Как соединить между собой две алюминиевые батареи: Как соединить две батареи отопления между собой

Содержание

Как выбрать радиатор отопления

Нюансы выбора батареи

Теперь разберем несколько частных случаев и других параметров, которые помогут вам окончательно понять, какой радиатор отопления лучше выбрать для квартиры или частного дома.

Радиаторы для многоквартирных и частных домов

важно!

Главное условие при выборе радиатора отопления в многоквартирном доме: отопительный прибор должен выдерживать рабочее давление в стояковой системе высотки, то есть не менее 12 атмосфер

По этой причине стальные панельные радиаторы для многоэтажки не подходят: их рабочее давление составляет всего 6 атмосфер. А вот среди секционных радиаторов выбирать радиатор отопления для квартиры можно любой — разумеется, также с поправкой на рабочее давление конкретной модели, которое можно узнать в техническом паспорте устройства.

С тем, как выбрать батареи отопления для дома все немного проще: туда можно поставить любой радиатор, который нравится, вне зависимости от его рабочего давления.

Радиаторы для насосной и самотечной систем отопления

Насосный системы отопления еще называют принудительными: в них воду по трубам гоняет насос. Для такой системы можно выбрать любой тип радиатора: алюминиевый, биметаллический или стальной панельный — с теми ограничениями по рабочему давлению, о которых мы уже сказали выше.

факт!

В самотечной, или естественной, системе отопления нет насоса — вода в ней добирается до радиаторов по законам физики: под воздействием силы тяжести и благодаря расширению воды при нагревании

Плотность горячей воды меньше, чем холодной, поэтому из котла она самотеком начинается двигаться по контуру вверх, постепенно передавая тепло отопительным приборам, а, остыв, по кругу возвращается в котел.

Для естественной системы очень важно, чтобы ток воды по трубам был свободным и нигде не задерживался, поэтому для секционных радиаторов большое значение имеет диаметр трубок, которые соединяют верхний коллектор с нижним — вода проходит через них, чтобы наполнить радиатор. Биметаллический для самотока не подойдет: в нем межколлекторная трубка слишком узкая. Лучше выбрать алюминиевый или чугунный.

Сколько радиаторов нужно?

С типом определились, теперь самое время поговорить об их количестве, достаточном для того, чтобы в доме было тепло.

обратите внимание!

Общее правило при расчете количества радиаторов на помещение звучит так: один радиатор под каждое окно

Но строго придерживаться его не стоит по нескольким причинам. Во-первых, из любого правила есть исключения, и радиатор не ставят под окном, если:

  • это мансардное или маленькое слуховое окошко

  • пространство под окном занято стационарной мебелью, которую невозможно сдвинуть, например, кухонными шкафами. Ставить радиатор внутри шкафчика бессмысленно, потому что обогревать он будет только этот шкафчик и ничего кроме. И по закону подлости, именно тот отопительный прибор, до которого труднее всего добраться, потечет первым.

А во-вторых, случаются и обратные ситуации, когда окон в помещении нет, а радиатор в нем установить нужно: речь идет, например, про санузел, прихожую, предбанник или другие небольшие комнаты, в которых не хочется мерзнуть.

Поэтому расчет количества и выбор батареи отопления для каждого дома нельзя свести к единой формуле — все зависит от его планировки и личных предпочтений владельца.

Мощность радиатора

Чаще всего необходимую мощность радиатора предлагается рассчитать, исходя из площади комнаты, в которой он будет стоять: 100В/кв.м. Но это не совсем верно.

Основная задача радиатора — восполнить потери тепла, которое уходит через окна, крышу, пол, поэтому большее значение играет не площадь помещения, а его расположение в доме: какой этаж, сколько окон, сколько стен контактируют с улицей. То есть у двух комнат одинаковой площади потери тепла будут разными, если в одной из них два окна, а во второй — только одно.

Поэтому примерно прикинуть требуемую мощность радиатора по площади можно, но обязательно нужно делать поправку на теплопотери:

  • 100 Вт/ кв.

    м

    для помещения с одной наружной стеной и одним окном

  • 120 Вт/ кв.м

    для помещений с двумя наружными стенами и одним окном

  • 130 Вт/ кв.м

    для помещений с двумя наружными стенами и двумя окнами

Также следует помнить, что комнаты на первых и последних этажах зданий, особенно прямо под крышей, теряют значительно больше тепла, чем средние, и следует выбирать радиаторы мощнее. Секционные радиаторы позволяют при необходимости увеличить мощность и теплоотдачу отдельного прибора, нарастив дополнительные секции. А вот в стальных панельных с параметрами придется определяться на этапе покупки.

При правильном выборе радиатора отдача тепла равна теплопотерям помещения, а не превышает их. Если это условие выполнено, то котел работает стабильно, термоголовке не приходится все время открывать и закрывать радиатор, и она, соответственно, меньше изнашивается.

Установка и монтаж биметаллических радиаторов отопления в Тюмени

Каждый предмет имеет свой срок использования. Батареи отопления не являются исключением. Их так же приходится периодически менять.

Биметаллические радиаторы — отличный вариант и для многоквартирного дома, и для фешенебельного офиса и для загородного коттеджа.

Основные преимущества биметаллических радиаторов

  • Внутренние поверхности выполнены из металла, полностью устойчивого к коррозии.
  • Внешние элементы изготавливаются из материалов с хорошей теплоотдачей.
  • Все стыки между металлами тщательно заделываются. Потребитель получает оборудование с гарантией отсутствия протечек и через год, и через десять.

Разновидности биметаллических батарей

Принимая решение, что отопление частного дома будет выполнено с использованием биметаллических радиаторов, обращайте внимание на внутреннюю конструкцию. Возможны следующие варианты:

Полнобиметаллические

Основу составляет каркас из стальных трубок, расположенных вертикально. По горизонтали прокладываются коллекторы из стали. Внутренние поверхности выполнены из алюминия, залитого под давлением. Внутренние элементы соединяются между собой при помощи электродуговой сварки.

Основное преимущество — теплоноситель не ступает в контакт с алюминиевыми деталями. Максимальная температура воды — 1300С. Биметаллические радиаторы данного типа выдерживают без деформации 35 Атм. Не менее важна для конечного потребителя возможность присоединять дополнительные секции при необходимости.

Неполнобиметаллические

Основное отличие — сталь используется только для изготовления вертикального канала для воды

. Такое решение имеет и преимущества, и недостатки. К первым относится отсутствие разрывов при повышении давления в системе отопления дома. Недостаток — образование ржавчины, если теплоноситель содержит большое количество химических наполнителей, агрессивных по отношению к алюминиевым деталям.

Некоторые производители заменяют сталь на медь. Из нее изготавливаются змеевики, помещенные внутри корпуса из алюминия. Важное преимущество монтажа радиаторов этого типа — способность выдерживать давление не менее 40 Атм. Медь менее подвержена коррозийным явлениям, чем сталь, отличается большей теплопроводностью. Относительный недостаток — высокая цена.

Преимущества батарей из биметалла

Биметаллические радиаторы

Если вы хотите обустроить отопление дома при помощи биметаллических радиаторов, обратите внимание на следующие преимущества:

  • Конструкция не зависит от теплоносителя. Они используются и в частных домах, и в офисах, и в промышленных цехах в отличие от алюминиевых аналогов, легко разрушающихся под воздействием химически агрессивных сред.
  • Алюминиевая часть хорошо отдает тепло в помещение.
  • Монтаж радиаторов не требует особых навыков и опыта.
  • Строгие, геометрически выверенные линии секций без острых углов снижают риск получения травмы при случайном падении.
  • Установка термостатических кранов позволит регулировать температуру воздуха.
  • Длительные сроки эксплуатации без ремонта и замены.

Далее приведены характеристики биметаллических радиаторов, произведенных в Европе.

Преимущество над продукцией из Китая — более толстые стенки, увеличенная теплоотдача, большая зависимость от характера теплоносителя.

Теплоотдача

Одна секция биметаллического радиатора дает 100-185 Вт тепла. Отдача от алюминиевой 84-212 Вт. Требования СНиП гласят, что для отопления одного кв. метра площади понадобится не менее 100 Вт при условии, что высота потолков достигает 2,7 метра.

Если высота потолков менее 3 метров, используется формула:

K = (S × 100 Вт) / Р, где:

  • K – количество секций;
  • S — площадь комнаты или офисного кабинета;
  • P — мощность секции, обозначенная производителем.

Если высота потолков превышает 3 метра, используйте другую формулу:

К = (S х h х 40) / Р, где h – высота потолка в помещении в метрах.

Рабочее давление

Биметаллические радиаторы не деформируются при давлении до 35 Атм, в то время, как алюминиевые аналоги разрушаются при 24 Атм.

Объем секции

В одну секцию можно залить до 0,18 л воды или иного теплоносителя. В алюминиевой секции помещается до 0,46 л.

Зависимость от уровня pH

Монтаж радиаторов биметаллических можно предпочесть, если pH жидкости находится в пределах 6,5-9. Алюминиевые выдерживают pH в пределах 7,5-8,5.

Срок эксплуатации

Биметаллические рассчитаны на 25 лет эксплуатации. Алюминиевые более 20 лет не используются.

Габариты в мм

Радиаторы из сплава стали и алюминия имеют размеры секции 575х80х80. Для алюминиевых характерны габариты 425х80х80.

Стальные вкладки имеют толщину 1,5-2 мм. Одна секция весит 1,5-2 кг. Алюминиевый аналог весит не более 1,5 кг.


Остались вопросы?

Задайте вопрос инженеру
отопительных систем по телефону:

+7 (3452) 979-414

или приезжайте в офис:
Тюмень, Московский тракт 120 к3 ст2

Комплектующие для радиаторов отопления: наборы, виды, подбор

Система отопления – это сложная инженерная конструкция, которая требует точных расчетов и планирования. Сегодня на рынке существует множество систем отопления, кардинально отличающихся друг от друга, но даже несмотря на развитие электрических обогревателей, основным для людей остается водяное (паровое) отопление. Принцип работы такой системы довольно прост – вода нагревается до определенной температуры путем сжигания топлива или с помощью электрических устройств, после чего подается по трубам в помещения. В этих помещениях вода остывает в радиаторах и тем самым нагревает воздух, после чего возвращается к источнику нагревания.

Виды радиаторов отопления

Наиболее часто в магазинах, офисах, домах и квартирах встречаются следующие виды радиаторов отопления:

  • Чугунные.
  • Алюминиевые.
  • Стальные.
  • Биметаллические.

Помимо них существуют пластиковые и медные радиаторы, которые в настоящее время встречаются крайне редко. Каждая из разновидностей имеет собственные эксплуатационные характеристики и способы подключения, однако алюминиевые и биметаллические радиаторы имеют идентичный принцип подключения и комплектующие.

Чугунные радиаторы

Чугунные батареи считаются одними из самых «древних» на рынке, так как начали широко применяться еще в 20 веке, а созданы были и вовсе в 1855 году.

Несмотря на их массивность и вес, они до сих пор актуальны и применяются во многих домах. Всё дело в том, что циркулирующий теплоноситель в системе водоснабжения сильно загрязнен, а чугун благодаря своим свойствам и за счет толстых стенок не боится гидроударов, не подвергается коррозии, а также долго хранит тепло даже после отключения отопительной системы.

Не обошлось и без недостатков. Чугун обладает низкой теплопроводностью, из-за чего ему необходимо стабильная температура в 70 С для достижения эффективности. Это может создать трудности в частном доме или при наличии автономного отопления, но для квартиры это будет хорошим решением.

Алюминиевые батареи

Алюминиевые радиаторы обладают привлекательным внешним вид и имеют высокую теплопроводность, однако являются очень чувствительными в химическому составу теплоносителя. Именно по этой причине они не рекомендуются к установке в квартирах и домах с центральным водоснабжением, но могут стать отличным вариантом при использовании автономной системы водоснабжения. Помимо отличного внешнего вида, они также обладают прочностью и надежностью – средний срок эксплуатации от 20 до 25 лет.

Биметаллические радиаторы

Такой радиатор состоит из двух слоев металла. Внешняя часть выполняется из алюминия, а внутренние секции изготавливаются из высококачественного сплава меди или стали. Благодаря низкому требованию к теплоносителю, продолжительному сроку эксплуатации, а также стойкости к избыточному давлению, он является оптимальным решением по соотношению цены и качества.

Биметаллические радиаторы рекомендуются для установки в квартирах с центральным водоснабжением, повышенным давлением и в высотных домах, так как с легкостью выдерживают высокое давление до 40 атмосфер, а также имеют повышенную стойкость к коррозии благодаря материалам из которых они изготавливаются.

Стальные батареи

Стальные батареи отличаются от всех прочих тем, что они являются цельными и неразборными. При установке такого радиатора, у Вас не будет возможности добавлять или снимать секции по желанию. Благодаря своим свойствам, они способны выдерживать гидроудары и большую нагрузку, а также имеют высокие уровень теплопроводности, за счет чего быстро нагреваются. Такие батареи нашли свое применение в офисах и квартирах, а также отлично подходят для отопления частного дома.

Соединение секций радиаторов: комплектующие

Все батареи кроме стальных состоят из секций, которые можно демонтировать или добавить по желанию, регулируя эффективность нагревания помещения.

Для установки дополнительной секции потребуются комплектующие, среди которых:

  • Ниппель.
  • Прокладка.

Бочкообразный ниппель – это резьбовая деталь трубопровода, предназначенная для соединения элементов трубопровода в единую систему.

Он представляет собой небольшую металлическую трубку с двухсторонней наружной резьбой одинаковой длинны. Для удобства монтажа, с внутренней стороны располагается специальная бороздка, с помощью которой можно зафиксировать ключ, и закрутить ниппель.

Работать с ниппелем довольно просто. Достаточно плотно прижать друг к другу секции, которые Вы собираете соединить, после чего установить между ними ниппель и закрутить с помощью специального ключа. Для герметизации стыков секций, перед началом монтажа на ниппель надевается графитовая прокладка (черного цвета) или из фибры (зеленая).



Ключ для монтажа радиаторов должен обладать достаточной длиной для скрутки нескольких секций.


Комплектующие для монтажа радиатора отопления

Каждая батарея имеет собственные особенности, которые необходимо учитывать при подборе комплектующих перед монтажом. Стоит учесть тот факт, что некоторые производители устанавливают собственные детали особого формата, которые возможно поменять только на аналогичные фирменные комплектующие. 

Кронштейны для батареи

Первое, о чем нужно задуматься при монтаже радиатора – это кронштейны, которые будут его фиксировать. Они бывают двух видов:

  • Напольные.
  • Настенные.

Настенные кронштейны изготавливаются из стального прута или пластины и крепятся на крепкие саморезы, чтобы выдержать большой вес. Пластинчатые изделия чаще всего находят свое применение при установке алюминиевого или биметаллического радиатора, так как они не очень тяжелые и прочности пластин будет достаточно. Они бывают обычные, либо с ребром жесткости для дополнительной прочности.


Если же вес радиатора достаточно большой, в ход идут специальные кронштейны в виде прута. Они закручиваются в предварительно забитый в стену дюбель, после чего устанавливается батарея.

Какое количество кронштейнов нужно на радиатор?

Важно! Радиатор должен крепиться минимум тремя кронштейнами! Два сверху и один снизу.

Если радиатор большой, то используют 4 кронштейна. Расчет количества кронштейнов нужно производить по формуле: 1 кронштейн на 25 кг веса заполненного теплоносителем радиатора.

В продаже можно найти крепления радиаторов только белого цвета. Если вам необходимо покрасить их в цвет радиатора (например, если он у вас черный), то достаточно просто взять баллончик с краской и перекрасить.

Для сверления отверстий под дюбеля, которые идут в комплекте с круглыми кронштейнами обычно используется бур №10.

При установке стального панельного радиатора, необходимо использовать специальный тип кронштейна, который закрепляется на стене. Он фиксирует батарею за специальную дугу, изготовленную на заводе.

Комплект для герметизации радиаторов

Во время монтажа батареи, для её подключения потребуется следующий комплект изделий:

  • Футорка;
  • Заглушка;
  • Кран Маевского.

Внимание! Фитинги для радиаторов бывают с левой и правой резьбой в зависимости от того с какой стороны вы его прикручиваете. Чтобы не ошибиться производитель маркирует их: фитинги с левой резьбой маркированы буквой S, с правой резьбой – буквой D.

Футорка

Один из видов резьбового фитинга, который представляет собой гайку или втулку с наружной резьбой для соединения большего диаметра и внутреннюю резьбу для соединения меньшего диаметра. При монтаже она устанавливается в боковое монтажное отверстие радиатора. Для каждого биметаллического, стального и алюминиевого радиатора, Вам потребуется 4 футорки.

Заглушка

Сантехническая заглушка – широко используемый и недорогой конструктивный элемент, позволяющий герметизировать неиспользуемые технологические отверстия в радиаторе. Как правило, для комплектации может потребоваться только одна заглушка, которая устанавливается на батарее с противоположной стороны от трубы подключения.

Кран Маевского

Такой фитинг отличается от заглушки лишь тем, что в его конструкцию входит специальный винт, предназначенный для разгерметизации радиатора. Это нужно для того, чтобы контролируемо произвести выпуск воздуха из системы, при этом стравить воздух можно очень медленно, открывая отверстие всего на несколько миллиметров.

Большинство кранов Маевского открывается отверткой, однако также для них можно приобрести специальный пластиковый ключ.

Угловой кран для радиатора отопления

Угловой кран предназначен для ручной регулировки объёма подачи горячей воды в радиатор, а соответственно и температуры радиатора. Сила потока устанавливается при помощи поворотной ручки. В закрытом положении вентиль полностью прекращает подачу воды.

Простая конструкция углового крана устойчива к засорам и воздействию абразивных частиц, часто присутствующих в теплоносителе.

Набор комплектующих для установки радиатора

Также существуют уже готовые наборы комплектующих, производителем которых является компания «МастерПроф». Вам не потребуется искать недостающие элементы в различных магазинах, достаточно просто приобрести набор с комплектующими под диаметр подключения Вашей батареи.

Все комплектующие набора имеют надежное покрытие в виде порошковой окраски белого цвета. В комплект всегда входит ключ для крана Маевского.

Наборы имеют разную комплектацию в зависимости от диаметра подключения радиатора и его размера.

Комплектующие для радиаторов отопления оптом

Компания «МастерПроф» поставляет все комплектующие и сопутствующие товары для монтажа батареи оптом. Среди нашего каталога Вы можете ознакомиться с продукцией собственного производства, а также связаться с нами для получения детального прайс-листа.

Среди наших партнеров имеются как частные сантехнические магазины, так и крупные DIY-сети, такие, как Леруа Мерлен, ОБИ, Касторама и другие сетевые магазины. Все изделия упакованы в индивидуальную упаковку имеющую штрих код, а также всю необходимую информацию.

Заказывая комплектующие для радиаторов отопления оптом у нас, вы можете быть уверены в качестве продукции и его долговечности. Вся наша продукция имеет соответствующие сертификаты, а также проходит все необходимые проверки и тестирования.

BU-302: Последовательная и параллельная конфигурации батарей

BU-302: Конфигурации батарей в серии и паралело (Испания)

Батареи достигают желаемого рабочего напряжения путем последовательного соединения нескольких элементов; каждая ячейка добавляет свой потенциал напряжения, чтобы получить общее напряжение на клеммах. Параллельное соединение обеспечивает более высокую пропускную способность за счет суммирования общего ампер-часа (Ач).

Некоторые блоки могут состоять из комбинации последовательных и параллельных соединений. Аккумуляторы для ноутбуков обычно имеют четыре 3.6-вольтовые литий-ионные элементы последовательно для достижения номинального напряжения 14,4 В и два параллельно для увеличения емкости с 2400 мАч до 4800 мАч. Такая конфигурация называется 4s2p, что означает четыре ячейки последовательно и две параллельно. Изолирующая фольга между элементами предотвращает короткое замыкание из-за проводящей металлической оболочки.

Большинство химических элементов аккумуляторов подходят для последовательного и параллельного соединения. Важно использовать аккумуляторы одного типа с одинаковым напряжением и емкостью (Ач) и никогда не смешивать аккумуляторы разных производителей и размеров.Более слабая клетка вызовет дисбаланс. Это особенно важно в последовательной конфигурации, потому что мощность батареи зависит от самого слабого звена в цепи. Аналогией является цепочка, в которой звенья представляют собой элементы батареи, соединенные последовательно ( рис. 1 ).

Рисунок 1: Сравнение батареи с цепью. Звенья цепи представляют собой ячейки, соединенные последовательно для увеличения напряжения, удвоение звена означает параллельное соединение для увеличения нагрузки по току.

Слабая ячейка может не выйти из строя сразу, но быстрее, чем сильные, при нагрузке. При зарядке батарея с низким уровнем заряда заполняется раньше, чем батарея с сильным зарядом, потому что ее меньше нужно заполнить, и она остается в состоянии перезарядки дольше, чем другие. При разряде слабая клетка опустошается первой, и ее забивают более сильные братья. Ячейки в мультиупаковках должны быть подобраны, особенно при использовании под большими нагрузками. (См. BU-803a: Несоответствие ячеек, Балансировка).

Одноэлементные приложения

Конфигурация с одним элементом представляет собой простейший аккумуляторный блок; ячейка не требует согласования, а схема защиты на небольшой литий-ионной ячейке может быть простой. Типичными примерами являются мобильные телефоны и планшеты с одним литий-ионным аккумулятором 3,60 В. Другими вариантами использования одного элемента являются настенные часы, в которых обычно используется щелочной элемент на 1,5 В, наручные часы и резервная память, большинство из которых являются приложениями с очень низким энергопотреблением.

Номинальное напряжение элемента для никелевой батареи – 1,2 В, щелочной – 1,5 В; оксид серебра — 1,6 В, а свинцово-кислотный — 2,0 В. Первичные литиевые батареи находятся в диапазоне от 3,0 В до 3,9 В. Li-ion — 3,6 В; Li-фосфат — 3,2 В, а Li-титанат — 2,4 В.

Литий-марганцевые и другие системы на основе лития часто используют напряжение ячейки 3.7В и выше. Это связано не столько с химией, сколько с продвижением более высоких ватт-часов (Втч), что стало возможным при более высоком напряжении. Аргумент состоит в том, что низкое внутреннее сопротивление ячейки поддерживает высокое напряжение под нагрузкой. Для оперативных целей эти элементы используются как кандидаты на 3,6 В. (см. BU-303 Путаница с напряжениями)

Соединение серии

Портативное оборудование, требующее более высокого напряжения, использует аккумуляторные батареи с двумя или более ячейками, соединенными последовательно. На рис. 2 показан аккумуляторный блок с четырьмя 3.Литий-ионные элементы 6 В, соединенные последовательно, также известные как 4S, для получения номинального напряжения 14,4 В. Для сравнения, шестиэлементная свинцово-кислотная цепь с напряжением 2 В на элемент будет генерировать 12 В, а четыре щелочных элемента с напряжением 1,5 В на элемент — 6 В.

Рис. 2: Последовательное соединение четырех ячеек (4s) [1]
Добавление ячеек в цепочку увеличивает напряжение; емкость остается прежней.

Если вам нужно нечетное напряжение, скажем, 9,50 вольт, подключите последовательно пять свинцово-кислотных, восемь NiMH или NiCd или три Li-ion.Конечное напряжение батареи не обязательно должно быть точным, если оно выше, чем указано в устройстве. Источник питания 12 В может работать вместо 9,50 В. Большинство устройств с батарейным питанием могут выдерживать некоторое перенапряжение; однако необходимо соблюдать конечное напряжение разряда.

Высоковольтные батареи имеют небольшой размер проводника. Аккумуляторные электроинструменты работают от аккумуляторов 12 В и 18 В; модели высокого класса используют 24 В и 36 В. Большинство электронных велосипедов поставляются с литий-ионным аккумулятором на 36 В, некоторые на 48 В. Автомобильная промышленность хотела увеличить стартерную батарею с 12 В (14 В) до 36 В, более известную как 42 В, путем последовательного размещения 18 свинцово-кислотных элементов.Логистика замены электрических компонентов и проблемы с искрением на механических переключателях сорвали переезд.

Некоторые автомобили с мягким гибридом работают от литий-ионного аккумулятора 48 В и используют преобразование постоянного тока в 12 В для электрической системы. Запуск двигателя часто осуществляется от отдельной свинцово-кислотной батареи 12 В. Ранние гибридные автомобили работали от батареи 148 В; электромобили обычно 450–500 В. Для такой батареи требуется более 100 литий-ионных элементов, соединенных последовательно.

Высоковольтные батареи требуют тщательного подбора ячеек, особенно при работе с большими нагрузками или при низких температурах.При наличии нескольких ячеек, соединенных в цепочку, вероятность отказа одной ячейки вполне реальна, и это приведет к отказу. Чтобы этого не произошло, твердотельный переключатель в некоторых больших блоках обходит неисправную ячейку, чтобы обеспечить непрерывный ток, хотя и при более низком напряжении цепи.

Сопоставление ячеек представляет собой проблему при замене неисправной ячейки в стареющем блоке. Новая ячейка имеет более высокую емкость, чем другие, что вызывает дисбаланс. Сварная конструкция усложняет ремонт, поэтому аккумуляторы обычно заменяют целиком.

Высоковольтные аккумуляторные батареи в электромобилях, полная замена которых была бы запредельной, разделяют на модули, каждый из которых состоит из определенного количества ячеек. Если одна ячейка выходит из строя, заменяется только поврежденный модуль. Небольшой дисбаланс может возникнуть, если новый модуль оснащен новыми ячейками. (См. BU-910: Ремонт аккумуляторной батареи)

На рис. 3 показан блок батарей, в котором «ячейка 3» выдает только 2,8 В вместо полных номинальных 3,6 В. При пониженном рабочем напряжении эта батарея достигает конечной точки разрядки раньше, чем обычная батарея.Напряжение падает, и устройство выключается с сообщением «Низкий заряд батареи».

Рис. 3: Последовательное соединение с неисправной ячейкой [1]
Неисправная ячейка 3 снижает напряжение и преждевременно отключает оборудование.


Батареи в дронах и пультах дистанционного управления для любителей, требующих высокого тока нагрузки, часто демонстрируют неожиданное падение напряжения, если один элемент в цепочке разряжен. Потребление максимального тока нагружает хрупкие клетки, что может привести к сбою. Чтение напряжения после зарядки не позволяет выявить эту аномалию; изучение баланса ячеек или проверка емкости с помощью анализатора батареи.

Подключение к строке серии

Существует обычная практика подключения к последовательной цепи свинцово-кислотной батареи для получения более низкого напряжения. Тяжелому оборудованию, работающему от аккумуляторной батареи 24 В, может потребоваться источник питания 12 В для вспомогательной работы, и это напряжение удобно доступно на полпути.

Нарезание резьбы не рекомендуется, так как это создает дисбаланс ячеек, так как одна сторона блока батарей нагружена больше, чем другая. Если несоответствие не может быть исправлено специальным зарядным устройством, побочным эффектом является сокращение срока службы батареи.Вот почему:

При зарядке несбалансированного блока свинцово-кислотных аккумуляторов с помощью обычного зарядного устройства недозаряженная часть имеет тенденцию к сульфатации, поскольку элементы никогда не получают полного заряда. Высоковольтная часть батареи, которая не получает дополнительной нагрузки, имеет тенденцию к перезарядке, что приводит к коррозии и потере воды из-за газовыделения. Обратите внимание, что зарядное устройство, заряжающее всю цепочку, смотрит на среднее напряжение и соответствующим образом прекращает заряд.

Врезка также распространена в литий-ионных и никелевых батареях, и результаты аналогичны свинцово-кислотным: сокращается срок службы.(См. BU-803a: Сопоставление и балансировка ячеек.) В новых устройствах используется преобразователь постоянного тока для подачи правильного напряжения. В качестве альтернативы электрические и гибридные автомобили используют отдельную низковольтную батарею для вспомогательной системы.

Параллельное соединение

Если требуются более высокие токи, а более крупные элементы недоступны или не соответствуют конструктивным ограничениям, один или несколько элементов могут быть соединены параллельно. Большинство химических элементов аккумуляторов допускают параллельные конфигурации с небольшим побочным эффектом. На рис. 4 показаны четыре ячейки, соединенные параллельно по схеме P4. Номинальное напряжение показанного блока остается на уровне 3,60 В, но емкость (Ач) и время работы увеличены в четыре раза.

Рис. 4: Параллельное соединение четырех элементов (4p) [1]
При использовании параллельных элементов емкость в Ач и время работы увеличиваются, а напряжение остается прежним.

Ячейка, которая развивает высокое сопротивление или размыкается, менее критична в параллельной цепи, чем в последовательной конфигурации, но неисправная ячейка снизит общую нагрузочную способность.Это похоже на двигатель, работающий только на трех цилиндрах, а не на всех четырех. С другой стороны, короткое замыкание более серьезно, так как неисправная ячейка отбирает энергию у других ячеек, вызывая опасность возгорания. Большинство так называемых электрических коротких замыканий носят легкий характер и проявляются в виде повышенного саморазряда.

Полное короткое замыкание может произойти из-за обратной поляризации или роста дендритов. Большие блоки часто включают в себя предохранитель, который отключает неисправную ячейку от параллельной цепи в случае ее короткого замыкания. На рис. 5 показана параллельная конфигурация с одной неисправной ячейкой.

Рис. 5: Параллельное соединение/соединение с одной неисправной ячейкой [1]

Слабая ячейка не повлияет на напряжение, но обеспечит малое время работы из-за пониженной емкости. Закороченная ячейка может вызвать чрезмерный нагрев и стать причиной возгорания. В больших упаковках предохранитель предотвращает большой ток, изолируя ячейку.

Последовательное/параллельное соединение

Последовательно-параллельная конфигурация, показанная на рис. 6, обеспечивает гибкость конструкции и позволяет достичь требуемых номинальных значений напряжения и тока при стандартном размере ячейки.Полная мощность представляет собой сумму напряжения, умноженного на ток; ячейка 3,6 В (номинальное значение), умноженное на 3400 мАч, дает 12,24 Втч. Четыре энергоячейки 18650 по 3400 мАч каждая могут быть соединены последовательно и параллельно, как показано, чтобы получить номинальное напряжение 7,2 В и общую мощность 48,96 Втч. Комбинация с 8 ячейками будет производить 97,92 Втч, что является допустимым пределом для перевозки на борту самолета или перевозки без опасных материалов класса 9. (См. BU-704a: Перевозка литиевых батарей по воздуху.) Тонкая ячейка обеспечивает гибкую конструкцию упаковки, но необходима схема защиты.

Рис. 6: Последовательное/параллельное соединение четырех ячеек (2s2p) [1]
Эта конфигурация обеспечивает максимальную гибкость конструкции. Параллельное соединение ячеек помогает в управлении напряжением. Литий-ионные аккумуляторы

хорошо подходят для последовательно-параллельных конфигураций, но ячейки нуждаются в мониторинге, чтобы оставаться в пределах ограничений по напряжению и току. Интегральные схемы (ИС) для различных комбинаций элементов позволяют контролировать до 13 литий-ионных элементов. Для более крупных блоков требуются специальные схемы, и это относится к батареям для электронных велосипедов, гибридным автомобилям и модели Tesla 85, которая потребляет более 7000 элементов 18650, чтобы составить блок на 90 кВтч.

Терминология для описания последовательного и параллельного соединения

Аккумуляторная промышленность сначала определяет количество последовательно соединенных элементов, а затем количество элементов, размещенных параллельно. Пример 2с2п. При использовании литий-ионных аккумуляторов параллельные струны всегда изготавливаются первыми; завершенные параллельные блоки затем размещаются последовательно. Li-ion — это система, основанная на напряжении, которая хорошо подходит для параллельного формирования. Объединение нескольких ячеек в параллель, а затем последовательное добавление блоков снижает сложность управления напряжением для защиты батареи.

Сначала сборка последовательно соединенных цепочек, а затем их параллельное размещение может быть более распространенным явлением для NiCd-аккумуляторов, чтобы обеспечить химический челночный механизм, который уравновешивает заряд в верхней части заряда. «2с2п» распространено; были выпущены официальные документы, в которых говорится о 2p2, когда последовательная строка параллельна.

Устройства безопасности при последовательном и параллельном соединении Реле положительного температурного коэффициента

(PTC) и устройства прерывания заряда (CID) защищают аккумулятор от перегрузки по току и избыточного давления.Несмотря на то, что эти защитные устройства рекомендуются для обеспечения безопасности в небольших 2- или 3-элементных батареях с последовательной и параллельной конфигурацией, эти защитные устройства часто не используются в больших многоэлементных батареях, например, в батареях для электроинструментов. PTC и CID работают, как и ожидалось, переключая элемент при избыточном токе и внутреннем давлении в элементе; однако отключение происходит в каскадном формате. Хотя некоторые ячейки могут выйти из строя раньше, ток нагрузки вызывает избыточный ток в остальных ячейках. Такое состояние перегрузки может привести к тепловому разгону до того, как сработают остальные предохранительные устройства.

Некоторые ячейки имеют встроенные PCT и CID; эти защитные устройства также могут быть добавлены задним числом. Инженер-конструктор должен знать, что любое предохранительное устройство может выйти из строя. Кроме того, PTC индуцирует небольшое внутреннее сопротивление, уменьшающее ток нагрузки. (См. также BU-304b: Обеспечение безопасности литий-ионных аккумуляторов)

Простые рекомендации по использованию бытовых первичных батарей
  • Следите за чистотой контактов батареи. Конфигурация с четырьмя ячейками имеет восемь контактов, и каждый контакт добавляет сопротивление (ячейка к держателю и держатель к следующей ячейке).
  • Никогда не смешивайте батареи; заменить все клетки, когда слабые. Общая производительность соответствует самому слабому звену в цепи.
  • Соблюдайте полярность. Перевернутая ячейка вычитает, а не добавляет к напряжению ячейки.
  • Извлекайте батареи из оборудования, когда оно больше не используется, чтобы предотвратить утечку и коррозию. Это особенно важно для первичных элементов цинк-углерод.
  • Не храните незакрепленные элементы в металлическом ящике. Поместите отдельные элементы в небольшие пластиковые пакеты, чтобы предотвратить короткое замыкание.Не носите незакрепленные ячейки в карманах.
  • Храните батареи в недоступном для детей месте. В дополнение к опасности удушья, ток батареи может привести к изъязвлению стенки желудка при проглатывании. Батарея также может разорваться и вызвать отравление. (См. BU-703: Аккумуляторы, опасные для здоровья)
  • Не перезаряжайте неперезаряжаемые аккумуляторы; накопление водорода может привести к взрыву. Выполняйте экспериментальную зарядку только под наблюдением.

Простые рекомендации по использованию дополнительных батарей
  • Соблюдайте полярность при зарядке вторичного элемента.Неправильная полярность может вызвать короткое замыкание, что приведет к опасной ситуации.
  • Извлеките полностью заряженные аккумуляторы из зарядного устройства. Потребительское зарядное устройство может не обеспечивать правильную подзарядку при полной зарядке, и аккумулятор может перегреться.
  • Заряжайте только при комнатной температуре.

Каталожные номера

[1] Предоставлено Cadex

Алюминиевые электролиты для двухионных алюминиевых аккумуляторов

  • Chen, H.и другие. Прогресс в системе накопления электроэнергии: критический обзор. Прог. Нац. науч. 19 , 291–312 (2009).

    КАС Google ученый

  • Паломарес, В. и др. Натрий-ионные батареи, последние достижения и нынешние проблемы, связанные с превращением их в недорогие системы хранения энергии. Энергетика Окружающая среда. науч. 5 , 5884–5901 (2012).

    КАС Google ученый

  • Кравчик К.В., Зюнд Т., Верле М., Коваленко М. В., Боднарчук М. И. Нанопластины NaFeF 3 как недорогие натриевые и литиевые катодные материалы для стационарных накопителей энергии. Хим. Матер. 30 , 1825–1829 (2018).

    КАС Google ученый

  • Хосака, Т., Кубота, К., Хамид, А. С. и Комаба С. Разработка исследований по K-ионным батареям. Хим. Ред. 120 , 6358–6466 (2020 г.).

  • Мао М., Гао Т., Хоу С. и Ван С. Критический обзор катодов для перезаряжаемых магниевых батарей. Хим. соц. Ред. 47 , 8804–8841 (2018 г.).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Dubey, R. J. C. et al. Углерод на основе цеолита как стабильный, мощный катодный материал с ионами магния. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 11 , 39902–39909 (2019 г.).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Элиа Г.А. и др. Обзор и перспективы развития алюминиевых аккумуляторов. Доп. Матер. 28 , 7564–7579 (2016).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Амброз Ф., Макдональд Т. Дж. и Нанн Т. Тенденции в интеркаляционных батареях на основе алюминия. Доп. Энергия Матер. 7 , 1602093 (2017).

    Google ученый

  • Дас, С.К., Махапатра, С. и Лахан, Х. Алюминий-ионные батареи: разработки и проблемы. Дж. Матер. хим. А 5 , 6347–6367 (2017).

    КАС Google ученый

  • Вальтер М., Коваленко М. В. и Кравчик К. В. Проблемы и преимущества постлитий-ионных аккумуляторов. N. J. Chem. 44 , 1677–1683 (2020).

    КАС Google ученый

  • Zafar, Z.A. et al. Катодные материалы для аккумуляторных алюминиевых аккумуляторов: современное состояние и прогресс. Дж. Матер. хим. А 5 , 5646–5660 (2017).

    КАС Google ученый

  • Фу, Л. и др. Достижения систем хранения энергии на основе алюминия. Чин. Дж. Хим. 35 , 13–20 (2017).

    КАС Google ученый

  • Wang, Y. et al. Появление нелитий-ионных аккумуляторов. Материал для хранения энергии. 4 , 103–129 (2016).

    Google ученый

  • Муньос-Торреро, Д., Пальма, Дж., Марсилла, Р. и Вентоза, Э. Критический взгляд на технологию перезаряжаемых алюминий-ионных батарей. Далтон Транс. 48 , 9906–9911 (2019).

    ПабМед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ван, С. и др. Наностержни Anatase TiO 2 в качестве катодных материалов для алюминий-ионных аккумуляторов. Приложение ACS Нано Матер. 2 , 6428–6435 (2019).

    КАС Google ученый

  • Auborn, J. J. Вторичный алюминиевый электрод при температуре окружающей среды: его скорость циклирования и его эффективность циклирования. Дж. Электрохим. соц. 132 , 598 (1985).

    КАС Google ученый

  • Chen, H. et al. Оксидная пленка эффективно подавляет рост дендритов в алюминий-ионном аккумуляторе. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9 , 22628–22634 (2017 г.).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кравчик К.В., Ван С., Пивето Л., Коваленко М. В. Эффективная алюминиево-хлоридно-природная графитовая батарея. Хим. Матер. 29 , 4484–4492 (2017).

  • Fouletier, M. & Armand, M. Электрохимический метод определения характеристик интеркаляционных соединений графита и хлорида алюминия. Carbon 17 , 427–429 (1979).

    КАС Google ученый

  • Gifford, P. R. Алюминиево-хлорный перезаряжаемый элемент, в котором используется расплавленный солевой электролит комнатной температуры. Дж. Электрохим. соц. 135 , 650 (1988).

    КАС Google ученый

  • Лин М.-К. и другие. Сверхбыстрая перезаряжаемая алюминий-ионная батарея. Природа 520 , 324–328 (2015).

    КАС Google ученый

  • Angell, M., Zhu, G., Lin, M.-C., Rong, Y. & Dai, H. Ионные жидкие аналоги AlCl 3 с производными мочевины в качестве электролитов для алюминиевых батарей. Доп. Функц. Матер. 30 , 18.

  • Энджелл, М. и др. Алюминий-ионный аккумулятор с высокой кулоновской эффективностью, в котором используется электролит-аналог ионной жидкости AlCl 3 -мочевина. Проц. Натл акад. науч. США 114 , 834–839 (2017).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Jiao, H., Wang, C., Tu, J., Tian, ​​D. & Jiao, S. Перезаряжаемая алюминий-ионная батарея: Al/расплавленный AlCl 3 –мочевина/графит. Хим. коммун. 53 , 2331–2334 (2017).

    КАС Google ученый

  • Li, J., Tu, J., Jiao, H., Wang, C. & Jiao, S. Тройной AlCl 3 -Мочевина-[EMIm]Cl ионный жидкий электролит для перезаряжаемых алюминий-ионных аккумуляторов. Дж. Электрохим. соц. 164 , А3093–А3100 (2017 г.).

    КАС Google ученый

  • Ван, К., Ли Дж., Цзяо Х., Ту Дж. и Цзяо С. Электрохимическое поведение анода из алюминиевого сплава для перезаряжаемых алюминий-ионных батарей с использованием жидкого электролита AlCl 3 -мочевина. RSC Adv. 7 , 32288–32293 (2017).

    КАС Google ученый

  • Нг, К. Л. и др. Недорогая перезаряжаемая батарея из алюминия и природного графита, в которой используется аналог ионной жидкости на основе мочевины. Электрохим. Acta 327 , 135031 (2019).

    КАС Google ученый

  • Каневер, Н., Бертран, Н. и Нанн, Т. Ацетамид: недорогая альтернатива хлоридам алкилимидазолия для алюминий-ионных аккумуляторов. Хим. коммун. 54 , 11725–11728 (2018).

    КАС Google ученый

  • Сюй, Х. и др. Недорогой электролит AlCl 3 /Et 3 NHCl для высокоэффективных алюминий-ионных аккумуляторов. Материал для хранения энергии. 17 , 38–45 (2019).

    Google ученый

  • Ган, Ф. и др. Недорогие ионные жидкие электролиты для перезаряжаемых алюминиево-графитовых аккумуляторов. Ионика 25 , 4243–4249 (2019).

    КАС Google ученый

  • Ся С., Чжан С.-М., Хуан К., Чен Ю.-Л. и Ву, Ю.-Т. Ионные жидкие электролиты для алюминиевых аккумуляторов: влияние органических растворителей. Дж. Электроанал. хим. 757 , 167–175 (2015).

    КАС Google ученый

  • Ван С., Кравчик К. В., Крумейч Ф., Коваленко М. В. Графитовые чешуйки Киш как катодный материал для алюминийхлоридно-графитовой батареи. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9 , 28478–28485 (2017 г.).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Стади, Н.П., Ван С., Кравчик К.В., Коваленко М.В. Углерод с темплатом на цеолите как упорядоченный микропористый электрод для алюминиевых аккумуляторов. ACS Nano 11 , 1911–1919 (2017).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Yu, X., Wang, B., Gong, D., Xu, Z. & Lu, B. Графеновые наноленты на высокопористом трехмерном графене для высокоемких и сверхстабильных алюминий-ионных аккумуляторов. Доп. Матер. 29 , 1604118 (2017).

    Google ученый

  • Вальтер М., Кравчик К.В., Бефер К., Видмер Р. и Коваленко М.В. Полипирены как высокоэффективные катодные материалы для алюминиевых аккумуляторов. Доп. Матер. 30 , 1705644 (2018).

    Google ученый

  • Худак, Н. С. Проводящие полимеры, легированные хлоралюминатом, в качестве положительных электродов в перезаряжаемых алюминиевых батареях. J. Phys. хим. C. 118 , 5203–5215 (2014).

    КАС Google ученый

  • Лай П.К. и Скиллас-Казакос М. Осаждение и растворение алюминия в расплавах хлорида алюминия — н-бутилпиридиния хлорида. Электрохим. Acta 32 , 1443–1449 (1987).

    КАС Google ученый

  • Chao-Cheng, Y. Электроосаждение алюминия в расплавленном AlCl 3 -н-бутилпиридинийхлоридный электролит. Матер. хим. физ. 37 , 355–361 (1994).

    Google ученый

  • Чжао Ю. и ВандерНут Т. Дж. Электроосаждение алюминия из неводных органических электролитических систем и расплавов солей при комнатной температуре. Электрохим. Acta 42 , 3–13 (1997).

    КАС Google ученый

  • Зейн Эль Абедин С., Мустафа Э.М., Хемпельманн Р., Наттер Х. и Эндрес Ф. Электроосаждение нано- и микрокристаллического алюминия в трех различных ионных жидкостях, устойчивых к воздуху и воде. ChemPhysChem 7 , 1535–1543 (2006).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Цзян Т., Шолье Брим М.Дж., Дюбе Г., Ласиа А. и Брисар Г.М. Электроосаждение алюминия из ионных жидкостей. I: электроосаждение и морфология поверхности алюминия из ионных жидкостей хлорида алюминия (AlCl 3 )-1-этил-3-метилимидазолия хлорида ([EMIm]Cl). Прибой. Пальто. Тех. 201 , 1–9 (2006).

    КАС Google ученый

  • Цзян Т., Шолье Брим М.Дж., Дубе Г., Ласиа А. и Брисар Г.М. Электроосаждение алюминия из ионных жидкостей. II: исследования по электроосаждению алюминия из ионных жидкостей хлорид алюминия (AICl 3 ) — хлорид триметилфениламмония (ТМФХ). Прибой. Пальто. Тех. 201 , 10–18 (2006).

    КАС Google ученый

  • Abbott, A.P., Harris, R.C., Hsieh, Y.-T., Ryder, K.S. & Sun, I.W. Электроосаждение алюминия в условиях окружающей среды. Физ. хим. хим. физ. 16 , 14675–14681 (2014).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Abood, H.M.A., Abbott, A.P., Ballantyne, A.D. & Ryder, K.S. Всем ли ионным жидкостям нужны органические катионы? Характеристика [AlCl 2 · nAmide] + AlCl 4 и сравнение с системами на основе имидазолия. Хим. коммун. 47 , 3523–3525 (2011).

    КАС Google ученый

  • Баккар А. и Нойберт В. Новый метод практического электроосаждения алюминия из ионных жидкостей. Электрохим. коммун. 51 , 113–116 (2015).

    КАС Google ученый

  • Fang, Y. et al. Ионная жидкость на основе AlCl3 с нейтральным замещенным пиридиновым лигандом для электрохимического осаждения алюминия. Электрохим. Acta 160 , 82–88 (2015).

    КАС Google ученый

  • Ян, К. и др. Замещающий эффект имидазолиевой ионной жидкости: потенциальная стратегия для алюминиевой батареи с высокой кулоновской эффективностью. J. Phys. хим. C. 123 , 11522–11528 (2019).

    КАС Google ученый

  • Xu, C., Li, J., Chen, H. & Zhang, J. Бензилтриэтиламмонийхлоридный электролит для высокопроизводительных алюминий-ионных аккумуляторов. ChemNanoMat 5 , 1367–1372 (2019).

    КАС Google ученый

  • Лв, З. и др. Двухионная аккумуляторная батарея с высоким разрядным напряжением, в которой используется чистый (DMPI + ) (AlCl 4 ) ионно-жидкий электролит. J. Источники питания 418 , 233–240 (2019).

    КАС Google ученый

  • Кравчик К. В., Коваленко М. В. Двухионные аккумуляторные батареи с графитовым катодом: ключевые проблемы и возможности. Доп. Энергия Матер. 9 , 1

  • 9 (2019).

    Google ученый

  • Чжао Х., Чжао-Каргер З., Фихтнер М., Шен, X. Материалы и химические вещества на основе галогенидов для перезаряжаемых батарей. Анжю. хим. Междунар. Эд. 59 , 2–50.

  • Bitenc, J. et al. Концепция и электрохимический механизм батареи Al металлический анод-органический катод. Материал для хранения энергии. 24 , 379–383 (2020).

    Google ученый

  • Leisegang, T. et al. Алюминий-ионный аккумулятор: устойчивая и оригинальная концепция? Фронт.хим. 7, https://doi.org/10.3389/fchem.2019.00268 (2019).

  • Sui, Y. et al. Двойные ионные батареи: новая альтернатива перезаряжаемым батареям. Материал для хранения энергии. 25 , 1–32 (2019).

  • Чжао, Х., Сюй, Дж., Инь, Д. и Ду, Ю. Электролиты для аккумуляторов с металлическими анодами с высоким содержанием земли. Хим.: Евро. J. 24 , 18220–18234 (2018).

    КАС Google ученый

  • Чен, К.-Y., Tsuda, T., Kuwabata, S. & Hussey, C.L. Перезаряжаемые алюминиевые батареи, в которых используется хлоралюминатный неорганический ионно-жидкий электролит. Хим. коммун. 54 , 4164–4167 (2018).

    КАС Google ученый

  • Лю, З. и др. Углеродные наносвитки для алюминиевой батареи. ACS Nano 12 , 8456–8466 (2018).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кравчик К.В., Сено С., Коваленко М. В. Ограничения хлоралюминатных ионных жидких анолитов для алюминиево-графитовых двухионных аккумуляторов. ACS Energy Lett ., 545–549 (2020).

  • Ferrara, C., Dall’Asta, V., Berbenni, V., Quartarone, E. & Mustarelli, P. Физико-химическая характеристика AlCl 3 алюминиевые аккумуляторы. J. Phys. хим. C. 121 , 26607–26614 (2017).

    КАС Google ученый

  • Wang, H. et al. Влияние анионов на электрохимические свойства ионно-жидких электролитов для алюминиевых аккумуляторных батарей. Дж. Матер. хим. А 3 , 22677–22686 (2015).

    КАС Google ученый

  • Карлин, Р. Т. Исследования зародышеобразования и морфологии алюминия, осажденного из расплавленной соли хлоралюмината при температуре окружающей среды. Дж. Электрохим. соц. 139 , 2720 (1992).

    КАС Google ученый

  • Ван, С. и др. Алюминиево-хлоридно-графитовые батареи с гибкими токосъемниками, изготовленными из земных элементов. Доп. науч. 5 , 1700712 (2018).

    Google ученый

  • Дель Дука, Б. С. Электрохимическое поведение алюминиевого электрода в расплавленных солевых электролитах. Дж. Электрохим. соц. 118 , 405–411 (1971).

    Google ученый

  • Гейл Р. Дж. и Остериоунг Р. А. Исследование эффектов субвалентных ионов при анодировании алюминия в расплавленных растворителях NaCl-AlCl 3 . Дж. Электрохим. соц. 121 , 983–987 (1974).

    КАС Google ученый

  • Ту, Дж. и др. Влияние поведения анионов на электрохимические свойства перезаряжаемой алюминий-ионной батареи Al/графит через расплавленный жидкий электролит AlCl 3 -NaCl. Дж. Электрохим. соц. 164 , A3292–A3302 (2017 г.).

    КАС Google ученый

  • Ту, Дж., Ван, Дж., Чжу, Х. и Цзяо, С. Расплавленные хлориды для алюминиево-графитовых аккумуляторов. J. Alloys Compd. 821 , 153285 (2020).

  • Smith, E.L., Abbott, A.P. & Ryder, K.S. Глубокие эвтектические растворители (DES) и их применение. Хим. Ред. 114 , 11060–11082 (2014 г.).

  • Коулман Ф., Шринивасан Г. и Свадзба-Квасьны М. Жидкие координационные комплексы, образованные гетеролитическим расщеплением галогенидов металлов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 52 , 12582–12586 (2013).

    КАС Google ученый

  • Ли, М. и др. AlCl 3 /амидные ионные жидкости для электроосаждения алюминия. J. Твердотельная электрохимия. 21 , 469–476 (2017).

    КАС Google ученый

  • Chu, W. et al. Недорогой эвтектический растворяющий электролит глубокой очистки для перезаряжаемых алюминиево-серных аккумуляторов. Материал для хранения энергии. 22 , 418–423 (2019).

    Google ученый

  • Ли, М. и др. Электроосаждение алюминия из эвтектического растворителя AlCl 3 /ацетамид. Электрохим. Acta 180 , 811–814 (2015).

    КАС Google ученый

  • Китада, А., Накамура, К., Фуками, К. и Мурасе, К. AlCl 3 – растворенный диглим в качестве электролита для электроосаждения алюминия при комнатной температуре. Электрохимия 82 , 946–948 (2014).

    КАС Google ученый

  • Китада, А., Накамура, К., Фуками, К. и Мурасе, К. Электрохимически активные частицы в ваннах электроосаждения алюминия с растворами AlCl 3 /глим. Электрохим. Acta 211 , 561–567 (2016).

    КАС Google ученый

  • Ли, М. и др. Электроосаждение алюминия из низкотемпературных расплавленных солей галогенида мочевины, ацетамида и лития. Электрохим. Acta 185 , 148–155 (2015).

    КАС Google ученый

  • Камат Г., Нараянан Б. и Санкаранараян С.К. Р. С. Атомистическое происхождение превосходных характеристик ионно-жидких электролитов для алюминиево-ионных аккумуляторов. Физ. хим. хим. физ. 16 , 20387–20391 (2014).

    КАС Google ученый

  • Ценг, К.-Х. и другие. Коррозионное поведение материалов в ионной жидкости хлорид алюминия – хлорид 1-этил-3-метилимидазолия. Электрохим. коммун. 12 , 1091–1094 (2010).

    КАС Google ученый

  • Рид, Л.Д. и Менке, Э. Роль V 2 O 5 и нержавеющей стали в перезаряжаемых алюминий-ионных батареях. Дж. Электрохим. соц. 160 , А915–А917 (2013 г.).

    КАС Google ученый

  • Ши, Дж., Чжан, Дж. и Го, Дж. Как избежать ловушек в исследованиях перезаряжаемых алюминиевых батарей. ACS Energy Письмо. 4 , 2124–2129 (2019).

    КАС Google ученый

  • Гао Т.и другие. Перезаряжаемая батарея Al/S с ионно-жидким электролитом. Анжю. хим. Междунар. Эд. 55 , 9898–9901 (2016).

    КАС Google ученый

  • Ван, С. и др. Высокопроизводительный алюминий-ионный аккумулятор с композитным катодом из микросфер [email protected] ACS Nano 11 , 469–477 (2017).

    ПабМед ПабМед Центральный Google ученый

  • Ван, Д.-Ю. и другие. Усовершенствованный перезаряжаемый алюминий-ионный аккумулятор с высококачественным катодом из натурального графита. Нац. коммун. 8 , 14283 (2017).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Чой С., Го Х., Ли Г., Так Ю. Электрохимические свойства алюминиевого анода в ионном жидком электролите для перезаряжаемых алюминий-ионных аккумуляторов. Физ. хим. хим. физ. 19 , 8653–8656 (2017).

  • Lee, D., Lee, G. & Tak, Y. Гипостатическая нестабильность алюминиевого анода в кислой ионной жидкости для алюминий-ионного аккумулятора. Нанотехнологии 29 , 36LT01 (2018).

    ПабМед ПабМед Центральный Google ученый

  • Wang, J., Zhang, X., Chu, W., Liu, S. & Yu, H. Ионно-алюминиевый аккумулятор с температурой ниже 100 °C на основе тройной неорганической расплавленной соли. Хим. коммун. 55 , 2138–2141 (2019).

    КАС Google ученый

  • Song, Y. et al. Перезаряжаемый ионно-алюминиевый аккумулятор с длительным сроком службы на основе расплавленных солей. Дж. Матер. хим. А 5 , 1282–1291 (2017).

    КАС Google ученый

  • Zhu, G. et al. Аккумуляторные алюминиевые батареи: влияние катионов в ионных жидких электролитах. RSC Adv. 9 , 11322–11330 (2019).

    КАС Google ученый

  • Элиа Г.А. и др. Взгляд на обратимость алюминиево-графитовых батарей. Дж. Матер. хим. А 5 , 9682–9690 (2017).

    КАС Google ученый

  • Сюй, К. и др. Алюминий-ионный аккумулятор большой емкости на основе электролита гидрохлорида имидазола. ХимЭлектроХим 6 , 3350–3354 (2019).

    КАС Google ученый

  • Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    Азиатская компания Saturnose может первой начать коммерциализацию алюминиево-ионных аккумуляторов

    Компания Saturnose, поддерживаемая Саудовской Аравией, утверждает, что она будет первой на рынке с коммерческой алюминиево-ионной батареей. … [+] Фото: Saturnose

    Сатурноза

    Долгосрочное будущее химии автомобильных аккумуляторов все больше похоже на алюминиевое, и индийские исследователи Saturnose, поддерживаемые Саудовской Аравией, становятся последними, кто присоединился к гонке за алюминий-ионные аккумуляторы.

    Saturnose собирается опубликовать независимое тестирование своего химического состава батареи с улучшенным измененным ионом алюминия (Ea 2 I) и планирует выпустить твердотельную перезаряжаемую алюминиевую батарею.

    Утверждается, что это будет первая в мире алюминий-ионная твердотельная батарея коммерческого класса, когда она будет запущена в следующем году, когда она надеется начать долгий и медленный процесс замены более рискованного химического состава литий-ионных батарей.

    Имея плотность энергии более 1500 Вт·ч на литр, новая химия обещает поставлять более 600 Вт·ч на килограмм.

    Химия батареи Saturnose будет в значительной степени опираться на графен, как и в Австралии… [+] Группа по производству графена. Фото: Сатурноза.

    сатурноза

    Saturnose утверждает, что блок твердотельных алюминий-ионных аккумуляторов мощностью 15 кВт будет весить 565 кг, обеспечивать запас хода 1200 км и выдерживать не менее 20 000 циклов зарядки-разрядки.

    Saturnose также утверждает, что новая химия будет иметь как минимум в три раза больше циклов заряда-разряда, чем у лучших современных литий-ионных аккумуляторов.

    Откровения от Saturnose последовали за запуском химического состава алюминий-ионных аккумуляторов Стэнфордским университетом и Австралийской группой по производству графена.

    Аккумулятор Saturnose Ea 2 I, первоначально поддержанный венчурным фондом Dana Venture Fund из Саудовской Аравии с двумя раундами начального финансирования, в течение пяти лет находился в стадии «невидимой» разработки, при этом научные исследования координировались на двух континентах.

    «Эксперименты и цели заключались в создании батареи, которая может оказать существенное влияние на замену двигателей внутреннего сгорания, работающих на ископаемом топливе, по стоимости, производительности и сроку службы», — настаивал основатель Dana Venture Fund Гаяд Эйд.

    «Эксперименты и исследования превратились в промышленный процесс преобразования алюминия в сплав с наилучшей плотностью электронов, которую мы можем достичь.

    Описывая химию Ea 2 I как становящуюся на шаг ближе к твердотельной алюминий-ионной батарее, Эйд настаивал на том, что в ней не используется кобальт или никель, и она не страдает от проблем с дендритами литий-иона и теплового неконтролируемого возгорания.

    Некоторые заявления Saturnose о технологии производства ионов алюминия. Фото: Сатурноза.

    Сатурноза

    Утверждается, что он обеспечивает до 20 000 циклов зарядки-разрядки (по сравнению с максимальным значением 5000 для литий-ионных аккумуляторов) и обеспечивает до 15 лет стабильной работы в автомобиле.

    Вместо этого система Ea 2 I использует высокоэнергетическую, измененную и неупорядоченную структуру каменной соли для своих катодов, и ее прототипы проходят испытания прямо сейчас.

    «Все хотят что-то, что не является литием для будущего аккумуляторов», — сказал Эйд.

    «В настоящее время литий-ионный аккумулятор на кВт, если указано, что он выдерживает до 2000 циклов, может работать при температуре до 150 градусов (по Цельсию).

    «Мы обеспечим алюминий-ион на кВт , чтобы он выдерживал минимум 5000 циклов и мог работать до 350 градусов по гораздо более низкой цене.Например, 150 долларов за кВт по сравнению с 45 долларами».

    Коммерциализация технологии также поддерживается правительством Индии через доступ к исследовательским центрам и компанией Sanmina. САНМ Вице-президент по развитию бизнеса Дебасиш Чоудхури.

    Планируется, что завод по производству аккумуляторов в Индии возместит огромный уровень академических и исследовательских ресурсов страны, вложенных в химию аккумуляторов.

    Компания планирует создать свой центр компетенций в IIT Delhi, который является главным индийским центром исследований батарей, и работает с немецким THM Fraunhofer, при этом идеи немецкой организации обеспечивают некоторые из первоначальных исследований, используемых Saturnose.

     В процессах, лежащих в основе запатентованной химии Ea 2 I, используются смешанные нанотехнологии для разработки электродов и электролитов для быстрой зарядки. Он использует алюминий и ниобий вместе с твердотельным электролитом.

    Утверждается, что он до 50% дешевле, чем технологии литий-ионных аккумуляторов, с более высокой удельной энергией, емкостью, циклом и сроком службы аккумулятора.

    Saturnose также планирует встроить свои текущие системы, чтобы они были совместимы со своими следующими этапами, которые включают объединение аккумуляторных и электронных систем на одной консоли.

    Потенциал алюминий-ионных аккумуляторов неоднократно подтверждался, но еще не был испытан в коммерческих целях.

    «Мы продемонстрировали переработку графита из вышедших из эксплуатации LIB (литий-ионных аккумуляторов) и повторное использование восстановленного материала для положительных электродов в алюминий-ионных аккумуляторах (AIB) нового поколения», Об этом сообщается в исследовательской статье «Устойчивые материалы и технологии », опубликованной в Elsevier в прошлом году.

    «Восстановленный графит обладает увеличенным расстоянием между слоями, что, как показано, эффективно увеличивает внедрение/удаление ионов алюминия во время процессов заряда/разряда.

    «Отличная производительность ионно-алюминиевого накопителя достигается за счет емкости, достигающей 124 мАч/г при 50 мА/г. Материал сохранил емкость 55 мА·ч·г-1 даже после увеличения подаваемого тока до 500 мА·г-1, что свидетельствует о его способности обеспечивать высокую производительность.

    «Циклы зарядки/разрядки также показали, что графит сохраняет 81% своей первоначальной емкости даже после 6700 циклов при высокой скорости 300 мА/г.

    «Эти превосходные характеристики накопления ионов алюминия делают восстановленный графит многообещающим материалом положительного электрода, обеспечивая возможное решение для переработки огромного количества отходов ЛИА.В то же время этот материал помогает в разработке альтернативных устойчивых аккумуляторных технологий в качестве альтернативы LIB».

    Алюминиевая батарея

    из Стэнфорда предлагает безопасную альтернативу обычным батареям

    6 апреля 2015 г.

    Марк Шварц

    Ученые Стэнфордского университета изобрели первую высокопроизводительную алюминиевую батарею, которая быстро заряжается, долговечна и недорога. Исследователи говорят, что новая технология предлагает безопасную альтернативу многим широко используемым сегодня коммерческим батареям.

     «Мы разработали перезаряжаемую алюминий-ионную батарею, которая может заменить существующие устройства хранения, такие как щелочные батареи, которые вредны для окружающей среды, и литий-ионные батареи, которые иногда воспламеняются», — сказал Хунцзе Дай, профессор химии в Стэнфорде. «Наша новая батарея не загорится, даже если ее просверлить».

     Дай и его коллеги описывают свою новую алюминиево-ионную батарею в расширенном онлайн-выпуске журнала Nature от 6 апреля.

     Алюминий уже давно является привлекательным материалом для аккумуляторов, в основном из-за его низкой стоимости, низкой воспламеняемости и большой емкости для хранения заряда. На протяжении десятилетий исследователи безуспешно пытались разработать коммерчески жизнеспособную алюминий-ионную батарею. Основная проблема заключалась в поиске материалов, способных вырабатывать достаточное напряжение после повторяющихся циклов зарядки и разрядки.

    Постдокторант из Стэнфорда Инпэн Ву и его коллеги создали гибкую негорючую алюминиевую батарею, которая может полностью зарядиться примерно за минуту (Фото: Марк Шварц).

    Графитовый катод

     Алюминий-ионный аккумулятор состоит из двух электродов: отрицательно заряженного анода из алюминия и положительно заряженного катода.

     «Люди пробовали разные материалы для катода, — сказал Дай. «Мы случайно обнаружили, что простым решением является использование графита, который в основном представляет собой углерод. В нашем исследовании мы определили несколько типов графитового материала, которые дают нам очень хорошие характеристики».

     Для экспериментальной батареи команда из Стэнфорда поместила алюминиевый анод и графитовый катод вместе с ионным жидким электролитом внутрь гибкого пакета с полимерным покрытием.

     «Электролит в основном представляет собой соль, которая является жидкой при комнатной температуре, поэтому она очень безопасна», — сказал аспирант Стэнфордского университета Минг Гонг, соавтор исследования Nature .

      Алюминий по сравнению с литием

     Алюминиевые аккумуляторы безопаснее, чем обычные литий-ионные аккумуляторы, используемые сегодня в миллионах ноутбуков и мобильных телефонов, добавил Дай.

     «Литий-ионные батареи могут быть пожароопасными, — сказал он.

     В качестве примера он указал на недавние решения авиакомпаний United и Delta о запрете массовых поставок литиевых батарей на пассажирских самолетах.

     «В нашем исследовании у нас есть видеоролики, показывающие, что вы можете просверлить алюминиевый отсек для батареи, и он будет продолжать работать еще некоторое время, не загораясь», — сказал Дай. «Но литиевые батареи могут сработать непредсказуемым образом — в воздухе, в машине или в вашем кармане. Помимо безопасности, мы добились значительных прорывов в производительности алюминиевых аккумуляторов».

     Одним из примеров является сверхбыстрая зарядка. Владельцы смартфонов знают, что зарядка литий-ионного аккумулятора может занять несколько часов.Но команда из Стэнфорда сообщила о «беспрецедентном времени зарядки» алюминиевого прототипа до 1 минуты.

     Другим важным фактором является долговечность. Алюминиевые батареи, разработанные в других лабораториях, обычно умирали всего после 100 циклов заряда-разряда. А вот стэнфордская батарея смогла выдержать более 7500 циклов без потери емкости. «Впервые была создана сверхбыстрая алюминий-ионная батарея со стабильностью в течение тысяч циклов», — пишут авторы.

     Для сравнения, срок службы типичной литий-ионной батареи составляет около 1000 циклов.

     «Еще одна особенность алюминиевой батареи — гибкость, — сказал Гонг. «Вы можете сгибать и складывать его, поэтому у него есть потенциал для использования в гибких электронных устройствах. Алюминий тоже дешевле мет

    ал, чем литий».

      Приложения

     Помимо небольших электронных устройств, алюминиевые батареи могут использоваться для хранения возобновляемой энергии в электрической сети, сказал Дай.

     «Сети нужна батарея с длительным сроком службы, которая может быстро накапливать и высвобождать энергию, — пояснил он. «Наши последние неопубликованные данные показывают, что алюминиевую батарею можно заряжать десятки тысяч раз. Трудно представить создание огромной литий-ионной батареи для сетевого хранения».

    Электроды новой батареи изготовлены из алюминия (Al) и наноразмерных углеродных листов, называемых графитом (графика: Meng-Chang Lin и Hongjie Dai, Стэнфорд).

     Алюминий-ионная технология также предлагает экологически чистую альтернативу одноразовым щелочным батареям, — сказал Дай.

     «Миллионы потребителей используют 1,5-вольтовые батареи типа AA и AAA, — сказал он. «Наша перезаряжаемая алюминиевая батарея вырабатывает около 2 вольт электричества. Это больше, чем кто-либо добился с алюминием.»

    Но потребуются дополнительные улучшения, чтобы соответствовать напряжению литий-ионных аккумуляторов, добавил Дай.

    «Наша батарея производит примерно половину напряжения типичной литиевой батареи», — сказал он. «Но улучшение материала катода может в конечном итоге увеличить напряжение и плотность энергии.В остальном, в нашей батарее есть все, о чем вы могли бы мечтать: недорогие электроды, хорошая безопасность, быстрая зарядка, гибкость и длительный срок службы. Я вижу это как новую батарею в ее первые дни. Это довольно захватывающе.»

    Другими соавторами исследования из Стэнфорда являются приглашенные ученые Мэн-Чанг Лин из Тайваньского научно-исследовательского института промышленных технологий и Бинган Лу из Хунаньского университета, а также ученый с докторской степенью Инпэн Ву. Другими авторами являются Ди-Ян Ван, Миньюн Гуань, Майкл Энджелл, Чансинь Чен и Цзян Ян из Стэнфорда; и Бинг-Джо Хван из Национального тайваньского университета науки и технологий.

    Основная поддержка исследования была оказана Министерством энергетики США, Тайваньским научно-исследовательским институтом промышленных технологий, Стэнфордским глобальным климатическим и энергетическим проектом, Стэнфордским институтом энергетики Precourt и Министерством образования Тайваня.

    Стэнфордский отдел лицензирования технологий

    Эта статья и видео были первоначально опубликованы в Стэнфордском отчете .

    Правильное подключение al и cu

    Алюминий зарекомендовал себя как устойчивый к коррозии в практических ситуациях.Однако алюминий, как правило, является чрезвычайно реактивным материалом, который быстро окисляется. Долговечность материала обусловлена ​​стойким оксидным слоем, который образуется на его поверхности при воздействии атмосферного кислорода — процесс, также известный как самопассивация.

    Если электропроводящая жидкость, такая как конденсат, вступает в контакт с алюминиевым и медным соединением, это приводит к электрохимической реакции и последующему образованию контактных элементов. Разность потенциалов посредством электрохимического ряда играет ключевую роль в этом процессе.Контактный элемент образован медным электродом (анодом), электролитом (водой) и алюминиевым электродом (катодом).

    Возникающее в результате напряжение замыкается контактом между медью и алюминием. Алюминий осаждается и/или подвергается коррозии в соответствии с создаваемым потоком тока. Этот процесс виден как яркая метка окисления и применяется даже к мельчайшим частицам меди на алюминии — это постоянная реакция, поскольку медь не подвергается коррозии.Если есть электрическое соединение, следствием этого является увеличение контактного сопротивления, что может привести к повышению температуры и, в худшем случае, к пожару.

    Поэтому при комбинировании меди и алюминия очень важно ни при каких обстоятельствах не допускать попадания влаги в стык между обоими материалами. Поэтому в местах, где образуется конденсат, вам необходимо защитить место контакта между медью и алюминием с помощью специальных методов обработки.

    Использование алюминиевых/медных кабельных наконечников и соединителей является наиболее важным шагом. Эти изделия не имеют так называемых путей утечки, в которых может скапливаться токопроводящая жидкость, которая, в конечном итоге, инициирует процесс окисления. В результате алюминиево-медные компрессионные кабельные наконечники и соединители также особенно подходят для использования в морских ветряных турбинах. Также можно использовать алюминиевые кабельные наконечники с луженым покрытием. Этот раствор следует использовать только в помещениях, которые постоянно остаются сухими, так как даже незначительного повреждения слоя олова достаточно, чтобы начался процесс контактной коррозии.

    Повышение потенциала алюминиево-воздушных аккумуляторов

    В алюминиево-воздушной батарее циркулирующий водный электрод расположен между алюминиевым анодом и катодом, контактирующим с окружающим воздухом. Когда батарея подключена к внешней цепи, происходят две электрохимические реакции: на аноде алюминий вступает в реакцию с ионами гидроксида в электролите с высвобождением электронов; на катоде кислород из окружающего воздуха реагирует с водой и с электронами, достигающими катода, с образованием ионов гидроксида.Поскольку алюминий расходуется, аккумулятор не может быть перезаряжен. Тем не менее, алюминиево-воздушные батареи предлагают привлекательное сочетание легкого веса, низкой стоимости и высокой плотности энергии. Но они сталкиваются с серьезным ограничением: когда они не используются, электролит разъедает алюминиевые аноды. За месяц аккумуляторы могут безвозвратно потерять до 80% своего заряда по сравнению с 5% потерь у литий-ионных аккумуляторов. Были разработаны различные стратегии для уменьшения коррозии и продления срока годности аккумуляторов, но они обычно достигаются за счет выходной мощности и энергии.

    Брэндон Хопкинс (в настоящее время работает в Исследовательской лаборатории ВМС США) вместе с Янгом Шао-Хорном и Дугласом Хартом из Массачусетского технологического института теперь сообщают о методе радикального снижения коррозии анодов без ущерба для мощности батареи. Они добавляют тонкий разделитель между двумя электродами, чтобы, когда батарея не используется, они могли закачивать непроводящее масло, чтобы смыть электролит с алюминия. Выбор материала сепаратора и масла очень важен. Не только сепаратор должен противостоять загрязнению маслом, но и анод, и сепаратор должны обладать свойством, известным как подводная олеофобность: когда присутствует электролит, капли масла собираются в бусинки, а не растекаются по поверхности.Это свойство делает вытеснение нефти обратимым. Когда батарея снова понадобится и электролит будет закачан обратно, электролит вытеснит все масло. Благодаря этому подходу исследователи снизили ежемесячную скорость саморазряда батареи до 0,02%. Они подсчитали, что при увеличении до размера, необходимого для электромобилей, алюминиево-воздушная аккумуляторная батарея с маслозащитой будет иметь в пять раз меньше веса и половину размера литий-ионной аккумуляторной батареи. (Б. Дж. Хопкинс, Ю. Шао-Хорн, Д. П.Харт, Наука 362 , 658, 2018.)

    .

    Leave Comment

    Ваш адрес email не будет опубликован.