Site Loader

Содержание

Как процесс зарядки литий-ионных аккумуляторов вилочного погрузчика приносит пользу вашему бизнесу

2020/12/17 | Литиевый аккумулятор для вилочного погрузчика | 0

Вилочные электропогрузчики и другое погрузочно-разгрузочное оборудование обычно питаются от одного из двух разных типов батарей … литий-ионный или свинцово-кислотный.

Технология, лежащая в основе каждого типа аккумулятора, значительно отличается, что влияет на время зарядки и процедуры.

При сравнении этих двух литий-ионных аккумуляторов процесс зарядки более эффективен и обеспечивает значительную экономию средств с течением времени. Ниже мы рассмотрим, как процесс зарядки литий-ионных аккумуляторов принесет пользу предприятиям сейчас и в будущем.

Адаптация к экономической среде

В трудные для экономики времена компаниям важно воспользоваться проверенными и надежными способами экономии денег. В наши дни мы просто не можем позволить себе упустить возможности экономии, не используя их по максимуму.

Литий-ионные аккумуляторы — это проверенные временем улучшения, которые позволяют экономить деньги с течением времени. Чем дольше вы ими пользуетесь, тем больше экономите. Чем дольше будут проблемы с экономикой, тем лучше вы будете чувствовать себя, зная, что сделали все возможное, чтобы снизить расходы.

Установка литий-ионных аккумуляторов окупится уже в ближайшие несколько лет. Во многих случаях вы окупитесь через 18 месяцев; после этого для вас только прибыль.

Но это не значит, что до 18-месячной отметки не будет никаких льгот. В течение этих первых 18 месяцев и в течение многих лет после этого вы сможете одновременно наслаждаться улучшенной производительностью и нулевым ежедневным обслуживанием батареи.

Быстрая зарядка

Процесс зарядки литий-ионных аккумуляторов. Одна из самых удобных особенностей литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их можно заряжать. Это включает в себя периоды между сменами, когда работники делают перерывы или когда появляется любая другая возможность. 

Это потому что литий-ионные аккумуляторы заряжаются от 1 до 2 часов. Это резко контрастирует со свинцово-кислотными аккумуляторами, которые потребляют 8 часов для полной зарядки и еще 8 часов для охлаждения.

Порой заряжать аккумулятор может быть неудобно, независимо от того, насколько удобна возможность зарядки. Поскольку литий-ионные аккумуляторы можно безопасно разряжать до более низкого уровня, чем свинцово-кислотные, использование литий-ионных аккумуляторов дает операторам больше возможностей для зарядки аккумуляторов, когда это удобно.

Литий-ионные батареи можно безопасно разряжать до 20% емкости, в то время как свинцово-кислотные батареи можно безопасно разряжать только до 30% емкости.

Без периода охлаждения

Литий-ионные аккумуляторы разработаны с закрытыми элементами. Это означает, что никакого обслуживания водой не требуется. 

Компании, которые используют литий-ионные аккумуляторы для питания своих автопарков, явно имеют преимущество, поскольку на каждый погрузчик требуется только 1 литий-ионная батарея для работы в 2 или 3 смены в течение 24 часов, по сравнению с 2 или 3 свинцово-кислотными аккумуляторами на погрузчик.

Поскольку свинцово-кислотные батареи заполнены раствором электролита (серная кислота и вода), который становится очень горячим во время зарядки, им требуется достаточно времени для охлаждения после зарядки. 

Типичный период охлаждения свинцово-кислотной батареи составляет 8 часов или продолжительность одной смены. Из-за того, что для зарядки свинцово-кислотной батареи и ее охлаждения требуется много времени, для каждого вилочного погрузчика потребуется одна свинцово-кислотная батарея за смену.

Итак, если ваш склад работает 24 часа в сутки для каждого погрузчика потребуется 3 свинцово-кислотных аккумулятора.. Свинцово-кислотный аккумулятор необходимо менять каждую смену. Это длительный и трудоемкий процесс, который следует учитывать при учете реальной стоимости батареи.

Более простой процесс зарядки

Процесс зарядки литий-ионного аккумулятора не такой сложный, как у свинцово-кислотного. 

Для литий-ионных аккумуляторов не требуются отдельные зарядные комнаты, и их не нужно снимать с вилочного погрузчика или другого погрузочно-разгрузочного оборудования для зарядки. Вместо этого операторы вилочного погрузчика могут подключить аккумулятор к зарядному устройству, пока он еще находится в погрузчике или другом оборудовании. 

Для свинцово-кислотного аккумулятора процесс зарядки намного сложнее. Вот как это выглядит: 

Когда аккумулятор нуждается в подзарядке, оператор вилочного погрузчика должен отвезти вилочный погрузчик в предназначенную для зарядки аккумуляторную комнату. 

Затем с помощью специального подъемного оборудования (из-за веса аккумулятора) обученный персонал должен извлечь аккумулятор и поместить его на стеллаж для хранения, где будет производиться зарядка.

Затем аккумулятор заряжается примерно 8 часов. 

После завершения процесса зарядки начинается стадия охлаждения. Это длится еще 8 часов. 

Батарея либо останется там, где она была заряжена, либо персонал может перевезти ее в специальную зону охлаждения, если в аккумуляторной комнате требуется место для зарядки других батарей. 

После того, как аккумулятор остынет и снова будет готов к работе, рабочий может проверить уровень электролита и снова наполнить аккумулятор дистиллированной или деионизированной водой. Пропуск этого последнего шага может привести к ухудшению химического процесса и преждевременному отказу аккумулятора. 

Минимальное обслуживание

В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов литий-ионные аккумуляторы не нужно поливать. Это экономит время и рабочую силу, которые можно использовать в других местах вашей деятельности.

Литий-ионный система управления аккумулятором (BMS) также автоматически уравновешивает элементы и предлагает несколько защит во время зарядки аккумулятора. Система управления батареями:

● Поддерживает температуру элементов в идеальном рабочем диапазоне, предотвращая перегрев или замерзание.

● Контролирует токи и измерения напряжения, чтобы гарантировать, что оба значения остаются на безопасном уровне.

● Предотвращает перезарядку и образование дендритов, которые могут привести к значительному повреждению литий-ионных аккумуляторов.

В свинцово-кислотных аккумуляторах уровень воды необходимо точно контролировать несколькими способами. Помимо доливки воды при полной зарядке и охлаждении, экипажи должны следить за аккумулятором, чтобы гарантировать:

● Уровни воды не опускаются слишком низко, чтобы открылась верхняя часть свинцовых пластин (примерно каждые 10 циклов зарядки).

● Используемая вода должна быть от 5 до 7 по шкале pH.

● Осталось достаточно места для того, чтобы жидкости внутри расширились, что происходит при использовании аккумулятора.

● Ячейки регулярно выравниваются, а температура контролируется на протяжении всего процесса зарядки.

Как долго служат литий-ионные батареи?

Литий-ионный аккумулятор намного лучше свинцово-кислотных аккумуляторов, по крайней мере, по трем важным причинам.

Во-первых, его срок службы в 2-3 раза превышает срок службы свинцово-кислотной батареи. A Литий-ионный аккумулятор BSLBATT имеет гарантию на 3000 циклов! В зависимости от интенсивности ваших операций и привычек зарядки вы можете получить от пяти до семи тысяч циклов.

Но, кроме того, литий-ионная аккумуляторная батарея действительно выигрывает от возможности зарядки! Вам больше не придется выбирать между тем, что хорошо для вашего бизнеса и что хорошо для ваших аккумуляторов. При использовании литий-ионных аккумуляторов потребности наиболее эффективных операций полностью соответствуют наилучшей стратегии, позволяющей максимально продлить срок службы и производительность ваших аккумуляторов.

Наконец, литий-ионные батареи сохраняют свою работоспособность даже к концу своего естественного срока службы. Выход свинцово-кислотной батареи будет падать по мере того, как она приближается к концу срока службы. Но если вы используете литий-ионные батареи, у вас вообще не будет значительного падения напряжения.

Это означает, что у ваших лифтов будет вся необходимая мощность, которая нужна вашим грузовикам на протяжении всего срока службы аккумулятора.

Насколько безопасны литий-ионные батареи по сравнению с другими батареями?

Есть много видов батарей. Хотя все современные исследования аккумуляторов позволят создать продукты, которые в целом безопасны в использовании, некоторые из них безопаснее, чем другие.

Литий-ионные аккумуляторы BSLBATT — это особый вид литий-ионных аккумуляторов, обеспечивающий максимальную безопасность. Наш химический состав защищен от теплового разгона до температуры 518 градусов по Фаренгейту!

Вдобавок ко всему, он имеет встроенный система управления аккумулятором (BMS). Эта система отключит аккумулятор при температуре всего 150 градусов, оставляя вам подушку на 368 градусов, прежде чем станет возможен тепловой побег!

В свинцово-кислотных аккумуляторах основная проблема заключается не в возгорании, а в утечке кислоты. Свинцово-кислотная батарея может вызвать коррозию поддонов для батареек и привести к неисправности оборудования. Он также может выделять в воздух токсичные газы, которые представляют угрозу для здоровья людей во время процесса зарядки.

Другой аспект безопасности, о котором иногда забывают, — это замена батареи. Чем чаще вам придется менять батарейки, тем больше вероятность того, что что-то пойдет не так. Поскольку свинцово-кислотные батареи необходимо менять ежедневно при работе в несколько смен, они представляют больший риск для безопасности.

Лучше для окружающей среды

Если вы хотите, чтобы ваш склад был более экологически чистым, выберите литий-ионная технология для вашего автопарка погрузчиков — отличный выбор. Литий-ионные системы предлагают несколько улучшений по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Они с меньшей вероятностью нанесут ущерб вашему складу, вашим работникам и окружающей среде.

Одна из причин этого заключается в том, что литий-ионные батареи на 30% более энергоэффективны, чем их свинцово-кислотные альтернативы. Используя литий-ионные аккумуляторы, вы уменьшите потребление энергии на рабочем месте. Это может помочь окружающей среде, а также снизить затраты и выбросы углекислого газа. Если ваша компания имеет внутренний мандат на сокращение выбросов углекислого газа, переход на литиевую энергию — отличный способ помочь в достижении этой цели.

Разливы кислоты также могут нанести вред окружающей среде при работе со свинцово-кислотными веществами. Свинцово-кислотные системы также могут выделять водород / сернистый газ в воздух во время зарядки.

Литий-ионные аккумуляторы, с другой стороны, не содержат токсичных веществ и не выделяют вредных газов. Это означает, что они будут намного безопаснее как для окружающей среды, так и для сотрудников.

Выбор литий-ионных батарей для вилочного погрузчика

Хотя свинцово-кислотные батареи часто являются традиционным выбором, правда в том, что использование литий-ионных аккумуляторов для вашего автопарка погрузчиков может быть лучшим вариантом в целом. Обязательно учитывайте преимущества использования литий-ионных аккумуляторов в собственных погрузчиках. Это обеспечит максимальную эффективность вашего бизнеса.

Десятки компаний уже успешно перевели свои автопарки на литий-ионные аккумуляторы и пользуются преимуществами. BSLBATT предлагает более 950 моделей с запатентованной современной системой управления аккумулятором, подходящей практически для любой марки и модели грузовика. Более того, BSLBATT настроит аккумулятор в зависимости от области применения погрузчика, будь то обычный склад, пищевая промышленность, морозильная камера или внешние условия.

Все еще есть вопросы? Свяжитесь с одним из наших региональных представителей здесь.

Готовы получить литий-ионные аккумуляторы для ваших грузовиков? Воспользуйтесь нашим инструментом выбора аккумулятора, чтобы выбрать аккумулятор, соответствующий вашим потребностям.

Как заряжать литий-ионный аккумулятор новый первый раз

Li-ion аккумулятор

При покупке нового современного устройства, будь то телефон, портативный или планшетный компьютер либо таких инструментов как электродрель или шуруповерт, всегда возникает загвоздка, как правильно зарядить литий-ионный аккумулятор в первый раз.

Батареи этого типа не так привередливы в плане особого подхода к зарядке, как, например, никель-кадмиевые. Однако существует несколько рекомендаций по зарядке, которые помогут продлить срок службы аккумулятора.

Содержание статьи:

Начало эксплуатации

Перед приобретением любого нового устройства, лучше сразу в магазине проверить состояние и работоспособность аккумуляторной батареи. Если оборудование не включается, то лучше отказаться от покупки, ведь есть вероятность, что товар долгое время пролежал на складе, из-за чего ухудшилось состояние батареи.

Аккумулятор Bailong BL-18650

Следует также обратить внимание на дату изготовления аккумулятора и его начальную емкость. При включении устройства заряд должен быть в пределах 40-60%. Дата выпуска нового аккумулятора со склада обычно не превышает 2-3 месяцев.

Перед началом использования необходимо правильным образом произвести первую калибровку прибора, то есть первую зарядку аккумулятора. Калибровка заключается в обновлении параметров состояния батареи. Если аккумулятор изготовлен менее месяца назад, то калибровку можно не производить.

Необязательно перед первой зарядкой полностью разряжать аккумулятор, достаточно разрядить его до значения 10%. Первый раз нежелательно оставлять аккумулятор без контроля во время зарядки – нужно периодически проверять нагрев и батарейки, и блока питания. При обнаружении перегрева требуется немедленно отсоединить устройство от электричества. После достижения полного заряда устройство рекомендуется оставить заряжаться еще на пару часов.

Как заряжать Li-ion аккумулятор 18650

Одна из разновидностей литий-ионных аккумуляторов – это 18650. Их можно встретить в портативных компьютерах, фонариках, электронных сигаретах. По виду они напоминают всем привычную и знакомую пальчиковую батарейку, только чуть больше размером. Преимущество аккумулятор 18650 – высокий уровень емкость и способность долгое время держать заряд.

Аккумулятор Bailong BL-18650 — зарядка

Никаких вопросов не вызывает прямое подсоединение зарядки к самому устройству – например, ноутбуку. В таком случае сам контроллер ноутбука следит за процессом зарядки. Однако бывают ситуации, когда нужно напрямую зарядить литий-ионный аккумулятор 18650. При самостоятельной зарядке подобного аккумулятора за неимением специальных зарядных устройств следует придерживаться следующих рекомендаций:

  1. В начале на аккумулятор подается максимальный ток.
  2. Примерно через час ток понижается до минимального значения, а напряжение – до максимального.
  3. Общее время зарядки не должно превышать 3 часа.

Сейчас в продаже можно найти много зарядных устройств, предназначенных для подзарядки литий-ионных аккумуляторов 18650, которые автоматически выставляют характеристики и время зарядки. К таким ЗУ относятся:

  • Nitecore UM10;
  • iStick 100TC;
  • Litokala Lii500.

Как зарядить батарею «лягушкой»

Лягушка для зарядки аккумулятора

Что делать, если телефон перестал заряжаться? Возможно, причина заключается в износе Li-ion аккумулятора. Не все владельцы электроники знают и соблюдают правила использовании батареек этого типа, что и приводит к их быстрому износу.

Признаки изношенной батареи:

  • телефон очень быстро разряжается;
  • задняя крышка смартфона «вздулась»;
  • устройство периодически самопроизвольно перезагружается.

Негодная батарейка может не заряжается обычным зарядным устройством для телефона. Подзарядить поврежденную батарею можно с помощью универсальной зарядки – «лягушки». Стоит с осторожностью подходить к выбору данной зарядки – китайская «лягушка» можно еще сильнее повредить аккумулятор.

Инструкция, как правильно заряжать «лягушкой»:

Лягушка для зарядки аккумулятора

  1. вынимаем аккумулятор из телефона;
  2. берем «лягушку» и зажимаем на держатель;
  3. соединяем батарею с зарядкой – плюс к плюсу, минус к минусу и фиксируем в этом положении;
  4. подсоединяем зарядное устройство в розетку.

Если батарея исправна, на «лягушке» загорится красный индикатор. После того, как аккумулятор зарядится до 95%, индикатор станет гореть зеленым светом.

Советы по дальнейшему использованию

Литий-ионные источники питания весьма непривередливы, но есть несколько простых правил, соблюдая которые можно продлить их срок службы:

  1. Необходимо производить полную зарядку и разрядку аккумулятора примерно раз в пару месяцев, а впервые заряжать литий-ионный аккумулятор нужно «под завязку». При обычных условиях достаточно добиваться 90% уровня заряда, а разряжать до 10%.

    Современные литий-ионные аккумуляторы

  2. Неиспользуемый аккумулятор нужно хранить в сухом месте при комнатной температуре заряженным примерно наполовину.
  3. Для подзарядки смартфонов и другой электроники премиум-класса нужно использовать только зарядники, рекомендуемые производителем.
  4. Нельзя замораживать и подвергать чрезмерному нагреванию литий-ионный аккумулятор.

Современные литий-ионные аккумуляторы оснащены встроенной защитой от перезаряда и перегрева, но все же стоит бдительно наблюдать за тем, как проходить первая зарядка нового прибора. Соблюдая все рекомендации, а также периодически чередуя циклы полной и неполной (90-95%) зарядки, можно значительно продлить срок использования устройства.

Почему производители смартфонов не рассказывают о правилах подзарядки

Аккумуляторы для смартфонов не могут жить вечно, однако некоторые привычки пользователей значительно укорачивают их срок службы, например, ночная зарядка. В то же время, производители гаджетов не дают специальных рекомендаций по этому поводу. Почему Apple и Google скрывают важную информацию от пользователей и как правильно заряжать свой смартфон — в материале «Газеты.Ru».

Эксперты в сфере мобильной техники давно предупреждают о том, что в снижении продолжительности жизни аккумуляторов внутри смартфонов виноваты сами пользователи, точнее некоторые их привычки. В частности, они говорят о вреде ночной зарядки, когда устройство полночи заряжается, а вторую половину держит заряд в 100%.

Если повторять это действие регулярно, то литий-ионные батареи прослужат пользователю гораздо меньше, утверждает Доминик Шульте, управляющий директор немецкой компании BatterieIngenieure, специализирующейся на технологиях для аккумуляторов.

Дело в том, что литий-ионные аккумуляторы, которые широко распространены в современной бытовой электронике, со временем изнашиваются и имеют ограниченное время службы. Таким образом, со временем, они начинают хуже держать заряд.

Тем не менее, ведущие производители смартфонов не считают это проблемой и никак не предупреждают пользователей о том, что чрезмерная зарядка вредит устройству, заявляет Шульте.

Он задал вопрос нескольким вендорам о том, что они думают о ночной зарядке и сохранению 100% заряда в течение долгого времени. По словам исследователя, большинство производителей предложило ему почитать об этом самостоятельно на официальных сайтах в соответствующих разделах. Оказалось, что никто из них не уделяет этому вопросу никакого внимания — ни на сайтах, ни в инструкциях к гаджетам не говорится о том, что ночная зарядка вредит устройству.

На сайте Apple упоминается ночная зарядка, но ее польза или вред никак не обозначены.

А вот представитель Google назвал страх перед ночной зарядкой «старомодной фобией». По словам продакт-менджера компании Рональда Хо, на которого ссылается Business Insider, истории про вредность слишком частой подзарядки являются «устаревшими», так как современные технологии, присутствующие в устройствах, оптимизируют заряд батареи самостоятельно.

Тем не менее, и Доминик Шульте, и производители смартфонов соглашаются в том, что если смартфон долгое время лежит без использования, то его аккумулятор должен держать заряд в определенном диапазоне — предпочтительно между 30% и 50%.

Считается, что при таких условиях батарея изнашивается гораздо медленнее. Об этом говорится и на сайте Samsung, и на сайте Apple — вендоры рекомендуют держать неиспользующиеся устройства заряженными наполовину.

Таким образом, это косвенно подтверждает мысль, упомянутую ранее — оставление аккумуляторов, заряженными до 100%, в течение долгого времени в электрической сети может негативно сказаться на сроке их службы.

Похожие рекомендации дает и сайт Battery University, который выпустил целую инструкцию по зарядку литий-ионных аккумуляторов. Сообщается, что при разрядке до нуля и зарядке до 100%, такая батарея выдержит всего 500 циклов зарядки, но при разрядке-зарядке на 50% срок службы вырастет до полутора тысяч циклов.

Также эксперты советуют вообще не заряжать гаджет до максимума, а подпитывать его постепенно в течение дня. Кроме того, не рекомендуется заряжать телефон при экстремальных температурах — как слишком высоких, так и слишком низких.

Почему же советы по эксплуатации гаджета потребителям дают сторонние эксперты, а производители смартфонов делают вид, что это их не касается?

Вероятно, дело в своеобразном заговоре — ведь быстро разряжающийся гаджет становится одним из главных поводов для покупки нового, что позитивным образом сказывается на продажах компании.

В конце 2017 года вскрылся крупный скандал в компании Apple — ей пришлось признаться, что в течение пары лет она намеренно замедляла старые модели iPhone. Производительность процессора намеренно снижалась с помощью кода в операционной системе iOS, что приводило к «притормаживанию» устройства. Разработчик Джон Пул, который одним из первых заметил нестандартные показатели, указал в своем исследовании, что медленная работа iPhone зачастую заставляет пользователей купить новый гаджет вместо того, чтобы поменять батарею. В результате в утиль отправляются устройства, чей потенциал еще не был исчерпан.

Если вспомнить этот беспрецедентный для Apple случай, за который компании пришлось принести публичные извинения чуть ли не впервые в истории, версия о заговоре с аккумуляторами уже не кажется слишком неправдоподобной.

«Особенностей производства аккумуляторов и их дальнейшей работы в телефонах столько, что о каких-то стандартных рекомендациях можно только мечтать. Помимо этого, достаточно сильно на срок работы аккумулятора может влиять аппаратная начинка или ПО телефонов», — рассказал «Газете.Ru» руководитель группы технической поддержки Redmadrobot Михаил Семенов.

По его словам, исследования и практика работы с мобильными устройствами показывают, что нет точного ответа на вопрос «правильно ли заряжать телефон всю ночь?». Тем не менее, точно известно, что полная разрядка телефона негативно влияет на работу аккумулятора.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов: 5 советов экспертов для продления срока службы | Сафт

Литий-ионные аккумуляторы промышленного класса , питающие ваши удаленные или портативные устройства, имеют прочную конструкцию и высокую плотность энергии для длительного срока службы даже при экстремальных температурах. Их долговечность напрямую связана с тем, как батарея заряжается, разряжается, а также с рабочей температурой.

В этой статье мы объясним, как работают эти аккумуляторы, и поделимся нашими 5 главными советами о том, как заряжать литий-ионные аккумуляторы промышленного класса, чтобы продлить срок их службы. Вы узнаете , как баланс скорости и скорости зарядки является ключевым для промышленных приложений , так же как и для ваших мобильных телефонов, ноутбуков или электровелосипедов.
Читать дальше… 
 

Полезный совет 1. Изучите язык батареи

Литий-ионные аккумуляторы

состоят из двух электродов: положительного и отрицательного. Когда вы заряжаете или разряжаете аккумулятор, электроны выходят из аккумулятора под действием электрического тока, а ионы перетекают от одного электрода к другому. Как будто оба электрода дышат, обмениваясь ионами.
 
Когда батарея обеспечивает ток, электроны перемещаются от анода к катоду вне батареи. Подача обратного тока позволяет аккумулятору перезарядиться: электроны возвращаются к аноду, а ионы лития повторно внедряются в катод. Восстанавливает емкость аккумулятора . Весь процесс зарядки/разрядки определяется как цикл. Количество циклов, которые может выполнить ваша батарея, зависит от производственного процесса, химических компонентов и фактического использования.

Емкость аккумуляторной батареи измеряется в Ач. Например, Saft MP 176065 xtd может похвастаться емкостью 5,6 Ач, что означает, что 5,6 А могут быть выданы за час при 25°C в течение цикла.

На эту емкость напрямую влияют: 

  1. Скорость зарядки и разрядки аккумулятора называется скоростью C. Токи заряда и разряда обычно выражаются в долях или кратных значениям C: Зарядка/разрядка C означает, что вы будете заряжать или разряжать батарею в течение часа. Зарядка/разрядка C/2 занимает два часа, зарядка/разрядка 2C — 30 минут и т. д. Норма Saft MP 176065 xtd C составляет 5,6 А. Зарядка C / 2 при 2,8 А займет ок. два часа.
  2. Уровень напряжения, отражающий уровень заряда: в нашем примере MP 176065 xtd выше, 4,2 В указывает на полный заряд, а 2.7В указывает на то, что батарея полностью разряжена (напряжение отсечки).
  3. Температура зарядки, разрядки и рабочая температура.
  4. Несколько циклов: со временем батарея теряет емкость из-за физической и химической деградации электродов и электролита.

Надлежащее управление глубиной разрядки (DoD — процент емкости, которая была удалена из полностью заряженной батареи) и максимальным зарядным напряжением также может увеличить количество циклов, в течение которых батарея будет работать. работоспособность и, следовательно, срок службы.

В этой статье основное внимание уделяется передовым методам зарядки, но мы рассмотрим методы разрядки в нашей следующей статье.
 

Главный совет 2. Уважайте процесс зарядки CCCV, особенно в плавающем режиме (зарядное устройство — ваш лучший друг)

Зарядить литий-ионный аккумулятор не так-то просто. Зарядное устройство, которое вы выберете, играет здесь ключевую роль, поскольку способ настройки параметров влияет на срок службы батареи. Не подключайте его просто к любому блоку питания и не используйте зарядное устройство, предназначенное для другой технологии (никель-кадмиевое или свинцовое), если вы не хотите столкнуться с проблемами безопасности.

Для правильной зарядки литий-ионного аккумулятора требуется 2 этапа: постоянный ток (CC) с последующей зарядкой постоянным напряжением (CV) . Сначала применяется заряд CC, чтобы довести напряжение до уровня напряжения окончания заряда. Вы даже можете решить уменьшить целевое напряжение, чтобы сохранить электрод. Как только желаемое напряжение достигнуто, начинается зарядка CV и ток уменьшается. Когда ток слишком низкий, зарядка завершается, и ток необходимо отключить.
Например, чтобы вернуть вашему MP 176065 xtd значение 4.Напряжение 2 В в конце заряда, вы можете подать ток 5,6 А. При достижении 4,2 В вы поддерживаете этот уровень напряжения, медленно уменьшая ток до 100 мА или меньше, а затем останавливаете его. Вы также можете выбрать только 4,1 В, тем самым сохранив эластичность электродов и увеличив срок службы батареи.

Емкость аккумулятора напрямую зависит от напряжения окончания заряда , поэтому снижение напряжения снижает емкость аккумулятора. Вам придется найти правильный компромисс между необходимой автономностью, минимальным напряжением, при котором может работать ваше устройство, и долговечностью батареи.
Оставление батареи на постоянном заряде плавающим током после режима CV в процессе зарядки называется плавающим режимом . Солнечная панель — типичный пример приложения с плавающим режимом.

Большинство производителей не рекомендуют плавающий режим, так как он со временем повреждает батарею. Литий-ионный аккумулятор не нуждается в обслуживании благодаря низкому уровню саморазряда. Более того, , если в конструкции батареи не предусмотрены надлежащие меры предосторожности, поддержание скорости заряда в полностью заряженной ячейке может привести к ее перезарядке и взрыву.
Серия Saft xtd специально разработана для работы в плавающем режиме в безопасных условиях с ограниченным старением в широком диапазоне температур.
 

Главный совет 3: Тщательно спроектируйте свою BMS (другого вашего лучшего друга)

Независимо от области применения литий-ионные аккумуляторы должны быть связаны с электроникой. Этот ключевой электронный компонент называется системой управления батареями (BMS). Обязательные функции безопасности прерывают разрядку/зарядку для защиты аккумулятора от перенапряжения или пониженного напряжения.BMS проверяет температуру и отключает аккумулятор во избежание перегрева.

BMS также может включать электронику, оптимизирующую однородный заряд между каждой ячейкой аккумуляторной батареи ( балансировка ). В батарее, объединяющей несколько последовательно соединенных элементов, через некоторое время в полевых условиях элементы из пакета будут стареть по-разному. Без этой функции балансировки в BMS самая устаревшая ячейка пакета будет стареть быстрее, чем другая. Поскольку продолжительность жизни батареи напрямую связана с самой старой ячейкой, хорошая система балансировки продлит срок службы батареи.

BMS можно адаптировать к вашему варианту использования. Некоторые могут отображать State of Charge и State of Health (например: 85% состояния здоровья означает, что емкость батареи уменьшилась на 15% с начала ее срока службы — интересный показатель, поскольку понимается как что 30-процентная потеря первоначальной емкости означает, что химический срок службы батареи подходит к концу и время замены приближается ).
 

Главный совет 4. Снизьте скорость зарядки C

При низкой скорости зарядки (C/2, C/5 или даже меньше) ионы лития плавно внедряются в графитовые листы, не повреждая электроды.
Когда скорость заряда увеличивается, эта интеркаляция становится все труднее и труднее. Если скорость слишком велика, ионы лития не успевают должным образом проникнуть в электрод и просто осаждаются на его поверхности, что приводит к преждевременному старению батареи.

Возможны быстрые скорости зарядки, такие как 4C или 10C, например, для аккумуляторов мобильных или электромобилей, но конструкции электродов отличаются, и ожидаемый срок службы короче.

В зависимости от того, сколько времени ваше приложение должно быть перезаряжено, и вашего варианта использования, вам нужно будет найти правильный компромисс между необходимым временем и скоростью зарядки и старением батареи. Скорость зарядки A C/50 лучше для электродов, но не каждое приложение может позволить себе время зарядки более 50 часов! Время зарядки 2C (30 минут) возможно, но ускорит старение батареи.
Поэтому Saft рекомендует ограничивать скорость зарядки своего диапазона MP до C или ниже.

 

Совет 5. Контролируйте температуру зарядки

В большинстве литий-ионных аккумуляторов в одном электроде используется материал графитового типа. Повышенная температура зарядки провоцирует расслаивание графитовых листов, что ускоряет необратимую потерю емкости аккумулятора.Это явление может усугубляться, если оно связано с высокой скоростью зарядки: зарядный ток повышает температуру и вызывает ускорение явления отслоения.

Высокий уровень напряжения в сочетании с высокой температурой заставляет электрохимию генерировать газы внутри ячейки, что ускоряет старение химии. В зависимости от конструкции клетки высокие температуры также могут вызывать набухание клеток. Такая деформация может представлять угрозу безопасности, если корпус батареи или расположение устройства не рассчитаны на ее поддержку. Следите за тем, чтобы не превышать предельные значения, установленные производителем аккумулятора, или, например, не ставьте аккумулятор на полную зарядку на длительное время в перегретой машине в разгар лета!

Если в конструкции батареи не предусмотрены обязательные меры защиты от перезарядки, чрезмерной разрядки и перегрева, внутренняя температура элемента выше 130°C может привести к тепловому выходу из строя.

Большинство литий-ионных аккумуляторов выдерживают максимальную температуру 60°C, и их рекомендуется заряжать при максимальной температуре 45°C при скорости заряда C/2, в то время как аккумуляторы Saft MP могут поддерживать скорость заряда C до 60°C и даже C/5 до +85°C для продуктов xtd благодаря уникальному дизайну.

Очень немногие аккумуляторы можно заряжать при температуре ниже 0°C. Электродные листы сжимаются, и электронная проводимость электролита снижается, что затрудняет интеркаляцию ионов в графит. Могут образовываться отложения лития, вызывающие необратимую потерю емкости. Чтобы компенсировать и обеспечить правильную интеркалацию иона, некоторые производители рекомендуют заряжать батарею очень медленно (C/20) при работе при температуре ниже 0°C.
Ассортимент Saft MP может работать с заправками при очень низких температурах — до -30°C!— при применении скоростей C/8 и даже C/5.

 

Давайте обобщим наши 5 основных советов о том, как заряжать литий-ионные аккумуляторы промышленного класса, чтобы продлить срок их службы: 

  • Полезный совет 1. Изучите язык батареи. Знание того, как работает батарея, поможет вам оптимизировать способ зарядки и разрядки, чтобы максимально использовать возможности перезаряжаемой батареи
  • Главный совет 2: Уважайте процесс зарядки CCCV, особенно в плавающем режиме (зарядное устройство — ваш лучший друг) : Аккумуляторы должны следовать определенному процессу зарядки, обычно используемому тщательно подобранным зарядным устройством.
  • Главный совет 3: Тщательно спроектируйте свою BMS (другого вашего лучшего друга) , особенно при использовании многоячеечной аккумуляторной батареи.
  • Полезный совет 4: Уменьшите время зарядки C rate: При низкой скорости зарядки ионы плавно внедряются в электрод, что продлевает срок службы батареи.
  • Совет 5. Контролируйте температуру зарядки: Аккумуляторы лучше всего работают при зарядке при температуре окружающей среды. Высокие или низкие температуры приводят к преждевременному старению аккумулятора.

См. нашу следующую статью, предлагающую дополнительные советы по оптимизации работы литий-ионной батареи!

Для получения дополнительной информации о серии аккумуляторов Saft MP посетите страницу продукта: https://www.saftbatteries.com/products-solutions/products/mp-small-vl

А если вы хотите узнать больше о том, как работают наши батареи, ознакомьтесь с нашими примерами из практики:
Fuji Tecom предотвращает утечку воды и обеспечивает более эффективную работу благодаря инновационному датчику утечки воды
Kongsberg Seatex AS: автономная батарея Saft решение для наблюдения за морями, несмотря на сильные морозы на архипелаге Шпицберген
 

Зарядка литиевых аккумуляторов в первый раз_ Аккумулятор Greenway

Нет, вам не нужно полностью заряжать литий-ионный аккумулятор в первый раз, так как это не оказывает существенного влияния.Литий-ионные аккумуляторы более эффективны по сравнению с аккумуляторами старого поколения, такими как никель-кадмиевые. Многие люди до сих пор придерживаются старых ограничений, которые применялись к никелевым батареям, популярным еще в 90-х годах.

Нет никакого вреда, если вы не зарядите аккумулятор на полную мощность в первый раз. Кроме того, полностью зарядить устройство не помешает. Точно так же это не оказывает никакого влияния, когда вы не заряжаете. Если бы это было еще в 90-х годах, дело было бы в других никелевых батареях, потому что их нужно было полностью зарядить перед первым использованием.Это была всего лишь мера предосторожности, чтобы клетки оставались в хорошей форме в течение длительного периода времени. Недостаточная зарядка их в первый раз приведет к короткому сроку службы.

Никелевые или свинцово-кислотные технологии все еще используются сегодня, но их мало. Они страдают потерей памяти и требуют много практики, чтобы сохранить свою продолжительность жизни. Иначе быстро испортятся. Теперь с литий-ионными батареями все изменилось, и они не требуют особого внимания.

Но почему производители литий-ионных аккумуляторов до сих пор настаивают на полной зарядке вашего устройства в первый раз? Зарядка аккумулятора до полной емкости в первый раз помогает запустить процесс калибровки.Это помогает устройству изучить индивидуальное поведение теста. В этом по-прежнему нет необходимости, потому что в большинстве аккумуляторов встроена технология самокалибровки. Так что это миф всегда заряжать аккумулятор перед его первым использованием.

Как вы заряжаете литиевую батарею в первый раз?

Вам не нужно полностью заряжать литий-ионный аккумулятор в первый раз. Однако, если вы находитесь в отличном положении для загрузки, в этом нет ничего плохого.Таким образом, вы можете наслаждаться своим новым устройством при полной зарядке, не подключая его снова. Срок службы лиона зависит от количества циклов. Например, 80% из них остаются в исправном состоянии на протяжении 1000-1500 полных циклов.

Один полный цикл состоит из одной полной зарядки и разрядки. Единственная причина, по которой производители настаивают на полной зарядке своих устройств, — это поддержание культуры. Есть высокие шансы, что если вы впервые полностью зарядите свое устройство, вы, вероятно, продолжите эту культуру.

Есть некоторые факторы, которые необходимо соблюдать во время первой зарядки. Во-первых, вам нужно использовать правильное зарядное устройство, иначе вы испортите свое устройство. Некоторые зарядные устройства опасны, особенно если они превышают допустимое напряжение. Чрезмерная зарядка литий-ионной батареи может привести к короткому замыканию или производственному браку

Важно поддерживать рекомендуемую температуру. Литий-ионные аккумуляторы ведут себя как люди в другой среде.Вы должны поддерживать оптимальную температуру не только в первый раз, но и в дальнейшем, чтобы продлить срок его службы. Литий-ионные аккумуляторы лучше работают в условиях высоких температур по сравнению с низкими.

Высокие температуры, как правило, нагружают аккумулятор, поэтому при длительном использовании сокращается срок его службы. Наоборот, низкие температуры уменьшают емкость элементов за счет увеличения внутреннего сопротивления.

Как долго вы заряжаете литиевую батарею в первый раз?

Зарядка нового литий-ионного аккумулятора до 100% емкостью 1400 мАч занимает около 150 минут.Вам не нужно заряжать его на ночь, чтобы он был полностью заряжен. Большинство современных аккумуляторов имеют возможность быстрой зарядки, что позволяет некоторым даже заряжаться менее чем за час. Если у вас есть такое устройство, вы можете зарядить его в течение указанного в инструкции периода времени.

Лучшее в литий-ионных батареях то, что они имеют механизмы, защищающие их от перезарядки. Так что нет ничего страшного, если вы забудете свое устройство на зарядном устройстве. Также в других гаджетах есть функции, контролирующие зарядку.Они автоматически отключают ваш телефон, когда он заполнен или есть неисправное соединение.

Вам следует избегать зарядки аккумулятора до 100%, чтобы литий-ионный аккумулятор прослужил дольше. Также следует соблюдать постоянный ток заряда, насыщения и температуры. Зарядка до 100 % может привести к перенапряжению аккумулятора, что со временем снизит его производительность.

Заключительные мысли

Зарядка литиевой батареи в первый раз стала очень спорной темой.Большинство людей склонны сбиваться с толку, когда дело доходит до обращения с устройствами с такими типами ячеек. Столь популярным стал вопрос о том, должен ли кто-то первый раз полностью зарядить литий-ионный аккумулятор. Путаница была вызвана старой школой на основе никеля, которая требовала большого ухода. Его нужно было заряжать более 6 часов перед первым использованием, а также полностью сливать перед повторным использованием. Правда li-ion более продвинутые, и в них есть механизмы, управляющие зарядкой.Однако вы должны следить за другими оптимальными условиями, такими как температура, напряжение зарядки и хранение.

Зарядка литиевой батареи ниже нуля

 

Представляем литиевую батарею Poweroad Infinity и почему не следует заряжать литиевые батареи при температуре ниже 0 °C?

 

Если у вас литиевая (LiFePO4) батарея, при зарядке при температуре ниже

необходимо учитывать некоторые важные моменты. Производители литиевых батарей

часто указывают диапазон рабочих температур от -20°C до +55°C (это зависит от марки и модели).Одно из основных заблуждений, связанных с этим, заключается в том, что его часто неправильно истолковывают как безопасный температурный диапазон как для зарядки, так и для разрядки, однако это не так, поскольку диапазон рабочих температур относится исключительно к только при разрядке аккумулятора.

Зарядки литиевой батареи при температуре ниже 0°C следует избегать, если ваша батарея не оборудована для этого (компенсирующее зарядное устройство), так как это может привести к повреждению батареи и сокращению срока ее службы.

 

Почему?
При попытке зарядить литиевую батарею при температуре ниже 0 °C / 32 °F происходит химическая реакция, называемая «литиевым покрытием», которая вызвана зарядным током, заставляющим ионы лития двигаться с большей скоростью, чем обычно, и накапливаться. на поверхности анода.

Когда происходит эта химическая реакция, внутреннее сопротивление батареи увеличивается, что может иметь серьезные последствия при последовательном или параллельном соединении. Помимо этого, другим побочным эффектом химической реакции является снижение скорости химического метаболизма и постоянное снижение емкости батареи . Это будет продолжать уменьшаться каждый раз, когда происходит эта реакция.

Poweroad Infinity PRLC-100 LINC имеет систему управления аккумулятором, которая может контролировать температуру аккумулятора — бесценный инструмент для морских судов, отдыха, переоборудования транспортных средств и эксплуатации в холодную погоду.Одним нажатием кнопки вы можете увидеть, какова температура вашего аккумулятора и, следовательно, безопасно ли его заряжать.

См. дополнительные характеристики *

 

Как работает высокотехнологичная функция обогрева на Infinity PRLC-100-LT «Sub Zero»?

Процесс нагрева и зарядки автоматически контролируется BMS и нагревательным элементом, встроенным в батарею, и занимает примерно 40 минут, чтобы изменить температуру с -20°C до +5°C.Как только температура батареи достигает +5°C, зарядка начинается немедленно, а когда температура поднимается до +10°C, нагревательный элемент останавливается и продолжает зарядку.

См. другие преимущества ниже **

 

 

Чтобы объяснить химию, лежащую в основе литиевого покрытия, необходимо кратко описать, как работают литий-ионные батареи.

У них есть анод, катод и электролит, как и у любой другой батареи, но есть одна особенность: ионы лития на самом деле перемещаются от катода к аноду во время зарядки и встраиваются в него.

Суть интеркаляции заключается в том, что молекулы или ионы (в данном случае ионы лития) втиснуты между молекулярными промежутками в некоторой решетке материала.

Во время разряда ионы лития покидают анод и возвращаются к катоду, а также внедряются в катод, в результате чего и катод, и анод действуют как своего рода «губка» для ионов лития. Когда большая часть ионов лития внедряется в катод (это означает, что батарея находится в достаточно разряженном состоянии), материал катода слегка расширяется из-за объемной деформации (из-за того, что все дополнительные атомы зажаты между его решеткой), но, как правило, наиболее из-за этого интеркаляционная сила преобразуется во внутренние напряжения (аналогично закаленному стеклу), поэтому объемная деформация незначительна.

Во время зарядки ионы лития покидают катод и внедряются в графитовый анод. Графит — это, по сути, углеродное печенье, состоящее из множества слоев графена, образующих совокупную структуру печенья. Это значительно снижает способность графитового анода преобразовывать усилие от интеркаляции во внутренние напряжения, поэтому анод испытывает значительно большую объемную деформацию — настолько, что фактически увеличится в объеме на 10-20%.

Это должно быть учтено при проектировании литий-ионного элемента, иначе анод может медленно ослабнуть или даже в конечном итоге проколоть внутреннюю мембрану, отделяющую анод от катода, что приведет к полному короткому замыканию внутри элемента, но только после того, как будет пройдена куча джоулей. впихнул в ячейку (таким образом расширив анод).

Новая технология зарядки собирает разваливающиеся батареи обратно

Чтобы электромобили могли работать как можно дольше без подзарядки, их батареи должны быть мощными. Одним из вариантов могут быть литий-металлические батареи, ключевой компонент которых изготовлен из этого легкого элемента. Это дает им большую емкость, чем широко используемые литий-ионные батареи с тем же компонентом, сделанным из графита. Хотя литий-металлические батареи могут хранить больше энергии, чем литий-ионные батареи того же размера, они также быстрее разлагаются, ограничивая количество раз, которое они могут заряжать и разряжать.Но исследователи нашли новый метод зарядки, который может восстановить поврежденный материал, значительно продлив срок службы батареи.

При зарядке и разрядке перезаряжаемой литиевой батареи ионы лития перемещаются между положительно заряженным катодом и отрицательно заряженным анодом. Но со временем маленькие кусочки реактивного материала перестают прикрепляться к корпусу анода. Внутри батареи потерянные куски образуют крошечные литиевые «островки», которые большинство исследователей считали неактивными — до сих пор.Исследователи из Стэнфордского университета обнаружили, что эти изолированные биты все еще могут реагировать электрически, физически перемещаясь вперед и назад по мере зарядки и разрядки батареи. Их открытие было опубликовано в журнале Nature .

Ученые обнаружили, что островки могут раскачиваться достаточно, чтобы восстановить электрическую связь между изолированным литием и анодом. Они поняли, что могут собрать материал обратно, немедленно разрядив небольшое количество электричества после того, как батарея будет полностью заряжена.«Вот как мы способствуем росту [потерянного лития] к аноду, чтобы восстановить электрическое соединение», — говорит ведущий автор исследования и материаловед из Стэнфордского университета Фанг Лю. Когда литий-металлический тестовый аккумулятор был заряжен с использованием этого протокола, он мог выполнить больше циклов зарядки, проработав на 29 процентов дольше, чем аккумулятор, который подвергался стандартной зарядке.

Келси Хатцелл, ученый-электрохимик и материаловед из Принстонского университета, не участвовавшая в исследовании, говорит, что это открытие способствует фундаментальному пониманию литий-металлических батарей.«Наблюдение за динамикой изолированного металлического лития очень сложно», — говорит она, добавляя, что исследователи «разработали множество очень интригующих экспериментов, чтобы начать разбирать механизмы». Однако она отмечает, что практическое применение может быть далеко; этим батареям все еще не хватает тысяч циклов зарядки, которые должны выдерживать перезаряжаемые батареи.

Исследователи из Стэнфорда надеются продолжить разработку своего метода зарядки, чтобы максимально увеличить срок службы литий-металлических батарей.Они также работают над протоколом зарядки, который расширит возможности использования литий-ионных аккумуляторов. «Я буду рассматривать [это исследование] как крупное открытие в области батарей — литий-ионных, литий-металлических», — говорит старший автор и материаловед из Стэнфорда И Цуй. «Я думаю, это можно обобщить на всю область аккумуляторов».

Фотоускоренная быстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов

  • Kang, K., Meng, Y.S., Bréger, J., Grey, C.P. & Ceder, G. Электроды высокой мощности и большой емкости для перезаряжаемых литиевых аккумуляторов. Наука 311 , 977–980 (2006).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Ролисон, Д. Р. и др. Многофункциональные 3D наноархитектуры для хранения и преобразования энергии. Хим. соц. 38 , 226–252 (2009).

    КАС Статья Google ученый

  • Ван Ю. и Цао Г. Разработка наноструктурированных катодных материалов для высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов. Доп. Матер. 20 , 2251–2269 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • Брюс П.Г., Скросати Б. и Тараскон Дж.-М. Наноматериалы для литиевых аккумуляторов. Анжю. хим. Междунар. Эд. 47 , 2930–2946 (2008).

    КАС Статья Google ученый

  • Гуденаф, Дж. Б. и Парк, К.-С.Литий-ионная аккумуляторная батарея: перспектива. Дж. Ам. хим. соц. 135 , 1167–1176 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Whittingham, M.S. Литиевые батареи и катодные материалы. Хим. Ред. 104 , 4271–4302 (2004 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Эллис Б.Л., Ли К.Т. и Назар Л.F. Материалы положительного электрода для литий-ионных и литиевых аккумуляторов. Хим. Матер. 22 , 691–714 (2010).

    КАС Статья Google ученый

  • Маром Р., Амальрадж С. Ф., Лейфер Н., Джейкоб Д. и Аурбах Д. Обзор передовых и практичных материалов для литиевых батарей. Дж. Матер. хим. 21 , 9938–9954 (2011).

    КАС Статья Google ученый

  • Лу, Дж.и другие. Роль нанотехнологий в разработке аккумуляторных материалов для электромобилей. Нац. нанотехнологии. 11 , 1031–1038 (2016).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Thackeray, M.M., Johnson, P.J., de Picciotto, L.A., Bruce, P.G. & Goodenough, J.B. Электрохимическая экстракция лития из LiMn 2 O 4 . Матер. Рез. Бык. 19 , 179–187 (1984).

    КАС Статья Google ученый

  • Хантер, Дж. К. Получение новой кристаллической формы диоксида марганца: λ-MnO 2 . J. Solid State Chem. 39 , 142–147 (1981).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Озуку Т., Китагава М. и Хираи Т. Электрохимия диоксида марганца в неводной литиевой ячейке III.Рентгеноструктурное исследование восстановления двуокиси марганца, связанной со шпинелью. Дж. Электрохим. соц. 137 , 769–775 (1990).

    КАС Статья Google ученый

  • Shiraishi, Y., Nakai, I., Tsubata, T., Himeda, T. & Nishikawa, F. In situ трансмиссионный рентгеновский абсорбционный анализ тонкой структуры процесса заряда-разряда в LiMn 2 O 4 , материал для перезаряжаемой литиевой батареи. J. Solid State Chem. 133 , 587–590 (1997).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Кусида, К. и Курияма, К. Наблюдение расщепления кристаллического поля, связанного с полосами Mn-3d, в пленках шпинель-LiMn2O4 с помощью оптического поглощения. Заяв. физ. лат. 77 , 4154–4156 (2000).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Хоанг, К.Понимание электронной и ионной проводимости и сверхстехиометрии лития в шпинели LiMn2O4. Дж. Матер. хим. А 2 , 18271–18280 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Mukerjee, S. et al. Структурная эволюция LixMn2O4 в элементах литий-ионных батарей, измеренная на месте с использованием методов синхротронной рентгеновской дифракции. Дж. Электрохим. соц. 145 , 466–472 (1998).

    КАС Статья Google ученый

  • Würfel, P. & Würfel, U. Физика солнечных элементов: от основных принципов к передовым концепциям . (Wiley-VCH, 2009).

  • Стоянова Р., Горова М., Жечева Е. ЭПР Mn4+ в шпинелях Li 1+x Mn 2−x O 4 при 0 ≤ x ≤ 0,1. J. Phys. хим. Твердые вещества 61 , 609–614 (2000).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Н.Жечева Е., Горова Ю. М., Стоянова К. Р. Микроструктура шпинелей Li1+xMn 2−x O4, полученных из металлоорганических прекурсоров. Дж. Матер. хим. 9 , 1559–1567 (1999).

    Артикул Google ученый

  • Абрагам, А. и Блини, Б. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов . 944 (издательство Оксфордского университета, 2012).

  • Пилброу, Дж. Р. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов. 738 (Кларендон Пресс, 1991).

  • Сапонич З.В. и др. Разделение зарядов и реконструкция поверхности: исследование легирования Mn 2+ . J. Phys. хим. B 110 , 25441–25450 (2006).

    КАС Статья Google ученый

  • Мисра С.К. Интерпретация спектров ЭПР Mn2+ в неупорядоченных материалах. Заяв. Магн. Резон. 10 , 193–216 (1996).

    КАС Статья Google ученый

  • Канамура К., Найто Х., Яо Т. и Такехара З.-и Структурное изменение структуры шпинели LiMn2O4, вызванное экстракцией лития. Дж. Матер. хим. 6 , 33–36 (1996).

    КАС Статья Google ученый

  • Ramana, C.V., Massot, M. & Julien, C.M. XPS и рамановская спектроскопическая характеристика шпинелей LiMn2O4. Прибой. Анальный интерфейс. 37 , 412–416 (2005).

    КАС Статья Google ученый

  • Родригес-Карвахаль, Х., Русс Г., Маскелье К. и Эрвье М. Электронная кристаллизация в материале литиевой батареи: столбчатое упорядочение электронов и дырок в шпинели LiMn2O4. Физ. Преподобный Летт. 81 , 4660–4663 (1998).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Hodes, G., Manassen, J. & Cahen, D. Фотоэлектрохимическое преобразование и хранение энергии с использованием поликристаллических халькогенидных электродов. Природа 261 , 403–404 (1976).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Ли, Н., Ван, Ю., Тан, Д. и Чжоу, Х. Интеграция фотокатализатора в гибридную литий-серную батарею для прямого хранения солнечной энергии. Анжю. хим. 127 , 9403–9406 (2015).

    Артикул Google ученый

  • Паолелла, А. и др. Делитирование нанокристаллов фосфата лития-железа с помощью света для получения фотоперезаряжаемых литий-ионных батарей. Нац. коммун. 8 , 14643 (2017).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Аммундсен Б., Бернс Г. Р., Ислам М. С., Кано Х. и Розьер Дж. Динамика решетки и колебательные спектры оксидов лития-марганца: компьютерное моделирование и спектроскопическое исследование. J. Phys. хим. B 103 , 5175–5180 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Читра, С.и другие. Характеристика и электрохимические исследования катодных материалов LiMn2O4, приготовленных методом сжигания. Дж. Электрокерамика. 3 , 433–441 (1999).

    КАС Статья Google ученый

  • Хван, С.-Дж., Парк, Д.-Х., Чой, Дж.-Х. и Кампет, Г. Влияние замещения хромом на колебание решетки шпинели манганата лития: новая интерпретация спектра комбинационного рассеяния LiMn2O4. J. Phys.хим. B 108 , 12713–12717 (2004).

    КАС Статья Google ученый

  • Паоло Г. и др. QUANTUM ESPRESSO: модульный программный проект с открытым исходным кодом для квантового моделирования материалов. J. Phys.: Condens. Материя 21 , 395502 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

  • Хаманн, Д. Р. Оптимизированные сохраняющие норму псевдопотенциалы Вандербильта. Физ. B 88 , 085117 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Schlipf, M. & Gygi, F. Алгоритм оптимизации для генерации псевдопотенциалов ONCV. Вычисл. физ. коммун. 196 , 36–44 (2015).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Lejaeghere, K. et al. Воспроизводимость в расчетах теории функционала плотности твердых тел. Наука 351 , aad3000 (2016).

  • Warburton, R. E., Iddir, H., Curtiss, L. A. & Greeley, J. Термодинамическая стабильность шпинели LiMn2O4 с низким и высоким показателем преломления. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 8 , 11108–11121 (2016 г.).

    КАС Статья Google ученый

  • Гиги, Ф. Архитектура Qbox: масштабируемый код молекулярной динамики из первых принципов. IBM J. Res. Дев. 52 , 137–144 (2008).

    Артикул Google ученый

  • Цзян Л., Левченко С. В. и Раппе А. М. Строгое определение степеней окисления ионов в твердых телах. Физ. Преподобный Летт. 108 , 166403 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Чен Дж., Ву Х. и Селлони А. Электронная структура и связующие свойства оксида кобальта в структуре шпинели. Физ. B 83 , 245204 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Амос, К.Д., Ролдан, М.А., Варела, М., Гуденаф, Дж.Б. и Феррейра, П.Дж. Выявление реконструированной поверхности Li[Mn 2 ]O 4 . Нано Летт. 16 , 2899–2906 (2016).

    КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Статья Google ученый

  • Шиветти, И.и Теобальди, Г. (Под)поверхностное диспропорционирование и абсолютное выравнивание полос в высокомощных катодах LiMn2O4. J. Phys. хим. C 119 , 21358–21368 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Еще одна причина, по которой батареи не заряжаются за считанные минуты — ScienceDaily

    Исследователи обнаружили новую проблему, усложняющую быструю зарядку.

    Как говорится, поспешность приводит к потерям. Такой принцип может быть особенно верен для аккумуляторов благодаря новому исследованию, целью которого является выявление причин, вызывающих ухудшение характеристик быстро заряжаемых литий-ионных аккумуляторов в электромобилях.

    В ходе нового исследования, проведенного Аргоннской национальной лабораторией Министерства энергетики США (DOE), ученые обнаружили интересное химическое поведение одной из двух клемм батареи при зарядке и разрядке.

    Литий-ионные аккумуляторы

    содержат как положительно заряженный катод, так и отрицательно заряженный анод, которые разделены материалом, называемым электролитом, который перемещает ионы лития между ними. Анод в этих батареях обычно делается из графита — того же материала, что и во многих карандашах.Однако в литий-ионных батареях графит собран из мелких частиц. Внутри этих частиц ионы лития могут внедряться в процессе, называемом интеркаляцией. Когда интеркаляция происходит правильно, батарея может успешно заряжаться и разряжаться.

    Однако, когда батарея заряжается слишком быстро, интеркаляция становится более сложной задачей. Вместо того, чтобы плавно проникать в графит, ионы лития имеют тенденцию скапливаться на поверхности анода, что приводит к эффекту «покрытия», который может привести к повреждению клеммы — без каламбура — батареи.

    «Покрытие является одной из основных причин снижения производительности батареи во время быстрой зарядки», — сказал Даниэль Абрахам, специалист по аккумуляторным батареям из Аргонны, автор исследования. «Когда мы быстро зарядили батарею, мы обнаружили, что помимо покрытия на поверхности анода внутри пор электрода накапливались продукты реакции». В результате сам анод в некоторой степени подвергается необратимому расширению, что ухудшает работу батареи.

    Используя технику, называемую сканирующей электронной нанодифракцией, Абрахам и его коллеги из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне наблюдали еще одно заметное изменение в частицах графита.На атомарном уровне решетка атомов графита на краях частиц искажается из-за многократного быстрого заряда, что затрудняет процесс интеркаляции. «По сути, мы видим, что атомная сеть в графите искривляется, и это не позволяет ионам лития найти свой «дом» внутри частиц — вместо этого они оседают на частицах», — сказал он.

    «Чем быстрее мы заряжаем нашу батарею, тем более атомно неупорядоченным становится анод, что в конечном итоге не позволяет ионам лития двигаться вперед и назад», — сказал Абрахам.«Ключ заключается в том, чтобы найти способы либо предотвратить эту потерю организации, либо каким-то образом модифицировать частицы графита, чтобы ионы лития могли интеркалировать более эффективно».

    Источник истории:

    Материалы предоставлены DOE/Аргоннской национальной лабораторией . Оригинал написан Джаредом Сагоффом. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

    Материал литиевой батареи с «открытой» структурой обеспечивает в 10 раз более быструю зарядку.Ученые из Университета Твенте в Нидерландах создали экспериментальный литий-ионный элемент с новой конструкцией электродов с «открытой и регулярной» кристаллической структурой, которая, по их словам, позволяет заряжать в 10 раз быстрее, чем современные устройства.

    Литий-ионные аккумуляторы, которые питают сегодняшние электромобили, смартфоны и бесчисленное множество других устройств, имеют два электрода, катод и анод, и это новое исследование сосредоточено на последнем. В настоящее время эти аноды изготавливаются из графита, который хорошо служит им во многих отношениях, но не может обеспечить сверхбыструю скорость зарядки без поломки.

    Ученые ищут новые и улучшенные аноды в материалах с нанопористой структурой. Аноды такого типа обещают большую площадь контакта с жидким электролитом, который переносит ионы лития, в то же время позволяя ионам легче диффундировать в твердый материал электрода, что в конечном итоге позволяет устройству заряжаться намного быстрее.

    Но у предложенных материалов есть недостатки. Неорганизованный и случайный характер каналов в пористой наноструктуре может привести к разрушению этих структур во время зарядки, а также к снижению плотности и емкости батареи, а также к накоплению лития на поверхности анода и снижению его производительности с каждым циклом.Кроме того, производство этих материалов является сложным, включает агрессивные химикаты и производит значительное количество химических отходов.

    Ученые Университета Твенте считают, что нашли подходящую альтернативу в материале под названием ниобат никеля. В отличие от нерегулярной природы предыдущих растворов, ниобат никеля имеет «открытую и правильную» кристаллическую структуру с идентичными повторяющимися каналами для переноса ионов.

    Исследователи интегрировали этот анод из ниобата никеля в полный элемент батареи и проверили его характеристики, обнаружив, что он обеспечивает сверхбыструю скорость зарядки в 10 раз быстрее, чем современные литий-ионные батареи.Они также отмечают, что ниобат никеля более компактен, чем графит, и поэтому имеет более высокую объемную плотность энергии, что может быть приравнено к более легким и компактным коммерческим версиям элемента.

    Ученые также сообщают, что новый материал анода имеет высокую емкость, около 244 мА·ч/г, а поскольку изменение объема ниобата никеля во время работы минимально, 81% его емкости сохраняется в течение 20 000 циклов.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.