Из чего состоит батарея: Из чего состоит аккумулятор

Содержание

Что такое батарейка и из чего она состоит

В настоящее время мир без батареек и автономных аккумуляторов представить уже невозможно. Ведь телефоны, ноутбуки, фонарики, часы, весы и многое другое вплоть до космических кораблей – аккумуляторы есть абсолютно везде. Без них можно было бы забыть о любой автономности и мобильности.

В настоящее время мир без батареек и автономных аккумуляторов представить уже невозможно. Ведь телефоны, ноутбуки, фонарики, часы, весы и многое другое вплоть до космических кораблей – аккумуляторы есть абсолютно везде. Без них можно было бы забыть о любой автономности и мобильности.

Это настолько привычная нам вещь, что мы редко задумываемся о том, как работают гальванические элементы – единственная альтернатива сетевым источникам питания. Хотя это очень интересная тема. Мы разберемся с тем, что внутри батарейки, что она собой представляет и как вообще работает.

Что такое батарейка?

Любая батарея или аккумулятор – это источник электропитания, в котором энергия образуется в результате протекания химических реакций. В зависимости от типа протекающей реакции, выделяют два типа элементов питания:

  • Гальванические. Одноразового действия. Реакция, происходящая в них при выработке электрической энергии, необратима. Ввиду этого такие батарейки нельзя перезаряжать, после выработки ресурса они подлежат утилизации.
  • Аккумуляторные. Их главное отличие и преимущество – обратимость реакции, которая происходит в результате выработки электричества. Поэтому после разрядки такие элементы питания можно зарядить и использовать повторно. (Как правильно заряжать аккумуляторные батарейки)

Любая батарейка на 90% процентов состоит из трех ключевых элементов: анода (подключен к полюсу «-»), катода (подключен к полюсу «+») и электролита. Когда она вставляется в прибор, то подключается к электрической цепи, и в батарейке начинаются окислительно-восстановительные реакции.

Как работают батарейки? И как их выбрать

Как это выглядит на практике. Материал анода окисляется и выделяет электроны, которые и формирующие электроток. Поскольку в ходе реакции образуется избыточное их количество, через электроцепь электроны перемещаются к катоду, где нейтрализуются в ходе процесса восстановления. Электрическое напряжение создается именно благодаря переизбытку электронов на отрицательном полюсе при их нехватке на положительном. 

Фактически ответ на вопрос, как работает батарейка, можно описать следующими принципами:

  1. На отрицательном полюсе производятся свободные электроны, а на положительном – поглощаются.
  2. Реакции высвобождения и поглощения нейтральны по отношению к общему заряду батарейки. При высвобождении электронов также производятся катионы или поглощаются анионы, и наоборот – при поглощении.
  3. Катионы и анионы содержатся в электролите. Основное свойство последнего – свободное перемещение катионов/анионов при блокировке передвижения электродов. 
  4. Мы уже сказали, что в электрической цепи электроны движутся от анода к катоду или от «-» к «+». При этом внутри самой батарейки ионы перетекают от положительного электрода к отрицательному, перенося такой же заряд.
  5. Благодаря тому, что у каждой из двух химических реакций есть свой электрический потенциал, разница между ними и определяет напряжение источника питания. Емкость батарейки зависит от количества материала для реакции.
  6. Когда заканчивается исходный материал для реакции, батарейка разряжается и перестает функционировать.
  7. Аккумуляторы при разрядке подключаются к зарядному устройству с большим потенциалом, благодаря чему в них запускается обратное действие. Фактически, происходит восстановление до практически изначального состояния. Анод постепенно истощается, что в итоге приводит изделие в негодность после определенного количества перезарядок.

Это основное, что требуется знать про то, как работает батарейка. О том, как они отличаются в зависимости от наполнения, и какие вообще виды существуют, мы поговорим чуть дальше.

Что внутри батарейки?

Исходя из того, какие материалы используются внутри источника электропитания, в настоящее время они разделяются на:

  • Солевые или угольно-цинковые. Самая старая разновидность, известная еще с начала ХХ века. Такие батарейки дешевые, но недолговечные и малоэффективные при работе со крупной силой тока. Поэтому их преимущественно вставляют в часы, пульты ДУ, фонарики и прочие маломощные изделия. Состав батарейки этого типа: анод – цинк, катод – марганцево-графитовый стержень, и они погружены в хлорид аммония.
  • Щелочные или Alkaline. По всем параметрам это улучшенная версия предыдущих. У них лучше емкость, напряжение, огромный диапазон температур, при которых они сохраняют свою работоспособность и так далее и т.д. На полках в магазине чаще всего встречается именно этот вид под брендами Duracell, Energizer и другие. Состав батарейки здесь выглядит следующим образом: катод – цинк, порошковый анод – оксид серебра, метагидроксид никеля или двуокись марганца.
  • Литиевые. Современная разработка, которую отличает значительная емкость и долговечность, способность выдерживать большую силу тока. Анод здесь из металлического лития, катод из диоксида марганца, оксида меди и других химических соединения. В качестве проводящей среды используются соли лития.

Что касается аккумуляторов, здесь чаще всего используются никель-металлгидридные, никель-кадмиевые и литий-ионные. Причем последние распространены больше всего. Li-Ion АКБ применяются в телефонах, ноутбуках, фотоаппаратах, шуруповертах и т.д. В качестве катода в них может задействоваться кобальтат лития, литий-марганцевая шпинель или литий-феррофосфат. Анодом выступает графит.

Какие есть батарейки?

Чаще всего под этим источником питания мы подразумеваем пальчиковые и мизинчиковые батарейки, которые официально имеют формат батарейки АА и ААА соответственно. Однако кроме них также на рынке есть такие типоразмеры:

  • АААА. Используются для самых компактных приборов, как-то лазерные указки, LED-фонарики, компьютерные автономные стилусы и т.д.
  • Батарейки тип С. Часто называется «дюймовочкой». Этот вариант применяется в часах, будильниках, игрушках на радиоуправлениях и многих других бытовых приборах.
  • D. В народе более известна как «бочка». Выступает источником питания в устройствах с высоким энергопотреблением: магнитолах, рациях, мощных ручных фонарях и прочих.
  • PP3 или «Крона». Имеет обширную сферу применения.

Надеемся, после прочтения нашего материала, вам стало гораздо понятнее, что такое батарейка, и как она работает.

Литиевые батареи


Внимательно прочтите эти правила перед использованием батарей!

Литий — наиболее легкий металл, он вдвое легче воды и всплывает даже в керосине. Одновременно с этим, литий обладает огромным электрохимическим потенциалом, что делает его одним из самых активных металлов. Это свойство лития дает возможность создавать на его основе батареи и аккумуляторы с очень высокой плотностью энергии при минимальных размерах и массе.

Преимущества, которыми обладают литиевые аккумуляторы
Еще одно преимущество литиевых аккумуляторов — очень низкий ток саморазряда. Это означает, что батарея может пролежать «на полке» или в выключенном приборе на годы дольше щелочных батареек. Для литиевых аккумуляторов это означает, что в малопотребляющих приборах не придется периодически подзаряжать аккумулятор (что придется сделать с никель-металлгидридными (NiMh), никель-кадмиевыми (NiCd) или свинцовокислотными (Lead Acid) аккумуляторами), или придется это делать намного реже.

Литиевые аккумуляторы также обладают еще одним важным преимуществом — они практически не теряют емкость при отрицательных температурах: большинство выпускаемых батарей спокойно работают от -40° а некоторые типы — от -60°. В условиях русской зимы и особенно Крайнего севера — литиевые батареи незаменимы.

Все эти параметры становятся особенно важными при использовании в устройствах выживания — к примеру, в фонарях, аварийных маячках или рациях.
Можно один раз «заправить» фонарь комплектом литиевых батарей, и более десяти лет не беспокоиться о том, что батареи (или аккумуляторы) разрядились, и требуют замены.

При этом, они легче других батарей, работают дольше, и не теряют емкость при отрицательных температурах.

Литиевые батареи и аккумуляторы производятся с разнообразными химическими формулами, что дает разное рабочее напряжение и энергоемкость.

Наиболее распространены:

  • Li-MnO2 (батареи с префиксом «CR»).
    Номинальное напряжение: 3В.

    Наиболее распространенный вид литиевых батарей. К батареям такого типа относятся, например, батареи CR123 или CR2. Батарея такой системы обладает большой емкостью, может отдавать большой ток, обладает широким температурным диапазоном (от -40 до +60).
    К батареям этого типа относится также совместимая батарея типа «Корунд» (тип ISO «1604») напряжением 9В, которая физически состоит из трех элементов (обычные щелочные — из 6)

  • Li-FeS2 (литий-железодисульфидные батареи)
    Номинальное напряжение: 1.5В.

    Современные литиевые батареи, призванные заменить традиционные щелочные и солевые батарейки.
    Напряжение 1.5В позволяет напрямую вставлять их в приборы, предназначенные для работы с обычными батарейками.

    При этом за счет литиевой химии, они обладают преимуществами по сравнению с щелочными батареями и Ni-Mh аккумуляторами:

    • Работают до 3-4 раз дольше. Литиевые батареи АА обладают эффективной емкостью 2900 мАч.
    • Имеют массу на 35% меньше.
    • Могут отдавать большой ток, что делает их применение возможным в «прожорливых» устройствах.
    • Рабочий температурный диапазон — от -40° до +60°
    • Низкий саморазряд: срок хранения — более десяти лет.

    К недостаткам можно отнести сравнительно высокую цену, но наращивание объемов производства таких батарей с каждым годом сокращает разрыв цены с щелочными батареями, и для работы в устройствах с большим энергопотреблением покупать такие батареи выгоднее, чем щелочные.
  • Li-Ion (литий-ионные батареи (аккумуляторы))
    Номинальное напряжение: 3.6-3.7В.
    В этих элементах металлический литий заменен на ионы лития, что сделало батарею более безопасной. Эти батареи являются перезаряжаемыми (аккумуляторами).

    В отличие от аккумуляторов других систем, они не подвержены «эффекту памяти», и обладают превосходными энергетическими характеристиками.
    Саморазряд этих батарей — около 5% в месяц, по сравнению с 30% Ni-Mh аккумуляторов (новейшие типы Ni-Mh аккумуляторов имеют более низкие, чем 30%, токи саморазряда), и 10% Ni-Cd.
    Однако, литий-ионные аккумуляторы теряют емкость по мере старения, вне зависимости от заряда и количества циклов заряда-разряда. В среднем, это старение составляет около 20-30% в год, и усиливается при высоких температурах.


Сильная электрохимическая активность лития, наряду с огромным энергетическим потенциалом, создает дополнительные инженерные проблемы производителям батарей. Например, литий вступает в сильную реакцию с водой, с образованием щелочи и водорода.

Как известно, водород в смеси с кислородом воздуха, при определенной пропорции смеси, становится взрывоопасным. А тепло, выделяющееся при реакции, может воспламенить эту смесь.
Впрочем, эта проблема присуща также и свинцовокислотным аккумуляторам.
По этой причине все литиевые элементы упаковываются в герметичную оболочку.

В высокоэнергетических литиевых батареях и литий-ионных аккумуляторах при коротком замыкании или неправильной эксплуатации повышается температура и давление. Поэтому в конструкцию элементов добавляют предохранительные клапаны и контакты («PTC» — Positive Temperature Coefficient), размыкающиеся при повышении температуры. Эти меры позволяют предотвратить взрыв батарей, при неправильном с ними обращении.

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы очень чувствительны к процессу заряда и разряда, поэтому в 99% случаев вместе с собственно элементом питания в батарее присутствует также и плата электроники, которая следит за «здоровьем» батареи, контролирует процесс заряда, разряда, а также предотвращает взрыв при коротком замыкании или превышении тока заряда.
Именно поэтому большинство литий-ионных аккумуляторов имеет не два, а три или четыре контакта — через дополнительные контакты микроконтроллер платы защиты общается с основным устройством.

Использование незащищенных литий-ионных аккумуляторов не рекомендуется по следующим причинам:

  • Короткое замыкание, неправильная полярность, превышение напряжения или тока заряда могут вызвать взрыв.
  • Слишком сильный разряд аккумулятора «убьет» его, сделав невозможным его дальнейшее использование. Не все устройства содержат защиту от глубокого разряда вставленных в них аккумуляторов. Обычно критическое напряжение глубокого разряда составляет 2.4-2.7В, в зависимости от химической формулы.

Меры предосторожности при работе с литиевыми аккумуляторами.


Проведенные исследования режимов эксплуатации на пожаро- и взрывобезопасность, а также миллиарды использованных литиевых батарей (в том числе батареи Вашего мобильного телефона, плеера, компьютера и т.п.), установили, что современные конструкции литиевых элементов практически безопасны при их правильной эксплуатации, и более того — вполне рассчитаны на «дурака».

Но, следуя принципу «предупрежден — значит вооружен», мы публикуем основные моменты работы с литиевыми батареями. В общем-то все, написанное ниже, применимо и обязательно для выполнения при использовании и обычных щелочных батареек. (и всегда пишется на упаковке)

Используя в бытовой технике батареи и аккумуляторы литиевой системы, вы должны осознавать, что их повышенные по сравнению с щелочными батареями и Ni-Mh аккумуляторами потребительские свойства — энергоемкость, масса — взяты не «с потолка», а являются следствием использования более активного материала.

Как показывает практика, потребители редко читают инструкцию по эксплуатации батарей и аккумуляторов, и еще реже её соблюдают, надеясь на русский «авось».

И хотя правила эксплуатации литиевых батарей ничем не отличаются от правил эксплуатации щелочных батарей и других аккумуляторов, их соблюдение особенно важно, т.к. несоблюдение может привести к более серьезным последствиям.

Итак:

  • Не перезаряжать, не нагревать.
    В литиевой батарее есть т.н. пассивирующий слой на литиевом аноде. Эта защитная пленка соединений лития, в обычных условиях, препятствует прямым химическим реакциям металлического лития с электролитом и основными продуктами реакции. Зарядка литиевых батарей (не аккумуляторов, а именно неперезаряжаемых батарей, к примеру CR123) разрушает эту пленку и категорически запрещена. Это приводит к высвобождению и накоплению в батарее металлического лития, его реакции с электролитом, росту температуры и давления, и, как следствие, утечке токсичного газа (через предохранительный клапан), электролита, и может привести к воспламенению или взрыву батареи.
    К этому также может привести закорачивание батареи или её нагревание. К батарее нельзя припаивать провода бытовыми паяльниками и паяльными станциями — это нарушит или сплавит защиту от перегрева батареи, и она станет небезопасна. Нельзя оставлять батарею под прямыми солнечными лучами.
    То же самое относится к превышению тока заряда и напряжения заряда литиевых аккумуляторов. Используйте только качественные зарядные устройства, не стоит подключать «вот эту батарейку» к «вон тому заряднику» от «вон того прибора». Это опасно.


    Некоторые компании даже выпускают спец. оболочки-пакеты для зарядки литиевых элементов на предельных режимах:

  • Не смешивать бывшие в употреблении и новые батареи; батареи разных типов или производителей.

    Установка элементов с разным напряжением (например, новый и бывший в употреблении) приведет к тому, что один элемент (новый) будет стремиться отдавать больший ток, и станет заряжать другой (старый). Батареи разных производителей, во-первых, могут иметь разное внутреннее сопротивление, а во-вторых, незначительно отличающийся химический состав. По описанной в п.1 схеме, и то, и другое может привести к взрыву.
    Согласно исследованиям, смешивание Б/У и новых батарей или батарей разных производителей, явилось причиной №1 случаев возгорания и взрыва литиевых батарей в фонарях и других приборах. Наихудшее с точки зрения безопасности соотношение — это использование новой батареи и на 20% использованной. И хотя таких случаев зарегистрировано менее десяти на сотни тысяч случаев беспроблемного использования, делать этого не стоит.
  • Не разбирать, не сжигать, не использовать батареи со следами повреждений или протечек.
    Прокол элементов или смятие может привести к внутреннему короткому замыканию, с последующим возгоранием и взрывом; Расплавление лития от высокой температуры также приводит к взрыву.
    При разгерметизации внутрь элемента может попасть вода или сконденсироваться атмосферная влага, что может привести к реакции с выделением водорода и возгоранию.

  • Не закорачивать. Соблюдать полярность.

    При разряде большими токами или коротком замыкании из-за некоторой неоднородности структуры батареи и наличия примесей могут возникать локальные «горячие точки», которые лавинообразно вызывают разогрев всей батареи.
    Результат — взрыв.
  • Не утилизировать с бытовыми отходами.
    Хотя это общепринятая практика в нашей стране, но, вопреки ей, элементы питания нельзя выкидывать вместе с бытовым мусором.

    К примеру, остатки соленой воды в кухонных отходах могут закоротить элемент.

    И хотя у нас не создано никаких условий для правильной утилизации таких отходов — позаботьтесь хотя бы о том, чтобы литиевый элемент не контактировал с другими отходами.
    Например, поместив его в индивидуальный полиэтиленовый пакет, и завязав его.

  • Хранить в сухом, прохладном месте.
    Влага, кроме прямого закорачивания контактов, может вызвать коррозию внешней оболочки батареи, заткнуть вентиляционные клапаны или нарушить герметичность. Батарею с признаками коррозии использовать нельзя. Высокая температура, близость к батареям отопления, духовым шкафам, печным трубам или прямые солнечные лучи могут вызвать повышение давления внутри батареи.

Современные литиевые батареи содержат множество элементов конструкции, которые призваны повысить степень защиты — сбросить нарастающее давление, разъединить электрическую цепь при превышении тока или температуры, а также разнообразную защитную электронику, но их лучше рассматривать как средства «последнего эшелона», и надеяться не на них, а на разумное соблюдение правил безопасности.

Соблюдение этих правил почти наверняка избавит вас от неприятных моментов использования литиевых батарей. И хотя случаи возгорания или взрыва батарей в фонарях очень редки (в Интернет-сообществе описано менее 10 случаев за все время на весь мир), мы считаем важным упомянуть основные сценарии развития событий.

  • В большинстве редких случаев возгорания литиевых батарей в фонарях, фонарь «тухнет» или теряет яркость на сравнительно свежем комплекте батарей. В любом случае, это должно вас насторожить.
    Часто после этого, иногда через значительное время (20-30 мин.) слышится шипение клапана сброса давления батареи. Если вы слышите шипение этого клапана или фонарь неожиданно потускнел или нагрелся — ни в коем случае не направляйте фонарь стеклом или торцом к себе.
    Настороженность также должно вызвать ненормальное для данного режима работы фонаря нагревание батарейного отсека, особенно в выключенном состоянии (выше 60-70 градусов).
    При возникновении описанных симптомов — если фонарь у вас в руках — немедленно выключите его и положите подальше от людей, домашних животных и легковоспламеняемых предметов.
    Если фонарь не в руках — не подходите к нему как минимум 3-4 часа.

    Шипение клапана сброса давления часто сопровождается выделением едкого белого дыма с характерным «электрическим» запахом. Этот дым токсичен — старайтесь не вдыхать его и проветрить помещение.
    Если из батареи вылился электролит — не допускайте его контактов с кожей.
    Пролитый электролит следует засыпать пищевой содой или опилками, и вытереть насухо.
    Взрыв батареи иногда происходит через 1-2 секунды, а иногда через 20-30 минут после шипения клапана.
    При возгорании и взрыве литиевых батарей запрещается тушить их углекислотными огнетушителями: литий бурно реагирует с углекислотой.
    Эффективно применение порошковых огнетушителей (напр. ОП-10).

    Тушение горящих элементов и их обломков можно производить, накрывая очаги горения плотной термостойкой тканью (асбестовым полотном).
    Можно тушить сухим песком, покрывалом, сухой поваренной солью.
    Вода неэффективна при тушении горящего лития, и предотвращает главным образом распространение пожара. Наоборот, реакция лития с водой может вызвать выделение водорода, который усилит горение.

    Не берите в руки фонарь, обломки или батареи ранее, чем через несколько часов после прекращения любых проявлений реакции. Не приближайтесь к взорвавшимся или вытекшим батареям, пока они не остынут.

    Защищайте кожу от контактов с электролитом резиновыми перчатками.

    Засыпьте батареи, а также обломки, пищевой содой, для нейтрализации электролита. Поместите в полиэтиленовый пакет и утилизируйте.

    Помните телефон пожарной охраны: В России это 101, или 112, или 911 (с мобильного телефона).

  • Чаще взрываются фонари на двух CR123-элементах (в большинстве случаев ксеноновые, а не светодиодные), чем на одном. Поэтому при использовании фонаря, работающего на двух элементах, старайтесь или использовать защищенный аккумулятор 18650 или 17670, если он допустим конструкцией фонаря, или особенно тщательно подходите к вопросу выбора пары батарей. Старайтесь ставить вместе батареи из одной партии.
    Если у вас есть возможность измерить внутреннее сопротивление батарей — старайтесь совмещать батареи по внутреннему сопротивлению.

    Естественно, ни в коем случае не ставьте разные батареи или использованные совместно с новыми.

  • Чаще взрываются фонари на галогеновых (ксеноновых галогенных) лампах без электроники, чем светодиодные с электроникой. Причина — описанные выше в п.4 «горячие точки», которые возникают при неконтролируемом разряде большим током.
  • Старайтесь использовать качественный фонарь, нежели безымянный.
    Плохая конструкция и используемые материалы могут служить причиной закорачивания батарей. Особенно это относится к дешевым галогеновым фонарям на элементах CR123.
    Старайтесь использовать водонепроницаемый фонарь — это также предотвратит нештатные ситуации при использовании литиевых батарей.
  • Старайтесь использовать алюминиевый фонарь, нежели пластиковый.
    Пластиковый фонарь может разлететься в непредсказуемых направлениях.
    У алюминиевых фонарей «вышибает» стекло и торцевую кнопку (если такая есть). Так что, при взрыве в руке в большинстве описанных случаев (3 случая) обошлось без травм.
    Одновременно, пластиковый корпус менее стоек к разогреву батарей и может обеспечить меньше защиты батареям от внешнего тепла.
А остальные миллиарды случаев успешного использования литиевых батарей без каких-либо эксцессов подтверждают: за этими элементами ближайшее будущее. И если век топливных или био-элементов еще не наступил, то для лития — самое время.
В реальности же с безопасностью дело обычно обстоит так:

Ссылки по теме:

Статья про элементы питания на HPC.RU
Лабораторные опыты по Химии, видео: реакция лития с водой (опыт 12)
Реакция лития с водой, видео (другой опыт)
Статья на сайте FlashLightReviews про батарейки вообще(англ.)
Статья на сайте FlashLightReviews про батарейки подробнее(англ.)
Статья на сайте FlashLightReviews про взрывы батарей (англ.)
Сравнение разных типов и марок батарей (с графиками)
Взаимодействие щелочных металлов с водой (передача «Мозголомы»), видео

Способ сравнения ёмкости аккумулятора «Тесла» с батареей

Массовые гарантийные случаи по замене батареи Тесла в первых электромобилях 2015-го года выпуска ожидаются к 2023-му году (подходят к концу 8 лет гарантии).

Будем честными, нам не удалось найти официальную статистику. Есть только личный субъективный опыт владельцев по уже заменённым в рамках гарантии или из-за ДТП батареям. Это обычные люди в США и Европе, блогеры и журналисты. Благо все эти рассказы подкрепляются зафиксированными документами по сервису — они исправно публикуются в Сети.

Предлагаем начать с отзыва одного из владельцев автомобиля Tesla, чтобы дать ясность, почему этот вопрос очень важен.

Стюарт Постер (Stuart Poster), владелец Tesla Model 3 LR, Южная Калифорния, США.

«В прошлом году мы сбили мусор на трассе, в результате чего пострадала батарея. Когда обратились к официальному дилеру, нам посчитали стоимость ремонта в 16 000 долларов. Это гораздо больше, чем $100 за кВт•ч, которые нам обещал Илон Маск».
PS: Стюарт сообщил, что в чек ему ещё и стоимость доставки включили (около $2000). Итоговая замены батареи Тесла в данном случае вышла в $18000 США.

На самом деле Илон Маск не обещал стоимость $100 за кВт•ч, а назвал диапазон цен, который «будет ниже, чем у конкурентов» — от $120 до $190 за кВт•ч. Так что итоговая стоимость в $16000 за аккумулятор 85 кВт•ч для США вполне оправдана с учётом работ и даже с дополнительной оплатой доставки.

Разновидности аккумуляторных батарей на электромобилях Тесла

С момента запуска серийной сборки Model S, а затем и Model X, на эти электромобили устанавливались батареи, ёмкость которых лежала в диапазоне 40─100 кВтч. Они состояли 8, 12, 16 секций. Секция, в свою очередь, состоит из большого количества соединённых между собой литиевых элементов. Сначала использовались аккумуляторные элементы форм-фактора 18650 производства Panasonic. Позднее стали использовать аккумуляторные батареи форм-фактора 21700.


Их габариты зашифрованы в названии: диаметр 18 мм и высота (длина) 65 мм.

Требования к этим аккумуляторам в Tesla предъявляют довольно жёсткие, и компания Panasonic в качестве поставщика была выбрана не случайно. Японский производитель смог обеспечить выпуск качественных элементов, выдерживающих серьёзные нагрузки.

На изображениях ниже можно посмотреть схематическое устройство силовой части электромобиля Tesla.


Как уже было сказано, аккумуляторная батарея состоит из нескольких блоков, которые в свою очередь делятся на много отдельных аккумуляторных элементов. Это схематично показано на рисунке ниже.

Какие виды аккумуляторов для Tesla выпускались?

  • 40 кВтч. Эти тяговые АКБ были двух типов: из 8 и 12 модулей. Первые были сделаны на базе батареи для модели Тойота RAV4 EV. Аккумулятор из 12 блоков имел номинал 60 кВтч, но программно был ограничен на отметке 40 кВтч. Выпуск этих моделей был довольно быстро прекращён из-за низкого спроса на Tesla Model S 40 кВтч.
  • 60 кВтч. Выпускались модификации с 12 или 16 секциями. Первые использовались на Model S40. Модификация с 16 модулями представляла собой модифицированный вариант, который выпускался с обозначением «New».
  • 70/75 кВтч. Эти модели использовались на Model S60 (S60D), S70 (S70D), S75 (S75D). Для S60 использовались модификации с номиналом 60 кВтч, имеющие на 77 аккумуляторных элементов меньше, чем в моделях S70. В последних все модели были загружены целиком.
  • 85/90 кВтч. Модификации номиналом 85 и 90 кВтч (и 100 также) состоят из 16 модулей. Каждый из них имеет в своём составе 444 литиевых элемента и плату управления, управляющую их зарядом, разрядом и балансировкой. Наиболее популярным аккумулятором для Tesla стал 85 кВтч, имеющий в своём составе 7104 элементом форм-фактора 18650.

Специалисты Panasonic в 2015 году усовершенствовали конструкцию анода литиевых аккумуляторных элементов, в результате чего ёмкость аккумулятора увеличилась на 6 процентов. Так появились АКБ с номиналом 90 кВтч.

Ёмкость батарей Panasonic 18650 в батарее 85 кВтч весит 46 грамм. В модели 90 кВтч масса такого элемента 48,5 грамма. Кроме того, усовершенствованный элемент увеличил токоотдачу с 10C (80) до 25C (90). Этим объясняется наличие режима Ludicrous только на электромобилях Tesla c АКБ 90 и 100 кВтч. Только с ними стало возможным наращивание динамических характеристик. 100 кВтч. Это наиболее мощная версия. Инженеры Tesla изменили внутреннюю конфигурацию аккумуляторной батареи и в каждом модуле разместили 516 элементов 18650. В результате всего в АКБ разместились 8256 штук. Запасённая энергия составила более 100 кВтч. Электромобиль на таком аккумуляторе пробегает около 500 км. Токоотдача составила 25C.

Это стало наилучшим результатом. Но специалисты на этом не остановились и исследования продолжаются. Для повышения эффективности АКБ и уменьшения издержек Tesla возвели в населённом пункте Спаркс (штат Невада) крупный аккумуляторный завод, получивший название Gigafactory 1.

По данным некоторых зарубежных изданий на фабрике Gigafactory 1 запустили сборку АКБ для электромобилей Tesla с использованием элементов форм-фактора 21700. Диаметр этих цилиндрических аккумуляторов 21 мм, а длина 70 мм.

Их сначала применяли в батареях Tesla Powerpack и Powerwall, а затем в новом Model 3. Этот седан уступает по размерам Model S. Сообщается, что энергоэффективность 21700 выше 18650 на 10─15 процентов. При этом объём запасаемой энергии выше на 46 процентов.

Предприятие Gigafactory выпускает литий-ионные аккумуляторные батареи на основе сотрудничества Tesla Motors и Panasonic. Японская компания уже длительное время работает с американским производителем электромобилей и вложили в их предприятие Solar Roof миллиард долларов. Около двух лет назад появлялись сообщения о том, что фабрика Gigafactory вышла на ежегодный объём производства аккумуляторных батарей 30─35 ГВтч в год. На вышеупомянутом предприятии работает больше 6 тысяч человек и планируется значительное расширение штата. Строительство завода обошлось в сумму около 5 млрд долларов США.

Как узнать, во сколько раз ёмкость Tesla 21700 больше аккумулятора смартфона?

Для этого нужно перевести ампер-часы в ватт-часы, чтобы избавиться от зависимости по напряжению.

  • Google Pixel 4A: 3080 мА·ч / 1000 • 3,87 В = 11,91 Вт·ч
  • Tesla 21700: 4000 мА·ч / 1000 • 3,65 В = 14,6 Вт·ч

Делить на 1000 нужно для получения из мА·ч значение в А·ч. Мы взяли для Tesla проектную ёмкость 4000 мА·ч, хотя ёмкость ячейки может быть больше.
Теперь сравниваем источники питания. У смартфона Google одна ячейка. В электромобилях устанавливается от 2500 до 5000 ячеек.

  • • Умножаем минимальные 2500 ячеек • 14,6 Вт·ч = 36 500 Вт·ч.

Так, например, в Tesla Model S официально заявлена ёмкость тягового аккумулятора 100 кВт·ч [это к вопросу о том, сколько ёмкость аккумулятора у «Тесла S»]. То есть в электромобилях устанавливаются тяговые батареи как минимум 36 500 Вт·ч, а на примере реальных характеристик Model S ёмкость достигает и вовсе 100 000 Вт·ч.

Сравнение ёмкости аккумулятора Tesla и смартфона

В итоге Google Pixel 4A оснащается аккумулятором, который:

  • • в 8 396 раз меньше, чем в Tesla Model S;
  • • в 3 000 раз меньше, чем в теоретической конфигурации электромобиля Tesla.

В среднем ёмкость батареи электромобиля и смартфона будет отличаться в пределах 10 000 раз (от 6 Вт·ч до 60 кВт·ч).


Производство аккумуляторов для электромобилей Tesla.

Что внутри?

Поскольку электромобиль Tesla является весьма дорогим транспортным средством, не каждый владелец может позволить себе распотрошить на камеру его аккумуляторную батарею. Кстати, стоимость аккумулятора составляет 40─50 тысяч $. Но такие энтузиасты нашлись. Несколько лет назад на просторах англоязычного интернета появились фотографии разбора модели 85 кВтч.


Аккумуляторная батарея находится в дне кузова и крепится к нему за кронштейны. Благодаря большой массе АКБ обеспечивается низкий центр тяжести и хорошая управляемость моделей Tesla.

Внутри можно обнаружить 16 модулей, соединённых параллельно. От попадания влаги и просто внешнего воздействия сделана защита в виде пластин из металла и пластиковых вставок. На фото можно видеть, как измеряют напряжение.

Сами аккумуляторы находятся близко друг к другу в специальных ячейках. Укладка осуществляется в автоматическом режиме промышленным роботом.

В модулях аккумуляторные элементы также подразделяются на группы по 74 элемента. Их работой управляют электронные платы, которые с натяжкой можно назвать аналогом BMS плат для аккумуляторов ноутбуков. Всего в АКБ 85 кВтч 7104 литий-ионных аккумуляторных элементов. Предусмотрена жидкостная система охлаждения.


Номинальное напряжение одного элемента составляет 3,6 вольта. При производстве отрицательного электрода используется никель, кобальт, оксид алюминия (LiNiCoAlO₂ в процентном отношении никеля ─ 80, кобальта ─ 15, алюминия ─ 5 процентов), а для изготовления положительного электрода применяется графит. Производство самих Panasonic 18650 выполняется в различных странах, среди которых Китай, Индия и др. Однако финальная проверка и сборка выполняется на предприятии Tesla в США. Общий вес аккумуляторной батареи 85 кВтч составляет 540 кг. Габариты представлены ниже.

  • Длина 2,1 м.
  • Ширина 1,5 м.
  • Толщина 0,15 м.


Компания осуществляет гарантийное обслуживание батарей своего производства в течение восьми лет. Позднее в общем доступе появились изображения разобранной АКБ, сделанные Джейсоном Хьюзом, одним из владельцев Tesla. На этот раз аккумуляторная батарея заявленная мощность была 100 кВтч.

Как удалось выяснить Хьюзу, реальная ёмкость батареи составила 102,4 кВтч. Чтобы выяснить реальные характеристики этой модели, он получил доступ в систему управлении питанием электромобиля. Он хотел проверить утверждения представителей Tesla о том, что батарея претерпела серьёзную модернизацию. В частности, сообщалось об обновлении архитектуры, системы охлаждения и электронной начинке.

Хьюзу удалось выяснить, что теперь в одном модуле АКБ находится 516 элементов, а суммарное количество составляет 8256 штук. По сравнению с предшествующими моделями 85/90 кВтч увеличение составило около 16 процентов. В модуль, по его словам, добавили несколько рядов для элементов. Контуры охлаждения стали более тонкими и короткими (в модуле два). В результате хладагент забирает тепло от меньшего количества элементов.

Новые аккумуляторы сохранили совместимость с различными модификациями Tesla Model X и Model S. Кроме того, по словам представителей компании, новые решения, реализованные в батарее, позволили им выпустить Model 3. Хьюз показал, что конструкция подключения охлаждающей системы, а также разъёма кабелей высокого и низкого напряжения осталась прежней. Как видно на фотографиях, коннекторы можно без проблем заменить.

Направление развития

Новые электромобили Tesla Model 3 имеют запас хода более 300 км. Информация о развитии будущих аккумуляторных батарей для Тесла в основном непроверенная. Были сообщения, что при сборке будут использовать литиевые элементы стандарта 21700 (диаметр 21 мм, длина 70 мм). Стоимость этих батарей будет немногим более 110$ за 1 кВт. По сравнению с альтернативными решениями это довольно дёшево. В модуль будут входить 4 базовых элемента с охлаждающим контуром, а вокруг них будут располагаться литиевые элементы 21700.
Химический состав: LiNiCoAlO2 (литий-никель-кобальт-оксид алюминия c 80% никеля, 15% кобальта, 5% алюминия). Представители Tesla называют такой состав главным преимуществом их АКБ по сравнению с другими решениями. В частности, по их утверждению, на Model 3 устанавливаются батареи с наивысшей плотностью энергии из всех возможных.

Это было достигнуто благодаря существенному снижению содержания кобальта в катодной химии и увеличении объёма никеля. Им удалось сохранить отличные показатели температурной стабильности. По непроверенной информации, содержание никеля, марганца и кобальта в катоде будет в соотношении 8:1:1.


Специалисты фирмы Benchmark Mineral Intelligence вообще считают, что усовершенствованная технология производства аккумуляторных батарей для электромобилей Tesla может серьёзно ударить по кобальтовой промышленности. Это уже привело к серьёзному сокращению использования кобальта для производства аккумуляторов. В среднем со времени выхода на рынок Model S первого поколения компания Тесла сумела сократить потребление кобальта на один электромобиль в среднем на 59%. Если Model S требовала для производства 11 кг кобальта, то современный экземпляр Model 3 требует лишь 4,5 кг. Сведения об этом содержались в отчёте компания Тесла за I квартал 2021 года. Илон Маск и технический директор Tesla Дж. Б. Страубель не раз заявляли, что направляют большие усилия для сокращения потребления кобальта. Это необходимо, чтобы сократить суммарные затраты на 1 кВт-ч при производстве батарей. Ведь кобальт является одним из наиболее дорогостоящих компонентов, используемых в производстве аккумуляторов для электромобилей Тесла. Как показывают данные OilPrice, его стоимость превышает 90 тысяч долларов за тонну.

В то же время, конкурирующие с Tesla компании из Японии, Германии, США, Южной Кореи пока отстают по технологии производства аккумуляторных батарей. За счёт них ещё некоторое время поставщики кобальта будут сохранять объёмы сбыта и компенсируют потери закупок со стороны Тесла.

Зарядка и деградация аккумуляторов

Что касается деградации аккумуляторных батарей, то последние модели Тесла демонстрируют потерю ёмкости на 10% после пробега 160 тысяч миль (чуть менее 260 тыс. км). Как показывают исследования, большинство аккумуляторов теряют 5% своей ёмкости за первые 80 тыс. км. После этого ёмкость выравнивается и деградация существенно замедляется.
Одно из ключевых требований к АКБ электромобилей заключается в том, чтобы они могли заряжаться быстро. Особенно это чувствительно, если вы находитесь в пути. Бытовая электросеть переменного тока 240 вольт способна заржать аккумуляторы с помощью ЗУ мощностью 10 кВт. В электромобиле имеется схема, выпрямляющая переменный ток. Благодаря схеме он превращается в постоянный ток. Подобный вариант для полного заряда требует несколько часов и подходит, если электромобиль стоит у вас дома или в гараже ночью.

Чтобы решить проблему зарядки в пути, Tesla установили зарядные станции постоянного тока Supercharger по всему миру. Они обеспечивают мощность до 135 кВт. DC заряжает аккумулятор в обход схемы зарядки. В результате на заряд батареи уходит 20─40 минут.

Когда речь идёт о зарядке аккумуляторов электромобилей, в целом, и Тесла, в частности, то следует сказать об ограничениях литий-ионных элементов. К примеру, максимальное зарядное напряжение для Panasonic 18650 равно 4,5 вольта. Производитель установил допустимый ток на один элемент величиной в 2 ампера. Инженеры Тесла увеличили его до 4 А. С таким током зарядки могут эксплуатироваться новые элементы 21700. Они будут основой аккумуляторов для Tesla Model 3. Из-за этих ограничений возникает верхний предел мощности зарядного устройства, которое можно использовать для зарядки аккумуляторов. Максимальная мощность вычисляется по формуле 4,2 * N * I. Здесь N означает число элементов в блоке, а I — это максимально разрешённый ток на один элемент. Для используемых в Tesla аккумуляторах значения получаются следующие.

  • 85/90 кВтч. Мощность = 7104 х 16,8 (4,2*4) = 119,3 кВт.
  • 100 кВтч. Мощность 8256 Х 16,8 = 138,7 кВт.

Дальнейшее увеличение мощности зарядки возможно лишь при наращивании зарядного тока. Но это ускорит деградацию литиевых элементов. Гарантию компания Tesla обеспечивает от отказа и поломок, но не от деградации. Но работа элементов обеспечивается таким образом, что деградация идёт всего лишь на 1─2% в год.

Устройство аккумулятора

Аккумулятор автомобиля Tesla представляет собой большой механизм с внушительной массой. Он крепится на днище автомобиля. Скорее, устройство и служит полом для машины. Сама конструкция — это большой и сложный механизм. Он поделён на секции. А они, в свою очередь, состоят из тысяч батареек.

Популярная АКБ от Tesla на 85 кВт·ч состоит из 7104 батареек типа 18650. Данное число означает их диаметр (18 мм) и высоту (65 мм). Сейчас компания работает над созданием новой конструкции с аккумуляторами 21700.

Все, что нужно знать • iLand

Рассказывам об особенностях устройства батарей в мобильных девайсах.

Миллионы людей во всем мире являются активными пользователями мобильных устройств. Это плоды гигантской, мультимиллиардной индустрии, раз и навсегда изменившей наш образ жизни. Маленькие и не очень, функциональные и простые, дорогие и дешевые мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки объединяет один фактор — все они используют для работы заряд батарей. Без них, все эти девайсы превратились бы в куски пластика, метала и текстолита, неспособные прожить и минуты без розетки.

Батареи внутри вашего мобильного устройства представляют собой чудеса химической инженерии — они способны накапливать огромный заряд энергии, способный поддерживать работоспособность устройств на протяжении часов. Как же они устроены?

Большинство современных мобильных устройств используют литий-ионные (или Li-ion) батареи, состоящие из двух основных частей: пары электродов и электролита между ними. Материалы, из которых сделаны эти электроды, варьируются (литий, графит и даже нанопровода), но все они полагаются на химические процессы в основе которых стоит литий.

Это химически активный метал, что подразумевает его способность вступать в реакцию с другими элементами. Чистый литий настолько активен, что воспламеняется под воздействием воздуха, поэтому большинство батарей используют его более безопасную разновидность, именуемую литий оксид кобальта.

Между двух электродов находится электролит, в роли которого обычно выступает жидкий органический растворитель, способный пропускать ток. Когда литий-ионная батарея заряжена, молекулы литий оксид кобальта удерживают электроны, которые затем высвобождаются, когда ваш телефон работает.

Литий-ионные батареи являются наиболее распространенными, потому что могут накапливать большой заряд при малом размере. Это измеряется по шкале плотности энергии на единицу массы. Для литий-ионной батареи этот показатель равен 0,46–0,72 МДж/кг. Для сравнения, у Никель-металл-гидридного аккумулятора (Ni-MH) он равняется 0,33 МДж/кг. Иными словами, литий-ионные батареи меньше и легче, чем другие типы аккумуляторов, что подразумевает более компактные девайсы с более продолжительной «живучестью» от одного заряда.

Емкость аккумулятора

Емкость батареи измеряется в миллиампер-часах (мАч), что означает какое количество энергии сможет выдать аккумулятор за конкретный промежуток времени. К примеру, если емкость батареи равна 1000 мАч, то она сможет предоставить вам 1000 миллиампер на протяжении 1 часа. Если ваш девас будет потреблять 500 миллиампер в час, то проработает он уже 2 часа.

Однако понятие «живучести батареи» чуть сложнее, вышеописанного принципа, так как потребление энергии варьируется в зависимости от того, какие задачи девайс выполняет. Например, если у него включен экран, работает антенна сотовой связи, а процессор загружен тяжелой работой, то девайс будет потреблять больше энергии, чем когда экран выключен, а процессор и антенна находятся в режиме ожидания.

Именно поэтому не нужно слепо полагаться на заявленные производителем показателям автономности работы — производитель может выдавать эти цифры с учетом основе яркости экрана, без включения некоторых функций, как-то Wi-Fi или GPS. Стоит отметить, что Apple в этом отношении действует более честно, указывая «живучесть» устройства на основании выполнения конкретных задач. Если вам любопытно сколько энергии поглощает iPhone в том или ином режиме работы, советуем воспользоваться специальным приложением Battery Life Pro.

Контроль за потоком энергии

Так как у литий-ионных батарей имеется тенденция к возгоранию, они должны быть подвержены тщательному контролю. Производители батарей достигли этого путем включения специального контроллера, который следит за силой тока. В итоге, каждый аккумулятор содержит внутри маленький компьютер, который предотвращает слишком быструю разрядку и потерю заряда до опасно низкого уровня. Этот компонент также регулирует силу тока во время зарядки, понижая его по мере того, как заряд батареи приближается к максимальной отметке, чтобы избежать чрезмерной зарядки.

Именно поэтому, полностью разряженный девайс, поставленный на подзарядку, греется в этом процессе намного сильнее, чем лишь немного разряженный.

Будущее аккумуляторов

Технологии по производству батарей не стоят на месте — множество исследовательских лабораторий по всему миру исследуют новые технологии, способные заменить литий, а также новые походы по созданию литий-ионных батарей. Среди новых технологий, много работы было проделано с супер-конденсаторами, в которых батарея хранит энергию в форме электричества, а затем высвобождает ее подобно вспышке на фотоаппарате.

Супер-конденсаторы заряжаются намного быстрее, так как в этом процессе практически не задействованы химические реакции, но современные представители такого рода накопителей способны отдавать заряд лишь короткими порциями, что является противоположностю тому, что требуется для большинства мобильных устройств.

Топливные элементы на основе водорода, тоже являются альтернативой существующим батареям. Система топливных элементов от Nectar, представленная на недавней CES, использует десятидолларовый картридж, способный питать мобильный телефон до двух недель. Однако топливные элементы все еще слишком велики, чтобы поместится в телефоне — та же система от Nectar просто подзаряжает литий-ионную батарею, а не заменяет ее.

А вот сера вполне может занять место внутри литий-ионных батарей. Ученые из Стэндфордского Университета недавно представили нанотехнологию по включению серы в химический состав батареи, что увеличило ее емкость в пять раз, а также увеличило срок службы. В то же время, эта технология находится пока на ранней стадии развития и не выйдет на рынок в ближайшие несколько лет.

P.S. Аккумуляторы в мобильных устройствах, равно как и обычные батарейки, требуют определенной утилизации — просто так выбрасывать их в мусорный бак нельзя. Поэтому рады напомнить вам, что iLand готов взять на себя утилизацию отживших свое элементов питания. Просто принесите их к нам в офис, а об остальном мы позаботимся!

Емкость наших аккумуляторов в 20 раз превосходит Tesla

Батареи современных электромобилей состоят из множества аккумуляторов, соединенных вместе. Для того, чтобы сделать батарею больше, можно либо объединить в нее больше элементов питания, либо сделать сами аккумуляторы крупнее. В GM решили пойти именно вторым путем, заявил на онлайн пресс-конференции директор по стратегии электрификации и батареям концерна Тим Грив.

«Мы пришли к выводу, что лучшим решением является использование аккумуляторов пакетного типа, – заявил Грив. – Мы можем собирать из них самые разные батареи для разных электромобилей. Емкость наших аккумуляторов составляет 100 ампер-часов, что на самом деле весьма много. Это равно емкости примерно 20 знакомых вам маленьких пальчиковых батарей.

Вместо того, чтобы помещать пальчиковые батареи в индивидуальные вертикальные гильзы и тянуть к каждой по проводку, мы можем укладывать большие пакетные аккумуляторы горизонтально и безопасно соединять их.

Мы сделали гигантский шаг вперед по сравнению с элементами питания в Chevrolet Bolt. Мы снизили использование кобальта на 70%».

Пакетные аккумуляторы уже давно применяются в автомобильной индустрии. Такие используются, например, на Nissan Leaf. В свою очередь пальчиковые аккумуляторы предпочитает Tesla.

Интересно, что при запуске Tesla Model 3 компания столкнулась со сложностями при автоматизации сборки батарей из большого числа пальчиковых аккумуляторов. Тогда Илон Маск собирался также перейти на более крупные элементы питания, которых потребовалось бы меньше. Однако в итоге проблему автоматизации сборки удалось решить.

В теории при использовании в батарее аккумуляторов большей емкости возникает другая проблема: вместо множества тонких проводов приходится использовать малое число более толстых кабелей, так как у таких источников питания выше сила тока. Например, обычная электропроводка для бытовой электроплиты рассчитана на 32 ампера. Если же подавать на аккумулятор емкостью 100 ампер-часов зарядный ток, способный зарядить его за час, то сила этого тока должна быть не ниже 100 ампер, а кабель должен иметь соответствующие характеристики.

Супербатарея Tesla обрушит цены на электрокары — Российская газета

К концу 2020 года — началу следующего года Tesla Model 3 получит аккумулятор нового типа: более долговечный и недорогой в производстве. Это напрямую отразится на стоимости электромобилей — они станут доступнее. По крайней мере, должны.

Илон Маск в конце мая обещает несколько сюрпризов, в числе которых — премьера аккумулятора собственной разработки Tesla, слухи о котором ходят с весны прошлого года. Ожидается, что ресурс новой батареи составит 1.6 миллиона километров, а количество циклов зарядки увеличится с 1.6 до 6 тысяч.

Известно, что к созданию источников энергии была привлечена китайская компания Amperex Technology и ряд высококвалифицированных учёных в области химических элементов питания. Очевидно, что батарея нового типа обладает более плотным расположением ячеек и, соответственно, большей ёмкостью.

Агентство Reuters отмечает, что разработка не станет прерогативой лишь китайского рынка, но первые электрокары с супераккумулятором начнут продавать всё же в Поднебесной. Эту стратегию в компании никак не прокомментировали.

Фото: Пресс-служба Tesla.

Несколько дней назад был опубликован патент за авторством Tesla, в котором описывается ячейка аккумулятора без печатных контактов, то есть без вкладок, прикреплённых к катоду и аноду элемента питания. Теоретически это позволяет уменьшить сопротивление тока, а значит, сократить нагрев, что в конечном счёте увеличивает срок службы аккумулятора. Уменьшение количества элементов также облегчает производственный процесс, позволяя снизить затраты на него.

Не исключено, что новые аккумуляторы Tesla обойдутся без кобальта — редкоземельного металла, наличием которого и обусловлена дороговизна электрокаров. Или, по крайней мере, можно рассчитывать на снижение количества кобальта в составе.

Один из нынешних поставщиков батарей для Tesla — компания CATL — в следующем году начнёт поставки никель-марганцево-кобальтовых элементов, в которых количество кобальта составляет всего 20%. В распоряжении CATL имеется новый способ «упаковки» ячеек, позволяющий снизить вес и стоимость конечного продукта. Можно ли ожидать, что Tesla получит эти аккумуляторы — безусловно, да. С большой вероятностью именно ими оснастят «дальнобойные» версии Model 3, которые были в каталогах компании в 2017 году, но потом вдруг исчезли.

Ранее «РГ» сообщала об «убийце» Tesla из Китая — электроседане BYD Han, который оснащён, по заявлению компании, самым прогрессивным аккумулятором на сегодняшний момент, который позволяет проезжать до 605 км. BYD Han оснащён литий-железофосфатной батареей, которая, к слову, есть и у CATL: она менее склонна к перегреву, возгоранию и предоставляет больший ресурс.

Отметим, что в настоящее время поставщиками аккумуляторов для Tesla являются Panasonic и LG Chem. Первая производит никель-кобальт-алюминиевые (NCA) элементы питания, вторая — никель-марагнцево-кобальтовые (NMC).

Tesla представила батарею повышенной мощности (на самом деле нет)

Событие, которое было два раза перенесено и которое обещало перевернуть мир литийсодержащих аккумуляторов, свершилось — Илон Маск представил новые батареи для будущих электромобилей. Новые аккумуляторные ячейки стали в 6 раз мощнее и в 5 раз ёмче. Но рано радоваться. Без подтасовки не обошлось.

Аккумуляторная ячейка Tesla 4680 (Tesla)

Фактически ёмкость новых литийсодержащих аккумуляторных ячеек Tesla выросла за счёт увеличения объёма ячейки. В компании представили новый увеличенный формфактор аккумулятора, который назвали 4680 (46 мм в диаметре и 80 мм высотой). По сравнению с аккумуляторной ячейкой 2170, которая до этого использовалась и будет использоваться дальше в блоках тяговых аккумуляторов электромобилей Tesla, физический объём элемента 4680 в шесть раз больше.

Нетрудно заметить, что ёмкость в пересчёте на объём элемента даже стала меньше — она увеличилась только в пять раз. Однако это даст небольшой выигрыш в составе блока батарей, что увеличит дальность пробега на одном заряде примерно на 16 %.

Отметим, что переход на новый формфактор был сопряжён с преодолением ряда технических проблем. Например, задачу по эффективному отводу тепла от элемента решили путём отказа от медного вкладыша и переходом к теплорассеивающей медной прокладке по диаметру элемента.

Новый элемент использует новый теплорассеивающий вкладыш (на фото справа)

Новый формфактор также приведёт к снижению стоимости хранения киловатт-часа примерно на 14 %. Ожидается, что паритет между бензиновыми автомобилями и электромобилями с точки зрения затрат на «топливо» произойдёт тогда, когда стоимость блока батарей за каждый киловатт-час снизится до $100. По данным консалтинговой компании Cairn Energy Research Advisors, аккумуляторные батареи Tesla в 2019 году стоили $156 долларов за киловатт-час. К сожалению, обещанные 14 % экономии проблемы не решают.

Другими путями снижения стоимости аккумуляторных батарей в компании Tesla считают отказ от кобальта (полный или почти полный) и переход на никель с решением вопросов переработки аккумуляторов на собственных мощностях. Батареи 4680 откажутся от кобальта в своём составе и станут использовать никель. Маск заявил, что уже призвал горнодобывающие компании обеспечить наращивание поставок никеля. Российский «Норильский никель», кстати, якобы исключён из списка поставщиков по просьбе местных экоактивистов. В немилость он попал по причине нанесения урона окружающей среде в местах добычи.

В перспективе производством элементов 4680 будут заниматься множество заводов во всём мире. По словам Маска, через три года выпуск аккумуляторов компании будет увеличен в 85 раз с нынешних 35 ГВт·ч до 3000 ГВт·ч. Производство элементов 4680 Tesla обещает начать ближе к концу следующего года на своём заводе в США во Фремонте, штат Калифорния, с запланированной мощностью 10 ГВт·ч. Но к полномасштабному выпуску новых элементов компания приступит не раньше, чем через три года.

Примечательно, что выпуском новых катодов (электродов для элементов) будет заниматься свой собственный завод Tesla. О планах его строительства Маск заявил во время анонса новых батарей. Однако пока ничего конкретного на этот счёт не сообщается. Информация будет обнародована позже.

В то же время известие о весьма нескором выпуске новых аккумуляторов обрушило капитализацию Tesla на $50 млрд. От компании ждали совсем другого. Ранее Маск и другие где прямо, а где намёками обещали революцию в батареях намного раньше — не позднее 2021 года. Теперь же придётся ориентироваться на 2023, а то и 2024 год. Мы регулярно сталкиваемся с так называемыми «бумажными» анонсами, но ждать три года или около того — это перебор. И можно ли назвать революцией увеличение физических объёмов батареи? Нет, нельзя, а эволюцией — пожалуйста. Но к катоду без кобальта мы ещё присмотримся…

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Как выбрать батареи | REI Co-op

Батареи — это переносные хранилища энергии. Они приводят в действие наши фары, фонари, устройства GPS, камеры, музыкальные плееры и многое другое. Идеальный аккумулятор обеспечит вам долгий срок службы, высокую производительность, разумную стоимость и низкое воздействие на окружающую среду. Чтобы получить это, вы должны знать, что вы ищете, что может быть непросто, когда вы начинаете копаться в деталях об электродах, катодах и различных типах металлов.

В этом руководстве мы рассмотрим варианты и расскажем о плюсах и минусах различных типов батарей, поскольку они относятся конкретно к пользователям, находящимся на открытом воздухе, таким как туристы, байкеры, лыжники и альпинисты.

Советы по выбору батарей:
  • Определите, какой размер батареи вам нужен: Это просто. Если ваш гаджет работает от батареек AAA, то это то, что вам нужно. Вы можете посмотреть на само устройство, чтобы узнать, какой размер батареи требуется, или проконсультироваться с инструкцией по эксплуатации.
  • Выберите между одноразовыми или перезаряжаемыми батареями: Одноразовые батареи дешевле и имеют отличный срок хранения, но перезаряжаемые батареи можно использовать снова и снова, что в конечном итоге делает их более экономичным выбором.
  • Выберите аккумулятор нужного типа: Понимание того, как работают аккумуляторы, и отличия щелочных аккумуляторов от литиевых, а никель-металлгидридных от литий-ионных, поможет вам выбрать аккумулятор, который лучше всего подходит для вашей области применения.

Краткую справку см. В нашем PDF-файле для печати.

Если вас интересуют портативные солнечные зарядные устройства и аккумуляторные батареи, прочтите нашу статью «Солнечные зарядные устройства и портативное питание».

Определите, какой размер батарей вам нужен

Вам не нужно много знать об аккумуляторах, чтобы выбрать размер для вашего устройства.Чтобы понять это, достаточно посмотреть на батареи, которые в настоящее время установлены в вашем устройстве, и заменить их на батареи того же размера (т. Если у вас еще не установлены батареи, посмотрите на устройство для индикации или обратитесь к руководству по эксплуатации.

Если вы хотите узнать больше о размерах батарей, вот краткое руководство:

Вы, наверное, знакомы с батареями AAA, AA, C и D.Эти буквы являются индикаторами размера. Как правило, чем дальше вы читаете алфавит, тем больше батарея (например, D больше, чем C). Если вы видите, что буква используется более одного раза (например, AA, AAA), чем чаще она используется, тем меньше размер батареи (например, AAA меньше AA).

Калибровка батарей типа «таблетка» (также называемых батарейками-таблетками) работает немного иначе. Эти батареи обычно состоят из двух букв, за которыми следуют четыре цифры.Первая буква указывает на химический состав, а вторая указывает на форму. Четыре числа описывают размер, первые два указывают диаметр, а вторые два — высоту. Например, для батареи CR2032 буква C означает литий, R означает, что батарея круглая, а 2032 означает, что батарея имеет диаметр 20 мм и высоту 3,2 мм.

Выберите одноразовый или перезаряжаемый

Если вы покупаете обычные цилиндрические батарейки, такие как AAA, AA, C или D, у вас есть возможность купить одноразовые батарейки или аккумуляторы (батарейки типа «таблетка», такие как CR2032, предназначены только для одноразового использования).У обоих есть преимущества и недостатки; Вот они:

Одноразовые батарейки: Вот как они звучат. Когда в них кончился заряд, вы должны утилизировать их (чтобы найти ближайшие к вам варианты утилизации аккумуляторов, посетите Call2Recycle.org). Два основных типа одноразовых батарей — щелочные и литиевые.

Плюсы:

  • Более низкая первоначальная стоимость, чем у аккумуляторных батарей.
  • Очень низкая скорость саморазряда (потеря мощности при простое) для длительного срока хранения.
  • Широко доступен.

Минусы:

  • Требуется утилизация после полной разрядки.

Аккумуляторные батареи: Эти батареи созданы для многократной перезарядки, в некоторых случаях до 500 или более раз. Два основных типа аккумуляторных батарей — это никель-металлогидридные и литий-ионные.

Плюсы:

  • Поскольку они перезаряжаемые, они производят меньше отходов, чем одноразовые батареи.
  • Они предлагают лучшую долгосрочную ценность, чем одноразовые батареи (чем больше вы их используете, тем дешевле они становятся).

Минусы:

  • Более высокая начальная стоимость, чем у одноразовых батарей.

Выберите аккумулятор правильного типа

После того, как вы определились с размером батареи и сделали выбор между одноразовой и перезаряжаемой батареями, возможно, вам будет полезно узнать немного больше о различных типах батарей.Имея базовое представление о том, как работают батареи и что внутри них, вы можете принимать более обоснованные решения о том, какой тип батарей подходит для ваших нужд.

Основные сведения об аккумуляторах: Обычные аккумуляторы, такие как AAA, AA, C и D, имеют положительные и отрицательные клеммы и два внутренних слоя, называемых электродами, которые включают катод (переносящий положительный заряд) и анод (переносящий отрицательный заряд). ). Все батареи также содержат электролит того или иного типа — вещество, которое проводит электричество (поток электронов) между выводами батареи.Когда вы вставляете аккумулятор в такое устройство, как налобный фонарь, электролит, катод и анод взаимодействуют, и происходит химическая реакция (в основном окисление). Ионы (положительно заряженные) и электроны (отрицательно заряженные) проходят через электролит, выходят через отрицательный вывод и позволяют вашему устройству функционировать.

Со временем внутренние химические вещества батареи начинают разлагаться, и взаимодействие уменьшается. В конце концов они больше не могут сохранять заряд и считаются «мертвыми».

Смесь химикатов в батарее призвана обеспечить некую комбинацию четырех святых граалей неуловимой «идеальной» батареи — долгого срока службы, высокой производительности, разумной стоимости и низкого воздействия на окружающую среду.Вот более подробный обзор наиболее распространенных вариантов, доступных для одноразовых и аккумуляторных батарей:

Одноразовые батареи

Одноразовые щелочные батареи

Наиболее часто используемая батарея — это щелочная батарея (то есть она содержит щелочной электролит, обычно гидроксид калия).

Лучшее применение: Устройства с низким энергопотреблением, такие как светодиодные фары, светодиодные фонарики, игрушки, устройства дистанционного управления, часы и радио, и даже предметы с умеренным потреблением энергии, такие как лампы с лампами накаливания.Щелочные батареи можно использовать в устройствах с высоким энергопотреблением (например, в цифровых фотоаппаратах), хотя их продолжительность жизни резко сократится. Почему? Несмотря на то, что щелочи имеют высокую начальную энергоемкость, устройства с большим потреблением энергии потребляют настолько значительную энергию, что энергия быстро расходуется.

Плюсы:

  • По умеренной цене
  • Широко доступный

Минусы:

  • Бессрочный цикл использования-утилизации-замены.Возможно, они будут переработаны, но большинство из них попадает на свалки.

Номинальное напряжение : 1,5 (хотя оно постепенно снижается до менее 1 В по мере того, как батарея разряжается).

Расчетный срок хранения (при 20 ° C / 68 ° F): 5–7 лет.

Одноразовые литиевые батареи

Литий, исключительно легкий металл, придает литиевым батареям наивысшую удельную энергию из всех аккумуляторных элементов.Таким образом, они могут хранить больше энергии, чем щелочные батареи или любые одноразовые батареи сопоставимого размера. И они отлично справляются с экстремальными температурами, как жаркими, так и холодными.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ С ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕМ: их более высокое напряжение делает литиевые батареи слишком мощными для некоторых устройств и может повредить схемы. Прочтите инструкции производителя, чтобы получить рекомендации по использованию батарей для отдельных продуктов.

Наилучшее использование: Устройства с большим потреблением энергии (например, цифровые камеры) и большинство (но не все) устройств с умеренным потреблением энергии (например,фары, игрушки).

Плюсы:

  • Самый долгий (безусловно) срок службы в категории одноразового использования; в цифровом фотоаппарате литиевые батареи гипотетически могут производить более 100–200 снимков со вспышкой; щелочные батареи, 20–40+.
  • Превосходная функциональность при экстремальных температурах, от значительно ниже нуля до более 100 ° F.
  • Очень долгий срок хранения.
  • Легкий вес (примерно на 30 процентов легче щелочных батарей аналогичного размера).

Минусы:

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Более высокое напряжение может повредить некоторые устройства. Прочтите инструкции производителя, прилагаемые к каждому устройству, чтобы определить, могут ли они работать с литиевыми батареями.

Номинальное напряжение: 1,5–3 (постепенно снижается по мере разряда батареи).

Расчетный срок хранения (68 ° F / 20 ° C): 10–15 лет.

Сравнение одноразовых батарей
Щелочной Литий
Номинальное напряжение 1.5 3,0
Расчетный срок годности 5–10 лет 10–15 лет
Рабочие характеристики при 0 ° F Плохо / хорошо Очень хорошо
Наилучшее или обычное использование

Устройства с умеренным стоком:

Фары

Игрушки

Устройства с низким стоком:

Часы

Детекторы дыма

Устройства с высоким стоком:

Цифровые камеры

GPS

Устройства с умеренным стоком:

Фары

Игрушки

Отличительные характеристики
  • Наиболее часто используемый и широко доступный аккумулятор.
  • Превосходная производительность при экстремальных температурах.
  • Легче, чем щелочные батареи.
  • Лучший выбор для цифровых фотоаппаратов среди одноразовых батарей.
  • ВНИМАНИЕ: слишком мощный для некоторых устройств; сначала прочтите инструкции к продукту.
Вторичная переработка Да. Чтобы узнать, как и где, посетите: www.call2recycle.org


В чем разница между литиевыми и литий-ионными батареями? Литиевые батареи нельзя перезаряжать. Литий-ионные аккумуляторы могут.

Аккумуляторы

Перезаряжаемые стандартные никель-металлогидридные батареи

Как следует из названия, в состав никель-металлогидридной (NiMH) батареи входят:

  • никель (обычно гидроксид никеля; используется для катода / положительного электрода)
  • сплав (смесь металлов или металлов, смешанных с другими элементами; используется для анода / отрицательного электрода)
  • гидроксид калия (щелочь) в качестве электролита.

NiMH батареи заменили никель-кадмиевые (NiCd) батареи в качестве предпочтительных цилиндрических перезаряжаемых батарей. Они предлагают более высокую энергоемкость (до 50 процентов), чем никель-кадмиевые батареи, и избегают высокой токсичности кадмия. При этом стандартные никель-металлгидридные батареи в значительной степени были заменены предварительно заряженными никель-металлгидридными батареями (дополнительную информацию см. В разделе «Предварительно заряженные никель-металлгидридные батареи» ниже).

Наилучшее применение: Устройства с высоким энергопотреблением (например, цифровые фотоаппараты, вспышки) или устройства, которые используются в течение длительного или непрерывного использования (например,г. Приемники GPS). Не рекомендуется для предметов, которые редко используются или нечасто проверяются, таких как детекторы дыма или фонарик в аварийном комплекте.

Плюсы:

  • Обеспечивает энергоемкость с более постоянной скоростью (технически более плоской скоростью разряда), чем одноразовые батареи — например, свет от налобного фонаря, использующего щелочные батареи, начинает ярче и постепенно становится тусклее. У никель-металлгидридных аккумуляторов уровень освещенности остается стабильным благодаря постоянному напряжению, обеспечиваемому аккумуляторными батареями.
  • Обеспечивает значительно больший ток (поток электронов), чем щелочная батарея, повышая ее производительность при обслуживании устройств с большим потреблением энергии.
  • Отсутствие измеримого «эффекта памяти» (это когда батарея имеет тенденцию «запоминать» только то количество энергии, которое она доставила во время последней разрядки).
  • Достаточно хорошо работает в холодную погоду.
  • Лучшая долгосрочная ценность, чем одноразовые батареи.
  • Подходит для вторичной переработки.

Минусы:

  • Достаточно высокая скорость «саморазряда» (потеря мощности, когда она не используется) — незанятые никель-металлгидридные батареи могут терять от 1 до 5 процентов накопленной энергии за день, от 30 до 40 процентов за месяц (и потенциально больше в теплых условиях).
  • Изначально в меру дорого.
  • Необходимо зарядить перед первым использованием.
  • Следует заряжать каждые 1-2 месяца.
  • Энергетическая емкость снижается на 10–15 процентов после более чем 100 перезарядок.
  • Производительность может снизиться при падении или грубом обращении.

Вольт: 1,2 (постоянное напряжение обычно поддерживается в течение всего цикла, снижаясь до 1,1 до завершения цикла зарядки).

Расчетное количество циклов зарядки: 150–500

Скорость саморазряда: Потеря 1 процента (или более) накопленной мощности в день, примерно 40 процентов в месяц.

Хранение: Хранить полностью заряженным при 60 ° F / 15.5 ° С.

Советы:

  • Батареи большей емкости будут служить устройству дольше. Емкость никель-металлгидридных аккумуляторов выражается в миллиампер-часах (мАч). Посмотрите на сами батареи или на упаковку, чтобы узнать номинал мАч.
  • Можно заряжать в любое время, независимо от того, какой уровень энергоемкости они сохраняют.
  • Для обеспечения максимальной производительности подзаряжайте аккумулятор, когда его энергоемкость падает на 30–50 процентов ниже максимальной.
  • Для начала длительного хранения все никель-металлгидридные батареи необходимо полностью зарядить.
  • Если они не использовались в течение длительного времени, заряжайте стандартные никель-металлгидридные батареи каждые 1-2 месяца.

Никель-металлогидридные аккумуляторные предварительно заряженные батареи

Также называемые «гибридными», «готовыми к использованию» или «малоразрядными» аккумуляторами, эти никель-металлгидридные аккумуляторы поставляются предварительно заряженными, поэтому они готовы к работе. Они предлагают очень низкую скорость саморазряда (потери мощности, когда они не используются), что делает их очень популярными в категории аккумуляторных батарей для цилиндрических батарей (элементы AAA, AA, C и D).По этим причинам предварительно заряженные никель-металлгидридные батареи по большей части заменили стандартные, незаряженные никель-металлгидридные батареи.

Наилучшее использование: Устройства с большим потреблением энергии (например, цифровые фотоаппараты, вспышки) или устройства с умеренным потреблением энергии, которые используются в течение длительного или непрерывного использования (например, приемники GPS, фары). Его более низкая скорость саморазряда также делает его подходящим для некоторых устройств с низким энергопотреблением, таких как часы и пульты от телевизора.

Плюсы: То же, что и стандартный NiMH, плюс:

  • Может идти прямо из упаковки в ваше устройство.
  • Намного более низкая скорость саморазряда, чем у стандартных никель-металлгидридных аккумуляторов (что делает эту конструкцию отличным выбором для фар или любого устройства, которое можно активно использовать в течение недели, а затем оставить нетронутым в течение нескольких месяцев).

Минусы:

  • Изначально в меру дорого.
  • Следует заряжать каждые 6–9 месяцев.
  • Энергетическая мощность снижается на 10-15 процентов после нескольких сотен подзарядок.

Вольт: 1.2 (постоянное напряжение обычно поддерживается в течение всего цикла).

Расчетное количество циклов зарядки: примерно 150–500

Скорость саморазряда: Намного лучше, чем у стандартных никель-металлгидридных аккумуляторов, примерно на 10–20 процентов за 6 месяцев.

Хранение: Хранить полностью заряженным при 60 ° F / 15,5 ° C.

Советы:

  • Батареи большей емкости будут служить устройству дольше. Емкость никель-металлгидридных аккумуляторов выражается в миллиампер-часах (мАч).Посмотрите на сами батареи или на упаковку, чтобы узнать номинал мАч.
  • Можно заряжать в любое время, независимо от того, какой уровень энергоемкости они сохраняют.
  • Для начала длительного хранения все никель-металлгидридные батареи необходимо полностью зарядить.
  • Если они не использовались в течение длительного времени, заряжайте предварительно заряженные NiMH аккумуляторы каждые 6–9 месяцев.

Литий-ионные аккумуляторные батареи Литий-ионные батареи

сегодня чаще встречаются в форме плиты, блока или батарейного блока, а не в форме цилиндра типа AAA, AA, C или D.Они широко используются в смартфонах, цифровых камерах, компьютерах и другой бытовой электронике.

Наилучшее использование: Ноутбуки, смартфоны, спортивные часы с GPS, портативные устройства питания, некоторые велосипедные фонари.

Плюсы:

  • Обеспечивает самую низкую скорость саморазряда (менее 10 процентов в месяц) среди всех аккумуляторных батарей.
  • Большое расчетное количество циклов подзарядки (500–1000 +).
  • Подходит для вторичной переработки.

Минусы:

  • Дороже.
  • Даже если не использовать, возраст отрицательно сказывается.

Вольт: 3,6 (с некоторыми вариациями).

Расчетное количество циклов зарядки: 500–1000 +.

Скорость саморазряда: Очень низкая, но возраст — враг литий-ионных аккумуляторов. Даже если они не используются, простое течение времени лишает их некоторой энергоемкости.Количество потерь зависит от размера и конфигурации батареи.

Хранение: Хранить при температуре примерно 60 ° F / 15,5 ° C, либо полностью заряженных, либо с 50-процентной емкостью (мнения расходятся по этому вопросу).

Советы:

  • Заряжайте часто, даже если было израсходовано лишь небольшое количество энергии.
  • Не допускайте полной разрядки литий-ионного аккумулятора перед зарядкой. Это не испортит литий-ионный аккумулятор, но это не рекомендуется.
  • Больше циклов зарядки может быть достигнуто, если литий-ионная батарея заряжается после неглубокой разрядки (примерно 30 процентов емкости, которую можно определить на устройствах, которые имеют индикатор энергоемкости или «датчик уровня заряда» батареи). По возможности избегайте планирования перезарядки после средней (50 процентов) или полной (90–100 процентов) разрядки.

Сравнение аккумуляторов
Стандартный NiMH Предварительно заряженный NiMH Литий-ионный
Номинальное напряжение 1.2 1,2 3,6
Типичная энергоемкость AA (мАч) Очень высокий (около 2500) Высокий (приблизительно 2 000–2400) AA / AAA не широко доступны
Расчетные циклы зарядки 150–500 150–500 + 300–500 +
Средняя скорость саморазряда Плохо (1% / день, 30% -40% / месяц) Очень хорошо (20% за 6 месяцев) Отлично (<2% / мес.)
Рабочие характеристики при 0 ° F Хорошо / удовлетворительно Хорошо / удовлетворительно Хорошо / удовлетворительно
Наилучшее или обычное использование

Устройства с высоким стоком:

Цифровые камеры

GPS

Устройства с умеренным стоком:

Фары

Игрушки

Устройства с высоким стоком:

Цифровые камеры

GPS

Устройства с умеренным стоком:

Фары

Игрушки

Ноутбуки

Смартфоны

GPS

Спортивные часы

Портативные устройства питания

Некоторые велосипедные фонари

Отличительные характеристики
  • Необходимо зарядить перед первым использованием.
  • Превосходит предварительно заряженный NiMH при интенсивном использовании в течение ограниченного времени благодаря более высокой энергоемкости.
  • Готов к использованию вне упаковки.
  • Превосходит стандартный никель-металлгидридный аккумулятор при длительном использовании из-за низкой скорости саморазряда.
  • Необходимо зарядить перед первым использованием.
  • Высокая производительность, но ограничена конкретными продуктами (пока что не в размерах AAA, AA, C, D).
  • Уменьшается с возрастом без учета использования.
Вторичная переработка Да. Чтобы узнать, как и где, посетите: www.call2recycle.org

Наконечники аккумулятора

Чтобы максимально эффективно использовать батареи, по возможности следуйте этим советам:

  • Все батареи, даже те, которые предназначены для работы в экстремальных температурах, могут терять производительность при воздействии высоких или низких температур.Для туристов, альпинистов, лыжников и других любителей активного отдыха низкие температуры часто являются самой большой проблемой. Чтобы снизить влияние холода на заряд аккумулятора, старайтесь держать устройство в тепле. Вы можете сделать это, поместив налобный фонарь, смартфон, GPS или другое устройство где-нибудь рядом с телом.
  • Не пытайтесь одновременно заряжать батареи разной емкости, разных марок или разного возраста. Не используйте вместе батарейки разных производителей или разного возраста.
  • Выньте батареи из устройств, если они не будут использоваться в течение нескольких месяцев. Это предотвращает крошечный расход заряда батареи устройством, даже если устройство неактивно.
  • Извлеките одноразовые (неперезаряжаемые) батареи из устройства, когда оно работает от бытовой сети переменного тока. Это избавит аккумуляторы от крошечного истощения их резервов мощности устройством.
  • Не храните батареи, особенно одноразовые, в местах, где может стать сильное тепло, например в багажниках автомобилей, на чердаках или в гаражах.
  • Не бросайте батареи в ящик, портфель или сумку, где они могут соприкоснуться с металлическими предметами, такими как монеты или скрепки. Это может вызвать короткое замыкание или отрицательно повлиять на полярность батареи.
  • Никогда не бросайте батарейки в огонь. Это может привести к их разрыву и утечке содержимого. Также: не бросайте их в металлический контейнер, где может накапливаться тепло.

Статьи по теме

частей батареи | Sciencing

Состав батареи различается в зависимости от типа — щелочная, литиевая или хлорид цинка.Батареи бывают всех форм и размеров и доступны в широком диапазоне мощности с точки зрения мощности. Батареи любого типа объединяет то, как они работают. Батареи перемещают энергию от одного конца элемента к другому, создавая ток, который можно использовать для питания многих устройств.

Использует

Батареи имеют много применений. Они могут приводить в действие слуховые аппараты, сотовые телефоны, проигрыватели компакт-дисков, детекторы дыма, компьютеры и даже автомобили. Возможность получать электричество, не будучи «подключенным к розетке», — невероятно полезная идея, имеющая бесчисленное множество приложений.

Как это работает

Батарея или элемент состоит из катода, анода и электролита. Внутри клетки происходит химическая реакция, при которой электроны перемещаются из одного места в другое и образуется электрический ток. Половина ячейки содержит электролит и анод. Другая половина содержит электролит и катод. Электроны собираются на отрицательном конце батареи (анод). Когда провод подсоединяется от положительного конца (катода) к отрицательному концу, электроны перемещаются через ячейку от анода к катоду.

Анод

Анод — это часть батареи, которая отдает электроны. При разряде энергии анод является отрицательным электродом. При зарядке элемента анод становится положительным электродом. В щелочных батареях анод обычно состоит из цинкового порошка. Чтобы ограничить коррозию, в анод обычно добавляют оксид цинка.

Катод

Катод — это часть батареи, которая поглощает электроны. При разряде энергии катод является положительным электродом.При зарядке элемента катод становится отрицательным электродом. В щелочных батареях катод обычно состоит из диоксида марганца. Для улучшения проводимости в катоде традиционно используется графит.

Электролит

Электролит — это проводящее вещество, которое передает энергию через элемент. Анод и катод никогда не соприкасаются; они связаны друг с другом через электролит. Электролиты могут быть в твердой или жидкой форме. Материалы, обычно используемые для электролитов, — это гидроксид калия, хлорид аммония или хлорид цинка.

Что такое аккумуляторный электролит и как он работает?

Будь то игрушка вашего ребенка, беспроводной электроинструмент или электромобиль, аккумуляторная батарея становится стандартной частью нашей повседневной жизни. Один из наиболее важных компонентов батареи — это внутренний электролит батареи.

Сегодня мы узнаем, что такое аккумуляторный электролит и как он продлевает срок службы аккумулятора. Давайте нырнем!

Что такое аккумуляторный электролит?

Аккумуляторный электролит — это раствор внутри аккумуляторов.В зависимости от типа аккумулятора он может быть жидким или пастообразным. Однако, независимо от типа батареи, электролит служит одной и той же цели: он переносит положительно заряженные ионы между катодными и анодными выводами.

Как работает аккумуляторный электролит?

Батарея состоит из трех основных компонентов — катода, анода и электролита, разделяющего эти две клеммы. Электролит — это химическое вещество, которое позволяет электрическому заряду проходить между двумя выводами.Электролит вводит химические вещества, необходимые для реакции, в контакт с анодом и катодом, тем самым преобразуя накопленную энергию в полезную электрическую энергию. Эта реакция обеспечивает питание подключенного устройства, будь то свет, вакуум или электромобиль.

Из чего сделан аккумуляторный электролит?

Различные типы батарей зависят от разных типов химических реакций и разных электролитов. Например, свинцово-кислотная батарея обычно использует серную кислоту для создания предполагаемой реакции.Цинково-воздушные батареи используют для реакции окисление цинка кислородом. Гидроксид калия является электролитом в обычных бытовых щелочных батареях. Наиболее распространенным электролитом в литиевых батареях является раствор литиевой соли, такой как гексафторфосфат лития (LiPF6).

Если вы вспомните урок химии в старшей школе, вы, вероятно, вспомните, как носили защитные очки и другое защитное снаряжение при работе с химическими веществами. Химические вещества, которые вы используете для создания химических реакций в батареях, часто опасны, поэтому при работе с батареями и их электролитами соблюдайте соответствующие меры предосторожности.

Можно ли добавить электролит в аккумулятор?

Да, вы можете добавить электролит в аккумулятор, но ТОЛЬКО если это негерметичный аккумулятор с жидкими элементами. Проверка уровня заряда батареи с жидкими элементами — это стандартное обслуживание, которое вы должны выполнять регулярно.

Хотя электролит содержит воду и серную кислоту, вам не следует добавлять в батарею ничего, кроме дистиллированной воды. При правильном функционировании аккумулятор с жидкими элементами будет потреблять только воду.

Если аккумулятор герметичен или не потребляет электролит при отводе газов, вы не можете добавлять электролит.И в этом нет необходимости. Отсутствие отвода газов является одним из преимуществ выбора аккумуляторов AGM или литий-ионных аккумуляторов, так как они практически не требуют обслуживания после установки.

Это батареи с жидкими элементами. Когда нужно добавить новую кислоту. По мере использования в них требуется регулярное добавление воды.

Какие ингредиенты входят в состав литиевых батарей?

Состав электролитов литиевой батареи зависит от химического состава, вызывающего реакцию, и типа литиевой батареи. В большинстве литиевых батарей используется жидкий электролит, такой как LiPF6, LiBF4 или LiClO4, в органическом растворителе.

Однако недавние достижения сделали твердые керамические электролиты, такие как оксиды металлического лития, вариантом для аккумуляторов. Основное преимущество твердых электролитов заключается в том, что они устраняют риск утечки и исключают воспламеняемость, что представляет собой угрозу безопасности в аккумуляторах с жидкими электролитами.

Гексафторфосфат лития (LiPF6) является наиболее распространенной литиевой солью в литий-ионных батареях. Это решение создает невероятно стабильную среду для ионов лития во время зарядки и разрядки.

Как работают литиевые батареи

Литий-ионные батареи

используют заряженные ионы лития для создания электрического потенциала между анодными и катодными выводами. Тонкий слой изоляционного материала, называемый «разделителем», находится в растворе электролита между двумя сторонами батареи. Сепаратор позволяет ионам лития проходить сквозь него, блокируя электроны и удерживая два электрода отдельно. Во время зарядки ионы лития перемещаются через сепаратор с положительной стороны на отрицательную.Во время разряда ионы движутся в обратном направлении.

Движение ионов лития создает разность электрических потенциалов, называемую «напряжением». Когда вы подключаете свои электронные устройства к батарее, электроны (не литий-ионы) проходят через ваше устройство и питают его.

Безопасен ли электролит литиевой батареи?

Электролиты в литиевых батареях безопасны. Однако на заре литиевых батарей литиевые батареи иногда загорались, что также известно как тепловой разгон.Однако возгорание произошло в основном из-за перегрева, прокола, перезарядки растворителей в литиевых элементах.

По мере развития технологий становятся доступны новые возможности для повышения безопасности литиевых батарей. Например, запатентованная система управления батареями (BMS) Battle Born отключит элементы батареи, если обнаружит небезопасные условия. В результате получается один из самых безопасных аккумуляторов на рынке.

Узнайте о технологии Dragonfly Energy и о том, как мы революционизируем достижения в области электролитов для аккумуляторов, а также о производственном процессе.

Важный компонент вашей батареи

Аккумуляторный электролит является важным компонентом всех типов аккумуляторов, и в большинстве случаев вы, вероятно, даже не подумаете об этом. Однако, в зависимости от типа используемой батареи, понимание того, как электролит работает в вашей батарее, может продлить срок ее службы.

К счастью, когда вы вкладываете средства в такие продукты, как литий-ионные батареи Battle Born, вам требуется гораздо меньше обслуживания, и вы можете вернуться к тому, чтобы вообще не заботиться об электролитах в батареях.

Как работает литий-ионный аккумулятор?

Литий-ионные батареи чрезвычайно популярны и универсальны. Эти аккумуляторные батареи, которые используются в сотовых телефонах, автомобилях, электроинструментах и ​​некоторых других типах электронных устройств, также оказывают влияние на оборудование для погрузочно-разгрузочных работ и наземного обслуживания аэропортов.

Технология, лежащая в основе литий-ионных аккумуляторов, делает их отличным выбором из-за их явных преимуществ и экологических преимуществ.

Но как именно работают литий-ионные аккумуляторы? И что делает их такими популярными во многих приложениях?

Вот что вам нужно знать о компонентах, из которых состоит литий-ионный аккумулятор, и о том, как они работают вместе для создания высокоэффективных и долговечных источников энергии.

Компоненты

Литий-ионные батареи

доступны во многих различных формах и размерах. Однако внутри они обычно выглядят одинаково. Чтобы понять, как работает литий-ионный аккумулятор, важно знать роль, которую играют отдельные части.

The Cell

Литий-ионный аккумулятор состоит из нескольких частей. Элемент, служащий рабочей лошадкой батареи, является наиболее важным компонентом батареи.

Элемент состоит из следующих материалов батареи:

  • Электроды — это два конца батареи. Один — анод, другой — катод.
  • Анод накапливает литий и обычно изготавливается из углерода.
  • Катод также хранит литий и сделан из химического соединения, которое представляет собой оксид металла.
  • Сепаратор блокирует поток отрицательных и положительных электронов внутри батареи, но пропускает ионы.
  • Жидкий электролит находится между двумя электродами. Он переносит положительно заряженные ионы лития от анода к катоду и наоборот, в зависимости от того, заряжается батарея или разряжается.
Аккумулятор

Батарейный блок, в котором находятся литий-ионные элементы, работает как компьютер. Он содержит:

  • Как минимум один датчик температуры для контроля температуры батареи.
  • Преобразователь напряжения и схема регулятора , которая фокусируется на поддержании напряжения и тока на безопасных уровнях.
  • Разъем евро, который позволяет питанию и информации поступать в аккумуляторную батарею и извлекаться из нее.
  • Элемент отвод , который контролирует напряжения элементов в аккумуляторной батарее.
  • Система мониторинга батареи , небольшой компьютер, который контролирует всю батарею и обеспечивает безопасность пользователя.
Движение в камере

Так как же ячейка обеспечивает питание оборудования?

Когда вы подключаете литий-ионную батарею к устройству или части оборудования, положительно заряженные ионы перемещаются от анода к катоду.В результате катод становится более положительно заряженным, чем анод. Это, в свою очередь, притягивает к катоду отрицательно заряженные электроны.

Сепаратор в ячейке включает электролиты, которые образуют катализатор. Это способствует перемещению ионов между ними. Движение ионов через раствор электролита — это то, что заставляет электроны перемещаться через устройство, в которое вставлен аккумулятор.

Литий-ионные батареи перезаряжаемые. При перезарядке ионы лития проходят тот же процесс, но в противоположном направлении.Это восстанавливает аккумулятор для дополнительного использования.

Общая конструкция литий-ионной батареи обеспечивает множество преимуществ для пользователей оборудования:

  • Время работы при их использовании значительно увеличивается по сравнению с батареями других типов.
  • Возможности быстрой зарядки сокращают время простоя сменных рабочих и повышают производительность.
  • Они имеют плоские кривые нагнетания и обеспечивают более высокую постоянную мощность. Это означает, что больше не будет раздражающей медлительности в работе оборудования при снижении уровня заряда аккумулятора.
Система управления батареями (BMS)

Система управления играет важную роль в обеспечении максимальной работы аккумуляторной батареи. Это также влияет на работу аккумулятора, предлагая несколько защит и функций.

Например:

  • BMS поддерживает температуру элементов в идеальном рабочем диапазоне для предотвращения перегрева или замерзания.
  • BMS контролирует ток и напряжение, чтобы поддерживать их на безопасном уровне.Дендриты начинают формироваться в ячейке, если напряжение падает слишком низко, что может привести к короткому замыканию ячейки, поэтому важно, чтобы литий-ионный аккумулятор имел систему, позволяющую контролировать это.
  • В аккумуляторе нет встроенной «памяти», поэтому частичные разряды не повреждают аккумулятор. Литий-ионные аккумуляторы могут заряжаться и разряжаться в наиболее удобное для операторов время.
  • Встроенные контроллеры предотвращают перезарядку, чтобы предотвратить образование, которое может привести к значительному повреждению литий-ионных аккумуляторов.
  • Балансировка ячеек контролируется, поэтому выравнивающие заряды никогда не требуются. Поскольку литий-ионные батареи не нуждаются в уравнительном заряде, они не выделяют опасные газы.
  • Система управления батареями также позволяет менеджерам отслеживать состояние батареи своего флота с помощью бортовых компьютеров, которые отправляют жизненно важные данные через облачные сервисы.

Литий-ионные батареи содержат несколько элементов передовых технологий, которые работают вместе, чтобы обеспечить пользователям явные преимущества.

Вы можете узнать о том, почему литий-ионные батареи являются лучшим вариантом, чем свинцово-кислотные, в нашей статье Литий-ионные батареи для вилочных погрузчиков лучше, чем свинцово-кислотные?

В чем разница между батареями и конденсаторами?

1. Три пакета суперконденсаторов (в синем корпусе), состоящие из шести ячеек размера D, были способны обеспечивать и хранить такое же количество электроэнергии, как и меньший пакет из шести литий-ионных аккумуляторных батарей TLI 1550 типоразмера AA.

Батареи и конденсаторы кажутся похожими, поскольку они накапливают и выделяют электрическую энергию. Однако между ними есть существенные различия, которые влияют на их потенциальные приложения из-за того, как они функционируют по-разному.

Суперконденсаторы

2. Конденсатор (вверху) выравнивает молекулы диэлектрика поперек электрического поля для хранения энергии. Суперконденсатор (внизу) выравнивает заряды электролита по обе стороны от изолятора для хранения двухслойного заряда.

Конденсатор состоит из двух или более проводящих пластин, разделенных диэлектриком.Когда электрический ток входит в конденсатор, диэлектрик останавливает поток, и заряд накапливается и сохраняется в электрическом поле между пластинами. Каждый конденсатор имеет определенную емкость (накопитель энергии). Когда конденсатор подключен к внешней цепи, ток будет быстро разряжаться.

В суперконденсаторе нет диэлектрика между пластинами; скорее, это электролит и тонкий изолятор, такой как картон или бумага. Когда в суперконденсатор подается ток, ионы накапливаются по обе стороны от изолятора, создавая двойной слой заряда.(См. Рисунок 2.) Суперконденсаторы ограничены низким напряжением, но очень высокой емкостью, так как высокое напряжение может разрушить электролит.

Батареи

Различные типы батарей различаются по химическому составу. Химическая единица, называемая клеткой, состоит из трех основных частей; положительная клемма, называемая катодом, отрицательная клемма, называемая анодом, и электролит. Батарея заряжается и разряжается в результате химической реакции, генерирующей напряжение. Батарея может обеспечивать постоянное постоянное напряжение.В перезаряжаемых батареях химическая энергия, которая преобразуется в электричество, может быть обращена вспять, используя внешнюю электрическую энергию для восстановления заряда.

Отличия

Источник: Battery University

Хотя батареи и конденсаторы имеют сходство, есть несколько ключевых различий. Потенциальная энергия в конденсаторе хранится в электрическом поле, где аккумулятор хранит свою потенциальную энергию в химической форме. Технология хранения химикатов в настоящее время обеспечивает более высокую плотность энергии (способную хранить больше энергии на единицу веса), чем конденсаторы.Однако, когда батарея разряжается, она может разряжаться медленнее, чем способность конденсатора, потому что существует задержка, связанная с химической реакцией для преобразования химической энергии в электрическую. Конденсатор накапливает электрическую энергию непосредственно на пластинах, поэтому скорость разряда конденсаторов напрямую зависит от проводящей способности пластин конденсатора. Конденсатор может разряжаться и заряжаться быстрее, чем аккумулятор, благодаря этому способу накопления энергии.Выходное напряжение суперконденсатора линейно уменьшается по мере протекания тока.

В этой таблице сравниваются плюсы и минусы аккумуляторов и конденсаторов

. Хотя существуют и другие различия, аккумуляторы и конденсаторы имеют некоторые частично совпадающие применения. Однако в целом батареи обеспечивают более высокую плотность энергии для хранения, в то время как конденсаторы обладают более быстрой способностью заряжаться и разряжаться (более высокая плотность мощности). Потребность в быстром портативном источнике питания заставляет исследователей увеличивать время зарядки и разрядки аккумуляторов, увеличивая при этом емкость конденсаторов.Несмотря на то, что исследования по совершенствованию аккумуляторов и конденсаторов продолжаются, все еще существуют различные характеристики, которые делают их применимыми для индивидуального использования.

Питание щелочных батарей с помощью гидроксида калия

Щелочные батареи буквально стали неотъемлемой частью нашей жизни. Они используются во всем: от слуховых аппаратов до пультов дистанционного управления, игрушек и видеоигр. Фактически, отрасль превратилась в многомиллиардную с момента своего создания в 1950-х годах. Ожидается, что к 2022 году рынок щелочных батарей вырастет до 8 миллиардов евро.

Однако так было не всегда. Одной из первых батарей, которые начали коммерческое использование, была свинцово-ацетатная батарея. Он был изобретен в 1859 году, но до сих пор остается основной технологией автомобильных аккумуляторов. Щелочная батарея в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, была впервые представлена ​​в 1959 году. Именно эта батарея с некоторыми усовершенствованиями в ее технологии со временем стала широко популярной благодаря своей стоимости и эффективности.


Принцип работы щелочных батарей

Щелочные батареи — это, по сути, химическая реакция.Каждая ячейка состоит из анода, катода и электролита, который облегчает перенос электронов. В стандартной щелочной батарее катод изготовлен из диоксида марганца, который образует слой на внутренней стороне корпуса батареи. Анод состоит из порошка цинка, диспергированного в растворе электролита. Гидроксид калия — стандартный раствор электролита для щелочных батарей. Другие компоненты в батарее включают сепаратор, чтобы сохранить электрическое разделение анода и катода, и токоприемник для захвата электронов.

Когда щелочная батарея подключена к цепи, происходит химическая реакция. На катоде происходит реакция восстановления с образованием гидроксильных ионов. В то же время цинковый анод окисляется за счет потребления гидроксильных ионов, при этом высвобождаются электроны. Именно эти электроны приводят в действие электрические устройства.

Щелочная батарея разряжается, когда заканчиваются ресурсы для завершения химической реакции. Первым химическим веществом, которое закончится, является диоксид магния, а это означает, что больше не могут образовываться гидроксильные ионы и больше не выделяются электроны.


Факторы, влияющие на работу щелочных батарей

Важно отметить, что напряжение батареи будет снижаться в течение ее срока службы. Это приемлемо, потому что электрические устройства могут нормально работать в диапазоне от 0,9 до 1,5 вольт.

Производители батарей описывают работу щелочных батарей и факторы, влияющие на их работу, следующим образом:

  • Чем ниже температура, тем менее эффективна щелочная батарея.Низкие температуры препятствуют движению ионов. Замедление химической активности снижает напряжение батареи, в то время как потребляемый ток остается постоянным.
  • Еще одним фактором, влияющим на срок службы щелочной батареи, является величина потребляемого тока. Чем больше нагрузка на аккумулятор, тем быстрее истощатся химикаты и аккумулятор разрядится.

Преимущества щелочных батарей на гидроксиде калия

До изобретения щелочных батарей наиболее распространенным типом используемых батарей была угольно-цинковая батарея.Но производительность щелочных батарей намного превосходит более ранние технологии. У них в два раза выше энергоемкость и срок службы в четыре-девять раз дольше. Щелочные батареи также имеют очень хороший срок хранения — до десяти лет без заметного ухудшения характеристик.

Перезаряжаемые батареи, такие как никель-металл-водородные батареи и литий-ионные батареи, стали популярными благодаря сокращению отходов от перезарядки. Литий-ионные батареи — это батареи с высокими эксплуатационными характеристиками, которые обладают значительно большей емкостью, чем щелочные батареи.Они также намного дороже, что делает их менее подходящими для повседневного использования щелочных батарей в электронике.


Отходы и переработка щелочных батарей

Щелочные батареи с гидроксидом калия не наносят вреда окружающей среде. Они не содержат токсичных химикатов, таких как ртуть, которые являются контролируемыми веществами. Таким образом, их можно утилизировать как неопасные отходы. Однако всегда лучше утилизировать материалы, чем отправлять их на свалки, где они будут медленно разлагаться.Каждая щелочная батарея содержит небольшое количество цинка, марганца и стали, каждая из которых может быть повторно использована в случае восстановления.


Связаться с Виновой

Vynova — ведущий европейский производитель гидроксида калия. У нас есть производственные площадки в Бельгии и Франции. В наших производственных процессах используются лучшие доступные технологии, обеспечивающие эффективную работу и экологическую ответственность. Свяжитесь с одним из наших торговых представителей по продаже калия здесь или посетите наш веб-сайт, чтобы узнать о нас больше.

Объяснитель: Чем отличаются батареи и конденсаторы

переменный ток (в электричестве) Переменный ток, часто сокращенно называемый переменным током, представляет собой поток электронов, который меняет направление на обратное с регулярными интервалами много раз в секунду. Большинство бытовых приборов питаются от сети переменного тока. Но многие портативные устройства, такие как музыкальные плееры и фонарики, работают от постоянного тока (DC), обеспечиваемого батареями.

анод Отрицательный полюс батареи и положительно заряженный электрод в электролитической ячейке.Он притягивает отрицательно заряженные частицы. Анод является источником электронов для использования вне батареи при ее разряде.

атом Основная единица химического элемента. Атомы состоят из плотного ядра, которое содержит положительно заряженные протоны и нейтрально заряженные нейтроны. Ядро вращается вокруг облака отрицательно заряженных электронов.

аккумулятор Устройство, способное преобразовывать химическую энергию в электрическую.

конденсатор Электрический компонент, используемый для хранения энергии. В отличие от батарей, которые накапливают энергию химически, конденсаторы накапливают энергию физически в форме, очень похожей на статическое электричество.

углерод Химический элемент с атомным номером 6. Он является физической основой всего живого на Земле. Углерод существует в свободном виде в виде графита и алмаза. Это важная часть угля, известняка и нефти, и она способна химически самосвязываться с образованием огромного количества химически, биологически и коммерчески важных молекул.

катод Положительный полюс батареи и отрицательно заряженный электрод в электролитической ячейке. Он притягивает положительно заряженные частицы. Во время разряда катод притягивает электроны извне батареи.

керамика Твердый, но хрупкий материал, полученный обжигом глины или другого неметаллического минерала при высокой температуре. Кирпич, фарфор и другие виды фаянса — образцы керамики.Многие высококачественные керамические материалы используются в промышленности, где материалы должны выдерживать суровые условия.

химический Вещество, состоящее из двух или более атомов, которые объединяются (становятся связанными вместе) в фиксированной пропорции и структуре. Например, вода — это химическое вещество, состоящее из двух атомов водорода, связанных с одним атомом кислорода. Его химический символ — H 2 O. Химический также может быть прилагательным, описывающим свойства материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.

химическая реакция Процесс, который включает перестройку молекул или структуры вещества в противоположность изменению физической формы (например, от твердого тела к газу).

схема Сеть, передающая электрические сигналы. В организме нервные клетки создают цепи, которые передают электрические сигналы в мозг. В электронике провода обычно направляют эти сигналы для активации некоторых механических, вычислительных или других функций.

компонент Элемент, который является частью чего-то еще, например, элементы, которые находятся на электронной плате.

проводник (в физике и технике) Материал, через который может протекать электрический ток.

current Жидкое тело — например, из воды или воздуха — которое движется в узнаваемом направлении. (в электричестве) Поток электричества или количество электричества, проходящее через некоторую точку за определенный период времени.

плотность Мера плотности объекта, определяемая делением массы на объем.

постоянный ток (в электричестве) Постоянный ток, часто называемый постоянным током, представляет собой односторонний поток электронов. Электроэнергия постоянного тока вырабатывается такими устройствами, как батареи, конденсаторы и солнечные элементы. Когда цепи требуется питание постоянного тока, определенные электронные устройства могут преобразовывать мощность переменного тока (AC) в постоянный ток.

электронная сигарета Устройство с батарейным питанием, которое диспергирует никотин и другие химические вещества в виде крошечных частиц в воздухе, которые пользователи могут вдыхать.Первоначально они были разработаны как более безопасная альтернатива сигаретам, которую пользователи могли использовать, пытаясь постепенно избавиться от никотиновой зависимости, содержащейся в табачных изделиях. Эти устройства нагревают ароматизированную жидкость до тех пор, пока она не испарится, образуя пары. Люди используют эти устройства, известные как вейперы.

электрический заряд Физическое свойство, вызывающее электрическую силу; он может быть отрицательным или положительным.

электрический ток Поток электрического заряда, называемый электричеством, обычно возникающий в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.

электрическое поле Область вокруг заряженной частицы или объекта, внутри которой сила будет действовать на другие заряженные частицы или объекты.

электричество Поток заряда, обычно возникающий в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.

электрический потенциал Обычно известный как напряжение, электрический потенциал является движущей силой для электрического тока (или потока электронов) в цепи.С научной точки зрения электрический потенциал — это мера потенциальной энергии на единицу заряда (например, электрона или протона), хранящуюся в электрическом поле.

электролит Неметаллическая жидкость или твердое тело, которое проводит ионы — электрически заряженные атомы или молекулы — для переноса электрических зарядов. (Определенные минералы в крови или других жидкостях организма могут служить ионами, перемещающимися для переноса заряда.) Электролиты также могут служить ионами, перемещающими положительные заряды внутри батареи.

электрон Отрицательно заряженная частица, обычно вращающаяся вокруг внешних областей атома; также носитель электричества в твердых телах.

плотность энергии Количество энергии, хранящейся в батарее, конденсаторе или другом накопительном устройстве, деленное на его объем.

инженер Человек, который использует науку для решения проблем. Глагол «спроектировать» означает разработать устройство, материал или процесс, который решит какую-то проблему или неудовлетворенную потребность.

фактор То, что играет роль в определенном состоянии или событии; участник.

поле (в физике) Область в космосе, где действуют определенные физические эффекты, такие как магнетизм (созданный магнитным полем), гравитация (гравитационным полем), масса (поле Хиггса) или электричество (электрическое поле). поле).

частота Количество раз, когда заданное периодическое явление происходит в течение заданного интервала времени.(В физике) Число длин волн, возникающее за определенный промежуток времени.

графит Как и алмаз, графит — вещество, содержащееся в грифеле карандаша — представляет собой форму чистого углерода. В отличие от алмаза, графит очень мягкий. Основное различие между этими двумя формами углерода заключается в количестве и типе химических связей между атомами углерода в каждом веществе.

гибрид Организм, полученный путем скрещивания двух животных или растений разных видов или генетически различных популяций внутри одного вида.Такое потомство часто обладает генами, передаваемыми каждым родителем, что дает комбинацию признаков, неизвестных предыдущим поколениям. Этот термин также используется по отношению к любому объекту, который представляет собой смесь двух или более вещей.

изолятор Вещество или устройство, которое плохо проводит электричество.

ion Атом или молекула с электрическим зарядом из-за потери или усиления одного или нескольких электронов.

литий Мягкий металлический элемент серебристого цвета.Это самый легкий из всех металлов и очень реактивный. Используется в батареях и керамике.

слюда Семейство минералов, многие из которых легко распадаются на мелкие блестящие хлопья.

минерал Кристаллообразующие вещества, такие как кварц, апатит или различные карбонаты, из которых состоит горная порода. Большинство пород содержат смешанные вместе несколько различных минералов. Минерал обычно является твердым и стабильным при комнатной температуре и имеет определенную формулу или рецепт (с атомами, встречающимися в определенных пропорциях) и определенную кристаллическую структуру (что означает, что его атомы организованы в определенные регулярные трехмерные структуры).

диапазон Полный объем или распространение чего-либо. Например, ареал растения или животного — это территория, на которой они существуют в природе. (в математике или для измерений) Степень, в которой возможны вариации значений. А также расстояние, на котором что-то может быть достигнуто или воспринято.

смартфон Сотовый (или мобильный) телефон, который может выполнять множество функций, включая поиск информации в Интернете.

суперконденсатор Конденсатор с двумя проводящими поверхностями или электродами (как и другие конденсаторы), на которых хранится заряд энергии. В отличие от обычных конденсаторов (но, как и батарей), два электрода разделяет электролит. В этом смысле суперконденсатор — это, по сути, гибрид батареи и конденсатора.

площадь поверхности Площадь поверхности некоторого материала. Как правило, более мелкие материалы и материалы с более шероховатой или более извилистой поверхностью имеют большую площадь внешней поверхности на единицу массы, чем более крупные предметы или предметы с более гладкой поверхностью.Это становится важным, когда на поверхности происходят химические, биологические или физические процессы.

терминал Конечная точка или последняя станция в некоторой системе, сети или процессе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *