Почему за ночь может «умереть» даже новый аккумулятор в авто — Прилавок
- Прилавок
- Гаджеты
Фото: АвтоВзгляд
Осенние перепады температур и зима на пару «приговорили» немало АКБ, но покупка обновки не всегда приводит к должному результату. Неделя, и новая батарейка становится старой, а приборка печально моргает лампочками. В чем же беда? Подскажет портал «АвтоВзгляд».
Эдуард Раскин
Начитавшись советов в социальных сетях, отечественный водитель считает замену аккумулятора в автомобиле перед зимой столь же обязательной процедурой, как и сезонную переобувку. Страх получить сутра «новогоднюю елку» на приборной панели настолько остр, что некоторые автовладельцы готовы отправить на переработку даже новую АКБ, чек от которой еще не успел выцвести. Подстегивает и собственный опыт, который зачастую основывается не на конкретике, а на домыслах и лайфхаках.
Вымирание батареи в мороз — действительно популярное событие. Крошечные пробеги и работа на холостых не добавляют ей срока годности, а низкая температура лишь «нагнетает обстановку».
Однако проблема не всегда решается путем простой замены аккумулятора. Тем более, что уже через несколько дней даже новый накопитель может не выдать необходимый для пуска ток. Так в чем же дело?
В двух случаях из четырех действительно стоит винить износ батареи. Но 50% проблем возникают в случае появления дополнительных, скажем, неучтенных источников потребления. Старые автомобили порой «разрешают» водителям вытащить ключ в положении «масса», оставляя машине целую ночь на «дожевать» батарейку, регулярно хандрят концевики дверей и багажника, не замыкая цепь и высаживая АКБ. Но самая популярная причина — допоснащение. А если точнее, то сигнализация.
Фото: АвтоВзгляд
Спутниковая «защитница» в подземном паркинге стоически ищет связь с «космосом» и, раз за разом не находя контакта, исправно высаживает аккумулятор. Новый он или старый — не важно, до утра не доживет ни один из предложенных вариантов. Ночевка же на улице вызывает у «сигналки» слишком много волнений: тонкие настройки зачастую принимают за посягательство и петарды, и хлопнувший оземь мусорный бак, и голосистую выхлопную систему соседа.
Десятки срабатываний приведут в исступление не только все население дома, но и АКБ: утром автомобиль встретит своего владельца характерным щелканьем, которое означает необходимость в «пускаче» или зарядной станции. Иначе машина не «оживет».
Прежде, чем в очередной раз бежать в магазин за новой батареей, стоит усвоить важное правило: новый аккумулятор — это не панацея и не абонемент до следующей зимы. Как только клеммы впервые будут надеты на «плюс» и «минус» батарея начнет стареть, а продолжительность ее жизни напрямую зависит от владельца автомобиля. Реальное состояние АКБ можно продиагностировать простым мультиметром, который обязательно найдется у соседа по гаражу. Им же стоит искать и ту самую зловредную утечку электричества во время ночевки: подсоединив прибор к аккумулятору, нужно поочередно вытаскивать предохранители, искусственно разрывая цепи. Виновник будет найден за 15 минут.
152186
- Автомобили
- Тест-драйв
Оцениваем люксовые способности кросс-купе из КНР
48743
- Автомобили
- Тест-драйв
Оцениваем люксовые способности кросс-купе из КНР
48743
Подпишитесь на канал «Автовзгляд»:
- Telegram
- Яндекс.
Дзен
ДзенТО, двигатель, ДВС, автосервис, запчасти, комплектующие, аксессуары, техническое обслуживание, лайфхак, аккумулятор
Химики СПбГУ создали новый тип аккумулятора, который будет заряжаться в десять раз быстрее литий-ионного
Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в журнале Batteries & Supercaps.
Современный мир немыслим без литий-ионных аккумуляторов. Они используются в широком спектре устройств — от смартфонов до электромобилей. При этом у аккумуляторов литий-ионного типа имеется и ряд серьезных недостатков. Среди них возможное возгорание, потеря емкости на холоде, а также существенная угроза экологии при утилизации исчерпавших свой ресурс батарей.
По словам руководителя группы ученых, профессора кафедры электрохимии СПбГУ Олега Левина, в качестве материалов, которые могли бы стать основой для новых аккумуляторов, химики рассматривают редокс-активные нитроксилсодержащие полимеры. Им свойственны высокая плотность энергии (количество энергии на единицу объема) и скорость зарядки и разрядки в результате окислительно-восстановительных реакций.
Чтобы решить эту проблему, ученые СПбГУ синтезировали полимер на основе комплекса никель-сален (NiSalen). Молекулы этого полимера выступают в качестве молекулярной проволоки, на которую прикреплены энергоемкие нитроксильные фрагменты. Такая молекулярная архитектура материала позволяет добиться одновременно высоких мощностных, емкостных и низкотемпературных характеристик.
Концепция этого материала возникла у нас в 2016 году. В это время мы начали заниматься фундаментальным проектом «Электродные материалы для литий-ионных аккумуляторов на базе металлорганических полимеров», поддержанным грантом Российского научного фонда.
Профессор кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин
«Когда мы исследовали механизм переноса заряда в этом классе соединений, оказалось, что у них есть два направления развития.
Разработка полимера заняла более трех лет. В первый год работы ученые проверяли концепцию нового материала: смешивали отдельные компоненты, моделирующие проводящую цепь, и редокс-активные нитроксилсодержащие полимеры. Им важно было убедиться, что все части структуры работают вместе и усиливают друг друга. После этого начался этап синтеза вещества, который стал самым сложным в создании нового материала. Дело в том, что в нем задействованы чувствительные компоненты, которые легко могут разрушиться при малейшей ошибке ученого.
Из нескольких полученных полимеров только один оказался стабильным и работоспособным. Основную цепь нового материала образуют комплексы никеля с лигандами, которые называются «сален». К ней через ковалентные связи присоединили стабильный свободный радикал, который обладает способностью к быстрому окислению и восстановлению (заряду и разряду).
Аккумулятор, созданный с использованием нашего материала, будет заряжаться за считаные секунды — примерно в десять раз быстрее, чем литий-ионный. Мы уже выяснили это в результате экспериментов. Однако на данном этапе он отстает от них на 30–40 % по емкости. Сейчас мы работаем над увеличением этого показателя при сохранении скорости заряда-разряда.
Профессор кафедры электрохимии СПбГУ Олег Левин
Сегодня создан катод для нового аккумулятора — положительный электрод химического источника тока. Ему в пару необходим отрицательный электрод — анод, который не обязательно создавать с нуля — его можно подобрать из уже существующих. Вместе они образуют систему, которая в некоторых областях уже скоро может потеснить литий-ионные аккумуляторы.
«Новая батарея способна прекрасно проявить себя в ситуациях, когда необходим очень быстрый заряд, или же во время работы при низких температурах. Ее использование абсолютно безопасно — в ней нет ничего, что могло бы загореться или взорваться, в отличие от батарей на основе кобальта, которые сегодня широко распространены.
Также в ней содержится в десятки раз меньше металлов, которые могут нанести экологический вред. В небольшом количестве в нашем полимере присутствует никель, но его там во много раз меньше, чем в литий-ионных аккумуляторах», — рассказывает Олег Левин.
Сейчас ученые оформляют патент на свое изобретение. Его правообладателем станет Санкт-Петербургский государственный университет.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 16-13-00038.
Новые аккумуляторы, которые заставят вас поверить в электромобили
Эта история является частью Plugged In, центра CNET, посвященного электромобилям и будущему электрифицированной мобильности. От обзоров автомобилей до полезных советов и последних отраслевых новостей — мы обеспечим вас.
Увеличенный запас хода, более быстрая зарядка, меньшее снижение запаса хода и более низкая прейскурантная цена: это все, что новые аккумуляторные технологии привносят в электромобили. И хотя с практической точки зрения я по-прежнему больше воодушевлен разработками в области зарядки, такими как недавнее расширение GM с помощью Pilot и EVgo или нагнетателей Tesla, охватывающих весь мир, вот несколько новых аккумуляторных технологий, которые являются сильными соперниками для моего энтузиазма.
Литий-ионный далеко не готов
Sila Nanotechnologies заменяет графитовый анод, составляющий большую часть объема и около 15% веса современных литий-ионных аккумуляторов, на форму кремния, которая, как утверждается, придаст элементам аккумуляторов От 20 до 40% увеличение плотности энергии при более быстрой зарядке. Это изменение было бы примерно аналогично Ford F-150, получающему 25 миль на галлон в этом году, но 35 миль на галлон в следующем модельном году, неслыханный скачок.
Mercedes выглядит первым покупателем, который предложит технологию Sila в качестве элитной опции в новом электрическом EQG в 2025 году. Плотность энергии особенно важна для тяжелых транспортных средств, таких как EQG, потому что их избыточность имеет тенденцию увеличивать недостатки современных аккумуляторов, которые должны быть большим и тяжелым, чтобы переместить что-то большое и тяжелое даже на приличное количество миль, установив определенный порочный круг.
Сила утверждает, что традиционная технология литий-ионных аккумуляторов осталась на прежнем уровне с точки зрения плотности энергии.
Group14 — еще одна компания, за которой следует следить за сочетанием кремния и лития, выстроив Porsche в качестве ведущего партнера. OneD придерживается стратегии выращивания кремниевых нанопроволок на графитовом аноде литиевой батареи. Все эти подходы используют хорошую производительность и широкое признание технологий литиевых батарей для быстрого выхода на рынок.
Натрий-ионные аккумуляторы
Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория недавно объявила о прорыве в технологии натрий-ионных аккумуляторов, который обещает большую устойчивость к требованиям регулирования температуры, с которыми сталкиваются современные аккумуляторы для электромобилей, многократную зарядку без ухудшения характеристик, естественное гашение и меньшее токсической головной боли. PNNL заявляет, что нашла способ укротить нестабильные аспекты технологии натрий-иона, но все еще должна решить проблему ее значительно более низкой плотности энергии по сравнению с литий-ионом.
Твердотельные батареи
Технология твердотельных батарей названа очень точно: обычно это относится к батареям, изготовленным из плотно сжатых твердых материалов, а не из слегка мягкого влажного материала, из которого состоит типичная литиевая батарея.
Современные аккумуляторные элементы представляют собой полужесткие изделия с влажным раствором электролита внутри. Твердотельные батареи физически различны, что означает материалы, которые делают их значительно более перспективными.
Брайан Кули/CNETТот факт, что твердотельная батарея состоит из твердых материалов в жестком корпусе, не делает ее более эффективной, но это простой способ описать конструкцию, которая обещает множество преимуществ:
Большая плотность энергии : это может привести к тому, что электромобиль с гораздо большей дальностью действия от батареи того же размера или с сегодняшним запасом хода от гораздо меньшей и более дешевой батареи завтра.
Быстрая зарядка : В то время как полная зарядка менее чем за 30 минут сегодня является довольно элитной, твердотельные батареи нацелены на это как само собой разумеющееся. Короткое время зарядки может полностью изменить представление об электромобилях.
Увеличенный срок службы : Возможно, вы видели мой недавний рассказ о проблеме выбрасывания аккумуляторов электромобилей на пастбище, поскольку они теряют значительную часть своей емкости из-за циклов зарядки. Твердотельная технология является ключевой частью плана GM по производству аккумуляторов с ресурсом в миллион миль.
Термическая стабильность : Твердотельные конструкции практически не имеют шансов на тепловой выход из строя, что сделало современные литиевые батареи синонимом пожароопасности. Говорят, что кремниевые батареи, подобные упомянутым ранее, также в значительной степени устраняют эту проблему.
Большинство разрабатываемых новых аккумуляторных технологий почти невосприимчивы к тепловому выходу из строя, что сделало литий-ионные аккумуляторы своего рода синонимом пожара.
Брайан Кули/CNETКто должен доставить это волшебство?
Solid Power недавно попала в заголовки газет, когда объявила о начале мелкосерийного производства при поддержке Ford и BMW. Примечательно, что производство может осуществляться на линиях, которые сегодня делают обычные литий-ионные батареи, что потенциально является огромным промышленным преимуществом. Массовое производство может начаться уже в 2024 году.
Возможно, самой обсуждаемой компанией была QuantumScape при поддержке VW, который говорит, что технология является не чем иным, как «самым многообещающим подходом к электромобильности будущего». Компания QuantumScape разработала керамический сепаратор между анодом и катодом, который помогает элементам заряжаться от 10% до 80% менее чем за 15 минут, позволяя батарее терять очень небольшую емкость после повторных зарядок.
Nikkei недавно сообщил, что Toyota на сегодняшний день является мировым лидером в патентах на твердотельные батареи, и заявила, что к 2025 году у нее будет ограниченное производство автомобилей, использующих эту технологию. -производитель ProLogium для аккумуляторов, которые могут появиться в электромобилях вьетнамского производителя к 2024 году.
Стоит ли ждать?
Некоторые из намеченных сроков, о которых я говорил выше, кажутся мучительно близкими, но относитесь к ним с долей скептицизма: пропущенные даты массового производства любой из этих аккумуляторных технологий никого не удивят. Вдобавок ко всему, автомобильная промышленность, как правило, имеет много времени от того, чтобы новая технология была технически доступна, до того, как она стала широко доступной в автомобилях по популярным ценам. Добавьте к этому мое общее отвращение к покупке новой машины, и вы начнете приближаться к более длинному концу в пять-десять лет. Я бы проанализировал электромобиль на основе сегодняшних предложений, поскольку эти захватывающие новые аккумуляторные технологии, вероятно, являются полным циклом владения автомобилем для умного и экономного покупателя.
Тем не менее, эти аккумуляторные технологии появятся достаточно рано на кривой внедрения электромобилей, чтобы внести основной вклад в ее переломный момент.
Новая концепция недорогих аккумуляторов | MIT News
По мере того, как мир строит все более крупные установки ветряных и солнечных энергосистем, быстро растет потребность в экономичных крупномасштабных резервных системах для обеспечения энергией, когда солнце садится и воздух спокоен. Сегодняшние литий-ионные батареи все еще слишком дороги для большинства таких приложений, а другие варианты, такие как гидронасосы, требуют особой топографии, которая не всегда доступна.
Теперь исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новый тип батарей, полностью изготовленных из доступных и недорогих материалов, которые могут помочь заполнить этот пробел.
Новая архитектура батареи, в которой в качестве двух электродных материалов используются алюминий и сера, а между ними находится расплавленный солевой электролит, сегодня описана в журнале Nature в статье профессора Массачусетского технологического института Дональда Садовея вместе с 15 другими в MIT и в Китае, Канаде, Кентукки и Теннесси.
«Я хотел изобрести что-то, что было бы лучше, намного лучше, чем литий-ионные батареи для небольших стационарных аккумуляторов и, в конечном счете, для использования в автомобилях», — объясняет Садоуэй, почетный профессор материалов Джона Ф. Эллиотта. Химия.
Литий-ионные аккумуляторы не только дороги, но и содержат легковоспламеняющийся электролит, что делает их менее подходящими для транспортировки. Итак, Садоуэй начал изучать периодическую таблицу в поисках дешевых, распространенных на Земле металлов, которые могли бы заменить литий. По его словам, коммерчески доминирующий металл, железо, не обладает нужными электрохимическими свойствами для эффективной батареи. Но вторым по распространенности металлом на рынке — и фактически самым распространенным металлом на Земле — является алюминий. «Итак, я сказал, хорошо, давайте просто сделаем это форзацем. Это будет алюминий, — говорит он.
Затем нужно было решить, с чем соединить алюминий для другого электрода и какой тип электролита поместить между ними для переноса ионов туда и обратно во время зарядки и разрядки.
Самым дешевым из всех неметаллов является сера, поэтому она стала вторым электродным материалом. Что касается электролита, «мы не собирались использовать летучие легковоспламеняющиеся органические жидкости», которые иногда приводили к опасным пожарам в автомобилях и других областях применения литий-ионных аккумуляторов, говорит Садоуэй. Они попробовали некоторые полимеры, но в итоге остановились на множестве расплавленных солей с относительно низкой температурой плавления — близкой к температуре кипения воды, в отличие от почти 1000 градусов по Фаренгейту для многих солей. «Как только вы достигаете температуры, близкой к температуре тела, становится практичным» производить батареи, не требующие специальной изоляции и антикоррозионных мер, — говорит он.
Три ингредиента, которые у них получились, дешевы и легкодоступны — алюминий, ничем не отличающийся от фольги в супермаркете; сера, которая часто является отходом таких процессов, как переработка нефти; и широкодоступные соли. «Ингредиенты дешевые, а вещь безопасная — она не может гореть», — говорит Садоуэй.
В своих экспериментах команда показала, что аккумуляторные элементы могут выдерживать сотни циклов при исключительно высокой скорости зарядки, при этом прогнозируемая стоимость одного элемента составляет примерно одну шестую стоимости сопоставимых литий-ионных элементов. Они показали, что скорость зарядки сильно зависит от рабочей температуры: при 110 градусах Цельсия (230 градусов по Фаренгейту) скорость зарядки в 25 раз выше, чем при 25 градусах Цельсия (77 градусов по Фаренгейту).
Удивительно, но расплавленная соль, выбранная командой в качестве электролита просто из-за ее низкой температуры плавления, оказалась случайным преимуществом. Одной из самых больших проблем с надежностью батареи является образование дендритов, которые представляют собой узкие металлические шипы, которые накапливаются на одном электроде и в конечном итоге перерастают в контакт с другим электродом, вызывая короткое замыкание и снижая эффективность. Но эта конкретная соль, оказывается, очень хорошо предотвращает эту неисправность.
Выбранная ими хлороалюминатная соль «по существу избавила от этих неконтролируемых дендритов, а также обеспечила очень быструю зарядку», — говорит Садоуэй. «Мы проводили эксперименты с очень высокой скоростью зарядки, заряжаясь менее чем за минуту, и никогда не теряли элементы из-за короткого замыкания дендритов».
«Это забавно», — говорит он, потому что все внимание было сосредоточено на поиске соли с самой низкой температурой плавления, но катенированные хлоралюминаты, которые они получили, оказались устойчивыми к проблеме короткого замыкания. «Если бы мы начали с попытки предотвратить укорочение дендритов, я не уверен, что знал бы, как этого добиться», — говорит Садоуэй. «Думаю, это была счастливая случайность для нас».
Более того, аккумулятору не требуется внешний источник тепла для поддержания рабочей температуры. Тепло естественно вырабатывается электрохимическим путем при зарядке и разрядке батареи. «Когда вы заряжаете, вы выделяете тепло, и это предотвращает замерзание соли.
И затем, когда вы разряжаетесь, он также выделяет тепло», — говорит Садоуэй. Например, в типичной установке, используемой для выравнивания нагрузки на объекте солнечной энергетики, «вы будете хранить электроэнергию, когда светит солнце, а затем получать электроэнергию после наступления темноты, и вы будете делать это каждый день. И этого заряда-холостого хода-разряда-холостого хода достаточно, чтобы вырабатывать достаточно тепла, чтобы поддерживать температуру.
Эта новая формула батареи, по его словам, была бы идеальной для установок, размер которых необходим для питания одного дома или малого и среднего бизнеса, производя порядка нескольких десятков киловатт-часов емкости.
Для более крупных установок мощностью от десятков до сотен мегаватт-часов могут оказаться более эффективными другие технологии, в том числе жидкометаллические батареи, разработанные Садовеем и его учениками несколько лет назад и ставшие основой для дочерней компании под названием Ambri, которая надеется поставить свою первую продукцию в течение следующего года.
За это изобретение Садовей недавно был удостоен награды European Inventor Award этого года.
Меньшие размеры алюминиево-серных батарей также сделают их практичными для использования, например, в зарядных станциях для электромобилей, говорит Садоуэй. Он указывает, что, когда электромобили станут настолько распространены на дорогах, что несколько автомобилей будут заряжаться одновременно, как это происходит сегодня с бензиновыми топливными насосами, «если вы попытаетесь сделать это с батареями и захотите быстрой зарядки, сила тока настолько высока, что у нас нет такой силы тока в линии, которая питает объект». Таким образом, наличие такой аккумуляторной системы для хранения энергии, а затем ее быстрого высвобождения, когда это необходимо, может устранить необходимость в установке новых дорогих линий электропередач для обслуживания этих зарядных устройств.
Новая технология уже является основой для новой дочерней компании под названием Avanti, которая лицензировала патенты на систему, соучредителями которой являются Садоуэй и Луис Ортис ’96 ScD ’00, который также был соучредителем Амбри.
«Первая задача для компании — продемонстрировать, что она работает в масштабе», — говорит Садоуэй, а затем подвергнуть ее серии стресс-тестов, включая сотни циклов зарядки.
Будет ли батарея на основе серы создавать неприятный запах, характерный для некоторых форм серы? Ни единого шанса, говорит Садоуэй. «Запах тухлых яиц в газе, сероводород. Это элементарная сера, и она будет заключена внутри клеток». Если бы вы попытались открыть литий-ионный аккумулятор на своей кухне, говорит он (и, пожалуйста, не пытайтесь делать это дома!), «влага в воздухе отреагировала бы, и вы начали бы производить всевозможные неприятные запахи». также газы. Это закономерные вопросы, но аккумулятор герметичный, это не открытый сосуд. Так что я бы не беспокоился об этом».
В состав исследовательской группы входили представители Пекинского университета, Юньнаньского университета и Уханьского технологического университета в Китае; Университет Луисвилля в Кентукки; Университет Ватерлоо в Канаде; Аргоннская национальная лаборатория в Иллинойсе; и Массачусетский технологический институт.
Работа была поддержана MIT Energy Initiative, Центром технологических инноваций MIT Deshpande и ENN Group.
Поделиться этой новостной статьей:
Бумага
Бумага: «Быстрозарядные алюминиево-халькогеновые батареи, устойчивые к короткому замыканию дендритов»
Упоминания в прессе
The Boston Globe
Почетный профессор Дональд Садоуэй и его коллеги разработали более безопасный и экономичный аккумулятор для хранения возобновляемой энергии, сообщает Дэвид Абель для The Boston Globe . Батарея «этически получена, дешева, эффективна и не может загореться», — говорит Садоуэй.
Полная статья в The Boston Globe →
Наука
Исследователи из Массачусетского технологического института и других стран разработали новую экономичную конструкцию батареи, основанную на ионах алюминия, сообщает Роберт Ф. Сервис для Наука . «Эта батарея может стать хитом, — пишет Сервис, — потому что алюминий дешев; по сравнению с литиевыми батареями стоимость материалов для этих батарей будет на 85% ниже».
Полная история через Science →
Forbes
Исследователи из Массачусетского технологического института разработали батарею, в которой используются алюминий и сера, два недорогих и распространенных материала, сообщают Алекс Кнапп и Алан Онсман для Forbes . «Батарейки можно использовать для самых разных целей», — пишут Кнапп и Онсман.
Полная история через Forbes →
The Daily Beast
Исследователи Массачусетского технологического института создали новую батарею, используя недорогие и доступные материалы для хранения и обеспечения энергии, сообщает Тони Хо Тран для The Daily Beast . «Авторы исследования считают, что батарею можно использовать для поддержки существующих экологически чистых энергетических систем, таких как солнечная или ветровая энергия, в периоды, когда солнце не светит или воздух неподвижен», — пишет Тран.
Полная история через The Daily Beast →
New Scientist
Профессор Дональд Садоуэй и его коллеги разработали батарею, которая может заряжаться до полной емкости менее чем за одну минуту, хранить энергию с такой же плотностью, что и литий-ионные батареи, и не подвержена возгоранию, сообщает Алекс.