Какой аккумулятор лучше выбрать для электронной сигареты? Какие аккумуляторы лучшие? Энергоемкость аккумулятора


какими могут быть аккумуляторы будущего / Блог компании Mail.Ru Group / Хабр

В последние годы мы часто слышали, что вот-вот — и человечество получит аккумуляторы, которые будут способны питать наши гаджеты неделями, а то и месяцами, при этом очень компактные и быстрозаряжаемые. Но воз и ныне там. Почему до сих пор не появились более эффективные аккумуляторы и какие существуют разработки в мире, читайте под катом. Сегодня ряд стартапов близки к созданию безопасных компактных аккумуляторов со стоимостью хранения энергии около 100 долларов за кВт⋅ч. Это позволило бы решить проблему электропитания в режиме 24/7 и во многих случаях перейти на возобновляемые источники энергии, а заодно снизило бы вес и стоимость электромобилей.

Но все эти разработки крайне медленно приближаются к коммерческому уровню, что не позволяет ускорить переход с ископаемых на возобновляемые источники. Даже Илон Маск, который любит смелые обещания, был вынужден признать, что его автомобильное подразделение постепенно улучшает литий-ионные аккумуляторы, а не создаёт прорывные технологии.

Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков.

Основатель компании SolidEnergy Systems Кичао Ху (Qichao Hu), в течение десяти лет разрабатывавший литий-металлический аккумулятор (анод металлический, а не графитовый, как в традиционных литий-ионных), утверждает, что главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные. К тому же сегодня существует столько разработок, авторы которых громко утверждают о своём превосходстве, что стартапам очень трудно убедить потенциальных инвесторов и привлечь достаточно средств для продолжения исследований.

Согласно отчёту Lux Research, за последние 8—9 лет компания вложила в исследование хранения энергии около 4 млрд долларов, из которых стартапам, создающим «технологии нового поколения», в среднем досталось по 40 млн долларов. При этом Tesla вложила около 5 млрд долларов в Gigafactory, занимающуюся производством литий-ионных аккумуляторов. Такой разрыв очень трудно преодолеть.

По словам Герда Седера (Gerd Ceder), профессора в области материаловедения Калифорнийского университета в Беркли, создание маленькой производственной линии и решение всех производственных проблем для налаживания выпуска аккумуляторов обходится примерно в 500 млн долларов. Автопроизводители могут годами тестировать новые аккумуляторные технологии, прежде чем решить, приобретать ли создавшие их стартапы. Даже если новая технология выходит на рынок, нужно преодолеть опасный период наращивания объёмов и поиска клиентов. К примеру, компании Leyden Energy и A123 Systems потерпели неудачу, несмотря на перспективность их продуктов, поскольку финансовые потребности оказались выше расчётных, а спрос не оправдал ожиданий. Ещё два стартапа, Seeo и Sakti3, не успели выйти на массовые объёмы производства и значительный уровень дохода и были куплены за гораздо меньшие суммы, чем ожидали первичные инвесторы.

В то же время три основных мировых производителя аккумуляторов — Samsung, LG и Panasonic — не слишком заинтересованы в появлении инноваций и радикальных переменах, они предпочитают незначительно улучшать свою продукцию. Так что все стартапы, предлагающие «прорывные технологии», сталкиваются с основной проблемой, о которой они предпочитают не упоминать: литий-ионные аккумуляторы, разработанные в конце 1970-х, продолжают совершенствоваться.

Но всё же — какие технологии могут прийти на смену вездесущим литий-ионным аккумуляторам?

Литий-воздушные «дышащие» аккумуляторы

В литий-воздушных аккумуляторах в качестве окислителя используется кислород. Потенциально они могут быть в разы дешевле и легче литий-ионных аккумуляторов, а их ёмкость способна оказаться гораздо больше при сравнимых размерах. Главные проблемы технологии: значительная потеря энергии за счёт теплового рассеивания при зарядке (до 30 %) и относительно быстрая деградация ёмкости. Но есть надежда, что в течение 5—10 лет эти проблемы удастся решить. Например, в прошлом году была представлена новая разновидность литий-воздушной технологии — аккумулятор с нанолитическим катодом.

Зарядное устройство Bioo

Это устройство в виде специального горшка для растений, использующего энергию фотосинтеза для зарядки мобильных гаджетов. Причём оно уже доступно в продаже. Устройство может обеспечивать две-три сессии зарядки в день с напряжением 3,5 В и силой тока 0,5 А. Органические материалы в горшке взаимодействуют с водой и продуктами реакции фотосинтеза, в результате получается достаточно энергии для зарядки смартфонов и планшетов.

Представьте себе целые рощи, в которых каждое дерево высажено над таким устройством, только более крупным и мощным. Это позволит снабжать «бесплатной» энергией окружающие дома и будет веской причиной для защиты лесов от вырубки.

Аккумуляторы с золотыми нанопроводниками

В Калифорнийском университете в Ирвайне разработали нанопроводниковые аккумуляторы, которые могут выдерживать более 200 тыс. циклов зарядки в течение трёх месяцев без каких-либо признаков деградации ёмкости. Это позволит многократно увеличить жизненный цикл систем питания в критически важных системах и потребительской электронике.

Нанопроводники в тысячи раз тоньше человеческого волоса обещают светлое будущее. В своей разработке учёные применили золотые провода в оболочке из диоксида марганца, которые помещены в гелеобразный электролит. Это предотвращает разрушение нанопроводников при каждом цикле зарядки.

Магниевые аккумуляторы

В Toyota работают над использованием магния в аккумуляторах. Это позволит создавать маленькие, плотно упакованные модули, которым не нужны защитные корпуса. В долгосрочной перспективе такие аккумуляторы могут быть дешевле и компактнее литий-ионных. Правда, случится это ещё не скоро. Если случится.

Твердотельные аккумуляторы

В обычных литий-ионных аккумуляторах в качестве среды для переноса заряженных частиц между электродами используется жидкий легковоспламеняющийся электролит, постепенно приводящий к деградации аккумулятора.

Этого недостатка лишены твердотельные литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня считаются одними из самых перспективных. В частности, разработчики Toyota опубликовали научную работу, в которой описали свои эксперименты с сульфидными сверхионными проводниками. Если у них всё получится, то будут созданы аккумуляторы на уровне суперконденсаторов — они станут полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут. Идеальный вариант для электромобилей. А благодаря твердотельной структуре такие аккумуляторы будут гораздо стабильнее и безопаснее современных литий-ионных. Расширится и их рабочий температурный диапазон — от –30 до +100 градусов по Цельсию.

Учёные из Массачусетского технологического института в содружестве с Samsung также разработали твердотельные аккумуляторы, превосходящие по своим характеристикам современные литий-ионные. Они безопаснее, энергоёмкость выше на 20—30 %, да к тому же выдерживают сотни тысяч циклов перезарядки. Да ещё и не пожароопасны.

Топливные ячейки

Совершенствование топливных ячеек может привести к тому, что смартфоны мы будем заряжать раз в неделю, а дроны станут летать дольше часа. Учёные из Пхоханского университета науки и технологии (Южная Корея) создали ячейку, в которой объединили пористые элементы из нержавеющей стали с тонкоплёночным электролитом и электродами с минимальной теплоёмкостью. Конструкция оказалась надёжнее литий-ионных аккумуляторов и работает дольше них. Не исключено, что разработка будет внедрена в коммерческие продукты, в первую очередь в смартфоны Samsung.

Графеновые автомобильные аккумуляторы

Многие специалисты считают, что будущее — за графеновыми аккумуляторами. В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей.

Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг.

Микросуперконденсаторы, изготовленные с помощью лазера

Учёные из Университета Райса добились прогресса в разработке микросуперконденсаторов. Один из главных недостатков технологии — дороговизна изготовления, но применение лазера может привести к существенному удешевлению. Электроды для конденсаторов вырезаются лазером из пластикового листа, что многократно снижает трудоёмкость производства. Такие аккумуляторы могут заряжаться в 50 раз быстрее литий-ионных, а разряжаются медленнее используемых сегодня суперконденсаторов. К тому же они надёжны, в ходе экспериментов продолжали работать даже после 10 тыс. сгибаний.

Натрий-ионные аккумуляторы

Группа французских исследователей и компаний RS2E разработала натрий-ионные аккумуляторы для ноутбуков, в которых используется обычная соль. Принцип работы и процесс изготовления держатся в секрете. Ёмкость 6,5-сантиметрового аккумулятора — 90 Вт⋅ч/кг, что сравнимо с массовыми литий-ионными, но он выдерживает пока не более 2 тыс. циклов зарядки.

Пенные аккумуляторы

Другая тенденция в разработке технологий хранения энергии — создание трёхмерных структур. В частности, компания Prieto создала аккумулятор на основе субстрата пенометалла (меди). Здесь нет легковоспламеняющегося электролита, у такого аккумулятора большой ресурс, он быстрее заряжается, его плотность в пять раз выше, а также он дешевле и меньше современных аккумуляторов. В Prieto надеются сначала внедрить свою разработку в носимую электронику, но утверждают, что технологию можно будет распространить шире: использовать и в смартфонах, и даже в автомобилях.

Быстрозаряжаемый «наножелток» повышенной ёмкости

Ещё одна разработка Массачусетского технологического института — наночастицы для аккумуляторов: полая оболочка из диоксида титана, внутри которой (как желток в яйце) находится наполнитель из алюминиевой пудры, серной кислоты и оксисульфата титана. Размеры наполнителя могут меняться независимо от оболочки. Применение таких частиц позволило в три раза увеличить ёмкость современных аккумуляторов, а длительность полной зарядки снизилась до шести минут. Также снизилась скорость деградации аккумулятора. Вишенка на торте — дешевизна производства и простота масштабирования.

Алюминий-ионный аккумулятор сверхбыстрой зарядки

В Стэнфорде разработали алюминий-ионный аккумулятор, который полностью заряжается примерно за одну минуту. При этом сам аккумулятор обладает некоторой гибкостью. Главная проблема — удельная ёмкость примерно вдвое ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов. Хотя, учитывая скорость зарядки, это не так критично.

Alfa battery — две недели на воде

Если компании Fuji Pigment удастся довести до ума свой алюминий-воздушный аккумулятор Alfa battery, то нас ждёт появление носителей энергии, ёмкость которых в 40 раз больше ёмкости литий-ионных. Более того, аккумулятор перезаряжается доливкой воды, простой или подсоленной. Как утверждают разработчики, на одном заряде Alfa сможет работать до двух недель. Возможно, сначала такие аккумуляторы появятся на электромобилях. Представьте себе автозаправку, на которую вы заезжаете за водой.

Аккумуляторы, которые можно сгибать, как бумагу

Компания Jenax создала гибкий аккумулятор J.Flex, похожий на плотную бумагу. Его даже можно складывать. К тому же он не боится воды и потому очень удобен для использования в одежде. Или представьте себе наручные часы с аккумулятором в виде ремешка. Эта технология позволит и уменьшить размер самих гаджетов, и увеличить носимый объём энергии. Другой сценарий — создание гибких складных смартфонов и планшетов. Нужен экран побольше? Просто разверните сложенный вдвое гаджет.

Как утверждают разработчики, тестовый образец выдерживает 200 тыс. складываний без потери ёмкости.

Эластичные аккумуляторы

Над созданием гибких носителей энергии работают во многих компаниях. А команда учёных из Университета штата Аризона пошла дальше и с помощью особой механической конструкции создала аккумулятор в виде эластичной ленты. Не исключено, что идея будет развита и позволит встраивать аккумуляторы в одежду.

Мочевой аккумулятор

В 2013 году Фонд Билла Гейтса вложился в продолжение исследований Bristol Robotic Laboratory по созданию аккумуляторов, работающих на моче. Весь цимес в использовании «микробных топливных ячеек»: в них содержатся микроорганизмы, расщепляющие мочу и вырабатывающие электричество. Кто знает, возможно, скоро поход в туалет будет не только потребностью, но и в буквальном смысле полезным занятием.

Ryden — углеродные аккумуляторы с быстрой зарядкой

В 2014 году компания Power Japan Plus сообщила о планах по выпуску аккумуляторов, в основе которых лежат углеродные материалы. Их можно было производить на том же оборудовании, что и литий-ионные. Углеродные аккумуляторы должны работать дольше и заряжаться в 20 раз быстрее литий-ионных. Был заявлен ресурс в 3 тыс. циклов зарядки.

Органический аккумулятор, почти даром

В Гарварде была создана технология органических аккумуляторов, стоимость производства которых составляла бы 27 долларов за кВт⋅ч. Это на 96 % дешевле аккумуляторов на основе металлов (порядка 700 долларов за кВт⋅ч). В изобретении применяются молекулы хинонов, практически идентичные тем, что содержатся в ревене. По эффективности органические аккумуляторы не уступают традиционным и могут без проблем масштабироваться до огромных размеров.

Просто добавь песка

Эта технология представляет собой модернизацию литий-ионных аккумуляторов. В Калифорнийском университете в Риверсайде вместо графитовых анодов использовали обожжённую смесь очищенного и измельчённого песка (читай — кварца) с солью и магнием. Это позволило повысить производительность обычных литий-ионных аккумуляторов и примерно втрое увеличить их срок службы.

Быстрозаряжаемые и долгоживущие

В Наньянском технологическом университете (Сингапур) разработали свою модификацию литий-ионного аккумулятора, который заряжается на 70 % за две минуты и служит в 10 раз дольше обычных литий-ионных. В нём анод изготовлен не из графита, а из гелеобразного вещества на основе диоксида титана — дешёвого и широко распространённого сырья.

Аккумуляторы с нанопорами

В Мэрилендском университете в Колледж-Парке создали нанопористую структуру, каждая ячейка которой работает как крохотный аккумулятор. Такой массив заряжается 12 минут, по ёмкости втрое превосходит литий-ионные аккумуляторы такого же размера и выдерживает около 1 тыс. циклов зарядки.

Генерирование электричества

Энергия кожи

Тут речь идёт не столько об аккумуляторах, сколько о способе получения энергии. Теоретически, используя энергию трения носимого устройства (часов, фитнес-трекера) о кожу, можно генерировать электричество. Если технологию удастся достаточно усовершенствовать, то в будущем в некоторых гаджетах аккумуляторы станут работать просто потому, что вы носите их на теле. Прототип такого наногенератора — золотая плёнка толщиной 50 нанометров, нанесённая на силиконовую подложку, содержащую тысячи крошечных ножек, которые увеличивают трение подложки о кожу. В результате возникает трибоэлектрический эффект.

uBeam — зарядка по воздуху

uBeam — любопытный концепт передачи энергии на мобильное устройство с помощью ультразвука. Зарядное устройство испускает ультразвуковые волны, которые улавливаются приёмником на гаджете и преобразуются в электричество. Судя по всему, в основе изобретения лежит пьезоэлектрический эффект: приёмник резонирует под действием ультразвука, и его колебания генерируют энергию.

Схожим путём пошли и учёные из Лондонского университета королевы Марии. Они создали прототип смартфона, который заряжается просто благодаря внешним шумам, в том числе от голосов людей.

StoreDot

Зарядное устройство StoreDot разработано стартапом, появившимся на базе Тель-Авивского университета. Лабораторный образец смог зарядить аккумулятор Samsung Galaxy 4 за 30 секунд. Сообщается, что устройство создано на базе органических полупроводников, изготовленных из пептидов. В конце 2017 года в продажу должен поступить карманный аккумулятор, способный заряжать смартфоны за пять минут.

Прозрачная солнечная панель

В Alcatel был разработан прототип прозрачной солнечной панели, которая помещается поверх экрана, так что телефон можно заряжать, просто положив на солнце. Конечно, концепт не идеален с точки зрения углов обзора и мощности зарядки. Но идея красивая.

Год спустя, в 2014-м, компания Tag Heuer анонсировала новую версию своего телефона для понтов Tag Heuer Meridiist Infinite, у которого между внешним стеклом и самим дисплеем должна была быть проложена прозрачная солнечная панель. Правда, непонятно, дошло ли дело до производства.

habr.com

Революционный прорыв: Емкость аккумуляторов вырастет в разы

Ученые из Стэнфордского университета в США, впервые смогли сконструировать надежный и эффективный аккумулятор с литиевым анодом. В будущем это позволит создавать более компактные, легкие, дешевые и энергоемкие перезаряжаемые источники питания, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.

Стандартная конструкция аккумулятора включает три ключевых элемента: катод (отрицательный электрод), электролит и анод (положительный электрод).

Наиболее распространенные на сегодняшний день — литиево-ионные аккумуляторы, в которых переносчиком заряда выступает ион лития. При этом анод чаще всего изготавливают из графита.

Графит — самый популярный материал для анода, но не самый эффективный, рассказал профессор Стэнфордского университета по материаловедению и руководитель проекта И Цуй (Yi Cui). Более эффективным является литий.

«Из всех материалов, которые можно использовать для изготовления анода, литий обладает самым большим потенциалом, — рассказал ученый. — Он имеет малый вес и наиболее высокую энергетическую плотность. С ним вы можете получить больше мощности на единицу объема и веса — иными словами, создавать более легкие, компактные и мощные элементы питания». Цуй добавил, что, по его предположениям, литиевый анод способен в теории увеличить емкость батареи в 3-4 раза.

Проблема заключается в том, что, во-первых, литий быстро вступает в химическую реакцию с электролитом, и, во-вторых, при осаждении на литиевом аноде ионов лития он значительно увеличивается в размерах, что быстро ведет к деградации аккумулятора.

Ученые создали надежный и эффективный аккумулятор с анодом из лития

По словам руководителя проекта, различные ученые десятилетиями бились над решением этих проблем, которые его команде, наконец-таки, удалось решить с помощью одного дополнительного элемента — своеобразного защитного кожуха, окутывающего анод и представляющего собой сетку толщиной 20 нм из углеродных куполов. Эта сетка препятствует вступлению лития в реакцию с электролитом и является достаточно гибкой, чтобы растягиваться по мере расширения анода.

Как правило, что батарею можно отправлять в массовое производство, если ее кулоновская эффективность (относительный объем сохраняемого на аноде лития после цикла заряда-разряда) составляет 99,9% и больше и не снижается ниже этого значения продолжительное время.

До настоящего момента аккумуляторы с литиевым анодом, созданные в лабораторных условиях, показывали кулоновскую эффективность на уровне 96%. Причем она падала ниже 50% спустя всего лишь 100 циклов заряда-разряда. Исследователям же из Стэнфордского университета удалось достичь значения в 99%, которое сохранялось таким даже спустя 150 циклов.

«Разница между 99% и 96%, если речь идет об аккумуляторах, колоссальна, — заявил Цуй. — Да, мы не добились 99,9%, которые нам нужны. Но мы проделали важную работу и значительно приблизились к этой цифре. Мы продолжим научную работу, и я верю, что если нам удастся разработать новый электролит, литиевые аноды, в конечном счете, найдут широкое применение в аккумуляторах».

www.cnews.ru

Самые живучие батареи на литий-серной технологии

Возможно уже в не столь далёком будущем электромобили смогут в полной мере конкурировать с их неэкологичными коллегами. По крайней мере предпосылки для столь желанной конкуренции уже есть: образец нового типа литий-серной аккумуляторной батареи по показателю энергоёмкости опередил литий-ионные аналоги в два раза. Разработанная в Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли литий-серная батарея имеет сравнительную энергоёмкость в 350-400Вт•ч/кг при том, что энергоёмкость используемых в современной электронике литий-ионных аккумуляторов не превышает 200Вт•ч/кг.

Что-же значат эти цифры спросите Вы? А примерно следующее: современный электромобиль использующий литий-ионный источник тока на одной зарядке преодолеет расстояние равное примерно 400-500км и это при том, что стоимость этого электрического чуда будет приближаться к сотне тысяч долларов, более скромные по стоимости электромобили имеют куда меньшие показатели пробега на одной зарядке (150-200км).

А вот использование аккумулятора литий-серного типа возможно позволит увеличить этот показатель почти вдвое. Кроме того батарея нового типа показывает поистине чудеса живучести — 1500 циклов зарядки-разрядки против 1000 у литий-ионной, а это качество, согласитесь очень привлекательно для покупателя, особенно в свете того, что замена аккумуляторной батареи электромобиля существенно отражается на кармане владельца; замена батарейного блока на том же Tesla Model S обойдётся счастливому обладателю в 10-12 тысяч долларов.

Станут ли электромобили доступны в обозримом будущем

Разработка и рабочие тесты литий-серного аккумулятора велась группой исследователей под руководством Элтона Кэйрнса. В качестве материалов анода была применена связка серы и оксида графена, причём для предотвращения потери механического контакта вещества катода с электродом при тепловых колебаниях разработчики использовали связующий компонент на основе бутадиен-стирольных каучуков.

Оксид графена и сера в качестве вещества катода

Кроме использования нового типа электролита на основе ионной жидкости исследователи применили специальный состав поверхностно-активного вещества. В итоге экспериментальный образец батарей показал впечатляющие результаты: деградация аккумулятора составила всего 0,039% за один цикл!

График деградации литий-серной батареи

Хочется верить, что в обозримом будущем появятся доступные электрокары с батареей способной обеспечить более-менее приличную дистанцию пробега на одной подзарядке и при этом имеющую малый вес и небольшую стоимость замены. По крайней мере на сегодняшний день именно эти факторы отодвигают электромобили с желаемыми характеристиками в премиум сегмент, доступный далеко не многим.

www.sciencedebate2008.com

Оловянные нанокристаллы увеличивают энергоёмкость батареи / Хабр

На фотографии: монодисперсная система оловянных частиц под электронным микроскопом.

Группа ученых под руководством Максима Коваленко из лаборатории неорганической химии в Швейцарской высшей технической школе Цюриха и Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий смогли получить новый тип наноматериала, помогающий сохранить в литиевом аккумуляторе значительно больше энергии.

Наноматериал состоит из крошечных фрагментов олова, которые закрепляются на аноде аккумулятора, его отрицательном полюсе. Принцип действия достаточно прост: при заряде батареи ионы лития поглощаются электродом, а во время работы и её разрядки они выпускаются обратно. Как объясняет сам Коваленко, чем больше ионов поглощается в процессе такого «дыхания», тем больше энергии может быть сохранено в аккумуляторе.

Выбор элемента для построения наноматериала был продиктован тем, что каждый атом олова может поглощать до четырёх ионов атомов лития. Здесь, однако, возникает проблема физического размера: кристалл олова увеличивается в размерах до трёх раз при поглощении ионов и уменьшается при их отдаче. Именно поэтому исследователи решили использовать нанотехнологии, чтобы произвести мельчайшие нанокристаллы олова и встроить их в углеродную матрицу для получения пористого токопроводящего материала электрода. Словно губка воду этот материал захватывает и удерживает ионы лития во время зарядки и выпускает их во время работы аккумулятора. Если бы анод был сделан из цельного куска олова, подобного эффекта пронаблюдать не удалось бы.

Во время разработки возникали проблемы определения идеального размера и создания однотипных, похожих друг на друга нанокристаллов. Последний вопрос был решён путём регулирования температуры и времени фазы роста кристаллов. Учёный с немецкой фамилией Коваленко хвастается, что его группе первой удалось создать нанокристаллы с такой точностью.

По сравнению с батареями с обычными электродами обещается двухкратный прирост хранимой энергии. Аккумуляторы с нанокристаллами не имели особых преимуществ при первых разрядке и зарядке, но уже после нескольких циклов работы различия, вызванные десятинанометровыми кристаллами на электродах, стали явными.

На данный момент был выяснен оптимальный размер нанокристаллов, и теперь команда хочет достичь знания о других максимально производительных компонентах: лучшей углеродной матрице, лучшем связывающем веществе для электродов, лучшей микроскопической структуре электродов, идеальнейшем электролите. Также учёные будут прорабатывать и вопросы стоимости своих решений.

Элементы питания со значительно большей емкостью могут стать приятной новостью не только для владельцев и производителей портативной бытовой электроники, но и для индустрии электромобилей. Относительно легкие и портативные литий-ионные батареи сегодня используются не только в телефонах, смартфонах, ноутбуках, но и в электрических автомобилях и мотоциклах. В частности, в разработке более эффективных элементов питания для электромобилей заинтересовано Министерство энергетики США. По материалам phys.org и публикации Monodisperse and Inorganically Capped Sn and Sn/SnO2 Nanocrystals for High-Performance Li-Ion Battery Anodes.

habr.com

Повышенная энергоемкость литий-воздушных батарей | Синтезгаз

26.07.11

Вчетверо больше энергии

Вчетверо больше энергии

У литий-воздушных батарей удалось значительно повысить удельную энергоёмкость. Новый тип литиевых аккумуляторов может запасать вчетверо больше энергии на единицу веса, чем традиционные литий-ионные накопители.

Литий-воздушные батареи считаются перспективным средством аккумуляции энергии, которое может потеснить своих предшественников в различных областях. Их особенностью является катод из пористого углерода, который запасает находящийся в воздухе кислород. При разряде ионы лития движутся с литиевого анода через электролит и вступают в реакцию с кислородом, образуя оксид или пероксид лития. Параллельно с анода на катод движутся электроны, что в итоге и даёт ток.

Ионы лития движутся с литиевого анода

Ионы лития движутся с литиевого анода

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) использовали в качестве катода «ковёр» из углеродных волокон диаметром около 30 нм, выращенный на керамической подложке с помощью CVD-процесса.

Реакция с кислородом образует пероксид лития

Реакция с кислородом образует пероксид лития

«Нам удалось получить структуру, в которой 90% объёма занимает свободное пространство для размещения участвующего в реакции материала», — рассказывает руководитель проекта Ян Шао-Хорн. Прежнее достижение годовой давности заключалось в создании более сложной углеродной структуры, в которой на долю «пустоты» приходилось 70% объёма.

Удельная энергоёмкость новых аккумуляторов достигла 2 500 Вт•ч/кг; для сравнения, у литий-ионных батарей она составляет около 600 Вт•ч/кг. Ещё одним достоинством является упорядоченная форма углеродных волокон, благодаря чему можно наблюдать за поведением электрода под электронным микроскопом. Это может дать ключ к будущим усовершенствованиям, отмечают специалисты.

Результаты работы опубликованы в журнале Energy and Environmental Science.

— mit.edu/newsoffice/2011/better-battery-storage-0725 —---

Комментарии:

---

Страсти вокруг сланцевого газаЭлектродвигатель без редкоземельных элементов

sintezgaz.org.ua

Какой аккумулятор лучше выбрать для электронной сигареты? Какие аккумуляторы лучшие?

     Начинающие вейперы часто сталкиваются с множеством проблем, касающихся многообразия комплектующих для вейпинга. К примеру, какой аккумулятор себе лучше взять? Какой аккумулятор лучший именно для вашей электронной сигареты?

     Мы проведем экскурс в тему безопасного использования аккумуляторов и перейдем к вопросу, ежедневно задающемуся на форумах, посвященных электронным сигаретам: «Какой аккумулятор 18650 лучше?”

     На этот вопрос удивительно сложно ответить! К сожалению, окончательного ответа нет. Некоторые аккумуляторы работают долго, но их нельзя использовать на полную мощность. Некоторые не нагреваются даже при 40А, но их нужно часто подзаряжать.

 

Оглавление
  1. «Какие лучшие аккумуляторы 18650?” Что делает аккумулятор хорошим?
  2. Высокая энергоемкость.
  3. Высокий показатель номинального тока
  4. Высокое напряжение при использовании («сильные удары»)
  5. Низкая степень нагрева
  6. Пятерка лучших аккумуляторов 18650 для электронных сигарет.
  7. Почему в список не вошли аккумуляторы других производителей?
  8. Надежные поставщики аккумуляторов
  9. Выводы

 

     На данный момент я не могу дать ответ, какой же из аккумуляторов 18650 для электронных сигарет лучший, но я могу посоветовать пять экземпляров, которые мне нравятся, и объяснить, почему. Надеюсь, это поможет вам определиться с выбором.

 

как носить аккумуляторы

 

«Какие лучшие аккумуляторы 18650?” Что делает аккумулятор хорошим?

 

Есть ряд факторов, которые важно учесть при выборе аккумулятора для электронной сигареты:

  • Высокая энергоемкость
  • Высокий показатель номинального тока
  • Высокое напряжение при использовании («сильные удары»)
  • Низкая температура при использовании

Другие факторы, например, стоимость аккумулятора, могут повлиять на выбор, но на мой взгляд, не так уж и важны. Аккумулятор должен прослужить вам как минимум год. Небольшая разница в цене становится незначительной, если вы нашли действительно качественный аккумулятор, который будет работать долго и позволить вам безопасно пользоваться электронной сигаретой.

Давайте разберем качества, необходимые для хорошего аккумулятора.

 

 

Высокая энергоемкость.

     Она важна, поскольку определяет, как долго вы сможете пользоваться электронной сигаретой без подзарядки.

     Энергоемкость аккумуляторов для электронных сигарет измеряется в мАч (миллиампер-часах) и дает нам понять, сколько миллиампер может выдать батарея на протяжении скольких часов. Например, заявленная энергоемкость аккумулятора Samsung 25R составляет 2500 мАч. Это значит, что теоретически аккумулятор может выделить 2500 миллиампер энергии в течение одного часа. Или 5 ампер за полчаса. Или 1250 миллиампер за два часа. Разделите электрорасход вашей сигареты на 2500 и вы узнаете, как долго проработает данный аккумулятор без подзарядки.

     Как правило, производители гарантируют стопроцентного соответствия фактической энергоемкости с заявленной, так что данные несут исключительно информативную цель для сравнения продукции нескольких производителей. Нельзя с помощью батарейки Samsung 25R с энергоемкостью 2500 мАч и выделить 250 ампер энергии за одну сотую часа!

     Однако, сравнивая показатели разных аккумуляторов, можно примерно понять, какой из них прослужит без подзарядки дольше. Например, аккумулятор LG HG2 с энергоемкостью 3000 мАч прослужит дольше, чем помощью батарейка Samsung 25R с энергоемкостью 2500 мАч, которая, в свою очередь, превосходит по этому показателю батарейку LG HB6 с энергоемкостью 1500 мАч.

Один из лучших аккумуляторов LG HG2

 

ЭНЕРГОЕМКОСТЬ БАТАРЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СИГАРЕТ ИЗМЕРЯЕТСЯ В МИЛЛИАМПЕР-ЧАСАХ (МАЧ)

 

     Почему бы просто не купить батарею с самой высокой энергоемкостью? Аккумуляторы имеют либо высокую энергоемкость, либо высокий показатель номинального тока. Двух зайцев сразу убить невозможно. Современные технологии не могут совместить два высоких показателя в одной маленькой батарейке 18650. Если вам нужен аккумулятор с высоким показателем номинального тока, придется пожертвовать энергоемкостью. Если нужна энергоемкость, вы будете вынуждены снижать планку показателя номинального тока. В каждой из категорий представлены замечательные образцы: аккумуляторы с высокой энергоемкостью, либо с высоким показателем номинального тока, либо компромиссные варианты. Далее мы рассмотрим все варианты подробнее.

 

 

Высокий показатель номинального тока

     Важно выбрать батарейку, которая будет безопасно поставлять ток, не перегревая устройство. Вы можете подумать, что оптимальным вариантом станет покупка аккумулятора с наивысшим показателем подачи переменного номинального тока. Подобный выбор будет самым безопасным, но есть пара нюансов, которые могут поставить его под сомнение.

     Как уже было сказано ранее, можно выбрать аккумулятор либо с высокой энергоемкостью, либо с высоким показателем номинального тока, но универсальных аккумуляторов пока не существует. Например, показатель постоянного номинального тока батарейки LG HB6 составляет 30А, и значит, ее можно использовать и при 40А. Это минимальное напряжение, при котором можно использовать электронную сигарету. Казалось бы, отличный выбор! Но, сделав его, вы откажетесь от высокой энергоемкости в пользу большого напряжения и низкой температуры устройства. Энергоемкость HB6 составляет всего 1500 мАч. Значит, заряжать такой аккумулятор нужно будет чаще, чем экземпляр с высокой энергоемкостью.

Один из лучших аккумуляторов Samsung R25

 

БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ! МНОГИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ ЗАВЫШАЮТ ПОКАЗАТЕЛИ!

 

     Необходимо выбрать батарейку с таким показателем номинального тока, который бы не перегревал ваше устройство. Так вы не пожертвуете временем работы аккумулятора. Например, вместо LG HB6 с показателями 30А и 1500 мАч можно выбрать LG HD2 с показателями 25А и 2000 мАч. Или даже Samsung 25R с энергоемкостью 2500 мАч. Все зависит от приоритетов, которые вы расставляете.

     Но будьте осторожны! Многие производители завышают технические показатели аккумуляторов. Вы можете купить батарейку, думая, что она идеально подходит по показателям номинального тока, но обнаружите, что вынуждены заменять ее каждый месяц, потому что они разряжаются. В следующей статье мы изучим вопрос завышения параметров аккумуляторов, пока лишь скажем, что самые безопасные батарейки производятся фирмами Samsung, Sony и LG. Они честно сообщают о характеристиках аккумуляторов и вы всегда будете знать, что покупаете.

     Фирма Panasonic тоже считается производителем аккумуляторов высокого качества, но многие из них имеют показатель номинального тока 10А или ниже. Поэтому я не включил их в свой рейтинг батареек для электронных сигарет.

     Вы также можете учитывать при выборе показатель частоты импульсов, кажется, это имеет смысл. Электронные сигареты работают путем подачи импульсов от батарейки, так почему бы не выбрать такую, частота импульсов которой совпадает (или превышает) частоту, которая вам необходима? Кажется, что это хорошая хорошая идея, но на самом деле информация о частоте импульсов при выборе аккумулятора бесполезна.

     Мы даже не уверены, зачем производители аккумуляторов для электронных сигарет указывают на упаковках частоту импульсов. Насколько длительным был импульс? Насколько долгим был перерыв между импульсами? Насколько сильно они разогрели батарею? Эти показатели нужно сравнивать при выборе аккумулятора, но ни один производитель не дает подобной информации. Мы можем рассматривать батарейки с частотой импульсов 60А, но одна будет давать импульсы длительностью 3 секунды, а другая – 10 секунд. Перерывы между импульсами у одной будут составлять 20 секунд, а у другой – 60. Поэтому сравнить две, казалось бы, идентичные батарейки становится невозможным.

     Единственным на сегодняшний день способом сравнить показатели номинального тока является показатель тока разряда, или ПТР. Его также называют МТР, максимальный ток разряда, или МПТ, максимальный постоянный номинальный ток. Все показатели одинаковы и являются стандартными для оценки аккумуляторов.

 

 

Высокое напряжение при использовании («сильные удары»)

 

Высокое напряжение аккумулятора

 

Почему высокое напряжение является преимуществом для аккумулятора?

     Для пользователей электрических устройств данный показатель означает, что батарейка «бьет сильнее», или доставляет механизму больше напряжения, соответственно, сигарета производит больше пара. Выражаясь простым языком, аккумулятору приходится меньше работать. Чем выше напряжение в аккумуляторе, установленном в устройство, тем ниже количество тока, поступающее в стабилизатор напряжения устройства.

     Различные аккумуляторы работают с различным напряжением, даже если они вырабатывают одинаковое количество тока. Выбор аккумулятора в более высоким показателем напряжения имеет долгосрочные преимущества как для продвинутых, так и для начинающих пользователей.

     Однако не нужно усиленно искать аккумулятор именно по показателю высокого напряжения. Батарейки с большой энергоемкостью, высоким показателем номинального тока, работающие при низких температурах, как правило, уже являются таковыми.

 

 

Низкая степень нагрева

     Выяснил, что температура нагрева является критическим показателем. Нагревание – основная причина преждевременного износа и повреждения аккумуляторов. Если он перегреется, то может даже вспыхнуть или взорваться.

     Чтобы обеспечить батарейке долгую жизнь и сделать использование девайса безопасным, нужно выбрать такой аккумулятор, который работает на самых низких температурах. Можно использовать сигарету на малой мощности, можем найти устройство с надежными предохранителями, но это может ограничить возможности девайса. Лучше все же подобрать батарею, которая нагревается по минимуму, чтобы получить от устройства максимум, не ущемляя себя.

 

Пятерка лучших аккумуляторов 18650 для электронных сигарет.

до 20A

Аккумулятор

Емкость

Samsung 25R 2500mAh
Samsung 30Q 3000mAh
Sony VTC5 2600mAh
LG HE2 2500mAh
LG HE4 2500mAh
LG HG2 3000mAh

20A-30A

Аккумулятор

Емкость

Sony VTC4 2100mAh
LG HB6 1500mAh
LG HB2 1500mAh
LG HD2 2000mAh

до 30А и выше

Аккумулятор

Емкость

LG HB2 1500mAh
LG HB6 1500mAh

 

     Я расскажу о батарейках, которые лично считаю лучшими для электронных сигарет. Я разделил список на три категории, так что вы можете подобрать аккумулятор исходя из своих потребностей. Однако, даже классификация является предметом моих личных взглядов.

 

До 20A

     Победителем в категории до 20А признаются LG HG2 с энергоемкостью 3000 мАч и Samsung 25R энергоемкостью 2500 мАч.

     Эти батарейки представляют собой прекрасное сочетание значительных показателей номинального тока, хорошей энергоемкости, умеренных температур работы и высокого напряжения. Обе заявлены как аккумуляторы до 20А, но HG2 выигрывает у 25R по показателю энергоемкости. Зато 25R меньше нагревается при работе.

     Батарейки VTC5 и HE4 тоже достойные, но не сравнятся с 25R и LG HG2. Их заявленная сила тока также составляет 20А, но по факту оно немного ниже, чем у 25R и LG HG2. Батарейка 30Q тоже неплохая, но немного уступает в сравнении с HG2. Из представленных наименее заслуживающей внимания считается батарейка HE2.

     Победителем в категории 20А-30А признаются Sony VTC4 с энергоемкостью 2100 мАч и LG HD2 с энергоемкостью 2000 мАч.

     Обе батарейки работают с высоким уровнем подачи тока и демонстрируют солидную энергоемкость в сочетании с высоким напряжением и умеренными температурами работы. При тестировании они показали схожие результаты.

     Несмотря на то, что модели HB6 и HB2 также могут работать с силой в 30А, в сравнении с двумя вышеуказанными они проигрывают по показателю энергоемкости.

     Победителем в категории 30А и выше признается LG HB6 с энергоемкостью 1500 мАч.

     Несмотря на низкие показатели энергоемкости, батарейки LG HB6 и HB2 являются единственными представителями, работающими с силой 30А и выше. Они также являются аккумуляторами, работающими с самыми низкими температурами из возможных.

     HB2 – замечательный аккумулятор, но HB6 чуть прохладнее в работе и чуть более энергоемкая, а также производит более высокое напряжение. Так что ей по праву достаются лавры победителя.

 

Победители — пятерка лучших аккумуляторов 18650 для электронных сигарет.

Аккумулятор

Емкость

до*

LG HG2

3000mAh

20A

Samsung 25R

2500mAh

20A

Sony VTC4

2100mAh

30A

LG HD2

2000mAh

30A

LG HB6

1500mAh

30A+

*Вы можете превышать указанные показатели. Они лишь дают понять, какие показатели являются гарантией безопасной работы аккумулятора, предотвращающей поломки и самовозгорания. Они также могут предохранить ваше устройство от произвольного включения, например, в кармане.

Механизм электронной сигареты приводится в действие с помощью импульсов. Так они меньше нагреваются, нежели при использовании постоянного тока. Поэтому мы и можем превышать технические показатели, так как они рассчитаны на постоянный ток. Но все же помните, что батарейка может перегреться, если вы слишком уж перегрузите устройство. Оно может прийти в негодность.

Почему в список не вошли аккумуляторы других производителей?

     Как вы могли заметить, в мой рейтинг вошли только аккумуляторы большой тройки производителей: Samsung, Sony и LG. Почему Потому что другие фирмы используют батарейки этих же производителей, но выпущенные под собственным брендом. Однако некоторые фирмы, расположенные в Китае, все же производят свою собственную продукцию.

     Большой проблемой является тот факт, что многие из этих ребрендированных аккумуляторов не прошли проверку качества у оригинального производителя. Отбракованные батарейки покупаются другими производителями, на них наклеивается другая маркировка и они продаются под другим брендом. И зачастую по цене, превосходящей стоимость батареек производства большой тройки.

 

МНОГИЕ РЕБРЕНДИРОВАННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ НЕ ПРОШЛИ ПРОВЕРКУ КАЧЕСТВА У ОРИГИНАЛЬНОГО ПРОИЗВОДИТЕЛЯ

 

     Вы могли видеть оригинальные «знаки качества» на ребрендированных батарейках. Единственное, что могут гарантировать эти наклейки – факт изменения торговой марки аккумулятора непонятного качества. Они вовсе не значат, что продукт тестировался или соответствует каким-то стандартам качества.

     Однако, не все продавцы ребрендированных аккумуляторов завышают их показатели. И вы вполне можете их использовать. Возможно, не на полную мощность. В следующих статьях мы рассмотрим подобную продукцию.

 

 

Надежные поставщики аккумуляторов

Надежные поставщики аккумуляторов

     Важно покупать аккумуляторы только у проверенных поставщиков, гарантирующих оригинальность товара. Существует много подделок и контрафактной продукции, которые не только не соответствуют заявленным характеристикам, но и попросту могут представлять для пользователя опасность.

     Также стоить отметить, Vape Alliance обнародовала фотографии подделок LG HG2, будьте осторожны при выборе аккумуляторов.

 

 

 

 

Вывод

     Для составления этого обзора было протестировал более 40 разных аккумуляторов, и многие достойные не представлены в отчете. Это не значит, что они некачественные. Выбор бы лишь для обзора тех батареек, которые отвечают лично моим предпочтениям, точно так же как и вы можете найти аккумулятор, отвечающий вашим требованиям.   

 

mykor.ru

Ученые из России в 1,5 раза повысили энергоемкость аккумуляторов

Фото: globallookpress.com

Специалисты из России предложили свой вариант решения проблемы энергоемкости аккумуляторов.

Группа российских ученых из Московского государственного университета имени Ломоносова и Сколковского института науки и технологий разработала новый способ повышения энергоемкости аккумуляторов.

Основная работа многих специалистов в данной области направлена на поиск замены традиционным литий-ионным батарейкам. Это связано с небольшими запасами задействованного в производстве кобальта, цены на который в последние несколько лет устойчиво растут, а также с невысокой емкостью подобных батарей.

Эксперты из России предложили повысить рабочее напряжение аккумулятора. Для этого они используют раствор тетрафторбората лития (LiBF4), который позволяет в 1,5 раза эффективнее запасать энергию при высоких напряжениях. Кроме того, это не приводит к нарушению общей стабильности работы батареи.

Химики рассчитывают на то, что плоды их работы вскоре будут задействованы на крупных промышленных производствах.

Оставьте email и получайте интересные статьи на почту

*

Подписаться

09 Апреля 11:59КХЛ назвала лучших игроков полуфинала плей-офф 09 Апреля 11:52Более полусотни рыбаков были спасены со льдины в Охотском море

Оставить комментарий

tsargrad.tv