Новая технология для марганцево-цинковых аккумуляторов. Марганцевые аккумуляторы


О типах литий-ионных батарей

Под литий-ионными батареями подразумевают целый класс батарей, которые существенно различаются своими электрохимическими, а следовательно и потребительскими качествами.

Наиболее распространенные сейчас: LiCoO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiNMC. Следует особо отметить, что абсолютно все литиевые аккумуляторы не имеют эффекта памяти. Также абсолютно все литиевые аккумуляторы нуждаются в системе контроля заряда и разряда. Каждый конкретный элемент обладает минимальной и максимальной границей напряжения, пересекать которые категорически запрещается. В противном случае в элементе происходят необратимые изменения, что меняет его химическую структуру и приводит к частичной или полной потере работоспособности элемента и, иногда, к самовозгоранию. Отметим, что при соблюдении указанных производителем тока разряда, границ напряжений и температуры любые литиевые аккумуляторы полностью безопасны.

 

LiCoO2: Литий-кобальтовые

Обладают очень высокой удельной энергоемкостью, что предопределило их использование в портативной электронике. Однако такие аккумуляторы не способны отдавать большие токи и обладают небольшим ресурсом, что затрудняет их использование в электротранспорте.

 Очень высокая удельная энергоемкость           

 Небольшой срок службы (300-500 циклов или 3 года) Плохо переносят пониженные температуры

Средняя точка: 3.7 ВУдельная энергоемкость: ~ 240 Втч/кг

 

LiMn2O4: Литий-марганцевые

Обладают средней удельной энергоемкостью, но могут быть разряжены большими токами (до 15С). Кроме того, обладают большим ресурсом – до 1000 циклов или 5 лет. Также этот тип литиевого аккумулятора обладает очень важной особенностью – самобалансировкой. Когда напряжение заряда достигает максимального значения, литий-марганцевый элемент начинает выделять тепло, стремясь не превысить пороговое напряжение. Такой эффект позволяет использовать эти элементы с минимальным контролем. Большое распространение такие аккумуляторы получили в дорогостоящем силовом инструменте. Часто применяются в легком электротранспорте.

Средняя точка: 3.6 ВУдельная энергоемкость: ~ 150 Втч/кг

 

LiFePO4: Литий-железо-фосфатные

Обладают самым большим ресурсом среди литиевых аккумуляторов – от 1500 до 7000 циклов или 10-25 лет. В то же время имеют самую низкую удельную энергоемкость среди литиевых аккумуляторов. Способны разряжаться и заряжаться очень большими токами. Литий-фосфатные батареи наиболее безопасны среди литиевых аккумуляторов, что крайне важно при использовании в электротранспорте. Могут разряжаться на сильном (до –30 градусов) морозе при небольшой потере емкости и единственные из литиевых аккумуляторов могут заряжаться при отрицательных температурах с использованием особой методики. Модель аккумуляторной батареи LiFePO4 для электровелосипедов у нас в продаже.

Средняя точка: 3.2 ВУдельная энергоемкость: ~ 140 Втч/кг

Сочетание указанных свойств делает LiFePO аккумулятор практически идеальным кандидатом для электровелосипедов. Готовые батареи зачастую обладают более высокой ценой и увеличенным весом, однако огромный ресурс и стабильность параметров позволяет эксплуатировать их продолжительное время.

 

LiNMC: Литий-никель-марганец-кобальтовые

Новинка среди серийно выпускаемых литиевых аккумуляторов. Собрали в себе достоинства всех типов литиевых батарей и частично избежали основных недостатков. Высокая удельная энергоемкость, химическая стабильность, морозоустойчивость, большой ресурс, большая токоотдача – это все вобрали в себя литий-никель-марганец-кобальтовые элементы, LiNMC. В данный момент серийно устанавливаются в электромобили компании Tesla. Модель аккумуляторной батареи LiNMC для электровелосипедов у нас в продаже.

 

Средняя точка: 3.6 ВУдельная энергоемкость: ~ 240 Втч/кг

 

LiPoly: Литий-полимерные

Литий-полимерные аккумуляторы - это не отдельный тип литиевой химии аккумуляторов, а лишь способ изготовления, когда электролит представляет собой густой гель, а корпус – тонкую оболочку. При этом тип используемой литиевой химии может быть любым. Часто таким названием пытаются выделить аккумуляторы с определенными параметрами и это некорректно.

Изначально такие аккумуляторы нашли применение в мобильных телефонах – ячейка могла иметь разные габариты и тонкий корпус, что облегчало ее размещение в корпусе телефона. Сегодня литий-полимерные аккумуляторы большой удельной энергоемкости используются повсеместно: в мобильных телефонах, планшетах, навигаторах и прочей потребительской электронике.

Уже несколько лет под таким названием выделен целый большой раздел литиевых аккумуляторов, так называемые модельные аккумуляторы, используемые в радиоуправляемых моделях для хобби – самолетах, вертолетах, многовинтовых коптерах. Такие аккумуляторы имеют небольшие габариты и характеризуются огромными токами разряда. Широкое распространение радиоуправляемых моделей позволило максимально удешевить производство подобных аккумуляторов, которые изготавливаются на многочисленных фабриках в Китае, преимущественно ручным способом, часто из сырья сомнительного происхождения.

Работая на огромных разрядных токах (для модели вертолета нормальным считается полет в 5 минут, в течение которых аккумулятор полностью разряжается, что соответствует току минимум 12С длительно, хотя на практике больше, так как вертолет потребляет ток неравномерно) такие аккумуляторы подвергаются серьезным нагрузкам, сильно нагреваются и в их химической структуре происходят быстрые необратимые изменения. Очень часто это выражается в виде газообразования. Внешне такой аккумулятор раздувается, увеличивая внутреннее сопротивление, и становится неспособным нормально переваривать прежние большие токи. Тем не менее, их продолжают использовать, и самым благоприятным исходом становится преждевременный разряд и падение дорогостоящей модели. Гораздо хуже если подобный аккумулятор самовоспламеняется в процессе разряда или даже через несколько часов после заряда. В интернете можно найти множество видеороликов о воспламенении подобных аккумуляторов при перезаряде (поискать можно по ключевым словам lipo fire). Стоит отметить, что такой пожар может произойти внезапно, даже в ячейке, которая внешне выглядит новой, не раздувшейся и лежит на полке дома, ночью (известны несколько случаев с трагическим исходом).

Причин подобного поведения модельных ячеек множество. Во-первых, это экстремальные токи, которыми разряжают и, иногда, заряжают такие аккумуляторы. Во-вторых, упаковка, которая подразумевает минимальный вес и отсутствие каких-либо защитных частей. Ячейки склеиваются друг с другом клейкой лентой, а сверху стягиваются пленкой, при этом оставаясь абсолютно незащищенными к внешним воздействиям. В-третьих, специфика применения таких элементов (несколько десятков циклов на огромных токах и в утиль) и требования рынка - «полегче, помощнее, подешевле» позволяют производителю закрывать глаза на выбор материала сепаратора, его толщину и однородность, что приводит к весьма печальным последствиям в плане безопасности.

Низкая цена, доступность и модульность таких аккумуляторов обусловила их частое применение в самодельном легком электротранспорте (в частности в электровелосипедах). Известны случаи использования огромного количества маленьких модельных ячеек в качестве батареи для электроавтомобиля. Стоит отметить, что батареи из таких аккумуляторов могут и должны применяться только очень опытными пользователями, которые очень хорошо понимают поведение таких ячеек, обладают необходимым оборудованием для обязательного мобильного и стационарного контроля параметров и несколькими зарядными устройствами для балансировки и общей зарядки.

 

Наши батареи

Предлагаемые нами аккумуляторные батареи LiFePO4 и LiNMC спроектированы с учетом основных требований безопасности электротранспорта. В частности использованы сепараторы и внутренняя оболочка японской компании Showa Denko. Ячейки для каждой батареи проходят обязательное тестирование и обладают практически идентичными параметрами. За состоянием батареи следит система контроля - BMS, которая не позволит ячейкам перезарядиться или переразрядиться, а также проследит за точной балансировкой. Отличительной особенностью является тот факт, что BMS изготавливаются производителем ячеек самостоятельно, а не заказываются отдельно. Это позволяет оптимально подобрать их параметры и следить за качеством элементной базы. Батареи упакованы в надежный и в то же время легкий корпус. Учитывая автоматизированный послойный контроль во время изготовления и последующее тестирование элементов на фабрике, готовые батареи обладают наилучшими характеристиками и большим сроком службы.

Несмотря на строгий заводской контроль качества, мы проверяем наши батареи перед продажей на специально разработанном и откалиброванном оборудовании. Каждая аккумуляторная батарея имеет серийный номер, гарантийный талон и технический паспорт, который содержит результаты проверки данного конкретного экземпляра батареи и его измеренную емкость.

e4bike.ru

Разновидности батареек и аккумуляторов - Энергосила

типоразмеры элементов питания (батареек, аккумуляторов)

 

Батарейки с солевым электролитом.

 Батарейки с солевым электролитом, они же цинк-углеродные (на упаковках солевых батареек производители обычно не указывают  химческий состав) – самые дешёвые химические источники тока из существующих. На серьёзную нагрузку не рассчитаны: в фонаре их хватит на минут пятнадцать, а в фотоаппарате может не хватить и на один кадр. При отрицательных температурах их емкость стремится к 0. Предназначение солевых батареек – пульты дистанционного управления, часы, электронные термометры (устройства, энергопотребление которых укладывается в десятки миллиампер).

 

Батарейки с щелочным электролитом

Следующий тип батареек – щелочные, или марганцевые батарейки. Многие называют их "алкалиновыми" – это дословный перевод с английского "alkaline", то есть "щёлочь". Отрицательный полюс щелочной батарейки состоит из цинкового порошка – по сравнению с цинковым корпусом солевых элементов, использование порошка позволяет увеличить скорость протекания химических реакций, а значит, и отдаваемый батарейкой ток. Положительный полюс – из диоксида марганца. Основным же отличием от солевых батареек является тип электролита: в щелочных в его качестве используется гидроксид калия. Щелочные батарейки хорошо подходят для устройств с энергопотреблением от десятков до нескольких сотен миллиампер - при ёмкости порядка 2...3 А*ч они обеспечивают вполне приемлемое время работы. Есть у них и существенный минус: большое внутреннее сопротивление. Если нагрузить батарейку большим током, её напряжение сильно упадет, а значительная часть энергии будет расходоваться на нагрев самой батарейки - в результате эффективная ёмкость щелочных батареек сильно зависит от нагрузки. Если при разряде током 0,025 А нам удастся получить от батарейки 3 А*ч, то при токе 0,25 А реальная ёмкость упадёт уже до 2 А*ч, а при токе 1 А -  ниже 1 А*ч. Тем не менее, какое-то время щелочная батарейка может работать и при большой нагрузке, просто это время сравнительно невелико. Если на солевых батарейках цифровой фотоаппарат может даже не включиться, то одного комплекта щелочных ему хватит на полчаса работы.

Литиевые батарейки

Последний из широко распространённых типов батареек - литиевые. Обычно они рассчитаны на напряжение, кратное 3 В, поэтому большинство типов литиевых батареек с полуторавольтовыми солевыми и щелочными не взаимозаменяемы. Такие батарейки широко используются в часах и в фототехнике. Существуют и литиевые батарейки на напряжение 1,5 В, выполненные в стандартных размерах АА и ААА - их можно использовать в любой технике, рассчитанной на обычные солевые или щелочные батарейки. Преимущество литиевых батареек заключается в меньшем внутреннем сопротивлении по сравнению со щелочными: их ёмкость мало зависит от тока нагрузки. При малом токе и щелочная, и литиевая батарейки имеют одинаковую ёмкость 3 А*ч, но если их поставить в цифровой фотоаппарат, потребляющий 1000 m А, то литиевые прослужат в несколько раз дольше. Минусом литиевых батареек является высокая сттоимость- столько же стоит Ni-MH аккумулятор, обладающий сходными с литиевыми батарейками разрядными характеристиками, но способный выдержать несколько сотен циклов заряд-разряд.

 

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы

Основной альтернативой батарейкам являются аккумуляторы – источники тока, химические процессы в которых обратимы. Никель-кадмиевые аккумуляторы надёжны и долговечны (их можно хранить до пяти лет, а заряжать – при правильном использовании – до 1000 раз), хорошо работают при низких температурах (при -20 С, их емкость составляет 75% от номинальной) и легко выдерживают большие токи разряда, могут заряжаться как малыми, так и большими токами. Недостатков тоже хватает. Во-первых, относительно маленькая плотность энергии (то есть отношение ёмкости элемента к его объёму), во-вторых, заметный ток саморазряда (после нескольких месяцев хранения аккумулятор перед использованием потребуется заново зарядить), в-третьих, использование в конструкции ядовитого кадмия, и, в-четвёртых, эффект памяти – если аккумулятор был разряжен, только на 25 %, то очередная зарядка восстановит его ёмкость не до 100 %, а меньше. Для борьбы с эффектом памяти аккумулятор рекомендуется перед зарядкой разряжать полностью – это разрушает образующиеся кристаллы и восстанавливает ёмкость аккумулятора. Среди доступных типов аккумуляторов именно никель-кадмиевые наиболее подвержены эффекту памяти. Тем не менее, в некоторых случаях использование никель-кадмиевых аккумуляторов оправдано и сейчас – благодаря низкой стоимости, долговечности и возможности зарядки при низких температурах без отрицательных последствий для аккумулятора.

Никель-металлгидридные (Ni-MH) аккумуляторы

В отличие от никель-кадмиевых батарей, никель-металлгидридные не содержат тяжёлых металлов, а значит, безвредны для окружающей среды и не требуют специальной переработки при утилизации. При тех же размерах Ni-MH аккумуляторы имеют в два-три раза большую ёмкость – для наиболее распространённых аккумуляторов формата AA она доходит до 2700 мА*ч против 1000 мА*ч у никель-кадмиевых. Ni-MH аккумуляторы мало страдают от эффекта памяти. К сожалению, у Ni-MH аккумуляторов есть и свои недостатки. Во-первых, они имеют больший ток саморазряда  по сравнению с Ni-Cd, во-вторых, падение ёмкости аккумулятора может наступить уже после 200-300 циклов, в-третьих, слишком большие разрядные токи и зарядка при низких температурах заметно сокращают жизнь аккумулятора, в-четвертых, при низкой температуре их емкость составляет не больше 30% от номинальной. Тем не менее, по совокупности характеристик – стоимости, надёжности, ёмкости, простоте обслуживания – на данный момент Ni-MH аккумуляторы являются одними из лучших. При использовании NiMH аккумуляторов далеко не всегда следует гнаться за большой ёмкостью. Чем более ёмкий аккумулятор, тем выше (при прочих равных условиях) его ток саморазряда.

eszeto.ru

Какой аккумулятор лучше для шуруповерта

Какой аккумулятор лучше для шуруповертаВопрос выбора источника питания строительного инструмента является очень важным. Ведь от этого зависит надёжность работы прибора, точнее то, как часто придётся подзаряжать его батареи, в какую сумму обойдётся их покупка и какой ресурс будет у каждого подобного элемента. На сегодняшний день, выбирая тип аккумуляторов для шуруповёртов, можно остановить своё внимание на трёх их основных типах.

Аккумуляторы для шуруповертов литий ионные

Этот вид батарей является наиболее современным и популярным. Его применяют в различных видах инструментов и портативных устройств. Огромное число циклов заряда (до 3000), небольшой вес, отсутствие памяти к заряду и минимальное время, требуемое для подзарядки, делают аккумуляторы для шуруповертов литий ионные лучшими по эксплуатационным характеристикам.

Правда, при этом батарея имеет не такой уж и большой срок годности (до 3 лет), высокую стоимость и требует постоянной эксплуатации. Поэтому для производства разовых работ их покупать невыгодно. А вот для длительных и достаточно частых именно такие источники питания станут ответом на вопрос, какой аккумулятор лучше для шуруповерта.

Аккумуляторы никель-кадмиевые

Аккумуляторы Ni-Cd – достаточно старый тип батарей. Их ресурс составляет около 1500 зарядов и разрядов, а срок годности достигает 5 лет. При этом они дешевле всего стоят и способны работать при температурах до минус 15 градусов. Вот только заряжаются аккумуляторы довольно долго, имеют память к заряду и сравнительно много весят.

Впрочем, пользоваться никель-кадмиевыми аккумуляторами вполне можно. Хотя во время эксплуатации стоит предусмотреть их полный заряд (для сохранения ёмкости) и хранение в разряженном виде.

Аккумуляторы никель-марганцевые

По своим преимуществам и недостаткам аккумуляторы Ni-Mh занимают место примерно между литий-ионными и никель-кадмиевыми. 1500 циклов зарядки, почти полное отсутствие памяти к заряду и небольшая величина саморазряда. Правда, при этом – достаточно большой вес и необходимость соблюдения определённого режима хранения (только в полностью заряженном состоянии).

Естественно, что, кроме вида аккумуляторов, на их выбор также влияет требуемый объём и напряжение. Их уже подбирают согласно требованиям оборудования и объёмам производимых работ.

Небольшое видео с тестом некоторых моделей

VN:F [1.9.22_1171]

Рейтинг: 3.0/5 (2 проголосовало)

Какой аккумулятор лучше для шуруповерта, 3.0 out of 5 based on 2 ratings

hochu-stroitsya.ru

Новая технология для марганцево-цинковых аккумуляторов

Изобретений 2016 в электронике

Ученые и исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) разработали технологию, которая поможет сделать марганцево-цинковые аккумуляторы более эффективными и надежными.

Элементы питания на основе марганца и цинка являются достаточно перспективными, но до этого времени инженерам и ученым никак не удавалось сделать их более емкими и долгоживущими. Хотя первые прототипы появились еще в 90-х годах прошлого столетия. К достоинствам этого типа батарей можно отнести их экологическую безопасность для окружающей среды.

Теперь же команде ученых из PNNL наконец-то удалось сделать марганцево-цинковые аккумуляторы долговечными, а их удельная емкость в перспективе может сравниться со свинцово-кислотными батареями. Как же им это удалось?

Как отмечают сами ученые, новая технология родилась на основе глубокого анализа химических и электрических процессов, протекающих внутри аккумуляторной батареи. На основе этих исследований ученые выявили, что для поддержания работоспособности в марганцево-цинковом аккумуляторе необходимо лишь контролировать химический баланс всех происходящих при заряде и разряде процессов.

Изобретений 2016 в электронике

Ошибкой всех предыдущих исследований в этой области было то, что ученые считали процессы, происходящие в марганцево-цинковых и литий-ионных аккумуляторах идентичными. Но, как оказалось это далеко не так. Работа марганцево-цинковой батареи больше близка к работе свинцово-кислотного аккумулятора – то есть процесс создания направленного потока заряженных частиц – это не поток ионов по направлению от одного электрода к другому, а обратимая химическая реакция.

В результате химической реакции между оксидом марганца в качестве положительного электрода и водосодержащего электролита, в который он погружен, образуется новый материал – гидроксил сульфат цинка, который, по сути, в электрической цепи аккумулятора выступает третьим (промежуточным) электродом. Из-за него эффективность всей батареи резко падает.

Чтобы предотвратить этот процесс ученые повысили концентрацию марганца в аккумуляторе. И, как показали исследования, это сработало. Удельная емкость батареи повысилась до 285 мА·ч/грамм, а количество возможных циклов заряд/разряд (степень живучести) до 5000.

Правда, теперь концентрацию марганца необходимо как-то контролировать постоянно, так что ученые продолжают свои изыскания в этой области.

Источник информации: PNNL (www.pnnl.gov)

< Предыдущая Следующая >
 

scsiexplorer.com.ua

Как выбрать аккумулятор для мода?

Выбор аккумулятора для мода – дело серьезное. Чаще всего используют батареи 18650 формата. Наша статья поможет вам разобраться в разновидностях аккумуляторов и подобрать себе наилучший вариант.

В качестве преамбулы хочется предостеречь читателей от приобретения дешевых китайских аккумуляторов низкого качества. Так, зачастую можно встретить маркировку, согласно которой емкость батареи 18650 превышает 3600 мАч. На самом деле подобных моделей не существует в природе, а ложные данные – лишь попытка обмануть доверчивых потребителей.

Виды аккумуляторов

Сейчас серийно выпускается всего 3 типа литиевых аккумуляторов:

  • литий-кобальтовые;
  • литий-марганцевые;
  • литий-феррофосфатные.

По химическому составу помимо литий-марганцевых различают литий-ионные и литий полимерные. Рассмотрим их подробнее.

Литий марганцевые

Они надежнее и безопаснее остальных – по этой причине их обычно не оснащают защитными платами. Они хорошо переносят перегрузки, выдерживают механические повреждения и короткие замыкания. Литиево-марганцевые аккумуляторы сохраняют емкость на высоких разрядных токах, есть и другие плюсы: допустимо проводить зарядку током выше, чем номинальный. Важно! При замыкании происходит сильный нагрев аккумулятора, но он не взрывается.

Есть у литиево-марганцевых батарей и недостаток – объем, он существенно ниже, чем в других устройствах и обычно не превышает 1600 mAh. Подобного аккумулятора хватит приблизительно на 15 минут парения, если намотка выполнена из толстой проволоки. Чаще всего используют гибридные литиево-марганцевые батареи, обладающие большей емкостью, но при этом сохраняющие свою надежность и другие преимущества.

Литий-ионные аккумуляторы

К ним относят группу батарей, обладающих разными характеристиками. При перегрузках и коротких замыканиях они могут взорваться, из-за чего этот тип АКБ оснащается специальными платами. Особенность литий-ионных аккумуляторов – они обладают высокой чувствительностью к перезаряду, из-за чего их не заряжают током выше 0,5 А.

После полного обнуления заряда далеко не всегда эту категорию аккумуляторов удается восстановить. Также нельзя допускать, чтобы батарея зарядилась лишь частично. Это обусловлено тем, что литий-ионные аккумуляторы обладают эффектом памяти, из-за чего после каждой перезарядки утрачивают часть емкости.

Такие батареи обладают большей емкостью, чем марганцевые, но максимальный ток разряда у них существенно меньше. Наиболее опасными считаются батареи типа ICR (кобальтовые), они практически всегда оснащены защитной платой.

Литий-полимерные аккумуляторы

Эта категория аккумуляторов чрезвычайно чувствительна к коротким замыканиям, превышению температуры, протечкам, повреждениям корпуса и перезаряду, из-за этого все аккумуляторы данного типа оснащаются защитными платами. Но в то же время они являются одними из самых популярных, поскольку способны дольше других держать заряд, не нагреваются под нагрузкой и не проседают под ней.

Маркировка аккумуляторов

Далеко не все производители придерживаются общепринятых стандартов маркировки батарей, которая выглядит следующим образом:

  • Первая буква характеризует метод производства аккумулятора.
  • Вторая литера – материал изготовления катода. Возможные варианты: кобальт, марганец, фосфат железа.
  • Третья буква обозначает тип устройства – перезаряжаемый аккумулятор (R).
  • Далее следует 5 цифр: первые две отображают диаметр, далее следует длина (еще две цифры), последняя характеризует форму батареи.
  • Завершает маркировку цифры или буквы, по которым можно определить емкость аккумулятора – у каждого производителя свои правила ее обозначения.

Возможен следующий формат батарей (по размеру):

  • 10440 – мизинчиковые;
  • 14500 – пальчиковые;
  • 16340 – CR123;
  • 18650 – самый популярный стандарт, который используется практически во всех электронных сигаретах и модах;
  • 18700 – батарея 18650, дополненная защитной платой;
  • 26650 – крупногабаритные аккумуляторы, которые первыми начала производить компания A123Systems.
  • 32650 – большие батареи, обеспечивающие работу стационарной аппаратуры.

Для наглядности предлагаем ознакомиться с образцом маркировки: Samsung ICR18650-26F. Литий-ионная батарея (кобальт) диаметром 18 мм, длиной 65 мм, емкость – 2600 mAh.

Защищенные аккумуляторы

С увеличением популярности обслуживаемых атомайзеров все больше стало появляться аккумуляторов со встроенными предохранителями. Они представляют собой компактные диски, предназначенные для монтажа под аккумуляторной клеммой с отрицательным зарядом. Такой предохранитель чаще всего рассчитан на нагрузку 7 А. При повреждении контроллера или низком сопротивлении атомайзера он препятствует потреблению большого тока.

Стоимость предохранителей доступна, но есть ограничение – необходимо вместить их в аккумуляторный отсек мода. Важно! В отдельных модах установлены контроллеры с защитой – в этом случае дополнительный предохранитель устанавливать не имеет смысла.

Известные бренды, типа Samsung или Panasoniс не выпускают защищенные аккумуляторы. Как правило, их производят малоизвестные торговые марки. Такие батареи на несколько мм длиннее незащищенных аналогов, из-за чего при их установке могут возникнуть сложности.

www.fashionsmoke.ru

Новый тип высокоэффективных аккумуляторов большой емкости

Марганцево-цинковые аккумуляторы (Zn-Mn) удалось усовершенствовать. Созданный прототип может выдержать намного больше циклов заряда, чем привычные свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы, при том что стоимость их производства примерно одинаковая. Новый аккумулятор создан из безопасных для экологии компонентов, а также отличается высокой плотностью хранения энергии.

Лавры открытия принадлежат сотрудникам Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории при Министерстве энергетики США.

"Идея использования марганцево-цинковых элементов далеко не новая. Ее разрабатывали еще со второй половины 1990-х годов, пытаясь найти безопасную и дешевую альтернативу литий-ионным аккумуляторам, – сказал Джун Лиу (Jun Liu), сотрудник лаборатории. – Однако уже после нескольких циклов перезарядки первые прототипы выходили из строя. Мы предполагаем, что это происходило по причине дисбаланса химических элементов".

При сотрудничестве с Вашингтонским университетом (США) Лиу и его коллеги тщательно изучили эту проблему. Первоначальной целью исследования был поиск способов хоть небольшого увеличения срока службы этих элементов питания и исправление найденных ошибок в первых прототипах.

Литий-ионные батареи в последние годы стали главной темой научных работ по всему миру. И многие физики ошибочно верили, что электропроводные характеристики литиевых аккумуляторов можно считать универсальными. В литий-ионных батареях во время получения и передачи электроэнергии происходит процесс интеркаляции, когда ионы лития проходят сквозь атомную решетку электродов внутри аккумулятора.

Как оказалось, внутри марганцево-цинковых батарей происходят совершенно иные процессы. Здесь во время заряда начинается обратимая химическая реакция, во время которой образуется новое соединение – гидроксилсульфат цинка, а процессы в Zn-Mn-батареях скорее схожи с процессами в свинцово-кислотных аккумуляторах. С этого момента исследования перешли на более серьезный уровень с использованием средств рентгенографии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса и просвечивающей электронной микроскопии.

Оказалось, что новый элемент появляется в результате реакции положительно заряженных анодов оксида марганца с протонами водного электролита. В результате электроды оказались полностью покрыты этим новым соединением, из-за чего сильно пострадала электропроводность и в несколько раз уменьшилось количество рабочих циклов аккумулятора.

Скорость прохождения нежелательной реакции удалось замедлить, увеличив концентрацию марганца в электролитном растворе перед подачей энергии. Авторы изобретения утверждают, что емкость экспериментального прототипа составила 285 мАч на один грамм оксида марганца. Аккумулятор выдерживает 5 тыс. циклов перезаряда, при этом потери изначальной емкости составляют всего 8%.

www.innoros.ru