем. Некоторые из наиболее многообещающих достижений будут связаны с технологией литий-ионных аккумуляторов. Исследователи экспериментируют с различными соединениями, которые могут хранить больше лития, а также с различными типами углерода, чтобы оптимизировать работу анода.

Еще одной перспективной технологией является литий-серный аккумулятор. С серой в качестве катода и металлическим литием в качестве анода эти батареи только сейчас разрабатывают прототипы, но их теоретическая плотность энергии выглядит невероятно высокой.

Твердотельные батареи заменят раствор электролита в традиционных батареях на твердый электролит с высокой проводимостью. Новые негорючие полимеры с высокой емкостью могут революционизировать безопасность, вес и даже срок годности. Вполне возможно, что твердотельные технологии могут появиться одновременно с литий-серными технологиями, создав совершенно новый класс аккумуляторов, предназначенных для электромобилей, аэрокосмической и других отраслей промышленности с тяжелыми нагрузками.

Noah Chemicals занимается предоставлением клиентам самых чистых химикатов.Чтобы поговорить с квалифицированным химиком о нестандартных химикатах и ​​оптовом заказе, свяжитесь с нами сегодня!

Литий-ионные аккумуляторы — Curious

Эта тема является частью нашей серии статей о батареях, состоящей из четырех частей. Для дальнейшего чтения посмотрите, как работает аккумулятор, типы аккумуляторов и аккумуляторы будущего.

Нашим лучшим другом на сегодняшний день является литий-ионный аккумулятор. Это тот, который питает наши мобильные телефоны и ноутбуки, устройства, которые внесли огромный вклад в изменение того, как мы работаем и взаимодействуем с нашими друзьями, коллегами, продавцами и даже незнакомцами.Потребляемая мощность наших смартфонов способна разрядить никель-кадмиевую или никель-металлгидридную батарею менее чем за час, но благодаря эффективности литий-ионной химии мы можем общаться с мамой, смотреть видео, отправлять сообщения друзьям, слушать музыку. под музыку, купить пару обуви в Интернете, получить инструкции по навигации и делать бесчисленное количество фотографий в течение всего дня.

Так что же такого особенного в литий-ионных батареях? Их главная фишка — плотность энергии — она примерно вдвое больше, чем у никель-кадмиевой батареи, а это означает, что батарея вдвое меньшего размера будет давать такое же количество энергии.Они легкие и компактные, а это значит, что они лучше подходят для таких вещей, как портативная электроника, чем тяжелые свинцово-кислотные батареи, которые заводят наши бензиновые автомобили.

Сегодня литий-ионные аккумуляторы питают большинство портативных электронных устройств. Источник изображения: Edvvc/Flickr.

Так что же такого в химическом составе литий-ионного элемента, что дает ему преимущество перед конкурентами?

Химия литий-ионных аккумуляторов

Как следует из названия, ионы лития (Li + ) участвуют в реакциях, приводящих в движение батарею.Оба электрода в литий-ионном элементе изготовлены из материалов, которые могут интеркалировать или «поглощать» ионы лития (немного похоже на гидрид-ионы в NiMH батареях). Интеркаляция — это когда заряженные ионы элемента могут «удерживаться» внутри структуры материала-хозяина, не нарушая ее существенно. В случае литий-ионной батареи ионы лития «привязаны» к электрону внутри структуры анода. Когда батарея разряжается, интеркалированные ионы лития высвобождаются из анода, а затем проходят через раствор электролита, чтобы поглощаться (интеркалироваться) катодом.

Литий-ионный аккумулятор начинает свою жизнь в состоянии полного разряда: все его ионы лития интеркалированы внутри катода, а его химический состав еще не способен производить электричество. Прежде чем вы сможете использовать аккумулятор, его необходимо зарядить. Когда аккумулятор заряжается, на катоде происходит реакция окисления, а это означает, что он теряет часть отрицательно заряженных электронов. Для поддержания баланса зарядов на катоде в раствор электролита растворяют равное количество положительно заряженных интеркалированных ионов лития.Они перемещаются к аноду, где внедряются в графит. Эта реакция интеркаляции также откладывает электроны в графитовый анод, чтобы «связать» ион лития.

Во время разряда ионы лития деинтеркалируются с анода и возвращаются через электролит к катоду. Это также высвобождает электроны, которые привязывали их к аноду, и они текут по внешнему проводу, обеспечивая электрический ток, который мы использовали для выполнения работы.Именно соединение внешнего провода позволяет протекать реакции — когда электроны могут свободно перемещаться, то и положительно заряженные ионы лития уравновешивают движение своего отрицательного заряда.

Когда катод заполняется ионами лития, реакция прекращается и батарея разряжается. Затем мы снова перезаряжаем наши литий-ионные батареи, и внешний электрический заряд, который мы прикладываем, выталкивает ионы лития обратно в анод от катода.

Электролит в литий-ионном элементе обычно представляет собой раствор солей лития в смеси растворителей (таких как диметилкарбонат или диэтилкарбонат), разработанный для улучшения характеристик аккумулятора.Наличие солей лития, растворенных в электролите, означает, что раствор содержит ионы лития. Это означает, что отдельные ионы лития не должны совершать полный путь от анода к катоду, чтобы замкнуть цепь. По мере того как ионы выбиваются из анода, другие, которые уже находятся в электролите, вблизи поверхности электрода, могут легко поглощаться (интеркалироваться) катодом. Обратное происходит во время перезарядки.

Микроскопические материалы, используемые для литий-ионных катодов.Источник изображения: BASF/Flickr.

Будучи маленьким и легким, большое количество лития может храниться (интеркалироваться) в обоих электродах. Именно это придает литий-ионным батареям высокую плотность энергии. Например, один ион лития может храниться на каждые шесть атомов углерода в графите, и чем больше ионов лития участвует в путешествии от анода к катоду (и обратно во время циклов перезарядки), тем больше электронов остается на пути. уравновешивают их движение и обеспечивают электрический ток.

Перенос ионов лития между электродами происходит при гораздо более высоком напряжении, чем в батареях других типов, и, поскольку они должны быть уравновешены равным количеством электронов, один литий-ионный элемент может производить напряжение 3,6 вольта или выше, в зависимости от материалов катода. Типичный щелочной элемент выдает всего около 1,5 вольт. Для стандартного свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора требуется шесть 2-вольтовых элементов, соединенных вместе, чтобы получить 12 вольт.

Из-за их высокой плотности энергии и их сравнительной легкости установка большого количества литий-ионных элементов вместе в одном месте позволяет получить аккумуляторный блок, который намного легче и компактнее, чем стек, сделанный из других типов аккумуляторов.Если мы сложим вместе достаточное количество литий-ионных элементов, мы сможем достичь довольно высокого напряжения, например, необходимого для запуска электромобиля. Конечно, во всех наших автомобилях уже есть аккумуляторы, но они нужны только для того, чтобы запустить бензиновый или дизельный двигатель, тогда всю работу делает топливо. Аккумулятор электромобиля — это его источник энергии и то, что дает ему возможность подняться на крутой холм. Таким образом, обычно он будет иметь 96 вольт или даже больше, что, даже при высоком напряжении литий-ионного элемента, требует довольно большого количества элементов, сложенных вместе.

Объединение литий-ионных элементов вместе может создать напряжение, достаточное для запуска электромобиля. Источник изображения: Хокан Дальстрём / Flickr.

Анод обычно графитовый. Однако многократное введение ионов лития в стандартную графитовую структуру типичной литий-ионной батареи в конечном итоге разрушает графит. Это снижает производительность батареи, и графитовый анод в конечном итоге сломается, и батарея перестанет работать. Исследователи работают над разработкой вариантов использования графена (листов углерода толщиной в один атом) вместо графита.Вы узнаете больше о графене и о том, чем он хорош, в следующей теме Nova.

Что касается материала, используемого для катода, существует довольно много вариаций — как правило, из комбинации лития, кислорода и какого-либо металла.

Катоды используемые в литий-ионных батареях

Оксид лития-кобальта (LiCoO
2 )

Наиболее распространенные литий-ионные элементы имеют анод из углерода (C) и катод из оксида лития-кобальта (LiCoO 2 ).Фактически, литий-кобальтовый оксидный аккумулятор был первым литий-ионным аккумулятором, который был разработан на основе новаторской работы Р. Язами и Дж. Гуденаф и продан Sony в 1991 году. Кобальт и кислород соединяются вместе, образуя слои октаэдрических структур оксида кобальта. , разделенные листами лития. Важно, что эта структура позволяет ионам кобальта менять свои валентные состояния между Co +3 и Co +4 (терять и приобретать отрицательно заряженный электрон) при зарядке и разрядке.

Из всех различных литий-ионных аккумуляторов эти ребята имеют наибольшую плотность энергии, поэтому в настоящее время они используются в наших телефонах, цифровых камерах и ноутбуках. Их недостатком является термическая нестабильность. Их аноды могут перегреваться, а при высоких температурах катод из оксида кобальта может разлагаться с образованием кислорода. Если вы объедините кислород и тепло, у вас есть довольно хорошие шансы начать пожар, и, поскольку химические вещества, иногда используемые в растворе электролита, такие как диэтилкарбонат, легко воспламеняются, с этой батареей могут возникнуть некоторые проблемы с безопасностью.

Литий-ионные аккумуляторы

имеют встроенную защиту для предотвращения перегрева и полного разряда аккумулятора, что также может привести к повреждению. Кроме того, эти схемы защиты иногда можно использовать для предотвращения перезарядки литий-ионных аккумуляторов, что может иметь серьезные последствия. Литий-ионные батареи бывают самых разных форм и размеров, а некоторые из них содержат встроенные защитные устройства, такие как вентиляционные крышки, для повышения безопасности.

  • См. реакцию: литий-кобальтовые оксидные батареи
    Во время разряда

    На аноде окисляется литий.- \to\text{LiCoO}_2$$

    Общая реакция:

    $$\text{C}_6 + \text{LiCoO}_2 \longleftrightarrow \text{Li}_x\text{C}_6 + \text{Li}_{1-x}\text{CoO}_2$$

Фосфат лития железа (LiFePO
4 )

Этот элемент имеет высокую скорость разряда, а поскольку фосфат (PO 4 ) может выдерживать высокие температуры, батарея имеет хорошую термическую стабильность, что повышает ее безопасность. Это делает его хорошим выбором для таких вещей, как электромобили и электроинструменты, а также для хранения энергии на электростанциях.Он также имеет длительный срок службы, что означает, что его можно разряжать и заряжать много раз. Однако он имеет более низкую плотность энергии, чем элемент из оксида лития-кобальта, и более высокую скорость саморазряда.

Элемент литий-железо-фосфатного аккумулятора аналогичен элементу литий-кобальтового оксида. Анод по-прежнему графитовый, и электролит почти такой же. Разница в том, что катод из диоксида лития-кобальта был заменен более стабильным фосфатом лития-железа. Фактически, в катоде из фосфата железа (FePO4) полностью заряженного элемента не остается ионов лития или железа.Ионы лития могут внедряться в катодный материал или из него через четко определенные туннели в его структуре без значительного изменения каркаса из фосфата железа.

Катод этого типа элементов изготовлен из отрицательно заряженного фосфата. анионы , связанный с положительно заряженным железом катионы в структуре, способной хранить ионы лития в молекулах фосфата железа. Расположение связей в этой структуре означает, что атомы кислорода прочно связаны в структуру, что придает катоду его химическую стабильность.- \to\text{LiFePO}_4$$

Общая реакция:

$$\text{LiFePO}_4 + \text{6C} \to \text{LiC}_6 + \text{FePO}_4$$

 

Оксид лития-марганца (LiMn
2 O 4 )

В этом типе литиевой батареи используется катод из литий-марганцевой шпинели (Li + Mn 3+ Mn 4+ O 4 ). Шпинель — это тип минерала с характерной структурой AB 2 O 4 .Структура шпинели обладает очень хорошей термической стабильностью, повышая безопасность батареи. Это также способствует ионному потоку внутри электролита и уменьшает внутреннее сопротивление, которое со временем способствует потере мощности батареи.

Хотя этот тип литиевых батарей обеспечивает высокую скорость разрядки и перезарядки (в том числе из-за шпинельной структуры катода), он имеет меньшую емкость и более короткий срок службы.

Литий-никель-марганцево-кобальтовый оксид (LiNiMnCoO
2 или NMC)

Добавление никеля и кобальта обратно в смесь снова немного меняет ситуацию.Никель обеспечивает высокую удельную энергию и при добавлении к стабильной структуре марганцевой шпинели также приводит к получению батареи с преимуществами структуры марганцевой шпинели (низкое внутреннее сопротивление, высокая скорость зарядки, хорошая стабильность и безопасность).

Эти батареи обычно изготавливаются с катодом, состоящим из одной трети никеля, одной трети марганца и одной трети кобальта, но соотношение может варьироваться в зависимости от секретных формул производителей. Эти аккумуляторы используются в электроинструментах, электромобилях и медицинских приборах.

Литий-марганцевые батареи

часто сочетаются с литий-никель-марганцево-кобальтовыми батареями, создавая комбинацию, которая используется во многих электромобилях. Высокие всплески энергии (для быстрого ускорения) обеспечиваются литий-марганцевым компонентом, а большой запас хода обеспечивается компонентом литий-никель-марганец-кобальт.

Литий-полимерный

Замена жидкого электролита в литий-ионном аккумуляторе твердым электролитом повышает безопасность аккумулятора и делает его легче.Поскольку сам полимер очень тонкий, он также обеспечивает большую гибкость с точки зрения формы и дизайна — его не нужно помещать в жесткий корпус, и его можно сделать чрезвычайно компактным.

Полимерный электролит представляет собой непроводящий материал, который, тем не менее, допускает ионный обмен. В ранних конструкциях полимер был настолько плохим проводником, что не мог способствовать ионному обмену, если только не был нагрет примерно до 60 градусов по Цельсию, поэтому теперь добавляют небольшое количество геля, чтобы избежать этой проблемы.

Литий-полимерный аккумулятор может использовать любую комбинацию электродов, используемую в литий-ионных аккумуляторах; отличается просто электролит.

Литий-ионные батареи бывают разных форм, размеров и химического состава, как и батареи. Их различные химические вещества и структуры предлагают различные функции, часто с компромиссом между эффективностью, стоимостью и безопасностью.

Литий-ионные аккумуляторы

незаменимы в нашей повседневной жизни. Они будут с нами еще какое-то время, поскольку в настоящее время они являются лучшим выбором для питания электромобилей и хранения энергии, вырабатываемой ветром и солнечными источниками, для использования в то время, когда ветер не дует или солнце не светит.

Исследователь, работающий над изготовлением и сборкой элементов литиевых батарей. Источник изображения: Национальная лаборатория Ок-Риджа / Flickr. Эта тема является частью нашей серии статей о батареях, состоящей из четырех частей. Для дальнейшего чтения посмотрите, как работает аккумулятор, типы аккумуляторов и аккумуляторы будущего.

Основы работы с химическими батареями

Химическая батарея похожа на конденсатор в том смысле, что обе они способны заряжаться, накапливать электрическую энергию и высвобождать ее позже по мере необходимости, просто подключаясь к нагрузке.Но работают эти устройства совершенно по-разному. Конденсатор можно представить как состоящий из двух проводящих пластин, соединенных с проволочными выводами, разделенных диэлектрическим материалом, таким как бумага или слюда. Емкость, мера способности накапливать заряд, зависит от площади пластин, их близости и диэлектрической проницаемости материала, который их разделяет. Электрический заряд фактически хранится в диэлектрическом материале.

Химическая батарея тоже хранит заряд, но механизм совсем другой.Это набор влажных (жидкий электролит) или сухих элементов (пастообразный электролит), который предназначен для приема, удержания и высвобождения по мере необходимости электрического заряда. Как и в конденсаторах, параллельные пластины могут служить электродами. Материал между ними удерживает заряд и известен как электролит. Электролит меняет форму по мере зарядки или разрядки аккумулятора. (Вторичные батареи перезаряжаемы. Первичные батареи перезаряжаемы; их химические реакции необратимы, и их активные материалы не могут вернуться в исходное состояние.) Например, в знакомой 12-вольтовой свинцово-кислотной батарее, используемой в автомобилях, уровень pH изменяется при зарядке или разрядке батареи. При полной разрядке электролит близок к воде. При полном заряде это сильная кислота.

Обычный автомобильный аккумулятор в разрезе. Положительная и отрицательная пластины — оксид свинца, электролит — серная кислота.

Свинцово-кислотная батарея была изобретена в 1859 году французским физиком Гастоном Планте. Это самый старый, но не единственный тип аккумуляторов.Другие включают:
Никель-металлогидридный — NiMH заменил высокотоксичный никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор. Кроме того, NiMH аккумулятор имеет большую емкость. Аккумуляторы и зарядные устройства этого типа широко распространены и легко доступны. Они подходят для приложений с высоким энергопотреблением, где быстро требуется много энергии, например, в цифровых камерах. Недостатком является низкое нестандартное напряжение (1,2 В). Это не всегда проблема, но нерегулируемые нагрузки, такие как лампочки, будут работать тускло. Аккумуляторы NiMH сохраняют полное напряжение на протяжении большей части цикла зарядки, а затем резко падают.

Никель-цинковые – никель-цинковые аккумуляторы являются хорошими кандидатами для приложений с высоким энергопотреблением, они служат дольше, чем никель-металлогидридные аккумуляторы. Нестандартное напряжение (более 1,65 В) означает, что лампочки фонарей горят несколько ярче, за исключением регулируемых светодиодных фонарей. Эти батареи быстро саморазряжаются, что сокращает срок их хранения. Для них также требуется специальное зарядное устройство, и они доступны только в размерах AA и AAA. Были проблемы с надежностью NiZn-ячеек. Из-за этих недостатков их следует избегать для большинства применений.

Батареи

Lthium Ion (Li-ion) могут вводить в заблуждение, поскольку напряжения нестандартны, за исключением 9-вольтового блока. Все ячейки AAA, AA, C и D выдают 3,7 В, а не стандартные 1,5 В. Поэтому, если они случайно вставлены в стандартные устройства с батарейным питанием, они могут повредить устройство. Более того, кроме 9-вольтового Li-ion нужны специальные зарядные устройства. При этом при правильном применении эти батареи обладают превосходными качествами. Они хорошо работают для нагрузок с высоким энергопотреблением, таких как цифровые камеры со вспышкой и портативные компьютеры.Литий-ионные аккумуляторы также широко используются в беспроводных инструментах с постоянно более высоким напряжением.

Щелочные батареи

доступны в перезаряжаемой и неперезаряжаемой версиях. Они отличаются низкой скоростью саморазряда, что означает длительный срок хранения. К сожалению, есть некоторые недостатки. Во-первых, емкость батареи падает после каждого цикла. Они не подходят для устройств с высоким энергопотреблением, таких как цифровые камеры и ноутбуки. Также существует значительный риск утечки и коррозионного повреждения.Из-за низкой первоначальной стоимости (по сравнению с другими перезаряжаемыми) они подходят для недорогих устройств, таких как фонарики, где коррозия не изменит жизнь.

Наконец, несколько слов о частном случае накопителя энергии, известном как багдадская батарея. Считалось, что электрохимическая батарея была неизвестна до ее изобретения в 1800 году Алессандро Вольта. Это убеждение было поставлено под сомнение, когда Вильгельм Кениг обнаружил несколько любопытных артефактов в Национальном музее Ирака, где он работал художником в 1930-х годах.Вернувшись в Германию в 1940 году из-за болезни, он написал статью, в которой описал свою находку и предположил, что это мог быть гальванический элемент.

Считается, что багдадская батарея использовалась.

Объекты состояли из керамического горшка высотой около пяти дюймов, медного цилиндра и железного стержня, оба из которых могли поместиться внутри сосуда, удерживались на месте и отделялись друг от друга пробкой из битума, которая оказалась электрический изолятор.

Кениг считал, что артефакты возникли в парфянский период, в период с 250 г. до н.э. по 224 г. н.э.К сожалению, время и обстоятельства первоначального обнаружения сосуда до его размещения в Национальном музее Ирака неизвестны, а точная датировка затруднительна. Стиль керамики, казалось бы, указывает на то, что она была сформирована в период Сасанидов, с 224 по 640 год нашей эры.

Кениг считал, что эти объекты составляют единый гальванический элемент. Жидкий кислый электролит, конечно, пришлось бы заливать в сосуд. Были доступны уксус, вино, виноградный сок, лимонный сок и другие довольно слабые, но эффективные кислоты.Металлы с высокой проводимостью, такие как медь, золото и серебро, можно было легко вытянуть, чтобы сформировать провода, чтобы несколько ячеек можно было соединить последовательно и параллельно, а мощность передавать на нагрузку. Однако нет никаких доказательств того, что в то время даже задумывался электрический провод.

За прошедшие годы критики приложили все усилия, чтобы оспорить гипотезу Кенига о том, что сосуд был задуман как гальванический элемент. Пользовались ли древние электричеством? Судя по конструкции, очевидно, что это и было ее предназначением.Было высказано предположение, что это соединение использовалось для нанесения гальванического покрытия на металлические предметы. Можно было нанести тонкий равномерный слой золота, и гальваническое покрытие было бы более эффективным, чем другие методы, которые использовались в то время, такие как нанесение вручную с использованием ртутной пасты.

Критики указывали, что использование багдадского судна для выработки электроэнергии с помощью химических средств предполагает высокий уровень технических знаний. Трудно ли это представить, учитывая великие способности наших предков, продемонстрированные их умением строить огромные пирамиды и великие здания?

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.