Осенняя подготовка авто к зиме — 29 октября 2010
Все новостиДа и пес с ним. Разбираемся, работает ли закон о борьбе с бездомными собаками
Летали стулья и лилась кровь: в ТЦ «Эль Рио» произошла массовая драка
«Продаю вещи в связи с отказом в ВНЖ»: как россияне бегут из Турции и что нужно, чтобы там остаться
Похороны на крови: зачем самарца Игоря Гужина экстрадировали из Таиланда?
Вызывали шамана, но отели дешевле не стали. В горах Сочи дефицит снега, но туристам продолжают заламывать цены
Стало известно, кто хочет возвести высотку без парковок на проспекте Юных Пионеров
Разливают «фанфурики»? Глава СК РФ поручил проверить предприятие в Самарской области
Власти Самары запретили строить на Ново-Садовой высотку без парковок
Одесса полностью обесточена, а Дима Билан под санкциями: новости СВО за 4 февраля
Военнослужащего из Самарской области вернули из украинского плена
В аэропорту Курумоч установят печь для уничтожения продуктов
Умерла Милана Каштанова — самая известная жертва зимних крыш.
Она перенесла кому и заново научилась говорить
«Туристов дурят только так»: переехавшая в Турцию россиянка — о местных обычаях, мужчинах и салонах красоты
Вот душнила: 10 вещей, которые мужчины терпеть не могут в женщинах (даже в самых любимых)
Возле стадиона «Солидарность Арена» пробежала лисица: видео
Прибыль — сотни тысяч. История молодой мамы, которая построила бизнес на леденцах
В крахе «Волжского социального банка» обвинили погибшего банкира Валерия Кучканова
Самые необычные находки российских таможенников: дрозды в спортивной сумке, гекконы под курткой и 45 слитков золота
Канада ввела санкции против депутата Госдумы Александра Хинштейна
Вино из Томска и прошутто из Дмитрова, которые притворяются импортом, — отличите «своих» на полке?
В Самаре перекроют дорогу в центре города
В Самарской области грузовик протаранил тепловоз
Больных будут лечить студенты — они станут врачами-стажерами. Но решит ли это нехватку медиков в стране?
«Она и прибить кого-нибудь может»: от реального училища отвалилась плита
Чем старше — тем выше риски? Восемь простых, но важных вопросов о раке
А вы точно местный? Тест, который покажет, насколько хорошо вы знаете названия улиц Самары
Гладкие и не хрустят: откуда в Самару везут огурцы?
Студентам вузов будут рассказывать о целях спецоперации и санкциях: новости СВО за 3 февраля
В Самаре поймали фуру с незаконным ломом черных металлов
Сколько раз в неделю нужно заниматься сексом, чтобы быть здоровым, — мнение врачей
От фуры ничего не осталось: на трассе под Самарой столкнулись бензовоз, грузовик и «Лендровер»
«Он сразу с переломами родился: руки, ноги, ребра».
Как в деревне живет 11-летний «хрустальный» мальчик Сёма
«В тебя могли кинуть булавой или кружкой из-под кофе»: бывшая гимнастка рассказала о жестокости в детской спортивной секции
На Пензенской иномарка врезалась в столб
Расселенцам из-за метро купят квартиры в центре Самары
Могут словить штраф: в Самаре 37 домов запретили ремонтировать без спецразрешения
Самарцу насквозь проткнуло глаз 10-сантиметровой веткой
Два дома, пруд и пивные банки на заборе. Как в деревенском особняке с размахом живет Лариса Долина
Болезнь богатых людей: почему так называют подагру, откуда она берется и как понизить уровень мочевой кислоты
Все новости
Поделиться
Осенняя пора, очей очарованье… Нынешняя осень очаровывает солнечными деньками, но зима уже на подходе. Скоро запорхают «белые мухи» и начнутся зимние заботы с пуском двигателя, отоплением и прочими прелестями. Самое время готовить автомобиль к зиме!
Внимание к аккумулятору
Зимой самые большие неприятности может преподнести аккумулятор.
Можно, хотя и с трудом, завести двигатель на летнем масле, можно потихоньку ехать по льду на летних шинах. Но если аккумулятор «не крутит», то не удастся даже сдвинуть автомобиль с места, разве что на буксире.
Посему наибольшее внимание в процессе подготовки к зиме стоит уделить аккумулятору. Правда, внимания он требует не так уж много. Нужно только проверить состояние аккумулятора и при необходимости зарядить. Или поехать в магазин для покупки нового, а старый оставить в магазине, чтобы не занимал место в гараже.
Проверять аккумулятор самому тоже необязательно. Достаточно поехать в специализированный магазин, сервисный центр или на автомобильную СТО. Квалифицированная проверка и зарядка обойдутся не слишком дорого.
Оценка по плотности
Хотите все делать своими руками? Тогда вам придется приобрести несколько приборов. В «наборе аккумуляторщика» должны быть: тонкая стеклянная трубочка, маленькая воронка, ареометр, плоская линейка с миллиметровыми делениями и термометр.
Нелишним будет вольтметр.
Термометр нужен для того, чтобы определить истинную плотность электролита. Дело в том, что плотность задается и измеряется при температуре электролита +25°С. Изменение температуры на один градус в ту или иную сторону уменьшает или увеличивает плотность на 0,0007 г/см3. Зная истинную температуру электролита в момент замера, вы легко можете внести поправку, приведя плотность к +25°С.
Начинайте с проверки уровня и состояния электролита. Отверните пробки в крышке аккумулятора. Опустите в отверстие стеклянную трубочку до упора в верхний край пластин. Зажмите верхнее отверстие трубочки пальцем, выньте трубочку из отверстия и линейкой измерьте высоту столба жидкости, оставшейся в трубочке. Нормальный уровень электролита должен быть на 20 – 25 мм выше верхнего края пластин.
Не забудьте оценить цвет электролита, набранного вами в трубочку. Он должен быть прозрачным. Темный или красноватый цвет электролита сообщает: активная масса пластин разрушена, дни вашего аккумулятора сочтены.
Теперь измеряем плотность электролита. Не забудьте перед измерением определить его температуру. Из каждой банки набираете электролит в колбу ареометра, пока поплавок не всплывет. Деления на поплавке ареометра покажут величину плотности. При необходимости внесите поправку на температуру.
У полностью заряженного аккумулятора плотность электролита составляет 1,28 г/см3. При плотности ниже 1,24 г/см3 аккумулятор желательно поставить на зарядку. Ждать наступления морозов не стоит. Чем ниже плотность электролита, тем выше его температура замерзания. Электролит плотностью 1,28 г/см3 замерзает при температуре -65°С, при плотности 1,20 г/см3 – при -28°С. В разряженном аккумуляторе при плотности 1,10 г/см3 электролит замерзнет уже при -7°С.
Измеряем напряжение
Все вышесказанное относится к обычным и «малообслуживаемым» аккумуляторам, снабженным пробками. Существует еще категория более дорогих «необслуживаемых» аккумуляторов. Пробок у них нет, и добраться до электролита невозможно.
Правда, у них есть индикатор плотности, обычно в виде зеленого шарика в прозрачном колодце. Но он показывает, что аккумулятор либо заряжен, либо разряжен.
Для более точной оценки состояния «необслуживаемого» аккумулятора можно измерить напряжение разорванной цепи (НРЦ). Измеряется НРЦ с помощью вольтметра, подключенного к выходным клеммам батареи. Измерение желательно проводить через 6 – 8 часов после остановки двигателя.
Нормальная величина НРЦ должна быть не меньше 12,6 В. Напряжение меньше 12,5 В говорит о необходимости зарядки батареи.
Если у вас или у соседа по гаражу есть нагрузочная вилка, дополнительно можно провести тест под нагрузкой. Исправный аккумулятор через 15 секунд под нагрузкой должен выдавать напряжение не ниже 9,5 В.
Оба эти теста можно провести и на обычном аккумуляторе, если вам кажется, что проверки плотности электролита недостаточно.
Одновременно с проверкой аккумулятора целесообразно проверить и состояние электрооборудования автомобиля.
Начните с проверки натяжения ремня генератора. При нажатии пальцем его длинная ветвь должна прогибаться на 10 – 15 мм.
Для проверки электрооборудования можно использовать вольтметр или бортовой компьютер, если в нем есть функция определения напряжения в бортовой сети. Заведите двигатель, прогрейте его до рабочей температуры и установите постоянные обороты 1500 – 2000 об/мин. Включите дальний свет фар. Подсоедините вольтметр к выходным клеммам батареи. Величина напряжения должна находиться в пределах 13,9 – 14,3 В.
При меньшей величине напряжения нужно искать причину в реле заряда и генераторе. Зимой аккумулятор не будет нормально заряжаться от бортовой сети.
Заодно проверьте надежность крепления аккумулятора и состояние клемм. Загрязненные и окисленные клеммы следует очистить, плотно затянуть и смазать техническим вазелином.
Зарядка в «домашних» условиях
Зарядить аккумулятор можно и в «домашних» условиях. Для этого используется любой выпрямитель, допускающий регулировку зарядного тока или напряжения.
Но учтите: ставить аккумулятор на зарядку в жилом помещении нельзя. В процессе зарядки в воздух попадают ядовитые пары электролита. Нельзя и оставлять работающее зарядное устройство в гараже без присмотра. Лучше всего использовать для этой процедуры открытый балкон.
Прежде чем приступать к зарядке аккумулятора, внимательно изучите инструкцию выпрямителя – в ней подробно описаны все правила и порядок выполнения работы. При покупке зарядного устройства обратите внимание на его характеристики. Желательно, чтобы зарядное устройство обеспечивало возможность увеличения зарядного напряжения до 16 – 16,5 В.
Существует два способа зарядки аккумулятора: зарядка при постоянной силе тока и зарядка при постоянном напряжении. Оба способа равноценны с точки зрения влияния на долговечность батареи. Выбор зависит от вашего желания и возможностей зарядного устройства.
Для заряда при постоянной силе тока нужно зарядное устройство, снабженное регулятором силы тока. Величина зарядного тока должна составлять 0.
1 от номинальной емкости батареи. Например, для батареи емкостью 60 А/ч сила зарядного тока — 6 А. На протяжении зарядки силу и напряжение тока нужно контролировать и регулировать через каждые 1 – 2 часа. Когда напряжение достигнет 14,4 В, силу тока следует уменьшить в два раза (в данном примере – до 3 А) и при таком токе продолжать зарядку до начала газовыделения.
При зарядке «необслуживаемой» батареи целесообразно использовать еще одну ступень – при увеличении напряжения до 15 В снова уменьшить ток в два раза. Батарея считается полностью заряженной, если сила тока и напряжение не меняются в течение 1 — 2 часов. Для «необслуживаемых» аккумуляторов такое состояние наступает при напряжении 16,3 – 16,4 В.
При заряде методом постоянного напряжения степень заряженности АКБ по окончании заряда напрямую зависит от величины зарядного напряжения, которое обеспечивает зарядное устройство. Так, например, за 24 часа непрерывного заряда при напряжении 14,4 В полностью разряженная 12-вольтовая батарея зарядится на 75 – 85%, при напряжении 15 В — на 85 – 90%, а при напряжении 16 В — на 95 – 97%.
Полностью зарядить разряженную батарею в течение 20 – 24 часов можно при напряжении зарядного устройства 16,3 – 16,4 В.
В момент включения зарядного устройства, в зависимости от внутреннего сопротивления и степени разряженности батареи, сила тока может достигать 40 – 50 А. Поэтому зарядное устройство должно быть снабжено ограничителем силы тока. По мере заряда напряжение на выводах батареи постепенно приближается к напряжению зарядного устройства, а величина зарядного тока соответственно снижается и приближается к нулю в конце заряда (если величина зарядного напряжения выпрямителя ниже напряжения начала газовыделения). Это позволяет производить заряд без участия человека в полностью автоматическом режиме.
Зарядные устройства, предназначенные для работы в автоматическом режиме, нередко настраиваются на напряжение 14,4 – 14,5 В. При достижении этого напряжения загорается зеленый индикатор, сигнализирующий об окончании зарядки. Это нормально для аккумуляторов традиционного исполнения, но недостаточно для «необслуживаемых» кальциевых батарей.
Для удовлетворительного (на 90 – 95%) заряда современных «необслуживаемых» АКБ с помощью подобных зарядных устройств, имеющих максимальное зарядное напряжение 14,4 – 14,5 В, потребуется больше суток.
Счастливого вам пути и всегда заряженного аккумулятора!
- ЛАЙК0
- СМЕХ0
- УДИВЛЕНИЕ0
- ГНЕВ0
- ПЕЧАЛЬ0
Увидели опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter
КОММЕНТАРИИ1
Читать все комментарии
Что я смогу, если авторизуюсь?
Новости СМИ2
Новости СМИ2
Как зарядить аккумулятор автомобиля Рено Логан
Очищаем, обслуживаем и заряжаем аккумуляторную батарею…
Приветствуем автолюбителей в автоблоге AAuhadullin.ru! При заряде 6-и летнего аккумулятора во всех банках идёт активная реакция, кроме первой, где нет кипения и плотность всего 1.22, всё подсказывает, что банка замкнута. Батарея была на зарядке два дня, проверка показала, что и в последней банке также маленькая плотность.
Для очистки корпуса АКБ предварительно приготовил содовый раствор, растворив в воде чайную ложку соды. Такой раствор нейтрализует кислоту на пластиковом корпусе, исключая поверхностный саморазряд аккумулятора. Проверить это можно с помощью мультиметра в режиме постоянного напряжения, установив щупы прибора, между одним из свинцовых выводов и корпусом. Если корпус чист, то напряжение на приборе будет отсутствовать.
Предварительно снимаем клеммы со свинцовых выводов для удобства обслуживания. Сами клеммы также обрабатываем раствором, по окончании работы вытираем батарею насухо чистой ветошью.
В первую очередь проверяем уровень электролита в банках. Для этого использую прозрачную пластиковую трубку, нашедшую в гараже, как выход из положения можно взять прозрачный корпус от шариковой авторучки.
Однако помимо такого параметра, как уровень электролита необходимо знать и его плотность, определить которую можно, использовав ареометр. Прибор покажет и неисправную банку, где плотность будет явно занижена.
В средней полосе России плотность должна быть порядка1.27-1.28г/см. При сильных морозах низкая плотность может привести к замерзанию электролита и раздутию её корпуса,
Откручиваем пробки плоской отвёрткой (можно воспользоваться монетой) и поочерёдно начинаем проверку уровня электролита в банках. Опускаем один конец трубки до упора в пластины и зажимаем пальцем второй конец трубки, не отпуская палец, вынимаем трубку и замеряем количество электролита с помощью обычной линейки, приложив к ней конец трубки с электролитом.
В среднем уровень должен быть порядка 10-16мм на свинцовых аккумуляторах и 20-25мм на свинцово-кальциевых аккумуляторах…
Лишнее количество дистиллированной воды, нарушает концентрацию электролита в банках, что снижает его плотность и если воды окажется гораздо больше нормы, то поднять плотность не удастся даже при длительной зарядке батареи,
Плотность показывает степень заряженности батареи, помогая контролировать процесс зарядки.
Для поднятия плотности в первой банке отбираем из неё электролит и доливаем корректирующий с плотностью 1,34, то же самое повторяем и с последней банкой, где также низкая плотность.
Теперь поезжу пару недель и вновь проверим уровень и плотность электролита…
Продолжение борьбы за живучесть аккума
Сегодня за бортом -18 градусов холода. Напомню, что было сделано с нашим аккумулятором. В первой банке была низкая плотность, где был добавлен корректирующий электролит, плотностью 1.34, предварительно отобрав старый. Добавлял с помощью медицинского 50г. шприца –сколько отобрал жидкости, столько и добавил. Подобную процедуру провёл и с последней банкой, где тоже была низкая плотность.
Пока езжу на этом аккуме, электролит пускай полностью перемешается, и проверю все параметры батареи…
Пытаемся в итоге запустить мотор, но как видим, аккум не справляется. Поставил на замену годовалый аккумулятор б/у, который предварительно был уже хорошо заряжен.
Двигатель сразу же завёлся.
Резюме — аккумулятор с замкнутой банкой требует замены…
Третья попытка спасения нашего аккумулятора
Сульфатация происходит при глубоком разряде батареи, а также при отрицательных значениях температуры и долгом хранение недозаряжённого аккумулятора. В основном на положительных пластинах откладываются кристаллы сульфата свинца в виде налёта, уменьшая площадь пластины и, соответственно, уменьшая ёмкость самой батареи и пусковой ток.
Батарея первый раз стояла на зарядке в режиме цикл порядка 24 часа, потом ещё на сутки оставил в режиме автомат. Сегодня установил заряжать в режиме цикл на 2-3 дня, пока позволяют выходные дни. В этом режиме происходит десульфатация пластин, очищаются пластины от кристаллов сульфата свинца, очищается их поверхность.
При неоднократном сильном разряде батареи, более 60% особенно созданной по технологии кальций-кальций, то такая батарея уже восстановлению не подлежит и потребуется её замена.
Поэтому лучше не доводить до такого состояния и необходимо несколько раз в год заряжать аккумулятор от зарядного устройства. При этом нужно помнить, что перезаряд также опасен для батареи. Так, 1 1 час перезаряда равен 72-м часам её работы на автомобиле.
Резюме…
Если пластины батареи уже выработали свой ресурс и уже не подлежат восстановлению, то спасение такого аккумулятора сравнимо с попыткой введения курса антибиотиков пациентам в морге. Остается его сдать на металлолом продавцам аккумуляторов.
Уделяйте больше внимания аккумулятору, уделяя проверке работы генератора и сезонно проверяя уровень и плотность электролита в каждой банке.
Зарядка АКБ в режиме автомат и цикл видео
Доливка дистиллированной воды и зарядка АКБ в режиме автомат видео
Восстановление аккума в режиме десульфатации видео
Проверка напряжения аккумулятора видео
Как проверить плотность электролита на аккумуляторе видео
Как долить электролит в аккумулятор автомобиля видео
Аккумулятор с замкнутой банкой поменял на б/у видео
Окисление клемм и выводов аккумулятора Рено Логан видео
На этом сегодня всё.
До свидания! Пишите свои комментарии и ставьте лайки.
Читайте также:
Ареометр для замера плотности электролита
Как обслуживать аккумулятор
Как эксплуатировать аккумулятор
Зарядка аккумулятора с прибором кедравто
Добавка дистиллированной воды в аккумулятор
Окисление клемм на аккумуляторе
литий-металлический анод для аккумуляторов
литий-металлический анод для аккумуляторовМун Сек Ким
23 октября 2020 г.
Представлено в качестве курсовой работы для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2020 г.
Преимущества использования литий-металлических анодов
Рис. 1: Емкость металлического анода Li
Q A по сравнению с толщиной лития T Li рассчитано с использованием
уравнение (1). (Источник: М. С. Ким) |
Металлический литий является идеальным анодным материалом для Li батарей благодаря следующим свойствам. [1]
Низкая плотность: 0,534 г см -3
Низкий восстановительный потенциал: -3,04 В по сравнению с SHE
Высокая теоретическая удельная мощность: 3861 мАч г -1 и 2061 мАч см -3
Низкая плотность лития помогает уменьшить общую массу и объем, что помогает улучшить как гравиметрические, так и объемные емкости и плотность энергии литиевой батареи. Кроме того, низкий восстановительный потенциал Li позволяет ячейке работать при относительно высоком напряжение, которое также увеличивает плотность энергии литиевой батареи.
Теоретическая весовая и объемная емкости литий-металлического анода
| Q г | = | н·Ф·М Вт = 3861,328 мАч г -1 |
| Q v | = | Q г ·ρ = 2061,949 мАч см -3 |
где
| Q г | ≡ | Гравиметрическая емкость Li [мА·ч·г -1 ] |
| п | ≡ | Количество переданных электронов = 1 |
| Ф | ≡ | Постоянная Фарадея = 26,8014814 [Ач моль -1 ] |
| М ш | ≡ | Молекулярная масса Li = 6,941 [г моль -1 ] |
| Q v | ≡ | Объемная емкость лития [мАч см -3 ] |
| р | ≡ | Плотность Li = 0,534 [г см -3 ] |
Значения производительности, рассчитанные выше, являются верхними
предел всех возможных анодных материалов, которые могут быть использованы в качестве
анод для литиевых аккумуляторов, а это означает, что литий по своей сути является самым высоким
энергоемкий анодный материал для литиевых аккумуляторов.
Повышение плотности энергии батареи путем замены графита на литий Металлический анод
В общем, есть два репрезентативных энергетических метрики плотности для батарей: 1) гравиметрическая плотность энергии (энергия хранится на единицу веса батареи) и 2) объемная плотность энергии (энергия запасается на единицу объема батареи). Низкая плотность Li помогает улучшить гравиметрическую и объемную плотность энергии за счет уменьшение веса и объема анода в батареях. Его низкое снижение потенциал необходим для увеличения рабочего напряжения ячейки (В ячейка ).
Графитовый анод широко используется в коммерческих литий-ионных батареях.
аккумуляторы (LiB). Графитовый анод демонстрирует теоретическую специфику
емкость 372 мАч г -1 .
Сравнивая расчетную теоретическую
емкость лития (3861 мАч г -1 ), металлический литиевый анод вмещает около 10
имеет более высокую удельную емкость, чем графит. Однако
Основная емкость, которая диктует плотность энергии батареи, — это
разрядная емкость, зависящая от катода. Это потому, что
электрическая энергия получается от батареи во время разряда
процесс. С другой стороны, емкость анода определяет общую
накопление ионов лития в процессе зарядки. В общем,
неравное соотношение мощностей между анодом и катодом используется, когда
создание литиевых аккумуляторов. Соотношение емкости между анодом (
отрицательный электрод) и катод (положительный электрод), известный как N/P
отношение, является важным параметром проектирования ячейки для определения практического
производительность батареи и плотность энергии. [2] Приведенные ниже уравнения
проиллюстрируйте, как рассчитывается плотность энергии батареи.
Рис. 2: Левое изображение представляет
обычная литий-ионная ячейка с выступающим
гравиметрическая и объемная плотности энергии. Правильный образ
представляет структуру ячейки Li-Metal в заряженном состоянии с
N/P=0,2 вместе с расчетными гравиметрическими и объемными
плотности энергии. Прогнозируемые значения взяты из
Альбертус и др. [4] (Источник: М. С. Ким) |
| В ячейка | = | В катод — В анод |
| Е г | = | Q dis ·V ячейка ·M ячейка -1 |
| Е v | = | Q dis ·V ячейка ·N ячейка -1 |
где
| В ячейка | ≡ | Рабочее напряжение элемента [В относительно Li/Li + ] |
| В катод | ≡ | Рабочее напряжение катода [В относительно Li/Li + ] |
| В анод | ≡ | Рабочее напряжение анода [В относительно Li/Li + ] |
| Q дис | ≡ | Разрядная емкость ячейки [Ач] |
| Е г | ≡ | Гравиметрическая плотность энергии [Втч кг -1 ] |
| М ячейка | ≡ | Общий вес ячейки [кг] |
| Е v | ≡ | Объемная плотность энергии [Втч л -1 ] |
| N ячейка | ≡ | Общий объем ячейки [л] |
Плотность энергии батареи зависит от
емкость, рабочее напряжение элемента, вес элемента и объем элемента.
Разрядная емкость используется для расчета плотности энергии батареи. Для
рабочее напряжение ячейки, опорное напряжение всегда относительно
к Ли/Ли + для литиевых аккумуляторов, и это показывает еще одно преимущество
использование металлического литиевого анода вместо графитового. Поскольку ссылка
это Li/Li + , рабочее напряжение для литиевого металлического анода составляет 0 В,
в котором напряжение на ячейке является единственной функцией потенциала катода.
Однако среднее рабочее напряжение графитового анода равно
примерно 0,1 В, при котором в ячейке происходит снижение примерно на 0,1 В
рабочее напряжение. Это снижение напряжения рабочего элемента приводит к
снижение плотности энергии примерно на 3% при условии, что разрядная емкость
одинаковые, а современные катодные материалы демонстрируют средние
рабочее напряжение 3,9V против Li/Li + . [2]
Соотношение N/P для литий-металлической батареи
Отношение N/P описывает соотношение мощностей между
электроды в аккумуляторной ячейке.
Интерпретация соотношения N/P
немного отличается в зависимости от литированных состояний катодных материалов.
Кроме того, существует два основных типа механизмов, отвечающих за
электрохимические реакции в аккумуляторах: 1) Интеркаляция и 2)
Механизмы конверсионного типа. [5,6] Механизм интеркаляции
внедрение ионов Li в слоистые структуры (или любые другие
термодинамически благоприятные кристаллические структуры) электродных материалов
(примерами электродов на основе интеркаляции являются графитовый анод и
ЛиНи x Mn y Co z O 2 (NMC)
катод). Таким образом, электродные материалы на основе интеркаляции
считается хозяином для хранения ионов лития. С другой стороны,
Механизм превращения включает образование нового продукта после окислительно-восстановительного процесса.
реакции с ионами лития. Несколько примеров электродов конверсионного типа
материалы: анод из литиевого металла, катод из элементарной серы (S 8 ),
и кислородный (O 2 ) катод.
Следовательно, электродные материалы, которые
принять механизм преобразования не рассматриваются в качестве хоста для Li
ионы. Разница в терминах между литий-ионными и литий-металлическими батареями
просто возникает из типов электродных электрохимических реакций. В
Как правило, литий-металлическая батарея относится к любому типу батареи, в которой используется литий.
металл в качестве анода. Таблица 1 поясняет общие термины, введенные в
аккумуляторные поля:
Большинство катодных материалов на основе интеркаляции в литированном состоянии, когда клетки впервые построены, тогда как Катодные материалы конверсионного типа не являются. Это связано с термодинамикой связанных с электродными материалами. Таким образом, интерпретация N/P соотношение немного отличается для каждого из типов батарей. Таблица 2 обобщенные интерпретации отношения N/P для каждого из точных термины батареи, за которыми следует практический диапазон отношений N/P.
| |||||||||||||||
Таблица 1: В этой таблице объясняется термин батареи на основе
на электродных механизмах электрохимических реакций. |
Интерпретация соотношения N/P определяется
электродный механизм электрохимической реакции, в котором интеркаляция
механизм включает литий-ионный носитель, тогда как тип преобразования включает
объемная электрохимическая реакция между Li и катодными частицами. Однако,
Литий-ионный аккумулятор в этом случае является исключением, так как он включает в себя как
механизмы преобразования и интеркаляции в аноде и катоде,
соответственно. Поскольку в катоде уже хранится ион лития
материала (т. е. любых литированных катодов), в идеале не должно быть дополнительных ионов лития.
требуется на аноде для работы батареи. Поэтому новый аккумулятор
термин введен для нулевого отношения N/P для ионно-литиевого аккумулятора, который
безанодный литий-металлический аккумулятор. [7] Кроме того, широко используемый металлический литий
Термин батареи представляет собой отношение N / P больше нуля для ионно-литиевого металла.
батарея. Важно отметить, что термин «литий-металлическая батарея» относится к
любой тип аккумуляторов, в которых в качестве анода используется металлический литий; однако литий-металл
Аккумулятор в полевых условиях часто относится к литий-ионным аккумуляторам.
Кроме того, есть две конфигурации, которые описывают ион металла лития.
батареи, которые представляют собой безанодную литий-металлическую конфигурацию (N/P = 0) и
Конфигурация металла лития (N/P > 0).
| |||||||||||||||
Таблица 2: Интерпретация соотношения N/P в зависимости от батареи
условия. Практический диапазон соотношения N/P в зависимости от срока службы батареи
предоставлен. |
Расчет соотношения N/P для литий-металлической батареи
Для простоты расчета соотношения N/P для металлического лития
аккумуляторы, часто площадь емкости в мАч см -2 для литиевого металла
используется материал анода и катода. Стоит отметить, что часто
теоретическая емкость Li и практическая емкость катода равны
используется для расчета отношения N/P. Это потому, что металл Li часто
промышленно обработанный в виде тонкой пленки (от 500 мкм до 20
мкм в толщину), а начальная емкость Li не
сильно зависит от условий езды на велосипеде. Однако основная причина
для использования практической мощности, эквивалентно измеренной мощности, для
катода заключается в том, что фактическая емкость катода чувствительна к рабочему
условия, такие как окно рабочего напряжения, скорость C, температура и
и т. д. Поэтому в полевых условиях принято рассматривать измеряемый катод
мощность из определенных рабочих условий для расчета соотношения N/P.
Поскольку электроды батареи относительно тонкие, значения емкости
нормализуются по размеру электрода, чтобы получить площадь емкости
анод и катод. Сообщается также о гравиметрических возможностях, но это
стало обычным делом использовать площадные мощности для определения соотношения N/P.
Поскольку анод из литиевого металла представляет собой тонкую пленку, полезное уравнение для
рассчитать соотношение N/P с металлической фольгой лития, соотнеся толщину лития с площадью
емкость. Приведенное ниже уравнение относится к тому, как толщина металлического лития
фольга связана с ее теоретической емкостью.
| ||||||||
Таблица 3: Площадь емкости Li с
относительно его толщины. Обратите внимание, что это теоретические
ценности. Толщина рассчитывается исходя из идеального
плоская и гладкая пленка Li. |
| Т Ли | = | 10000 Q А М с n F ρ | (1) |
где
| Т Ли | ≡ | Толщина лития [мкм] |
| Q А | ≡ | емкость Li [мАч см -2 ] |
| М ш | ≡ | молекулярная масса Li = 6,941 [г моль -1 ] |
| п | ≡ | количество переданных электронов = 1 |
| Ф | ≡ | Постоянная Фарадея = 26801,4814 [мА·ч моль -1 ] |
| р | ≡ | плотность Li = 0,534 [г см -3 ] |
Используя приведенное выше уравнение, толщина лития может быть
рассчитывается как функция площади емкости Li или наоборот.
В таблице 3 показаны три соответствующие толщины лития на основе трех
репрезентативные площадные мощности, обычно используемые в полевых условиях. Рис. 1 показывает
более полный спектр соответствующей толщины Li на основе
площадная емкость. Кроме того, можно использовать эту диаграмму для быстрой оценки
площадь емкости лития в зависимости от толщины используемой литиевой фольги.
и соответствующая энергия Плотность
На рис. 2 показано сравнение структуры ячеек между
Литий-ионный элемент и литий-металлический элемент (N/P > 0) с соответствующими компонентами батареи
в ячейке, такие как токосъемники, сепараторы и электроды.
Основываясь на структуре ячеек, конфигурация литий-металлических ячеек увеличивается примерно на
В 1,67 раза выше гравиметрическая плотность энергии и в 3 раза выше
объемная плотность энергии на основе конфигураций литий-ионных элементов.
Обратите внимание, что это прогнозируемые значения, а точные значения могут
изменение на основе различных спецификаций и размеров ячеек; однако,
относительное увеличение плотности энергии является надежным значением.
Следовательно, очевидно, что такая конфигурация литий-металлического элемента имеет
большее преимущество улучшения объемной плотности энергии, чем
гравиметрическая плотность энергии литиевой батареи. Электромобилям требуется
высокая объемная плотность энергии из-за ограниченного пространства
форм-фактором автомобиля, а на трансмиссию не так сильно влияет
дополнительный вес автомобиля. Это стало основным драйвером развития
литий-металлические батареи, и все еще продолжаются исследования по дальнейшему
улучшить плотность энергии литиевых батарей.
Сообщалось, что гравиметрическая энергия
плотность литий-металлических аккумуляторов (N/P > 0) можно повысить за счет
систематическая оптимизация параметров батареи. [2-4] Существует множество
параметры, влияющие на плотность энергии батареи, такие как отношение N/P,
загрузка электролита, типы и емкости катодов, насыпная плотность
катод, толщина сепаратора, толщина токосъемника, рабочая
окно напряжения, неактивные компоненты батареи и т.
д. Оптимизируя
вышеупомянутые параметры, литий-металлический аккумулятор способен превзойти 500
Втч кг -1 . [2] Благодаря улучшенной плотности энергии пробег
пробег электромобилей может быть увеличен примерно с 300 миль до 600 миль.
миль.
Безанодный литий-металлический элемент (N/P=0) является идеальным
конфигурация ячейки, так как в ячейке нет избытка Li. Таким образом
безанодный литий-металлический аккумулятор считается «Святым Граалем» для Li
батарея. Благодаря безанодной конфигурации литий-металлического элемента практичность
объемная плотность энергии 1200 Втч л -1 достигается при
уровень стека. [3] Это многообещающий результат для развития более
надежные электромобили. Хотя улучшение батарей требует интенсивного
исследований и разработок, скоро появятся высокопроизводительные литиевые батареи.
реализована, и эта усовершенствованная аккумуляторная технология действительно будет способствовать дальнейшему
способствовать 4 й промышленной революции.
© Мун Сек Ким. Автор гарантирует, что произведение принадлежит автору, и что Стэнфордский университет не предоставил никакой другой информации. чем руководство по набору текста и ссылкам. Автор предоставляет разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, со ссылкой на автора, только в некоммерческих целях. Все другие права, включая коммерческие права, сохраняются за автор.
Ссылки
[1] Д. Лин, Ю. Лю и Ю. Цуй, «Возрождение литиевых Анод металлический для аккумуляторов высокой энергии», Нац. нанотехнолог. 12 , 194 (2017).
[2] J. Liu et al. , «Пути практического Высокоэнергетические литий-металлические батареи с длительным циклом», Nat. Energy 4 , 180 (2019).
[3] A.J.Louli et al. , «Диагностика и
Исправление отказа безанодной ячейки с помощью электролита и морфологических
Анализ», Нац.
Энергия 5 , 693 (2020).
[4] П. Альбертус и др. , «Статус и проблемы в использовании литий-металлического электрода для высокоэнергетических и недорогих Аккумуляторы», Nat. Energy 3 , 16 (2018).
[5] J. Zheng et al. , «Регулирование Электроосаждение морфологии лития: на пути к коммерческой значимости Вторичные литий-металлические батареи, Chem. Soc. Rev. 49 , 2701 (2020).
[6] Х.-Б. Ченг и др. , «На пути к безопасному литию Металлический анод в перезаряжаемых батареях: обзор», Chem. Rev. 117 , 10403 (2017).
[7] Ж.-Г. Чжан, «Без анода», Nat. Энергия. 4 , 637 (2019).
CIC energiGUNE продвигается в разработке недорогих аккумуляторных элементов с высокой плотностью энергии, повышенной безопасностью и устойчивой конструкцией состояние аккумуляторов Metal-Lithium Gen. 4b, которые имеют наилучшие перспективы для замены существующих литий-ионных устройств благодаря их способности соответствовать характеристикам плотности энергии, требуемым для стационарных и электромобильных приложений.
CIC energiGUNE, Баскский научно-исследовательский центр в области хранения аккумуляторов, решений в области тепловой энергии и водородных технологий, а также член Баскского исследовательского и технологического альянса-BRTA, участвует в европейском проекте SEATBELT, включенном в конкурс Horizon Europe Европейской комиссии. , с целью содействия разработке аккумуляторных элементов нового поколения на основе литий-металлического анода, которые обеспечивают высокую производительность для отрасли хранения.
« Твердотельные металл-литиевые аккумуляторы поколения 4b имеют отличные перспективы для удовлетворения требований по гравиметрической плотности элементов, требуемых различными стационарными и электромобильными приложениями », заверил Педро Лопес-Арангурен, PI проекта в CIC energiGUNE. . « Основной целью SEATBELT является разработка аккумуляторной батареи, которая предлагает все, что требуется электромобильной и стационарной промышленности, чтобы сделать решительный шаг к этой технологии », — сказал он.
Твердотельный литий-металлический аккумулятор SEATBELT с гибридным электролитом на месте предназначен для достижения высокой плотности энергии (> 380 Втч / кг) и длительной циклируемости (> 500 циклов). Точно так же он будет производиться с использованием недорогого процесса экструзии без использования растворителей, включающего комбинацию инновационных материалов: тонкий металлический литий, гибридный электролит, безопасный катодный активный материал без критических компонентов и очень тонкий алюминиевый токосъемник.
Все это откроет двери для разработки нового поколения эффективных и безопасных аккумуляторных материалов, отвечающих европейским критериям обезуглероживания, экологичности, доступности и самоокупаемости в производстве. Фактически, намерение партнеров по консорциуму SEATBELT состоит в том, чтобы к 2026 году способствовать созданию в ЕС местной промышленности, которая вращается вокруг экономичной литиевой батареи с твердым электролитом из экологически чистых материалов.