батарейки и аккумуляторы в ассортименте

Батарейка

GP ACM02F-2CR12

Код: 109621

Типоразмер

CR2016

Тип элемента питания

алкалиновый

Номинальное напряжение

1.5 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP CR2032

Код: 35974

Типоразмер

CR2032

Тип элементов питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP 1604G(6F22) BC1

Код: 11350

Типоразмер

крона

Тип элементов питания

солевой

Номинальное напряжение

9 В

Статус

В наличии

Батарейка

Аккумуляторные батарейки GP 75AAAHC-2DECRC2

Код: 66704

Типоразмер

AAА

Тип элементов питания

Ni-MH аккумулятор

Номинальное напряжение

1.5 В

Статус

В наличии

Рассрочка

Батарейка

Аккумуляторные батарейки GP 270AA/100AAAHCFR

Код: 66705

Типоразмер

AA/AAA

Тип элементов питания

Ni-MH аккумулятор

Номинальное напряжение

1. 2 В

Статус

В наличии

Рассрочка

Батарейка

Аккумуляторные батарейки GP 275PROAAHC

Код: 92868

Типоразмер

AA

Тип элементов питания

Ni-MH

Емкость

2750 мАч

Статус

В наличии

Батарейка

GP 14G-2CR2

Код: 97805

Типоразмер

С

Тип элементов питания

солевой

Номинальное напряжение

1.5 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP 13G-2CR2

Код: 97806

Типоразмер

D

Тип элементов питания

солевой

Номинальное напряжение

1.5 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Extra Alkaline 15AXNEW-2CR4

Код: 97808

Типоразмер

AA (LR6)

Тип элементов питания

алкалиновый

Номинальное напряжение

1.5 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP CR2025-C1

Код: 97810

Типоразмер

CR2025

Тип элементов питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Extra Alkaline 24AX-2CR4

Код: 99544

Типоразмер

AAA LR03

Тип элементов питания

алкалиновый

Номинальное напряжение

1. 5 В

Статус

В наличии

Рассрочка

Батарейка

Аккумуляторные батарейки GP 95AAAHC-2DECRC4

Код: 109623

Типоразмер

АAА (LR03)

Тип элементов питания

Ni-Mh

Номинальное напряжение

1.2 В

Статус

В наличии

Рассрочка

Батарейка

Аккумуляторные батарейки GP 230AAHC-2DECRC4

Код: 109624

Типоразмер

AA

Тип элементов питания

Ni-Mh

Номинальное напряжение

1.2 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Lithium CR1632-7CR1

Код: 109615

Типоразмер

CR1632

Тип элемента питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Lithium CR1620-7C1

Код: 109614

Типоразмер

CR1620

Тип элемента питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Lithium CR123AE-2CR1

Код: 109616

Типоразмер

CR123A

Тип элемента питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Рассрочка

Батарейка

GP Lithium 24LF-2CR2

Код: 109630

Типоразмер

AAA

Тип элемента питания

литиевый

Номинальное напряжение

1. 5 В

Статус

В наличии

Рассрочка

Батарейка

GP Lithium 15LF-2CR2

Код: 109629

Типоразмер

AA

Тип элемента питания

литиевый

Номинальное напряжение

1.5 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Extra Alkaline 24AX-2CR6

Код: 109622

Типоразмер

AAA

Тип элемента питания

алкалиновый

Номинальное напряжение

1.5 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Lithium CR2E-2CR1

Код: 109617

Типоразмер

CR2

Тип элементов питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Lithium CR2450-2C1

Код: 109619

Типоразмер

CR2450

Тип элементов питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Lithium CR2430-2C1

Код: 109612

Типоразмер

CR2430

Тип элемента питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP Lithium CR2016-2C1

Код: 109618

Типоразмер

CR2016

Тип элемента питания

литиевый

Номинальное напряжение

3 В

Статус

В наличии

Батарейка

GP 27AFRA-2C1

Код: 109625

Типоразмер

27A

Тип элементов питания

алкалиновый

Номинальное напряжение

12 В

Статус

В наличии

от одноразовых к многократно используемым

Почему места обычных солевых и щелочных батареек все чаще занимают перезаряжаемые электрические аккумуляторы? Всегда ли возможна такая замена, и как сделать правильный выбор? На эти и подобные вопросы отвечает данный материал.

Почему места обычных солевых и щелочных батареек все чаще занимают перезаряжаемые электрические аккумуляторы? Всегда ли возможна такая замена, и как сделать правильный выбор? На эти и подобные вопросы отвечает данный материал.

Батареи электропитания образуются из отдельных элементов, соединенных, например, последовательно или параллельно, с целью получения более высокого напряжения или тока. Но поскольку в повседневной жизни термин «батарейка» часто относится даже к одному такому элементу, не будем здесь нарушать это разговорное допущение. Более важно, что существуют гальванические, или первичные (одноразовые), и вторичные (перезаряжаемые) элементы питания, называемые также электрическими аккумуляторами. Все они являются химическими источниками тока, то есть, химические реакции, протекающие в них, используются для получения электрической энергии.

Весьма упрощенно химический источник тока можно представить как два электрода (катод и анод) из разных металлов, разделенных жидким или твердым электролитом.

Нас окружает множество электронных устройств, для функционирования которых необходимы элементы питания: это пульты дистанционного управления и ручные фонарики, игровые консоли и электронные будильники, беспроводные клавиатуры и компьютерные мышки, электробритвы и радиоуправляемые игрушки и т.п. Наиболее часто в подобных девайсах используются одноразовые солевые или щелочные, более известные, как алкалиновые (alkaline — щелочной), гальванические элементы с напряжением 1,5 В. Среди основных преимуществ этих батареек обычно называют их длительное хранение и возможность использования без предварительной подготовки (зарядки) сразу после покупки.

Однако, чем больше становится электронных гаджетов c одноразовыми элементами питания, тем чаще приходится сталкиваться с ситуацией, когда батарейки внезапно «сели» (истощились) и их нужно срочно менять на новые.

В то же время массовое потребление одноразовых элементов питания наносит серьезный удар по экологии. Трудно представить, но на игровые консоли у заядлого геймера за год уходит более сотни щелочных батареек. А ведь они требуют отдельной утилизации и выкидывать вместе с общим мусором их нельзя. Куда сдавать батарейки на переработку можно узнать, например, на сайте экологического движения «Раздельный Сбор».

Всего один перезаряжаемый аккумулятор, благодаря многократному использованию, сможет заменить несколько сотен одноразовых элементов питания. При этом купить его оказывается дешевле, чем замещаемое им количество даже самых недорогих солевых батареек. Вот, например, каждая из моделей аккумуляторов Panasonic Eneloop и Varta Endless готова стать эквивалентом более двух тысяч последовательно заменяемых щелочных элементов. Действительно, 1,5-вольтовые солевые и алкалиновые батарейки во многих случаях можно без проблем поменять на никель-металлгидридные аккумуляторы (NiMH), выполненные в таком же форм-факторе — АА или ААА.

Напомним, что в ходу оказались обозначения элементов питания вовсе не по европейскому (IEC) или американскому (ANSI) стандартам.

Так, щелочной элемент питания LR6 (IEC) или 24A (ANSI) чаще называют просто AA, а свою очередь, LR03 (IEC) или 15A (ANSI) – AAA. Причем в обиходе АА – это «пальчиковая» (диаметр 14,5 мм, высота 50,5 мм), а ААА — «мизинчиковая» (диаметр 10,5 мм, высота 44,5 мм) батарейка.

Но вернемся к вопросу замены одноразовых солевых и щелочных элементов никель-металлгидридными аккумуляторами, которые при всех своих недостатках, в отличие от никель-кадмиевых (NiCd), практически не страдают от «эффекта памяти», уменьшающего емкость, и не наносят такого вреда окружающей среде. Эти довольно неприхотливые источники питания, выпущенные в том числе и под знакомыми «батарейными» брендами Duracell, Energizer, GP, могут использоваться во многих электронных устройствах с разным уровнем энергопотребления. К сожалению, приборы с высоким порогом отключения, например, некоторые фотоаппараты, светодиодные вспышки, электронные весы, детские игрушки и т.п. очень капризны к уровню питающего напряжения и замещение на никель-металлгидридные аккумуляторы могут попросту «не понять».

Короче говоря, рабочее напряжение никель-металлгидридного аккумулятора (1,2 В) они воспримут как истощение элемента питания и перестанут работать.

Помимо щелочных гальванических (одноразовых!) элементов встречаются и перезаряжаемые алкалиновые аккумуляторы, также обеспечивающие выходное напряжение 1,5 В. В этом случае надпись Alkaline на корпусе обязательно будет дополнена пояснением — Rechargeable. Особая конструкция корпуса перезаряжаемых марганцево-щелочных элементов RAM (Rechargeable Alkaline Manganese), первое поколение которых появилось еще в 1970-х годах, допускает пару десятков полных перезарядок, причем количество возможных циклов зависит от уровня разряда.

В особо заманчивых предложениях на площадке AliExpress речь сегодня идет о нескольких сотнях, а, например, у алкалиновых аккумуляторов под брендом Okoman вообще до тысячи циклов. Правда, похоже, что посчитано просто количество небольших «доливов» в разряженные менее чем на четверть щелочные элементы питания. Кстати, для их перезаряда необходимо применять специальные или профессиональные устройства. Алкалиновые аккумуляторы отличаются высокой степенью готовности, поскольку продаются уже заряженными, а с учетом низкого саморазряда до первого использования могут храниться довольно долго. Их рекомендуют использовать в устройствах с низким потреблением тока и периодическим характером использования, таких, например, как пульты ДУ для аудио- и видеоаппаратуры, беспроводные телефоны, погодные станции, компьютерные мышки, беспроводные клавиатуры и т.п.

А вот никель-цинковые элементы (NiZn), как часто утверждают их производители, объединяют лучшие свойства никель-металлгидридных и никель-кадмиевых аккумуляторов. Высокое номинальное напряжение (1,6 В), максимальный ресурс до 500 перезарядок и способность отдавать большие разрядные токи делают их хорошим выбором при замене одноразовых щелочных батареек, особенно когда нужны высокая мощность и продолжительность работы, например, в фотоаппаратуре, радиоуправляемых игрушках, электробритвах и т. п. Заметим, что на корпусах этих элементов значение емкости указывается не в миллиампер-часах (mAh), а более честно — в милливатт-часах (mWh), ведь напряжение-то у них выше. Чтобы получить миллиампер-часы, значение в милливатт-часах делится на напряжение (1,6 В). Например, 2 500 мВт*ч – это примерно 1 560 мА*ч.

Для регенерации NiZn-аккумуляторов требуются специальные зарядные устройства. Следует также иметь в виду появление высокого выходного напряжения (1,85-1,9 В) на клеммах сразу после полной зарядки. Отсутствие в составе NiZn-аккумуляторов токсичных веществ (по сравнению, например, c никель-кадмиевыми) предполагает более простой процесс их утилизации. В качестве примеров перезаряжаемых элементов питания с такой «электрохимией» можно привести продукцию под брендами Ansmann, BPI, Melasta, PkCell и российским Robiton.

Заменой одноразовых солевых и щелочных батареек для случая, когда требуется выходное напряжение в 1,5 В, могут также стать литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы, выгодно отличающиеся значительной емкостью и низким саморазрядом. Поскольку номинальное напряжение таких батарей обычно составляет 3,7 В, то, чтобы получить на выходе заветные 1,5 В, конструкцию аккумулятора дополняют встроенным импульсным преобразователем одного уровня постоянного напряжения в другой, более низкий (Step-Down DC/DC Converter). Кроме того, реализуют температурную защиту, а также функции предохранения от пониженного напряжения и короткого замыкания.

Примером базовой микросхемы в данном случае может служить чип LC9200D (выше на фото, справа от него — другие аналогичные решения).

Для зарядки таких аккумуляторов обычно предлагается фирменное устройство, которое подключается буквально к любому USB-порту, поскольку максимальное значение тока не превышает возможности данного интерфейса (500 мА). В качестве примеров здесь можно привести подобные элементы питания под торговыми марками Jugee и Palo.

А вот 1,5-вольтовые литий-ионные аккумуляторы под брендом Kentli существенно отличаются конструктивно – у них для заряда базового элемента питания на 3,7 В используется дополнительный контакт на торце, отделенный от анода (1,5 В) изолирующим кольцом. Разумеется, фирменное зарядное устройство для аккумуляторов АА/ААА получило дугообразные положительные электроды, которые могут соприкасаться только с дополнительными кольцевыми контактными площадками на таких аккумуляторах.

Некоторые производители перезаряжаемых элементов питания пошли еще дальше. В частности, они дополнили конструкцию литий-полимерных аккумуляторов в форм-факторах АА и ААА не только импульсным преобразователем напряжения до 1,5 В, но и схемой управления питанием. Отдельное зарядное устройство в этом случае уже не требуется.

Если на боковой поверхности корпуса типа AAA хватает места только для установки microUSB-розетки, то вот для АА-аккумуляторов используется либо такое же решение, либо вилка USB-разъема (тип А) встраивается прямо в торец корпуса со стороны анода. Так что в последнем случае для соединения с USB-розеткой на источнике тока кабель уже не нужен. Правда, к ней нельзя сразу подключить до четырех аккумуляторов, как в случае использования microUSB-разъема.

У аккумуляторов Blackube в форм-факторе АА размещение разъема microUSB на торце у анода даже запатентовано.

А вот, например, для перезаряжаемых батареек под брендами Fuvaly и Twharf и разъем оказался не нужен. Они вполне обходятся USB-кабелем с магнитными контактами-защелками, ну а на крайний случай дополняются зарядным устройством на 5 В.

Мерам безопасности у выпускаемых элементов питания крупные производители стараются уделять особое внимание. Вот, например, в аккумуляторах ARB-L14-1600U под брендом Fenix, помимо клапанов сброса давления, предусмотрено несколько уровней защиты.

Рассмотренные выше литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы отличаются практически неизменным напряжением (1,5 В) на протяжении всего цикла разряда. Помимо упомянутых брендов, подобную продукцию можно найти под торговыми марками EBL, GTF, Power Etinesan, Sorbo, Znter и т.д.

Вот, например, под российским брендом «Даджет» предлагаются литий-полимерные аккумуляторы на 1,5 В в форм-факторах AA и AAA, емкостью 1200 мА*ч и 400 мА*ч, соответственно, которые обещают до 500 циклов перезарядки. При этом полное время регенерации, которое можно отслеживать по светодиодному индикатору, составляет час-полтора. OEM-производителем аккумуляторов является компания Wenzhou Sorbo Technology (бренд Sorbo).

Надо иметь в виду, что литий-ионные и полимерные аккумуляторы, по сравнению с другими типами перезаряжаемых элементов, трудно назвать дешевыми, а уж дополненные электроникой и встроенными разъемами, тем более.

Так, под сингапурским брендом Rombica в России продаются литий-полимерные аккумуляторы на 1,5 В, выполненные к тому же в стильно оформленных корпусах AA (1300 мА*ч) и AAA (400 мА*ч). Конструкции у них одинаковые – оба корпуса с розетками microUSB на боковой поверхности рядом с анодом, поэтому в комплекте с каждым аккумулятором идет свой кабель microUSB-USB. Получившие имена собственные элементы питания Neo X2 и Neo X3 обещают аж до 3 тысяч циклов перезаряда. Вот и цена на эти аккумуляторы в разы выше, чем, например, на элементы питания «Даджет».

Кстати, покупая импортные аккумуляторы, первым делом стоит посетить сайты российских дилеров, поскольку цены у них иной раз оказываются даже ниже, чем в зарубежных интернет-магазинах.

Итак, можно резюмировать, что одноразовые 1,5-вольтовые солевые и щелочные батарейки в форм-факторах АА и ААА чаще всего без особых проблем можно заменить на никель-металлгидридные аккумуляторы таких же типоразмеров. Но вот в отдельных случаях стоит рассмотреть более дорогие решения на базе никель-цинковых (1,6 В), а также литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов (1,5 В), в том числе с прямой зарядкой от USB-портов. И не забывайте, пожалуйста, об экологии!

Элементы питания

О. Курапов

Взгляните на свой сотовый телефон, КПК или ноутбук: благодаря стремительному технологическому прогрессу широко доступными стали устройства, которые еще лет десять-пятнадцать назад можно было увидеть лишь в фантастических фильмах. Среди этого расцветшего буйным цветом хайтека совершеннейшим анахронизмом представляется обычная батарейка. Подумать только, принципы, лежащие в основе всех современных элементов питания, были открыты даже не в прошлом веке, а гораздо раньше. И с тех пор они претерпели не столь большие изменения, которые в основном заключались в уменьшении размеров и применении более совершенных материалов.

Казалось бы, в мире гигагерц и нанотехнологий такое «старье» должно отойти на задний план. Но с появлением большого количества современных мобильных устройств (плееров, КПК, фото- и видеокамер, ноутбуков etc.) мы наблюдаем обратную тенденцию – аккумуляторы и батарейки стали не менее важной деталью, чем процессоры. Все зависит именно от емкости источника питания. А без него даже самый навороченный гэджет будет абсолютно бесполезен.

Вообще-то солидный возраст технологии – это даже хорошо. За этот срок ученые и исследователи изучили проблему во всех подробностях. Современные «дураселлы» далеко ушли от батарей Вольты двухвековой давности. И теперь производители тратят очень большие деньги на улучшение параметров своих изделий и уменьшение их размеров. А двигателем этого процесса является постоянное стремление производителей электроники к миниатюризации.

Все последние разработки в этой сфере пытаются удовлетворить потребности современной мобильной техники. Дело в том, что они даже работают по-новому, совсем не так, как радиоприемники или фонарики. Всем этим цифровым камерам, карманным компьютерам и CD-MD-MMC-MP3-плеерам необходимы батарейки, которые выдерживают резкие скачки напряжения, возникающие во время включения экранов, раскручивания дисков и выхода устройств из «спячки».

В отличие от компьютерных компаний, свято чтящих закон Мура, у фирм, выпускающих элементы питания, нет иллюзий по поводу ближайшего (и даже не очень) будущего. Предыдущие десятилетия научили их не ждать чудесного появления новых технологий, которые увеличат емкость батарей вдвое. Напротив, надо кропотливо работать, постепенно улучшая имеющиеся. Достаточно сказать, что за десять лет существования литий-полимерных батарей ресурс этой технологии еще исчерпан не полностью, и лучшие умы отрасли продолжают по проценту, по полпроцента увеличивать их удельную емкость.

Батареи прошли долгий путь развития, но им предстоит еще немало послужить людям. Далее мы расскажем вам об истории создания батареек, а также попытаемся понять, что ждет их впереди. Ну а для начала разберемся, как они работают и что у них внутри.

Батареи – это устройства, накапливающие энергию, которую они потом отдают потребляющему эту самую энергию устройству. Впрочем, под такое определение подпадают также маховики или, скажем, часовые пружины. К сожалению, на данный момент на российском рынке заводные модели сотовых телефонов или КПК не представлены совсем, поэтому оставим эту интересную тему до лучших времен. Опустим также рассказ про свинцовые аккумуляторные батареи – несмотря на то, что они имеют огромную емкость, их мобильность (не путайте с автомобильностью) оставляет желать лучшего.

То, что мы обычно подразумеваем под словом «батарея», можно описать следующими словами: изолированная система, в которой протекают химические процессы, в результате которых вырабатывается электрическая энергия.

Появление переносных компьютеров, а также множества других мобильных «штучек» дало новый толчок к развитию технологий автономного питания. Обычные компьютеры питаются от сети, а потому практически не используют батареи. В качестве исключений можно назвать CMOS-батарейку на материнской плате, аккумуляторы устройств бесперебойного питания (UPS), ну и «пальчики», которые вставляются в разного рода беспроводные мыши, клавиатуры и т. п. То ли дело мобильные устройства: тут даже спорить не о чем, трудно назвать хотя бы одно, в котором бы не стояла батарейка (или аккумулятор).

При всем разнообразии форм и размеров устройств, все они используют практически одинаковые элементы питания. То есть, скажем, и мобильный телефон, и ноутбук оснащаются одними и теми же Li-Ion-аккумуляторами, хотя по форме и емкости их сравнивать трудно.

Принципиальная схема всех батарей, производимых для массового потребителя, практически одинакова. Два электрода – катод и анод – изготавливаются из двух разных металлов (строго говоря, они должны иметь различную степень окисления). Пространство между ними заполнено третьим материалом, называемым электролитом. Широкий выбор компонентов позволяет создавать по единой схеме множество типов батарей, имеющих порой диаметрально противоположные свойства, различную удельную емкость (отношение максимального заряда батареи к ее объему) и номинальное напряжение.

История

Принято считать, что основные принципы работы батарей, использующиеся и по сей день, были открыты в конце XVIII века итальянским физиком и естествоиспытателем Алессандро Вольтой (1745-1827). Именно тогда, работая в университете города Павия, он заинтересовался «животным электричеством», открытым несколькими годами ранее его соотечественником Луиджи Гальвани (в его честь электрохимические элементы питания часто называют гальваническими). Вольта доказал, что именно ток, вырабатываемый при контакте двух различных металлов, вызывает наблюдавшееся сокращение мышц в лягушачьих лапках. Этим он опроверг предположение Гальвани о том, что электричество вырабатывается в самих мышцах. Для того, чтобы доказать свою точку зрения, он наполнил соляным раствором две чаши и соединил их металлическими дугами. Один конец этих дуг был медным, а другой цинковым. Они были установлены так, что в каждой чаше было по одному электроду каждого типа. Эта конструкция и стала первой батареей, вырабатывающей электричество за счет химического взаимодействия двух металлов в растворе. В 1800 г. он усовершенствовал ее, создав свой знаменитый «вольтов столб», первый источник постоянного тока. Он представлял собой 20 пар кружочков, изготовленных из двух различных металлов, проложенных кусочками кожи или ткани, смоченными в соляном растворе. В знак признания заслуг итальянского ученого, его именем была названа единица электрического напряжения – вольт.

Электрохимический элемент

На полученные результаты обратили внимание другие экспериментаторы. Они усовершенствовали вольтов столб, создав новые типы батарей. К примеру, в 1836 г. английский химик Джон Дэниелл поместил медные и цинковые электроды в емкость с серной кислотой. Эта батарея получила название «плоскостной элемент» или «элемент Дэниела». Три года спустя другой англичанин, Уильям Р. Гроув, добавил окислитель для предотвращения накопления водорода около катода, что приводило к снижению напряжения на выходе. Были и другие попытки улучшить первоначальную конструкцию, но ни одно из этих примитивных устройств не используется в наши дни.

Первый значительный прорыв был совершен французом Гастоном Плантэ. В 1859 г. он провел интересный опыт, внешне похожий на то, что проделал Вольта. В его гальваническом элементе в качестве электродов использовались свинцовые пластины, а электролитом являлась разбавленная серная кислота. Плантэ подключил к элементам источник постоянного тока и некоторое время заряжал батарею. После этого прибор стал сам вырабатывать электричество, выдавая почти всю энергию, потраченную на зарядку. Причем подзаряжать его можно было много раз. Именно так и появился тот самый свинцовый аккумулятор, который еще долго будет использоваться во всех производимых автомобилях.

Еще один прибор-долгожитель был разработан и запатентован другим французским изобретателем Жоржем Лекланше в 1866 году. Названный в его честь элемент послужил прообразом современных «сухих» батарей, правда, изначально он такому названию не соответствовал. Дело в том, что в варианте, предложенном Лекланше, электролит был жидким. В производимых же сейчас батарейках он заменен на желеобразный для того, чтобы не допустить вытекания содержимого и порчи оборудования, которое эта батарея питает. В остальном же за это время технология почти не изменилась. Как и полтора века назад, сухие элементы представляют собой цинковый стаканчик (анод), в который вставлен графитовый стержень (катод), а внутреннее пространство заполнено электролитом. По такой технологии выпускают самые дешевые и массовые источники питания, которые вставляют в фонарики, плееры, детские игрушки и т. п.

Впрочем, в своем оригинальном «мокром» виде элементы Лекланше не были ни компактными, ни надежными. Поэтому многочисленные рационализаторы многократно пытались улучшить его потребительские качества, например, помещая в герметичную упаковку, не допускающую утечки электролита.

Типы батарей

Большинство современных аккумуляторных батарей – никель-кадмиевые, никель-металл-гидридные, а также все литиевые – были разработаны уже в 20-ом веке в лабораториях крупных компаний или университетов. Новые химические системы не изобретаются энтузиастами-одиночками, основывающимися на их собственной интуиции. Основные принципы, на которых основано функционирование батарей, уже досконально изучены и описаны точными формулами. Сегодня основные задачи, которые стоят перед разработчиками – это подбор оптимальных компонентов.

Химики различают гальванические элементы двух родов: первого и второго. Разница между ними заключается в том, как производится энергия, которую они вырабатывают.

Элементы первого рода – это одноразовые батареи, которые производят электроэнергию за счет химических реакций, в результате которых анод, катод и электролит претерпевают необратимые изменения. Это делает перезарядку таких батарей невозможной или очень нерациональной (к примеру, для зарядки некоторых типов батарей придется потратить в десятки раз больше энергии, чем они могут сохранить, а другие виды могут накопить только малую часть своего первоначального заряда). После этого батарею останется только выкинуть в мусорный ящик, откуда, как хотелось бы надеяться, она попадет в переработку (а скорее всего – на свалку).

Элементы второго рода чаще называют аккумуляторами. Это значит, что они могут заряжаться, если к электродам подключить источник постоянного тока. Химические реакции, протекающие в них, являются обратимыми. Таким образом, батареи второго рода не производят, а лишь сохраняют энергию.

При прочих равных аккумуляторы кажутся лучшим выбором по сравнению с одноразовыми батареями. Используя их, мы не наносим столько вреда окружающей среде, ведь после разрядки их не нужно выбрасывать. Один аккумулятор можно использовать около года, а обычных батареек на этот же срок понадобилось бы штук 100-200, и в каждом элементе содержатся токсичные вещества. Но не все так просто. На деле аккумуляторы имеют несколько серьезных недостатков, которые не позволяют им вытеснить все остальные батареи. В случае срочной необходимости одноразовые батарейки являются лучшим выбором. Они дешевы и всегда готовы к работе. Но для мобильных устройств, используемых регулярно, аккумуляторы продолжают оставаться наиболее выгодным вариантом.

Ни одна батарея не может хранить энергию вечно. Химические вещества внутри реагируют между собой и постепенно разлагаются. В результате снижается заряд батареи. У этой постепенной разрядки есть две основные причины.

Некоторые химические реакции влияют на способность хранить энергию. Через некоторое время батарея потеряет весь свой заряд. Этот промежуток времени, называемый сроком хранения, обычно указывается на ее корпусе. Он зависит от типа и конструкции батарей, но условия хранения также влияют на продолжительность их жизни. Современные литиевые батареи могут храниться более десяти лет, в то же время элементы других типов могут разрядиться за пару недель (к примеру, цинк-воздушные батареи после начала использования). Но даже самые «долгоиграющие» образцы могут прийти в негодность гораздо раньше, если они будут храниться в неблагоприятных условиях. Особенно сильно сказывается влияние высоких температур. Если же их, наоборот, охладить (а некоторые типы даже заморозить), то это часто помогает сохранить их в лучшем виде на время, значительно большее указанного срока годности.

Обратимые химические реакции в аккумуляторах протекают даже тогда, когда они не используются. Этот процесс называется саморазрядкой. Он является обратимым, также как и обычная разрядка. На скорость саморазрядки влияют те же факторы, что и на срок хранения, поэтому она также может сильно отличаться у разных типов батарей: одни теряют до 10% заряда в день, а другие лишь 1%.

Еще один показатель, который важно знать для каждого типа батарей, это удельная емкость. Она определяется как отношение энергии элемента к его массе или объему и выражается в Ватт-часах на единицу массы или объема. Чем выше этот коэффициент, тем больше энергии может храниться в единице веса, и тем более привлекательна она для использования в переносных устройствах. В этой таблице приведены отношения для различных типов аккумуляторов, выраженные в Вт-ч/кг.

Тип	Вольтаж	Уд. емкость
Ni-Cad	1,2	40 – 60
NiMH	1,2	60 – 80
Li-Ion	3,6	90 – 110
Li-Polymer	3,6	130 – 150

Химические системы

Одним из важнейших факторов при разработке батарей (а также любого устройства, питающегося от них) является достижение максимальной удельной емкости для элемента заданного (минимального) размера и веса. Химические реакции, протекающие внутри элемента, определяют и его емкость, и физические размеры. В принципе вся история разработки батарей сводится к нахождению новых химических систем и упаковке их в корпуса как можно меньших размеров.

Сегодня производится множество разных типов элементов питания, некоторые из которых были разработаны еще в 19-ом веке, а другие едва отметили десятилетие. Такое разнообразие объясняется тем, что каждая технология имеет свои сильные стороны. Мы расскажем о самых распространенных из тех, что используются в мобильных устройствах.

Сухие батареи

Первыми серийно выпускаемыми элементами питания стали именно сухие. Наследники изобретения Лекланше, они являются самыми распространенными в мире. Одна лишь компания Energizer продает более 6 миллиардов таких батарей ежегодно. В общем, «говорим – батарейка, подразумеваем – сухой элемент». И это несмотря на то, что они имеют самую низкую удельную емкость из всех «массовых» типов. Объясняется такая популярность, во-первых, их дешевизной, а во-вторых, тем, что этим именем называют сразу три разных химических системы: хлорно-цинковые, щелочные и марганцево-цинковые батареи (элементы Лекланше). Их имена дают представление о химических системах, на базе которых они созданы.

В сухих элементах по оси батарейки расположен угольный стержень токосъемника катода. Сам катод – это целая система, в которую входят диоксид марганца, уголь электрода и электролит. Цинковый «стаканчик» служит анодом и образует металлический корпус элемента. Электролит, в свою очередь, также представляет собой смесь, в которую входят нашатырь, диоксид марганца и хлорид цинка.

Марганцево-цинковые и хлорно-цинковые элементы отличаются, по сути, электролитом. Первые содержат в себе смесь нашатыря и хлорида цинка, разбавленную водой. Во вторых электролит почти на 100% представляет собой хлорид цинка. Различие в номинальном напряжении у них минимально: 1,55 В и 1,6 В соответственно.

Несмотря на то, что хлорно-цинковые имеют большую емкость по сравнению с элементами Лекланше, это преимущество пропадает при малой нагрузке. Поэтому на них часто пишут «heavy-duty», то есть элементы с повышенной мощностью. Как бы то ни было, эффективность всех сухих элементов сильно падает при увеличении нагрузки. Именно поэтому в современные фотоаппараты их ставить не стоит, они просто для этого не предназначены.

Сколько бы не бегали розовые зайчики в рекламе, щелочные батарейки – это все те же угольно-цинковые ископаемые родом из 19-го века. Единственное отличие заключается в специально подобранной смеси электролита, позволяющей добиться увеличения емкости и срока хранения таких батареек. В чем секрет? Эта смесь является несколько более щелочной, чем у двух других типов.

Если химический состав у щелочных батареек мало отличается от оного у элемента Лекланше, то в конструкции различия существенны. Можно сказать, что щелочная батарея – это сухой элемент, вывернутый наизнанку. Внешний корпус у них не является анодом, это просто защитная оболочка. Анодом здесь является желеобразная смесь цинкового порошка вперемешку с электролитом (который в свою очередь является водным раствором гидроксида калия). Катод, смесь угля и диоксида марганца, окружает анод и электролит. Он отделяется слоем нетканого материала, например полиэстера.

В зависимости от области применения щелочные батарейки могут прослужить в 4-5 раз дольше, чем обычные угольно-цинковые. Особенно заметна эта разница при таком режиме использования, когда короткие периоды высокой нагрузки перемежаются длительными периодами бездействия.

Важно помнить, что щелочные батарейки не являются перезаряжаемыми, потому что химические процессы, на которых они основаны, не являются обратимыми. Если ее поставить в зарядное устройство, то она будет вести себя не как аккумулятор, а скорее как резистор – начнет нагреваться. Если ее оттуда вовремя не вынуть, то она нагреется достаточно сильно, чтобы взорваться.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Название подсказывает нам, что батареи этого типа имеют никелевый анод и кадмиевый катод. Никель-кадмиевые аккумуляторы (обозначаются Ni-Cad) пользуются заслуженной популярностью у потребителей во всем мире. Не в последнюю очередь это объясняется тем, что они выдерживают большое количество циклов зарядки-разрядки – 500 и даже 1000 – без существенного ухудшения характеристик. Кроме того они, относительно легкие и энергоемкие (хотя их удельная емкость приблизительно в два раза меньше, чем у щелочных батареек). С другой стороны, они содержат токсичный кадмий, так что с ними надо быть поаккуратнее, как во время использования, так и после, при утилизации.

Напряжение на выходе у большинства батарей падает по мере разрядки, потому что в результате химических реакций увеличивается их внутреннее сопротивление. Никель-кадмиевые батареи характеризуются очень низким внутренним сопротивлением, а потому могут подать на выход достаточно сильный ток, который к тому же практически не изменяется по мере разрядки. Следовательно, напряжение на выходе также остается почти неизменным до тех пор, пока заряд почти совсем не иссякнет. Тогда напряжение на выходе резко падает практически до нуля.

Постоянный уровень выходного напряжения является преимуществом при проектировании электрических схем, но это же делает определение текущего уровня заряда практически невозможным. Из-за такой особенности остаток энергии вычисляется на основе времени работы и известной емкости конкретного типа батарей, а потому является величиной приблизительной.

Гораздо более серьезным недостатком является «эффект памяти». Если такую батарею разрядить не полностью, а потом поставить заряжаться, то их емкость может уменьшиться. Дело в том, что при такой «неправильной» зарядке на аноде образуются кристаллы кадмия. Они и играют роль химической «памяти» батарейки, запоминая этот промежуточный уровень. Когда во время следующей разрядки заряд батареи упадет до этого уровня, выходное напряжение понизится так же, как если бы батарейка была полностью разряжена. «Злопамятные» кристаллы будут продолжать формироваться на аноде, усиливая влияние этого неприятного эффекта. Чтобы избавиться от него, нужно продолжить разрядку после достижения этого промежуточного уровня. Только таким образом можно «стереть» память и восстановить полную емкость батареи.

Этот прием обычно называют глубокой разрядкой. Но глубокая не значит полная, «до нуля». Это лишь укоротит срок службы элемента. Если в процессе использования напряжение на выходе упадет ниже отметки 1 В (при номинальном напряжении 1,2 В), то это уже может привести к порче батарейки. Сложная техника, например КПК или ноутбуки, настроены таким образом, чтобы они отключались прежде чем заряд аккумулятора упадет ниже предельного уровня. Для глубокой разрядки батарей нужно использовать специальные приборы, которые выпускают многие известные фирмы.

Некоторые компании-производители заявляют, что новые никель-кадмиевые аккумуляторы не подвержены влиянию эффекта памяти. Впрочем, на практике это не было доказано.

Что бы там не обещали производители, для достижения максимальной отдачи батареи следует каждый раз полностью заряжать, а потом дожидаться нормальной разрядки, чтобы они не испортились и прослужили весь срок.

Предотвращение электролиза

В результате электролиза внутри никель-кадмиевых аккумуляторов могут накапливаться потенциально взрывоопасные газы: водород и кислород. Чтобы не допустить этого, батареи помещаются в герметичную оболочку. В ней имеются специальные микроклапаны, предназначенные для автоматического стравливания накопившихся газов. Они настолько малы, что заметить их очень сложно. Важно, чтобы эти клапаны не оказались закрыты, поэтому батареи не стоит заворачивать, склеивать или обматывать скотчем.

Никель-металл-гидридные аккумуляторы

С точки зрения химии идеальным материалом для катода был бы водород. Но в обычных условиях использовать его для этого невозможно. При комнатной температуре и атмосферном давлении он является газом, и его проще использовать для наполнения аэростатов, чем в качестве материала для батарей.

Впрочем, еще в конце 60-х годов XX века ученые открыли ряд сплавов, способных связывать атомарный водород в объеме, в 1000 раз превышающем их собственный. Они получили название гидриды, а химически они обычно представляют соединения таких металлов, как цинк, литий и никель. При грамотном использовании с помощью гидридов можно хранить достаточно водорода, чтобы использовать его в обратимых реакциях внутри аккумуляторов.

Наибольшее распространение получили никель-металл-гидридные (NiMH) батареи, имеющие гидридный катод и никелевый анод.

Использование гидридов имеет несколько преимуществ. Наиболее очевидным является то, что в производстве не используется токсичный кадмий. Отсутствие этого материала также означает, что такие батареи должны быть свободны от эффекта памяти. Кроме того, благодаря использованию водорода в качестве катода, удалось добиться 50-процентного увеличения удельной емкости (по сравнению с никель-кадмиевыми батареями). На практике это значит, что с никель-металл-гидридными аккумуляторами плеер или другое подобное устройство будет работать на 50% дольше.

Но применение водорода приносит не только положительные, но и отрицательные результаты. Главным недостатком является то, что эти батареи существенно сильнее подвержены саморазрядке. Некоторые из них теряют до 5% заряда за день, хотя в последних моделях этот показателей удалось снизить.

График разрядки никель-металл-гидридных аккумуляторов под нагрузкой немного отличается от никель-кадмиевых. По номинальному напряжению они не различаются (все те же 1,2 В). Но если батарея была полностью заряжена, то в течение некоторого времени напряжение на выходе составляет 1,4 В. После этого короткого промежутка оно падает до уровня 1,2 В, и дальше NiMH-батареи ведут себя так же, как и NiCad.

Оба типа вообще имеют достаточно похожие свойства. NiMh-батареи также могут вырабатывать ток большой силы, выдерживают много циклов зарядки/разрядки (обычно около 500). Но все же это две разные технологии.

Если во время разрядки батареи двух этих типов ведут себя почти одинаково, то при зарядке сходства не наблюдается. Говоря конкретно, никель-кадмиевые батареи при зарядке практически не изменяют свою температуру. Никель-металл-гидридные вырабатывают тепло, причем при достижении полного заряда они могут нагреться весьма значительно. Из-за этого для разных батарей нужны разные зарядные устройства. И хотя на рынке присутствуют универсальные приборы, обычно единовременно в них можно заряжать аккумуляторы только одного типа.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий является самым химически активным металлом и используется именно в компактных системах, обеспечивающих энергией современную мобильную технику. Литиевые катоды используются практически во всех батареях с большой емкостью. Но благодаря активности этого металла батареи получаются не только очень емкими, они также имеют самое высокое номинальное напряжение. В зависимости от анода литий-содержащие элементы имеют выходное напряжение от 1,5 В до 3,6 В!

Основной проблемой при использовании лития опять-таки является его высокая активность. Он даже может вспыхнуть – что говорить, не самая приятная особенность, когда речь идет о батареях. Из-за этих проблем элементы на базе металлического лития, которые начали появляться еще в 70х-80х годах XX века, «прославились» своей низкой надежностью.

Чтобы избавиться от этих трудностей, производители батарей постарались использовать литий в виде ионов. Таким образом им удалось получить все полезные электрохимические качества, не связываясь с капризной металлической формой.

В литий-ионных элементах ионы лития связаны молекулами других материалов. Типичный Li-Ion-аккумулятор имеет угольный анод и катод из литийкобальтдиоксида. Электролит в своей основе имеет раствор солей лития.

Литиевые батареи имеют большую плотность, нежели никель-металл-гидридные. Скажем, в ноутбуках такие аккумуляторы могут работать в полтора раза дольше никель-металл-гидридных. Кроме того, литий-ионные элементы избавлены от эффектов памяти, которыми страдали ранние никель-кадмиевые батареи.

С другой стороны, внутреннее сопротивление у современных литиевых элементов выше, чем у никель-кадмиевых. Соответственно, они не могут обеспечить такие сильные токи. Если никель-кадмиевые элементы способны расплавить монету, то литиевые на это не способны. Но все равно мощности таких батареек вполне хватит для работы ноутбука, если это не связано со скачкообразными нагрузками (это значит, что некоторые устройства, например, винчестер или CD-ROM, не должны вызывать высоких скачков на предельных режимах – например, при начальной раскрутке или выходе из спящего режима). Более того, даже несмотря на то, что литий-ионные батарейки выдержат не одну сотню подзарядок, они живут меньше, чем те, в которых используется никель.

Из-за того, что в литий-ионных элементах используется жидкий электролит (пусть даже отделенный слоем ткани), по форме они почти всегда являются цилиндром. Хотя такая форма ничуть не хуже форм других элементов, с появлением полимеризованных электролитов литий-ионные батареи становятся компактнее.

Литий-полимерные аккумуляторы

Наиболее продвинутой технологией, используемой сегодня при создании аккумуляторов, является литий-полимерная. Уже сейчас среди производителей как батарей, так и компьютерных устройств наметилась тенденция постепенного перехода к этому типу элементов. Главным преимуществом литий-полимерных батарей является отсутствие жидкого электролита. Нет, это не значит, что ученые нашли способ обходиться совсем без электролита. Анод отделен от катода полимерной перегородкой, композитным материалом, таким, как полиакрилонитрит, который содержит литиевую соль.

Благодаря отсутствию жидких компонентов литий-полимерные элементы могут иметь практически любую форму, в отличие от цилиндрических батарей других типов. Обычными формами упаковки для них являются плоские пластины или бруски. В таком виде они лучше заполняют пространство батарейного отсека. В результате при одинаковой удельной плотности, литий-полимерные батареи оптимальной формы могут хранить на 22% больше энергии, чем аналогичные литий-ионные. Это достигается за счет заполнения «мертвых» объемов в углах отсека, которые остались бы неиспользованными в случае применения цилиндрической батареи.

Кроме этих очевидных преимуществ, литий-полимерные элементы являются экологически безопасными и более легкими за счет отсутствия внешнего металлического корпуса.

Литий-железодисульфидные батареи

В отличие от других литий-содержащих батарей, которые имеют выходное напряжение более 3 В, у литий-железодисульфидных оно в два раза меньше. Кроме того, их нельзя перезаряжать. Эта технология представляет собой некий компромисс, на который разработчики пошли, чтобы обеспечить совместимость литиевых источников питания с техникой, разработанной для использования щелочных батареек.

Химический состав батарей был специальным образом изменен. В них литиевый анод отделен от железодисульфидного катода прослойкой электролита. Этот сэндвич упаковывается в герметичный корпус с микроклапанами для вентиляции, как и никель-кадмиевые батареи.

Этот тип элементов был задуман как конкурент щелочным батарейкам. По сравнению с ними литий-железодисульфидные весят на треть меньше, имеют большую емкость, а, кроме того, еще и хранятся дольше. Даже после десяти лет хранения они сохраняют почти весь свой заряд.

Превосходство над конкурентами проявляется наилучшим образом при большой нагрузке. В случае высоких токов нагрузки литий-железодисульфидные элементы могут работать в 2,5 раза дольше, чем алкалиновые батареи того же размера. Если же на выходе не требуется высокая сила тока, то разница заметна гораздо меньше. К примеру, один из производителей элементов питания заявил следующие характеристики двух типов своих батарей размера AA: при нагрузке 20 мА щелочная батарейка проработает 122 часа против 135 часов у литий-железодисульфидной. Если же нагрузку увеличить до 1А, то продолжительность работы составит 0,8 и 2,1 часа соответственно. Как говорится, результат налицо.

Такие мощные батареи нет смысла ставить в устройства, потребляющие относительно немного энергии в течение длительного времени. Они были специально созданы для использования в фотоаппаратах, мощных фонарях, а в будильник или радиоприемник лучше поставить щелочные батарейки.

Зарядные устройства

Современные устройства для подзарядки – это сложные электронные приборы, оснащенные различными системами защиты – как вашей, так и ваших батареек. В большинстве случаев каждому типа элементов нужно своё собственное зарядное устройство. При неправильном использовании можно испортить не только батарейки, но и сам зарядник.

Существует два режима работы зарядных устройств – с постоянным напряжением и с постоянным током.

Устройства, работающие только с постоянным напряжением, являются самыми простыми. Они всегда подают одно и то же напряжение, но сила тока зависит от уровня заряда батарейки и других факторов. По мере накопления энергии напряжение батареи увеличивается, а значит, уменьшается разница потенциалов зарядного устройства и батареи. В результате сила тока в цепи уменьшается.

Устроены они несложно, все, что нужно – трансформатор (для уменьшения напряжения в сети до нужного уровня) и выпрямитель (для преобразования переменного тока в постоянный). Такими устройствами комплектуются некоторые литий-ионные батареи, правда, в них обычно добавляют системы защиты от перезарядки.

Второй вид зарядных устройств обеспечивает постоянную силу тока и изменяет напряжение для обеспечения требуемой величины тока. Зарядка прекращается, когда напряжение батарейки достигает уровня полного заряда. Обычно такие устройства применяются для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных элементов. Чтобы не испортить батарейку, нужно остановить зарядку после достижения нужного уровня. В зависимости от вида батареи и «навороченности» зарядного устройства для определения необходимого времени подзарядки используются различные технологии.

В самых простых случаях измеряется напряжение, вырабатываемое батарейкой. Система следит за напряжением и разрывает цепь в тот момент, когда оно достигает порогового уровня. Но такой способ подходит далеко не для всех элементов. К примеру, этого никогда не встретишь в зарядных устройствах для никель-кадмиевых аккумуляторов, у которых кривая разряда является практически прямой большую часть времени. Это делает определение порогового напряжения невозможным.

Более сложные зарядные устройства выбирают режим работы, основываясь на измерении температуры элемента. Когда батарея начинает нагреваться, они уменьшают силу тока. Обычно в такие элементы питания встраиваются термометры, которые следят за температурой элемента и передают зарядному устройству соответствующий сигнал.

Наиболее продвинутые устройства используют оба метода сразу. Они начинают с большого тока, а потом, обрабатывая данные с датчиков напряжения и температуры, могут переключиться на малый. Если батарея уже заряжена, то они переходят в режим поддержания заряда. В этом случае батарейка подзаряжается лишь слегка, чтобы компенсировать процесс саморазряда. Ток заряда при этом составляет лишь одну двадцатую, одну тридцатую номинального тока разряда батарейки. Но для этого батарея должна поддерживать режим зарядки малым током (к примеру, никель-кадмиевые так заряжать нельзя). Большинство зарядных устройств для ноутбуков и сотовых телефонов специально разработаны таким образом, что могут постоянно быть подключены к элементам.

Хранение

Если вы хотите, чтобы ваши батареи служили как можно дольше, то о них надо заботиться. С элементами первого рода, то есть с одноразовыми батареями, попроще, их важно лишь правильно хранить, а после использования их все равно выбрасывают. Аккумуляторы, элементы второго рода, требуют больше внимания, потому что их нужно регулярно заряжать.

Все аккумуляторы при перегреве портятся. Причем губительной может стать даже зарядка, если ее во время не остановить. Ничего страшного нет в том, что ваш аккумулятор слегка нагревается, когда он подключен к зарядному устройству. Но при излишней зарядке температура поднимается значительно, батарея становится горячей, а это верный знак того, что больше ее зарядить не удастся.

Аккумулятор также может прийти в негодность, если его полностью разрядить. Это может быть вызвано коротким замыканием. Кстати, интересный факт: некоторые батареи после разрядки ниже рекомендуемого уровня могут поменять полярность! В общем, если ваш ноутбук предупреждает вас о том, что его батареи почти полностью разряжены, не пытайтесь продолжить работу – дороже выйдет.

Большинство перезаряжаемых батарей лучше хранятся в разряженном состоянии. Особенно это относится к никель-кадмиевым элементам. Поэтому те батареи, которые долго лежат на складе, обычно продаются незаряженными.

Устройства

Большая часть устройств предполагает использование батарей одного из стандартных размеров, например, AA, AAA и тому подобное. Поэтому у покупателей есть выбор, элементы какого типа предпочесть.

Надпись»Heavy-duty» (высокая нагрузка), которую можно увидеть на некоторых угольно-цинковых батарейках – не просто рекламный ход. Это означает, что они предназначены для использования в устройствах, нуждающихся в токе большой силы. Пример таких устройств – фонари, электромоторы и все приборы, в которых они применяются, например детские игрушки. Там эти батареи прослужат гораздо дольше, чем обычные. Если же прибор потребляет мало электроэнергии, то преимущество почти будет почти незаметно.

Разные литий-содержащие батарейки сильно отличаются друг от друга в том, что касается области применения. Литий-железодисульфидные являются рекордсменами при работе с большими нагрузками. Другие типы, например литиевые часовые батарейки, применяются там, где нагрузки, наоборот, не велики. Литий-ионные и литий-полимерные находятся где-то посередине, а потому являются наиболее универсальными.

Там, где могут быть использованы и аккумуляторы, и одноразовые батарейки, предпочтительнее обычно оказываются первые. Но в некоторых случаях их преимущества бывают не востребованы. Возьмем, к примеру, пульт дистанционного управления, который потребляет очень мало энергии, но используется постоянно и на протяжении длительного времени. Обычные батарейки могут прослужить в нем несколько лет, а аккумуляторы вообще столько не живут, к тому же на таких длительных промежутках времени дает о себе знать гораздо более высокая скорость саморазрядки этих элементов. На другом полюсе находятся устройства, которые используются редко, но должны быть всегда готовы к работе в случае необходимости. В них тоже лучше поставить что-нибудь одноразовое, но «долгоиграющее». В общем, принцип понятен – нет самой лучшей батареи или аккумулятора, для каждого конкретного применения что-то будет хорошо, а что-то плохо.

Напоследок повторим несколько важных правил:

• Если какой-то металлический предмет закоротит контакты батареи, то она начнет нагреваться. Это может вызвать порчу вашего имущества и даже пожар.
• Большинство аккумуляторов вырабатывает водород в процессе электролиза, вызванного перезарядкой. Герметизация корпусов современных батарей значительно уменьшает риск утечек и возгорания газа, но полной гарантии никто дать не может, потому что встроенные клапаны периодически выпускают излишки скопившегося водорода.
• Гораздо большую опасность несет газ, который не может покинуть корпус. Если по какой-то причине автоматические клапаны оказались заблокированы, при повышении температуры давлении внутри может вырасти настолько, что батарея взорвется. Поэтому корпус аккумуляторов никогда не должен заклеиваться, запаиваться в пластик и тому подобное.
• Почти все батареи содержат опасные химические соединения: токсичные, ядовитые, легковоспламеняющиеся – это зависит от технологии. Поэтому важно, чтобы они были правильно утилизированы после использования. Понятное дело, что все равно все это окажется на ближайшей свалке, но уж лучше пусть они лежат где-нибудь далеко, чем валяются на улице.

Статья опубликована на сайте HPC.RU.
Перепечатывается с разрешения редакции.

Элементы питания: батарейки, аккумуляторы, зарядные устройства

• КАТАЛОГ

• Маски, трубки и очки
• Ласты
• Гидрокостюмы мокрого типа
• Гидрокостюмы сухого типа
• Боты, носки, перчатки, шлема
• Компенсаторы плавучести
• Компьютеры, манометры, компасы
• Регуляторы и октопусы
• Баллоны и вентили
• Груза, пояса, карманы
• Сумки и боксы
• Подводные фонари
• Ружья для подводной охоты
• Ножи и стропорезы
• Буи и сигнальные устройства
• Шланги
• Переходники и адаптеры
• Пряжки, кольца, карабины
• Катушки и латексные жгуты
• Таблицы и слейты
• Клеи, смазки, расходники
• Элементы питания
• Компрессоры
• Водолазное снаряжение
• Подводная техника
• Фото и видеотехника
• Книги, журналы, видео
• Сувениры
• Прочее
• Распродажа
• Снаряжение б/у

• Газовое оборудование
• Посуда
• Походное снаряжение

• Akvilon
• Apeks
• Aqualung Technisub
• AquaDiscovery
• Aquapac
• AmphibianGear
• AquaSphere
• Aropec
• Bare
• Aquatics
• Beuchat
• Cressi
• Demka
• Dexshell
• DiveRite
• Frogskin
• Ferei
• Dux
• Intova
• Hollis
• Head
• NordSea
• GoPro
• Lifeproof
• LuckyTurtle
• Mares
• MadWave
• Normal
• O. ME.R.
• OMS
• PADI
• Pelengas
• ProDive
• Riffe
• Sargan
• ScubaPro
• Scorpena
• SEACsub
• SeaLife
• Aqualung-SeaQuest
• SiTech
• SubGear
• Sporasub
• SubLife
• Suunto
• Technisub
• TUSA
• Waterproof
• XSScuba
• все производители

Элементы питания

 

 

Компания А Зет больше двадцати пяти лет эксклюзивно представляет на территории Российской Федерации концерн GP Batteries International Limited, одного из мировых лидеров в разработке, производстве и продвижении широкого спектра элементов питания, аккумуляторов и зарядных устройств. На сегодняшний день по объемам продаж продукции торговой марки GP Batteries компания А Зет уверенно лидирует в Европе.

 

Батарейки — полный спектр батареек от соляных до алкалиновых. Батарейки GP изготовлены на новейшем оборудовании, с контролем качества на всех этапах производства и упаковки. Батарейки не содержат кадмия и ртути — экологически чистый продукт. Батарейки прекрасно подходят как для энергоемких приборов, так и для устройств, со средним и низким потреблением энергии. Использование передовых технологий и современного оборудования позволило увеличить срок хранения батареек GP с 7 до 10 лет.

 

Аккумуляторные батареи позволяют значительно экономить на элементах питания. Они прекрасно работают в современных цифровых устройствах. Они прекрасно работают в современных цифровых устройствах. Аккумуляторы продаются предварительно заряженными, так что их можно использовать сразу. В зависимости от условий эксплуатации, срок службы аккумуляторов составляет до 500 циклов зарядки, поэтому каждый аккумулятор способен заменить собой до 2500 алкалиновых батареек — экономия очевидна!

 

Зарядные устройства предназначены для зарядки аккумуляторных батарей. Существующие версии позволяют заряжать от 2-х, до 8-х аккумуляторных батарей одновременно, питаясь от сети, автомобильного прикуривателя или любого адаптера USB 5B. Дополнительно зарядные устройства обеспечивают контроль исправности аккумуляторов и защиту от заряда обычных батареек. Представленная линейка зарядных устройств отличается широким ассортиментом, позволяющим разным категориям потребителей подобрать зарядное устройство с оптимальным для себя сочетанием технических характеристик, дизайна и цены.

 

Портативные внешние аккумуляторы — универсальный портативный блок питания от GP Batteries совместим с большинством смартфонов (iPhone, Sony, Samsung, HTC и т.д.), планшетов (iPad, Samsung Galaxy Tab и т.д.), и другими устройствами, использующими для заряда порт micro-USB, USB-C, Lightning. Внешние аккумуляторы выполнены из высококачественных компонентов, обеспечивающих высочайший уровень безопасности Вам и вашим устройствам. Наличия функции сквозного заряда позволяет одновременно заряжать и подключенное устройство и сам внешний аккумулятор. Просто подключите ваш аппарат когда зарядка «на нуле» и портативный блок питания быстро зарядит его батарею.

 

Литиевые элементы питания имеют низкий уровень саморазряда (не более 1% в год) и длительный срок хранения (более 10 лет). Характеризуются стабильной работой в широком диапазоне температур -40°С до +60°С. Имеют низкое внутреннее сопротивление и большую мощность. Обеспечивают 10–летний срок службы, необходимый по Европейским директивам в детекторах дыма, а также применяются в фототехнике, медицинском оборудовании, измерительных приборах и других устройствах.

 

Серебряно-цинковые и марганцево-цинковые элементы питания. Эти элементы представлены широкой гаммой типоразмеров и характеризуются высокой емкостью и высоким напряжением. Их отличают низкое внутреннее сопротивление и длительный срок хранения — 3 года. Саморазряд при хранении при комнатной температуре — менее 2% в год. Применяются в часах, калькуляторах,слуховых аппаратах, электронных  игрушках, зажигалках и пр.

 

Аккумуляторные батареи для радиотелефонов. GP Batteries имеет широкую гамму аккумуляторных батарей для радиотелефонов, характеризующихся различным напряжением и емкостью. Батареи подходят для большинства моделей радиотелефонов таких компаний как Panasonic, Philips, Doro, Senao и других.

 

Аккумуляторы 18650 — это литий-ионная батарейка, которая по форме напоминает пальчиковую батарейку, но на выходе имеет напряжение 3,7 В, а ее емкость составляет 2600мАч. Для сравнения обычная батарея AA или AAA имеет напряжение 1,5 В/1,2 В. Данные батареи используют там, где необходима большая емкость. Например, светодиодные фонари, фотооборудование, профессиональный инструмент, Медицинское оборудование профессионального и домашнего использования. Аккумуляторы имеют встроенный контроллер защиты предохраняющие аккумулятор от перезаряда и полного разряда. В линейке GP имеется как отдельно аккумуляторы, так и готовые решения аккумулятор + зарядное устройство.

 

Выбираем элементы питания для электронного проекта

Если вы разрабатываете устройство с автономным питанием, то, скорее всего, без долгих раздумий возьмете широко распространенный литиево-полимерный аккумулятор или же обычные батарейки формата AA. Но уверены ли вы, что в вашем конкретном случае это будет оптимальным решением? Давайте ознакомимся с альтернативными вариантами, а также разберемся, по каким критериям следует выбирать химические источники тока.

Основные критерии выбора

Прежде всего следует отметить, что разработчики зачастую не задумываются о том, каким образом готовые изделия будут попадать к конечному пользователю. Так, из-за ограничений, касающихся транспортировки батарей на основе лития, пересылка заказчику устройства с литий-полимерным аккумулятором по почте может оказаться непростой задачей. Однако проблемы с доставкой могут возникнуть не только из-за правил перевозки. Свинцово-кислотные батареи, например, очень тяжелы, поэтому их доставка может быть весьма затратной. Указанные факторы могут свести на нет любые преимущества батарей указанных типов.

Также разработчики часто упускают из виду условия, в которых будет эксплуатироваться изделие. Если устройство будет работать на открытом воздухе или в условиях промышленного предприятия, то температура в месте его установки может оказаться намного ниже или намного выше допустимой для батарей выбранного типа. Пока вы тестируете изделие в своей лаборатории при комнатной температуре, все идет прекрасно. А потом прибор оказывается, например, в Канаде на 40-градусном морозе или в Австралии на 45-градусной жаре и — сюрприз! – батареи работают совсем не так, как ожидалось. В химических источниках тока используется энергия протекающих в них химических реакций, которые при -40°C существенно замедляются (электролит вообще может замерзнуть), и батарея перестает работать. А в Австралии – обратная ситуация: на открытом солнце черный корпус легко может нагреться выше 70°C. При таких высоких температурах элементы определенных типов вполне могут устроить красивый фейерверк.

Если вы разрабатываете портативное устройство, то, выбирая тип элементов питания, в первую очередь обратите внимание на их размеры и вес. Возьмем, к примеру, слуховые аппараты. Думаю, никто не ожидает увидеть в слуховом аппарате свинцово-кислотную батарею.

И, конечно же, нельзя обойти вниманием такой параметр как напряжение элемента. Если для получения нужного напряжения придется использовать несколько элементов, то итоговая сборка может оказаться слишком громоздкой или попросту неудобной в применении. С напряжением напрямую связан и ток. Одни батареи способны отдавать очень большой ток, а другие с трудом могут работать даже на небольшую нагрузку. Соответственно, если вашему устройству требуется большой ток для питания двигателей, ярких светодиодов или для обеспечения требуемой производительности, то можно сразу исключить из рассмотрения многие типы батарей.

Расскажу одну историю. Недавно я испытывал экспериментальный автопилот, который управлял небольшим дроном с фотокамерой. Что-то пошло не так, и аппарат упал посреди поля. День был ветреный, стояла жара 42°C (107,6°F), а поле, на которое упал дрон, уже полгода не видело дождя. При падении большая 4-элементная литий-полимерная батарея помялась, в результате чего загорелась одна из ячеек. Постепенно одна за другой воспламенились и остальные ячейки, а потом огонь перекинулся на окружающую траву. К счастью, у нас с собой был огнетушитель – боюсь даже представить себе, что могло бы произойти, не потуши мы огонь (рис. 1). После этого случая мы стали использовать в своих дронах только LiFePO4-аккумуляторы, поскольку они не склонны к таким каскадным возгораниям, да и вообще более надежны. Хоть мне и нужна такая плотность энергии, которую обеспечивают литиевые аккумуляторы, но я вовсе не хочу выплачивать миллионные суммы, возмещая ущерб от пожара.

Рис. 1. Последствия деформации литий-полимерной батареи

Глядя на фотографию, можно подумать, что огонь не такой уж и сильный. Но представьте себе, что крушение произошло у дальней границы полетной зоны, прямо над деревьями. К тому времени, когда мы добрались бы до точки падения, вполне мог начаться серьезный пожар. Отдельно хочу подчеркнуть, что я разбил уже много аппаратов во время тестирования нового оборудования и/или программного обеспечения, но огнетушитель мне понадобился впервые. Вывод: даже несмотря на множество проведенных испытаний, в ситуации, подобной описанной, батарея может показать себя с неожиданной стороны.

Первичные и вторичные элементы питания

Выбирая тип элементов питания, подумайте о том, стоит ли использовать перезаряжаемые элементы (аккумуляторы). С одной стороны, очень удобно, когда в устройстве есть встроенная зарядка. С другой — это сразу же влечет за собой необходимость соблюдения самых разных нормативных требований и получения соответствующих сертификатов. Отдельно следует сказать о батареях на основе лития – они очень чувствительны к режиму заряда и при его несоблюдении могут легко самовоспламеняться. Другие электрохимические системы относятся к перезаряду более терпимо, не превращаясь в этом случае в реактивный снаряд.

Если ваше устройство будет долгое время храниться в бездействующем состоянии, а при работе должно будет демонстрировать непревзойденную надежность, то аккумуляторы, скорее всего, совсем не то, что вам нужно. В качестве примера можно привести такие устройства как индивидуальный аварийный радиомаяк или автоматический наружный дефибриллятор.

В чем же различие между первичными и вторичными элементами питания? Все очень просто – первичные элементы не могут заряжаться и используются однократно. Энергия в элементах обоих типов вырабатывается в результате химических реакций, однако в первичных элементах эти реакции необратимы. Вторичные элементы могут заряжаться и использоваться многократно в режиме «заряд-разряд».

Как правило, первичные элементы питания отличаются большей удельной плотностью энергии и более длительными сроками хранения по сравнению с их вторичными аналогами. С одной стороны, вторичные элементы могут быть более удобными в эксплуатации, поскольку их не нужно менять при разряде. С другой — они не могут долго храниться в заряженном состоянии, а их емкость, как правило, гораздо меньше емкости первичных элементов того же типоразмера.

Первое знакомство

В таблицах 1 и 2 приведены значения самых важных, на мой взгляд, параметров для всех электрохимических систем, рассматриваемых в статье.

Таблица 1. Первичные элементы питания

Тип	Щелочной	Литий-диоксид марганцевый	Литий-дисульфид железный	Воздушно-цинковый	Серебряно-цинковый
Стоимость	Низкая	Умеренная	Очень высокая	Умеренная	Высокая
Напряжение, В	1,5…1,65	3,0…3,3	1,4…1,8	1,35…1,65	1,55
Удельная емкость, Вт*ч/кг	85…190	150…330	297	442	130
Объемная емкость, Вт*ч/л	250…434	300…710	580	1673	500
Рабочая температура, °C	-20…54	-30…60	-40…60	-10…55	KOH: -28…55; NaOH: -10…55
Ток разряда, С*	Низкий (< 0,1)	Очень низкий (< 0,02)	Умеренный (0,5…1,0)	Очень низкий (< 0,06)	Сверхнизкий (< 0,002)
Саморазряд, %	< 0,3 в месяц	1 в месяц	0,2…0,3 в месяц	0,4 в месяц	0,4 в месяц

* Для параметра «Ток разряда» символ «C» означает емкость батареи. Таким образом, для батареи емкостью 2500 мА * ч ток разряда 0,1 C будет равен 250 мА.

Таблица 2. Вторичные элементы питания

Тип	Свинцово-кислотный	Никель-кадмиевый*	Никель-метал-гидридный	Никель-цинковый	Литий-ионный	Литий-полимерный	Литий-железо-фосфатный
Стоимость	Низкая	Не применяются	Умеренная	Умеренная	Умеренная	Высокая	Высокая
Напряжение, В	2,1	Не применяются	1,2	1,65	3,7	3,7	3,2
Удельная емкость, Вт * ч/кг	30…40	Не применяются	100	70	100…265	100…265	90…130
Объемная емкость, Вт * ч/л	60…75	Не применяются	400	280	250…620	250…730	340
Рабочая температура, °C	-20…+50	Не применяются	-20…60	0…50	-20…60	-20…60	-20…60
Ток разряда, С	Высокий (3)	Не применяются	Умеренный (1)	Высокий (3)	Умеренный (1…1,5)	Очень высокий (> 10)	Умеренный (0,3…1)
Саморазряд, %	3…6 в месяц	Не применяются	0,5…4 в день; 1…2 в месяц (LSD)	13 в месяц	0,35…2,5 в месяц	0,35…2,5 в месяц	6 в месяц

* Применение никель-кадмиевых аккумуляторов во вновь разрабатываемых устройствах запрещено на всей территории Европейского Союза.

Щелочные элементы питания

Почти 80% всех производимых в мире батарей составляют щелочные, или, как их часто называют, «алкалиновые», элементы. Щелочные элементы относятся к классу первичных элементов питания. Они выпускаются в корпусах самых разных типоразмеров (рис. 2): в цилиндрических (AAA, AA, C, D), в плоских корпусах типа «таблетка», в призматических корпусах в виде сборок из нескольких элементов (9-вольтовые батареи). Замечу, что это стандартные типоразмеры элементов питания, в таких же корпусах изготавливаются элементы и других типов.

Рис. 2. Внешний вид щелочных элементов питания

Номинальное напряжение щелочного элемента составляет 1,5 В, при этом напряжение свежей батарейки может составлять 1,5…1,65 В в зависимости от ее качества. Остаточное напряжение полностью разряженного элемента будет лежать в диапазоне 0,8…1,0 В.

Такое напряжение хорошо подходит для питания большинства современных электронных схем, требующих 3,3 В. Чтобы получить такое напряжение, будут нужны три последовательно соединенных элемента и стабилизатор с очень малым падением напряжения. По мере истощения элементов выходное напряжение будет снижаться, но большинство ИС нормально работают и при пониженном напряжении. И все же, из-за того что в таких же форм-факторах выпускаются и вторичные элементы с номинальным напряжением 1,2 В, на практике для питания 3,3-вольтовых устройств рекомендуется использовать сборки из не менее чем четырех элементов.

Ток, который могут отдавать щелочные элементы питания, сравнительно небольшой, причем от отдаваемого тока напрямую зависит и полезная емкость. Так, обычный элемент AA при токе нагрузки 25 мА будет иметь емкость порядка 2700 мА*ч, а при увеличении тока до 500 мА полезная емкость элемента уменьшится практически вдвое.

Щелочные элементы не имеют никаких ограничений при транспортировке авиатранспортом, и их можно найти практически в любом супермаркете, продуктовом или хозяйственном магазинах в любой точке земного шара. Поэтому заменить вышедшие из строя батарейки не составит никакого труда. Конечно, батарейки производства известных компаний могут стоить достаточно дорого. В то же время батарейки менее раскрученных брендов, а также батарейки собственных торговых марок магазинов могут оказаться очень дешевыми, хотя и будут иметь немного меньшую емкость. Но даже это всегда верно – вполне может случиться так, что емкость такой дешевой батарейки окажется выше емкости брендовой.

У щелочных элементов питания есть один досадный недостаток – они протекают. Некоторые известные производители гарантируют 100% герметичность своих батареек, поэтому, в зависимости от назначения вашего устройства, возможно, стоит переплатить за фирменные элементы питания. Протекание происходит из-за того, что при определенных условиях в процессе разряда батарейки внутри нее образуется водород. Избыточное давление этого газа может вызвать разрушение прокладки между корпусом батарейки и колпачком или привести к разрыву предохранительной мембраны. После того как герметичность будет нарушена, кислота начнет вытекать с одновременным образованием кристаллов, вызывая коррозию большинства металлов.

Щелочные батарейки хорошо поддаются переработке, поэтому во многих супермаркетах и магазинах канцтоваров по всему миру, особенно в Европе, установлены контейнеры для сбора отработанных батареек.

Литиевые батареи (первичные элементы)

При производстве литиевых батареек бытового назначения используются, главным образом, две технологии: литий-диоксидмарганцевая (Li-MnO₂) и литий-дисульфиджелезная (Li-FeS₂). Диоксид-марганцевые элементы имеют номинальное напряжение 3…3,3 В и обычно выпускаются в плоских цилиндрических корпусах типа «таблетка». Дисульфид-железные элементы, как правило, выпускаются в корпусах AAA/AA, чтобы их можно было использовать вместо щелочных элементов соответствующих типоразмеров.

В настоящее время существуют определенные ограничения на авиаперевозки литиевых батарей любых электрохимических систем. Некоторые авиалинии, службы доставки и почтовые службы либо полностью запрещают провоз литиевых батарей в самолетах, либо разрешают провозить их только в составе бытовой аппаратуры. К сожалению, это не просто чья-то прихоть. Из-за возгорания некачественно собранных или попросту дефектных литиевых (как первичных, так и вторичных) элементов питания перевозчики уже потеряли несколько грузовых самолетов, а также было зафиксировано множество пожаров, вызванных литиевыми батареями. При желании вы можете найти информацию об этих инцидентах в архивах NTSB и CTSB.

Литий-диоксидмарганцевые ИП

Литиевые элементы этой электрохимической системы представлены на рынке наиболее широко. Вы наверняка найдете их в электронных часах или на плате своего компьютера, то есть везде, где требуется высокая плотность энергии и малый уровень саморазряда. С ростом температуры скорость саморазряда элементов этого типа резко увеличивается, поэтому они лучше всего подходят для устройств, работающих при комнатной температуре.

Номинальное напряжение литий-диоксидмарганцевого элемента равно 3,0 В, при этом ЭДС нового элемента составляет около 3,3 В. Напряжение полностью разряженного элемента будет находиться на уровне 2,0 В. Если мы возьмем элемент емкостью 2500 мА*ч и будем разряжать его током от 5 до 100 мА, то увидим, что изменение тока разряда в указанных пределах практически не влияет на емкость элемента. Однако уже при токе 200 мА эффективная емкость элемента уменьшится до 1700 мА * ч, а если увеличить ток разряда до 300 мА, то эффективная емкость элемента снизится до значения 1300 мА*ч. Литий-диоксидмарганцевые элементы хорошо переносят кратковременные перегрузки по току, но не способны отдавать большой ток в непрерывном режиме. Кроме того, емкость этих элементов очень сильно зависит от температуры. Так, при температуре 60°C и токе разряда 40 мА мы сможем полностью израсходовать емкость упомянутого элемента (2500 мА*ч), а при снижении температуры до 0°C емкость элемента уменьшится до 2200 мА * ч. В области отрицательных температур потеря емкости еще заметнее – при изменении температуры с -10°C до -20°C емкость рассматриваемого элемента упадет с 1800 мА*ч до 1000 мА*ч.

Элементы в корпусах типа «таблетка» наиболее распространенных типоразмеров можно найти как в обычных магазинах, так и в супермаркетах. К сожалению, в магазинах эти элементы обычно лежат рядом с более дешевыми щелочными элементами таких же типоразмеров. Из-за этого пользователь вашего устройства, сам того не желая, может купить вместо литий-ионной батарейки щелочную. А если вы применили в устройстве литиевые элементы питания именно из-за их большей емкости или устойчивости к большим импульсным токам, то оно просто не будет работать должным образом.

Литий-дисульфиджелезные ИП

Если вам нужен источник тока, способный работать при очень низкой температуре, то у вас практически нет вариантов – мало кто сможет сравниться по этому параметру с литий-дисульфиджелезными элементами. Именно по этой технологии изготавливаются элементы Energizer Lithium/Lithium Advanced, выпускаемые в корпусах типоразмеров A и AA. По сравнению со щелочными, эти элементы питания имеют очень высокую стоимость 1 Ватт-часа энергии. Тем не менее, если ваше устройство должно работать в течение долгого времени, или если замена разрядившихся батарей будет затруднена, элементы этого типа могут оказаться единственным подходящим вариантом. Лично я применил эти батареи в одном из своих устройств, которое должно было работать при температуре -50°C – у меня просто не было другого выбора.

Номинальное напряжение литий-дисульфиджелезных элементов составляет 1,5 В, а ЭДС полностью заряженного элемента – около 1,7 В. При полном разряде батареи ее напряжение падает до 0,8 В. Помимо способности работать при низких температурах, элементы этого типа очень хорошо ведут себя при постоянном разряде относительно высоким током. Емкость элементов Energizer Lithium форм-фактора АА почти в два раза больше емкости щелочных элементов того же типоразмера. И, что гораздо более важно, эта емкость практически не уменьшается при токах до 1 А. В таком режиме элемент способен отдать практически всю свою емкость, равную 3500 мА*ч, в то время как щелочная батарейка при этих же условиях сможет отдать только треть от своей номинальной емкости, рассчитанной на малый разряд тока.

Элементы этого типа можно приобрести в большинстве крупных супермаркетов. В обычных магазинах шаговой доступности вы их вряд ли найдете, поскольку они не пользуются спросом из-за достаточно высокой стоимости.

Воздушно-цинковые ИП

Воздушно-цинковые батарейки выпускаются лишь в нескольких типоразмерах и используются, главным образом, в слуховых аппаратах. Элементы этого типа имеют довольно большую удельную энергоемкость, однако отличаются очень коротким сроком службы с момента активации. Один из полюсов воздушно-цинковой батарейки при изготовлении закрывают защитной наклейкой, которая препятствует попаданию воздуха внутрь. Кислород, содержащийся в воздухе, выполняет функцию катода, поэтому батарейка начинает работать сразу же после удаления наклейки. Весь объем анода заполнен электролитом, который поглощает содержащуюся в воздухе влагу, из-за чего его эффективность снижается. Кроме того, из-за реакции с углекислым газом уменьшается проводимость электролита. Все это приводит к тому, что срок службы любого воздушно-цинкового элемента составляет всего 7…12 дней с момента активации, независимо от того, использовался он по назначению или нет. Так что если вы разрабатываете миниатюрное устройство, которое допускает частую замену элемента питания, то батарейка этого типа может оказаться идеальным вариантом.

Номинальное напряжение воздушно-цинковой батарейки равно 1,4 В, а остаточное напряжение полностью разряженной батарейки – 1,05 В. Несмотря на то, что элементы этого типа имеют наибольшую энергоемкость среди всех электрохимических систем, представленных на рынке, их нагрузочная способность не так уж и велика. Нагрузка, при которой от элемента постоянно потребляется 8 мА, а импульсами через каждые 2 часа – 24 мА, по мнению компании Energizer, уже считается большой. Стандартный ток разряда для элемента емкостью 600 мА*ч составляет 5 мА. Эффективная емкость воздушно-цинковых батареек также очень сильно зависит от температуры, а при температуре ниже -10ºC химическая реакция в батарее практически прекращается.

Батарейки для слуховых аппаратов можно приобрести в центрах сурдопротезирования. Благодаря своей доступности эти батарейки могут стать неплохим решением, несмотря на маленький срок службы.

Серебряно-цинковые батарейки

Серебряно-цинковые элементы питания (рис. 3) выпускаются только в форм-факторе «таблетка» и стоят довольно дорого. В аналогичных корпусах выпускаются и щелочные элементы с таким же напряжением, однако последние имеют гораздо меньшую емкость. Если вам нужен компактный источник, способный в течение многих лет питать ваше устройство небольшим током, вам определенно стоит обратить внимание на серебряно-цинковые элементы.

Рис. 3. Внешний вид серебряно-цинковых ИП

Номинальное напряжение элементов этого типа немного выше, чем у щелочных – 1,55 В, а разряжать их можно до напряжения 1,2 В. При изменении температуры с комнатной до -20ºC емкость серебряно-цинковых элементов питания линейно снижается до 50% от номинального значения. Серебряно-цинковые элементы способны отдавать только очень маленький ток – в подавляющем большинстве технической документации на батарейки этого типа приводятся разрядные кривые для тока, равного всего лишь 0,2 мА. К тому же, эти батарейки совершенно не держат импульсную нагрузку.

Серебряно-цинковые элементы найти в магазинах намного сложнее, чем щелочные таких же типоразмеров. Когда я изучал ассортимент магазинов Великобритании, то смог найти в корпусах типа «таблетка» только щелочные и литий-ионные батарейки. Конечно, их несложно заказать в интернет-магазине, но вряд ли вы сможете купить такую батарейку взамен разрядившейся, когда пойдете за продуктами.

Свинцово-кислотные источники питания

Свинцово-кислотные аккумуляторы (рис. 4) отличаются очень низкой стоимостью одного ватт-часа, но при этом они довольно громоздкие и очень тяжелые. Аккумуляторы этого типа применяются, главным образом, на автотранспорте и в системах сигнализации. Если вам необходимо обеспечить энергией удаленную стационарную систему, то свинцово-кислотная аккумуляторная батарея наверняка окажется тем источником питания, который вам нужен, особенно если погодные условия позволят подзаряжать аккумулятор от солнечных элементов в светлое время суток. Помимо всего прочего, аккумуляторные батареи этого типа не требуют каких-то особых режимов зарядки и вполне безопасны при эксплуатации. Таким образом, из аккумулятора емкостью 100 А*ч получится надежный источник питания, который сможет с длительное время и с минимальными затратами обеспечивать энергией самые разные системы.

Рис. 4. Внешний вид свинцово-кислотного аккумулятора

Номинальное напряжение одного свинцово-кислотного элемента составляет 2,1 В, но они практически никогда не используются по одиночке. Обычно они изготавливаются в виде батарей из 3, 6 или 12 элементов. Аккумуляторы для охранных систем содержат 3 или 6 элементов, аккумуляторы для легковых автомобилей и резервных источников питания – 6 элементов, а аккумуляторы для грузовиков – 12. Ток разряда в импульсном режиме просто поражает воображение – типичный аккумулятор легкого грузовика на морозе обеспечивает пусковой ток свыше 7 С!

Отработанные свинцово-кислотные аккумуляторы нельзя просто выбрасывать в мусор, поскольку они содержат свинец и серную кислоту и могут представлять серьезную опасность при повреждении корпуса. В большинстве специализированных магазинов вы можете получить скидку при покупке нового аккумулятора, сдав свой старый аккумулятор на утилизацию.

Никель-кадмиевые батарейки

Никель-кадмиевая технология – достаточно старая. К настоящему времени аккумуляторы этого типа практически полностью вытеснены никель-металлгидридными (о них чуть ниже), а применение никель-кадмиевых аккумуляторов в новых устройствах запрещено по всей Европе. Элементы этой электрохимической системы очень дешевы и, что особенно заманчиво, способны выдерживать большие токи разряда. Тем не менее, опасность этих элементов для окружающей среды перевешивает все их достоинства.

Рис. 5. Никель-кадмиевые батарейки

В связи с тем, что данная технология запрещена к использованию в Европе, ее можно считать устаревшей и даже не принимать в расчет при разработке новых устройств.

Никель-металлгидридные ХИТ

В отличие от никель-кадмиевых источников тока, никель-металлгидридные аккумуляторы используются очень широко. Если вы разрабатываете устройство для бытового применения, NiMH-аккумуляторы являются одними из основных кандидатов на роль источника питания. Хоть они и не могут похвастать такой же энергоемкостью, как аккумуляторы на основе лития, зато их можно свободно перевозить любым видом транспорта, они не склонны к самовозгоранию при несоблюдении режима зарядки и чрезвычайно бюджетны. Никель-металлгидридные элементы не подходят для устройств с большим потреблением, а также обладают весьма заметным саморазрядом. В настоящее время разработаны новые электрохимические системы с малым саморазрядом, однако их энергоемкость остается по-прежнему невысокой.

Номинальное напряжение NiMH-аккумулятора меньше чем у щелочной батареи того же типоразмера (1,2 В против 1,5 В). Это может стать препятствием для их использования в устройствах, рассчитанных на более высокое напряжение щелочных элементов. Напряжение холостого хода полностью разряженного NiMH-элемента составляет 0,9 В. Несмотря на то что аккумуляторы данного типа не рассчитаны на большие токи разряда, они, тем не менее, способны выдерживать разряд током до 2 С.

Существенной проблемой при использовании NiMH-элементов был и остается их сильный саморазряд. Поэтому была разработана новая технология производства этих аккумуляторов, позволяющая изготавливать аккумуляторы с низким уровнем саморазряда (LSDNiMH). Такие аккумуляторы могут терять до 1% своей емкости в месяц, что уже сопоставимо с саморазрядом первичных элементов. Однако такое улучшение достигается ценой уменьшения емкости элемента на 8…10%. С другой стороны, обычные NiMH-аккумуляторы могут терять до 20% емкости в первый день после заряда и до 4% в день в последующие дни. Поэтому для устройств с небольшим потреблением некоторое снижение емкости LSD-элементов может оказаться несущественной платой за увеличенный срок службы.

NiMH-элементы легко найти в магазинах, однако я рекомендую при покупке внимательно проверять их емкость. Было замечено, что крупные компании изготавливают элементы типоразмеров C и D не совсем честным образом: они помещают в пластиковые корпуса соответствующих габаритов элементы меньших типоразмеров. Естественно, емкость таких элементов меньше, чем можно было бы ожидать, глядя на их размер, а стоят они дороже чем «честные» элементы менее известных производителей. Другими словами, даже у такого известного производителя как Energizer можно найти элементы типоразмеров AA, C и D одинаковой емкости и сопоставимого веса.

Никель-цинковые элементы 

Если меньшее, чем у щелочных, напряжение никель-металлгидридных аккумуляторов не позволяет применить их в вашем устройстве, то, возможно, вам стоит обратить внимание на никель-цинковые элементы, имеющие достаточно высокое напряжение. Хотя никель-цинковые аккумуляторы были изобретены еще в 1901 году, их промышленное производство началось относительно недавно, только после того как смогли решить вопрос чрезвычайно короткого срока службы. В настоящее время никель-цинковые элементы питания обеспечивают такое же число циклов «заряд-разряд», что и NiMH. Ксожалению, элементы по-прежнему имеют довольно существенный саморазряд, скорость которого значительно возрастает после примерно 30 циклов.

Никель-цинковые элементы имеют номинальное напряжение 1,65 В, которое сразу после зарядки может достигать значения 1,85 В. Соответственно, если устройство рассчитано на применение NiMH или щелочных элементов, то при установке никель-кадмиевых элементов напряжение питания некоторых компонентов может превысить максимально допустимое, в зависимости от того, сколько элементов соединено последовательно. При полном разряде напряжение элемента снижается до 1,1…1,2 В. Разрядные кривые, которые производители указывают в документации, приводятся, как правило, для тока, равного 3 С или больше. По этим кривым можно заметить, что величина тока разряда практически никак не сказывается на емкости элемента. Поэтому никель-цинковые элементы питания будут очень разумным выбором для устройств, потребляющих большой ток в постоянном или импульсном режимах.

Недостаток у этих элементов, на мой взгляд, всего один, но очень существенный – это большой саморазряд. В течение месяца элемент теряет свыше 10% своего заряда. Если ваше устройство должно работать от одного комплекта батарей несколько месяцев, то NiZn-элементы, очевидно, не ваш вариант. Если же вам необходим большой ток или напряжение, которое не могут обеспечить NiMH-элементы, и при этом допускается более частая зарядка аккумуляторов, то с этим недостатком вполне можно смириться.

В настоящее время NiZn-элементы выпускаются, как правило, в виде аккумуляторов типоразмеров АА и ААА. Правда, я смог найти их только в интернет-магазинах — в локальных магазинах электроники и фототехники, где я побывал, их не было в наличии.

Литиевые (вторичные) элементы питания

Как и литиевые батарейки, аккумуляторы на основе лития практически «невыездные» из-за их предрасположенности к самовозгоранию. Наверняка вы слышали разные истории о телефонах, ноутбуках или планшетах, которые неожиданно превратились в настоящий файербол. А виновник один и тот же – литиевый аккумулятор. Во многих странах воздушная перевозка элементов питания этого типа полностью запрещена. И даже на перевозку наземным транспортом могут накладываться определенные ограничения. Из-за этого при продаже устройств со встроенным литиевым аккумулятором могут возникнуть серьезные проблемы. У меня большой опыт использования литиевых аккумуляторов и я считаю, что их пожароопасность, все же, несколько преувеличена. С другой стороны, я несколько раз становился свидетелем их возгорания, так что эту особенность литиевых аккумуляторов всегда нужно иметь в виду.

Литиевые элементы питания определенных электрохимических систем обеспечивают превосходную плотность энергии, а также просто огромные токи разряда. Обратной стороной таких выдающихся характеристик служит высокая чувствительность этих элементов к переразряду, перезаряду, перегреву и превышению допустимого тока разряда. Если в конструкции вашего решения используется литиевый аккумулятор, то вы должны в обязательном порядке предусмотреть подходящие схемы зарядки и защиты. Кроме того, в таких устройствах обычно имеются термодатчики для контроля температуры элементов питания, которые позволяют отключать устройство в случае сильного разогрева элементов во время заряда или разряда.

При изготовлении литиевых элементов питания используются самые разные электрохимические системы, и в общем случае вы можете даже не знать, что именно покупаете. Чаще всего в продаже встречаются литий-кобальтовые (LiCoO₂)элементы, которые обычно маркируются кодом «ICR». Также весьма популярны литий-марганцевые (LiMn₂O₄) элементы, которые обычно маркируются кодом «IMR».Марганец гораздо дешевле кобальта, к тому же марганцевые элементы имеют более высокое номинальное напряжение (3.9 В против 3.7 В). Однако марганцевые элементы обеспечивают меньшую удельную плотность энергии. Сильноточные аккумуляторы изготавливаются по системе литий-марганец-никель (LiNiMnCoO₂) и обычно маркируются кодом «INR». Элементы последнего типа имеют очень хорошую энергоемкость, поэтому именно из них изготавливаются аккумуляторные батареи для электротранспорта. Все перечисленные электрохимические системы могут использоваться и в элементах, имеющих литий-полимерную конструкцию. А о литий-железофосфатных (LiFePO₄) элементах мы поговорим отдельно.

Литий-ионные и литий-полимерные элементы питания

Основное различие между двумя этими типами элементов – в конструкции. В литий-полимерных элементах имеется тонкая микропористая полимерная мембрана, поры которой заполнены гелеобразным электролитом. Такая конструкция позволяет увеличить удельную плотность энергии, а также величину разрядного тока. С другой стороны, эта мембрана отрицательно влияет на надежность элементов, поскольку из-за нее возрастает вероятность возникновения короткого замыкания в элементе или его перегрева. А это, в сочетании с большей энергоемкостью, значительно увеличивает их пожароопасность.

Обе разновидности литиевых аккумуляторов выпускаются как в цилиндрических, так и в призматических (плоских) корпусах. Просто литий-ионные элементы, как правило, дешевле из-за менее сложной конструкции.

Номинальное напряжение литиевого элемента составляет 3.7 В, при этом напряжение заряда не должно превышать 4. 2 В. Литиевые элементы нельзя разряжать ниже 3.0 В. При разряде элемента ниже 2.8 В, он получает необратимые повреждения, и его ресурс сильно уменьшается. Одновременно увеличивается вероятность воспламенения во время заряда или при глубоком разряде.

Литий-железофосфатные

Литий-железофосфатные (LiFePO₄) элементы относятся к классу литий-ионных элементов. В отличие от элементов прочих электрохимических систем на основе лития, литий-железо-фосфатные элементы более безопасны, при этом они имеют меньшую энергоемкость и меньшее напряжение.

Номинальное напряжение литий-железофосфатных элементов составляет 3.2 В, а безопасное напряжение разряженного элемента составляет 2.2 В. При разряде до 2.0 В возможно необратимое повреждение элемента. Элементы этого типа имеют на 20% меньший пиковый разрядный ток и емкость по сравнению с литий-ионными и, особенно, литий-полимерными элементами той же массы и объема. Если источник питания вашего устройства должен обеспечивать большой ток и при этом должен быть более безопасным, чем источник на основе литиевых аккумуляторов, то литий-железофосфатные элементы  – ваш выбор.

Напомню историю, рассказанную в самом начале статьи. Пока я отлаживал программу, мой дрон падал один, а то и два раза в неделю. До поры до времени, несмотря на все эти падения, элементы питания выглядели как новые. Однако в какой-то момент внутри элемента произошло короткое замыкание, и он загорелся. Литий-полимерные элементы, которые имеют меньшую емкость, довести до такого состояния гораздо сложнее. Я по-всякому издевался над сборками емкостью 100-200 мАч, пытаясь добиться возгорания, но у меня ничего не вышло. Намного большую опасность представляет перезаряд элементов, даже для батарей меньшей емкости.

Источник: https://octopart.com

WA Производитель аккумуляторов сталкивается с обвинениями в поставке американских технологий в Китай

«Мы любим чистую энергию не только потому, что она чистая, но и потому, что это рабочие места», — сказал губернатор Вашингтона Джей Инсли местной газете Everett Herald , когда он посетила штаб-квартиру компании в Мукилтео в 2017 году.

Но, несмотря на многомиллионное государственное финансирование, в прошлом году UniEnergy внезапно закрылась, уволила последних сотрудников и была вынуждена искать защиты в соответствии с главой 11 Кодекса США о банкротстве.

При всей поддержке, которую получила компания, ей нечего было показать, кроме нескольких аккумуляторов размером с грузовой контейнер, которые разрядились в течение года, и нескольких более новых, меньших версий, которые так и не прошли демонстрационный этап.

Проблемы компании еще не закончились. Начинающий конкурент обращается к UniEnergy за переводом рабочих мест, предназначенных для американской земли. А в прошлом месяце National Public Radio тщательно изучило, как компания «передала технологию Китаю», что вызвало резкий упрек со стороны сенатора-республиканца от Флориды Марко Рубио.

«Слишком долго [Коммунистическая партия Китая] захватывала жизненно важные технологии США с помощью незаконных средств и небрежности государственных органов и бизнеса», — написал Рубио в письме в Министерство энергетики.

Побочный ущерб, оставленный после этого, гораздо более обширен, чем сообщалось ранее, как обнаружил InvestigateWest. Компания должна примерно 35 миллионов долларов сотрудникам, консультантам, правительствам, инвесторам и компаниям-партнерам. Коммунальные компании, купившие аккумуляторы на сумму более 12 миллионов долларов, остались с шелухой размером с транспортный контейнер, полной токсичных химикатов. Арендодатель был обременен кучей брошенного лабораторного оборудования и невыплаченной арендной платой на сумму более 317 000 долларов. Ферма авокадо, вложившая 468 000 долларов, не получила ни батарей, ни своих денег.

«Глубоко обеспокоенное» тем, как компания передала американские технологии Китаю и другим иностранным организациям, Министерство энергетики завершает месячный «официальный обзор» того, что произошло. Он также использует UniEnergy в качестве тематического исследования в расширенном обзоре, который может иметь национальные последствия для того, как в будущем технология, финансируемая государством, будет лицензироваться частному сектору.

Действительно, вполне возможно, что UniEnergy осталась в рамках своего соглашения с правительством из-за расплывчатости 42-летнего закона, Закона Бэя-Доула, который регулирует управление лицензиями на технологии. С новыми правилами, объявленными в прошлом году, администрация Байдена устраняет то, что она называет лазейками в этом законе, и дала понять, что хочет вернуть рабочие места в сфере производства экологически чистой энергии домой.

Но сначала следует обзор эпических взлетов и падений UniEnergy, который, по словам чиновников, не является узким по масштабу, а представляет собой исследование «от колыбели до могилы», которое возвращает федеральных чиновников к самым истокам компании.

Гэри Янг, основатель бывшей UniEnergy Technologies, беседует с репортером 10 августа 2022 г. (Дэн Делонг/InvestigateWest)

Гэри Янг, основатель бывшей UniEnergy Technologies, беседует с репортером 10 августа 2022 г. (Дэн Делонг/InvestigateWest)

Жидкая энергия

Родившийся в сельской местности на полуострове Далянь в Китае, 59-летний Гэри Ян, ныне гражданин США, приехал в Америку в 1990-х годах. Он получил докторскую степень. в Университете Коннектикута, провел постдокторское исследование в Карнеги-Меллон и получил, как он выразился, «приятную» работу в качестве государственного ученого в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде, штат Вашингтон, примерно в 200 милях к юго-востоку от Сиэтла.

Примерно в 2007 году Ян и другие начали исследования проточных ванадиевых окислительно-восстановительных батарей. Изобретен в 19В 80-х годах батареи используют жидкий раствор, называемый электролитом, для хранения и высвобождения энергии.

Через годы проб и ошибок команда Янга открыла революционный коктейль химических веществ, который мог хранить в два раза больше энергии, чем другие ванадиевые батареи того времени. Battelle Memorial Institute, некоммерческая организация, управляющая национальной лабораторией правительства США, запатентовала изобретение в 2010 году.

Лю разработала план с Яном и другим ученым из правительства США по продаже новой батареи. Бизнесмен станет мажоритарным владельцем нового предприятия под названием UniEnergy Technologies, а его компании в Китае будут поставлять электролит и другие компоненты.

Эта договоренность имела смысл для Янга. В Китае уже была налажена цепочка поставок. И как ученый он знал химию, но не знал, как сделать полноценную батарею.

В 2012 году Ян основал компанию UniEnergy и получил от правительства «полуэксклюзивную» лицензию на технологию, а это означало, что только три предприятия могли одновременно использовать смесь электролитов, исследованную на федеральном уровне.

У UniEnergy было преимущество перед другими лицензированными компаниями: китайский бизнесмен был готов вложить более 72 миллионов долларов, а японская фирма была готова вложить еще 12 миллионов долларов.

Впрочем, это не имеет значения. К концу все это исчезнет.

Рик Винтер, основатель бывшей UniEnergy Technologies, разговаривает с репортером, 10 августа 2022 г. (Дэн Делонг/InvestigateWest)

Рик Винтер, основатель бывшей UniEnergy Technologies, разговаривает с репортером, 10 августа 2022 г. (Дэн Делонг/InvestigateWest)

Сбой системы

Проблемы быстро возникли на электрической подстанции в Эверетте.

Боб Андерсон, технический руководитель коммунального округа округа Снохомиш, сказал, что коммунальный округ должен был провести серию испытаний набора батарей UniEnergy в период с июля 2017 года по август 2018 года. Если что-то пойдет не так, датчик сработает. сигнал тревоги и выключите систему. Бригады UniEnergy выезжали, чтобы решить проблему и вернуть батарею в эксплуатацию.

На вопрос, сколько раз срабатывал будильник, Андерсон попросил уточнить: «Сколько раз в неделю?»

Казалось, все компоненты вышли из строя. Из топливных элементов вытек кислый электролит. Насосы, перекачивающие химикаты, вышли из строя. Электропровод окислился. Вода попала внутрь контейнера от дождя и конденсата.

Они едва смогли провести какие-либо испытания.

«Когда вы не можете пройти тест продолжительностью три или четыре дня, это дает вам представление о частоте этих сигналов тревоги и отключении системы», — сказал Андерсон. «Было очень сложно обеспечить непрерывную работу».

В конце концов, по его словам, представители UniEnergy признали, что аккумуляторная система не будет работать. Предложили забрать, переработать электролит и предоставить более надежный аккумулятор нового поколения. По словам Андерсона, они были обязаны предоставить коммунальному округу округа Снохомиш что-то, что работало по гарантии. Но округ хотел, чтобы потенциальная замена сначала работала в другом месте.

Никто из ЮниЭнерджи никогда не приезжал забирать старые аккумуляторы. Транспортные контейнеры все еще стоят на подстанции, в них содержится почти 100 000 галлонов опасных отходов. Коммунальный округ надеется заключить контракт с кем-то, чтобы удалить его где-то в этом году.

Стоимость системы превышает 12 миллионов долларов. Более трети этой суммы было оплачено Вашингтонским фондом чистой энергии. Коммунальный округ оплатил остальную часть счета с помощью налогоплательщиков.

Грант также помог профинансировать проект UniEnergy стоимостью 7 миллионов долларов США в Пуллмане. По словам представителя Avista Utilities, он также был выведен из эксплуатации в течение года.

Боб Кирхмайер, бывший руководитель коммунальных служб, участвовал в создании государственного фонда чистой энергии и выступал в качестве консультанта программы. Он не жалеет, что на проекты UniEnergy пошли государственные деньги. По его словам, технологии стартапов сопряжены с неотъемлемым риском: 

«Если мы коллективно собираемся совершить этот энергетический переход, преследуя эти смелые цели обезуглероживания на протяжении десятилетий, иногда нам приходится идти на риск, а иногда случаются неудачи», — сказал он.

Аккумуляторы UniEnergy для транспортных контейнеров в конечном итоге отправились в Калифорнию, Теннесси, Нью-Мексико, Нью-Йорк, Гавайи, Германию и Италию.

Какими бы впечатляющими они ни выглядели, сегодня ни один из них не работает.

Контейнеры с ванадиевым электролитом, сфотографировано 10 августа 2022 года. (Dan DeLong/InvestigateWest)

Контейнеры с ванадиевым электролитом, сфотографировано 10 августа 2022 года. (Dan DeLong/InvestigateWest)

«Последний вздох»

В 2017 году Ян предоставил китайской компании Rongke Power сублицензию на создание новой линейки аккумуляторов под названием ReFlex. В течение следующих нескольких лет роботы-манипуляторы на заводе в Китае собрали около 100 аккумуляторов примерно для 10 площадок по всему миру.

Изящный и компактный — размером с холодильник — ReFlex стал «последним вздохом» для UniEnergy, сказал Рик Винтер, который стал генеральным директором в 2018 году. 

Более компактная конструкция батареи была способом проникнуть на новые рынки, где не было места для грузовых контейнеров, таких как небоскребы Нью-Йорка.

UniEnergy прекратила сборочные работы в США. По словам Уинтера, более легкую модель ReFlex было проще транспортировать целиком, и компания уже увольняла сотрудников, чтобы остаться на плаву.

«Должен ли я уволить их больше, чтобы я мог построить производственную линию, которая уже существует в Китае?» он спросил.

Решение перенести все производство в Китай нарушило условие технологической лицензии, согласно которому продукция должна «производиться в основном в Соединенных Штатах».

Это также не понравилось некоторым сотрудникам компании в Вашингтоне.

«Это были доллары налогоплательщиков США, которые пошли в Министерство энергетики, государственное учреждение для исследований по разработке этой ИС [интеллектуальной собственности], в лицензионных соглашениях которой были оговорены положения о продажах в США, производстве в США, рабочих местах в США и поддержке рынка», — говорится в сообщении. Крис Ховард, бывший инженер по контролю качества в UniEnergy, который с тех пор перешел в конкурирующую компанию Forever Energy.

Федеральные чиновники заявили, что вскоре могут опубликовать окончательный отчет о своей проверке того, что произошло с ванадиевым электролитом, финансируемым налогоплательщиками, вместе с набором рекомендаций. По данным Министерства энергетики, ванадиевый электролит — лишь одна из многих федеральных технологий, которые по ошибке были отправлены за границу, что привело к эрозии цепочек поставок в США.

Многое известно: большая часть аккумуляторов ReFlex была произведена и собрана в Китае. Насосы привезены из Германии. Тем не менее, Ян утверждает, что UniEnergy соблюдала требования. По его словам, исследователи все еще базируются в Мукилтео. Так же поступили и инженеры, разработавшие систему управления батареями. И некоторые ключевые компоненты были получены из других мест в стране.

Лидеры UniEnergy боролись с термином «в значительной степени произведенным», который уходит корнями в Закон Бэя-Доула 1980 года, двухпартийный закон, призванный способствовать коммерциализации федеральных технологий с предпочтением американских рабочих мест.

«Недостаточно определений того, что означает эта фраза, — сказал Крис Виллани, юрисконсульт UniEnergy, исследовавший этот вопрос после того, как он пришел на борт в 2017 году. — Это повсюду».

В переписке по электронной почте в 2019 году Ян обратился к представителям Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории с просьбой разъяснить, что Rongke Power может делать со своей сублицензией. Менеджеры подтвердили, что Rongke Power может производить и продавать батареи с использованием федеральной технологии, и пояснили, что все, что продается в США, должно производиться в основном внутри страны.

Тем не менее, Уинтер сказал, что UniEnergy отправила систему ReFlex в национальную лабораторию для тестирования, и не было сомнений, что она произведена в Китае.

— Они знали, откуда это взялось, — сказал Винтер.

Проточная ванадиевая батарея Reflex, фото 10 августа 2022 г. (Dan DeLong/InvestigateWest)

Проточная ванадиевая батарея Reflex, фото 10 августа 2022 г. (Dan DeLong/InvestigateWest)

Сухой колодец

Во время пандемии UniEnergy немного выжила благодаря кредиту по федеральной программе защиты заработной платы — почти 580 000 долларов, чтобы удержать на плаву 26 работников. Компания не могла претендовать на получение второго кредита PPP из-за того, что она принадлежит китайцам.

До этого один из последних кредитов, полученных UniEnergy, был в 2018 году от Western Technology Inc., калифорнийской венчурной кредитной компании, на сумму 4 миллиона долларов. Это быстро испарилось.

Так же поступили и деньги от их благотворителей в Китае. У основных инвесторов компании были финансовые проблемы дома, и UniEnergy не приносила прибыли.

Геополитика тоже испортилась.

«Кто бы мог подумать, что Трамп станет президентом?» — сказал Ян.

С новым президентом началась новая торговая война. Высокие тарифы на китайские товары лишили возможности продавать аккумуляторы в США. Увольнения следовали за увольнениями, за увольнениями. Уинтер наблюдал, как количество сотрудников компании сократилось с 74 человек в 2017 году до 11 человек в 2021 году, что пощадило основную команду исследователей и инженеров.

Компания просрочила арендную плату еще летом 2019 года и вообще перестала платить в октябре 2020 года, согласно судебным документам.

На еженедельном совещании в 2019 году Винтер объявил о планах перевести команду США в Китай, в штаб-квартиру Rongke Power, на четыре месяца. Инвесторы согласились выплачивать зарплату работникам, если они пересекут Тихий океан. По словам Уинтера, это был способ удержать их в платежной ведомости, пока компания теряла деньги.

План не был полностью реализован. По словам Уинтера, американские сотрудники находились в Китае всего несколько недель, прежде чем вернуться.

В начале 2021 года, когда компания накапливала неоплаченные счета, на сцену вышел самопровозглашенный «белый рыцарь»: Крейг Джонс хотел купить UniEnergy.

56-летний Джонс руководил JSM Construction, девелоперской компанией в Южной Калифорнии. На рубеже тысячелетий ему приписывают поддержку центра Санта-Моники многофункциональной застройкой. По его словам, в то время люди выступали против строительства, но ему было все равно.

— Я разрушитель, — сказал Джонс. «Я здесь, чтобы помешать».

Когда в конце нулевых рынок жилья рухнул, он переехал в Юго-Восточную Азию, оставив после себя кучу разорванных контрактов и судебных исков, с судебными решениями против него на общую сумму в десятки миллионов долларов. Там он продолжал заниматься недвижимостью еще некоторое время, пока не разразилась пандемия. По его словам, у него был «кризис среднего возраста от COVID», и он хотел заняться чистой энергией.

Он вернулся в Америку в поисках нуждающейся компании. UniEnergy отвечает всем требованиям. Джонс посетил предприятие в Мукилтео и встретился с сотрудниками. На собраниях он записывал свои идеи на доске. Он хотел поселиться. Он полагал, что любой, у кого есть дом, может приобрести проточную ванадиевую батарею.

Джонс и представители UniEnergy подписали соглашение в апреле 2021 года. Оно внезапно сорвалось.

Панель управления проточной ванадиевой батареей Reflex, фото 10 августа 2022 г. (Dan DeLong/InvestigateWest)

Панель управления проточной ванадиевой батареи Reflex, фото 10 августа 2022 г. (Dan DeLong/InvestigateWest)

«Плана не было»

7 апреля 2021 г. компания Western Technologies направила уведомление о намерении продать залоговое имущество UniEnergy путем частной продажи. Компания не платила по кредиту почти год. Залог включал почти все оставшиеся активы UniEnergy, включая лицензию на технологию.

22 апреля UniEnergy освободила свою штаб-квартиру в Мукилтео, оставив после себя кучу аккумуляторов и химикатов. Последние 11 сотрудников не вернулись на работу.

«Плана не было», — сказал Виллани, юрист UniEnergy. «Эти ребята бегают, как цыплята с отрубленными головами, пытаясь понять: «Боже мой, что мы сейчас делаем?» Это был хаотичный беспорядок».

Дэвид Ванек, генеральный директор Western Technologies, заявил в суде США по делам о банкротстве, что его фирма искала покупателей, но они стучались во все те же двери, что и UniEnergy. Появились два кандидата: Forever Energy Джонса и еще одна новая компания, Vanadis Power.

Vanadis Power была создана в Нидерландах в 2020 году, чтобы стать европейским торговым подразделением UniEnergy. Ян и Винтер указаны на сайте как члены-основатели.

Глава Vanadis Рулоф Платенкамп долгое время работал в нефтяной отрасли. Он предложил купить активы вместе с немецким промышленником Гельмутом Ребстоком, генеральным директором TGOOD Global, производящего сборные подстанции.

24 августа 2021 года Western Technologies согласилась продать активы Ванадису, объяснив, что они сделали лучшее предложение и что Джонс никогда не продемонстрировал, что у него есть доступ к капиталу. Сделка требовала всего 273 000 долларов авансом, а со временем было выплачено еще несколько миллионов.

Джонс назвал это «полностью фиктивной продажей». Он сказал, что Western Technologies никогда не обращала на него внимания. Он сказал, что Ян и Винтер пытались избежать долгов и не допустить, чтобы федеральное изобретение попало в руки американцев.

«Это просто жадные старики, которые облажались и не хотят сдаваться», — сказал он.

В преддверии продажи национальная лаборатория дала добро на передачу лицензии на технологию Vanadis Power.

Ссылаясь на конфиденциальность клиентов, сотрудники лаборатории не комментируют, что им известно о компании Vanadis Power, где она находится или о ее планах продолжать сотрудничество с китайскими компаниями.

Когда сделка с Forever Energy развалилась, Джонс перешел в наступление, предупредив национальную лабораторию о том, что UniEnergy не соблюдает условия лицензии, и обратился к журналистам с просьбой подготовить материал для расследования.

Джонс также возглавил усилия по принудительному банкротству UniEnergy. Согласно судебным документам, Джонс собрал потенциальных кредиторов и оплатил гонорары адвокатов. В суде по делам о банкротстве юристы заявили, что продажа Vanadis Power представляла собой мошенническую передачу активов. Судья сказал, что спор, по первоначальным представлениям, был «ногой в двери».

В мае этого года федеральный судья постановил объявить UniEnergy Technologies банкротом, преобразовав дело в главу 7 о ликвидации активов компании.

В июне национальная лаборатория аннулировала технологическую лицензию Vanadis Power за неуплату лицензионных отчислений и невыполнение других требований.

Между тем сборочная линия ReFlex в Китае отключилась, сказал Ян.

Умри, пытаясь

Что бы ни заняло место UniEnergy, если что-то и случится, ей будет сложно поддерживать те же китайские связи. Хотя Трамп больше не президент, некоторые из его торговых политик остались нетронутыми.

В прошлом году Министерство энергетики объявило о новых федеральных правилах лицензирования технологий, названных «U.S. Положение о конкурентоспособности », вносящее поправки в Закон Бэя-Доула. В соответствии с правилами все федеральные технологические лицензии, в том числе неисключительные, теперь включают требование, чтобы продукты в основном производились в США. Это также относится к продуктам, продаваемым на международном уровне, которые ранее были освобождены.

Кроме того, министерство требует письменного уведомления о любых изменениях в собственности или передаче лицензии, чтобы попытаться удержать иностранные компании от скупки американских инноваций.

«Если эти компании получили выгоду от инвестиций налогоплательщиков, а затем развернулись и перевели эти рабочие места за границу, я просто очень расстроен этим, и вы тоже должны быть», — сказала министр энергетики Дженнифер Грэнхольм в видео .

Что касается Форевер Энерджи, представитель сообщил, что компания получила временную лицензию на технологию электролита и ищет постоянную. Джонс планирует нанять тысячи людей на завод недалеко от Шривпорта, штат Луизиана. Чтобы это произошло, на веб-сайте Forever Energy говорится, что компания подает заявку на получение кредита Министерства энергетики в размере 1,6 миллиарда долларов. Это будет одна из самых крупных сумм денег, выданных в истории департамента.

Джонс сказал, что он все еще верит, что что-то вроде ReFlex может работать.

— Мы умрем, пытаясь, — сказал он.

Тем временем Ян и Винтер в прошлом году зарегистрировали новую компанию в Вашингтоне. Они назвали его Эндуро. Они говорят, что у них есть клиент, но не раскрывают, кто это и как будет выглядеть продукт. Они сказали, что подают заявку на получение еще одной технологической лицензии на смешанный кислотный электролит, который Ян помог изобрести.

По мере продвижения процедуры банкротства новая компания также владеет некоторыми бывшими активами UniEnergy на неприметном складе в Сиэтле. Во время недавнего интервью Уинтер указал на ряд бездействующих аккумуляторов ReFlex и посетовал на кончину UniEnergy.

«За что мы действительно цепляемся, так это за то, что мы действительно разработали и выпустили потрясающий продукт, и он находится прямо там», — сказал он. «Еще немного разочаровывает то, что мы как бы выдыхались в самый неподходящий момент». Посетите invw.org/newsletters , чтобы подписаться на еженедельные обновления

Спасибо, iOS 16.1, за иконку батареи iPhone, которую мы всегда хотели

Эта история является частью Focal Point iPhone 2022, сборника новостей, советов и советов CNET по самому популярному продукту Apple.

Apple выпустила две бета-версии iOS 16.1 для разработчиков с тех пор, как iOS 16 была выпущена ранее в этом месяце, и оба обновления устраняют основные жалобы на поддержку и дизайн нового значка батареи. iOS 16 вернула процент заряда батареи в строку состояния iPhone после того, как Apple убрала эту функцию с выпуском iPhone X в 2017 году из-за нехватки места для различных датчиков, таких как камера и микрофон.

Итак, да, он вернулся. Но многие пользователи iPhone не слишком довольны этим. Во-первых, некоторые iPhone не получили новый индикатор процента заряда батареи. Во-вторых, некоторым пользователям не нравится, как он был переработан. К счастью для обеих групп, оказывается, что Apple прислушивается.

Подробнее : iOS 16 не будет работать на каждом iPhone. Будет ли это работать на вашем?

Вот что вам нужно знать.

Сейчас играет: Смотри: Объяснение iPhone 14 Pro от Apple, Pro Max Dynamic Island

3:49

Что случилось с индикатором состояния батареи на iPhone?

Раньше iPhone отображал точный процент заряда батареи прямо в строке состояния. Но после выпуска iPhone X, который представил выемку — черную полосу в верхней части вашего устройства, в которой находятся динамик и камера — на экране не осталось достаточно места, чтобы процент заряда батареи отображался в строке состояния. , поэтому Apple отключила эту функцию.

Конечно, вы можете провести пальцем вниз от верхнего правого угла вашего iPhone, чтобы просмотреть точный процент в Центре управления, но это означает, что вы не можете посмотреть процент заряда батареи в пределах любое приложение или с главного экрана. И почти невозможно определить точный процент только по значку батареи, что не очень хорошо, если ваш iPhone близок к разрядке.

iOS 16 повторно вводит процент заряда батареи обратно в строку состояния внутри существующего значка батареи.

В каких моделях iPhone не будет возвращена функция процента заряда батареи?

Не все пользователи iPhone с iOS 16 увидят новую функцию процента заряда батареи в строке состояния, что некоторых расстраивает. Хотя официального заявления о том, почему некоторые модели исключены из этой функции, не было, похоже, это связано с более низкой плотностью пикселей для некоторых устройств и нехваткой места для других.

Согласно этой странице поддержки Apple, следующие модели не поддерживают эту функцию:

• iPhone XR
• iPhone 11
• iPhone 12 Mini
  
• iPhone 13 Mini
  
900 Процент заряда батареи на iPhone, которые не поддерживают новую функцию, заключается в том, чтобы либо добавить виджет батареи на экран блокировки/главный экран, либо провести пальцем вниз в правом верхнем углу вашего iPhone, чтобы просмотреть процент заряда батареи рядом со значком батареи (вместо внутри Это).

Тем не менее, новая функция процента заряда батареи появится в iPhone XR, iPhone 11 и iPhone Minis с iOS 16.1, которая была выпущена на прошлой неделе для разработчиков. Вы можете узнать, как скачать его здесь, но достаточно скоро он должен быть представлен широкой публике.

Даже некоторые люди, у которых есть эта функция, недовольны ее дизайном 

Не всем нравится дизайн нового значка процента заряда батареи. Хотя сам процент заряда батареи всегда виден в строке состояния на поддерживаемых устройствах, сам значок батареи всегда отображается как полный, независимо от того, находится ли телефон в режиме ожидания, заряжается или находится в режиме пониженного энергопотребления — меняется только цвет. Так что это может быть немного запутанным, если вы просто посмотрите на это.

Единственный раз, когда дизайн действительно меняется, это когда уровень заряда батареи достигает 20% или меньше — значок батареи отображается как разряженный или заряженный примерно на пятую часть и становится красным.

В Твиттере Микаэль Йоханссон создал мокап, который показывает изменение значка батареи вместе с процентом. Тысячам людей понравился твит, и многие согласились, что это улучшение по сравнению с текущим дизайном.

Нет ничего плохого в том, что выпустила Apple, но я думаю, что мог бы предпочесть что-то вроде Альтернативы A для индикатора батареи pic.twitter.com/a44879РИФк

— Микаэль Йоханссон (@michaelnevernot) 10 августа 2022 г.

Apple прислушалась и изменила дизайн значка процента заряда батареи в iOS 16.1

Судя по всему, Apple услышала критику со стороны пользователей iPhone и изменила дизайн значка процента заряда батареи в iOS 16.1, которая в настоящее время находится во второй бета-версии для разработчиков. Как показали макеты, опубликованные Микаэлем Йоханссоном в Интернете, многие люди предпочитали значок разрядившейся батареи вместе с процентным значением.

И это именно то, на что Apple меняет значок батареи, как вы можете видеть в твите ниже, опубликованном Федерико Витиччи. Вместо того, чтобы просто уменьшаться в процентах, дизайн значка батареи также истощается, что упрощает просмотр того, насколько полностью (или разряжен) заряд батареи.

Однако iOS 16.1 все еще далек от выпуска для широкой публики. Если вы действительно хотите это сейчас, вот как загрузить бета-версию для разработчиков.

Итак, начнем: Apple изменила дизайн значка процента заряда батареи в iOS 16.1 beta 2. Теперь он показывает правильный уровень заряда 🎉 pic.twitter.com/15tvFUCaPx

— Федерико Витиччи (@viticci) 20 сентября 2022 г.

Как вернуть процент заряда батареи обратно в строку состояния на iOS 16

Независимо от того, что вы думаете о дизайне, вы должны хотя бы попробовать функцию процента заряда батареи, если ваш iPhone поддерживает ее.

Чтобы просмотреть процент заряда батареи в строке состояния вашего iPhone, все, что вам нужно сделать, это обновить до iOS 16. Вы можете подождать, пока ваш iPhone предупредит вас всплывающим уведомлением, или принудительно обновить вручную, перейдя к Настройки > Общие > Обновление ПО.

После обновления вы должны увидеть процентное значение на значке батареи в правом верхнем углу экрана — из любого места на вашем iPhone. Таким образом, вы можете внимательно следить за тем, когда ваш iPhone заряжен или близок к разрядке аккумулятора, и когда вам следует начать его зарядку.

Хотя этот параметр включен по умолчанию, вы можете перейти к Настройки > Аккумулятор и включить Процент заряда батареи , чтобы убедиться, что он работает. Когда ваше устройство заряжается, значок батареи становится полностью зеленым, показывая вам процентное значение, а в режиме низкого энергопотребления значок батареи становится полностью желтым, но снова с процентным значением внутри.

Если вы отключите функцию «Процент заряда батареи», вы удалите цифры из строки состояния и вернетесь к старому дизайну значка батареи.

Нельсон Агилар/CNET

Чтобы узнать больше, узнайте все, что Apple представила на мероприятии Far Out. Кроме того, вот лучшие предложения iPhone 14.

Местные исследователи стремятся создать идеальную батарею. Ставки не могут быть выше.

Приз? Идеальный аккумулятор.

Исследователи и компании по всему миру стремятся решить проблему хранения чистой энергии, когда солнце не светит на солнечные фермы или ветер не крутит турбины. Конечно, хорошие батареи уже широко используются в электромобилях и стенах Tesla Power, но эти батареи в основном основаны на литии, кобальте, марганце, никеле и других редких материалах. Они дорогие, легковоспламеняющиеся, а их материалы доступны в ограниченном количестве и всего в нескольких местах, в том числе в Китае, Конго и некоторых самых глубоких частях океана.

Связанный: Нерассказанная история происхождения литий-ионных аккумуляторов в Бостоне

В будущем, когда возникнут огромные потребности в хранении электроэнергии, батареи, сделанные из более дешевых и легкодоступных компонентов, станут необходимостью.

Реклама

---

---

Садоуэй говорит, что он разработал алюминий и серу, которые имеются в изобилии и легко доступны, о чем он подробно рассказал в недавней статье в журнале Nature, и сейчас он находится в процессе испытаний.

«Благодаря этой технологии нет необходимости полагаться на материалы из Конго или Китая», — сказал Садовей, почетный профессор химии материалов Массачусетского технологического института. «Он получен с соблюдением этических норм, дешев, эффективен и не может загореться».

Проблема с аккумулятором назревала уже некоторое время. Несмотря на то, что стоимость лития выросла в три раза за последний год из-за сочетания растущего спроса на электромобили и перебоев с поставками в Китае, литий-ионные батареи, тем не менее, стали менее дорогими и более эффективными в последние годы. , спровоцировав бум в отрасли хранения энергии. По данным американской Ассоциация чистой энергии, отраслевая торговая группа. Гигаватт электроэнергии или тысяча мегаватт достаточны для питания примерно 700 000 домов.

Связанный: у массового стартапа есть лучший способ переработки аккумуляторов электромобилей

Небольшие системы хранения энергии для дома и бизнеса также значительно выросли: в первой половине этого года было установлено рекордное количество мощностей — более 700 мегаватт-часов.

Но стране, скорее всего, в ближайшие годы потребуются сотни гигаватт накопительной емкости — более чем в сто раз больше, чем существует сегодня, — чтобы обеспечить непрерывный свет, когда возобновляемые источники энергии перестанут производить электроэнергию или перестанут производить ее в достаточном количестве.

В связи с растущим мировым спросом и сокращением предложения материалов, используемых в современных батареях, будет трудно создать безуглеродную экономику без новой аккумуляторной технологии, говорят аналитики в области энергетики.

Это давление на систему будет только возрастать по мере того, как все больше оффшорных ветряных и солнечных батарей заменяют нефть и природный газ, что требует хранилищ, которые могут поддерживать электричество в течение более длительных периодов времени, сказал Джейсон Бервен, вице-президент по хранению энергии в Американской ассоциации чистой энергии.

«Очень важно, чтобы мы делали в США все возможное, чтобы вывести на рынок новые технологии, — сказал он. «Это будет иметь решающее значение для надежности системы».

Объявление

---

---

В Новой Англии, где в водах к югу от Мартас-Винъярд строится первая крупная морская ветряная электростанция, запланировано множество проектов по крупномасштабному хранению энергии. Один литий-ионный проект в Карвере, который планируется открыть через два года и который, как ожидается, станет одним из крупнейших подобных заводов в регионе, сможет хранить 150 мегаватт энергии в десятках конструкций размером с грузовой контейнер рядом с подстанцией Eversource.

Но в целом обещанные хранилища медленно возводятся, отчасти из-за глобального кризиса цепочки поставок и проблем с подключением аккумуляторных заводов к сети. По данным Американской ассоциации чистой энергии, на национальном уровне более одного гигаватт проектов, которые должны были быть запущены в этом году, были отложены или отменены в результате этих проблем.

Массачусетс уже имеет более 300 мегаватт-часов емкости для хранения энергии, и, согласно плану штата по климату, планируется увеличить еще 800. Государство поставило цель установить к 2025 году крупномасштабные накопители энергии мощностью 1000 мегаватт-часов9.0005

Защитники окружающей среды в Массачусетсе выразили надежду, что технологические прорывы ускорят внедрение больших аккумуляторных систем хранения, тем более что в водах региона строятся новые морские ветряные электростанции мощностью в тысячи мегаватт.

Кайл Мюррей, старший защитник политики Массачусетского центра Acadia, назвал текущие темпы внедрения в регионе «ужасно медленными».

«Нам нужно ускорить процесс, чтобы мы могли достичь наших государственных целей по обезуглероживанию и справиться с чрезвычайной климатической ситуацией», — сказал он. «В настоящее время у нас есть батареи, которые уже могут сделать некоторые чудесные вещи для общества, и нам нужно развертывать их больше. Это должно сочетаться с разработкой и внедрением новых удивительных технологий».

Реклама

---

---

Давая надежду на это желание, рынок новых аккумуляторных технологий внезапно становится горячим. Деньги влились в поколение стартапов из Массачусетса, которые теперь стремятся разработать более качественные, легкие и долговечные хранилища. Пейзаж также усеян теми, кто пытался и потерпел неудачу, в частности, легендарное банкротство десять лет назад другой дочерней компании MIT, A123 Systems, которая, несмотря на многообещающую новую технологию, не смогла добиться коммерческого успеха.

В своем офисе в Уотертауне, где 15 сотрудников работают на 20 000 квадратных футов в основном пустого пространства, Садоуэй надеется на другой результат и перевернет рынок хранения энергии.

Получив 8 миллионов долларов от инвесторов для своей новой компании Avanti, названной в честь старого спортивного автомобиля, который он любил, Садоуэй планирует заполнить офис дополнительными сотрудниками и оборудованием для тестирования и сборки аккумуляторов.

«Мы должны продемонстрировать, что эта технология готова к передаче в руки клиента», — сказал он.

В качестве электродов в его батареях используется алюминий, самый распространенный металл на планете, и еще один распространенный материал — сера. Между тем они используют широко доступную расплавленную соль для поддержания электрического тока.

В ранних экспериментах, описанных в статье Nature, Садоуэй смог показать, что его батарея может выдерживать сотни циклов зарядки без значительной потери емкости. Они стоят примерно одну шестую от стоимости литий-ионных аккумуляторов за элемент.

Реклама

---

---

Команда Садовея работает над прототипом, похожим на Tesla Powerwall, хотя они говорят, что он должен стоить вдвое дешевле и служить в 10 раз дольше. Они предполагают, что батареи размером с холодильник также могут в конечном итоге накапливать энергию из сети и приводить в действие транспортные средства.

«Это будет 40 часов освещения для одного дома, достаточно, чтобы пережить времена, когда вы не получаете всю необходимую вам возобновляемую энергию», — сказал Луис Ортис, исполнительный директор Avanti и бывший студент Садовея в Массачусетском технологическом институте.

Несмотря на надежду, что технология окажется жизнеспособной, другие исследователи аккумуляторов скептически относятся к амбициям Avanti.

«Приятно волноваться, но называть это святым Граалем преждевременно», — сказал Роберт Мессингер, адъюнкт-профессор химического машиностроения Городского колледжа Нью-Йорка, посвятивший годы изучению батарей. «Нужно быть осторожным каждый раз, когда предлагается новая технология аккумуляторов».

Он и другие отметили, что рабочая температура батареи составляет более 200 градусов, что считается высокой, и что электролиты в виде расплавленных солей очень кислые и могут вызывать коррозию других компонентов батареи.

Ючен Гуо, председатель программы материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Риверсайде, сказал, что «есть вопросы об этой технологии, на которые необходимо ответить».

«Это супербезопасно, и вместимость относительно высока, но я по-прежнему настроен скептически», — сказал он. «Высокие температуры могут стать большим препятствием для широкого применения».

Для Садоуэя следующие несколько лет дадут компании время, чтобы ответить скептикам и доказать жизнеспособность их технологии.

Компания Sadoway имеет большой опыт вывода на рынок новой аккумуляторной технологии из лаборатории. Предыдущая компания, которую он основал, Ambri, была выбрана для предоставления технологии жидкометаллических аккумуляторов для строительства крупного хранилища энергии для Microsoft.

Эта технология, по его словам, была разработана для обеспечения хранения энергии для гораздо более крупных объектов, хотя, возможно, его более новые и дешевые батареи могут в конечном итоге вытеснить потребность в жидком металле. Аккумуляторы Ambri работают при температурах почти в пять раз выше, чем у новых разрабатываемых аккумуляторов, и могут хранить до 100 мегаватт энергии. 9″ как можно скорее», — сказал он.

— Мы движемся так быстро, как можем, — сказал Садоуэй.

Отвечая скептикам, он отметил, что были серьезные сомнения в эффективности литий-ионных батарей, когда ученые впервые начали предлагать их в 19 веке.90-е.

«Читая раннюю литературу, кто бы мог подумать, что химия создаст многомиллиардную индустрию?» он сказал. «У нас много работы».

---

С Дэвидом Абелем можно связаться по адресу [email protected]. Подпишитесь на него в Твиттере @davabel.

DOE объясняет…Батарейки | Министерство энергетики

Офис Наука

Аккумуляторы и аналогичные устройства принимают, хранят и выдают электроэнергию по требованию. Батареи используют химию в форме химического потенциала для хранения энергии, как и многие другие повседневные источники энергии. Например, бревна хранят энергию в своих химических связях до тех пор, пока горение не преобразует энергию в тепло. Бензин накапливает химическую потенциальную энергию до тех пор, пока она не преобразуется в механическую энергию в двигателе автомобиля. Точно так же, чтобы батареи работали, электричество должно быть преобразовано в форму химического потенциала, прежде чем его можно будет легко хранить. Батареи состоят из двух электрических выводов, называемых катодом и анодом, разделенных химическим материалом, называемым электролитом. Для приема и высвобождения энергии батарея подключается к внешней цепи. Электроны движутся по цепи, в то время как ионы (атомы или молекулы с электрическим зарядом) движутся по электролиту. В перезаряжаемой батарее электроны и ионы могут двигаться в любом направлении по цепи и электролиту. Когда электроны движутся от катода к аноду, они увеличивают химическую потенциальную энергию, тем самым заряжая батарею; когда они движутся в другом направлении, они преобразуют эту химическую потенциальную энергию в электричество в цепи и разряжают батарею. Во время зарядки или разрядки противоположно заряженные ионы перемещаются внутри батареи через электролит, чтобы сбалансировать заряд электронов, движущихся по внешней цепи, и создать устойчивую перезаряжаемую систему. После зарядки батарею можно отключить от цепи, чтобы сохранить химическую потенциальную энергию для последующего использования в качестве электричества.

Батарейки были изобретены в 1800 году, но их химические процессы сложны. Ученые используют новые инструменты, чтобы лучше понять электрические и химические процессы в батареях, чтобы создать новое поколение высокоэффективных накопителей электроэнергии. Например, они разрабатывают улучшенные материалы для анодов, катодов и электролитов в батареях. Ученые изучают процессы в перезаряжаемых батареях, потому что они не полностью меняются местами при зарядке и разрядке батареи. Со временем отсутствие полного реверсирования может изменить химический состав и структуру материалов батареи, что может снизить производительность и безопасность батареи.

Управление науки и хранения электроэнергии Министерства энергетики США

Исследования, проведенные при поддержке Управления науки Министерства энергетики и Управления фундаментальных наук об энергетике (BES), привели к значительным улучшениям в области накопления электроэнергии. Но мы все еще далеки от комплексных решений для хранения энергии следующего поколения с использованием совершенно новых материалов, которые могут значительно увеличить количество энергии, которую может хранить батарея. Это хранилище имеет решающее значение для интеграции возобновляемых источников энергии в наше электроснабжение. Поскольку совершенствование аккумуляторных технологий необходимо для широкого использования подключаемых к сети электромобилей, хранение также является ключом к снижению нашей зависимости от нефти в качестве транспорта.

BES поддерживает исследования отдельных ученых и многопрофильных центров. Крупнейшим центром является Объединенный центр исследований в области хранения энергии (JCESR), центр инноваций в области энергетики Министерства энергетики. Этот центр изучает электрохимические материалы и явления на атомном и молекулярном уровне и использует компьютеры для разработки новых материалов. Это новое знание позволит ученым разработать более безопасное хранилище энергии, которое прослужит дольше, быстрее заряжается и имеет большую емкость. По мере того, как ученые, поддерживаемые программой BES, добиваются новых успехов в науке об аккумуляторах, эти достижения используются прикладными исследователями и промышленностью для улучшения приложений в области транспорта, электросетей, связи и безопасности.

Хранение электроэнергии Факты

• Нобелевская премия по химии 2019 года была присуждена совместно Джону Б. Гуденафу, М. Стэнли Уиттингему и Акире Йошино «за разработку литий-ионных аккумуляторов».
• Электролитный геном в JCESR создал вычислительную базу данных с более чем 26 000 молекул, которые можно использовать для расчета основных свойств электролита для новых усовершенствованных батарей.

Ресурсы и связанные с ними термины

• Потребности в фундаментальных исследованиях для хранения электроэнергии нового поколения
Проект материалов
• и геном электролита
• Скрытая архитектура накопителя энергии
• Заглядывая в аккумуляторы: рентгеновские лучи раскрывают тайны литий-ионных аккумуляторов
• Запуск разработки литий-ионных аккумуляторов
• Научное открытие: двоюродный брат поваренной соли может сделать накопление энергии более быстрым и безопасным

 

Научные термины могут сбивать с толку. Объяснения DOE предлагают простые объяснения ключевых слов и понятий в фундаментальной науке. В нем также описывается, как эти концепции применяются к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики, помогая Соединенным Штатам преуспеть в исследованиях во всем научном спектре.

Центр данных по альтернативным видам топлива: Аккумуляторы для электромобилей

В большинстве подключаемых гибридов и полностью электрических транспортных средств используются подобные литий-ионные аккумуляторы.

Системы накопления энергии, обычно батареи, необходимы для полностью электрических транспортных средств, подключаемых гибридных электромобилей (PHEV) и гибридных электромобилей (HEV).

Типы систем накопления энергии

Следующие системы накопления энергии используются в полностью электрических транспортных средствах, PHEV и HEV.

Литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи в настоящее время используются в большинстве портативных электронных устройств, таких как сотовые телефоны и ноутбуки, из-за их высокой энергии на единицу массы по сравнению с другими системами хранения электроэнергии. Они также имеют высокое отношение мощности к весу, высокую энергоэффективность, хорошие характеристики при высоких температурах и низкий саморазряд. Большинство компонентов литий-ионных аккумуляторов могут быть переработаны, но стоимость восстановления материалов остается проблемой для отрасли. Министерство энергетики США также поддерживает Премию за переработку литий-ионных аккумуляторов, чтобы разработать и продемонстрировать выгодные решения для сбора, сортировки, хранения и транспортировки отработанных и выброшенных литий-ионных аккумуляторов для возможной переработки и восстановления материалов. В большинстве современных полностью электрических транспортных средств и PHEV используются литий-ионные аккумуляторы, хотя точный химический состав часто отличается от химического состава аккумуляторов бытовой электроники. Продолжаются исследования и разработки, направленные на снижение их относительно высокой стоимости, продление срока их службы и решение проблем безопасности в отношении перегрева.

Никель-металл-гидридные батареи

Никель-металл-гидридные батареи, обычно используемые в компьютерном и медицинском оборудовании, имеют разумную удельную энергию и удельную мощность. Никель-металлогидридные батареи имеют гораздо более длительный жизненный цикл, чем свинцово-кислотные батареи, они безопасны и устойчивы к небрежному обращению. Эти батареи широко используются в HEV. Основными проблемами, связанными с никель-металлгидридными батареями, являются их высокая стоимость, высокий саморазряд и выделение тепла при высоких температурах, а также необходимость контроля потерь водорода.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи могут быть рассчитаны на большую мощность, они недороги, безопасны и надежны. Однако низкая удельная энергия, плохие характеристики при низких температурах, а также короткий календарный и жизненный цикл препятствуют их использованию. Разрабатываются усовершенствованные свинцово-кислотные аккумуляторы большой мощности, но эти аккумуляторы используются только в имеющихся в продаже электромобилях для вспомогательных нагрузок.

Ультраконденсаторы

Ультраконденсаторы накапливают энергию в поляризованной жидкости между электродом и электролитом. Емкость накопления энергии увеличивается по мере увеличения площади поверхности жидкости. Ультраконденсаторы могут обеспечивать транспортным средствам дополнительную мощность при ускорении и подъеме на холм, а также помогают восстанавливать энергию торможения. Они также могут быть полезны в качестве вторичных накопителей энергии в транспортных средствах с электроприводом, поскольку они помогают электрохимическим батареям выравнивать мощность нагрузки.

Утилизация аккумуляторов

Электромобили появились на автомобильном рынке США относительно недавно, поэтому лишь небольшое их количество подошло к концу срока службы. Поскольку автомобили с электроприводом становятся все более распространенными, рынок переработки аккумуляторов может расшириться.

Широко распространенная переработка аккумуляторов предотвратит попадание опасных материалов в поток отходов как в конце срока службы аккумулятора, так и в процессе его производства. Извлечение материалов из рециркуляции также вернет критические материалы обратно в цепочку поставок и увеличит внутренние источники таких материалов. В настоящее время ведется работа по разработке процессов переработки аккумуляторов, которые сводят к минимуму воздействие на жизненный цикл использования литий-ионных и других типов аккумуляторов в транспортных средствах. Но не все процессы переработки одинаковы и требуют разных методов разделения для извлечения материала:

• Плавка : Процессы плавки извлекают основные элементы или соли. Эти процессы сейчас работают в больших масштабах и могут работать с несколькими типами батарей, включая литий-ионные и никель-металлгидридные. Плавка происходит при высоких температурах, когда органические материалы, включая электролит и угольные аноды, сжигаются в качестве топлива или восстановителя. Ценные металлы извлекаются и отправляются на аффинаж, чтобы продукт был пригоден для любого использования. Другие материалы, в том числе литий, содержатся в шлаке, который теперь используется в качестве добавки к бетону.
• Прямое восстановление : С другой стороны, некоторые процессы переработки напрямую восстанавливают материалы, пригодные для использования в батареях. Компоненты разделяются различными физическими и химическими процессами, и все активные материалы и металлы могут быть восстановлены. Прямое восстановление представляет собой низкотемпературный процесс с минимальным потреблением энергии.
• Промежуточные процессы : Третий тип процесса находится между двумя крайностями. В таких процессах могут использоваться несколько типов батарей, в отличие от прямого восстановления, но материалы извлекаются дальше по производственной цепочке, чем при плавке.

Разделение различных материалов для аккумуляторов часто является камнем преткновения при восстановлении ценных материалов. Таким образом, конструкция батареи, предусматривающая разборку и переработку, важна для успеха электромобилей с точки зрения устойчивости. Стандартизация батарей, материалов и конструкции элементов также упростит и удешевит переработку.

См. отчет: Техническая и экономическая целесообразность использования бывших в употреблении аккумуляторов для электромобилей в стационарных устройствах.

Дополнительная информация

Узнайте больше об исследованиях и разработках аккумуляторов на страницах хранения энергии Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и на странице аккумуляторов Управления автомобильных технологий Министерства энергетики США.

Батарейки Energizer | Все типы аккумуляторов

Батарейки от Energizer | Все типы батарей
• Мощность
  • • Энерджайзер МАКС _®
    • Energizer _® Ultimate Lithium ^™
    • Энергетик Перезарядка _®
    • Сравнить батареи
    • Батарейки для слуховых аппаратов
    • Специальные батареи
    • Сравнить батареи
    • Найти замену специальным батареям
  • • Слуховой аппарат
    • Специальность
    • Поиск запасных батарей специального назначения
  • • АА
    • ААА
    • С
    •  
    • Д
    • 9В
    • Специальность
    • Сравнить батареи
    • Найти замену специальным батареям
  • • Базовое зарядное устройство
    • Профессиональное зарядное устройство
    • Зарядное устройство на 1 час
    • Зарядное устройство
    • Универсальное зарядное устройство
    • Сравните зарядные устройства
  • Поиск по типу
  • АА
  • ААА
  • С
  • Д
  • 9В
  • Специальность
  • О батареях
  • Техническая информация
  • Научный центр
  • Центр кроликов
  • ОЕМ
  • Подробнее Energizer _® Power Products
  • О батареях
  • Техническая информация
  • Научный центр
  • Центр кроликов
  • Подробнее Energizer _® Power Products
• Освещение
  • • Фонарики
    • Громкая связь
    • Район
    • Новинка
    • Find Energizer _® Светотехника
  • • Наружная
    • Работа
    • Готовность
    • Сделай сам
    • Каждый день
  • • Блок питания _® Налобные фонари
    • Energizer _® Weatheready _®
    • Energizer _® Жесткий футляр _® Professional
    • Energizer _® Vision HD Performance Metal
    • Energizer Искробезопасный _®
    • Energizer _® Тактические фонари Performance Metal
    • Energizer _® Фонари PAW Patrol
    • Energizer _® Фонарик Stranger Things
  • Найти Энерджайзер Светильники
  • О фонариках
  • Научный центр
  • Центр кроликов
  • Больше Энерджайзер Осветительные приборы
  • О фонариках
  • Научный центр
  • Центр кроликов
  • Подробнее Energizer _® Осветительные приборы
• Ответственность
• Акции

Аккумуляторы для повседневного использования и производительности

Энерджайзер Макс. _®
Energizer Max _®

С нашими батареями №1 MAX™ AA/AAA с самым длительным сроком службы.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Energizer ® Ultimate Lithium™
Energizer ® Ultimate Lithium™

Батарейки №1 Energizer ® AA с самым долгим сроком службы, герметичностью и самым длительным сроком хранения.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Поиск батареи

Поиск батареи

Найдите подходящую батарею Energizer ® для повседневного использования, соответствующую вашим потребностям.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Аккумуляторы и зарядные устройства

Энергетик Перезарядка _® Универсальный
Energizer Перезарядка _® Универсальный

Сэкономьте на покупке обычных батареек, заряжая эти батарейки AA/AAA до 1000 раз!

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Energizer Перезарядка _® Power Plus
Energizer Recharge _® Power Plus

Energizer Recharge _® Power Plus — это экономичная альтернатива покупке одноразовых батареек.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Energizer ® Зарядные устройства для аккумуляторов
Energizer ® Зарядные устройства для аккумуляторов

Разнообразные мощные зарядные устройства для поддержания работоспособности аккумуляторов Energizer Recharge ® .

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Слуховые аппараты и специальные батарейки

Батарейки для слуховых аппаратов

Батарейки для слуховых аппаратов

Долговечная мощность в простой в использовании, на 100 % перерабатываемой упаковке

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Специальные батареи

Специальные батарейки

Energizer может обеспечить надежное питание ваших часов, глюкометров и других небольших устройств.

No related posts.