Объем электролита в 60 аккумуляторе: Сколько электролита в аккумуляторе 60
Содержание
Сколько электролита в аккумуляторе 60 ампер часов
АВТОМОБИЛЬНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ
Тип батареи
Номинальное напряжение, В
Номинальная емкость при 20 часовом режиме разряда, А-ч
Разрядный ток, А
Габаритные размеры, мм
Масса, кг
Количество электролита на 1 батарею, л
длина
ширина
высота
с электролитом
без электролита
В обозначении буквы и цифры означают:
Аккумуляторные батареи отличаются емкостными характеристиками: 55ah, 60ah, 70ah, 44ah и технологией производства. Индикация ампер-часов (Ah) измеряет емкость аккумулятора – количество тока, которое принято при постоянной температуре 27° C в течение 20 часов до напряжения 1,75 вольт на ячейку батареи. Какие технологии используют в АКБ, содержимое батарей – об этом узнаете ниже.
Характеристики аккумуляторной батареи зависят от материала пластины
Кальций (CA + / Ca-). Преимущества:
- низкое потребление воды,
- безопасность при авариях,
- низкий уровень саморазряда.
Кальциевые батареи рекомендуют, если батарея установлена в моторном отсеке и поэтому подвержена воздействию высоких температур или установлена в труднодоступном месте. В новых автомобилях производители теперь используют 90% этого типа батареи.
Гибрид (сурьма + / CA-). Высокое потребление воды по сравнению с чистыми батареями кальция. Время от времени дистиллированную воду пополняют. Таким образом, этот тип аккумулятора распознают по наличию пробки для долива воды. Для дорогих брендовых АКБ потребление воды практически сводится к 0.
Узнай время зарядки своего аккумулятора
Пластины сурьма (сурьма + / сурьма) Редко используется как стартерная батарея. Высокая прочность цикла, но ограниченный ток холодного пуска. Необходимо частое наполнение водой.
АКБ обслуживаемого типа
Из перечисленных выше, рассмотрим АКБ обслуживаемого типа – (сурьма + / Cа- ) и (сурьма + / сурьма – ) свинцово-кислотные батареи, где за счет химической реакции серной кислоты, воды, свинца на электродах батареи образуются электрические заряды. При этом часть химических веществ теряют массу. В большей степени это касается воды.
Снижение уровня электролита в банках аккумулятора происходит за счет уменьшения объема воды. Концентрация серной кислоты при этом не снижается, а может увеличится. Вот почему при отсутствии утечек электролита в банки аккумулятора добавляют дистиллированную воду, чтобы закрыть верхний край пластин на 3-5 мм или до контрольной отметки.
Значение заряда АКБ и плотности электролита
Поскольку уровень заряда батареи будет зависеть от количественного состава химических элементов, участвующих в электролизе, логично предположить, что размеры пластин, вместимость банок – будут отличаться. Если сравнить 45Ah и 75Ah аккумуляторы, то геометрические размеры и вес последнего будут больше.
Свинцово-кислотные обслуживаемые батареи лучше хранятся в сухом виде, не заправленные электролитом. Так будет происходить окисление пластин, но это гораздо меньше, чем потеря массы пластин во время химической реакции. Электролит, если готовить самостоятельно, смешивают в рекомендованных пропорциях.
О заправке АКБ электролитом
Аккумуляторные заводы дают инструкцию по заправке АКБ. В автомагазинах продают уже готовые электролиты и дистиллированную воду. Воспользуйтесь таблицей для получения 1л электролита.
Требуемая плотность электролита, г/см 3 приведенная к температуре 25°С | Исходное количество воды, л | Требуемое количество кислоты в л плотностью 1,4г/см 3 при температуре 25°С |
1,22 | 0,490 | 0,522 |
1,23 | 0,463 | 0,549 |
1,24 | 0,436 | 0,576 |
1,25 | 0,410 | 0,601 |
1,26 | 0,383 | 0,628 |
1,27 | 0,357 | 0,652 |
!,28 | 0,330 | 0,680 |
1,29 | 0,302 | 0,705 |
Узнать плотность электролита в АКБ можно ареометром. Как пользоваться указано в прилагаемой инструкции. В зависимости от температуры делается поправка. Если, например, +15°С, то поправка 0, затем на каждые 15 градусов вверх или вниз делается поправка на 0,01г/см3, например, при – 15°С поправку делают – 0,02г/см3.
Раствор электролита готовят из расчета объема, указанного в паспорте. В АКБ 50Ah, 75Ah, 90Ah, 190Ah объем электролита примерно составит 2,5л, 4л, 5л, 10л. Зависит от производителя.
В действительности, уход за обслуживаемыми АКБ, заключается в проверке плотности электролита и заряженности батареи. Надо хотя бы раз в год, в особенности при подготовке к зиме, проверять уровень и плотность электролита, а если АКБ со стажем, то и чаще.
Внимание! Во время работы с электролитом соблюдайте меры предосторожности: работайте в очках и перчатках в проветриваемом помещении. Добавляйте кислоту в воду, а не наоборот. При попадании раствора на кожу, обильно промойте участок проточной водой с добавлением пищевой соды. Используйте посуду стойкую к кислоте: стекло, керамика, эбонит, пластик.
Если обнаружили, что уровень электролита упал ниже контрольной отметки, проделайте следующее:
- Снимите аккумулятор и занесите в теплое проветриваемое помещение.
- Добавьте дистиллированную воду до отметки уровня: на 3-5 мм сверху пластин.
- Зарядным устройством зарядите аккумулятор.
- Если после этого плотность ниже нормы, например, 1,19 – 1,21г/см3, то добавьте электролит, который продается уже в готовом виде плотностью 1,34 – 1,40г/см3. Для этого откачайте грушей электролит из банки и влейте туда свежий.
Внимание! Ни в коем случае не переворачивайте АКБ вверх дном, возможно замыкание пластин отслоившимися кусочками свинца со дна аккумуляторной банки. - Проделайте эту операцию с другими банками, доведя плотность до нормальной. Для умеренного климата 1,25 – 1,27г/см3. Для суровых условий плотность 1,29г/см3.
- Опять зарядите аккумулятор 10% — током Ah аккумулятора, например, если это 60Ah, то ток зарядки сделайте 6А.
Следите за зарядкой, не допускайте разрядов, поддерживайте уровень электролита в банках АКБ. Не допускайте саморазряда аккумулятора, который возможен при неисправностях электропроводки, не плотных контактах, утечках заряда по грязному корпусу аккумулятора. Продлите жизнь АКБ выше гарантийного срока.
Как показывает практика далеко не каждый, кто интересуется вопросом, сколько электролита в аккумуляторе, знает, что вообще такое электролит и зачем он нужен, поэтому сейчас вы получите ответы на все озвученные вопросы. Итак, обо всем по порядку.
Что такое электролит и зачем он вообще нужен?
Если вы уже успели прочитать на нашем портале статью: «Какая кислота в аккумуляторе автомобиля», то общее представление об электролите вы уже имеете. Если нет – разъясняем.
Электролит – это раствор серной кислоты и простой дистиллированной воды. Им в нужной концентрации и объеме заполняют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи для того, чтобы те благодаря химическим процессам происходящим с этим раствором могли хранить энергию. Отсюда, если концентрация или количество электролита в АКБ уменьшается, она перестает справляться в полной мере со своими обязанности и начинает нуждаться в замене или восстановлении. В последнем случае перед автомобилистами как раз и встает вопрос: сколько электролита должно быть в аккумуляторе.
Итак, сколько электролита должно быть в АКБ?
То, сколько электролита должна содержать аккумуляторная батарея автомобиля для максимально эффективной своей работы, напрямую определяется ее емкостью. Конечно, в зависимости от производителя возможна некоторая разбежка, но в целом объем электролита для аккумуляторов разной емкости будет следующим:
- 55 А·ч – 2,5 л +/- 100 г;
- 60 А·ч – 2,7-3 л;
- 62 А·ч – около 3 л;
- 65 А·ч – около 3,5 л;
- 75 А·ч – 3,7-4 л;
- 90 А·ч – 4,4-4,8 л;
- 190 А·ч – порядка 10 л.
Но это лишь примерный литраж, он нужен больше для справки перед походом в магазин. В процессе же восстановления аккумулятора нужно ориентироваться не на него, а на особые метки, присутствующие на корпусе последнего. Теперь подробнее.
Какой должен быть уровень электролита в аккумуляторе?
Если в вашем аккумуляторе присутствует шкала с минимумом и максимумом, то вопрос, до какого уровня следует заливать электролит, решается очень просто – по верхнюю черту, то есть до отметки «MAX»,
Если же такой шкалы нет, возможно, в отверстиях вашего аккумулятора есть «язычки», тогда электролита в АКБ нужно заливать столько, чтобы они покрылись 5 мм слоем раствора (полностью в него погрузились).
Ну, а если нет ни того, ни другого, залейте в АКБ электролит в рекомендуемом выше объеме (его должно быть не под завязку, а чуть меньше), а затем для самоконтроля возьмите стеклянную трубочку, диаметром до 5 мм и опустите ее внутрь АКБ, пока она не упрется в предохранительный щиток. Закройте верхнее отверстие трубочки пальцем и выньте ее наружу. Если уровень оставшегося в ней электролита находится в пределах 10-15 мм вы все сделали правильно – уровень электролита в АКБ оптимален.
Важно!
Если вы заметили, что уровень электролита в автомобильном аккумуляторе со временем стал меньше необходимого, его восполнение следует осуществлять лишь дистиллированной водой с небольшой плюсовой температурой – 15-25˚С, подробнее в статье – «Как поднять плотность электролита в аккумуляторе». Электролит может использоваться лишь в отношении абсолютно пустых АКБ.
Видео.
Каким током заряжать, Сколько электролита, Вес
Для нормальной работы электроприборов в автомобиле необходим подходящий аккумулятор, ёмкость которого позволит без проблем поддерживать работу устройств и при этом запускать двигатель. Чтобы иметь достаточный запас электричества многие автолюбители стремятся установить батареи большей ёмкости. Оптимальным вариантом для легкового автомобиля среднего класса является аккумулятор 60 ah.
Сколько весит аккумулятор 60 ач
Стандартная 12 вольтова батарея 6СТ-60 состоит из шести одинаковых по объёму банок, в которых находятся свинцовые пластины, сепараторы и электролит. Аккумулятор всегда весит достаточно много. Основной вес приходится на свинцовые пластины, но, кроме этого, внутри изделия заливается достаточно большое количество раствора кислоты, который значительно тяжелее воды. Корпус изделия состоит из плотного пластика, масса которого относительно невелика, но тоже вносит свою лепту в общий вес аккумуляторной батареи.
Полная масса заправленного электролитом аккумулятора ёмкостью 60 А/ч может незначительно колебаться в зависимости от технологии и производителя, но средний показатель будет составлять от 13 до 16 кг.
Габариты АКБ и варианты клемм
Чтобы аккумулятор поместился в подкапотном пространстве на специальной площадке необходимо знать точные размеры. При чем не только длину и ширину, но и высоту. Все дело в том, что АКБ на 60 ампер час выпускаются в трех модификациях:
Тип | Длинна, мм | Ширина, мм | Высота, мм |
---|---|---|---|
Стандатрный | 242 | 175 | 190 |
Низкий | 242 | 175 | 175 |
Азиатский | 232 | 173 | 225 |
Владельцам машин следует также знать, под какой вариант расположения клемм необходимо приобретать автомобильный элемент питания. На прилавках магазинов можно встретить АКБ ёмкостью 60 ампер часов со следующими вариантами клемм:
- Стандартные. Такие клеммы на всех европейских и российских автомобилях. У плюсовой клеммы диаметр 19,5 мм, а минусовой 17,9
- ASIA. Эти клеммы встречаются на азиатских автомобилях, в отличие от стандартных они уже и торчат над АКБ. Плюсовая клемма 12,7 мм, а минусовая 11,1 мм.
- Американские. Винтовые клеммы, расположены на торце батареи, встречаются на пригнанных машинах из США.
Все батареи выпускаются, как с прямой [+ -], так и обратной [- +] полярностью.
Сколько электролита в аккумуляторе 60 ач
В свинцовых аккумуляторах имеется прямая зависимость ёмкости изделия и количества электролита заливаемого в банки. Для батареи 60 ач объём раствора серной кислоты составит около 3-4 литра. Такой разброс из-за различных технологий. В современных дорогих батареях больше свинца и меньше электролита, в бюджетных моделях наоборот.
Приобрести электролит можно практически в любом магазине автозапчастей. Реализация осуществляется в бутылках объёмом 1 и 5 литров. Чтобы сэкономить деньги рекомендуется приобретать 5 – литровую канистру.
Каким током заряжать аккумулятор 60 ач
Величина тока напрямую зависит от емкости АКБ и равна 10% от нее. В нашем случае емкость ровна 60, значит сила тока должна быть до 6 ампер. Напряжение 14,4 вольта. Ориентировочно за 10 часов она должна зарядиться.
Наиболее безопасным способом является использование автоматических зарядных устройств, которые самостоятельно регулируют интенсивность заряда батареи. При включении таких устройств в сеть полностью отпадает необходимость следить за процессом зарядки батареи.
Для каких автомобилей подходит АКБ 60 ач
Аккумуляторы напряжением 12 вольт и ёмкостью 60 а/ч подходят для установки на легковые автомобили, объём двигателя которых не превышает 2 литров. Как правило, без каких-либо серьёзных последствий можно заменить стандартные батареи ёмкостью 55 А/ч, устанавливаемые на отечественные легковушки. При условии, что батарея подходит по габаритам и расположению клемм, повышение накопительной возможности тока бортовой системы автомобиля приведёт к более уверенной эксплуатации, особенно в условиях городских пробок и в зимнее время года.
Если автомобиль оснащен системой Start-Stop, то нужно выбирать батарею изготовленную по технологиям , или . Так же они прекрасно выдерживают глубокие разряда и их можно использовать в качестве тяговых, но обычным ЗУ их зарядить не получится, нужно специальное.
Какой аккумулятор 60 ач выбрать и на что обратить внимание
Для того чтобы аккумулятор прослужил как можно дольше важно не допускать глубоких разрядов, предохранять изделие от механических повреждений, заносить изделие в тёплое помещение при длительной стоянке автомобиля на улице в зимнее время. Кроме этого, необходимо во время покупки отдать предпочтение проверенной марке. Среди отечественных и импортных брендов наиболее популярные:
Отечественные | Зарубежные |
---|---|
Varta | |
Торнадо | |
Зубр | Atlant |
АвтоФан | |
Dominator | Uno |
Fireball |
Перечисленные марки обладают всеми необходимыми достоинствами для обеспечения электрическим током современных автомобилей, который оснащаются двигателями внутреннего сгорания объёмом до 2 литров.
У Вас был или есть аккумулятор емкостью 60 ач? Тогда расскажите в комментариях какой и о своих впечатлениях о нем, это очень поможет остальным автолюбителям и сделает материал более полным и точным.
Отзывы
Николай. г. Мурманск.
Приобрёл для своей лады новый аккумулятор Вosch s4 silver ёмкостью 60 А/ч. Батарейка прекрасно крутит стартер в любую погоду, а во время полярной ночи обеспечивает хорошую видимость на дороге, даже при небольших оборотах двигателя.
Григорий. г. Ставрополь.
Очень хороший аккумулятор для машины – это Titan 6 ст 60 А/ч. Часто приходится ездить на своей мазде ночью, поэтому повышенная ёмкость АКБ необходима как воздух.
Александр. г. Керчь.
Уже более 10 лет покупаю для своего уазика аккумуляторы Forse. Изделия отличного качества, в том числе и модели повышенной ёмкости.
Электролит: основа свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов
В качестве стартерных батарей в автотранспорте используются свинцово-кислотные аккумуляторы. Функционирование аккумулятора обеспечивается специальным раствором серной кислоты — электролитом. О том, что такое аккумуляторный электролит, каких типов он бывает, и как его использовать — читайте в статье.
Что такое электролит?
Аккумуляторный электролит — водный раствор серной кислоты, предназначенный для использования в свинцово-кислотных аккумуляторных батареях (АКБ). Электролит готовится путем растворения концентрированной серной кислоты в дистиллированной воде, молекулы кислоты в данном растворе диссоциируют (распадаются) на ионы — это явление наделяет электролит электропроводящими свойствами.
Аккумуляторный электролит имеет следующее назначение:
- Изготовление аккумуляторных батарей;
- Ввод в эксплуатацию сухозаряженных батарей;
- Восстановление АКБ при загрязнении или утечке электролита, коротких замыканиях между пластинами и других неисправностях.
Но прежде, чем применять электролит для той или иной цели, необходимо разобраться в его характеристиках и особенностях применения.
Зачем в аккумуляторе электролит?
Электролит, свинцовые пластины и пористый диоксид свинца (PbO2) — три основных компонента свинцово-кислотного аккумулятора. Именно в присутствии кислотного электролита протекают электрохимические реакции, делающие возможным накопление и отдачу аккумулятором электрического заряда.
Во время разряда АКБ металлический свинец и оксид свинца вступают в реакцию с серной кислотой (точнее — с ее отрицательными ионами SO4 и положительными ионами H), образуя сульфат свинца (PbSO4) и воду, при этом на анодных пластинах выделяются избыточные электроны. На катодных пластинах, напротив, наблюдается недостаток электронов, благодаря этому при замыкании анода и катода между ними возникает электрический ток. Во время заряда АКБ проходят обратные реакции — под действием тока от стороннего источника из сульфата свинца образуются чистый свинец, диоксид свинца и кислота.
В ходе данных реакций количество серной кислоты и воды в электролите изменяется, что приводит к изменению его плотности и объема. При разряде АКБ концентрация кислоты понижается, а концентрация воды немного увеличивается, что приводит к падению плотности и к некоторому увеличению объема электролита. В процессе заряда плотность повышается, а объем несколько понижается.
Типы и характеристики электролитов
Электролит изготавливается смешиванием концентрированной серной кислоты и дистиллированной воды в строго определенных пропорциях. Для изготовления электролита используется специальная аккумуляторная серная кислота (по ГОСТ 667-73) и дистиллированная вода (по ГОСТ 6709-72). Данный раствор используется во всех типах современных свинцово-кислотных аккумуляторов.
Главная характеристика электролита — плотность. Для нормальной работы АКБ плотность электролита должна лежать в пределах 1,23-1,4 г/куб. см, так как именно при такой плотности раствор имеет максимальную электропроводность. Однако плотность концентрированной серной кислоты составляет 1,83 г/куб. см, поэтому для достижения необходимой плотности кислота смешивается с водой.
Плотность электролита в значительной степени зависит от двух параметров: температуры и степени заряда аккумулятора.
О зависимости плотности электролита в зависимости от заряда АКБ мы сказали выше: при заряде плотность повышается, при разряде — понижается. Зависимость плотности электролита от температуры простая: при снижении температуры плотность падает, при повышении — возрастает. Поэтому нормальная плотность определяет при температуре +25°C, а чтобы верно измерять плотность при любой температуре, используют таблицу поправок к показаниям ареометра:
Температура электролита, °C | Поправка к показаниям ареометра, г/куб. см |
---|---|
-55 … -41 | -0,05 |
-40 … -26 | -0,04 |
-25 … -11 | -0,03 |
-10 … +4 | -0,02 |
+5 … +19 | -0,01 |
+20 … +30 | 0 |
+31 … +45 | +0,01 |
+46 … +60 | +0,02 |
Например, если электролит при температуре +25°C имеет плотность 1,28 г/куб. см, то при температуре -15°C он имеет плотность 1,25 г/куб. см, а при нагреве до +50°C (что часто бывает в подкапотном пространстве автомобиля) плотность повышается до 1,3 г/куб. см.
Чтобы компенсировать изменение плотности электролита в АКБ транспортных средств, эксплуатируемых в различных климатических поясах, применяются электролиты большей или меньшей плотности:
- Летние и для жаркого климата — плотностью 1,23-1,24 г/куб.см;
- Для умеренного и холодного климата — 1,27-1,28 г/куб.см;
- Зимние и для холодного климата — 1,3-1,34 г/куб.см.
Кроме того, при повышении плотности электролита повышается его морозоустойчивость — более плотные электролиты устойчивы к замерзанию, поэтому они лучше подходят для эксплуатации в холодное время года и в холодных климатических поясах.
Сегодня можно купить электролит необходимой плотности, освободив себя от непростой процедуры приготовления правильного по характеристикам электролита из кислоты и воды. Электролит продается в тарах емкостью от 1 до 20 литров, поэтому всегда можно приобрести нужный для работы объем.
Использование аккумуляторного электролита
Сразу нужно отметить, что электролит не используется для текущего обслуживания аккумулятора. Наиболее часто в АКБ снижается уровень электролита и падает его уровень, в этом случае обслуживание выполняется добавлением воды. Дело в том, что в процессе работы аккумулятора из электролита испаряется вода, а кислота остается на месте. Также потеря воды может возникать в случае перезаряда аккумулятора — при достижении определенной плотности концентрация серной кислоты в электролите снижается и ее уже не хватает для нормального протекания указанных выше электролитических реакций. В этих условиях начинается процесс электрохимического разложения воды на водород и кислород — это проявляется «кипением» электролита, а образовавшиеся газы улетучиваются. В обоих случаях — при испарении и разложении воды — плотность электролита повышается, для ее восстановления необходимо использовать воду.
Наиболее часто электролит применяется для восстановления работы аккумулятора в случае замерзания электролита с последующей потерей его характеристик. Если электролит в АКБ замерз, то, прежде всего, необходимо занести его в теплое помещение и дождаться оттаивания. После этого аккумулятор следует поставить на зарядку с малым током — рекомендуется ток около 1 ампера и срок зарядки до 2 суток. В ходе зарядки нужно измерять плотность электролита, если она начнет повышаться, то его можно нормально зарядить и эксплуатировать.
Если же ни при каких условиях плотность не повышается, то следует произвести замену электролита. Это выполняется следующим образом:
- Слить электролит из всех банок батареи;
- Промыть банки дистиллированной водой;
- Добавить новый электролит до указанного уровня;
- Оставить аккумулятор на 2-3 часа для пропитки пластин электролитов;
- Зарядить АКБ малым током 0,5-1 ампер в течение 2 суток.
Зарядку следует остановить, когда плотность электролита и напряжение на клеммах будут стабильными в течение хотя бы двух часов.
Но если замерзание аккумулятора вызвало деформацию или разрушение пластин, то менять электролит уже бесполезно — нужно покупать новую батарею.
Аналогично устраняются и другие проблемы с аккумулятором — утечка или загрязнение электролита, ремонт АКБ после короткого замыкания и т.д. Но в этих случаях прежде нужно проверить аккумулятор на целостность и ремонтопригодность, при обнаружении трещин и других физических повреждений батарея ремонту не подлежит, ее нужно утилизировать.
Особый случай — ввод в эксплуатацию сухозаряженных аккумуляторов, которые поставляются без электролита. Обычно для подготовки такого аккумулятора его нужно заполнить электролитом и дождаться достижения необходимой плотности — все эти действия обязательно прописаны в инструкции к аккумулятору. Предварительную зарядку сухозаряженного АКБ проводить не нужно!
Во всех случаях необходимо правильно рассчитывать объем электролита, чтобы сделать правильную покупку. Объем электролита в АКБ зависит от его напряжения и электрической емкости. Наиболее распространенные 12-вольтовые аккумуляторные батареи емкостью 55-60 А·ч вмещают 2,5-3 литра, емкостью 75-90 А·ч — от 3,5 до 5 литров. Большие 24-вольтовые АКБ емкостью свыше 100 А·ч могут содержать 10 и более литров электролита. При покупке рекомендуется брать электролит с небольшим запасом, так как в процессе работы возможны непредвиденные потери и утечки.
Наименование | Масса без учета электролита, кг |
Аккумулятор ПСК, СК-1 | 6,8 |
Аккумулятор ПСК, СК-2 | 12 |
Аккумулятор ПСК, СК-3 | 16 |
Аккумулятор ПСК, СК-4 | 21 |
Аккумулятор ПСК, СК-5 | 25 |
Аккумулятор ПСК, СК-6 | 30 |
Аккумулятор ПСК, СК-8 | 37 |
Аккумулятор ПСК, СК-10 | 46 |
Аккумулятор ПСК, СК-12 | 53 |
Аккумулятор ПСК, СК-14 | 61 |
Аккумулятор ПСК, СК-16 | 68 |
Аккумулятор ПСК, СК-18 | 101 |
Аккумулятор ПСК, СК-20 | 110 |
Аккумулятор ПСК, СК-24 | 138 |
Аккумулятор ПСК, СК-28 | 155 |
Аккумулятор ПСК, СК-32 | 172 |
Аккумулятор ПСК, СК-36 | 188 |
Аккумулятор ПСК, СК-40 | 208 |
Аккумулятор ПСК, СК-44 | 226 |
Аккумулятор ПСК, СК-48 | 243 |
Аккумулятор ПСК, СК-52 | 260 |
Аккумулятор ПСК, СК-56 | 278 |
Аккумулятор ПСК, СК-60 | 295 |
Аккумулятор ПСК, СК-64 | 312 |
Аккумулятор ПСК, СК-68 | 330 |
Аккумулятор ПСК, СК-72 | 347 |
Аккумулятор ПСК, СК-76 | 365 |
Аккумулятор ПСК, СК-80 | 382 |
Аккумулятор ПСК, СК-84 | 397 |
Аккумулятор ПСК, СК-88 | 414 |
Аккумулятор ПСК, СК-92 | 434 |
Аккумулятор ПСК, СК-96 | 450 |
Аккумулятор ПСК, СК-104 | 467 |
Аккумулятор ПСК, СК-108 | 487 |
Аккумулятор ПСК, СК-112 | 506 |
Аккумулятор ПСК, СК-116 | 524 |
Аккумулятор ПСК, СК-120 | 541 |
Аккумулятор ПСК, СК-124 | 559 |
Аккумулятор ПСК, СК-128 | 577 |
Аккумулятор ПСК, СК-132 | 592 |
Аккумулятор ПСК, СК-136 | 312 |
Аккумулятор ПСК, СК-140 | 631 |
Сколько свинца содержится в аккумуляторах различных типов? Таблица количества свинца в АКБ в кг |
Зная, сколько свинца в аккумуляторе, вы определите, как поступить: сдать источник питания целиком или извлечь и продать чистый цветмет. Независимо от решения, «ПАК» гарантирует отличные условия.
Мы предлагаем выгодно сдать свинец у вас, чтобы не пришлось искать пункт скупки и тратить время на поездку. Взвешиваем и оцениваем металл в присутствии клиента. Вы знаете, что получили честное вознаграждение по оговоренной цене. Совершаем моментальную покупку. Не нужно приезжать в пункт приема завтра за деньгами – получайте доход сегодня. Если партия большая, мы рекомендуем заказать вывоз б/у аккумуляторов. Услуга включает выезд машины, взвешивание, оценку, погрузку в авто и доставку.
Содержание свинца в различных типах аккумуляторов
Необходимость разбирать АКБ вызвана желанием заработать больше денег. Неопытным сдатчикам кажется, что пластина в батареях весит много. Старый аккумулятор – это не источник свинца на 100%. Цветмет используется в сплавах. Присутствуют неметаллические элементы. Точно назвать, сколько свинца в одном аккумуляторе, может оценщик.
Состав АКБ в процентном соотношении:
- свинец, компоненты цветмета – до 70%;
- электролит занимает 20% от массы;
- пластиковый корпус, перегородка – до 10%.
Процентное соотношение указано приблизительно. Известно, что вес АКБ 6 ст-55 без электролита немногим больше 12 кг. Модель ст-60 имеет массу 13,2 кг. Старый аккумулятор 6 ст-190, сданный на лом, приносит отличный доход. Без электролита весит почти 50 килограмм.
Как получать максимальную прибыль?
- оставлять заявку онлайн или звонить менеджеру;
- уточнять актуальную цену вторсырья;
- учитывать количество электролита, ПВХ.
В процессе оценивания конкретной модели, специалист «ПАК» определяет, сколько свинца в АКБ и какое вознаграждение предложит за него. Например, батарея на 55 Ампер-часов содержит больше 10 кг цветмета. Его можно сплавить, чтобы использовать для рыбалки.
Сколько электролита в аккумуляторе?
Объем жидкости зависит от емкости источника питания. Для заправки аккумулятора на 55 А/ч необходимо взять 2,5 л электролита. Источнику питания на 60 А/ч потребуется на 0,2-0,5 л больше.
Вес пластика и прочих металлов
Приблизительное содержание другого цветмета и неметаллических элементов – до 10%. Чтобы определить точный вес, нужен разбор и взвешивание каждого элемента. Спрашивайте, сколько свинца в автомобильном аккумуляторе, и получайте честный доход. Принесите нам целую батарею, мы можем достать свинец сами. Осуществляем скупку свинца в любом виде и объеме партии, возможен бесплатный вывоз нашим транспортом.
Аккумуляторы стартерные
Наименование | Масса, кг |
Аккумулятор 6 ст-55 | 12,1 |
Аккумулятор 6 ст-60 | 13,2 |
Аккумулятор 6 ст-66 | 14,3 |
Аккумулятор 6 ст-74 | 15,4 |
Аккумулятор 6 ст-77 | 16,2 |
Аккумулятор 6 ст-90 | 20,5 |
Аккумулятор 6 ст-100 | 19,8 |
Аккумулятор 6 ст-110 | 25,6 |
Аккумулятор 6 ст-132 | 31,4 |
Аккумулятор 6 ст-140 | 36,9 |
Аккумулятор 6 ст-190 | 47,9 |
Аккумулятор 6 ст-215 | 27,3 |
Аккумулятор 3 ст-150 эм | 23,2 |
Аккумулятор 3 ст-155 эм | 25 |
Аккумулятор 3 ст-215 эм | 35,8 |
Аккумулятор 6 ст-50 эм | 17,5 |
Аккумулятор 6-ст 55 эм | 19,2 |
Аккумулятор 6 ст-60 эм | 21,1 |
Аккумулятор 6 ст-75 эм | 25,6 |
Аккумулятор 6 ст-75 тм | 23,9 |
Аккумулятор 6 ст-90 эм | 30,4 |
Аккумулятор 6 ст-132 эм | 43,1 |
Аккумулятор 6 ст-182 эм | 60,4 |
Аккумулятор 6 ст-190 тм | 61,7 |
Стационарные АКБ открытого типа
Наименование | Масса, кг |
Аккумулятор ПСК, СК-1 |
6,8 |
Аккумулятор ПСК, СК-2 |
12 |
Аккумулятор ПСК, СК-3 |
16 |
Аккумулятор ПСК, СК-4 |
21 |
Аккумулятор ПСК, СК-5 |
25 |
Аккумулятор ПСК, СК-6 |
30 |
Аккумулятор ПСК, СК-8 |
37 |
Аккумулятор ПСК, СК-10 |
46 |
Аккумулятор ПСК, СК-12 |
53 |
Аккумулятор ПСК, СК-14 |
61 |
Аккумулятор ПСК, СК-16 |
68 |
Аккумулятор ПСК, СК-18 |
101 |
Аккумулятор ПСК, СК-20 |
110 |
Аккумулятор ПСК, СК-24 |
138 |
Аккумулятор ПСК, СК-28 |
155 |
Аккумулятор ПСК, СК-32 |
172 |
Аккумулятор ПСК, СК-36 |
188 |
Аккумулятор ПСК, СК-40 |
208 |
Аккумулятор ПСК, СК-44 |
226 |
Аккумулятор ПСК, СК-48 |
243 |
Аккумулятор ПСК, СК-52 |
260 |
Аккумулятор ПСК, СК-56 |
278 |
Аккумулятор ПСК, СК-60 |
295 |
Аккумулятор ПСК, СК-64 |
312 |
Аккумулятор ПСК, СК-68 |
330 |
Аккумулятор ПСК, СК-72 |
347 |
Аккумулятор ПСК, СК-76 |
365 |
Аккумулятор ПСК, СК-80 |
382 |
Аккумулятор ПСК, СК-84 |
397 |
Аккумулятор ПСК, СК-88 |
414 |
Аккумулятор ПСК, СК-92 |
434 |
Аккумулятор ПСК, СК-96 |
450 |
Аккумулятор ПСК, СК-104 |
467 |
Аккумулятор ПСК, СК-108 |
487 |
Аккумулятор ПСК, СК-112 |
506 |
Аккумулятор ПСК, СК-116 |
524 |
Аккумулятор ПСК, СК-120 |
541 |
Аккумулятор ПСК, СК-124 |
559 |
Аккумулятор ПСК, СК-128 |
577 |
Аккумулятор ПСК, СК-132 |
592 |
Аккумулятор ПСК, СК-136 |
312 |
Аккумулятор ПСК, СК-140 |
631 |
Аккумулятор СКЭ-16 | 69 |
Аккумулятор СКЭ-18 | 75 |
Аккумулятор СКЭ-20 | 85 |
Аккумулятор СКЭ-24 | 105 |
Аккумулятор СКЭ-28 | 120 |
Аккумулятор СКЭ-32 | 144 |
Аккумулятор СКЭ-36 | 159 |
Аккумулятор СКЭ-40 | 176 |
Аккумулятор СКЭ-44 | 191 |
Аккумулятор СКЭ-48 | 208 |
Аккумулятор СКЭ-52 | 223 |
Аккумулятор СКЭ-56 | 240 |
Аккумулятор СКЭ-60 | 255 |
Аккумулятор СКЭ-64 | 271 |
Аккумулятор СКЭ-68 | 287 |
Аккумулятор СКЭ-72 | 303 |
Аккумулятор СКЭ-76 | 319 |
Стационарные АКБ закрытого типа
Наименование | Масса, кг |
Аккумулятор 3 СН-36 | 13,2 |
Аккумулятор СН-72 | 7,5 |
Аккумулятор СН-108 | 9,5 |
Аккумулятор СН-144 | 12,4 |
Аккумулятор СН-180 | 14,5 |
Аккумулятор СН-216 | 18,9 |
Аккумулятор СН-228 | 23,3 |
Аккумулятор СН-360 | 28,8 |
Аккумулятор СН-432 | 34,5 |
Аккумулятор СН-504 | 37,8 |
Аккумулятор СН-576 | 45,4 |
Аккумулятор СН-648 | 48,6 |
Аккумулятор СН-720 | 54,4 |
Аккумулятор СН-864 | 64,5 |
Аккумулятор СН-1008 | 74,2 |
Аккумулятор СН-1152 | 84 |
Бесплатный вывоз!
Вывозим аккумуляторные батареи бесплатно от 200кг. по Москве и Московкой области.
Точные весы!
Приезжаем с собственными точными весами прошедшими государственную поверку.
Деньги сразу!
Взвешивание и оценка лома проходит на месте. Деньги передаём сразу после приёмки.
С нами стало ещё выгоднее!
Мы улучшили логистику нашего транспорта, поэтому работать с нами стало ещё выгоднее.
Какой должен быть пусковой ток у аккумулятора?
Невзирая на свою простоту, аккумулятор для автомобиля является довольно важной составляющей. На нём указывается различная информация, например ёмкость, пусковой ток, а также полярность. Но сегодня давайте поговорим о том, что такое «пусковой ток» аккумулятора, какие его нормальные значения и почему он так важен?
Мало кто в курсе, однако на данный параметр при покупке нового аккумулятора, мало кто обращает внимание. А потом начинаются проблемы: АКБ достаточно быстро перестаёт работать и автомобиль не запускается в холодное время года.
Стартерный или как его ещё называют, пусковой ток аккумуляторной батареи – определяет собой наибольший показатель силы тока, который требуется для начала работы двигателя. То есть он должен быть таким, чтобы маховик вместе с поршнями провернулся. Это довольно не простой процесс, ведь поршнями сдавливается подающееся в камеры топливо с силой в 9-13 атмосфер. Но запуск двигателя в холодное время года происходит ещё труднее, ведь масло становится более густым, из-за чего ему требуется преодолеть как сжатие, так и то, что цилиндры не достаточно смазаны.
Давайте выясним, для чего, прежде всего, нужна АКБ? В первую очередь, это накопление энергии, которой будет достаточно для запуска силового агрегата. Но даже не смотря на то, что многие аккумуляторы имеют практически идентичное строение, их технические характеристики существенно отличаются.
Да, естественно, в норме напряжение у АКБ будет составлять около 12,7 Вольт, однако если говорить о ёмкости с силой тока, они различны.
Немного о том, как устроен аккумулятор
Аккумуляторы разрабатывались, чтобы не только осуществлять запуск двигателя, но и заряжаться во время его работы. Первые АКБ разряжались довольно быстро, а их постоянная замена обычному автолюбителю обходилась довольно дорого. Поэтому, решением проблемы стали более продвинутые аккумуляторные батареи.
После разработки различных вариантов аккумуляторов, около 100 лет назад появились более-менее практичные устройства, принципиальная концепция которых не поменялась и по сей день.
Как правило, АКБ включает в себя 6 отсеков, в каждом из которых имеются свинцовые пластины (минус), а также его оксиды (плюс), и все они заливаются особым электролитом с высоким содержанием серной кислоты. Благодаря такой «смеси» происходит работа аккумулятора, и если что-то из этого будет отсутствовать, то корректность работы АКБ нарушится. Один такой отсек вырабатывает примерно 2,1 Вольт, чего не хватит для старта силового агрегата автомобиля, поэтому 6 таких отсеков объединяют воедино и в сумме получается напряжение равное примерно 12,7 Вольт. Этого вполне хватит, чтобы стартерная обмотка пришла в движение.
Немного поговорим про ёмкость
Несмотря на всю свою важность, напряжение является лишь одной из производных аккумуляторной батареи. Проще говоря, у всех АКБ оно примерно одинаковое, и неважно, какую они имеют ёмкость.
При этом, в зависимости от модели, ёмкость может существенно отличаться. Её единицы изменения Амперы в час (Ач). Говоря простыми словами, это возможность АКБ отдавать силу тока на протяжении часа. Аккумуляторные батареи для автомобилей имеют от 40 до 225 Ач. Но наиболее популярный диапазон, это 55 – 60 Ач. Проще говоря, на протяжении 60 минут, АКБ может отдавать силу тока в 55 Ампер, после чего полностью разрядится. По большему счёту, это довольно существенные показатели, ведь умножив имеющееся напряжение в 12,7 Вольт на 55 Ач, мы получим 698,5 Ватт/час. Чего вполне хватит для разогрева электрического чайника 2-3 раза.
А теперь давайте обсудим, что такое пусковой ток.
Что представляет собой пусковой ток?
Это наибольшая сила тока, которую имеет возможность отдавать АКБ на протяжении достаточно не продолжительного времени. То есть, для запуска силового агрегата автомобиля, требуется около 270 Ампер, а это довольно много. По большему счёту, эти и являются «пусковые значения», для старта работы двигателя.
При этом, аккумулятор имеет ёмкость приблизительно 60 Ач, что значительно больше номинала. Однако такое напряжение АКБ должна отдавать на протяжении максимум полуминуты.
Нередко на Юге, где температура окружающей среды практически всегда плюсовая, данный показатель даже не принимается во внимание. Ведь в этом нет необходимости, потому что если приобрести среднестатистическую АКБ, то она отлично будет выполнять свою основную функцию. Потому что на улице всегда сравнительно тепло и масло остаётся в неизменно жидком состоянии.
Однако если автомобиль эксплуатируется в регионах, где нередко преобладают отрицательные температуры, то с запуском двигателя там дела обстоят сложнее. Масло напоминает киселевидную субстанцию, поэтому для старта двигателя нужны совсем другие пусковые значения АКБ.
Когда для запуска силового агрегата при температуре окружающей среды не ниже +1 градуса, вполне хватит и 200 Ампер, то для запуска уже при минус 15 градусов потребуется примерно на 30% больше, то есть около 260 Ампер. Следовательно, чем более низкой будет температура в холодное время года, тем данный показатель будет актуальнее. Это своего рода правило.
С чем связаны показатели пускового тока?
Рассмотрев разных производителей, к примеру, из Европы, Украины, Америки или КНР, у каждой АКБ будет собственный пусковой ток. Допустим, аккумуляторы на 55 Ач, выпущенные в Европе и Китае, могут отличаться на 30-40%. Однако с чем это связано? Причина в технологических решениях, а именно:
- Если используется чистый свинец, даже в обыкновенных аккумуляторах кислотного типа, это станет причиной их быстрой зарядки и разрядки. Поэтому, пусковые показатели станут выше.
- При одинаковом размере корпуса, число пластин может различаться.
- Возможно, залит разный объём электролита.
- Пластины на «плюс» на много пористее, благодаря чему в них накапливается больше заряда.
- Запаянные «банки» исключают испарение электролита, благодаря чему в АКБ постоянно поддерживается его требуемый уровень.
- Качество сборки и репутация производителя. Как правило, чем дороже, тем лучше.
Однако сейчас существуют технологические разработки, которые позволяют отдавать ток просто рекордной силы. К ним относятся GEL и AGM аккумуляторы. За полминуты, ток отдачи у них может достигать 1000 Ампер. Это приблизительно в несколько раз больше, по сравнению с распространёнными сейчас АКБ кислотного типа. Однако у данных технологических решений, также имеются свои недостатки, главный из которых – это стоимость.
Кроме того, в момент запуска силового агрегата, напряжение АКБ снижается до 9 Вольт, однако сила тока существенно повышается, что является нормальным явлением. После начала работы двигателя, напряжение вновь вернётся к своим привычным значениям – 12,7 Вольт. При этом, израсходованный заряд восполнится с помощью генератора.
Как следует делать замеры?
По завершению производственного цикла, каждая АКБ проходит испытания, где проверяются её пусковые значения. Это достаточно сложный процесс, во время которого АКБ могут держать при минусовой температуре, после чего попытаться запустить силовой агрегат.
Но, как правило, проведение испытаний осуществляется при температуре минус 18 градусов, на протяжении полуминутной попытки запуска. Если всё удачно, по партию можно выпускать в продажу. Если что-то идёт не так, то делается смена конструктивных элементов АКБ, наполнения, и испытания начинаются снова.
Замеры происходят 3-4 раза, однако в определённые моменты замеряются максимальные показатели, чтобы знать, какие наибольшие токи может выдать аккумулятор. После чего, данные значения наносятся на корпус батареи. Из всей партии наиболее жесткой проверке подвергаются лишь несколько случайно выбранных АКБ.
К слову, во времена Советского Союза, в аккумуляторные батареи электролит не заливался. То есть люди сами приобретали его требуемой плотности, после чего заливали и заряжали на протяжении полусуток.
Что делать, если купили АКБ с пусковым током выше среднего?
Стартерные значения должны подбираться в зависимости от того, какой у вас тип двигателя: дизельный или бензиновый. Потому что дизельным силовым агрегатам требуются более высокие показатели, ведь степень сжатия его топлива может достигать 20 атмосфер.
Обобщим, информацию о средних показателях:
- Для бензиновых силовых агрегатов они составляют 255 Ампер;
- Дизели – более 300 Ампер.
Данные значения были определены в результате испытаний, при температуре минус 18 градусов. Однако при худших погодных условиях, приведённых выше цифр, может не хватить. Поэтому для тех, кто живёт в условиях Крайнего Севера, стали выпускать АКБ, имеющие пусковой ток до 600 Ампер.
Но можно ли использовать такие аккумуляторы в более щадящих условиях?
Естественно! Можете смело приобретать их и заводить автомобиль даже при экстремально низких температурах. Стартер при этом не сгорит.
Он просто будет активнее вращаться, благодаря чему проделает больше оборотов и пуск силового агрегата значительно упростится.
Естественно, перед покупкой АКБ, нужно знать характеристики своего автомобиля, но аккумулятор со стартерными значениями в 500 Ампер сможет завести ваш силовой агрегат, даже в условиях экстремально низких температур. Но учитывайте, что мы сейчас говорим про обыкновенные автомобили, а не грузовики, которым и 600 Ампер может не хватить.
Мировая классификация
В мире сегодня существуют различные классификации, по которым можно определить какой пусковой ток на той или иной аккумуляторной батареи. Для этого используются специальные маркировки, а именно:
- «DIN» — наносятся на АКБ немецкого производства;
- «SAE» — наносится в США;
- «EN» — Европейский союз, кроме Германии;
- В Украине пишется просто: «стартерный или пусковой ток».
Но если при выборе АКБ, вы не смогли найти на нём информацию о пусковом токе, то задайте соответствующий вопрос продавцу. Также, данная информация точно должна быть в документации к каждому аккумулятору. А теперь, давайте поговорим, как определяется стартерный ток на этапе испытаний:
- В Европе АКБ охлаждают до минус 18 градусов, после чего разряжают на протяжении 10 секунд до 7,5 Вольт;
- В Германии тоже охлаждают АКБ до минус 18 градусов, а разряжают на протяжении 30 секунд до 9 Вольт;
- В Украине испытания точно такие же, как в Германии;
- В США аккумуляторы охлаждают до минус 18 градусов, после чего разряжают на протяжении 30 секунд до 7,2 Вольт.
В момент просадки напряжения, увеличивается потребление ампер, имитируя пуск двигателя. А охлаждение нужно, чтобы сымитировать отрицательную температуру окружающей среды.
Аккумулятор 60 Ah — что нужно знать?
26.07.2018
«Аккумулятор 60 Ач» — упрощенное название самых распространенных батарей в легковых автомобилях с бензиновыми моторами. В украинских и европейских автомобилях стоят 60-ки европейского стандарта, а в японских и корейских — японского.
Аккумулятор 60 Ач японского стандарта.
JIS «Японцы» имеют размеры 232х175х200 (220) мм (длина-ширина-высота (с терминалами), а европейцы — 242х175х190 мм. АКБ японского стандарта короче на 1 см и выше на 1 см, также еще 2 см высоты добавляют токовыводы.
Количество и размер пластин-электродов, у азиатских и европейских батарей практически одинаковый. Разница в дополнительном запасе электролита, так как «азиаты» эксплуатируются в основном в жарких странах. У европейцев нет необходимости делать уровень электролита выше — вода из него не так быстро испаряется в нашем климате. Зато в Европе и в Украине есть морозы, которых нет в Азии. Поэтому токовыводы европейских аккумуляторов сделаны более короткими, примерно на 3 см, что помогает снимать более высокие пусковые токи (без которых в мороз не запустить мотор). В общем азиаты лучше чувствуют себя в жару и более долговечны, а европейцы лучше проявляют себя зимой.
Европейский аккумулятор 60 Ач. В Украине европейские батареи стоят дешевле, чем их азиатские аналоги. В 99% случаев вместо штатной АКБ японского стандарта можно установить европейскую батарею 60 Ач.
Сегодня в продаже можно увидить аккумуляторы в размере «60Ач» с наклейками 55Ач, 62Ач и даже 65Ач. Если цифры не маркетинговый ход продавца, а действительно батарея известного бренда с надписью 62 или 65 Ач, то значит производитель уместил в корпус батареи максимально возможное количество пластин по 12-13 штук в каждой из шести банок. В случае 55 Ач — скорее всего в таком АКБ находится по 7-8 пластин. Средний вес аккумулятора 60 Ач — 15 кг. Топовые модели с увеличенной емкостью весят больше — до 17 кг, а упрощенные «бюджетные» могут оказаться весом 13-14 кг.
Емкость аккумулятора 60Ач величина относительная. Гонка вооружений в автомобилестроении не останавливается ни на минуту — электроники все больше и больше, системы старт-стоп которые требуют от современного акб совершать не ДВА пуска мотора в день, а десятки. Измерения емкости аккумуляторов по ГОСТ током 20-ти часового разряда до 10 Вольт давно устарели. Современные аккумуляторы стали кальциевыми и не переносят разрядов ниже 12 Вольт. Ток разряда 3 Ампера двадцатичасового разряда для шестидесятки который использован для рсчета емкости по ГОСТу (20час * 3 Ампера = 60 Ач) мал и оторван от действительности. В автомобиле только аварийные огни потребляют такой маленький ток. В современном авто любая нажатая кнопка — уже нагрузка на аккумулятор от 10 Ампер и выше. Летом действительную емкость нового аккумулятора с надписью 60Ач можно принять равной 30 Ач. Зимой эту цифру нужно делить минимум на ТРИ.
Знают ли про это производители? Конечно знают. Однако перед ними стоит гораздо более сложная задача —произвести аккумулятор (за вменяемую цену!) способный уверенно заводить современный автомобиль. А это значит всунуть в стандартный корпус большее количество пластин (соотвественно более тонких) с меньшим количеством намазки (в которой собственно и заключена ЕМКОСТЬ). В результате получаем огромную общую площадь пластин, что дает возможность выдать огромный пусковой ток.
Пусковой ток или ток холодного прокрута. Самая важная характеристика в аккумуляторе 60Ач для большинства современных авто это его пусковой ток. ГОСТы, по которым измеряют пусковые токи, возможно устарели. Например, на АКБ видим надпись 540 Ампер в EN. Что это значит? По ГОСТу данный аккумулятор был нагружен специально подобранным сопротивлением и отдал ток в 540 Ампер, при этом напряжение упало с 12 до 7 Вольт. НО в современном авто все напряжения ниже 9-10 Вольт приводят к неккоректной работе бортовых систем. ЭБУ при напряжениях около 8 Вольт начнет перезагружать все системы и датчики, а при 7,5 Вольт просто отключится. В современном авто важно какой ток батарея дает не проседая по напряжению ниже 10 Вольт. В этом случае вся электроника автомобиля нормально функционирует. В этом формате реальные пусковые токи шестидесяток от 250 до 350 Ампер. И снова — все характеристики указанные производителем по ГОСТУ соответствуют состоянию полностью заряженной батареи, но в жизни так бывает крайне редко. Вот в этом и сказывается качество и класс аккумулятора. Батарея премиумного класса даже будучи сильно разряженной (до 20% например) выдаст пусковой ток не намного ниже завленного, а вот бюджетные батареи покажут более низкие значения.
Сила пускового тока (подтвержденная тестами). В современной батарее 60Ач — это главный критерий по которому следует выбирать АКБ. Современный аккумулятор 60 Ач с пусковым током около 600 Ампер рассчитан пускать бензиновые моторы объемом до 3,0 литров. Такие автомобили комплектуются стартерами мощностью 0,9-1,5 кВт. Ток стартера в момент вращения 100-200 Ампер, что вполне соответствует пусковым способностям аккумулятора 60Ач. При проверки работоспособности современной шестидесятки нужна 200 Амперная нагрузочная вилка. Нагрузки в 50-100 Ампер для проверки нынешних АКБ уже недостаточно.
Аккумулятор 60Ач в морозы. С емкостью аккумулятора, его способностью заряжаться или отдавать токи в морозы все плохо. Плохо потому что аккумулятор как химический источник тока «следует» законам химии о скорости протекания химических реакций (в нашем случае скорости образования энергии). А скорость реакций очень сильно зависит от температуры: каждые 10 С дают разницу в скорости токообразующих реакций в 2 раза. Например при +30 С батарея сможет светить лампочку 100 Вт 4 часа, а при -20 С скорость токообразующих реакций в этом же аккумуляторе упадет в 10 раз. Это значит, что при -20°С либо аккумулятор сможет обеспечить энергией эту же лампочку всего 25 минут, или 4 часа будет работать лампочка в десять раз меньшей мощности. Зимой любой аккумулятор без лишней надобности не нагружайте.
Емкость аккумулятора — обзор
20.2.3 Емкость аккумулятора
Емкость аккумулятора соответствует количеству электрического заряда, который может быть накоплен во время зарядки, сохранен во время пребывания в разомкнутой цепи и высвобожден во время разрядки обратимым образом . Он получается путем интегрирования тока разряда, начиная с полностью заряженной батареи и заканчивая процесс разряда при определенном пороге напряжения, часто обозначаемом как напряжение отсечки или U cut_off , достигнутом в момент t cut_off .В этом случае она обозначается как разрядная емкость или C d , а в случае электрохимии свинцово-кислотных аккумуляторов она может быть выражена как
(20,5) Cd = ∫0tcut_offIdt = −2FMPbO2 (mPbO2initial − mPbO2cut_off ) = — 2FMPb (mPbinitial − mPbcut_off)
Уравнение (20.5) показывает, что емкость батареи пропорциональна количеству активных материалов, которые могут быть преобразованы электрохимически, пока напряжение батареи не достигнет порогового значения U cut_off .Знак разрядной емкости отрицательный; однако на практике его значение рассматривается как модуль. Когда батарея разряжается постоянным током, ее емкость определяется формулой C d = I · t d , где t d — продолжительность разряда. Когда последнее выражается в часах, типичной единицей измерения емкости аккумулятора является ампер-час.
Разрядная емкость новой батареи (т. Е. До заметного начала деградации батареи) является функцией температуры и профиля тока разряда.Основным этапом разработки каждого алгоритма управления батареями является оценка зависимости разрядной емкости от тока и температуры. Обычно это делается путем подвергания одной или нескольких идентичных батарей или элементов нескольким циклам заряда / разряда при постоянной температуре с использованием гальваностатического разряда с разными токами разряда и фиксированным режимом полной перезарядки. Процедура повторяется при нескольких разных температурах. При разработке такого плана экспериментов следует учитывать типичную скорость разрушения батареи при циклическом включении.Для аккумуляторов, скорость старения которых в режиме глубокого цикла высока (например, свинцово-кислотные аккумуляторы с тонкими пластинами и решетками, не содержащими сурьмы), количество таких глубоких циклов характеризации должно быть меньше, а количество экспериментальных точек на батарею должно быть ограничено. может быть компенсировано тестированием большего количества батарей.
Зависимость разрядной емкости от тока разряда часто соответствует уравнению Пойкерта [2]:
(20.6a) Cd = K · I1 − n
, где K и n — эмпирические константы.Коэффициент n сильно зависит от конструкции электродов. Например, свинцово-кислотные батареи с толстыми пластинами имеют значение n в диапазоне 1,4 [3], а для конструкций с более тонкими пластинами n находится в диапазоне 1,20–1,25 [4]. Для таких технологий, как литий-ионные батареи, где пластины очень тонкие (в диапазоне 0,2–0,3 мм), значение n близко к 1 [5]. В этом случае уравнение Пойкерта и соответствующие экспериментальные данные могут быть представлены с использованием продолжительности разряда t d вместо емкости:
(20.6b) td = K · I − n
Когда экспериментальные данные t d (I) построены в двойных логарифмических координатах, уравнение (20.6b) преобразуется в прямую линию с наклоном, равным к коэффициенту n . Уравнение Пойкерта демонстрирует одну и ту же тенденцию почти для всех типов первичных и аккумуляторных батарей — чем выше ток разряда, тем меньше емкость. Последнее с электрохимической точки зрения соответствует меньшему количеству активных материалов, превращающихся в продукты разряда.В технологии аккумуляторов степень этого преобразования обозначается как «использование активных материалов». Уменьшение использования активных материалов при высоких токах разряда очень часто можно приписать эффектам диффузии. Например, в случае разряда свинцово-кислотной батареи (уравнения (20.1a) и (20.1b)) серная кислота, необходимая для преобразования PbO 2 и Pb в PbSO 4 , должна диффундировать из объема электролита. к геометрической поверхности электрода, а затем внутрь его пористого объема.При высоких токах разряда электролит из объема элемента, расположенного между пластинами батареи, не успевает диффундировать внутри объема пластин, где он быстро истощается из-за электрохимических реакций. Это приводит к развитию локальных градиентов концентрации и появлению диффузной поляризации [6]. Последнее вызывает быстрое снижение напряжения разряда ячейки. По логике вещей, мы можем достичь большей емкости при более высоких токах только в аккумуляторных технологиях, использующих конструкции ячеек с более тонкими пластинами, где диффузия происходит быстрее.
Уравнение Пейкерта имеет различный диапазон применимости для каждой аккумуляторной технологии — для очень высокого и очень низкого тока разряда оно больше не действует. Следует отметить, что точный алгоритм BMS должен также полагаться на набор параметров n и K , измеренных для конкретного типа батареи, используемой в энергетической системе, т. Е. Пара «батарея плюс BMS» ведет себя как ключ и замочная скважина.
Уравнение (20.6b) можно использовать для объяснения терминов «номинальная емкость» и «номинальный ток», которые часто используются в аккумуляторной практике.Здесь «номинальный» соответствует выбору тока, который соответствует заданной продолжительности разряда (или желаемой автономности), или наоборот — как долго мы будем работать от батареи при приложенном токе разряда. Таким образом, ток, соответствующий 20-часовому разряду, обозначается как 20-часовой номинальный ток или I 20 (или I 20h ). Когда последнее умножается на 20 часов, произведение обозначается как 20-часовая номинальная производительность C 20 (C 20h ).
Другой термин, связанный с емкостью батареи, — это «номинальная емкость» (или емкость, указанная на паспортной табличке), обозначенная как C n . Определение C n часто связано с определенным приложением или стандартом тестирования батарей. Например, номинальная емкость пусковой, осветительной и зажигательной свинцово-кислотных аккумуляторов обычно совпадает с 20-часовой номинальной емкостью C 20h . Номинальная емкость может использоваться для выражения плотности тока заряда и разряда в виде рейтинга C, представленного как отношение между номинальной емкостью и « целевой » длительностью разряда или заряда (последняя отличается от реальной продолжительности заряда или продолжительности заряда). увольнять).Таким образом, для тока, предназначенного для зарядки или разрядки аккумулятора в течение 10 часов, плотность тока выражается как C n /10 час. Более высокие токи, такие как C n /1 ч, обозначаются как 1 C, C n 900 10/30 мин как 2 C, C n 900 10/15 мин как 4 C и т. Д. позволяет применять одинаковые условия тестирования к батареям разного размера и надежно сравнивать полученные результаты. Удобство такого подхода связано с большой разницей между возможностями тестирования аккумуляторов в лаборатории, на которую возложена задача разработки BMS, и фактическими размерами установки для аккумулирования энергии.Обычно стенды для проверки аккумуляторных батарей предназначены для проверки ячеек в диапазоне напряжений 0–5 В и тока ± 5–50 А (чем выше ток, тем дороже оборудование). Во многих реальных аккумуляторных установках для хранения возобновляемой энергии и поддержки сети типичный диапазон постоянного напряжения составляет 400 В, а токи могут достигать 500–1000 А в случае, когда используются огромные аккумуляторные элементы, что свидетельствует о том, что BMS фактически экстраполирует лабораторные характеристики элементов и батарей меньшего размера, чтобы контролировать и прогнозировать работу крупногабаритных аккумуляторов энергии.
Интернет-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экология или экономия энергии
курсов. «
Russell Bailey, P.E.
Нью-Йорк
«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам
, чтобы познакомить меня с новыми источниками
информации.»
Стивен Дедак, P.E.
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были
.
очень быстро отвечает на вопросы.
Это было на высшем уровне. Будет использовать
снова . Спасибо. «
Blair Hayward, P.E.
Альберта, Канада
«Простой в использовании веб-сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.
проеду по вашей компании
имя другим на работе «
Roy Pfleiderer, P.E.
Нью-Йорк
«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком
с деталями Канзас
Городская авария Хаятт.»
Майкл Морган, P.E.
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс
.
информативно и полезно
на моей работе »
Вильям Сенкевич, П.Е.
Флорида
«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы
— лучшее, что я нашел ».
Russell Smith, P.E.
Пенсильвания
«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр
материал «.
Хесус Сьерра, П.Е.
Калифорния
«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле
человек узнают больше
от отказов »
John Scondras, P.E.
Пенсильвания
«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.
способ обучения »
Джек Лундберг, P.E.
Висконсин
«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя
студент для ознакомления с курсом
материалов до оплаты и
получает викторину «
Арвин Свангер, П.Е.
Вирджиния
«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и
получил огромное удовольствие «.
Мехди Рахими, П.Е.
Нью-Йорк
«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.
в режиме онлайн
курсов.»
Уильям Валериоти, P.E.
Техас
«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о
«.
обсуждаемых тем ».
Майкл Райан, P.E.
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я очень рекомендую
всем инженерам »
Джеймс Шурелл, П.Е.
Огайо
«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и
не на основании каких-то неясных раздел
законов, которые не применяются
— «нормальная» практика.»
Марк Каноник, П.Е.
Нью-Йорк
«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.
организация.
Иван Харлан, П.Е.
Теннесси
«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».
Юджин Бойл, П.E.
Калифорния
«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,
а онлайн-формат был очень
доступный и простой
использовать. Большое спасибо ».
Патрисия Адамс, P.E.
Канзас
«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»
Джозеф Фриссора, П.Е.
Нью-Джерси
«Должен признать, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время
Обзор текстового материала. Я
также оценил просмотр
фактических случаев «
Жаклин Брукс, П.Е.
Флорида
«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.
испытание потребовало исследований в
документ но ответов было
в наличии »
Гарольд Катлер, П.Е.
Массачусетс
«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.
в транспортной инженерии, что мне нужно
для выполнения требований
Сертификат ВОМ.»
Джозеф Гилрой, П.Е.
Иллинойс
«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».
Ричард Роудс, P.E.
Мэриленд
«Я многому научился с защитным заземлением. До сих пор все курсы, которые я прошел, были отличными.
Надеюсь увидеть больше 40%
курсов со скидкой.»
Кристина Николас, П.Е.
Нью-Йорк
«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще
курсов. Процесс прост, и
намного эффективнее, чем
вынуждены ехать «.
Деннис Мейер, P.E.
Айдахо
«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов
Инженеры получат блоки PDH
в любое время.Очень удобно ».
Пол Абелла, P.E.
Аризона
«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало
время исследовать где на
получить мои кредиты от.
Кристен Фаррелл, П.Е.
Висконсин
«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями
и графики; определенно делает это
проще поглотить все
теорий. «
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по
.
мой собственный темп во время моего утром
метро
на работу.»
Клиффорд Гринблатт, П.Е.
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять
викторина. Я бы очень рекомендовал
вам на любой PE, требующий
CE единиц. «
Марк Хардкасл, П.Е.
Миссури
«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»
Randall Dreiling, P.E.
Миссури
«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь
по ваш промо-адрес электронной почты который
пониженная цена
на 40% «
Конрадо Казем, П.E.
Теннесси
«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».
Charles Fleischer, P.E.
Нью-Йорк
«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику
кодов и Нью-Мексико
правил. «
Брун Гильберт, П.E.
Калифорния
«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».
Дэвид Рейнольдс, P.E.
Канзас
«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng
при необходимости дополнительных
аттестация. «
Томас Каппеллин, П.E.
Иллинойс
«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали
мне то, за что я заплатил — много
оценено! «
Джефф Ханслик, P.E.
Оклахома
«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.
для инженера »
Майк Зайдл, П.E.
Небраска
«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а
хорошо организовано.
Glen Schwartz, P.E.
Нью-Джерси
«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —
хороший справочный материал
для деревянного дизайна.
Брайан Адамс, П.E.
Миннесота
«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»
Роберт Велнер, P.E.
Нью-Йорк
«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование
Building курс и
очень рекомендую .»
Денис Солано, P.E.
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими.
хорошо подготовлены. »
Юджин Брэкбилл, P.E.
Коннектикут
«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на
.
обзор везде и
всякий раз, когда.»
Тим Чиддикс, P.E.
Колорадо
«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, P.E.
Вирджиния
«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».
Тайрон Бааш, П.E.
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание
материала. Тщательно
и комплексное.
Майкл Тобин, P.E.
Аризона
«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс
поможет по моей линии
работ.»
Рики Хефлин, P.E.
Оклахома
«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».
Анджела Уотсон, P.E.
Монтана
«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».
Кеннет Пейдж, П.E.
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный
и отличное освежение ».
Луан Мане, П.Е.
Conneticut
«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем
Вернись, чтобы пройти викторину «
Алекс Млсна, П.E.
Индиана
«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю
это вся информация, которую я могу
использовать в реальных жизненных ситуациях »
Натали Дерингер, P.E.
Южная Дакота
«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог сделать
успешно завершено
курс.»
Ира Бродская, П.Е.
Нью-Джерси
«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться
и пройдите викторину. Очень
удобно а на моем
собственный график «
Майкл Глэдд, P.E.
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, П.Е.
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH
Сертификат . Спасибо за создание
процесс простой ».
Фред Шейбе, P.E.
Висконсин
«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил
один час PDH в
один час. «
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания
и пригодность, до
имея для оплаты
материал .»
Ричард Вимеленберг, P.E.
Мэриленд
«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».
Дуглас Стаффорд, П.Е.
Техас
«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем
.
процесс, который требует
улучшение.»
Thomas Stalcup, P.E.
Арканзас
«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу
сертификат. «
Марлен Делани, П.Е.
Иллинойс
«Учебные модули CEDengineering — очень удобный способ доступа к информации по
много различных технических зон за пределами
по своей специализации без
надо ехать.»
Гектор Герреро, П.Е.
Грузия
границ | Влияние толщины электрода и электролита на характеристики твердотельной батареи, проанализированное с помощью уравнения для песка
Введение
Батареи
являются одними из наиболее широко используемых электрохимических накопителей энергии благодаря их высокой энергии, позволяющей работать устройствам в течение длительного периода времени (Kim et al., 2015). Литий (Li) -ионная система является преобладающим решением для питания многих приложений, от небольших электронных устройств до электромобилей (Kurzweil and Garche, 2017).Поскольку потребность потребителей в выработке энергии постоянно увеличивается, необходимо разрабатывать и оптимизировать новые аккумуляторные системы в зависимости от требований приложения. В этом контексте металлический литий является идеальным в качестве отрицательного электрода из-за его высокой удельной емкости и низкого рабочего напряжения (Xu et al., 2014). Однако в сочетании с обычным жидким электролитом электроосаждение Li на металлическом Li неравномерно, что приводит к низкой кулоновской эффективности и росту дендритов (Tarascon and Armand, 2001; Wu et al., 2019). Замена жидкого электролита твердым полимерным электролитом (ТПЭ) позволяет создать безопасные батареи с высокой плотностью энергии (Armand, 1994; Agrawal and Pandey, 2008).
С точки зрения конструкции, практическая аккумуляторная батарея из металлического лития должна быть оптимизирована за счет ее состава положительного электрода и общей сборки материала, в частности, для снижения стоимости элементарной ячейки (Gallagher et al., 2014). Цель состоит в том, чтобы создать долговечную батарею с высокими характеристиками для получения увеличенной удельной энергии (Eftekhari, 2017; Schnell et al., 2018; Zeng et al., 2019). Что касается ТФЭ, достаточная ионная проводимость порядка 1 мСм · см -1 достигается при 80 ° C для электролита на основе ПЭО (Devaux et al., 2012). PEO обладает достаточно высокими механическими свойствами и гибкостью, чтобы его можно было обрабатывать методами горячего прессования, экструзии или заливки растворителем с образованием тонких пленок размером от 10 до 100 мкм (Baudry et al., 1997; Porcarelli et al., 2016; Schnell et al., 2018; Yang et al., 2019). Цели заключаются в том, чтобы минимизировать толщину SPE для уменьшения омических потерь и увеличить плотность тока, ограниченную диффузией, во время работы от батареи.Кроме того, PEO обладает другими преимуществами, такими как хорошая адгезия, а также электрохимическая и химическая стабильность по отношению к металлическому Li (Armand, 1983). Действительно, ПЭО обычно используется в качестве основного кирпича для ТФЭ, который также будет содержать другие полимеры или добавки для улучшения желаемых свойств — числа переноса, механической прочности, электрохимического окна и т. Д. (Bouchet et al., 2013; Zhang et al., 2017 ). LiFePO 4 является референсным кандидатом в качестве положительного активного материала благодаря его двухфазной окислительно-восстановительной реакции при примерно 3.43 В по сравнению с Li + / Li °, что обеспечивает безопасность (Padhi et al., 1997). Наконец, для данного состава электрода плотность энергии напрямую связана с нагрузкой активного материала (Du et al., 2017). Таким образом, для данного активного материала увеличение толщины электрода — самый простой способ достичь более высокой удельной энергии.
Состав электрода важен из-за загрузки активного материала и пористости электрода для достижения наилучших энергетических характеристик при оптимальной толщине электрода (Newman, 1995; Yu et al., 2006, 2013). Zheng et al. сообщили о положительных электродах, изготовленных из LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NCM) или LiFePO 4 , и показали, что диффузия ионов Li в электролите в электроде была низкой. ограничение процесса разряда (Zheng et al., 2012). Интересно, что они показали, что конкретная скорость C , при которой емкость начинает падать, характерна для общей скорости заряда батареи. Емкость электрода и, следовательно, загрузка активного материала подчиняется закону отрицательной степени с коэффициентом C .Следовательно, как и ожидалось, электроды с низкой нагрузкой обеспечивают более высокую производительность, чем их аналоги с более высокой нагрузкой. К аналогичному выводу в основном пришли Gallagher et al. которые объединили экспериментальный и симуляционный подходы, а также Heubner et al. на толстых электродах NCM (Gallagher et al., 2016; Heubner et al., 2019). Следовательно, процессы ионной диффузии в системе батарей должны быть полностью охарактеризованы, поскольку они определяют расхождение напряжения батареи до полного восстановления емкости, поскольку концентрация литий-ионных ионов достигает нулевой концентрации на катоде.Все другие электрохимические процессы (миграция ионов и электронов, перенос заряда и т. Д.) В основном связаны с «омическими» каплями, которые просто увеличивают поляризацию батареи при увеличении скорости.
Обычно соотношение между разрядной емкостью и скоростью C одинаково для каждой аккумуляторной технологии. При низкой скорости C производительность максимальная и постоянная. При C — скорости выше порогового значения емкость быстро падает (Gallagher et al., 2016).Такое поведение ограничивает возможности высокой скорости с точки зрения быстрой зарядки и быстрой разрядки (Doyle and Newman, 1997; Kang and Ceder, 2009). В литературе был разработан ряд эмпирических и полуэмпирических уравнений, основанных на феноменологической растянутой экспоненциальной функции затухания, чтобы соответствовать сигмоидальной форме кривой емкости- C / скорость (Gallagher et al., 2016; Wong et al., 2017; Heubner et al., 2018b; Tian et al., 2019). Физический смысл этих уравнений состоит в том, чтобы рассмотреть зависящий от времени процесс релаксации, описывающий здесь единственное явление диффузии, ограничивающее скорость.Таким образом, эти уравнения используют в качестве основных параметров (i) постоянную времени и (ii) значение эмпирической экспоненты, чтобы растянуть экспоненциальную функцию. Значение показателя неясно, так как некоторые исследования устанавливают этот параметр на постоянное значение 2 или позволяют ему лучше соответствовать. Неопределенность в отношении этого эмпирического параметра аналогична той, что возникла с показателем Пойкерта (Doerffel and Sharkh, 2006).
Таким образом, ионная диффузия в электролите и внутри активных материалов, как известно, является основными физическими ограничениями, влияющими на емкость батареи (Jiang and Peng, 2016).Таким образом, сочетая экспериментальный и симуляционный анализ, многие исследования направлены на улучшение мощности и энергии от одиночной ячейки до уровня стека (Yu et al., 2006; Safari and Delacourt, 2011; Singh et al., 2015). Наиболее распространенной теоретической моделью является модель, разработанная Ньюманом и соавторами на основе теории концентрированных растворов (Дойл и др., 1993; Фуллер и др., 1994; Ньюман, 1995; Сринивасан и Ньюман, 2004). Требуется полное описание данной аккумуляторной системы, чтобы соответствовать данным о цикле, которые требуют множества параметров.Некоторые из этих параметров, такие как число переноса, коэффициенты ионной диффузии, термодинамические факторы или извилистость, и многие другие, трудно получить должным образом, поскольку их определение довольно жесткое и однозначное, что может привести к большому приближению. Кроме того, каждый набор параметров должен определяться заново каждый раз, когда производится химическая модификация (добавки, связующие, состав электродов, активные материалы…), что может занять много времени.
На практике быстрое определение разрядной емкости в зависимости от скорости C представляет интерес для серии аккумуляторов, в которых настраиваются многие параметры, такие как пористость, состав и загрузка активного материала электродов или даже характер токоприемников.Еще в 1994 году был предложен протокол, состоящий из последовательных разрядов, начиная с наивысшей скорости C до самой низкой без промежуточного этапа зарядки (Doyle et al., 1994). Совсем недавно Heubner et al. представили методику, основанную на измерении хроноамперометрии (Heubner et al., 2018a). При запуске от заряженных литий-ионных аккумуляторов вместо приложения постоянного тока в качестве этапа разрядки выполняется этап постоянного напряжения при более низком напряжении отключения аккумулятора. Зарегистрированный кратковременный ток затем преобразуется посредством интегрирования текущего времени в относительную емкость.Этот метод, медленная зарядка плюс хроноамперометрия, занимает около десятка часов, но имеет некоторые ограничения для полного определения емкости аккумулятора, когда активные материалы претерпевают различные фазовые изменения при зарядке (соответственно при разрядке). Как отмечают авторы, типичным примером такого материала является LiFePO 4 с двухфазным механизмом.
Здесь, во-первых, для сокращения затратных по времени мер, необходимых для проверки мощности батареи в зависимости от всех параметров, процедура циклирования, аналогичная процедуре Doyle et al.(Дойл и др., 1994). Посредством этой процедуры быстрой смены циклов соотношение между разрядной емкостью и плотностью тока определяется с хорошей точностью, по крайней мере, в 8 раз быстрее, чем при обычном чередовании циклов гальваностатического заряда-разряда. Затем мы предлагаем две дополнительные методологии для быстрой оценки эффективного коэффициента диффузии рассматриваемого процесса ограничения скорости, что позволяет путем сравнения его с коэффициентом диффузии в электролит или частицы активного материала определить, какой компонент может быть оптимизирован.Эти методологии основаны на ограничении текущего и песочного времени (Sand, 1901; Bard and Faulkner, 2001). Для этого использовались модельные твердотельные батареи из металлического Li, электролита на основе ПЭО, выполняющего роль ТФЭ, и положительного электрода на основе LFP. Сохранение отрицательного электрода в избытке позволяет четко понять взаимосвязь между толщиной положительного электрода и SPE и предоставить общие правила для определения оптимального баланса толщины между SPE и положительным электродом. Цель состоит в том, чтобы обеспечить простую физическую интерпретацию практических кривых характеристик мощности на основе уравнения Сэнда, что позволяет определять эффективные процессы предельной диффузии в реальной системе.
Экспериментальная
Металлическая фольга Li была предоставлена компанией Blue Solutions. Li хранился в перчаточном ящике, заполненном аргоном (Campus, Jacomex), со значениями менее ppm H 2 O и O 2 . Твердый полимерный электролит (ТПЭ) представляет собой статистический сополимер, содержащий ПЭО для обеспечения движения ионов и поли (пропиленоксид) для обеспечения гибкости получаемой мембраны и легированный солью бис-трифторметансульфонимида лития (LiTFSI). Концентрация соли Li была добавлена для достижения молярного отношения этиленоксида к соли Li, равного 25.Соль Li и металлическая фольга Li хранятся в перчаточном ящике, заполненном аргоном (Campus, Jacomex), при значении ниже промилле H 2 0 и O 2 . Полимер и LiTFSI растворяли в диметилформамиде (ДМФ) путем перемешивания при 350 об / мин и 80 ° C в течение 3 часов во флаконе. Когда раствор стал прозрачным и прозрачным, его вылили на чашку Петри из тефлона и дали высохнуть при температуре окружающей среды ( T ) в течение 8 часов. Затем для удаления растворителя чашку Петри помещали в печь при 60 ° C как минимум на 3 дня.Полученную в результате мембрану SPE снимали с тефлоновой подложки и помещали внутрь перчаточного бокса Ar по крайней мере на неделю перед любыми дальнейшими манипуляциями. Все еще внутри перчаточного ящика SPE были разрезаны на широкие части и несколько из них помещены в горячий пресс. Затем SPE прессовали в течение нескольких минут при 80 ° C и давлении 200 бар, регулируя количество SPE. После прессования и охлаждения из прессованных деталей для ТФЭ были выпрессованы диски ТПЭ. Это привело к получению диска SPE с толщиной ( y ) 18, 36, 54, 108 и 216 мкм.Положительные электроды с низкой пористостью (<5%) с использованием LiFeO 4 в качестве активных материалов были специально изготовлены Blue Solutions посредством процесса экструзии. Толщина положительного электрода ( x ) составляла 20, 33, 48 и 60 мкм поверх алюминиевого токосъемника. Емкость электродов пропорциональна их толщине.
Внутри шарового бокса из литиевой фольги был выдавлен диск Li диаметром 14 мм. Затем также был вырезан слой ТФЭ в форме диска диаметром 16 мм.Два материала ламинировали при 80 ° C и 3 барах несколько раз с использованием самодельной ламинатной машины до тех пор, пока SPE полностью не прикрепился к Li. Толщина электролита проверялась после процесса ламинирования, и никаких изменений не наблюдалось. Из электродной фольги также вырубался диск положительного электрода диаметром 12 мм. Было сделано несколько проходов через ламинатор, чтобы гарантировать адгезию между тремя слоями материала, составляющими литий-полимерную батарею. Аккумуляторные сборки различались по толщине положительного электрода и ТПЭ.Таким образом, по всему тексту литий-полимерные батареи (LMP) обозначаются LMP ( x — y ) с x и y , соответствующими толщине электрода и SPE соответственно. Для каждой системы LMP ( x — y ) собирали от 4 до 6 повторов.
После сборки аккумулятор был помещен в монетный элемент из нержавеющей стали CR2032 с использованием прокладок из нержавеющей стали и волновой пружины. Ячейка для монет была запломбирована с помощью обжимной машины внутри перчаточного ящика.В среднем 1,2 полоски прикладываются к аккумуляторному блоку с активной поверхностью S , соответствующей геометрической поверхности положительного электрода. Затем элементы батареи вынимали из перчаточного ящика и помещали в держатель для монетоприемников. Ячейки типа «таблетка» помещали в печь (Memmert), поддерживаемую при 80 ° C, и подсоединяли к мультипотенциостату VMP3 (Bio-Logic SAS) с возможностью измерения сопротивления.
Циклическая процедура состоит из серии гальваностатических циклов заряда-разряда между 2.5 и 3,7 В относительно Li + / Li °. По всему тексту потенциал батареи E относится к паре Li + / Li °. Первоначально батареи подвергаются 8 циклам кондиционирования при низкой плотности тока ( J 0 ), идентичной заряду и разряду, так что предоставленная удельная емкость соответствует эффективной емкости LiFePO 4 , 160 мАч. 1 . После этой начальной процедуры выполняется обычное гальваностатическое циклирование для получения характеристики мощности батареи.Он состоит из серии последовательных этапов зарядки и разрядки путем постоянной зарядки при плотности тока Дж 0 и увеличения плотности тока разряда Дж n . Между каждым циклом заряда / разряда используется 30-минутный период отдыха, чтобы ослабить градиенты концентрации. Принимая во внимание периоды отдыха, эта обычная процедура езды на велосипеде требует более чем недельного периода времени. На каждом шаге поверхностная зарядовая емкость ( Q n ) была рассчитана путем интегрирования плотности тока Дж n во времени ( t ) во время гальваностатических шагов в соответствии с:
Qn = ∫Jn (t) · dt (1)
Для процедуры быстрого питания, после гальваностатических циклов кондиционирования при Дж 0 , описанных ранее, батареи полностью заряжаются также при Дж. 0 , затем мы накапливаем несколько разрядов, разделенных периодом покоя от 30 минут до расслабьте градиенты концентрации.Мы начинаем с наивысшей плотности тока, после чего следует 30 минут релаксации, затем выполняется разряд с немного меньшей плотностью тока и так далее, пока не завершится этап разрядки при Дж 0 (самая низкая плотность тока). Это делается без зарядки аккумулятора между этапами разрядки. Для ясности, циклическое поведение, эволюция E в зависимости от доли δ Li, вставленного в фазу Li δ FePO 4 , с 0 <δ <1, для репрезентативного LMP (48-18) батарея представлена на дополнительном рисунке 1.Эта быстрая процедура включения питания занимает около 1 дня для полного завершения от этапа зарядки до заключительной разрядки, что по крайней мере в восемь раз короче, чем обычная процедура цикла. Основное предположение этой процедуры циклирования состоит в том, что при запуске от полностью заряженной батареи разрядная емкость при заданной плотности тока Дж n является суммой разрядных емкостей, полученных при более высоких плотностях тока, Дж > Дж. n , плюс полученный при применении J n .Другими словами, Q n ( J n ) вычисляется на основе следующего уравнения:
Qn = ∑N≥n [JN.ΔtN] (2)
с Δ t N время, необходимое для разряда батареи при постоянной плотности тока J N .
Для обеих процедур циклирования емкости, рассчитанные для каждых Дж n копий батареи, лежат в пределах типичного отклонения ниже 1%, что показывает очень хорошую воспроизводимость наших элементов.Это обязательное условие для дальнейшего анализа данных.
Наконец, чтобы получить независимую оценку транспортных свойств нашего электролита, была проведена спектроскопия электрохимического импеданса на Li-симметричной ячейке, содержащей SPE (Bouchet et al., 2003). Этот метод позволяет определять различные сопротивления элементов, такие как электронное ( R c ), электролитное ( R el ), интерфейсное ( R int ) и диффузионное ( R d). ) сопротивления.Li-симметричные элементы были собраны с помощью процесса ламинирования, аналогичного описанному для аккумуляторов LMP, и запечатаны в плоских элементах CR2032. После помещения клеток в печь при 80 ° C была проведена импедансная спектроскопия с использованием сигнала возбуждения 40 мВ в диапазоне частот от 10 МГц до 0,1 Гц. Типичный график Найквиста, показывающий противоположность мнимой части импеданса [-Im ( Z )] как функцию действительной части [Re ( Z )], представлен на дополнительном рисунке 2. Электрическая эквивалентная схема отображается на вставка дополнительного рисунка 2, включающая сопротивления элементов ( R c , R el , R int ), индуктивность кабеля ( L c ) на высокой частоте, a элемент постоянной фазы для интерфейса ( CPE int ) и короткий элемент Варбурга ( W d ) для диффузионной петли на низких частотах, позволяет моделировать график Найквиста.Из элемента Варбурга извлекаются два основных параметра, соответствующих R d и времени релаксации (τ r ) в максимуме четверти лемнискаты. R d и R el связаны с числом катионного переноса ( t + ), а τ r связано с коэффициентом амбиполярной диффузии ( D amb ) и SPE толщиной и по следующим уравнениям (Соренсен и Якобсен, 1982; Росс Макдональд, 1992; Буше и др., 2003):
t + = RelRel + Rd (3)
τr = 2.54 · (y2) 2Damb (4)
Кроме того, D amb связано с коэффициентом диффузии Li + (DLi +) соотношением.
DLi + = Damb2. (1-t +) (5)
Результаты и обсуждение
Циклическое поведение типичной батареи LMP (48-18) показано на Рисунке 1, который представляет E как функцию доли? Li, введенного в фазу Li ? FePO 4 , с 0 <1, записано при обычном езде на велосипеде.Для ясности, только типичный заряд, выполненный при Дж, 0 = 0,1 мА · см -2 , представлен на рисунке 1, и указаны некоторые значения плотности тока разряда. Заряд батареи представляет собой типичное длинное плато примерно при 3,44 В, соответствующее окислению материалов LFP (Padhi et al., 1997), за которым следует ступень потенциостатики при 3,7 В для достижения полной емкости электрода. Во время разряда наблюдается более низкое плато потенциала около 3,40 В, соответствующее уменьшению LFP.Это плато менее выражено для шагов разряда, выполняемых при J n выше 0,3 мА · см -2 из-за увеличения градиента концентрации батареи. Более того, эти наблюдения за обычным циклическим поведением типичной батареи LMP (48-18) остаются в силе для всех других рассматриваемых батарей LMP ( x — y ) и связанных с ними копий.
Рисунок 1 . Типичные циклические профили, потенциал E как функция доли δ Li, введенного в Li δ FePO 4 , при обычном испытании мощности для батареи LMP (48-18).Пунктирная синяя кривая — шаг заряда.
Для обычного цикла (см. Рисунок 1) и быстрого испытания мощности (см. Дополнительный рисунок 1) разрядные емкости были получены с помощью уравнений (1) и (2) соответственно. Затем каждое значение Q n было нормализовано разрядной емкостью, полученной при J 0 , обозначенной Q 0 . Таким образом, на рисунке 2 представлена нормализованная разрядная емкость, отношение Q n / Q 0 , как функция плотности тока разряда, Дж n , для двух циклических процедур LMP ( 48-18) батарейки.Значения, представленные на Рисунке 2, соответствуют средним значениям с их стандартными отклонениями от различных копий батареи. Для обеих процедур и для низких значений J n , ниже 0,3 мА · см −2 , Q n остается близким к Q 0 на 3%. Для обеих процедур и для высоких значений J n , выше 0,3 мА · см −2 , отношение Q n / Q 0 быстро падает линейно с увеличением J n до значений ниже 0.2 при Дж n > 1 мА · см −2 . Как и в случае литий-ионных аккумуляторов (Gallagher et al., 2014), зависимость между разрядной емкостью и плотностью тока полностью твердотельных литиевых аккумуляторов представляет собой переходный режим при критическом значении плотности тока. Более того, точка данных, зарегистрированная при наивысшем значении J n , при 2,8 мА · см −2 , отклоняется от линейного тренда Q n / Q 0 с J n , когда J n > 0.3 мА · см −2 из-за эффекта суперконденсатора, возникающего из-за высокоповерхностных углеродных наполнителей и покрытия частиц LFP. Такой емкостный эффект наблюдается только для самых высоких плотностей тока батарей LMP ( x — y ) и не принимается во внимание при анализе данных, приведенном в оставшейся части текста. Эволюция нормализованной разрядной емкости с плотностями тока отлично согласуется с обычным циклированием и быстрым тестом мощности.Действительно, различия в значениях Q n / Q 0 обычно лежат в пределах границ погрешностей, когда J d > 0,3 мА · см −2 . Кроме того, соответствие между двумя процедурами также наблюдается для каждой исследованной батареи LMP ( x — y ). Таким образом, экспресс-тест мощности является надежным инструментом для быстрого отображения характеристик мощности аккумулятора с высокой точностью по сравнению с традиционной процедурой включения велосипеда.В литературе можно найти другие интересные циклы, но они будут менее точными в отношении активных материалов с положительным фазовым переходом, таких как LFP (Heubner et al., 2018a).
Рисунок 2 . Средняя нормализованная емкость, отношение Q n / Q 0 , батареи LMP (48-18) как функция плотности тока разряда, Дж n , для двух циклических процедур. Символы соответствуют (♢) стандартному циклическому тесту и (⃝) быстрому тесту мощности.
Чтобы понять влияние толщины электродов на мощность батареи, на рисунке 3A представлена средняя нормализованная разрядная емкость как функция Дж n для батарей LMP ( x -18) со значениями x , равными 20, 33 , 48 и 60 мкм, в то время как толщина SPE поддерживается на уровне 18 мкм. Для каждой батареи LMP ( x — y ), представленной на рисунке 3A, эволюция Q n / Q 0 с J d аналогична той, которая уже подробно описана на рисунке 2. .Основное различие между каждой батареей заключается в расположении переходного режима между режимом плотности тока, где Q n остается близким к Q 0 и режимом, где Q n / Q 0 уменьшается с J d . Как видно из рисунка 3A, самый тонкий положительный электрод, более поздний Q n будет сильно отклоняться от Q 0 . Аналогичный вывод можно сделать для всех других LMP ( x — y ) батарей, в которых x является постоянным, а x составляет 20, 33, 48 или 60 мкм.Для полноты картины на дополнительном рисунке 3 показано отношение Q n / Q 0 как функция от J n для LMP ( x -36) и LMP ( x -54 ) батареи. Влияние толщины положительного электрода на мощность в этом случае аналогично тому, о котором сообщалось для литий-ионных аккумуляторов, содержащих жидкий электролит (Cornut et al., 2015; Heubner et al., 2018b). В качестве дополнительного случая на рисунке 3B показана средняя нормализованная разрядная емкость как функция Дж, n для батарей LMP (33- y ) со значениями y 18, 36 и 54 мкм, в то время как положительные значения толщина электрода постоянна и составляет 33 мкм.Для заданной толщины положительного электрода переходный режим происходит при более низкой плотности тока при увеличении толщины ТПЭ. Это наблюдение остается в силе для всех других LMP ( x — y ) батарей, в которых x является постоянным, а y составляет 18, 36, 54, 108 и 216 мкм. Для полноты картины на дополнительном рисунке 4 показано соотношение Q n / Q 0 как функция J n для LMP (20- y ), LMP (48- y ) и LMP (60- y ).Из рисунков 3A, B видно, что характеристики мощности твердотельных литиевых батарей зависят как от толщины положительного электрода, так и от толщины SPE. Интересно, что в большинстве исследований стандартных литий-ионных аккумуляторов изменялась только толщина электрода, чтобы не отражать влияние толщины электролита. Точное понимание разделения этих двух параметров на характеристики батареи представляет первый интерес для представления оптимизированной сборки батареи.
Рисунок 3 . Средняя нормализованная емкость, отношение Q n / Q 0 , как функция плотностей тока разряда J n . (A) LMP ( x -18) батареи с толщиной положительного электрода x из 20 (оранжевый), (синий) 33, (зеленый) 48 и (розовый) 60 мкм; и батареи (B) LMP (33- y ) с толщиной SPE y из () 18, (□) 36 и (△) 54 мкм.
С каждого Q n / Q 0 по сравнению с . J n графиков, мы определяем плотность тока, соответствующую переходному режиму, как плотность тока, при которой Q n / Q 0 = 1 базовая линия (низкая J n режим) пересекает линейную интерполяцию Q n / Q 0 vs.J n (высокий J n режим ). Это падение емкости связано с ограничением диффузии ионов лития, поэтому плотность тока, соответствующая этой точке данных, называется током ограничения диффузии и обозначается J lim . Для ясности графическое определение J lim показано на дополнительном рисунке 5 для батарей LMP (20-18). Чтобы лучше понять J lim , мы предлагаем методологию, основанную на уравнении Сэнда для метода контролируемого тока (Sand, 1901; Rosso et al., 2006). По определению, для плотности тока выше Дж lim время Sand (τ с ) соответствует времени перехода, при котором поток ионных частиц недостаточно велик для удовлетворения приложенного тока. Уравнение Сэнда (Brissot et al., 1999) теоретически определяется следующим образом:
τs = π.Damb. (n.F.CLi2. (1-t +). Jn) 2 (6)
с n числом обмениваемых электронов ( n = 1 для LFP), F постоянной Фарадея (9,648 10 4 C.моль −1 ), C Li концентрация Li в ТФЭ (Devaux et al., 2012), расположенном в электролите и в положительном электроде (882 моль.м −3 для обоих), t + число катионного переноса и D amb коэффициент амбиполярной диффузии. Использование этого уравнения является приближением, поскольку граничные условия плоского электрода не полностью соблюдаются на катодной стороне.
Для Дж n ≥ Дж lim , τ с можно оценить как эквивалент времени разряда.Другими словами, τ с при определенной плотности тока определяется как:
τs (Jn) = QnJn, когда Jn≥Jlim (7)
D amb и t + соли Li в ПЭО можно измерить или рассчитать с использованием многих методов, таких как электрохимические методологии, основанные на поляризации (Shi and Vincent, 1993; Geiculescu et al., 2006) или релаксация (Mullin et al., 2011), импедансная спектроскопия (Bouchet et al., 2003), ЯМР в импульсном поле (Hayamizu et al., 1999) или молекулярно-динамическое моделирование (Diddens et al., 2010) и многие другие. Изучив литературные данные и сосредоточившись на высокомолекулярном электролите на основе ПЭО, при 80 ° C, D amb находится в диапазоне 5 10 -8 см 2 .s -1 и t + около 0,15. Кроме того, была проведена импедансная спектроскопия на Li-симметричных ячейках, имеющих толщину SPE 18, 36 и 54 мкм. Электрическая эквивалентная схема (см. Вставку на дополнительном рисунке 2) использовалась для подбора всех спектров импеданса, чтобы извлечь значения t + и D amb .DLi +, рассчитанный с использованием уравнения (5), и t + не зависят от толщины SPE со средним значением, согласующимся с литературным анализом, равным 3,4 ± 0,7 10 −8 см 2 .s −1 и 0,15 ± 0,02 соответственно.
График τ s как функции Jn-2 показывает линейное поведение для точек данных, для которых выполняется условие J n ≥ J lim , что подтверждает поведение песка.В качестве примера на дополнительном рисунке 6 показана зависимость τ с от Jn-2 для батареи LMP (48-18), включая линию линейной регрессии. Тогда наклон линии регрессии прямо пропорционален D amb и, следовательно, DLi +. Принимая во внимание t + 0,15, как определено спектроскопией импеданса, DLi + был рассчитан для каждой батареи LMP ( x — y ). DLi + не зависит от положительного электрода и толщины SPE со средним значением 3.1 ± 0,6 10 −8 см 2 .с −1 . Таким образом, коэффициент диффузии Li + , определяемый уравнением Сэнда при применении к данным о циклической работе батареи, довольно похож на коэффициент диффузии Li + в SPE. Следовательно, явление ограничения мощности в этих полностью твердотельных батареях представляет собой диффузию катиона Li + в электролите, простирающемся от литиевого отрицательного электрода до алюминиевого токосъемника положительного электрода, а не диффузию Li . + в активном материале LFP (Doyle and Newman, 1995).Таким образом, использование уравнения песка является эффективным инструментом для быстрого определения эффективного ограничивающего процесса диффузии в батареях, когда Дж > Дж lim , то есть при скоростях, при которых восстанавливается только часть полной емкости.
Чтобы пойти дальше и сравнить все батареи LMP ( x — y ) вместе, J lim было извлечено из каждого Q n / Q 0 vs.J n участков. На рисунке 4 представлена средняя нормализованная емкость как функция отношения J lim / J n для LMP (20-18), LMP (33-36), LMP (48-216) и Батарейки LMP (60-54). Все экспериментальные кривые нормализованной емкости батарей LMP ( x — y ) перекрываются простой кривой, которая демонстрирует, что рассматриваемое здесь ограничивающее явление одинаково независимо от толщины электрода и электролита и связано с диффузией в полимерный электролит.В литературе обычно получают простую кривую, когда нормализованная емкость представлена как функция от скорости C или ее обратной величины. Затем простая кривая аппроксимируется экспоненциальной функцией затухания, растянутой на эмпирическое значение, обычно равное 2, и корректируется с использованием параметра времени релаксации (Heubner et al., 2018b; Tian et al., 2019). В нашем случае полуэмпирическая функция не используется, поскольку единственный параметр соответствует физическому параметру J lim , определяемому графически.Следующий шаг — предоставить простую модель, чтобы лучше понять разделение J lim из-за диффузии в электролит и / или в электролит, проникающий в положительный электрод.
Рисунок 4 . Средняя нормализованная емкость, соотношение Q n / Q 0 , как функция J lim / J n для (⃝) LMP (20-18), (□ ) Батареи LMP (33–36), (∇) LMP (48-36) и (△) LMP (60-54).
На рис. 5 представлено среднее значение J lim для различных LMP ( x — y ) батарей в зависимости от толщины положительного электрода x . Для данной толщины положительного электрода Дж lim увеличивается с уменьшением толщины SPE. Значения J lim находятся в пределах значений, полученных для положительного электрода толщиной 20 мкм между 0,06 и 0,48 мА · см -2 , когда y равно 216 и 18 мкм, соответственно.Когда y = 18 мкм, J lim линейно уменьшается с x . Для более высокого значения y наклон распада J lim с x менее выражен, поскольку y увеличивается до значения плато для наивысших заявленных толщин SPE 216 мкм. Таким образом, наилучшие энергетические характеристики ожидаются от батареи, содержащей тонкий положительный электрод и тонкий слой SPE. Однако, глядя на взаимодействие между значениями x и y , можно собрать батарею с более высокой удельной энергией без значительного ухудшения энергетических характеристик.Действительно, J lim является индикатором начала снижения емкости аккумулятора от номинального значения, т.е. Q 0 . На рисунке 5 батарея LMP (60-18) показывает значение J lim выше, чем у батареи LMP (20-36). Это означает, что J lim является слабой функцией толщины положительного электрода и сильной функцией толщины SPE. Следовательно, для батарей LMP ( x — y ) удельную объемную плотность энергии на одну ячейку можно увеличить, просто выбрав наилучший компромисс между толщиной положительного электрода и толщиной SPE.
Рисунок 5 . Средний предельный ток, Дж lim , как функция толщины положительного электрода, x . Пунктирные линии — это ориентиры для глаз в зависимости от толщины SPE, y . Символы соответствуют толщине SPE и из () 18, (□) 36, (△) 54, (♢) 108 и (∇) 216 мкм. Цвета символа соответствуют толщине положительного электрода x : (оранжевый) 20, (синий) 33, (зеленый) 48 и (розовый) 60 мкм.
Слабую зависимость J lim относительно x можно понять, если учесть, что эффективная поверхность, обеспечивающая диффузионный поток Li + на границе раздела композитный электрод / электролит, ниже, чем геометрическая поверхность электрода. из-за наличия активного материала и частиц углерода в композитном электроде. Таким образом, плотность тока, соответствующая потоку Li + в SPE, расположенном внутри электрода, выше, чем в электролите.Кроме того, диффузионная длина Li + зависит от извилистости электрода. Эти эффекты можно описать, введя параметр α с 0 <α ≤ 1, в котором полный путь диффузии Li + соответствует α. х + у . Можно ожидать, что диффузионный путь в композитном электроде должен быть больше толщины электрода из-за его извилистости. Однако здесь мы измеряем эффективное значение, и похоже, что диффузия в электролите, расположенном в электроде, кажется выше, чем диффузия исходного электролита, вероятно, из-за содержания влаги.Это приводит к значению α ниже единицы. На рисунке 6 J lim нанесена как функция от α. х + у . При настройке α на значение 0,35 все данные J lim схлопываются на эталонную кривую, которая аппроксимируется с использованием обратной функции, показанной пунктирной кривой на рисунке 6, которая дает следующее уравнение:
Jlim = K (α · x + y) (8)
с K = 13,2 мА · см −1 на основе аппроксимации методом наименьших квадратов ( R 2 > 0.99).
Рисунок 6 . Предельная плотность тока, Дж lim , как функция от α. х + у . Пунктирная кривая соответствует аппроксимации, полученной с использованием обратной функции. Символы соответствуют толщине SPE и из () 18, (□) 36, (△) 54, (♢) 108 и (∇) 216 мкм. Цвета символа соответствуют толщине положительного электрода x : (оранжевый) 20, (синий) 33, (зеленый) 48 и (розовый) 60 мкм.
Чтобы обеспечить физический смысл параметра K в уравнении (8), LMP ( x — y ) можно смоделировать с помощью одномерного подхода, который широко применялся группой Doyle et al.(1993). Таким образом, можно просто применить закон Фика в 1-D, в котором ток диффузии пропорционален градиенту концентрации Li + , толщине процесса диффузии и коэффициенту диффузии ограничивающего явления. На основании результатов, полученных на рисунке 6, J lim является обратной функцией суммы α. x + y и соответствует, таким образом, значению тока, при котором градиент концентрации Li по всей батарее падает до нулевого значения на алюминиевом токосъемнике / положительном электроде. J lim затем можно выразить как функцию эффективного коэффициента диффузии Li + (DLieff) согласно:
Jlim = n · F · DLieff · (CLiα · x + y) (9)
Объединение уравнения (9) в (8) позволяет напрямую вычислить соответствующее значение DLieff 1,6 10 −8 см 2 .s −1 на основе параметра K . Тогда эффективный коэффициент диффузии находится в том же диапазоне, что и коэффициент диффузии Li + , определенный по методологии Sand time.Следовательно, эффективный коэффициент диффузии DLieff соответствует эффективному коэффициенту диффузии DLi + Li + в SPE от положительного электрода до слоя электролита. Методология J lim менее точна, чем методология Sand time, но ее гораздо быстрее реализовать, чтобы быстро определить ограничивающие явления диффузии в батареях. Кроме того, параметр α представляет интерес, поскольку он зависит от состава и извилистости электрода, а также от ионного транспорта внутри ТФЭ, используемого в положительном электроде.Вариабельность этих параметров в зависимости от состава электрода является инструментом для оптимизации состава и текстуры электрода, но выходит за рамки нашего исследования.
Заключение
Сигнатура заряда батареи быстро определяется с помощью экспресс-теста мощности. Этот метод заключается в применении последовательного шага гальваностатического разряда от высокой до низкой плотности тока. Результаты, полученные этим методом, идентичны результатам, полученным при обычном гальваностатическом циклировании, т.е.е., последовательность этапов заряда-разряда. При плотности тока выше, чем предельная плотность тока ( J lim ), применение уравнения Сэнда для метода контролируемого тока доказало свою эффективность при определении коэффициента диффузии ограничивающего процесса. Здесь, в литий-полимерных батареях, диффузия Li + в твердом полимерном электролите, действующем как разделитель батареи и связующее вещество положительного электрода, ограничивает характеристики батареи. Помимо быстрого определения J lim , предоставляется физический смысл этого параметра. J lim напрямую связано с эффективным коэффициентом диффузии Li + по всей батарее, который аналогичен коэффициенту, определяемому уравнением Сэнда. Следовательно, быстрое испытание мощности является эффективным методом для сравнения серий батарей, которые различаются по их сборке, и для определения основного ограничивающего фактора, и, таким образом, оптимизации, в свою очередь, сборки аккумуляторной батареи. Конструкция батареи должна учитывать совокупный эффект как от толщины слоя SPE, так и от толщины положительного электрода.Например, в наших батареях LMP для электролита толщиной 54 мкм можно использовать положительный электрод до 48 мкм без ухудшения характеристик мощности батареи. Для полноты картины следует также учитывать другие факторы, помимо характеристик мощности, особенно в случае батареи на основе Li-металла с влиянием гетерогенного электроосаждения Li на этапе зарядки. Чтобы пойти дальше, эту методологию следует применить к литий-полимерным батареям, имеющим различную формулу положительного электрода, а также к другим технологиям аккумуляторов.
Заявление о доступности данных
Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в статью / дополнительные материалы.
Авторские взносы
RB, DD, MD и ML разработали проектное исследование. МД и МЛ изготовили композитные электроды. DD, PD и HL проводили эксперименты. RB, DD и HL проанализировали данные. РБ и Д.Д. написали рукопись. Все авторы прокомментировали рукопись.
Финансирование
Работа выполнена в рамках французского фонда FUI20 (Fond Unique Interministériel) с совместным проектом ALEPH.
Конфликт интересов
MD и ML используются компанией Blue Solutions.
Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Мы благодарим BPI (Banque Publique d’Investissement) и компанию Blue Solutions за их финансовую поддержку.
Дополнительные материалы
Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/article/10.3389/fenrg.2019.00168/full#supplementary-material
Список литературы
Агравал, Р. К., и Пандей, Г. П. (2008). Твердые полимерные электролиты: разработка материалов и применение твердотельных аккумуляторов: обзор. J. Phys. D Прил. Phys. 41: 223001. DOI: 10.1088 / 0022-3727 / 41/22/223001
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Арманд, М. (1983). Полимерные твердые электролиты — обзор. Ионика твердого тела 9–10, 745–754.DOI: 10.1016 / 0167-2738 (83) -8
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бард А. Дж. И Фолкнер Л. Р. (2001). Основы и приложения электрохимических методов, 2-е изд. . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley Sons, Inc.,
Google Scholar
Baudry, P., Lascaud, S., Majastre, H., and Bloch, D. (1997). Разработка литий-полимерных аккумуляторов для электромобилей. J. Power Sour. 68, 432–435. DOI: 10.1016 / S0378-7753 (97) 02646-3
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Буше, Р., Ласко, С., и Россо, М. (2003). Исследование EIS анода Li / PEO-LiTFSI литиевой полимерной батареи. J. Electrochem. Soc. 150, A1385 – A1389. DOI: 10,1149 / 1,1609997
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Bouchet, R., Maria, S., Meziane, R., Aboulaich, A., Lienafa, L., Bonnet, J.-P., et al. (2013). Одноионные триблок-сополимеры БАБ как высокоэффективные электролиты для литий-металлических аккумуляторов. Nat. Матер. 12, 452–457. DOI: 10.1038 / nmat3602
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бриссо, К., Россо, М., Чазалвьель, Ж.-Н., и Ласко, С. (1999). Механизмы дендритного роста в литиево-полимерных клетках. J. Power Sour. 81–82, 925–929. DOI: 10.1016 / S0378-7753 (98) 00242-0
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Корнут Р., Лепаж Д. и Шугаард С. Б. (2015). Интерпретация кривых разряда литиевых батарей для легкого определения источника ограничений производительности. Электрохим. Acta 162, 271–274. DOI: 10.1016 / j.electacta.2014.11.035
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дево Д., Буше Р., Гле Д. и Денойель Р. (2012). Механизм ионного транспорта в комплексах ПЭО / LiTFSI: влияние температуры, молекулярной массы и концевых групп. Ионика твердого тела 227, 119–127. DOI: 10.1016 / j.ssi.2012.09.020
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дидденс, Д., Хойер, А., Бородин, О. (2010). Понимание транспорта лития в рамках модели Роуза для полимерного электролита PEO / LiTFSI. Макромолекулы 43, 2028–2036. DOI: 10.1021 / ma3h
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Doerffel, D., и Sharkh, S.A. (2006). Критический обзор использования уравнения Пейкерта для определения остаточной емкости свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов. J. Power Sour. 155, 395–400. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2005.04.030
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дойл М., Фуллер Т. и Ньюман Дж. (1993). Моделирование гальваностатического заряда и разряда литиево-полимерного / вставочного элемента. J. Electrochem. Soc. 6, 1526–1533. DOI: 10,1149 / 1,2221597
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дойл М. и Ньюман Дж. (1995). Использование математического моделирования при проектировании литий-полимерных аккумуляторных систем. Электрохим. Acta 40, 2191–2196. DOI: 10.1016 / 0013-4686 (95) 00162-8
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дойл М. и Ньюман Дж. (1997). Анализ данных о емкости литиевых батарей с использованием упрощенных моделей процесса разряда. J. Appl. Электрохим. 27, 846–856. DOI: 10.1023 / A: 1018481030499
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Дойл М., Ньюман Дж. И Реймерс Дж. (1994). Быстрый метод измерения емкости в зависимости от скорости разряда для двойной литий-ионной аккумуляторной батареи, подвергающейся циклическому воздействию. J. Источники энергии 52, 211–216. DOI: 10.1016 / 0378-7753 (94) 02012-4
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Du, Z., Wood, D. L., Daniel, C., Kalnaus, S., и Ли, Дж. (2017). Понимание ограничивающих факторов производительности толстых электродов применительно к литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии. J. Appl. Электрохим. 47, 405–415. DOI: 10.1007 / s10800-017-1047-4
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Эфтехари, А. (2017). Литий-ионные аккумуляторы с высокой емкостью. ACS Sustain. Chem. Англ. 5, 2799–2816. DOI: 10.1021 / acssuschemeng.7b00046
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Фуллер, Т.Ф., Дойл М. и Ньюман Дж. (1994). Моделирование и оптимизация двойной ионно-литиевой ячейки. J. Electrochem. Soc. 141, 1–10. DOI: 10.1149 / 1.2054684
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Галлахер, К. Г., Гебель, С., Греслер, Т., Матиас, М., Элерих, В., Эроглу, Д., и др. (2014). Количественная оценка перспективности литий-воздушных аккумуляторов для электромобилей. Energy Environ. Sci. 7, 1555–1563. DOI: 10.1039 / c3ee43870h
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Галлахер, К.Г., Траск, С. Е., Бауэр, К., Вёрле, Т., Люкс, С. Ф., Чеч, М., и др. (2016). Оптимизация емкости за счет понимания ограничений литий-ионных электродов. J. Electrochem. Soc. 163, A138 – A149. DOI: 10.1149 / 2.0321602jes
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гейкулеску, О. Е., Раджагопал, Р., Крегер, С. Е., Де Марто, Д. Д., Чжан, X. W., и Федкив, П. (2006). Транспортные свойства твердых полимерных электролитов, полученных из олигомерных фторсульфонимидных солей лития, растворенных в высокомолекулярном полиэтиленоксиде. J. Phys. Chem. В 110, 23130–23135. DOI: 10.1021 / jp062648p
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хаямизу, К., Айхара, Ю., Араи, С., и Мартинес, К. Г. (1999). Импульсно-градиентное спин-эхо 1H, 7Li и 19F ЯМР-диффузия и измерения ионной проводимости 14 органических электролитов, содержащих LiN (SO 2 CF 3 ) 2 . J. Phys. Chem. B 103, 519–524. DOI: 10.1021 / jp9825664
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хойбнер, К., Леммель, К., Николь, А., Либманн, Т., Шнайдер, М., и Михаэлис, А. (2018a). Сравнение хроноамперометрического отклика и скоростных характеристик пористых вводимых электродов: к тесту на ускоренную скорость. J. Power Sour. 397, 11–15. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2018.06.087
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Heubner, C., Nickol, A., Seeba, J., Reuber, S., Junker, N., Wolter, M., et al. (2019). Понимание влияния толщины и пористости на электрохимические характеристики LiNi 0.6 Co 0,2 Mn 0,2 O 2 катода на основе для литий-ионных аккумуляторов высокой энергии. J. Power Sour. 419, 119–126. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2019.02.060
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Heubner, C., Seeba, J., Liebmann, T., Nickol, A., Börner, S., Fritsch, M., et al. (2018b). Концепция полуэмпирической эталонной кривой, описывающей быстродействие вставных литиевых электродов. J. Источники энергии 380, 83–91. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2018.01.077
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Цзян Ф. и Пэн П. (2016). Выявление ограничений производительности литий-ионных аккумуляторов из-за видов и переноса заряда с помощью пяти характерных параметров. Sci. Rep. 6: 32639. DOI: 10.1038 / srep32639
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ким, Дж. Г., Сон, Б., Мукерджи, С., Шупперт, Н., Бейтс, А., Квон, О. и др. (2015). Обзор твердотельных батарей на литиевой и нелитиевой основе. J. Power Sour. 282, 299–322. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2015.02.054
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Курцвейл П. и Гарче Дж. (2017). «Обзор аккумуляторов для автомобилей будущего», в Свинцово-кислотные аккумуляторы для автомобилей будущего , ред. Дж. Гарче, Э. Карден, П. Т. Мозли и Д. А. Дж. Рэнд (Амстердам: Elsevier BV), 27–96. DOI: 10.1016 / B978-0-444-63700-0.00002-7
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Муллин, С.А., Стоун, Г. М., Пандай, А., Балсара, Н. П. (2011). Коэффициенты диффузии солей в блок-сополимерных электролитах. J. Electrochem. Soc. 158, A619 – A627. DOI: 10,1149 / 1,3563802
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ньюман Дж. (1995). Оптимизация пористости и толщины электрода батареи с помощью модели реакционной зоны. J. Electrochem. Soc. 142, 97–101. DOI: 10.1149 / 1.2043956.
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Падхи, А.К., Нанджундасвами, К. С., и Гуденаф, Дж. Б. (1997). Фосфооливины как материалы положительных электродов для литиевых аккумуляторных батарей. J. Electrochem. Soc. 144, 1188–1194. DOI: 10,1149 / 1,1837571
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Поркарелли, Л., Гербальди, К., Белла, Ф., и Наир, Дж. Р. (2016). Сверхмягкий полимерный электролит на основе оксида этилена для надежных твердотельных литиевых батарей. Sci. Rep. 6: 19892. DOI: 10,1038 / srep19892.
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Росс Макдональд, Дж.(1992). Импеданс / адмиттансная характеристика бинарного электролита. Электрохим. Acta 37, 1007–1014. DOI: 10.1016 / 0013-4686 (92) 85216-8
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Россо М., Бриссо К., Тейссо А., Долле М., Саннье Л., Тараскон Ж.-М. и др. (2006). Короткое замыкание дендритов и влияние предохранителя на Li / Polymer / Li ячейки. Электрохим. Acta 51, 5334–5340. DOI: 10.1016 / j.electacta.2006.02.004
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сафари, М., и Делакур, К. (2011). Математическое моделирование литий-железо-фосфатного электрода: гальваностатический заряд / разряд и зависимость от пути. J. Electrochem. Soc. 158, A63 – A73. DOI: 10,1149 / 1,3515902
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Санд, Х. Дж. С. (1901). О концентрации на электродах в растворе, с особым акцентом на выделение водорода при электролизе смеси сульфата меди и серной кислоты. Phil. Mag. 1, 45–79.DOI: 10.1080 / 14786440109462590
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Schnell, J., Günther, T., Knoche, T., Vieider, C., Köhler, L., Just, A., et al. (2018). Полностью твердотельные литий-ионные и литий-металлические батареи — путь к крупносерийному производству. J. Power Sour. 382, 160–175. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2018.02.062
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ши Дж. И Винсент К. А. (1993). Влияние молекулярной массы на подвижность катионов в полимерных электролитах. Ионика твердого тела 60, 11–17. DOI: 10.1016 / 0167-2738 (93) -8
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сингх М., Кайзер Дж. И Хан Х. (2015). Толстые электроды для литий-ионных аккумуляторов высокой энергии. J. Electrochem. Soc. 162, A1196 – A1201. DOI: 10.1149 / 2.0401507jes
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Соренсен П. Р. и Якобсен Т. (1982). Электропроводность, перенос заряда и число переноса — исследование полимерного электролита LiSCN-поли (этиленоксид). Электрохим. Acta 27, 1671–1675. DOI: 10.1016 / 0013-4686 (82) 80162-X
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шринивасан В., Ньюман Дж. (2004). Модель разряда для литиево-железо-фосфатного электрода. J. Electrochem. Soc. 151, A1517 – A1529. DOI: 10,1149 / 1,1785012
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Тиан Р., Парк С.-Х., Кинг П. Дж., Каннингем Дж., Коэльо Дж., Николози В. и др. (2019). Количественная оценка факторов, ограничивающих быстродействие электродов батареи. Nat. Commun. 10: 1933. DOI: 10.1038 / s41467-019-09792-9
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Вонг, Л. Л., Чен, Х., Адамс, С. (2017). Конструирование материалов катода с быстрой ионной проводимостью для натриево-ионных аккумуляторных батарей. Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 7506–7523. d. DOI: 10.1039 / C7CP00037E
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Wu, X., Song, K., Zhang, X., Hu, N., Li, L., Li, W., et al.(2019). вопросы безопасности в литий-ионных батареях: материалы и конструкция элементов. Фронт. Energy Res. 7:65. DOI: 10.3389 / fenrg.2019.00065
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Xu, W., Wang, J., Ding, F., Chen, X., Nasybulin, E., Zhang, Y., et al. (2014). Литий-металлические аноды для аккумуляторных батарей. Energy Environ. Sci. 7, 513–537. DOI: 10.1039 / C3EE40795K
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ян Дж., Ван Х., Чжан Г., Ма, А., Чен, В., Шао, Л. и др. (2019). Высокопроизводительный твердый композитный полимерный электролит для всех твердотельных литиевых батарей благодаря легкому регулированию микроструктуры. Фронт. Chem. 7: 388. DOI: 10.3389 / fchem.2019.00388
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Yu, D. Y. W., Donoue, K., Inoue, T., Fujimoto, M., and Fujitani, S. (2006). Влияние параметров электродов на катоды LiFePO 4 . J. Electrochem. Soc. 153, A835 – A839.DOI: 10.1149 / 1.2179199
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ю. С., Ким С., Ким Т. Ю., Нам Дж. Х. и Чо В. И. (2013). Прогнозирование модели и эксперименты для оптимизации конструкции электродов LiFePO 4 / Графитовые электроды в литий-ионных батареях большой емкости. Бык. Korean Chem. Soc. 34, 79–88. DOI: 10.5012 / bkcs.2013.34.1.79
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Цзэн, X., Ли, М., Абд Эль-Хади, Д., Альшитари, В., Аль-Богами, А.С., Лу, Дж. И др. (2019). Коммерциализация технологий литиевых батарей для электромобилей. Adv. Energy Mater. 9: 11. DOI: 10.1002 / aenm.2011
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Zhang, H., Li, C., Piszcz, M., Coya, E., Rojo, T., Rodriguez-Martinez, L.M, et al. (2017). Одиночные литий-ионные проводящие твердые полимерные электролиты: достижения и перспективы. Chem. Soc. Ред. 46, 797–815. DOI: 10.1039 / C6CS00491A
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чжэн, Х., Ли, Дж., Сун, X., Лю, Г., и Батталья, В. С. (2012). Исчерпывающее понимание влияния толщины электродов на электрохимические характеристики катодов литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 71, 258–265. DOI: 10.1016 / j.electacta.2012.03.161
CrossRef Полный текст | Google Scholar
% PDF-1.4
%
190 0 объект
>
эндобдж
xref
190 269
0000000016 00000 н.
0000007105 00000 н.
0000007226 00000 н.
0000008499 00000 н.
0000008572 00000 н.
0000008609 00000 п.
0000008723 00000 н.
0000009400 00000 н.
0000010142 00000 п.
0000010824 00000 п.
0000011521 00000 п.
0000012022 00000 п.
0000012391 00000 п.
0000012836 00000 п.
0000013276 00000 п.
0000013460 00000 п.
0000013647 00000 п.
0000013855 00000 п.
0000014112 00000 п.
0000014414 00000 п.
0000014920 00000 п.
0000015669 00000 п.
0000016271 00000 п.
0000397932 00000 н.
0000400742 00000 н.
0000405815 00000 н.
0000405852 00000 н.
0000406108 00000 н.
0000406188 00000 п.
0000406243 00000 н.
0000406362 00000 н.
0000406397 00000 н.
0000406472 00000 н.
0000412125 00000 н.
0000412469 00000 н.
0000412535 00000 н.
0000412652 00000 н.
0000412687 00000 н.
0000412762 00000 н.
0000413507 00000 н.
0000413846 00000 н.
0000413912 00000 н.
0000414029 00000 н.
0000414064 00000 н.
0000414139 00000 н.
0000414897 00000 п.
0000415233 00000 н.
0000415299 00000 н.
0000415416 00000 н.
0000415451 00000 н.
0000415526 00000 н.
0000415864 00000 н.
0000415930 00000 н.
0000416047 00000 н.
0000416082 00000 н.
0000416157 00000 н.
0000416719 00000 н.
0000417063 00000 н.
0000417129 00000 н.
0000417246 00000 н.
0000417281 00000 н.
0000417356 00000 н.
0000417918 00000 н.
0000418262 00000 н.
0000418328 00000 н.
0000418445 00000 н.
0000418480 00000 н.
0000418555 00000 н.
0000418898 00000 н.
0000418964 00000 н.
0000419081 00000 н.
0000419116 00000 п.
0000419191 00000 п.
0000419535 00000 п.
0000419601 00000 п.
0000419718 00000 н.
0000419753 00000 п.
0000419828 00000 н.
0000420463 00000 н.
0000420802 00000 н.
0000420868 00000 н.
0000420985 00000 н.
0000421020 00000 н.
0000421095 00000 н.
0000421725 00000 н.
0000422060 00000 н.
0000422126 00000 н.
0000422243 00000 н.
0000422278 00000 н.
0000422353 00000 п.
0000422690 00000 н.
0000422756 00000 н.
0000422873 00000 н.
0000422908 00000 н.
0000422983 00000 п.
0000427993 00000 н.
0000428336 00000 н.
0000428402 00000 н.
0000428519 00000 п.
0000428554 00000 н.
0000428629 00000 н.
0000428968 00000 н.
0000429034 00000 н.
0000429151 00000 н.
0000429186 00000 п.
0000429261 00000 п.
0000429798 00000 н.
0000430141 00000 п.
0000430207 00000 н.
0000430324 00000 н.
0000430359 00000 п.
0000430434 00000 п.
0000430964 00000 н.
0000431306 00000 н.
0000431372 00000 н.
0000431489 00000 н.
0000431524 00000 н.
0000431599 00000 н.
0000431940 00000 н.
0000432006 00000 н.
0000432123 00000 н.
0000432158 00000 н.
0000432233 00000 н.
0000432574 00000 н.
0000432640 00000 н.
0000432757 00000 н.
0000432792 00000 н.
0000432867 00000 н.
0000433432 00000 н.
0000433769 00000 н.
0000433835 00000 н.
0000433952 00000 п.
0000433987 00000 н.
0000434062 00000 н.
0000434623 00000 п.
0000434959 00000 н.
0000435025 00000 н.
0000435142 00000 п.
0000435177 00000 н.
0000435252 00000 н.
0000435589 00000 н.
0000435655 00000 н.
0000435772 00000 п.
0000435807 00000 н.
0000435882 00000 н.
0000436221 00000 н.
0000436287 00000 н.
0000436404 00000 п.
0000436439 00000 н.
0000436514 00000 н.
0000441711 00000 н.
0000442054 00000 н.
0000442120 00000 н.
0000442237 00000 н.
0000442272 00000 н.
0000442347 00000 н.
0000447530 00000 н.
0000447874 00000 н.
0000447940 00000 н.
0000448057 00000 н.
0000448092 00000 н.
0000448167 00000 н.
0000448833 00000 н.
0000449175 00000 н.
0000449241 00000 н.
0000449358 00000 н.
0000449393 00000 н.
0000449468 00000 н.
0000450106 00000 п.
0000450447 00000 н.
0000450513 00000 н.
0000450630 00000 н.
0000450665 00000 н.
0000450740 00000 н.
0000451082 00000 н.
0000451148 00000 н.
0000451265 00000 н.
0000451300 00000 н.
0000451375 00000 н.
0000451717 00000 н.
0000451783 00000 н.
0000451900 00000 н.
0000451935 00000 н.
0000452010 00000 н.
0000452349 00000 п.
0000452415 00000 н.
0000452532 00000 н.
0000452650 00000 н.
0000452768 00000 н.
0000452886 00000 н.
0000453004 00000 п.
0000453174 00000 н.
0000453320 00000 н.
0000453433 00000 н.
0000453546 00000 н.
0000453659 00000 н.
0000453772 00000 н.
0000453942 00000 н.
0000454088 00000 н.
0000454207 00000 н.
0000454377 00000 п.
0000454523 00000 н.
0000454642 00000 н.
0000454761 00000 н.
0000454931 00000 н.
0000455077 00000 н.
0000455152 00000 н.
0000455277 00000 н.
0000455596 00000 н.
0000455671 00000 п.
0000455987 00000 н.
0000456062 00000 н.
0000456179 00000 п.
0000456487 00000 н.
0000456562 00000 н.
0000456873 00000 н.
0000456948 00000 н.
0000457265 00000 н.
0000457340 00000 п.
0000457655 00000 н.
0000457730 00000 н.
0000458047 00000 н.
0000458122 00000 н.
0000458437 00000 н.
0000458512 00000 н.
0000458824 00000 н.
0000458899 00000 н.
0000459208 00000 н.
0000459283 00000 н.
0000459592 00000 н.
0000459667 00000 н.
0000459979 00000 п.
0000460054 00000 н.
0000460371 00000 п.
0000460446 00000 н.
0000460761 00000 н.
0000460836 00000 н.
0000461150 00000 н.
0000461225 00000 н.
0000461539 00000 н.
0000461614 00000 н.
0000461927 00000 н.
0000462002 00000 н.
0000462310 00000 п.
0000462385 00000 н.
0000462694 00000 н.
0000462769 00000 н.
0000463077 00000 н.
0000463152 00000 н.
0000463463 00000 н.
0000463538 00000 п.
0000463857 00000 н.
0000463932 00000 н.
0000464248 00000 н.
0000464323 00000 н.
0000464639 00000 н.
0000464714 00000 н.
0000465030 00000 н.
0000465105 00000 п.
0000465419 00000 п.
0000465494 00000 н.
0000465805 00000 н.
0000465880 00000 н.
0000466191 00000 н.
0000469495 00000 н.
0000472799 00000 н.
0000479265 00000 н.
0000532586 00000 н.
0000005676 00000 н.
трейлер
] / Назад 1471885 >>
startxref
0
%% EOF
458 0 объект
> поток
h ޔ U
LSg = ڂ P [y8 «Ek4Me’ÁQ`3`j ‘&» ؖ fd ߩ K6Ì [l% ɗw
Специальная сольватация электролита для литий-металлических батарей, циклически повторяемых при сверхнизкой температуре
Zhang, S. S., Xu, K. & Jow, T. R. Низкотемпературные характеристики литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 115 , 137–140 (2003).
Google ученый
Smart, M.C. et al. Использование литий-ионных батарей для миссий JPL на Марс. Электрохим. Acta 268 , 27–40 (2018).
Google ученый
Гупта, А.& Manthiram, A. Разработка передовых литиевых батарей для работы в условиях низких температур. Adv. Energy Mater. 10 , 2001972 (2020).
Google ученый
Хуанг, К.-К., Сакамото, Дж. С., Вольфенстайн, Дж. И Сурампуди, С. Пределы низкотемпературных характеристик литий-ионных элементов. J. Electrochem. Soc. 147 , 2893–2896 (2000).
Google ученый
Plichta, E. J. et al. Разработка низкотемпературных литий-ионных электролитов для приложений NASA и DoD. J. Power Sources 94 , 160–162 (2001).
Google ученый
Li, Q. et al. Широкотемпературные электролиты для литий-ионных аккумуляторов. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 18826–18835 (2017).
Google ученый
Liu, J. et al. Пути создания практичных высокоэнергетических литий-металлических батарей с длительным циклом работы. Nat. Энергетика 4 , 180–186 (2019).
Google ученый
Xu, W. et al. Литий-металлические аноды для аккумуляторных батарей. Energy Environ. Sci. 7 , 513–537 (2014).
Google ученый
Li, S. et al. Разработка высокоэффективного анода из металлического лития в жидких электролитах: проблемы и прогресс. Adv. Матер. 30 , 1706375 (2018).
Google ученый
Чжоу, Х., Ю, С., Лю, Х. и Лю, П. Защитные покрытия для анодов из металлического лития: недавний прогресс и перспективы на будущее. J. Источники энергии 450 , 227632 (2020).
Google ученый
Xu, K., von Cresce, A. & Lee, U. Дифференцирующий вклад в барьер «ионного переноса» от межфазного сопротивления и десольватации Li + на границе электролит / графит. Langmuir 26 , 11538–11543 (2010).
Google ученый
Li, Q. et al. Li + — решение, определяющее низкотемпературные характеристики литий-ионного аккумулятора. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 42761–42768 (2017).
Google ученый
Holoubek, J. et al. Использование механической кинетики сольватации для батарей с двойным графитом с высокой выходной мощностью при чрезвычайно низкой температуре. Angew. Chem. Int. Эд. 58 , 18892–18897 (2019).
Google ученый
Rustomji, C. S. et al. Электролиты на сжиженном газе для электрохимических накопителей энергии. Наука 356 , eaal4263 (2017).
Google ученый
Dong, X. et al. Высокоэнергетическая перезаряжаемая металлическая литиевая батарея при температуре −70 ° C с использованием сорастворителя электролита. Angew. Chem. Int. Эд. 58 , 5623–5627 (2019).
Google ученый
Fan, X. et al. Аккумуляторы, работающие при любых температурах, с использованием фторированных электролитов с неполярными растворителями. Nat. Энергетика 4 , 882–890 (2019).
Google ученый
Dong, X., Guo, Z., Guo, Z., Wang, Y. & Xia, Y. Органические батареи работали при -70 ° C. Джоуль 2 , 902–913 (2018).
Google ученый
Смарт, М. К., Ратнакумар, Б. В., Чин, К. Б. и Уитканак, Л. Д. Литий-ионные электролиты, содержащие сложноэфирные сорастворители для улучшения характеристик при низких температурах. J. Electrochem. Soc. 157 , A1361 – A1374 (2010).
Google ученый
Smart, M.C. et al.Литий-ионные элементы с гелеполимерным электролитом с улучшенными низкотемпературными характеристиками. J. Power Sources 165 , 535–543 (2007).
Google ученый
Plichta, E.J. и Behl, W.K. Низкотемпературный электролит для литиевых и литий-ионных батарей. J. Power Sources 88 , 192–196 (2000).
Google ученый
Smart, MC, Lucht, BL, Dalavi, S., Krause, FC & Ratnakumar, BV Влияние добавок на характеристики MCMB / LiNi x Co 1− x O 2 Li — ионные элементы, содержащие электролиты на основе метилбутирата с широким диапазоном рабочих температур. J. Electrochem. Soc. 159 , A739 – A751 (2012).
Google ученый
Чжан С.С., Сюй К.И Джоу, Т. Р. Новый подход к улучшению низкотемпературных характеристик литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Commun. 4 , 928–932 (2002).
Google ученый
Liao, B. et al. Разработка интерфейсных пленок с низким импедансом одновременно на аноде и катоде для высокоэнергетических батарей. Adv. Energy Mater. 8 , 1800802 (2018).
Google ученый
Gao, Y. et al. Низкотемпературные и высокоскоростные литий-металлические батареи, обеспечиваемые электрохимически активным монослойным регулируемым интерфейсом. Nat. Энергетика 5 , 534–542 (2020).
Google ученый
Wang, C.-Y. и другие. Литий-ионный аккумулятор, самонагревающийся при низких температурах. Природа 529 , 515–518 (2016).
Google ученый
Джи, Й. и Ван, К. Й. Стратегии нагрева литий-ионных аккумуляторов, работающих от отрицательных температур. Электрохим. Acta 107 , 664–674 (2013).
Google ученый
Chen, S. et al. Высоковольтные литий-металлические батареи с локализованными электролитами высокой концентрации. Adv. Матер. 30 , 1706102 (2018).
Google ученый
Qian, J. et al. Высокая скорость и стабильная работа анода из металлического лития. Nat. Commun. 6 , 6362 (2015).
Google ученый
Niu, C. et al. Высокоэнергетические карманные элементы из металлического лития с ограниченным набуханием анода и длительными стабильными циклами. Nat. Энергетика 4 , 551–559 (2019).
Google ученый
Ren, X. et al.Включение высоковольтных литий-металлических батарей в практических условиях. Джоуль 3 , 1662–1676 (2019).
Google ученый
Zhang, X.-Q. и другие. Регулирование анионов в сольватной оболочке ионов лития для стабильных литий-металлических батарей. ACS Energy Lett. 4 , 411–416 (2019).
Google ученый
Thenuwara, A.К., Шетти П. П. и МакДауэлл М. Т. Четкие наноразмерные границы раздела фаз и морфология металлических литиевых электродов, работающих при низких температурах. Nano Lett. 19 , 8664–8672 (2019).
Google ученый
Wang, J. et al. Повышение циклируемости литий-металлических аккумуляторов при повышенных температурах и его происхождение выявлено с помощью криоэлектронной микроскопии. Nat. Энергетика 4 , 664–670 (2019).
Google ученый
Adams, B.D., Zheng, J., Ren, X., Xu, W. & Zhang, J.-G. Точное определение кулоновской эффективности для литий-металлических анодов и литий-металлических батарей. Adv. Energy Mater. 8 , 1702097 (2018).
Google ученый
Бай, П., Ли, Дж., Р. Брушетт, Ф. и Базант, З. М. Переход механизмов роста лития в жидких электролитах. Energy Environ. Sci. 9 , 3221–3229 (2016).
Google ученый
Park, C. et al. Молекулярное моделирование структуры и динамики электролита в растворителях литий-серных аккумуляторов. J. Power Sources 373 , 70–78 (2018).
Google ученый
Callsen, M., Sodeyama, K., Futera, Z., Tateyama, Y. & Hamada, I. Сольватационная структура ионов лития в растворе электролита на основе эфира из первых принципов молекулярной динамики. J. Phys. Chem. В 121 , 180–188 (2017).
Google ученый
Чабан В. Сольватация иона лития в диметоксиэтане и пропиленкарбонате. Chem. Phys. Lett. 631–632 , 1–5 (2015).
Google ученый
Ueno, K. et al. Эквимолярные расплавленные смеси глим-литиевой соли: концентрированные растворы или сольват-ионные жидкости? Дж.Phys. Chem. B 116 , 11323–11331 (2012).
Google ученый
Suo, L., Zheng, F., Hu, Y.-S. И Чен, Л. Исследование солевых электролитов с помощью Фурье-спектроскопии. Подбородок. Phys. В 25 , 016101 (2016).
Google ученый
Санд, Х. Дж. С. III О концентрации на электродах в растворе, с особым упором на выделение водорода электролизом смеси сульфата меди и серной кислоты. Philos. Mag. 1 , 45–79 (1901).
MATH
Google ученый
Бородин О. и др. Конкурентная сольватация лития линейных и циклических карбонатов из квантовой химии. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 164–175 (2016).
Google ученый
Wei, S., Ma, L., Hendrickson, K. E., Tu, Z. & Archer, L.A.Катоды металл-серные аккумуляторные на основе композитов ПАН-сера. J. Am. Chem. Soc. 137 , 12143–12152 (2015).
Google ученый
Янг, Х., Чен, Дж., Ян, Дж. И Ван, Дж. Перспектива сульфурированных пиролизованных катодных материалов из поли (акрилонитрила) (S @ pPAN) для литиевых аккумуляторных батарей. Angew. Chem. Int. Эд. 59 , 7306–7318 (2019).
Google ученый
Xing, X. et al. Интерфейс катод-электролит обеспечивает стабильные Li-S аккумуляторы. Energy Storage Mater. 21 , 474–480 (2019).
Google ученый
Chen, X. et al. Катод из сульфированного полиакрилонитрила, совместимого с эфиром, с отличными характеристиками, обеспечиваемый быстрой кинетикой за счет легирования селеном. Nat. Commun. 10 , 1021 (2019).
Google ученый
Zhou, J. et al. Новый электролит на основе эфира для литиево-серных батарей с катодом S @ pPAN. Chem. Commun. 54 , 5478–5481 (2018).
Google ученый
Betz, J. et al. Теоретическая и практическая энергия: призыв к большей прозрачности в расчетах энергии различных систем аккумуляторных батарей. Adv. Energy Mater. 9 , 1803170 (2019).
Google ученый
Cho, Y.-G., Kim, Y.-S., Sung, D.-G., Seo, M.-S. & Песня, Х.-К. Нитрил-вспомогательные эвтектические электролиты для криогенной работы литий-ионных аккумуляторов при быстрых зарядах и разрядах. Energy Environ. Sci. 7 , 1737–1743 (2014).
Google ученый
Holoubek, J. et al. Полностью фторированный сложноэфирный электролит для стабильных высоковольтных литий-металлических батарей, способных работать при сверхнизких температурах. ACS Energy Lett. 5 , 1438–1447 (2020).
Google ученый
Камински, Г. А., Фриснер, Р. А., Тирадо-Ривес, Дж. И Йоргенсен, В. Л. Оценка и повторная параметризация силового поля OPLS-AA для белков путем сравнения с точными квантово-химическими расчетами пептидов. J. Phys. Chem. B 105 , 6474–6487 (2001).
Google ученый
Gouveia, A. S. L. et al. Ионные жидкости с анионами на основе фторсульфонильных производных: от асимметричных замещений к модели согласованного силового поля. Phys. Chem. Chem. Phys. 19 , 29617–29624 (2017).
Google ученый
Towns, J. et al. XSEDE: ускорение научных открытий. Comput. Sci. Англ. 16 , 62–74 (2014).
Google ученый
Стабилизирующие газообразные электролиты могут образовывать ult
изображение: Художественная визуализация сепаратора аккумулятора, который конденсирует газовые электролиты в жидкость при гораздо более низком давлении.Новый сепаратор повышает безопасность батареи и ее характеристики в условиях сильного холода, удерживая больше электролита, а также ионов лития, протекающих в батарее.
посмотреть еще
Кредит: Чен группа
Новая технология может значительно повысить безопасность литий-ионных аккумуляторов, работающих с газовыми электролитами при сверхнизких температурах. Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали сепаратор — часть батареи, которая служит барьером между анодом и катодом, — который предотвращает испарение газовых электролитов в этих батареях.Этот новый сепаратор, в свою очередь, может помочь предотвратить повышение давления внутри батареи, которое приводит к вздутию и взрывам.
«Улавливая молекулы газа, этот сепаратор может функционировать как стабилизатор летучих электролитов», — сказал Чжэн Чен, профессор наноинженерии инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс, руководивший исследованием.
Новый сепаратор также повысил производительность батареи при сверхнизких температурах. Батарейные элементы, построенные с использованием нового сепаратора, работали с высокой емкостью 500 миллиампер-часов на грамм при -40 ° C, тогда как батареи, построенные с коммерческим сепаратором, почти не имели емкости.По словам исследователей, аккумуляторные элементы по-прежнему демонстрируют высокую емкость даже после простоя в течение двух месяцев — многообещающий признак того, что новый сепаратор может также продлить срок хранения.
Команда опубликовала свои выводы 7 июня в Nature Communications .
Прогресс приближает исследователей к созданию литий-ионных батарей, которые могут приводить в действие транспортные средства в условиях сильного холода, такие как космические корабли, спутники и глубоководные суда.
Эта работа основана на предыдущем исследовании, опубликованном в Science лабораторией профессора наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Ин Ширли Мэн, которое первым сообщило о разработке литий-ионных батарей, которые хорошо работают при температурах до -60 ° C. .Что делает эти батареи особенно морозостойкими, так это то, что в них используется особый тип электролита, называемый сжиженным газовым электролитом, который представляет собой газ, который сжижается под давлением. Он гораздо более устойчив к замерзанию, чем обычный жидкий электролит.
Но есть и обратная сторона. Электролиты из сжиженного газа имеют высокую тенденцию переходить из жидкости в газ. «Это самая большая проблема безопасности этих электролитов», — сказал Чен. Чтобы использовать их, необходимо приложить большое давление, чтобы сконденсировать молекулы газа и сохранить электролит в жидкой форме.
Для решения этой проблемы лаборатория Чена объединилась с Менгом и профессором наноинженерии из Калифорнийского университета в Сан-Диего Тодом Паскалем, чтобы разработать способ легкого сжижения этих газообразных электролитов без приложения такого большого давления. Прогресс стал возможным благодаря объединению опыта экспертов в области вычислений, таких как Паскаль, с экспериментаторами, такими как Чен и Мэн, которые все являются сотрудниками Исследовательского и инженерного центра Калифорнийского университета в Сан-Диего (MRSEC).
В их подходе используется физическое явление, при котором молекулы газа самопроизвольно конденсируются, оказываясь в крошечных пространствах нанометрового размера.Это явление, известное как капиллярная конденсация, позволяет газу становиться жидкостью при гораздо более низком давлении.
Команда использовала это явление для создания сепаратора батарей, который стабилизировал бы электролит в их батарее со сверхнизкими температурами — сжиженный газовый электролит, сделанный из газообразного фторметана. Исследователи построили сепаратор из пористого кристаллического материала, называемого металлоорганическим каркасом (MOF). Особенностью MOF является то, что он заполнен крошечными порами, которые способны улавливать молекулы газообразного фторметана и конденсировать их при относительно низких давлениях.Например, фторметан обычно конденсируется под давлением 118 фунтов на квадратный дюйм при -30 ° C; но с MOF он конденсируется всего под давлением 11 фунтов на квадратный дюйм при той же температуре.
«Этот MOF значительно снижает давление, необходимое для работы электролита», — сказал Чен. «В результате наши аккумуляторные элементы обеспечивают значительную емкость при низких температурах и не деформируются».
Исследователи протестировали сепаратор на основе MOF в литий-ионных аккумуляторных элементах, построенных с катодом из фторуглерода и анодом из металлического лития, заполненным газообразным фторметановым электролитом под внутренним давлением 70 фунтов на квадратный дюйм, что намного ниже давления, необходимого для сжижения фторметана. .Ячейки сохранили 57% своей емкости при комнатной температуре при -40 ° С. Напротив, ячейки с коммерческим сепаратором не показали почти никакой емкости с фторметановым газовым электролитом при той же температуре и давлении.
Крошечные поры сепаратора на основе MOF являются ключевыми, потому что они удерживают больше электролита в батарее даже при пониженном давлении. С другой стороны, промышленный сепаратор имеет большие поры и не может удерживать молекулы газового электролита при пониженном давлении.
Но крошечные поры — не единственная причина, по которой сепаратор так хорошо работает в таких условиях. Исследователи спроектировали сепаратор таким образом, чтобы поры образовывали непрерывные пути от одного конца до другого. Это гарантирует, что ионы лития все еще могут свободно проходить через сепаратор. В ходе испытаний элементы батареи с новым сепаратором имели в 10 раз более высокую ионную проводимость при -40 ° C, чем элементы с серийным сепаратором.
Группа
Чена сейчас тестирует сепаратор на основе MOF на других электролитах.«Мы наблюдаем похожие эффекты. Мы можем использовать этот MOF в качестве стабилизатора для адсорбции различных молекул электролита и повышения безопасности даже в традиционных литиевых батареях, которые также содержат летучие электролиты ».
###
Документ
: «Ограничение субнанометров обеспечивает легкую конденсацию газового электролита для низкотемпературных батарей». Соавторы: Гуоруи Цай *, Ицзе Инь *, Давэй Ся *, Аманда А. Чен, Джон Холубек, Джонатан Шарф, Янгючен Ян, Ки Кван Ко, Минцян Ли, Дэниел М.Дэвис и Мэтью Майер, Калифорнийский университет в Сан-Диего; и Тэ Хи Хан, Ханянский университет, Сеул, Корея.
* Эти авторы внесли равный вклад в эту работу
Эта работа была поддержана Программой грантов на исследования космических технологий НАСА (ECF 80NSSC18K1512), Национальным научным фондом через Центр исследований материалов и инженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего (MRSEC, грант DMR-2011924) и фондами стартапов Инженерной школы Джейкобса. Калифорнийский университет в Сан-Диего. Эта работа была частично выполнена в инфраструктуре нанотехнологий Сан-Диего (SDNI) в Калифорнийском университете в Сан-Диего, члене Национальной координированной инфраструктуры нанотехнологий, которая поддерживается Национальным научным фондом (грант ECCS-1542148).В исследовании использовались ресурсы журнала National
.
Научно-вычислительный центр энергетических исследований, учреждение для пользователей Управления науки Министерства энергетики США при поддержке Управления науки Министерства энергетики США по контракту № DE-AC02-05Ch21231. В этой работе также использовалась среда Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) и суперкомпьютеры Comet и Expanse в суперкомпьютерном центре Сан-Диего, который поддерживается Национальным научным фондом (грант ACI-1548562).
Журнал
Nature Communications
Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.
Объем рынка электролита для литий-ионных аккумуляторов в 2021 г., среднегодовой темп роста 6,0%, ведущие растущие компании: Mitsubishi Chemical, UBE Industries, Panax-Etec и, конечный пользователь, SWOT-анализ в отрасли за 2026 г.
Отдел новостей MarketWatch не участвовал в создании этого контента.
16 июня 2021 г. (Expresswire) —
В 2021 г., « Рынок электролита для литий-ионных аккумуляторов » Размер, состояние и анализ рынка, прогноз до 2027 г. | (Количество страниц: 117)
Рост рынка электролита для литий-ионных аккумуляторов и тенденции по типу (жидкий электролит, твердый электролит), по применению (бытовая электроника, электромобили и др.) География (Северная Америка (США, Канада и др.) Мексика), Южная Америка (Китай, Япония, Корея, Индия и Юго-Восточная Азия), Европа (Германия, Франция, Великобритания, Россия и Италия), Азиатско-Тихоокеанский регион (Китай, Япония, Корея, Индия и Юго-Восточная Азия), Ближний Восток и Африка (Саудовская Аравия, Египет, Нигерия и Южная Африка)) Тенденции развития отрасли до 2021 года.
Кто являются ключевыми игроками на рынке электролитов для литий-ионных аккумуляторов и насколько высока конкуренция в 2021 году?
Информация о компании: Список ведущих производителей / ключевых игроков в отчете по анализу рынка электролитов литий-ионных аккумуляторов:
● Mitsubishi Chemical ● UBE Industries ● Panax-Etec ● Soulbrain ● BASF e-Mobility ● Mitsui Chemicals ● Shenzhen Capchem ● Guotai Huarong ● Материалы Guangzhou Tinci ● Tianjin Jinniu ● Dongguan Shanshan (DGSS) ● Zhuhai Smoothway ● Пекинский институт химических реактивов ● Shantou Jinguang High-Tech ● Central Glass
Получите образец отчета о рынке электролитов для литий-ионных батарей за 2021 год
Что такое Обзор отрасли?
В этом отчете исследуется рынок электролитов для литий-ионных аккумуляторов.Литий-ионные батареи в основном состоят из четырех основных компонентов: анодного материала, катодного материала, электролита и сепаратора. Электролит является одним из ключевых сырьевых материалов для литий-ионных аккумуляторов, это «кровь» литий-ионных аккумуляторов, между положительным и отрицательным полюсом аккумулятора, играющим роль переноса энергии, гарантируя, что литий-ионные аккумуляторы имеют высокое напряжение, высокая удельная энергия и другие преимущества. На его долю приходится около 5-12% затрат на производство литий-ионных аккумуляторов.Обычно электролит готовится из органического растворителя высокой чистоты, электролита, добавки и других материалов при определенных условиях и определенной пропорции.
Органический растворитель входит в состав раствора электролита; в настоящее время используемый органический растворитель представляет собой в основном диметилкарбонат, диэтилкарбонат, пропиленкарбонат, этиленкарбонат, этилметилкарбонат и другие категории. Основные распространенные электролиты — гексафторфосфат лития, тетрафторборат лития и др.с точки зрения стоимости, безопасности и т. д. гексафторфосфат лития является наиболее распространенным коммерческим электролитом.
Анализ рынка и выводы: Глобальный рынок электролита для литий-ионных аккумуляторов
Мировой рынок электролита для литий-ионных аккумуляторов оценивается в 1552,2 миллиона долларов США в 2020 году, и ожидается, что к концу 2026 года он достигнет 2344,5 миллиона долларов США, при этом среднегодовой темп роста составит 6,0%. в течение 2021-2026 гг.
Мировой рынок электролитов для литий-ионных аккумуляторов: факторы и ограничения
В исследовательский отчет включен анализ различных факторов, способствующих росту рынка.Он представляет собой тенденции, ограничения и движущие силы, которые преобразуют рынок в положительную или отрицательную сторону. В этом разделе также представлены различные сегменты и приложения, которые потенциально могут повлиять на рынок в будущем. Подробная информация основана на текущих тенденциях и исторических событиях. В этом разделе также представлен анализ объема производства на мировом рынке, а также по каждому типу с 2015 по 2026 год. В этом разделе упоминается объем производства по регионам с 2015 по 2026 год.В отчет включен анализ цен по каждому типу с 2015 по 2026 год, производителя с 2015 по 2020 год, по региону с 2015 по 2020 год и мировая цена с 2015 по 2026 год.
Тщательная оценка ограничений, включенных в отчет отображает контраст между драйверами и дает возможность для стратегического планирования. Факторы, которые омрачают рост рынка, имеют решающее значение, поскольку их можно понять как создание различных способов использования прибыльных возможностей, имеющихся на постоянно растущем рынке.Кроме того, для понимания рынка bette
были проанализированы мнения экспертов рынка. Также обсуждаются размер рынка различных сегментов и аспекты их роста, а также сравнительный анализ конкурентов, исторические данные и прогнозы, доли доходов компании, региональные возможности. , Последние тенденции и динамика, тенденции роста, различные заинтересованные стороны, такие как инвесторы, генеральные директора, трейдеры, поставщики, исследования и СМИ, глобальный менеджер, директор, президент, SWOT-анализ i.е. Сила, слабость, возможности и угрозы для организации и другие. Прогноз доходов, доля компании, конкурентная среда, факторы роста и тенденции
COVID-19 / Большая изоляция оказала давление на мировую экономику, а вместе с ней и производственный сектор, производство, сбои и финансы.
ЧТОБЫ ПОНЯТЬ, КАК В ДАННОМ ОТЧЕТЕ ОХВАТЫВАЕТ ВОЗДЕЙСТВИЕ COVID-19 — ЗАПРОСИТЕ ОБРАЗЕЦ
Что касается продукта, то в этом отчете отображаются сборка, выручка, цена, рыночная доля Классификации и темпы роста каждого типа, в первую очередь разделен на
● Жидкий электролит ● Твердый электролит
С точки зрения пользователей / приложений с наибольшим количеством пользователей, в этом отчете основное внимание уделяется состоянию и перспективам основных приложений / конечных пользователей, потреблению (продажам), доле рынка и темпам роста для каждого приложения, включая
● Бытовая электроника ● Электромобиль ● Другое
Получите образец отчета в формате PDF @ https: // www.360marketupdates.com/enquiry/request-sample/14828649
Целостное исследование рынка формируется с учетом разброса факторов, от демографических условий и бизнес-циклов в конкретной стране до микроэкономических воздействий на конкретный рынок. Исследование выявило сдвиг в рыночных парадигмах с точки зрения региональных конкурентных преимуществ и, следовательно, конкурентного ландшафта основных игроков. Дополнительно осуществляется анализ спроса на переработку и сырье и оборудование для добычи и сбыта.
Объем отчета:
В этом отчете основное внимание уделяется электролиту для литий-ионных аккумуляторов на мировом рынке, особенно в Северной Америке, Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе, Южной Америке, Ближнем Востоке и Африке. В этом отчете рынок классифицируется по производителям, регионам, типу и применению. Отчет о рынке литий-ионных аккумуляторных электролитов дает четкое представление о текущем рыночном сценарии, который включает исторический и прогнозируемый размер рынка с точки зрения стоимости и объема, технологического прогресса, макроэкономических и определяющих факторов на рынке.
Литий-ионный аккумулятор Электролит Рынок анализ по географии: Основные регионы, охваченные отчетом: Потребление по регионам 2021 : —
Северная Америка, США, Канада, Европа, Германия, Франция, Великобритания, Италия, Россия, Азиатско-Тихоокеанский регион, Китай, Япония, Южная Корея, Индия, Австралия, Тайвань, Индонезия, Таиланд, Малайзия, Филиппины, Вьетнам, Латинская Америка, Мексика, Бразилия, Аргентина, Ближний Восток и Африка, Турция, Саудовская Аравия, ОАЭ
Отчет может помочь узнать рынок и разработать соответствующую стратегию расширения бизнеса.В рамках анализа стратегии он дает понимание от позиционирования на рынке и маркетинговых каналов до потенциальных стратегий роста, обеспечивая углубленный анализ для новых брендов или существующих конкурентов в отрасли электролитов для литий-ионных аккумуляторов. Отчет о мировом рынке электролитов для литий-ионных аккумуляторов 2021 предоставляет эксклюзивные статистические данные, данные, информацию, тенденции и детали конкурентной среды в этом нишевом секторе.
Заполните форму предварительного заказа для отчета @ https: // www.360marketupdates.com / запрос / предварительный заказ / 14828649
Ключевые вопросы и Ключевые моменты, затронутые в этом отчете об исследовании рынка электролита литий-ионной батареи:
● Определение, описание и прогноз рынка электролита для литий-ионных аккумуляторов по тип, приложение, конечный пользователь и регион. ● Рынок электролита для литий-ионных аккумуляторов 2021 г. Анализ внешней среды предприятия и анализ PEST. ● Предоставить компании стратегии борьбы с последствиями COVID-19.● Динамический анализ рынка электролитов для литий-ионных аккумуляторов, включая факторы, влияющие на рынок, и ограничения развития рынка. ● Анализ стратегии выхода на рынок литий-ионных аккумуляторов и электролитов для новых игроков или игроков, готовых выйти на рынок, включая определение сегмента рынка, анализ клиентов, модель распределения, обмен сообщениями о продуктах и их позиционирование, а также анализ ценовой стратегии. ● Каковы ключевые факторы развития мирового рынка электролитов для литий-ионных аккумуляторов? ● Кто являются основными производителями на рынке электролитов для литий-ионных аккумуляторов? ● Каковы рыночные возможности, рыночный риск и обзор рынка электролитов для литий-ионных батарей? ● Каков анализ продаж, доходов и цен ведущих производителей на рынке электролитов для литий-ионных аккумуляторов? ● Кто такие дистрибьюторы, продавцы и дилеры на рынке электролитов для литий-ионных батарей? ● С какими возможностями и угрозами на рынке электролита для литий-ионных батарей сталкиваются поставщики на мировом рынке электролита для литий-ионных аккумуляторов? ● Что такое анализ продаж, доходов и цен по типам и областям применения на рынке электролитов для литий-ионных аккумуляторов? ● Каков анализ продаж, доходов и цен по регионам рынка электролитов для литий-ионных батарей?
С помощью таблиц и цифр, помогающих анализировать прогноз мирового рынка электролитов для литий-ионных аккумуляторов, это исследование предоставляет ключевую статистику о состоянии отрасли и должно стать ценным источником рекомендаций и указаний для компаний и частных лиц, заинтересованных в рынке.
Основные моменты из содержания:
1.1 Электролит литий-ионной батареи
1.2 Ключевые сегменты рынка в этом исследовании
1.3 Основные производители, охваченные
1.4 Рынок по типу
1.4.1 Глобальный электролит литий-ионной батареи Скорость роста размера рынка по типам
1.5 Рынок по приложениям
1.5.1 Глобальные темпы роста размера рынка электролитов для литий-ионных батарей по приложениям
1.6 Цели исследования
1.7 лет рассмотрения
2 Краткое содержание
2.1 Мировое производство электролита для литий-ионных аккумуляторов
2.1.1 Мировой доход от электролита для литий-ионных аккумуляторов 2015-2026
2.1.2 Мировое производство электролита для литий-ионных аккумуляторов 2015-2026
2.1.3 Емкость электролита для литий-ионных аккумуляторов в мире, 2015-2026 гг.
2.1.4 Ценообразование и тенденции в области маркетинга электролитов для литий-ионных аккумуляторов в мире
2.2 Скорость роста электролита для литий-ионных аккумуляторов (CAGR) 2021-2026 гг.
2.3 Анализ конкурентной среды
2.3.1 Коэффициент концентрации рынка производителей (CR5 и HHI)
2.3.2 Ключевые производители электролита для литий-ионных аккумуляторов
2.4 Движущие силы рынка, тенденции и проблемы
2.5 Макроскопический индикатор
2.5.1 ВВП для основных регионов
2.5.2 Цена сырья в долларах: эволюция
3 Объем рынка по производителям
3.1 Производство электролита для литий-ионных батарей по производителям
3.1.1 Производство электролита для литий-ионных аккумуляторов по производителям
3.1.2 Доля рынка производства электролита для литий-ионных аккумуляторов по производителям
3.2 Выручка от производства электролита для литий-ионных аккумуляторов по производителям
3.2.1 Выручка от производства электролита для литий-ионных аккумуляторов по производителям (2015-2020)
3.2.2 Доля выручки от производства электролита для литий-ионной батареи по производителям (2015-2020)
3.3 Цена электролита для литий-ионной батареи по производителям
3.4 Слияния и поглощения, планы расширения
4 Производство электролита для литий-ионных аккумуляторов по регионам
4.1 Мировое производство электролита для литий-ионных аккумуляторов по регионам
4.1.1 Доля мирового рынка производства электролита для литий-ионных аккумуляторов по регионам
4.1.2 Глобальный литий Доля рынка ионных аккумуляторных электролитов по регионам
4,2 США
4.2.1 Производство электролитов для литий-ионных аккумуляторов в США
4.2.2 Выручка от производства электролитов для литий-ионных аккумуляторов в США
4.2.3 Основные игроки в США
4.2.4 Импорт и экспорт электролита для литий-ионных аккумуляторов в США
4.3 Европа
4.3.1 Производство электролитов для литий-ионных аккумуляторов в Европе
4.3 .2 Выручка от производства электролитов для литий-ионных аккумуляторов в Европе
4.3.3 Основные игроки в Европе
4.3.4 Импорт и экспорт электролитов для литий-ионных аккумуляторов в Европе
4,4 Китай
4.4.1 Производство электролита для литий-ионных аккумуляторов в Китае
4.4.2 Выручка от производства электролита для литий-ионных аккумуляторов в Китае
4.4.3 Ключевые игроки в Китае
4.4.4 Импорт и экспорт электролита для литий-ионных аккумуляторов в Китае
4.5 Япония
4.5.1 Япония Производство электролита для литий-ионных аккумуляторов
4.5.2 Выручка от производства электролита для литий-ионных аккумуляторов в Японии
4.5.3 Ключевые игроки в Японии
4.5.4 Импорт и экспорт электролита для литий-ионных аккумуляторов в Японии
4.6 Другие регионы
4.6.1 Южная Корея
4.6.2 Индия
4.6.3 Юго-Восточная Азия
5 Потребление электролита литий-ионной батареи по регионам
5.1 Глобальное потребление электролита литий-ионной батареи по регионам
5.1.1 Глобальное потребление Потребление электролита литий-ионной батареи по регионам
5.1.2 Доля мирового рынка потребления электролита литий-ионной батареи по регионам
5.2 Северная Америка
5.2.1 Потребление электролита литий-ионной батареи в Северной Америке приложением
5.2.2 Потребление электролита литий-ионного аккумулятора в Северной Америке по странам
5.2.3 США
5.2.4 Канада
5.2.5 Мексика
5.3 Европа
5.3.1 Потребление электролита литий-ионного аккумулятора в Европе по приложениям
5.3. 2 Европа Литий-ионный аккумулятор Потребление электролита по странам
5.3.3 Германия
5.3.4 Франция
5.3.5 Великобритания
5.3.6 Италия
5.3.7 Россия
5.4 Азиатско-Тихоокеанский регион
5.4.1 Потребление электролита литий-ионной батареи в Азиатско-Тихоокеанском регионе по приложениям
5.4.2 Потребление электролита литий-ионной батареи в Азиатско-Тихоокеанском регионе по странам
5.4.3 Китай
5.4.4 Япония
5.4.5 Южная Корея
5.4.6 Индия
5.4.7 Австралия
5.4.8 Индонезия
5.4.9 Таиланд
5.4.10 Малайзия
5.4.11 Филиппины
5.4.12 Вьетнам
5.5 Центральная и Южная Америка
5.5.1 Потребление электролита литий-ионной батареи в Центральной и Южной Америке по приложениям
5.5.2 Потребление электролита в литий-ионной батарее в Центральной и Южной Америке по странам
5.5.3 Бразилия
5.6 Ближний Восток и Африка
5.6.1 Потребление электролита литий-ионной батареи на Ближнем Востоке и в Африке по приложениям
5.6.2 Потребление электролита в литий-ионной батарее на Ближнем Востоке и в Африке по странам
5.6.3 Турция
5.6.4 Страны ССЗ
5.6.5 Египет
5.6.6 Южная Африка
6 Размер рынка по типу
6.1 Распад электролита в литий-ионных аккумуляторах в мире по типу
6.2 Глобальный доход от электролитов для литий-ионных аккумуляторов по типу
6.3 Цена электролита для литий-ионной батареи по типу
7 Размер рынка в зависимости от приложения
7.1 Обзор
7.2 Глобальный анализ состояния электролита литий-ионного аккумулятора Dada по применению
7.2.1 Глобальное потребление электролита литий-ионных аккумуляторов по приложениям
7.2.2 Доля мирового рынка потребления электролита литий-ионных аккумуляторов по приложениям (2015-2020)
Продолжение….
Просмотрите полное содержание на
https://www.360marketupdates.com/TOC/14828649#Tables
Причины купить этот отчет:
● Чтобы получить полный обзор электролита литий-ионной батареи Рынок ● Чтобы получить обширную информацию о ведущих игроках в этой отрасли, их портфелях продуктов и ключевых стратегиях, принятых игроками.● Чтобы получить представление о странах / регионах на рынке электролитов для литий-ионных аккумуляторов.
Приобрести этот отчет (цена 2900 долларов США за однопользовательскую лицензию) — https://www.360marketupdates.com/purchase/14828649
Свяжитесь с нами:
Имя: Г-н Аджай Подробнее
Эл. Почта: [email protected]
Организация: 360 Обновления рынка
Телефон: +14242530807 / + 44 20 3239 8187
Объем рынка брекетов на 2021 год с среднегодовым темпом роста 5.4%, отчет о ведущих компаниях охватывает проблемы рынка, технологии, последние тенденции и прогноз на 2027 год
Размер рынка столовых приборов на биологической основе на 2021 год с CAGR в%, ведущие растущие компании: Huhtamäki, Packaging Finance, Biodegradable Food Service и , Конечный пользователь, SWOT-анализ в отрасли за 2026 год
Размер рынка White Spirit на 2021 год: доля отрасли, стратегия ведущих игроков, планы развития, растущий спрос, среднегодовой темп роста, драйверы и перспективы возможностей для крупнейших растущих компаний
Пресс-релиз, распространенный Express Wire
Чтобы просмотреть исходную версию на Express Wire, посетите рынок электролита для литий-ионных аккумуляторов, размер рынка 2021 года, среднегодовой темп роста 6.