Батареи имеют положительную и отрицательную клеммы. Положительная подключается к катоду, а отрицательная к аноду. Катод и анод как известно, это электроды. Они занимают большую часть батареи, и именно здесь происходят химические реакции.

Эти электрохимические реакции, производят электричество, которое питает ваше устройство. Разделитель предотвращает от прикосновения катода и анода.

Батареи работают через комбинацию окисления и восстановления. Анод окисляется, то есть он теряет электроны. В то же время катод поглощает электроны в процессе, называемом редукцией. Это происходит только тогда, когда нагрузка завершает цепь между двумя клеммами. Эта нагрузка — ваше устройство.

Одноразовые батарейки — все щелочные, что означает, что катод изготовлен из оксида марганца и анодом является цинковый порошок. Электролитом является гидроксид калия (т. е. щелочная часть). В конце концов, производящая энергию реакция разъедает анод, предотвращая дальнейшие реакции.

Аккумуляторные батареи бывают различных форм. В ноутбуках и смартфонах применяются литий-ионные батареи. Они используют оксид лития-кобальта в качестве катода и углерод в качестве анода. В отличие от одноразовых батарей, вы можете получить обратно электроны от катода к аноду за счет внедрения электричества (т. е. подключении батареи к внешнему источнику питания).

Но это не те аккумуляторы, которые можно использовать вместо одноразовых.

Вместо этого, вы можете использовать никель-кадмиевые аккумуляторы. Никель является катодом, а кадмий анодом. Процесс перезарядки не идеален, поэтому эти аккумуляторы теряют суммарный заряд емкости после сотни циклов перезарядки. К счастью, некоторые новые модели могут выдержать сильный заряд через тысячи циклов.

Сегодня существуют никель-металл-гидридные аккумуляторы (NiMH), которые имеют значительно более медленную скорость разряда, чем никель-кадмиевые батареи. Даже после года на полке, они все равно сохранят большую часть своего заряда. Они также имеют 2x-3x суммарную емкость заряда.

Почему не использовать всегда аккумуляторные батареи? Это сводится к вопросу стоимости. Материалы, используемые в одноразовых батареях, стоят дешевле, поэтому они так хорошо работают в устройствах, где требуется лишь небольшое количество энергии (например, фонарики и светодиодные свечи), и остаются экономически эффективным. Литий-ионные аккумуляторы являются более дорогими в производстве, но они производят много энергии. Никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные батареи где-то посередине.

Это зависит от ваших потребностей, вашего бюджета, и ваших ценностей.

Одноразовые батареи значительно дешевле, чем перезаряжаемые. Допустим, вам нужны несколько батареек для фонариков, цифровой камеры, игровых контроллеров, рации, детектора дыма и термостата. Приобретая столько перезаряжаемых батарей одновременно, вы можете потратить кучу денег.

С другой стороны, эти более дешевые расходные материалы не будут работать так долго как аккумуляторы. И независимо от того, какой бренд вы покупаете, время всегда наступит, когда вам нужно будет покупать новые батарейки. Все устройства потребляют различное количество энергии, поэтому некоторые из батареек прослужат год, в то время как другие сгорят до того, как закончится неделя, — но все они рано или поздно умирают.

Для тех устройств, которые потребляют электроэнергию несколько быстрее, например, цифровых камер или игровых контроллеров, вы должны отдавать предпочтение перезаряжаемым батарейкам. Таким образом, вы можете продолжать использовать те же батарейки на протяжении многих лет, а не покупать одноразовые несколько раз в год.

Если вас заботит окружающая среда и вы хотите потреблять меньше мировых ресурсов, вам следует использовать аккумуляторные батарейки. Таким образом, вы можете использовать десять батарей в течение нескольких лет, а не сотни одноразовых. Это изменение уменьшает количество полезных ископаемых, которые необходимо добывать, чтобы производить больше батарей, и это снижает количество батареек, которые в конечном итоге оказываются на свалке.

Большинство производителей батареек использует аналогичные технологии, но их батареи имеют разные мощности. Это означает, что некоторые нужно заряжать чаще, чем другие. Некоторые будут использоваться больше циклов, а значит, вам не придется менять их так часто.

Аккумуляторные батареи прошли долгий путь. За последние несколько десятилетий, аккумуляторные батареи стали стоить меньше, а работать дольше. Это означает, что даже если вы использовали одноразовые батарейки в прошлом, теперь может быть хорошее время, чтобы пересмотреть вопрос.

Читайте также

Как отличить простые батарейки от аккумуляторных

Быт современного человека без электроприборов немыслим.

Чтобы обеспечить работу всей этой электроники, используют самые различные варианты энергоносителей.

Гальванические и аккумуляторные батарейки – наиболее простые химические источники тока, которые необходимо уметь отличать друг от друга.

Как отличить простые батарейки от аккумуляторных

1. Вдумчиво читаем все, что написано на упаковке (на корпусе) источников питания.

Главная информация здесь:

• ХХХ mAh, где ХХХ – это число, определяющее емкость батарейки;
• надпись «Rechargeable» говорит о том, что перед вами не простая батарейка, а перезаряжаемый аккумулятор;
• надпись «Alkaline» — щелочная батарея с повышенной емкостью;
• маркировка, определяющая химический состав батарейки, ее типоразмер (см. статью о классификации батареек).

2. Отличить простые батарейки от аккумуляторных можно, просто спросив у продавца о возможности перезарядки.

Простые одноразовые гальванические элементы часто маркируются надписью «Do not recharge», которая предупреждает о невозможности перезарядки таких источников тока.

Перезаряжаемая аккумуляторная батарейка в любом случае более предпочтительна, чем обычные элементы питания, которые отрабатывают свою емкость и подлежат дальнейшей утилизации в установленном порядке.

3. В-третьих, имея мультиметр или другое аналогичное устройство, можно измерить напряжение новой батареи, которую вы собираетесь купить.

В аккумуляторных батарейках этот показатель ниже, чем в одноразовых гальванических элементах.

Примерные значения:

• 1,2 Вольта – аккумулятор;
• 1,6 Вольта – простая батарейка, неспособная к перезарядке.

Ознакомиться с данными характеристиками можно просто на упаковке или корпусе изделия.

4. Аккумуляторные батарейки разряжаются дольше, чем простые одноразовые источники тока.

Заметив, что электроприбор выходит из строя и не включается, необходимо предпринять меры по смене элементов питания.

Если это простые батарейки, то их просто меняют. В случае с аккумуляторами придется купить зарядное устройство, которое вернет работоспособность элемента питания.

Цикл процедур «разряд-заряд» аккумуляторных батареек достаточно высок, поэтому, их хватает надолго.

Даже при высоких нагрузках в современных мощных электроприборах и технике.

Аккумуляторные батарейки: какие бывают, как выбрать?

В мире окружающих нас гаджетов особую ценность имеют источники энергии. Садиться поближе к розеткам, носить с собой внешние аккумуляторы для телефонов – это уже вполне стандартное поведение для нас. Аккумуляторные батарейки в наших девайсах требуют регулярной подзарядки, в отличие от «обычных» батареек. Их многие привыкли просто выбрасывать после использования. О последствиях попадания батареек в землю раньше не раздумывали. Теперь, однако, куда проще уберечь природу от загрязнения, сдав батарейку в пункт приёма. Еще один способ обезопасить природу – использование аккумуляторных батарей. Они намного дороже обычных, и поэтому преимущества их перед одноразовыми батарейками не всем очевидны. А они есть, не считая даже заботу о природе.

Выгода от использования аккумуляторов сразу заметна на прожорливых приборах. Нетрудно посчитать, что регулярная замена батареек в фотоаппаратах, игрушках и в других подобных устройствах влетает в копеечку. Так что аккумуляторы, купленные однажды, сберегут ваш семейный бюджет.

Не спешите, однако, заменять все батарейки в доме на аккумуляторы. Настенные часы или пульт от телевизора фактически годами могут жить на одной батарейке. После истощения запаса энергии, вы просто покупаете новую. С аккумуляторами ситуация получится иная: они разряжаются быстрее, чем обычные батарейки и, внимание, у них есть срок службы. Т.е. вы в течение срока службы аккумуляторов сэкономите пару десятков комплектов батареек для игрушечной машинки, но если поставить аккумуляторы в настенные часы, то, увы, перезаряжаемая батарейка умрет от старости прежде, чем вы успеете сэкономить на её перезарядках. Не стоит использовать аккумуляторы в агрессивных температурных условиях. Например, если нужен элемент питания для выносного датчика метеостанции или кнопки для дверного звонка, то обычные одноразовые батарейки будут лучшим вариантом.

Определив однозначно, в каких устройствах вам стоит поменять батарейки на аккумуляторы, можно отправляться на поиски. Используя, например, каталог http://price.ua/catalog10499.html ищете аккумуляторы известных марок (чтобы не покупать кота в мешке), выбираете нужную ёмкость и форм-фактор. Подавляющее большинство аккумуляторов имеют стандартные размеры АА и ААА, экзотические батарейки труднее будет заменить на аккумуляторы.

Не забывайте и про зарядные устройства, ведь его качество – необходимое условие долговечной работы аккумуляторов. Некоторые из ЗУ не могут проверить уровень заряда батарей, прежде чем подавать ток. Т.е. электричество подается на аккумуляторы все время, пока те находятся в зарядном устройстве, независимо от текущего уровня заряда. Нетрудно догадаться, что подобная схема приносит элементам питания вред, если забывать вытаскивать заряженные аккумуляторы вовремя.

Емкость

Этот параметр напрямую характеризует быстроту разряда батарейки при использовании в приборе. Чем выше емкость, тем больше энергии она может запасти от одного заряда. Соответственно, батареи с большой емкостью дольше разряжаются и дольше заряжаются. Типичная емкость, например, пальчикового аккумулятора (АА) лежит в районе 2-3 тысяч мАч, т.е. миллиамперчасов. Величина емкости всегда указана крупными цифрами на самой батарее, так что ошибиться здесь сложно.

Материал аккумуляторов

Аккумулятор выглядят, как обычная батарейка, на которой, кроме прочего, написаны заветные символы Ni-MH или Ni-Cd, т.е. тип батарей – никель-металлогидридные и никель-кадмиевые. Первые более дружелюбны к природе, менее подвержены «эффекту памяти», когда батарейку нужно полностью разряжать, чтобы она не «забыла» свою номинальную ёмкость, но рассчитаны на меньшее количество циклов заряда-разряда. Обе модификации подвержены саморазряду, так что будьте готовы чаще ставить аккумуляторы на подзарядку, чем если бы вы просто меняли одноразовые батарейки. Причем чем выше емкость аккумулятора, тем быстрее он разряжается сам по себе, и Ni-MH разряжаются сами по себе быстрее, чем Ni-Cd.

LSD

Но решение этой проблемы тоже есть. Аккумуляторные батарейки с надписью LSD, означающей «low self-discharge», т.е. «низкий саморазряд» лишены описанной выше проблемы. Конечно, такие экземпляры дороже, но они, во-первых, часто продаются полностью заряженными, как обычные батарейки, чтобы можно было использовать их сразу после покупки. В то время как обычные аккумуляторы просто «предзаряжены», поэтому перед первым использованием их необходимо заряжать полностью. Во-вторых, аккумуляторы LSD хорошо подойдут, например, фотографам, которым очень важно всегда иметь полностью заряженные аккумуляторы.

Li-Ion

Литий-ионные аккумуляторы – это как раз не те, что мы привыкли видеть, как повседневные аккумуляторные батарейки. Литий-ионные элементы питания используются в телефонах, планшетах и прочей подобной технике. Они, конечно, лишены недостатков своих никель-металлгидридных собратьев, но стоят куда дороже и требуют к себе повышенного внимания. Например, им необходим контроллер заряда, без которого они могут просто взорваться от перезаряда. Поэтому, литий-ионный аккумулятор нужен вам только в том случае, если вы хотите заменить уже вышедший из строя другой литий-ионный аккумулятор. Это, по крайней мере, будет означать, что в устройстве есть контроллер заряда, который сможет правильно зарядить ваш аккумулятор. Да и вообще, литий-ионные аккумуляторы намеренно не выпускаются в формате привычных батареек в целях безопасности.

Пожалуй, это всё, что мы хотели рассказать вам об аккумуляторных батарейках. Вам стоит лишь определиться, где вы хотите их использовать и, возможно обзавестись дополнительным комплектом. Дело в том, что есть один ощутимый недостаток перезаряжаемых батарей – необходимость их заряжать, как ни странно. Т.е. если вам нужна бесперебойная работа устройства, то потребуются либо обычные батарейки на время зарядки аккумуляторов (а это не быстро – поделите емкость батареи на мощность зарядного устройства и получите примерное время зарядки в часах), либо второй комплект перезаряжаемых батарей. Экономьте ваш бюджет с помощью аккумуляторов и берегите Землю – не выбрасывайте батарейки в урну!

Как отличить батарейку от пальчиковых аккумуляторов

Элементы питания бывают 2 типов: первичные – батарейки, которые после исчерпания заряда подлежат утилизации, и вторичные – аккумуляторы, работающие в циклическом режиме заряд-разряд. Несмотря на эти различия, по внешнему виду, размерам и форме одноразовые и перезаряжаемые элементы питания одинаковых типоразмеров очень похожи. Но в маркировке пальчиковых аккумуляторов и батареек есть особенности, по которым легко отличить их друг от друга.

Маркировка пальчиковых батареек и аккумуляторов

Чтобы понять, какой из элементов питания после разрядки можно выбросить, а какой – зарядить, достаточно взглянуть на их этикетку. В таблице приведены главные отличия в обозначении пальчиковых аккумуляторов и батареек в порядке значимости:

Точная маркировка пальчиковых и мини-пальчиковых аккумуляторов, как и батареек, зависит от бренда производителя. Поэтому главным ориентиром при определении типа элемента питания является наличие или отсутствие надписи «Rechargeable» или «Recharge». Также стоит обратить внимание на напряжение. Остальные признаки второстепенны и могут встречаться как у первичных, так и у вторичных элементов питания, хотя и с разной степенью вероятности.

Другие отличия

Но как определить, батарейка или пальчиковый аккумулятор перед вами, если по какой-либо причине маркировки нет? Достаточно взять мультиметр или вольтметр и измерить напряжение элемента питания. В большинстве случаев батарейки формата АА и ААА имеют номинальное напряжение 1,5 В, а номинальное напряжение у аккумуляторов таких размеров составляет 1,2 В.

Несмотря на это отличие, аккумуляторы и батарейки одинаковых типоразмеров взаимозаменяемы. В энергоемких устройствах предпочтительнее использовать перезаряжаемые аккумуляторы. В приборы с незначительным потреблением энергии – настенные часы, детские игрушки, редко используемые девайсы – целесообразно устанавливать батарейки.

При покупке элементов питания стоит обратить внимание на их цену. Батарейки в разы дешевле, чем аккумуляторы тех же размеров с аналогичным типом химии. К тому же, для полноценного использования перезаряжаемых элементов нужно купить зарядное устройство. Но в процессе эксплуатации расходы на приобретение аккумуляторных элементов многократно окупаются благодаря возможности их перезарядки.

Как проверить пальчиковый аккумулятор?

Простейший способ проверки элементов питания – измерение их напряжения при помощи вольтметра или мультиметра. После измерений легко понять, какие элементы подлежат утилизации, а какие – требуют подзарядки или могут сразу же устанавливаться в приборы:

• 1,55–1,65 В – напряжение работоспособной батарейки;
• 1,45–1,49 В – батарейка разряжена и подлежит утилизации;
• 1,15–1,35 В – работоспособный аккумулятор;
• 0,9–1,15 В – аккумулятор после длительного хранения, требующий подзарядки и проверки работоспособности.

Меры безопасности

В зарядное устройство можно устанавливать только перезаряжаемые аккумуляторы. Установка в ЗУ гальванических элементов запрещена, т.к. приводит к протеканию электролита из батарейки и поломке зарядного устройства. В случае попадания электролита на кожу нужно незамедлительно промыть этот участок тела проточной водой. Химические элементы тока необходимо хранить вне доступа детей, а вышедшие из строя элементы – сдавать на утилизацию в специализированные компании, чтобы избежать загрязнения окружающей среды.

Наша предыдущая статья посвящена балансирам для LiFePO4 аккумуляторов.

7 лучших аккумуляторных батареек — Рейтинг 2021 года (Топ 7)

Если бы батарейки не придумали (а типоразмеру АА уже больше ста лет), их все равно пришлось бы изобрести: без сменного стандартизированного источника питания любую портативную технику трудно представить. Детские игрушки, фотоаппараты, модели на радиоуправлении, дистанционные пульты управления, фонарики, электронные часы, переносные приборы и прочие девайсы без элементов питания станут красивой, но бесполезной грудой высокотехнологичного «мусора». Элементы питания дают жизнь достижениям технического прогресса и делают это незаметно до тех пор, пока в них теплится заряд. Вопрос сохранения и восстановления этого пресловутого заряда и привел к созданию многократно перезаряжаемых аккумуляторных батареек. Поскольку ключевые характеристики любого аккумулятора (удельная емкость, ресурс, токоотдача) прямо зависят от технологии производства, то в сегодняшнем рейтинге о лучших аккумуляторных батарейках мы поговорим на примере самого популярного типоразмера АА. Нужен другой? Тогда просто выберите его из той же понравившейся линейки.

Поскольку изначально батарейки и были батарейками (то есть одноразовыми источниками тока), то им неизбежно потребовалась стандартизация – а уже затем в стандартные типоразмеры начали вписывать аккумуляторы, благо никелевые имеют сходное с солевыми полуторавольтовыми батарейками рабочее напряжение (никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные – 1,2 В, никель-цинковые – 1,6 В). И более того – еще лет десять назад появились полуторавольтовые литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы форматов АА и ААА, использующие внутренний преобразователь напряжения: интересное решение для тех, кому нужен именно аналог обычной батарейки, но быстро перезаряжающийся (причем без зарядного устройства – от встроенного разъема USB).

Рейтинг лучших аккумуляторных батареек АА

Какую аккумуляторную батарейку лучше купить?

У любого аккумулятора важнейшие параметры, определяющие его применяемость (типоразмер и рабочее напряжение примем за константу – они определяются конструкцией устройства, для которого мы покупаем аккумуляторы) – это емкость и максимальный ток разряда. С емкостью в принципе все понятно: чем больше – тем лучше. Но нужно помнить, что емкость у любого аккумулятора, будь это хоть автомобильный свинцово-кислотный, хоть литий-полимерный в смартфоне, не является постоянной величиной и зависит от тока, которым ведется разряд. Этим пользуются некоторые производители, указывая емкость при минимальном токе разряда – реальная же для мощного потребителя будет ниже.

Максимальный ток разряда должен соответствовать потреблению устройства – это понятно. Но стоит учитывать, что многие устройства потреблять в импульсном режиме могут и больше номинала: например, фотовспышки в момент начала заряда конденсатора, аккумуляторные модели автомобилей (и вообще все, где есть электродвигатели). Именно поэтому тот же Panasonic разделяет свою линейку Eneloop на три: помимо «обычных» Eneloop, есть Eneloop Lite для устройств с малым энергопотреблением и Eneloop Pro для высоких токовых нагрузок.

У всех никелевых аккумуляторов в той или иной мере присутствует саморазряд – поэтому для длительного хранения заряженными (например, в «аварийном» фонарике) лучше выбирать аккумуляторы линеек LSD (low self-discharge). Правда, этот «низкий саморазряд» производители понимают по-разному, так что рекомендацию можно сделать даже конкретнее: первое слово в ней будет Panasonic, а второе…

Удачных вам покупок!

Autoquartz, Kinetic и другие — полезные статьи сети часовых салонов Conquest-Watches.ru

Kinetic/Autoquartz

Одним из главных недостатков кварцевых часов является необходимость замены батарейки. Чтобы избавиться от этого недостатка, часовщики использовали несколько способов.

Наиболее распространенными технологиями кварцевых часов, в которых не нужно менять батарейку, являются Kinetic/Autoquartz и EcoDrive. Обе технологии основаны на том, что часы способны «улавливать» энергию извне часов и за счет нее подзаряжать элемент питания часов. В технологии Kinetic/Autoquartz источником энергии служат движения руки человека, а в технологии EcoDrive — солнечная энергия, падающая на циферблат часов. Часы Kinetic/Autoquartz и EcoDrive не являются часами «без батарейки». И часы Kinetic/ Autoquartz, и часы с технологией EcoDrive остаются обычными кварцевыми часами с элементом питания, который может самозаряжаться. Дело в том, что батарейки, которые устанавливаются в обычных кварцевых часах, нельзя зарядить, а в часах Kinetic/ Autoquartz и EcoDrive используется не обычная батарейка, а заряжаемый элемент питания — аккумулятор или конденсатор.

 Kinetic и Autoquartz — два названия одной и той же технологии. Первое использует разработчик технологии, компания Seiko, второе — ряд швейцарских компаний, выпускающих аналогичные по сути механизмы. Естественно, в данном случае мы говорим только об общей идее технологии. Каждый из выпускаемых механизмов имеет свои особенности. Например, некоторые из механизмов с технологией Autoquartz могут быть «заведены» вращением заводной головки, как в обычных механических часах. Слово «заведены» поставлено в кавыч¬ки, т.к. в данном случае на самом деле происходит не завод пружины, а зарядка аккумулятора часов.

 Часы Kinetic — это кварцевые часы, не требующие замены батарейки. В них кинетическая энергия движения руки человека преобразуется в электрическую, питающую механизм часов. Механизм Kinetic является симбиозом кварцевых часов и механических часов с автоподзаводом. При движениях руки груз, аналогичный грузу в часах с автоподзаводом, вращается вокруг оси и через систему шестерен вращает ротор генератора. Электрический ток, вырабатываемый генератором, заряжает накопитель энергии — конденсатор.

Чтобы генератор смог выработать ток нужного напряжения, ротор должен вращаться с большой скоростью. Если в механических часах колесная передача от груза автоподзавода до барабана уменьшает обороты, то в KINETIC наоборот. Колесная передача часов KINETIC обеспечивает скорость вращения ротора до 100 000 оборотов в минуту (это примерно в 5 раз больше числа оборотов двигателя болида Формулы-1). При таких больших скоростях главной проблемой становится трение в опорах ротора. Для уменьшения трения генератор сконструирован так, что ротор висит в магнитном поле, как в невесомости, почти не касаясь опор. Благодаря магнитной подвеске ось, имеющая на концах диаметр в 3-4 раза тоньше человеческого волоса, спокойно выдерживает вес ротора, который примерно в 20 раз тяжелее ротора шагового двигателя, Технологическим шедевром считаются изготовленные с высочайшей точностью миниатюрные опоры оси ротора. С той же целью — уменьшения трения — была разработана специальная смазка для опор, обладающая малой вязкостью.

 При резких движениях, например, при ударе рукой по столу, груз может начать вращаться во много раз быстрее обычного. Чтобы предотвратить разрушение цапф оси ротора необходимо ограничить скорость его вращения. Для этого в передаче использована фрикционная муфта. Она выглядит как обычное колесо с трибом, но колесо сидит на оси не жестко, а с некоторым трением. При нормальных скоростях триб вращается вместе с колесом, но при резких ускорениях триб муфты проворачивается относительно колеса, предохраняя ротор. Ротор генератора,вращающийся с огромной скоростью, должен быть отбалансирован с очень высокой точностью, иначе он просто разрушит часы.

Впрочем, часы с подобными технологиям не пользуются большой популярностью у покупателей, отдающих предпочтение скорее кварцевым моделям. В связи с этим производителям приходится изобретать различные способы увеличения автономности кварцевых часов, т.е. срока, в течение которого они могут работать без замены батарейки или подзарядки. Автономность кварцевых часов зависит от двух факторов: емкости источника пита¬ния и потребляемого часами тока. Потребляемый ток зависит от конструкции механизма, и в наибольшей степени от наличия дополнительных устройств: подсветка, хронограф, сигнал, других функций часов, потребляющий много энергии. Также влияние оказывают такие характеристики самой батареи, как ток саморазряда, способ¬ность батареи не терять герметичность в течение какого-то срока. Некоторые компании используют ряд энергосберегающих технологий, основанных на одной идее: на время, в которое часы не используются, в них отключается ряд узлов, требующих существенного количества энергии. Например, компания Seiko создала принципиально новый механизм, использующий кинетическую энергию движения и перерабатывающий ее в электрическую, получивший название система Seiko Kinetic.

 Механизм кварцевых часов состоит из нескольких функциональных блоков: генератор колебаний, электронный блок, который подсчитывает колебания и переводит их в понятное нам время, индикатор, т.е. система шестерен, вращающих стрелки, или LCD-дисплей. Большая часть энергии потребляется именно индикатором. Идея конструкторов состоит в том, чтобы на время, когда часы не используются, «отключать» индикацию. Так, например, в часах Kinetic Auto Relay останавливаются стрелки, а в цифровых часах Casio «гаснут» цифры на дисплее. Внешне часы «спят», но электронный блок продолжает отсчитывать время. И после того как владелец возьмет часы в руки, специальный датчик активизирует механизм и тот автоматически выставит правильное время.

 В 1999 году японская компания SEIKO объявила об очередном технологическом прорыве — создании Kinetic Auto Relay. Эти часы способны показывать правильное время, даже если в них не меняли батарейку или не пользовались до четырех лет. Большая часть энергии в кварцевых часах — около 85% — расходуется на вращение стрелок, и лишь 15% затрачивается на работу их электронной части, которая, собственно, и отсчитывает время. Электронный мозг часов Kinetic Auto Relay может останавливать стрелки, экономя за счет этого энергию для более длительной работы.

Kinetic Auto Relay созданы на базе технологии Kinetic, но имеют особый электронный блок, и не один, как в обычных кварцевых часах, а несколько шаговых двигателей. Когда Kinetic Auto Relay носят на руке, стрелки двигаются, как обычно. Если же часы остаются неподвижными более чем 72 часа, они переходят в режим сбережения энергии — электронное устройство останавливает стрелки. При этом потребление энергии уменьшается более чем в 6 раз.

 Но даже когда стрелки остановились и часы находятся в режиме сбережения энергии, электронный блок продолжает отсчитывать время. Стоит немного пошевелить часы, чтобы груз автоподзавода пришел в движение. После этого, как по команде электронного мозга, высокоскоростной шаговый двигатель установит на правильное текущее время часовую и минутную стрелки, а затем другой шаговый двигатель выставит и секундную стрелку. Ручной настройки может потребовать только календарь.

 Срок, в течение которого часы могут работать в «спящем» режиме, зависит от накопленной энергии. При полной зарядке они будут отсчитывать время в течение четырех лет.

8 лучших аккумуляторов 2019

Это «Зеленая неделя» в «Стратеге», где мы поговорим с экспертами по экологической жизни и будем искать в Интернете лучшие продукты, которые оставляют легкий след и решают небольшие домашние проблемы.

Оставайся включенным, как Базз. Фото: Pixar

Здесь, в Стратеге, нам нравится думать о себе как о безумных (в хорошем смысле) в отношении вещей, которые мы покупаем, но как бы мы ни хотели, мы не можем попробовать все.Вот почему у нас есть People’s Choice , в котором мы находим продукты с лучшими отзывами и выделяем наиболее убедительные. (Вы можете узнать больше о нашей рейтинговой системе и о том, как мы выбираем каждый товар здесь .)

И хотя мы уже писали о множестве зарядных устройств, включая лучшее зарядное устройство для беспроводных телефонов , одно десятифутовое зарядное устройство для телефона и лучшие портативные зарядные устройства — вот и мы ‘ Мы собрали лучшие аккумуляторные батареи, получившие похвалу от самых восторженных обозревателей Amazon.

Около 1000 пятизвездочных обозревателей называют эти аккумуляторные батареи «долговечными». Один рецензент использует их в «автоматических свечах, компьютерных мышах, игровых контроллерах, телевизионных контроллерах, почти во всем, в чем у меня есть батарейки», и подтверждает, что они служат долго. Он говорит: «Единственная причина, по которой у меня было больше, — это то, что я был на исходе». Другой рецензент говорит, что он «обычно работает от трех до пяти лет без использования комплекта» даже при «интенсивном использовании и частой подзарядке».Один фотограф использует их для «вспышек горячим башмаком вне камеры», написав: «Авансовая стоимость может отпугнуть некоторых людей, но, поверьте мне, вы сэкономите деньги в десять раз в долгосрочной перспективе. Больше не нужно гадать, достаточно ли сока у моих щелочей, чтобы дать мне энергию и время перезарядки, которые мне нужны. И больше не нужно бегать в магазин перед съемкой только для того, чтобы зарядить батарею ».

Десятки обозревателей используют эти аккумуляторы для питания игровых контроллеров.Один обозреватель использует их для своего Xbox One и говорит, что из последнего набора у него осталось четыре года. «Их хватает на много часов после каждой зарядки», — добавляет он. Другой купил его «миллион лет назад», написав: «Я до сих пор их использую. Я использую одну из них в своей беспроводной мыши, и если это так, мне нужно заряжать ее, может быть, раз в год ». Третий рецензент называет их «единственными перезаряжаемыми батареями, которые я буду использовать», потому что его последний комплект прослужил более пяти лет. Многие клиенты согласны с тем, что они работают хорошо, но в основном они просто в восторге от того, что они экологичны.«Иметь аккумуляторные батареи — это здорово. Это лучше для окружающей среды и избавит вас от необходимости ходить в магазин за дополнительными продуктами », — пишет один рецензент.

А теперь несколько микровыступов для каждого типа аккумуляторной батареи, который вы, возможно, ищете.

Преимущество этих аккумуляторных батарей в том, что они поставляются предварительно заряженными, поэтому по прибытии они сразу же готовы к использованию. И эта предварительная зарядка длится.Один рецензент говорит, что эти батареи «проработали более 10 часов, прежде чем потребовалось заменить и перезарядить». Другой, кто использует эти батареи для своих «контроллеров, мышей и Swiffer», любит, что «их можно сразу вставить и начать». Один обозреватель предпочитает заряжать их перед первым использованием, на всякий случай, но говорит, что «полностью зарядить их можно быстро». Он также отмечает: «В литературе говорится, что их можно заряжать до 1000 раз, так что это означает, что они очень экономичны и должны прослужить долго.«И еще один покупатель использует их каждый день« для всего, от игр для Wii до использования Netflix, Hulu и других приложений », — пишет:« В среднем, этих батарей хватает примерно на три-четыре недели без подзарядки. . »

«После полной зарядки эти аккумуляторы работают очень долго», — говорит один из обозревателей этих аккумуляторных батарей. Многие игроки рекомендуют их, потому что они редко умирают в середине игры и могут длиться неделями.Один обозреватель использует их «в первую очередь в контроллерах Xbox One» и говорит: «У меня их пока, может быть, 16, но они служат так долго, что я продолжаю покупать больше, потому что продолжаю искать способы их использовать». Другой использует свой Xbox «ежедневно не менее двух часов» и говорит, что одной пары хватает «минимум на три-четыре недели без подзарядки». Другой клиент говорит, что это даже спасло их от семейной драмы, написав: «Теперь мои дети не будут вынимать батарейки из моей камеры для управления Wii».

«У нас есть мотив деревенщины на заднем дворе: повсюду гирлянды солнечных фонарей, точечные светильники для маленьких статуй и пальм, а также вся хижина с подсветкой.Это позволяет мгновенно улучшить яркость освещения », — объясняет один из обозревателей аккумуляторных батарей AmazonBasics. И десятки других также используют их для своих солнечных фонарей. «Мы волновались, что нам придется заменить все фонари, но, к счастью, эти маленькие батарейки спасли положение», — пишет один обозреватель с солнечными лампами на своей палубе. Другой рецензент говорит: «Они есть в моем беспроводном наружном термометре, и большую часть января они упали до 30 ниже, и в них все еще есть заряд.Но даже те обозреватели, которые не любят гулять на свежем воздухе, любят эти батареи и ценят их долговечность, в том числе тот, кто пишет: «Большинству из них, которые у меня сейчас есть, исполнилось 4 года, и они постоянно подзаряжаются и используются для предметов с большим спросом, таких как камеры, радиоуправляемые машины, игровые контроллеры и т. д. »

Эти аккумуляторы поставляются с подходящим зарядным устройством — особенность, которую ценят многие начинающие покупатели аккумуляторов. Один покупатель, который говорит, что явно предпочитает устройства с батарейным питанием, а не те, которые заряжаются напрямую, в том числе Walkman, приобрел именно этот набор, потому что комбинацию батареи и зарядного устройства легче использовать, чем устройства других производителей, которые он пробовал.«Rayo немного легче и легче вставляется и вынимается из зарядного устройства, не снимая металлических крышек», — добавляет он. И один геймер «влюблен в эти батарейки», написав: «В среднем я могу получить от батареи целую неделю игрового процесса (обычно я играю от трех до четырех часов в день, если не больше)». Если батареи разрядятся, он добавляет: «Я кладу разряженные батареи обратно в зарядное устройство, и они заряжаются и готовы к работе в течение нескольких часов». Другой геймер, который использовал этот комплект зарядного устройства в течение четырех лет, говорит: «Подпружиненные контакты на моем зарядном устройстве выходят из строя, и этикетки на аккумуляторах отслаиваются, но угадайте, что… Они все еще заряжаются за шесть часов и дают мне четыре часа автономной работы. играть каждый раз в обязательном порядке.”

Многие обозреватели говорят, что это самые долговечные аккумуляторные батареи — и десятки говорят, что их пары у них уже более десяти лет, в том числе тот, кто использовал один и тот же набор более 12 лет и решил заменить их, потому что «после стольких лет годы подзарядки не держали заряд очень долго ». Однако эти новые батареи имеют «такие же отличные характеристики, как и предыдущий набор». Другой рецензент использовал их всего около пяти лет, но сообщает даже после многих лет использования: «Они ни разу не доставили мне никаких проблем.Заряжаются просто нормально и держат заряд. Вы действительно не увидите никакого уменьшения удерживаемого заряда с течением времени ». Еще один обозреватель попробовал несколько брендов, прежде чем остановился на этих батареях через десять лет, заявив, что они «служат в три раза дольше», чем конкуренты. Другая покупательница сказала, что она была «абсолютно поражена», когда поняла, что ее паре батареек Energizer 15 лет, и они все еще являются зарядными устройствами, добавив: «Я считаю, что этот бренд — лучшее соотношение цены и качества».

Этот разнообразный пакет понравился обозревателям, которые используют не только батареи AA и AAA, поскольку он поставляется с адаптерами C и D, которые, по словам одного рецензента, «действительно удобны», потому что в них «используются батарейки AA.Как сказал другой покупатель: «Иметь адаптеры C и D — это хорошо, потому что вам нечасто нужны эти размеры, поэтому, когда вы это сделаете, у вас все готово». Еще один рецензент протестировал множество различных брендов, но считает, что «Eneloop, безусловно, лучший из всех. Они держат заряд, сидя на полке, ожидая использования, а не разряжаются, как другие ». И еще десятки думают, что они долговечные. «Эти перезаряжаемые аккумуляторы невозможно превзойти. Я купил Super Power Pack и не могу поверить, как долго они прослужат, особенно по сравнению с другими перезаряжаемыми батареями, которые мы использовали раньше », — пишет один фотограф, который использует их для вспышек фотоаппаратов.

получить информационный бюллетень стратега

Действительно хорошие предложения, умные советы по покупкам и эксклюзивные скидки.

Strategist разработан для того, чтобы предлагать наиболее полезные, экспертные рекомендации по покупкам в обширном ландшафте электронной коммерции.Некоторые из наших последних достижений включают в себя лучших средств для лечения акне , багаж на колесиках , подушки для бокового сна , естественные средства от беспокойства и банные полотенца . Мы обновляем ссылки, когда это возможно, но учтите, что срок действия предложения может истечь, и все цены могут быть изменены.

Каждый редакционный продукт выбирается независимо. Если вы покупаете что-то по нашим ссылкам, New York может получать партнерскую комиссию.

аккумуляторных батарей | HowStuffWorks

С ростом количества портативных устройств, таких как ноутбуки, сотовые телефоны, MP3-плееры и беспроводные электроинструменты, потребность в аккумуляторных батареях в последние годы существенно выросла. Перезаряжаемые батареи существуют с 1859 года, когда французский физик Гастон Планте изобрел свинцово-кислотный элемент. Аккумулятор Plante со свинцовым анодом, катодом из диоксида свинца и сернокислотным электролитом стал предшественником современных автомобильных аккумуляторов.

Неперезаряжаемые батареи, или первичные элементы , , и аккумуляторные батареи, или вторичные элементы , , производят ток точно так же: посредством электрохимической реакции с участием анода, катода и электролита. Однако в перезаряжаемой батарее реакция обратима. Когда электрическая энергия от внешнего источника подается на вторичный элемент, поток электронов с отрицательного на положительный, возникающий во время разряда, меняется на противоположный, и заряд элемента восстанавливается.Самыми распространенными перезаряжаемыми батареями на рынке сегодня являются литий-ионные батареи (LiOn), хотя когда-то были очень распространены никель-металлогидридные батареи , (NiMH) и , никель-кадмиевые (NiCd).

Когда дело доходит до аккумуляторных батарей, не все батареи одинаковы. Никель-кадмиевые батареи были одними из первых широко доступных вторичных элементов, но они страдали от неудобной проблемы, известной как эффект памяти . По сути, если бы эти батареи не разряжались полностью каждый раз при использовании, они быстро теряли бы емкость.Использование никель-кадмиевых аккумуляторов было прекращено в пользу никель-металлгидридных аккумуляторов. Эти вторичные элементы обладают большей емкостью и лишь минимально подвержены эффекту памяти, но у них не очень хороший срок хранения. Как и никель-металлгидридные аккумуляторы, LiOn-аккумуляторы имеют долгий срок службы, но они лучше удерживают заряд, работают при более высоких напряжениях и имеют гораздо меньший и легкий корпус. Практически вся высококачественная портативная техника, производимая в наши дни, использует ее преимущества. Однако литий-ионные батареи в настоящее время недоступны в стандартных размерах, таких как AAA, AA, C или D, и они значительно дороже своих старых аналогов.

С NiCd и NiMH батареями зарядка может быть сложной. Вы должны быть осторожны, чтобы не перезарядить их, так как это может привести к снижению емкости. Чтобы этого не происходило, некоторые зарядные устройства переключаются на непрерывный заряд или просто отключаются после завершения зарядки. Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи также необходимо восстанавливать, а это означает, что вы должны время от времени полностью разряжать и перезаряжать их, чтобы свести к минимуму потерю емкости. LiOn батареи, с другой стороны, имеют сложные зарядные устройства, которые предотвращают перезарядку и не нуждаются в ремонте.

Даже аккумуляторные батареи со временем разрядятся, хотя для этого могут потребоваться сотни зарядок. Когда они наконец сдадутся, обязательно утилизируйте их на предприятии по переработке.

Теперь давайте посмотрим на расположение батарей.

Батарейки AA | Аккумуляторы | Зарядные устройства AA

Информация о перезаряжаемых батареях AA и многом другом

Вашим электронным устройствам требуется питание, и существует широкий выбор одноразовых и перезаряжаемых батареек AA и других батарей.Хотя выбор аккумуляторов может показаться ошеломляющим, выбрать идеальный тип очень просто, имея немного знаний о своем устройстве, а также о различных типах аккумуляторов и зарядных устройствах.

Одноразовые батареи

Одноразовые батареи имеют длительный срок хранения, но вы должны утилизировать их, когда они исчерпали свой ресурс. Щелочные батарейки типа АА, наряду с батареями других размеров, являются самыми популярными одноразовыми батареями. Литиевые батареи имеют более длительный срок хранения, служат дольше при использовании, легче по весу и более устойчивы к экстремальным температурам.Обязательно ознакомьтесь с инструкциями к устройству, чтобы убедиться, что ваше устройство может работать с литиевыми батареями, так как более высокое напряжение может повредить некоторые устройства. В некоторых устройствах даже используются кнопочные батарейки и батарейки типа «таблетка», поэтому всегда уточняйте, какой именно тип батареи вам нужен.

Выбор аккумуляторов

Аккумуляторы экономят ваши деньги с течением времени и являются более экологически чистыми, поскольку вы можете использовать их неоднократно. Никель-металлогидридные (NiMH) варианты сохраняют свой заряд, когда они не используются в течение длительного времени, но литий-ионные батареи питают устройства дольше.Перезаряжаемые литий-ионные батареи являются наиболее распространенным выбором для цифровых фотоаппаратов, но для профессиональных фотоаппаратов рекомендуется использовать внешние батарейные блоки и кабели для фотоаппаратов, а также адаптеры переменного тока и переходники постоянного тока.

Как выбрать зарядное устройство

Если вы выберете перезаряжаемые аккумуляторы, вам также понадобится зарядное устройство, которое работает с выбранным типом аккумуляторов, будь то никель-металлгидридные или литий-ионные. Некоторые зарядные устройства работают с аккумуляторами разных размеров, хотя лучше заряжать за раз только один размер.Некоторые заряжают ваши батареи намного быстрее, чем другие, и предлагают такие функции, как интеллектуальная зарядка, которая гарантирует, что батареи не будут недозаряжаться или перезаряжаться, помогая батареям работать лучше и дольше.

Какое бы решение питания вы ни выбрали, ознакомьтесь с широким выбором одноразовых и перезаряжаемых батарей и зарядных устройств в B&H Photo and Video, в том числе зарядных устройств AA. Найдите идеальные варианты питания для различных электронных устройств.

Утилизация аккумуляторных батарей

Утилизация аккумуляторных батарей

Что такое аккумуляторные батареи?

Некоторые батареи можно перезарядить, изменив химическую реакцию, которая происходит при использовании батареи.Это позволяет использовать аккумулятор повторно. Перезаряжаемые батареи во многих случаях могут заменить десятки неперезаряжаемых батарей. Некоторые аккумуляторные батареи предназначены для специального применения. Существует четыре типа перезаряжаемых батарей: никель-кадмиевые , металлогидридные , литиево-ионные и малые герметичные свинцово-кислотные . Эти батареи используются в беспроводных телефонах и электроинструментах, портативных компьютерах, видеокамерах и многих других продуктах.После определенного количества использований эти батареи больше не могут держать заряд и их необходимо утилизировать.

Что требует закон об утилизации использованных аккумуляторных батарей?

Раздел 22a-256a Общего статута Коннектикута требует, чтобы муниципалитеты Коннектикута утилизировали никель-кадмиевые батареи, содержащиеся в потребительских товарах, в течение трех месяцев с момента создания службы по утилизации батарей. Муниципалитеты должны предоставить возможность вторичной переработки никель-кадмиевых аккумуляторов, произведенных в быту.С 1 февраля 1996 года услуга доступна для всех жителей штата в рамках программы утилизации аккумуляторных батарей Корпорацией по переработке аккумуляторных батарей (см. Ниже).

Предприятиям, производящим использованные опасные аккумуляторные батареи, также запрещается выбрасывать их вместе с паром твердых отходов в соответствии с государственными правилами обращения с опасными отходами. Никель-кадмиевые и небольшие герметичные свинцово-кислотные батареи считаются опасными. Федеральный закон об управлении батареями от 1996 года требует, чтобы все никель-кадмиевые батареи были легко снимаемыми, маркированными и чтобы все перезаряжаемые батареи с опасными отходами утилизировались в соответствии с положениями федерального правила об универсальных отходах.Универсальные правила обращения с отходами — это упрощенные правила обращения с определенными опасными отходами.

Какие опасности связаны с никель-кадмиевыми батареями?

Хотя использование аккумуляторных батарей приветствуется, длительное воздействие кадмия связано с высоким риском повреждения легких и почек, а также размягчения костей. По данным Агентства по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR), кадмий и соединения кадмия «могут разумно считаться канцерогенами».Вывоз аккумуляторных батарей на свалку может привести к выбросу кадмия через фильтрат со свалки. Кадмий может попадать в воздух при сжигании бытовых отходов, таких как никель-кадмиевые батареи. Кадмий также присутствует в золе при сжигании мусора. Это проблематично в Коннектикуте, который в значительной степени полагается на отходы для производства энергии на заводах, чтобы управлять нашим мусором. Следовательно, удаление этих батарей из потока твердых отходов важно для защиты здоровья человека и окружающей среды.

Программа утилизации аккумуляторных батарей RBRC

Корпорация по переработке аккумуляторов (RBRC), некоммерческая общественная организация, состоящая из производителей аккумуляторов и продуктов, содержащих аккумуляторы, создала инфраструктуру для сбора и переработки всех аккумуляторов.Участие в программе RBRC позволит муниципалитетам выполнить требования по переработке отходов Раздела 22a-256a Общего устава Коннектикута.

Есть два основных компонента программы RBRC по сбору потребительских аккумуляторных батарей: программа возврата в розницу и муниципальная программа возврата. В рамках программы возврата в розницу участвующие розничные точки будут принимать аккумуляторные батареи от клиентов и помещать их в специальные коробки, предоставленные RBRC.Когда ящик заполнен, розничный продавец просто отправляет ящик по почте в центр консолидации, при этом почтовые расходы оплачиваются RBRC. Набрав 1-800-8BATTERY (822-8837) и введя почтовый индекс, житель будет направлен в ближайшую розничную точку, участвующую в программе. На веб-сайте RBRC www.call2recycle.org содержится информация для потребителей о том, куда сдать аккумуляторные батареи на переработку.

Муниципалитеты также имеют возможность создавать коллекции для аккумуляторных батарей на муниципальных площадках сброса.RBRC предоставит муниципалитету 5-галлонные контейнеры для хранения батарей. Как только контейнер будет заполнен, его можно будет отправить через UPS на объект консолидации RBRC. RBRC также может вместить большие контейнеры, такие как бочки на 55 галлонов. Затраты на транспортировку и переработку будут оплачены RBRC. Чтобы зарегистрироваться в муниципальной программе RBRC, позвоните в RBRC по телефону 1-800-8BATTERY или посетите сайт www.call2recycle.org.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Томом Метцнером по телефону (860) 424-3242 или по почте:

Министерство энергетики и охраны окружающей среды
79 Elm Street
Hartford, CT 06106-5127

Содержание Последнее обновление: январь 2020 г.

Другие аккумуляторные батареи | Введение в химию

Цель обучения

• Обсудить общие характеристики аккумуляторных батарей

Ключевые моменты

• Перезаряжаемые батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, которая позволяет снова сохранять заряд после разрядки батареи.
• Аккумуляторные батареи имеют более низкую общую стоимость использования и меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые батареи, что может быть причиной того, что спрос на аккумуляторные батареи в США растет намного быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи.
• Общие типы аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Условия

• плотность энергии: Количество энергии, которое может храниться в зависимости от объема батареи.
• вторичный элемент: Электрический элемент, который можно перезаряжать, поскольку он преобразует химическую энергию в электрическую с помощью обратимой химической реакции.

Аккумуляторы

Аккумуляторная батарея — это тип электрической батареи, состоящей из одного или нескольких электрохимических элементов. Он известен как вторичный элемент, потому что его электрохимические реакции электрически обратимы. Другими словами, после того, как накопленный заряд был истощен, химические реакции батареи могут произойти снова, в обратном порядке, чтобы сохранить новый заряд.Спрос на аккумуляторные батареи в США растет вдвое быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи, отчасти потому, что аккумуляторные батареи оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и общую стоимость использования, чем одноразовые.

Сетевые накопители энергии используют перезаряжаемые батареи для выравнивания нагрузки. Выравнивание нагрузки включает в себя хранение электроэнергии для использования в период пиковой нагрузки. Заряжая батареи в периоды низкого потребления электроэнергии для использования в периоды высокого спроса, выравнивание нагрузки помогает устранить необходимость в дорогостоящих пиковых электростанциях и помогает снизить стоимость генераторов в течение большего количества часов работы.

Конструкция аккумуляторной батареи

Как и все батареи, аккумуляторные батареи состоят из анода, катода и электролита. Во время зарядки материал анода окисляется, образуя электроны, а катод восстанавливается, потребляя электроны.

Эти электроны составляют ток во внешней цепи. Электролит может служить простым буфером для внутреннего потока ионов между электродами, как в литий-ионных и никель-кадмиевых элементах, или он может быть активным участником электрохимической реакции, как в свинцово-кислотных элементах.

Типы аккумуляторных батарей

В аккумуляторных батареях обычно используется несколько различных комбинаций химикатов. Различные типы включают свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи, изобретенные в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, являются старейшим типом аккумуляторных батарей. Их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что элементы поддерживают относительно большое отношение мощности к весу.Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях, требующих больших токов.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH или Ni-MH, очень похожа на никель-кадмиевый элемент (NiCd). В NiMH батареях используются положительные электроды из оксигидроксида никеля (NiOOH), как и в NiCd, но в отрицательных электродах вместо кадмия используется сплав, поглощающий водород. Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd аналогичного размера, а его плотность энергии приближается к плотности литий-ионного элемента.

Литий-ионные батареи

Литий-ионный аккумулятор — это семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла, а электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Это один из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, с одной из лучших плотностей энергии и лишь медленной потерей заряда, когда они не используются.Литий-ионные аккумуляторы дороже никель-кадмиевых аккумуляторов, но работают в более широком диапазоне температур, при этом они меньше и легче. Они хрупкие и поэтому нуждаются в схеме защиты для ограничения пикового напряжения.

Литий-ионные полимерные батареи

Литий-ионные полимерные (LiPo) батареи обычно состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно, чтобы увеличить ток разряда. Они часто доступны в серии «упаковок» для увеличения общего доступного напряжения.Их основное отличие от литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их электролит из литиевой соли не содержится в органическом растворителе. Вместо этого он находится в твердом полимерном композите, таком как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил. Преимущества LiPo по сравнению с литий-ионной конструкцией включают потенциально более низкую стоимость производства, приспособляемость к большому разнообразию форм упаковки, надежность и прочность. Их главный недостаток — меньший заряд.

Щелочные батареи

Существуют также перезаряжаемые формы щелочных батарей, которые представляют собой тип первичных батарей, зависящих от реакции между цинком (Zn) и диоксидом марганца (MnO ₂ ).Они производятся полностью заряженными и способны сохранять заряд в течение многих лет, дольше, чем большинство никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, которые саморазряжаются. Перезаряжаемые щелочные батареи также могут иметь высокую эффективность перезарядки и оказывать меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые элементы.

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Как работают (аккумуляторные) батареи?

Хотя аккумуляторные батареи были изобретены более ста лет назад, их применения не было так давно.Сегодня аккумуляторные батареи неразрывно связаны с нашей повседневной жизнью: портативные устройства и бытовая техника стали чрезвычайно популярными. А вот как работают аккумуляторы ? А что делает зарядное устройство? В этой статье мы рассмотрим основы работы (перезаряжаемой) батареи.

Немного химии

Как и все остальное, батарея состоит из атомов. Один атом состоит из трех типов частиц:

• протонов (положительных)
• электронов (отрицательные)
• нейтронов

В идеале этот заряд выравнивается: количество отрицательных и положительных частиц одинаково.Удаление одного электрона (т.е.отрицательной частицы) приводит к тому, что атом становится положительным, и наоборот. Поскольку атомы предпочитают оставаться нейтральными, они будут искать другие атомы для обмена электронами, чтобы восстановить свой баланс. Этот обмен или «поток» электронов создает электрический ток.

Анод, электролит и катод

Процесс обмена электронами также происходит в батареях. Каждая батарея состоит из трех частей: анода, электролита и катода. Однако разные типы батарей используют разные химические вещества для создания этих деталей.

В полностью заряженной батарее анод отрицательный, а катод положительный. Почему? Анод содержит избыток (отрицательных) электронов, тогда как катод не содержит электронов. Естественно, анод хотел бы потерять часть своих электронов, передав лишние электроны на катод.

Добавив третий элемент, сепаратор с электролитом, вы можете контролировать поток и создать батарею. Сепаратор действует как барьер внутри ячейки между анодом и катодом. Это позволяет электрическому току течь только тогда, когда батарея подключена к устройству.

Как работают аккумуляторы

Все батареи работают следующим образом: электроны перемещаются от анода к катоду, пока на аноде не закончатся электроны. Таким образом, аккумулятор считается разряженным или «мертвым».

С первичными батареями это конец. С вторичными или перезаряжаемыми батареями зарядное устройство может обратить поток электронов в обратном направлении и, таким образом, восстановить первоначальный избыток электронов на аноде, создавая тем самым то, что мы называем заряженной батареей.

Можно ли обратить эту реакцию вспять, зависит от химических веществ, используемых в батарее.Например, щелочные батареи не предназначены для обеспечения обратного потока. Это может быть потенциально опасно.

NiMH (никель-металл-гибридный) аккумулятор обеспечивает принудительный обратный поток сотни, а иногда и тысячи раз. Однако процесс со временем вызывает повреждение химикатов. Следовательно, вы не можете бесконечно заряжать и разряжать батареи: в какой-то момент химические вещества разложатся слишком сильно, чтобы по-прежнему удерживать заряд.

Дополнительная литература

Тогда как же аккумуляторные батареи работают раз за разом? Срок службы перезаряжаемой батареи зависит от производителя, типа батареи и условий, в которых она используется.Чтобы узнать больше о том, как производятся NiMH аккумуляторы, обратитесь к одной из наших предыдущих статей здесь.

Перезаряжаемые батареи большой емкости на основе литий-металлических анодов с глубокой циклизацией

Значимость

Литий-металлический считается лучшим выбором анода для высокоэнергетических батарей, но существующие литий-металлические электроды обычно ограничены условиями неглубокого цикла (1 мАч см ⁻² ) и, следовательно, неэффективное использование (<1%). Мы получаем металлические Li-электроды с глубокой и стабильной циклической емкостью> 10 мАч см ⁻² , что обеспечивается медленным высвобождением LiNO ₃ в карбонатный электролит и его последующим разложением с образованием защитного слоя для обратимого, бездендритного и высокоэффективного плотное осаждение металлического Li.На основании этого мы демонстрируем Li-MoS ₃ (в соотношении, близком к стехиометрическому), демонстрирующий высокую площадь, удельную емкость и энергию.

Abstract

Открытие нового химического состава и материалов для создания перезаряжаемых батарей с большей емкостью и плотностью энергии имеет первостепенное значение. Хотя металлический литий является лучшим выбором в качестве анода для батареи, его низкая эффективность еще предстоит преодолеть. Было разработано множество стратегий для улучшения обратимости и увеличения срока службы металлических Li-электродов.Однако почти все результаты ограничиваются условиями неглубокого цикла (например, 1 мАч см ⁻² ) и, следовательно, неэффективным использованием (<1%). Здесь мы получаем электроды из литиевого металла, которые могут подвергаться глубокому циклированию при высокой емкости 10 и 20 мАч см ⁻² со средней кулоновской эффективностью> 98% в коммерческом электролите LiPF ₆ / карбонат. Высокая производительность обеспечивается за счет медленного высвобождения LiNO ₃ в электролит и его последующего разложения с образованием Li ₃ N и оксинитридов лития (LiN _x O _y ), содержащего защитный слой, который делает обратимый осаждение металлического Li без дендритов и высокой плотности.Используя разработанные Li-металлические электроды, мы сконструировали полную ячейку Li-MoS ₃ с материалами анода и катода в соотношении количества, близком к стехиометрическому. С точки зрения как емкости, так и энергии, нормированной либо на площадь электрода, либо на общую массу электродных материалов, наш элемент значительно превосходит другие аккумуляторные элементы лабораторного масштаба, а также современные литий-ионные аккумуляторы, представленные на рынке. .

Аккумуляторы с высокой плотностью энергии имеют первостепенное значение для хранения энергии.Развитие высокоэффективных батарей во многом зависит от разработки нового химического состава и материалов (1⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓ – 9). Обладая высокой теоретической емкостью (3,860 мА · ч г ^-1 ), низким окислительно-восстановительным потенциалом (-3,040 В по сравнению со стандартным водородным электродом) и легким весом (0,53 г · см ^-3 ), металлический литий является идеальным выбор анода для литиевых и, возможно, всех аккумуляторных батарей (10⇓⇓⇓⇓ – 15). Однако прежде чем перезаряжаемые литий-металлические батареи станут жизнеспособными, необходимо преодолеть серьезные проблемы.Прежде всего, это низкая степень использования Li, плохая обратимость и образование дендритов во время циклирования, что является причиной таких явлений, как низкая кулоновская эффективность (CE), большая поляризация напряжения, плохое сохранение емкости и короткое замыкание, а также приводит к ранний выход из строя и критические проблемы безопасности батарей (11, 16⇓ – 18). Эта проблема особенно серьезна для электролита на основе карбоната, который является электролитом для всех коммерческих ионно-литиевых батарей (LIB). Еще одним препятствием является отсутствие катодного материала большой емкости, который можно было бы спаривать с металлическим Li в карбонатном электролите.

Многие стратегии, такие как суперконцентрированные электролиты (19, 20), добавки к электролиту на основе фторированных, азотистых и полисульфидных соединений (21, 22), искусственные межфазные структуры твердых электролитов (SEI) (23, 24), модификация сепаратора металлом. -органические каркасы и наноуглерод (25, 26), а также анодные структуры для размещения металлического Li (27⇓ – 29) продемонстрировали свою эффективность в повышении эффективности и увеличении срока службы металлических Li-электродов. Однако до сих пор почти все электрохимические измерения на электродах из металла Li ограничивались мелкими циклами (10, 16, 17, 23, 24, 28, 30, 31).Например, электрод, содержащий более 100 мАч см ⁻² Li, заряжается и разряжается только на глубину 1 мАч см ⁻² . Точно так же для полных элементов литий-металлических батарей катод часто сочетается с металлическим литиевым анодом, который находится в большом избытке (12, 26, 31), и в результате ни емкость, ни стабильность цикла не отражают реальную производительность полного элемента. . Таким образом, крайне важно разработать электроды из металлического лития с глубокой циклизацией и в дальнейшем реализовать полные элементы из металлического лития большой емкости на основе материалов катода и анода в стехиометрических соотношениях.

Здесь мы сообщаем об электродах из литиевого металла, которые могут подвергаться глубокому циклированию при высоких емкостях 10 и 20 мАч см ⁻² со средним значением CE> 98% в коммерческом электролите LiPF ₆ / карбонат. Высокопроизводительные электроды становятся возможными благодаря медленному высвобождению и разложению LiNO ₃ , предварительно пропитанного в разделительной мембране, который образует защитный слой толщиной микрометр с Li ₃ N и оксинитридами лития (LiN _x O _y ) в качестве основных активных компонентов и обеспечивает обратимое, бездендритное и высокоплотное осаждение металлического Li.Используя разработанные Li-металлические электроды, мы сконструировали полную ячейку Li-MoS ₃ с материалами анода (Li) и катода (MoS ₃ ) в соотношении количеств, близком к стехиометрическому. Исходя из общей массы электродных материалов, ячейка обеспечивает удельную емкость 410 мАч г ⁻¹ и площадную емкость 6,3 мАч см ⁻² . Как по емкости, так и по энергии, наша ячейка значительно превосходит другие аккумуляторные элементы лабораторного масштаба, в том числе литий-металлические или кремниевые, а также современные LIB, представленные на рынке.Результаты и обсуждение общий и более желательный электролит на карбонатной основе (32). Возможная причина заключается в том, что LiNO ₃ нерастворим (∼10 ⁻⁵ г · мл ⁻¹ ) в карбонатном растворителе. В этой работе мы обнаружили, что LiNO ₃ может значительно улучшить характеристики металлических Li-электродов за счет схемы медленного высвобождения и разложения.Мы погрузили сепаратор из стекловолокна в раствор LiNO ₃ , чтобы пропитать сепаратор кристаллитами субмикронного размера LiNO ₃ ( SI Приложение , рис. S1 – S3). В рабочих условиях кристаллиты могут служить резервуаром для ограниченного количества LiNO ₃ , растворенного в электролите, который разлагается и образует защитный слой на металлическом Li-электроде.

Мы собрали элементы Li || Cu с первичными сепараторами и сепараторами, модифицированными LiNO ₃ , для исследования процессов электрохимического осаждения / снятия лития.Использовали промышленный электролит на основе 1 М LiPF ₆ в смешанном растворителе этиленкарбонат / диэтилкарбонат (объемное соотношение 1: 1). CE элемента, определяемый как отношение количества очищенного Li к количеству покрытого Li на медном токосъемнике в каждом цикле зарядки-разрядки, использовался в качестве показателя производительности для оценки циклируемости металлического Li-электрода. . При плотности тока 1 мА см ⁻² ячейки с LiNO ₃ могли стабильно работать в течение 210 и 160 циклов со средним значением CE 95.1% и 98,3% для емкостей глубиной 2 и 5 мАч см ⁻² (рис. 1 A и B ) соответственно. В еще более жестких условиях 2 мА · см ⁻² −5 мА · ч см ⁻² и 5 мА · см ⁻² −10 мА · ч см ⁻² , элементы с LiNO ₃ могли стабильно работать для 100 и 50 циклов с высокими средними значениями CE 96,8% и 98,1% (рис. 1 C и D ), соответственно. Напротив, элементы без LiNO ₃ показали значительно худшие характеристики при циклировании (рис.1 A — D ). Только 30 циклов со средним значением CE 91,6% можно было получить в условиях 1 мА · см ⁻² −2 мАч · см ⁻² . В условиях 5 мА · см ⁻² –10 мАч · см ⁻² ячейка даже не подвергалась циклической обработке. Соответствующие профили зарядно-разрядного напряжения представлены в приложении SI , рис. S4 и S5. КЭ и профили напряжения элементов Li || Cu с LiNO и без него ₃ циклически повторялись при других условиях тока и емкости (1 мА · см ⁻² −1 мА · ч · см ⁻² , 2 мА · см ⁻² –1 мАч см ⁻² , 4 мАч см ⁻² –1 мАч см ⁻² , 1 мАч см ⁻² –10 мАч см ⁻² , 2 мА см ⁻² –10 мАч см ⁻² и 5 мАч см ⁻² –5 мАч см ⁻² ) показаны в Приложении SI , рис.S6 – S11. На рис. 1 E сравниваются показатели производительности наших LiNO ₃ -защищенных металлических Li-электродов с данными, указанными в литературе для других металлических Li-электродов в конфигурации Li || Cu на основе карбонатного электролита. Очевидно, что наши электроды могут достигать гораздо большей емкости (т. Е. Могут иметь гораздо более глубокие циклы) и номинальной производительности без ущерба для других свойств, таких как CE и срок службы.

CE элементов Li || Cu с LiNO и без него ₃ циклически под ( A ) 1 мА см ⁻² −2 мАч см ⁻² , ( B ) 1 мА см ⁻² –5 мАч см ⁻² , ( C ) 2 мА см ⁻² –5 мАч см ⁻² и ( D ) 5 мА см ⁻² –10 мАч см ⁻² усл.( E ) Сравнение показателей электрохимических характеристик (емкость, плотность тока, CE и количество циклов), измеренных в конфигурации Li || Cu на основе карбонатного электролита, наших LiNO ₃ -защищенных металлических Li-электродов с такими электродами. сообщается в литературе (всего 27 записей, как указано в Приложении SI , Таблица S1).

Мы проанализировали зависимость CE от тока и емкости для элементов Li || Cu с LiNO ₃ . При увеличении тока заряда-разряда с 1 до 4 мА см ⁻² CE уменьшается с 93.От 7% до 91,2% при фиксированной емкости циклов 1 мАч / см ⁻² ( SI Приложение , рис. S12 A ). Это согласуется с литературными данными и общим знанием того, что химические реакции менее обратимы при более высоких скоростях. SI Приложение , рис. S12 B показывает зависимость CE от зарядно-разрядной емкости при различных плотностях тока. При каждой плотности тока CE увеличивается вместе с емкостью. Это также подтверждается контрольными экспериментами, в которых плотность тока заряда-разряда для Li || Cu элемента увеличивается или уменьшается ступенчато ( SI Приложение , рис.S13). Несмотря на то, что это непросто, подобные явления фактически наблюдались раньше и указывают на то, что зародышеобразование или начальная стадия роста менее обратимы, чем последующее осаждение Li (33–35).

Мы использовали сканирующую электронную микроскопию (SEM) для изображения Li, осажденного на токосъемнике Cu после глубокого циклирования. После этапа осаждения литием в третьем цикле в требуемых условиях 5 мА · см ⁻² −10 мА · ч см ⁻² осажденный Li из Li || Cu элемента без LiNO ₃ обнаруживает рыхлоупакованную структуру, состоящую из дендритов и усов (рис.2 А ). Дальнейшее циклирование продолжает расширять нестабильный SEI и ухудшать структуру электрода, в результате чего дендритный слой Li толщиной ∼100 мкм покрывается еще одним мшистым слоем C-содержащего Li толщиной ∼100 мкм после 20 циклов (рис. 2 B). и SI Приложение , рис. S14). Напротив, осажденный Li из ячейки Li || Cu с LiNO ₃ демонстрирует плотную и однородную пленочную структуру толщиной ~ 40 мкм без каких-либо следов дендритов (рис. 2 C ).Структура и толщина слоя Li все еще могут сохраняться после 20 циклов (рис. 2 D ). Отметим слой толщиной ∼2 мкм с пористой морфологией поверхности ( SI Приложение , рис. S15) на поверхности плакированного слоя Li (рис. 2 D ), который, вероятно, является защитным слоем, образованным разложение LiNO ₃ .

СЭМ-изображения поперечного сечения слоя Li, нанесенного на медный токоприемник, после 3 и 20 циклов при 2 мА см ⁻² –10 мАч см ⁻² условиях для ячеек Li || Cu ( A и B ) без и ( C и D ) с LiNO ₃ .( Вставки ) Увеличенные изображения соответствующих сечений слоев Li. ( E ) XPS-спектры N 1s на различной глубине осажденного слоя Li на токосъемнике Cu после трех циклов при 2 мА см ⁻² −10 мАч см ⁻² условиях для элемента Li || Cu с LiNO ₃ .

Затем мы прибегли к рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) для анализа химического состава защитного слоя на основе LiNO ₃ . Элементный состав, зависящий от толщины, вместе с соответствующими XPS-спектрами C 1s, O 1s и Li 1s, показаны в Приложении SI , рис.S16 – S19 для Li-plated Cu электродов элементов Li || Cu с LiNO и без него ₃ после трех циклов в условиях 2 мА см ⁻² –10 мАч см ⁻² . Оба электрода имеют SEI с внешней поверхностью, богатой полукарбонатами лития (ROCOOLi) и Li ₂ CO ₃ , а внутренний слой с преобладанием Li ₂ O, что соответствует распространенной «мозаичной модели» (36, 37 ). Следует отметить, что содержание C на электроде, не содержащем LiNO ₃ , уменьшается с увеличением толщины напыления значительно медленнее, чем на электроде, защищенном от LiNO ₃ ( SI Приложение , рис.S16), что указывает на более сильное разложение электролита на поверхности электрода без защитного слоя на основе LiNO ₃ . Поскольку два электрода содержат одинаковые частицы C и O в поверхностном слое, мы приписываем желательные функциональные возможности полученного из LiNO ₃ защитного слоя частицам, содержащим N . На рис. 2 E показаны зависимые от глубины XPS-спектры N 1s для электрода, защищенного LiNO ₃ . Основными компонентами защитного слоя являются Li ₃ N, LiN _x O _y , LiNO ₂ и алкилнитро (R-NO ₂ ).Как Li ₃ N, так и LiN _x O _y , как известно, являются хорошими проводниками ионов Li и могут способствовать эффективному и стабильному циклированию металлических электродов Li (38, 39), что также поддерживается стабилизированное сопротивление переносу иона Li для элемента Li || Cu с LiNO ₃ при циклировании ( SI Приложение , рис. S20).

Мы также изготовили симметричные элементы Li || Li для оценки электрохимических характеристик наших металлических Li-электродов, защищенных LiNO ₃ .При плотности тока заряда-разряда 1 мА · см ⁻² и емкости 1 мА · ч · см ⁻² , Li || Li элемент с LiNO ₃ может стабильно работать в течение 1400 часов со средним перенапряжением 80 мВ (рис.3 A ). Он может работать в течение 700 часов в условиях 2 мА · см ⁻² −2 мА · ч · см ⁻² , показывая перенапряжение 84 мВ (рис. 3 B ). В требуемых условиях 5 мА · см ⁻² −5 мА · ч · см ⁻² , ячейка могла стабильно работать в течение 420 часов со средним перенапряжением 192 мВ (рис.3 С ). Ячейка Li || Li с LiNO ₃ может быть даже циклирована до чрезвычайно высокой емкости 20 мАч см ⁻² (Рис. 3 D ). Характеристики цикла при других условиях (2 мА см ⁻² –1 мАч см ⁻² , 2 мА см ⁻² –5 мАч см ⁻² и 5 мА см ⁻² –10 мАч см ⁻² ) приведено в приложении SI , рис. S21. Элементы Li || Li без LiNO ₃ при всех условиях показали значительно худшие характеристики (рис.3 и SI Приложение , рис. S21). На рис. 3 E сравниваются показатели производительности наших LiNO ₃ -защищенных металлических Li-электродов с данными, указанными в литературе для других металлических Li-электродов в конфигурации Li || Li на основе карбонатного электролита. Очевидно, что наши электроды могут достигать гораздо более высокой емкости без ущерба для других свойств, таких как CE, срок службы и номинальные характеристики.

Циклические характеристики симметричных элементов Li || Li с LiNO и без него ₃ циклически под ( A ) 1 мА см ⁻² –1 мАч см ⁻² , ( B ) 2 мА см ⁻² –2 мАч см ⁻² , ( C ) 5 мА см ⁻² –5 мАч см ⁻² и ( D ) 5 мА см ⁻² –20 мАч см ⁻² условий; ( E ) Сравнение показателей электрохимических характеристик (емкость, плотность тока и время действия), измеренных в конфигурации Li || Li на основе карбонатного электролита, наших LiNO ₃ -защищенных металлических Li-электродов с данными, указанными в литература (всего 32 записи, как показано в Приложении SI , Таблица S2).

В качестве подтверждения концепции мы использовали наши металлические Li-электроды, защищенные LiNO ₃ , для изготовления полных ячеек, близких к стехиометрическим, со сверхвысокой емкостью и энергопотреблением. В качестве материала катода мы выбрали аморфный MoS ₃ из-за его доказанной высокой емкости и совместимости с карбонатным электролитом (40⇓⇓ – 43). Наш MoS ₃ , выращенный на слабо окисленных углеродных нанотрубках (УНТ) ( SI Приложение , рис. S22), демонстрирует удельную емкость ∼500 мАч г ^-1 при плотности тока 0.7 мА см ⁻² и массовая нагрузка 12,5 мг см ⁻² ( SI Приложение , рис. S23). Чтобы собрать полную ячейку (Рис.4 A ), мы соединили предварительно нанесенный LiNO ₃ -защищенный металлический Li-электрод (10 мАч см ⁻² , 2,6 мг см ⁻² ) с MoS ₃ электрод (∼6,4 мАч см ⁻² , 12,8 мг см ⁻² ). Полная ячейка имеет емкость 6,3 мА · ч · см ⁻² , что соответствует удельной емкости 410 мА · ч · г ⁻¹ , исходя из общей массы электродных материалов (рис.4 В ). В сочетании со средним разрядным напряжением 1,95 В элемент обеспечивал поверхностную энергию 12,2 Вт · ч · см ⁻² и удельную энергию 793 Вт · ч · кг ⁻¹ , исходя из общей массы электродных материалов. Как емкость, так и энергия нашего полного элемента Li-MoS ₃ , нормированные либо на площадь электрода, либо на общую массу материалов анода и катода, значительно выше, чем у других литиевых аккумуляторных элементов, включая ранее сообщавшуюся высокую емкость. элементы на основе металлического Li или Si (29, 44⇓ – 46), а также современные литий-ионные аккумуляторы, представленные на рынке (рис.4 C и D ), выдвигая конкурентоспособного кандидата на аккумуляторные батареи большой емкости и высокой энергии будущего поколения. Тем не менее, циклическая стабильность полной ячейки по-прежнему оставляет желать лучшего, что объясняется снижением емкости обоих электродов. Удельная энергия элемента может быть дополнительно улучшена, если может быть разработан новый катодный материал с сопоставимой емкостью и более высоким рабочим потенциалом.

( A ) Схематическая структура и ( B ) профили напряжения заряда-разряда и циклические характеристики элемента Li-MoS ₃ , близкого к стехиометрическому.Сравнение удельной и площадной емкости ( C ) и удельной и площадной энергии ( D ) нашего элемента Li-MoS ₃ с другими полными ячейками, описанными в литературе. Все числа нормированы на общую массу материалов анода и катода, исключая проводящую сажу и связующее. Углеродные материалы-хозяева, такие как мезопористый углерод для Li ₂ S в случае Li ₂ S || Si и УНТ для MoS ₃ в этой работе, включены в расчет общей массы.Значения для коммерческих LIB рассчитаны на основе катода LiCoO ₂ (20 мг / см ⁻² , 150 мА · ч · г ⁻¹ ) в паре с графитовым анодом (10 мг · см ⁻² , 300 мА · ч · г ^{). −1} ).

Таким образом, формируя защитный слой SEI при медленном высвобождении LiNO ₃ в коммерческий раствор карбонатного электролита, мы сделали возможным использование высокопроизводительных металлических Li-электродов с возможностью глубокой циклизации до высокой емкости 10 или 20 мАч см ⁻² . На основе LiNO ₃ -защищенных металлических Li-электродов мы успешно сконструировали полные элементы Li-MoS ₃ , близкие к стехиометрическим, со сверхвысокой удельной и площадной емкостью и энергией.

Материалы и методы

Материалы и методы, дополнительные характеристики, электрохимические данные и таблицы для сравнения характеристик доступны в Приложении SI .

Благодарности

Работа частично поддержана Йельским университетом. Q.S. благодарит за поддержку Китайского стипендиального совета. Хунчжи Ван благодарит за поддержку программы 16JC1400700, 2017-01-07-00-03-E00055, 16XD1400100 и Eastern Scholar.

Сноски

• Вклад авторов: Q.S., Y.Z., M.W. и Hailiang Wang разработали исследование; Q.S., Y.Z. и M.W. провели исследование; Q.S., Y.Z. и M.W. проанализировали данные; и Q.S., Y.Z., Хунчжи Ван и Хайлянь Ван написали статью.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.