Батареи дизайнерские: Купить дизайнерские радиаторы в Москве, каталог дизайн-батарей

Содержание

Батареи отопления дизайнерские — Система отопления

Монтаж обогрева квартиры насчитывает некоторые устройства. Любой узел весьма важен. Посему выбор всех частей монтажа нужно планировать правильно. Система обогревания имеет, крепежи, трубы, бак для расширения котел терморегуляторы, систему соединения, батареи, развоздушки, коллекторы, увеличивающие давление насосы. На этой вкладке интернет проекта мы попбробуем помочь выбрать для своего коттеджа правильные части конструкции.

Батареи отопления дизайнерские

Обычно, сочетание таких слов как дизайнерские радиаторы отопления воспринимается как батареи причудливого вида. На самом деле — это часть отопительных приборов, выполняющих сразу две функции: обогрев помещения и предмет интерьера. И если вы думаете, что декоративная решетка, поставленная перед обычными радиаторами, представляет собой дизайнерскую батарею отопления, то это совсем не так. Дизайнерский радиатор отопления — это отопительный прибор или устройство необычной конструкции, не просто подходящее по интерьеру, но и украшающее его.

Они могут иметь различные конфигурации, цветовые решения, быть акцентом или, наоборот, незаметным фоном. Главное — они должны выполнять свою функцию обогрева в полном объеме.

Слово «дизайн» понятно для всех, но никто не предполагал, что в нашу жизнь на замену неприметным чугунным батареям центрального отопления придут приборы для обогрева, выполненные не только из разных материалов, но по красоте и совершенству не уступающие художественным произведениям. в то же время полностью обеспечивающие теплом наши жилища. Сегодня все чаще используются дизайнерские радиаторы, имеющие привлекательный вид. Они характеризуются:

  • безупречным видом и способностью украсить любое помещение, не прибегая к другим аксессуарам;
  • способностью быстро создавать нужную тепловую атмосферу ;
  • эффективностью
    работы во влажных помещениях;
  • простотой установки, не требующей профессиональных навыков.

Однако технические характеристики таких приборов все же проигрывают перед традиционными радиаторами. Не всегда красота совпадает с мощностью, тем не менее, в небольших помещениях такие радиаторы могут служить основным источником тепла, полностью обогревая его. А в больших пространствах они могут служить дополнительными источниками, гармонично вписываясь в интерьер. Критиковать такие приборы за некоторые несовершенства технических параметров не имеет смысла, потому что их основная функция — украсить помещение. А потом уже обогреть, хотя производители не забывают об этой функции и предъявляют жесткие требования при проектировании и изготовлении.

Все радиаторы отопления являются родоначальниками дизайнерских батарей, и поэтому «потомки» не могли не взять от своих предшественников способы конструирования, используемые материалы, а также те требования, которые должны быть выполнены для их нормального функционирования в системе обогрева.

Все радиаторы по методу передачи тепла могут быть:

  • конвективные;
  • конвективно — радиационные;
  • радиационные.

По конструкции они бывают:

  • из секций и блоков. Это относится к чугуну, стали, алюминию и биметаллу;
  • из трубок;
  • панельные.

Кроме того, радиаторы отопления могут быть различными по весу, давлению, внешнему виду и многому другому. Все это относится и к дизайнерским радиаторам — отопительным приборам, которые могут выполняться из чугуна, стали, алюминия, стекла, камня. Они вписываются в интерьер помещения в проекте до начала ремонта или строительства. Это связано с тем, что дизайнерские радиаторы проектируются зачастую именно под конкретное помещение, например, в виде скульптур, перегородок, скамеек посреди комнаты или шикарных цветовых настенных панно, хотя заводы-изготовители выпускают и ряд классических моделей.

Дизайнерские радиаторы могут быть установлены по всему помещению, а если это электрические батареи, то они могут обогревать круглогодично. Спросите — зачем круглогодично? А как же полотенцесушители? Ведь они нужны нам не только в зимнее время! И этих отопительных приборов разнообразной конфигурации выпускается довольно много.

Существующие тепловые панели прекрасно вписываются в интерьер. Выполненные в любом стиле, имеющие разнообразные формы, они могут служить архитектурным элементом. Многие панно производятся в единичном исполнении и выглядят очень оригинально.

Трубчатым радиаторам. корпус которых состоит из трубок, можно придавать любой вид, изогнутые модели легко вписываются в полукруглые образования. Их можно органично вписать в различные ограждения, лестничные пролеты, барные стойки, колонны, ширмы. Они могут быть украшением перегородки, одновременно выполняя функцию отопительного контура обогрева.

Это оригинальные устройства обогрева пространства, представляющиеся собой трубчатые стальные радиаторы. Приборы имеют порядка 2 кВт мощности, могут служить основным контуром обогрева для кухни, ванной, детской, предбанника. Они подключаются по обычной схеме к системе отопления.

Скамейки фирмы Zehnder могут отличаться деревянным покрытием сиденья, которое подбирается индивидуально, иметь различные высоты сидения, удобны в уборке.

Во влажных помещениях для спортивных залов сидение можно оцинковать или заменить профилем Werzalit, на котором к тому же не остается царапин. Сидеть на такой скамейке очень комфортно, она долговечна и проста в эксплуатации. Технические параметры Zehnder Bank — Radiator :

  • монтажная длина — 120−300 см;
  • монтажная высота — 46,9−65,3 см;
  • монтажная глубина — 13,6−21 см;
  • рабочее давление — 10 атм;
  • температура — 120˚С;
  • тепловая мощность соответствует стандарту .

Дизайнерские стальные радиаторы фирмы Arbonia имеют трубчатую структуру и собираются из отдельных секци й. Они полностью адаптированы к российским условиям для рабочего давления 10 атм, максимальной температуры 120˚С. Для защиты от коррозийных процессов батареи Arbonia сначала очищают, грунтуют, затем окрашивают в электростатическом поле порошковой эмалью, подвергаются антистатической и тепловой обработке.

Семейные мастерские Cinier (Франция) производят эксклюзивные обогревательные приборы. Радиаторы, выполненные из натурального камня белого цвета, сначала раздробленного, а затем восстановленного по специальному методу, являют собой настоящие художественные произведения. Камень обладает свойством излучать тепло при низких температурах. поддерживая оптимальное тепло в окружающем пространстве. Радиаторы Cinier излучают тепло, не выделяя вредных веществ, сохраняют концентрацию кислорода, не уменьшают влажность в помещении. Это способствует равномерному распределению тепла снизу вверх. и как следствие ощущению комфорта и хорошего самочувствия.

Не обошли дизайнеры и

чугун. причем надо отметить, что свойства таких батарей нисколько не хуже, а даже улучшены по сравнению со старыми традиционными радиаторами. Разнообразие их велико на современном рынке. Они готовы выполнять свои функции по отоплению не только в частных домах, но и пригодны к центральному отоплению, так как технические характеристики дизайнерских батарей ни на йоту не уступают традиционным радиаторам. Недостаток есть — цена выше, зато и красота их несоизмерима с классическими батареями. Они могут выполняться в разной цветовой гамме, под серебро, золото, бронзу, иметь состаренный вид или быть веселыми в цветочек.

Невозможно рассмотреть все разнообразие дизайнерских радиаторов, возможности воплощения художественной мысли в рациональное русло. Но уже из этого малого видно, что дизайнерские радиаторы, являясь художественными произведениями, не забывают о главном своем предназначении — обогреве пространства. И остается лишь

правильно рассчитать мощность для конкретного помещения, чтобы они с честью выполняли свои обязанности по отоплению, а красотой радовали наш взор.

Источник: http://teplo.guru/radiatory/ekrany/dizainerskie-radiatory.html

Батареи отопления дизайнерские

Батареи отопления в настоящее время могут быть изготовлены из самых разных материалов. Однако при этом производители и разработчики просто не хотят останавливаться на достигнутом и следуют потребностям потребителей. Так и были созданы радиаторы отопления дизайнерские. Такие батареи точно также же эффективны, как и обычные варианты, однако внешний вид таких батарей отлично дополнит интерьер ваших помещений, привнеся в него свежие нотки.

Дизайнерские радиаторы отопления

В современности радиаторы отопления уже перестали быть просто источником теплоты в доме. Их внешний облик уже давно изменился, хоть и остались просто похожие модели. Современные радиаторы отопления декоративные можно назвать дизайнерскими, когда они могут порадовать любителей нестандартных решений и необычных вещей. Оригинальные и эксклюзивные формы, необычные конструкторские идеи – все это позволяет дизайнерам создать такие радиаторы, которые заставят ваших знакомых вам завидовать.

Водяные дизайн радиаторы отопления все же являются, прежде всего, отопительными приборами. И их непосредственная и важнейшая задача – это обеспечивать максимальный комфорт в помещениях.

Именно поэтому декоративные дополнения не должны мешать радиаторам выполнять свою основную функцию. Дизайнерам и разработчикам в этом русле приходится создавать самые невероятные решения, чтобы выполнить это важное условие. Ведь хорошие радиаторы – обычные или батареи отопления дизайнерские, прежде всего, отличаются своими техническими характеристиками – высокой теплоотдачей, продолжительным сроком работы, стойкостью к повреждениям.

Дизайнерские радиаторы отопления под дерево

Внешний облик дизайнерских радиаторов способен моментально обратить на себя внимание и вызвать у ваших гостей восхищение. Конструкция таких батарей может принимать разные формы, однако при их изготовлении всегда соблюдаются существующие стандарты, которые предъявляются и к обычным радиаторам.

В отопительной сфере любые дизайнерские идеи должны, прежде всего, демонстрировать практичность и утилитарность в дальнейшей эксплуатации.

Однако дополнительным бонусом является их удобная установка. Очень часто дизайн-радиаторы отопления устанавливают в специальные ниши или другие нестандартные архитектурные элементы помещения. Так, можно встретить такие модели, как радиусные, угловые, абстрактные – все это эффективно отопит ваш дом, при этом – удобно расположившись и не мешая, не занимая полезное пространство.

Угловые радиаторы отопления

На сегодняшний день можно с уверенностью сказать, что индустрия отопительных приборов является одной из самых развитых. И здесь каждый производитель встречает жесткую конкуренцию. Среди производителей можно встретить также и тех, кто специализируется на впуске таких приборов, как нестандартные радиаторы отопления. Продукцию таких производителей обычно отождествляют с художественными и научными экспериментами. Каждая модель радиаторов от таких компаний – это произведение искусства, которое каждый потребитель выбирает для себя на основе вкусовых предпочтений.

Оригинальный вертельный радиатор отопления

Как дизайн батарей отопления, так и их технические характеристики, подкрепляются отличным качеством таких батарей. Ведь они – своего рода эксклюзивные изделия, предназначенные не для всех.

Порой производители таких изделий, как элитные радиаторы отопления, создают просто невероятные вещи. К примеру, таким решением можно назвать потрясающую толщину радиаторов. Существуют различные панельные радиаторы, которые имеют толщину примерно 7 мм!

Радиатор отопления в стиле хай-тек

В современном интерьере в стиле хай-тэк такой радиатор не просто отлично впишется в общую обстановку, но и полностью растворится на его фоне. Помимо всего этого, такие красивые радиаторы отопления не только являются эффективными приборами отопления, но и способны существенно сэкономить расход энергии.

Также стоит отметить такую разработку, как батареи отопления красивые, которые отапливают жилье через расписанные картины, холсты, нарисованные настоящим художником. Такие батареи являются эксклюзивными, в интерьере вашей комнаты они займут самое центральное место.

В настоящее время разнообразные декоративные батареи отопления может приобрести широкий круг потребителей. Практически каждый теперь может эффективно украсить свое жилье декоративными радиаторами, которые будут изготовлены в единственном варианте.

Стильные радиаторы отопления с необыкновенным дизайном – это не всегда предметы так называемого высокого искусства. Даже самая обычная батарея из алюминия может быть изменена до неузнаваемости – и все это собственными руками и фантазией. Если вы разукрасите каждое ребро батареи разным цветом – такие цветные радиаторы отопления удачно впишутся в детскую комнату или яркую гостиную. А если для покраски батареи выбрать те цвета, которые преобладают в вашем интерьере – то цветные батареи отопления создадут уютную и комфортную атмосферу, конечно, подкрепляя ее теплым климатом.

Придать обычной батарее оригинальности очень легко

Если вы умеете рисовать, можно разукрасить радиаторы художественными рисунками. Красиво будут смотреться летающие бабочки и распускающиеся цветы. Кроме того, можно использовать такую технику, как декупаж.

Создать дизайнерские радиаторы отопления при помощи такой техники – это несложно. Особенно – если вы любите создавать и творить что-то своими руками.

С помощью несложных махинаций с подручными предметами из обычного чугунного радиатора можно сделать дизайнерский элемент, к тому же, эксклюзивный.

Приведем небольшую инструкцию:

  • Для начала следует наждачкой потереть ребра радиатора, чтобы старая краска ушла. Затем радиатор нужно протереть, чтобы убрать пыль и загрязнения. Сверху красим наши необычные радиаторы отопления белой эмалью.
  • Ждем, пока краска подсохнет. По истечении этого срока мы будем делать декупаж. Сначала замерим ширину и длину каждого элемента нашего радиатора. Теперь берем бумагу с рисунком, переворачиваем и на обратной стороне обозначим размеры каждого ребра. Теперь нужно вырезать рисунок, уже с учетом чертежа, который мы нанесли.
  • Наши заготовки наклеиваем на батареи с помощью обычного клея ПВА, который предварительно немного разбавляется водой. Рисунок прикладывается ровно к середине ребер батарей. А после того, как этот этап будет завершен, оригинальные радиаторы отопления покрываются термостойким лаком.

Таким образом, вследствие несложных операций у нас появились эксклюзивные радиаторы отопления, которые будут радовать глаз.

Если в былые годы радиаторы прикрывали шторами и занавесками, чтобы скрыть их неприглядный облик, то в настоящее время такие приборы могут стать центром комнаты, привлекая к себе всеобщее внимание.

А чтобы отдать дань былым временам, многие используют в интерьере ретро радиаторы отопления, которые изображены на фото. Ретро батареи отопления способны создать атмосферу старины в вашем доме – они эффективно отопят ваше жилье и создадут приятный микроклимат. Если до недавнего времени эксклюзивные батареи были новинкой, то сейчас уже многие решили таким образом украсить свой интерьер.

Батарея отопления в стиле ретро

Источник: http://otoplenie-doma.org/dizajnerskie-radiatory-otopleniya.html

Так же интересуются
30 ноября 2021 года

Итальянские дизайн радиаторы Global | Итальянские дизайн батареи Глобал


Sebino

Дизайн-радиаторы

Итальянские дизайн радиаторы Global

Итальянские дизайнерские радиаторы модели Ekos & Ekos Plus сразу после выпуска стали популярными и захватили ведущее положение среди алюминиевых радиаторов. Неудивительно, ведь компания Global занимается выпуском аналогичной продукции с 1971 года, потому каждая новая модель сочетает в себе отработанные и выверенные технологии с новинками в дизайне, а в разработке принимают участие ведущие специалисты.

В качестве базового материала при производстве радиаторов данной серии используется сплав алюминия и кремния EN AB-46100. Такая конструкция отлично переносит механические нагрузки, устойчива к истиранию из-за низкого качества воды. С внутренней стороны радиаторы обрабатываются защитным напылением, что делает их устойчивыми к образованию коррозии, не даёт разрушаться от воздействия теплоносителя плохого качества. Прочность лакокрасочному покрытию придает специальный двухэтапный метод окрашивания, заключающийся в анафорезе и напылении красящего материала.

Как бы доказывая, что Ekos & Ekos Plus – прочный и надежный отопительный прибор, компания предоставляет на него гарантию сроком на 10 лет (считается с момента выпуска). Гарантийные обязательства охватывают замену секций, если пользователь обнаруживает дефекты или доказывает непригодность батареи к эксплуатации. Однако важно, чтобы радиатор был установлен по всем правилам, указанным в руководстве для пользователя.

Красивый и экономный. Итальянский дизайн-радиатор Global Ekos & Ekos Plus

Экономия при использовании моделей Ekos & Ekos Plus достигается благодаря высокой эффективности радиаторов. При небольшом размере, что экономит расход воды, батарея обладает высокими показателями теплоотдачи, что подтверждено испытаниями Миланского Политехнического института (в соответствии со стандартом UNI EN 442-2). Этому способствуют и свойства алюминия: он быстро нагревается и отдает тепло, медленно остывает. Все это обеспечивает комфортный обстановку в помещении.

Регулировать температурный режим с данными моделями легко: их можно оснастить терморегуляторами и настроить температуру так, чтобы даже самому требовательному человеку было комфортно.

Ниже представлены характеристики радиатора Ekos Plus.

Модель Высота
(мм)
Длина
(мм)
Глубина
(мм)
Межосевое
расстояние (мм)
Размер
резьбы
Масса
кг
Ёмкость
л
ΔT 50°C
Вт
ΔT 50°C
Ккал/час
ΔT 60°C
Вт
ΔT 60°C
Ккал/час
ΔT 70°C
Вт
ΔT 70°C
Ккал/час
Экспонента
n
Коэффициент
Км
Цена
Ekos Plus 2000 2070 50 95 2000 1″ 3,34 0,65 196 169 250 215 307 265 1,33285 1,06514 по запросу Где купить
Ekos Plus 1800 1870 50 95 1800 1″ 3,05 0,59 178 154 227 196 279 240 1,33883 0,94330 по запросу Где купить
Ekos Plus 1600 1670 50 95 1600 1″ 2,76 0,53 160 138 204 176 251 217 1,34480 0,82963 по запросу Где купить
Ekos Plus 1400 1470 50 95 1400 1″ 2,46 0,49 143 123 182 157 223 193 1,32938 0,78649 по запросу Где купить
Ekos Plus 1200 1270 50 95 1200 1″ 2,16 0,44 126 109 160 138 196 169 1,31396 0,73725 по запросу Где купить
Ekos Plus 1000 1070 50 95 1000 1″ 1,88 0,36 109 94 138 119 169 146 1,28835 0,70844 по запросу Где купить
Ekos Plus 900 970 50 95 900 1″ 1,73 0,31 101 87 128 110 156 134 1,27555 0,68929 по запросу Где купить
Ekos 800/95 868 50 95 800 1″ 1,77 0,68 87 75 110 95 134 116 1,29916 0,53732 по запросу Где купить
Ekos 700/95 768 50 95 700 1″ 1,49 0,63 78 67 98 85 120 104 1,29022 0,49989 по запросу Где купить
Ekos 600/95 668 50 95 600 1″ 1,36 0,58 69 60 87 75 106 92 1,28127 0,46027 по запросу Где купить
Ekos 500/95 568 50 95 500 1″ 1,11 0,50 61 53 76 66 93 80 1,26879 0,42369 по запросу Где купить
Ekos 800/130 883 50 130 800 1″ 1,92 0,66 108 93 137 118 168 145 1,29675 0,67867 по запросу Где купить
Ekos 600/130 683 50 130 600 1″ 1,56 0,54 87 75 110 95 133 115 1,27355 0,59635 по запросу Где купить

При выгодных характеристиках Ekos & Ekos Plus не уступают другим моделям по дизайну. Также данные итальянские дизайн-радиаторы обладают приятными полукруглыми формами и небольшими размерами, потому найдут свое место и в классическом, и в современном интерьере.

Дизайнерские батареи: как выбрать модель?

Слабый обогрев, повреждения с протечкой, потрепанный вид — причин поменять старые батареи в комнатах предостаточно. Современный рынок может предложить радиаторы отопления под любой интерьер. Новый радиатор отопления порадует не только привлекательным видом, но и эффективностью.

Определяемся с производителем

Бренд — первый критерий выбора. Сегодня достаточно востребованы трубчатые радиаторы от ISAN. Это чешский бренд, который предлагает дизайнерские решения. Старательно работает производитель не только над внешним видом батарей. Много внимание удается эксплуатационным параметрам. Батареи получаются прочными, компактными, эффективными.

Ознакомиться со всеми предложениями чешской фирмы можно онлайн — удобно оформленные каталоги на isan-cz. com.ua упростят подбор продукции. 

Отправит заказ интернет-магазин в любой город Украины. На сайте можно уточнить способы оплаты.

Особенности трубчатых радиаторов

Подобные батареи появились почти сто лет назад, но успешно эксплуатируются до сих пор. Представляют собой изделия цельную  неразборную конструкцию. Ее образуют вертикальные трубки. Элементы соединены нижним и верхним коллекторами, благодаря чему обеспечивается циркуляция теплоносителя. 

К преимуществам батарей относят:

  • неприхотливость в обслуживании;
  • равномерное распределение тепла;
  • прочность;
  • высокое качество сварных стыков.

Батареи устойчивы к перепадам давления. Они могут работать при давлении 10 атм. и выше.

Критерии выбора

Размеры и конфигурация проверяются в первую очередь. В ISAN можно найти варианты необычных форм, которые устанавливаются в разных зонах, а не только под окном. Дизайн позволяет им легко вписаться в антураж. Меняется не только форма, но и цвет. Можно найти варианты синих, зеленых, желтых, бежевых оттенков. 

Обратите внимание, что теплоотдача зависит напрямую от габаритов батареи, количество трубок, их толщины.

Стандартной высотой считается 0,3-3 м. Обычная  глубина составляет до 22,5 см. В ряду должно быть до шести трубок с толщиной  стенок – 2 мм. Параметры могут изменяться. При покупке нового радиатора стоит уточнить материал производства, способ подключения. 

Выясните, есть у радиатора отопления дополнения. Компания ISAN экспериментирует с исполнением своих конструкций — в них встраиваются зеркала, лед-подсветка. Некоторые батареи выпускаются с фотопринтами. 

Создание лучших электрических батарей для аккумуляторных электромобилей

В мировом масштабе спрос на BEV высок, что вызывает ожесточенную конкуренцию между многими компаниями за лидерство в области затрат и технологий. Если они смогут улучшить аккумуляторные элементы и блоки, на которые приходится от 35 до 50 процентов стоимости транспортного средства, они могут значительно увеличить потенциальную прибыль.

В этой статье исследуется китайский рынок аккумуляторных батарей, более подробно рассматриваются химический состав элементов, их конструкция и аккумуляторные блоки, чтобы помочь участникам рынка понять последние разработки и появляющиеся возможности.

Китайский рынок аккумуляторных батарей BEV

Китайский рынок BEV с 2014 года растет примерно на 80 процентов в год. Это по-прежнему крупнейший в мире рынок, на который в 2020 году было продано 1,1 миллиона BEV по сравнению с 800 000 в Европе. Доля Китая на мировом рынке упала с 57 процентов в 2019 году до чуть ниже 50 процентов в 2020 году в результате недавнего роста продаж BEV в Европе. Тем не менее, ожидается, что Китай останется лидером продаж BEV, по оценкам, 9 единиц.Согласно нашей модели электрификации McKinsey, в 2030 году будет продано 0 миллионов единиц по сравнению с примерно 5,5 миллионами в Европе.

Помимо того, что Китай является мировым лидером продаж, он также в значительной степени самодостаточен, когда дело доходит до производства BEV. Экосистема местных поставщиков может производить все детали уровня 1 и уровня 2, такие как аккумуляторные элементы, компоненты аккумуляторных блоков и модули трансмиссии. На пять крупнейших китайских компаний в 2019 году приходилось 45 процентов мирового рынка аккумуляторных батарей. Более мелкие местные поставщики, включая поставщиков сырья и компонентов упаковки, быстро расширяются и становятся достаточно крупными, чтобы обслуживать как внутренний, так и глобальный рынки.

Китайские BEV

предлагают очень конкурентоспособное соотношение цены и качества по сравнению с их международными аналогами, отчасти из-за недавних скачков в технологии аккумуляторов. Например, в 2017 году китайские OEM-производители уже использовали технологию LFP для малопроизводительные автомобили и ячейки на базе NMC для высокопроизводительных. Большинство из них также создавали автомобили с элементами на базе NMC второго поколения (то есть NMC532). Напротив, западные OEM-производители, за одним исключением, все еще экспериментировали с первым поколением элементов на основе NMC и элементов на основе оксида лития-марганца.

Хотя сейчас большинство OEM-производителей используют аккумуляторные батареи на базе NMC, Китай все же имеет преимущество. Два китайских OEM-производителя представили NMC811, технологию последнего поколения, на внутреннем рынке в начале 2019 года, за много лет до того, как этот тип элементов появился на западном рынке. Точно так же один китайский OEM-производитель уже представил технологию «ячейка-упаковка» в модели BEV, которая уже находится в эксплуатации. Эта технология напрямую интегрирует элементы в аккумуляторную батарею без аккумуляторных модулей.

Мы ожидаем, что китайские OEM-производители сохранят свои позиции лидеров в области аккумуляторных технологий.Следующий шаг будет связан с технологией «элемент-шасси», при которой аккумуляторные элементы интегрируются непосредственно в шасси, без аккумуляторных блоков.

Аккумуляторные технологии и возможности повышения производительности

Чтобы изучить решения и продукты, используемые в различных транспортных средствах, мы рассмотрели десять моделей BEV из эталонного теста с датой начала производства с 2015 по 2020 год. В каждой из них мы разобрали аккумуляторные блоки и проанализировали элементы до химия основных компонентов.Наша оценка включала электрический анализ, анализ пористости по размеру частиц, анализ электролита, измерения веса и размеров, а также исследование состава и оптической плотности активного материала (Приложение 1).

Приложение 1

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: McKinsey_Website_Accessibility @ mckinsey.ком

Химический состав клеток: ожидается дальнейшая коммерциализация NMC811, в то время как LFP представляет собой ценовое преимущество для экономичных автомобилей.

Распределение по химическому составу аккумуляторов для автомобилей в нашей выборке было следующим:

  • 1 LFP
  • 5 NMC532
  • 2 NMC 622
  • 2 NMC811

NMC811, который был самым передовым химическим составом в нашем образце, имеет самую высокую плотность энергии.

Самый популярный химический состав в наших тестовых моделях, NMC532, теперь имеет ценовое преимущество.

В 2018 и 2019 годах и, в меньшей степени, в 2020 году, активный катодный материал NMC811 и элементы на основе NMC811 имели высокую рыночную цену по сравнению со стоимостью их сырья. Эта надбавка в значительной степени объясняется ограниченной доступностью NMC811 и ее высокой производительностью, но более высокие производственные затраты также являются важным фактором. Дополнительные расходы являются результатом необходимости более строгого контроля влажности и другого источника лития.

Хотя сейчас NMC811 дороже, чем NMC532, затраты на сырье для него на самом деле ниже.Мы ожидаем, что высокая ценовая надбавка к затратам на сырье, которая может достигать 80 процентов, будет уменьшаться, пока не достигнет примерно 50 процентов — надбавки, уплачиваемой сейчас за сырье NMC532 (Иллюстрация 2).

Приложение 2

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами.Напишите нам по адресу: [email protected]

Более низкая стоимость NMC811 в сочетании с его улучшенной плотностью энергии и потенциально более высоким пробегом затруднит сохранение конкурентоспособности ячеек на основе NMC532. Во многих случаях производители BEV, скорее всего, перейдут на ячейки на базе NMC811, чтобы получить выгоду по стоимости и производительности.

По сравнению с ячейками NMC, ячейки на основе LFP имеют немного более низкую стоимость сырья на кВтч. Состав активного катодного материала (CAM) в этих ячейках очень близок к составу фосфатов, используемых в качестве пищевых добавок, а поскольку требования к чистоте также аналогичны стандартам пищевой промышленности и не требуют контроля влажности, как это делает NMC, сырье- материальные затраты на килограмм (кг) для LFP ниже, чем для NMC.Более того, технология производства ячеек LFP более устойчива, чем технология NMC, что привело к снижению надбавки к цене на сырье до 35 процентов (намного ниже, чем 50 процентов для NMC532). Более устоявшаяся технология производства также приводит к более низкой цене за кВтч для батарей LFP, даже с учетом их более низкого напряжения и емкости.

Более устоявшаяся технология производства приводит к более низкой цене за кВтч для батарей LFP, даже с учетом их более низкого напряжения и емкости.

Производители оборудования

могут либо перейти с NMC532 на NMC811, как описано выше, либо сэкономить, переключившись на LFP. Переход с NMC532 на LFP не приводит к значительному изменению веса на киловатт-час на уровне блока, поэтому запас хода остается прежним, а затраты снижаются. При сравнении двух проанализированных нами транспортных средств — одного с LFP и одного с NMC532 — мы обнаружили, что переход с NMC532 на LFP увеличит вес аккумуляторной батареи всего на 4 процента, но снизит затраты примерно на 20 процентов (Иллюстрация 3).

Приложение 3

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Ячейки на основе LFP в нашем тестовом анализе являются самыми маленькими призматическими ячейками среди набора батарей, которые мы рассмотрели. Их небольшой размер увеличивает стоимость неактивного сырья элемента в расчете на кВтч — например, материалов для контейнеров ячеек и клапанов, — но он также помогает лучше рассеивать тепло, выделяемое во время работы.

Переключение с NMC на LFP обеспечивает упрощенную архитектуру пакета и дополнительную экономию. В снятой нами модели верхняя оболочка упаковки, как и упаковка модуля, были выполнены из пластика. В большинстве других BEV эти компоненты изготовлены из алюминия, что увеличивает как стоимость, так и вес. Более того, эта конкретная модель аккумулятора имеет более низкие технические характеристики по скорости зарядки и меньший размер ячейки. Эти особенности позволяют OEM-производителям уменьшить размер системы терморегулирования, поскольку аккумулятор в основном может полагаться на пассивное охлаждение и резистивный нагрев.

Хотите узнать больше о Центре мобильности будущего McKinsey?

Некоторые OEM-производители на западных рынках также планируют (или уже) использовать ячейки LFP в своих начальных моделях из-за более низкой стоимости. Таким образом, они, как правило, используют упрощенные блоки, а не блоки NMC, используя более высокую безопасность LFP: температура, создаваемая отказом элемента LFP, обычно ниже, чем у NMC, и это может предотвратить или ограничить опасность теплового разгона.Как и во многих случаях, упрощение блока — например, за счет снижения сложности и мощности системы охлаждения — происходит за счет скорости заряда и разряда, которые необходимо поддерживать на низком уровне.

Конструкция элемента: даже в рамках одних и тех же технологий производители элементов и OEM-производители могут совершенствоваться.

Когда мы изучили различия в конструкции и химическом составе одной и той же аккумуляторной технологии, мы обнаружили возможности как для производителей элементов, так и для производителей оригинального оборудования улучшить характеристики продукции.

Отличия ячеек на базе NMC811. Среди протестированных автомобилей два производителя оборудования использовали NMC811, но полагались на разных поставщиков. Обе ячейки были призматическими, но плотность энергии составляла 244 Втч / кг для одной и 227 Втч / кг для второй. Разница в плотности энергии возникла из-за различий в химическом составе и конструкции клеток.

Анализ конструкции ячейки показал, что ячейка с более высокой плотностью энергии, которую мы назвали самой эффективной ячейкой, весила 2 штуки.7 кг, против 0,9 кг у второго. Это привело к лучшему соотношению объема к поверхности и снижению затрат на упаковку элемента с более высокой плотностью энергии.

Мы обнаружили, что производитель наиболее производительного элемента сконцентрировал свою конструкцию на энергии, а не на мощности, и он мог загружать больше материала, чем его конкурент. Используя толщину электрода в качестве прокси, мы обнаружили, что в среднем она составляла 57 мкм для катода и 81 мкм для анодного слоя. Эти значения для менее производительной ячейки составляли 50 мкм и 69 мкм соответственно.

Точно так же в наиболее производительной ячейке использовалась самая современная медная фольга толщиной 6 мкм. В менее производительной ячейке использовалась фольга толщиной 8 мкм и требовалось немного больше, что привело к увеличению содержания меди в ней на 33%. С точки зрения химии, САМ в наиболее производительной ячейке имеет более высокое содержание никеля и кобальта — 4 процента в компонентах переходных металлов.

В целом, эти различия объясняют, почему плотность энергии в одном элементе NMC811 была на 7 процентов выше, чем у элемента его конкурента (Иллюстрация 4).

Приложение 4

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Дизайн упаковки: продуманная конструкция упаковки может компенсировать менее совершенный химический состав клеток

Наш тестовый анализ показал, что хорошо спроектированный аккумулятор имеет первостепенное значение для производительности элементов.

Обтекаемый дизайн аккумуляторного блока. Половина моделей BEV в нашем тестовом анализе использовала элементы на базе NMC532 от того же производителя. Однако их конструкции блоков различались, что приводило к расхождению примерно в 5% по стоимости блока и примерно в 8% по плотности энергии блока (Иллюстрация 5). Модели с наименьшей стоимостью, A и B, выиграли от их обтекаемого дизайна для скейтборда. Хотя модель B имела преимущество в весе, поскольку ее корпус полностью изготовлен из алюминия, ее стоимость немного выше, чем у модели A.

Приложение 5

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Как правило, батареи с меньшей емкостью имеют более высокую стоимость за киловатт-час и более низкий коэффициент удельной энергии, поскольку многие компоненты, включая насосы и упаковку, не масштабируются напрямую с емкостью батареи.Например, батарея в модели D имеет значительно более высокую стоимость киловатт-часа и более низкую плотность энергии по сравнению с батареями в других моделях из-за ее низкой емкости батареи (35 кВтч) и неоптимальной конструкции батареи, которая включает в себя зазор посередине для размещения ножек. задних пассажиров. Аккумулятор модели C имеет высокую емкость 70 кВтч для плоского скейтборда, но эти преимущества компенсируются массивной конструкцией корпуса, которая повышает безопасность при столкновении, но увеличивает стоимость и вес.

Выбор материала и изготовления. Как отмечалось выше, наш сравнительный анализ включал две модели с NMC622 и две с NMC811. Преимущества оптимальной конструкции блока стали еще более очевидными, когда мы сравнили модель с более эффективными ячейками на основе NMC622, которую мы называем моделью E, с двумя моделями, в которых использовались ячейки на основе NMC811. Мы называем модель с менее производительными ячейками на основе NMC811 моделью F, а модель с наиболее производительными ячейками на основе NMC811 — моделью G (Иллюстрация 6).

Приложение 6

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]

Материал корпуса. Сравнивая конструкции аккумуляторных блоков модели E и модели F, основное различие заключалось в выборе материала корпуса. В то время как в модели F для корпуса блока используется сталь, в модели E используется смесь алюминия и пластика.

Выбор такого материала имеет серьезные последствия, поскольку уменьшенный вес алюминия и пластика компенсирует преимущество более высокой плотности энергии ячеек на основе NMC811.Хотя элементы на основе NMC811 имеют плотность энергии, которая примерно на 4 процента выше, чем у элементов на основе NMC622, удельная энергия батареи самой модели F на 3 процента ниже, чем у модели E.

Что касается стоимости, модель E выигрывает, имея емкость аккумуляторного блока, которая примерно на 30 процентов больше, чем у модели F. Как описано выше, производитель модели E может распределить стоимость всех компонентов, которые не масштабируются с мощность, тем самым снижая общую стоимость киловатт-часа.Это преимущество, наряду с тем фактом, что элементы на основе NMC622 часто дешевле, компенсирует экономию затрат, которую дает модель F за счет использования стали в качестве материала корпуса. В целом, стоимость упаковки для модели E была на 5 процентов ниже, чем для модели F. Сравнение показывает важность конструкции упаковки, поскольку модель E имеет более высокую плотность энергии при более низкой стоимости, чем модель F, несмотря на менее продвинутую химию ячейки. .

Как управлять победившей конструкцией аккумуляторно-электромобиля: уроки тестирования десяти китайских моделей

Собственная платформа BEV. Сравнивая модели E и G, основное различие в конструкции упаковки связано с производственной платформой. Модель E оснащена аккумуляторным блоком в стиле скейтборда, типичным для обычных BEV, что делает конструкцию блока оптимизированной для производства. Он также имеет батарейные модули в рядной компоновке, что позволяет дополнительно сэкономить на внутренней проводке. В отличие от модели G имеет переходящий пакет двигателя внутреннего сгорания (ДВС), что означает, что автомобиль был разработан для трансмиссии ДВС, а пространство, созданное после снятия двигателя и коробки передач, заполнено аккумуляторами.Несколько BEV первого поколения используют эту архитектуру, поскольку она сводит к минимуму капитальные затраты, необходимые для запуска нового транспортного средства. Но архитектура также приводит к более сложной форме упаковки и более высоким затратам, поскольку она не оптимизирована для BEV. Как следствие, стоимость аккумуляторного блока для модели G на 3 процента выше, чем для модели E. Тем не менее, более изящный дизайн модели E не может компенсировать химическое преимущество элементов на основе NMC811. Таким образом, плотность энергии для модели G все еще на 11-12% выше как на уровне ячейки, так и на уровне упаковки, чем у модели E.

Разработка лучшей батареи

Идеальный аккумулятор сочетает в себе высокую производительность, например лучшую удельную энергию, с привлекательной ценой. Исходя из технологических особенностей, наблюдаемых при демонтаже аккумуляторов, критическими являются следующие особенности:

  • Клеточная химия и дизайн. Самый эффективный элемент на основе NMC811 с ​​удельной энергией 244 Втч / кг часто может быть лучшим выбором для батарей, особенно с учетом относительно низкой стоимости сырья.Ожидается, что текущая надбавка к цене на элемент будет еще больше снижаться, что вскоре сделает его стоимость конкурентоспособной. Для сегментов входа и объема элемент на основе NMC811 можно заменить на LFP в качестве катода для дальнейшего снижения затрат, но плотность энергии будет ниже.
  • Дизайн упаковки. Как отмечалось ранее, элегантный дизайн блока может снизить затраты на кВтч. Таким образом, модель с ячейками на базе NMC622, ранее называвшаяся моделью E, устанавливает планку. Кроме того, требования к терморегулированию ячеек на базе NMC811 могут быть удовлетворены с помощью конструкции, аналогичной конструкции этой модели, что делает ее эталоном, когда речь идет об оптимизированной упаковке батарей.

Объединив эти варианты дизайна, мы пришли к выводу, что значительные улучшения могут быть достигнуты с помощью технологий, уже используемых сегодня на дорогах. По сравнению со средним показателем по протестированным автомобилям и их батареям, мы ожидаем снижения стоимости примерно на 15 процентов и увеличения плотности энергии примерно на 20 процентов. Это в дополнение к ожидаемым улучшениям в аккумуляторных элементах и ​​упаковке, ожидаемым в будущем.


Наш сравнительный анализ выявил большие расхождения в технической конструкции батарей BEV в Китае, а также в стратегиях их закупок, что свидетельствует об очень динамичном рынке.В целом, китайский рынок производит много чемпионов и будет продолжать делать это, давая местным производителям хорошие шансы на мировую конкуренцию. Основываясь на нашем понимании химии клеток, мы ожидаем, что клетки NMC532 уступят долю рынка NMC811 и LFP. Этот сдвиг уже начался в Китае, где некоторые OEM-производители начали использовать LFP для моделей начального уровня и NMC811 для своих более дорогих моделей с большим радиусом действия. Несмотря на ожидаемый рост NMC811 и LFP, игроки с менее развитым химическим составом клеток все же могут превзойти других, при условии, что они имеют прочную конструкцию корпуса, которая включает обтекаемую форму, похожую на скейтборд, в отличие от более сложных форм.

Дальнейшие разработки аккумуляторных батарей, которые, как ожидается, будут расширяться в будущем, будут включать следующее:

  • Технология «ячейка-упаковка» и «ячейка-шасси»
  • инновация в области анодной химии, при этом кремний и металлический литий выйдут на рынок в течение следующих двух-пяти лет
  • Твердотельный электролит, потенциально связанный с полной модернизацией аккумуляторных блоков

Силовая электроника для литий-железо-фосфатных батарей в Altium Designer

Захария Петерсон

| & nbsp Создано: 19 марта 2021 г.

Силовая электроника включает в себя огромный перечень систем, которые делают возможной современную жизнь.Силовая электроника отвечает за контроль и управление потоком энергии по всей электрической системе, от автомобильных систем до систем распределения энергии. В связи с тем, что в будущем системы альтернативной энергетики будут становиться все более популярными, инженерам и конструкторам необходимо подходящее программное обеспечение для проектирования печатных плат для систем силовой электроники.

Программное обеспечение

для проектирования систем силовой электроники должно включать доступ к огромным библиотекам компонентов и функциям управления, а также к инструментам, показывающим связь между распределением питания и горячими точками на печатных платах.С Altium Designer вы можете контролировать все аспекты силовой электроники для литий-фосфатных батарей. У вас будет доступ ко всем этим и многим другим функциям в едином интерфейсе.

ALTIUM DESIGNER ®

Унифицированный пакет проектирования печатных плат с инструментами проектирования для силовой электроники и распределительных устройств.

Ископаемые виды топлива выходят из моды и будут постепенно заменены альтернативными источниками энергии, такими как солнечные и ветряные фермы. Управление энергопотреблением — важная тема в исследовательской литературе, и ученые серьезно изучили использование ряда методов для хранения энергии во время перебоев в выработке электроэнергии.Эти методы включают использование литий-фосфатных (точнее, LiFePO4) батарейных массивов, которые позволяют энергии возвращаться в сеть при падении выработки.

Литий-ионные батареи

не относятся к системам накопления энергии. Эти батареи используются в мобильных устройствах, батареях для электромобилей и гибридных автомобилей, а также в другой электронике, для которой требуются аккумуляторные батареи. Системы зарядки для этих батарей должны отвечать тем же требованиям, что и системы зарядки для хранения энергии, хотя и в меньшем масштабе.

Силовые электронные системы для литий-фосфатных батарей должны быть спроектированы таким образом, чтобы регулировать скорость зарядки и предотвращать перезарядку. Перезаряженная батарея может выделять излишки водорода и кислорода, поскольку электролит нагревается до высокой температуры. При полностью герметичных батареях скопление газов может создать опасность взрыва батареи. Это сокращает общий срок службы батареи. Без системы управления питанием и защиты аккумулятор также может перегреться, что в крайних случаях может привести к возгоранию.Литий-фосфатные батареи имеют более низкую выходную плотность энергии, чем другие литий-ионные батареи, поэтому они более безопасны.

Требования к системе управления питанием

Системы управления питанием перезаряжаемых литий-ионных и литий-фосфатных батарей должны регулировать напряжение / ток зарядки и ограничивать ток зарядки для предотвращения перезарядки. Эти системы также должны гарантировать, что скорость разряда может контролироваться или подавляться в случае короткого замыкания, помогая продлить срок службы батарей.

Эти силовые электронные системы для управления зарядкой и разрядкой аккумуляторов должны быть сконструированы таким образом, чтобы удовлетворять другим важным эксплуатационным требованиям. Эти системы будут подвергаться термоциклированию на протяжении всего срока службы чаще, чем большинство печатных плат. Эти системы также будут пропускать большой ток, поэтому они должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать более высокие температуры, чем другие печатные платы. Электрохимическая среда, в которой работают эти электронные системы, подвергает их риску коррозии.

Подготовка моделирования сети доставки питания в Altium Designer

Встроенные системы широко используются в нескольких областях, от аэрокосмической до автомобильной и военной.Поскольку в печатные платы этих систем закладывается больше вычислительной мощности, а также в связи с повышением требований к мобильности и времени безотказной работы, разработчикам необходимо учитывать мощность, потребляемую в этих системах, и выбирать соответствующую стратегию управления питанием, ориентированную именно на питание от батарей. Инженеры должны сыграть важную роль в разработке методологий управления питанием для электроники во встроенных системах.

Управление температурным режимом и питанием от батарей во встроенных системах

Конструкторам и системным инженерам нужен ряд важных инструментов, выходящих за рамки возможностей компоновки печатных плат.Поскольку встроенные системы включают в себя возможности обработки, энергопотребление может периодически снижаться, когда разработчики настраивают свои процессоры для перехода в спящий режим, когда они не используются. Это сильно повлияет на мощность, потребляемую вашей встроенной системой, и увеличит срок службы компонентов на плате. Затем блок управления питанием системы должен отреагировать, чтобы гарантировать, что зарядка и потребляемая мощность ограничены допустимыми значениями.

Помимо использования компонентов с низким энергопотреблением, определение и устранение горячих точек на печатных платах помогает продлить общий срок службы системы.Обеспечение подачи питания с минимальными потерями и надлежащего управления температурным режимом возможно, когда разработчики используют анализатор цепей подачи питания, встроенный в их программное обеспечение для проектирования печатных плат. Этот тип моделирования позволяет разработчикам легко выявлять горячие точки в своих устройствах во время работы и экспериментировать с возможными изменениями конструкции.

Выявление горячих точек в сети энергоснабжения

Учитывая сложные требования к системам управления питанием в печатных платах с питанием от литий-фосфатных батарей, ваше программное обеспечение для проектирования должно включать возможности, которые объединяют ваши функции проектирования, управления компонентами и анализа в единую среду.Проектирование возможностей управления питанием для встроенных систем требует организации функций управления питанием, регулирования и обработки данных в виде иерархических схем. Этот процесс намного проще, если вы работаете с инструментами иерархического схематического проектирования в программном обеспечении для проектирования печатных плат.

Altium Designer: единственная унифицированная платформа для проектирования печатных плат

Правильное программное обеспечение для проектирования может помочь вам спроектировать и проверить функциональность вашей системы управления питанием от батареи без необходимости переключаться между программами проектирования.Только Altium Designer помещает ваши основные конструктивные особенности в одну программу. Функции иерархического дизайна помогут вам оставаться организованным, а функции моделирования помогут вам проверить работоспособность вашей системы зарядки и управления аккумулятором.

Работа с правильным программным обеспечением для проектирования поможет гарантировать, что ваша система зарядки аккумулятора и управления питанием содержит все возможности, необходимые для правильной работы. В Altium Designer инструменты проектирования, необходимые для построения систем управления питанием, представлены в одной программе.Вы можете получить доступ к инструментам проектирования, анализа распределительной сети и верификации в едином интерфейсе.

Когда вы работаете с Altium Designer, у вас будет доступ к инструментам и ресурсам, необходимым для достижения успеха. У вас будет мгновенный доступ к форуму AltiumLive, веб-семинарам и подкастам с отраслевыми экспертами, а также обширной базе знаний, содержащей советы и руководства по дизайну. Ни одна другая компания, выпускающая программное обеспечение для проектирования печатных плат, не дает вам столько ресурсов для достижения успеха.

В то время как другие программные платформы для проектирования печатных плат заняты разделением своих инструментов на разные программы с несогласованным рабочим процессом, Altium Designer объединяет основные конструктивные особенности в единой среде.Не соглашайтесь на другие дизайнерские платформы, которые снижают вашу продуктивность. Вместо этого вам нужно работать с лучшим программным обеспечением: вам нужен Altium Designer.

Designer Anion для твердотельных литий-серных батарей

https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.05.003Получить права и контент

Основные моменты

Масштабируемый дизайнерский анион предлагается для твердотельных Li-S батареи (SSLSB)

Новый дизайнерский анион демонстрирует превосходную стабильность по отношению к металлическому Li-электроду

Долговременное циклирование SSLSB достигается с помощью дизайнерского аниона

Структурный модификация солевых анионов настраивает производительность литий-металлических аккумуляторов

Context & Scale

Твердотельные Li-S аккумуляторы на основе твердого полимерного электролита (SSLSB) обладают множеством выгодных перспектив, таких как высокий теоретический уровень плотность энергии, низкая стоимость, более высокая безопасность и экологичность.Однако их практическому применению препятствуют некоторые внутренние проблемы, например, дендрит металлического лития (Li °) или рост мха, электронная изоляция S 8 и Li 2 S, челночный транспорт полисульфидов и т. Д. Эта работа представляет собой прорыв. в улучшении характеристик SSLSB с помощью дизайнерского аниона, (дифторметансульфонил) (трифторметансульфонил) имидного аниона (DFTFSI). Электролиты на основе DFTFSI демонстрируют отсутствие дендритов в Li ° -слоении и зачистке, а также обеспечивают длительную циклическую работу Li-S ячеек с высокой емкостью и отличной кулоновской эффективностью.Таким образом, это исследование открывает новые возможности для разработки новых и специализированных SPE для применения в высокопроизводительных и безопасных Li-S батареях, а также в других перезаряжаемых Li ° батареях.

Сводка

Твердотельные литий-серные (Li-S) батареи (SSLSB), обладающие чрезвычайно высокой теоретической плотностью энергии, становятся одним из наиболее подходящих химических элементов; однако их энергоэффективность и длительная цикличность серьезно затрудняются образованием дендритов металлического лития (Li °) во время повторяющихся циклов разрядки / зарядки и перемещением агрессивных полисульфидных промежуточных продуктов между двумя электродами.Здесь мы сообщаем (дифторметансульфонил) (трифторметансульфонил) имид-анион [N (SO 2 CF 2 H) (SO 2 CF 3 )] , далее DFTFSI , как дизайнерский анион для высокопроизводительных SSLSB на полимерной основе. В отличие от широко используемого бис (трифторметансульфонил) имидного аниона [N (SO 2 CF 3 ) 2 ] (TFSI ), SSLSB на основе DFTFSI обеспечивают превосходную межфазную стабильность против Li °, чрезвычайно высокая разрядная и емкостная емкость, очень высокая кулоновская эффективность и длительная цикличность, превосходящие указанные в литературе значения с точки зрения плотности гравиметрической энергии.Эта работа открывает новые возможности для ускорения практического развертывания SSLSB в будущем.

Ключевые слова

дизайнерский анион

полимерный электролит

литий-серный аккумулятор

твердотельный аккумулятор

Li-металлический электрод

(дифторметансульфонил) (трифторметансульфонил) имид

0002 Рекомендуемые статьи

00020002 Inc.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Стратегии проектирования неводных анодов батарей с многовалентными и одновалентными ионами

  • 1.

    Liang, Y. et al. Обзор аккумуляторных батарей для портативных электронных устройств. InfoMat 1 , 6–32 (2019).

    Google ученый

  • 2.

    Фан, X., Лю, X., Ху, В., Чжун, С. и Лу, Дж. Достижения в разработке источников питания для Интернета всего. InfoMat 1 , 130–139 (2019).

    Google ученый

  • 3.

    Ярошевский А.А. Содержание химических элементов в земной коре. Geochem. Int. 44 , 48–55 (2006).

    Google ученый

  • 4.

    Ябуучи, Н., Кубота, К., Дахби, М. и Комаба, С. Исследования в области натрий-ионных аккумуляторов. Chem. Ред. 114 , 11636–11682 (2014).

    CAS Google ученый

  • 5.

    Дэвид, Л., Bhandavat, R. & Singh, G. MoS 2 / графеновая композитная бумага для электродов натрий-ионных аккумуляторов. САУ Нано 8 , 1759–1770 (2014).

    CAS Google ученый

  • 6.

    Калисваарт, В. П., Олсен, Б. К., Любер, Э. Дж. И Буряк, Дж. М. Сплавы Sb – Si и многослойные материалы для анодов натриево-ионных аккумуляторов. ACS Appl. Energy Mater. 2 , 2205–2213 (2019).

    CAS Google ученый

  • 7.

    Xiao, Y. et al. Стабильный слоистый оксидный катодный материал для высокоэффективных натриево-ионных аккумуляторов. Adv. Energy Mater. 9 , 1803978 (2019).

    Google ученый

  • 8.

    Слейтер, М. Д., Ким, Д., Ли, Э. и Джонсон, К. С. Натриево-ионные батареи. Adv. Функц. Матер. 23 , 947–958 (2013).

    CAS Google ученый

  • 9.

    Ли, М., Лу, Дж., Чен, З. В. и Амин, К. 30 лет литий-ионных батарей. Adv. Матер. 30 , 1800561 (2018).

    Google ученый

  • 10.

    Наяк, П., Янг, Л., Брем, В. и Адельхельм, П. От литий-ионных к натриево-ионным батареям: преимущества, проблемы и сюрпризы. Angew. Chem. Int. Эд. 57 , 102–120 (2017).

    Google ученый

  • 11.

    Дейванаягам Р., Инграм Б. Дж. И Шахбазян-Яссар Р. Прогресс в разработке электролитов для магниевых батарей. Energy Storage Mater. 21 , 136–153 (2019).

    Google ученый

  • 12.

    Ли Б., Пэк Э., Митлин Д. и Ли С. В. Аноды из металлического натрия: новые решения для роста дендритов. Chem. Ред. 119 , 5416–5460 (2019).

    CAS Google ученый

  • 13.

    Янг Д., Лю, К., Руи, X. и Ян, К. Использование высокопроизводительных калий-ионных батарей с электродами на основе фосфора: обзор. Наноразмер 11 , 15402–15417 (2019).

    CAS Google ученый

  • 14.

    Льюис, Г. Н. и Киз, Ф. Г. Потенциал литиевого электрода. J. Am. Chem. Soc. 35 , 340–344 (1913).

    CAS Google ученый

  • 15.

    Фушар Д. и Тейлор Дж. Перезаряжаемая литиевая система molicel®: аспекты, связанные с несколькими ячейками. J. Power Sources 21 , 195–205 (1987).

    CAS Google ученый

  • 16.

    Гингрич, Н. и Хитон, Л. Структура щелочных металлов в жидком состоянии. J. Chem. Phys. 34 , 873–878 (1961).

    CAS Google ученый

  • 17.

    Jiao, S. et al. Поведение литий-металлических анодов при различной загрузке емкости и высокой плотности тока в литий-металлических батареях. Джоуль 2 , 110–124 (2018).

    CAS Google ученый

  • 18.

    Verma, P., Maire, P. & Novák, P. Обзор характеристик и анализ межфазной границы твердого электролита в литий-ионных батареях. Электрохим. Acta 55 , 6332–6341 (2010).

    CAS Google ученый

  • 19.

    Fang, C. et al. Количественное определение неактивного лития в литий-металлических батареях. Nature 572 , 511–515 (2019).

    CAS Google ученый

  • 20.

    Luo, W. et al. Ультратонкое покрытие поверхности обеспечивает стабильный анод из металлического натрия. Adv. Energy Mater. 7 , 1601526 (2017).

    Google ученый

  • 21.

    Seh, Z. W., Sun, J., Sun, Y. & Cui, Y. Очень обратимый анод из металлического натрия при комнатной температуре. ACS Cent. Sci. 1 , 449–455 (2015).

    CAS Google ученый

  • 22.

    Philippe, B., Valvo, M., Lindgren, F., Rensmo, H. & Edström, K. Исследование границы раздела электрод / электролит Fe 2 O 3 композитные электроды: Li по сравнению с Na батареями. Chem. Матер. 26 , 5028–5041 (2014).

    CAS Google ученый

  • 23.

    Мошкович М., Гофер Ю. и Аурбах Д. Исследование электрохимических окон апротонных солевых растворов щелочных металлов (Li, Na, K). J. Electrochem. Soc. 148 , E155 – E167 (2001).

    CAS Google ученый

  • 24.

    Adelhelm, P. et al. От лития к натрию: химия элементов натриево-воздушных и натриево-серных батарей комнатной температуры. Beilstein J. Nanotechnol. 6 , 1016–1055 (2015).

    CAS Google ученый

  • 25.

    Эфтехари, А., Цзян, З. и Джи, X. Калиевые вторичные батареи. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 4404–4419 (2017).

    CAS Google ученый

  • 26.

    Tang, S. & Zhao, H. Глимы как универсальные растворители для химических реакций и процессов: от лаборатории до промышленности. RSC Adv. 4 , 11251–11287 (2014).

    CAS Google ученый

  • 27.

    Hartmann, P. et al. Перезаряжаемая батарея из супероксида натрия (NaO 2 ), работающая при комнатной температуре. Nat. Матер. 12 , 228–232 (2013).

    CAS Google ученый

  • 28.

    Гофер Ю., Бен-Цион М. и Аурбах Д. Растворы LiAsF 6 в 1,3-диоксолане для вторичных литиевых батарей. J. Источники энергии 39 , 163–178 (1992).

    CAS Google ученый

  • 29.

    Аурбах Д., Янгман О., Гофер Ю. и Мейтав А. Электрохимическое поведение растворов 1,3-диоксолана — LiClO 4 — I. Незагрязненные растворы. Электрохим. Acta 35 , 625–638 (1990).

    CAS Google ученый

  • 30.

    Аурбах, Д.и другие. Сравнение электрохимического поведения обратимых магниевых и литиевых электродов. J. Источники энергии 97–98 , 269–273 (2001).

    Google ученый

  • 31.

    Лу З., Шехтер А., Мошкович М. и Аурбах Д. Об электрохимическом поведении магниевых электродов в полярных растворах апротонных электролитов. J. Electroanal. Chem. 466 , 203–217 (1999).

    CAS Google ученый

  • 32.

    Аурбах Д., Скалецкий Р. и Гофер Ю. Электрохимическое поведение кальциевых электродов в некоторых органических электролитах. J. Electrochem. Soc. 138 , 3536–3545 (1991).

    CAS Google ученый

  • 33.

    Grjotheim, K. Электролиз алюминия: основы процесса Холла-Эру (Aluminium-Verlag, 1982).

  • 34.

    Li, Q. & Bjerrum, N.J. Алюминий как анод для хранения и преобразования энергии: обзор. J. Источники энергии 110 , 1–10 (2002).

    CAS Google ученый

  • 35.

    Overcash, D. M. & Mathers, F. C. Электроосаждение магния. Пер. Электрохим. Soc. 64 , 305–311 (1933).

    Google ученый

  • 36.

    Либенов, К. Обратимость электрохимического осаждения магния из растворов Гриньяра. J. Appl. Электрохим. 27 , 221–225 (1997).

    CAS Google ученый

  • 37.

    Грегори Т. Д., Хоффман Р. Дж. И Винтертон Р. С. Неводная электрохимия магния: приложения к накоплению энергии. J. Electrochem. Soc. 137 , 775–780 (1990).

    CAS Google ученый

  • 38.

    Tutusaus, O. et al. Эффективный безгалогенный электролит для использования в перезаряжаемых магниевых батареях. Angew. Chem. Int. Эд. 54 , 7900–7904 (2015).

    CAS Google ученый

  • 39.

    Джей Р. и др. Сравнительное исследование Mg (CB 11 H 12 ) 2 и Mg (TFSI) 2 на границе раздела магний / электролит. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 11414–11420 (2019).

    CAS Google ученый

  • 40.

    Aurbach, D. et al. Опытные образцы систем аккумуляторных магниевых батарей. Nature 407 , 724–727 (2000).

    CAS Google ученый

  • 41.

    Liao, C. et al. Неожиданное открытие комплекса Mg (HMDS) 2 / MgCl 2 в качестве магниевого электролита для перезаряжаемых магниевых батарей. J. Mater. Chem. А 3 , 6082–6087 (2015).

    CAS Google ученый

  • 42.

    Muldoon, J. et al. Коррозия магниевых электролитов: хлориды — виноваты. Energy Environ. Sci. 6 , 482–487 (2013).

    CAS Google ученый

  • 43.

    Lv, D. et al. Научное исследование токосъемников для Mg аккумуляторов в электролите Mg (AlCl 2 EtBu) 2 / THF. J. Electrochem. Soc. 160 , A351 – A355 (2013).

    CAS Google ученый

  • 44.

    Singh, N. et al. Достижение высоких скоростей циклирования за счет создания активных металлических анодов из нанокомпозитов. ACS Appl. Energy Mater. 1 , 4651–4661 (2018).

    CAS Google ученый

  • 45.

    Arthur, T. S. et al. Межфазное понимание операции XAS / TEM для осаждения металлического магния с борогидридными электролитами. Chem. Матер. 29 , 7183–7188 (2017).

    CAS Google ученый

  • 46.

    Mohtadi, R., Matsui, M., Arthur, T. S. & Hwang, S.-J. Боргидрид магния: от накопителя водорода до магниевого аккумулятора. Angew. Chem. Int. Эд. 51 , 9780–9783 (2012).

    CAS Google ученый

  • 47.

    Ю, Д. Дж., Ким, Дж. С., Шин, Дж., Ким, К. Дж. И Чой, Дж. У. Стабильная работа алюминиево-металлической батареи за счет включения литий-ионной химии. ХимЭлектроХим 4 , 2345–2351 (2017).

    CAS Google ученый

  • 48.

    Кришнан А., Пал, У. и Лу, X. Процесс с твердооксидной мембраной для производства магния непосредственно из оксида магния. Металл. Матер. Пер. B 36 , 463–473 (2005).

    Google ученый

  • 49.

    Sadoway, D. R. Инертные аноды для электролизера Холла-Эру: главная проблема материалов. JOM 53 , 34–35 (2001).

    CAS Google ученый

  • 50.

    Гиффин, Г. А. Ионные жидкие электролиты для технологий «за пределами литиевых» аккумуляторов. J. Mater. Chem. А 4 , 13378–13389 (2016).

    CAS Google ученый

  • 51.

    Джаяпракаш, Н., Дас, С. К. и Арчер, Л. А. Перезаряжаемый алюминиево-ионный аккумулятор. Chem. Comm. 47 , 12610–12612 (2011).

    CAS Google ученый

  • 52.

    Angell, M. et al. Алюминиево-ионный аккумулятор с высокой кулоновской эффективностью, в котором используется ионно-жидкий аналоговый электролит на основе AlCl 3 . Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 834–839 (2017).

    CAS Google ученый

  • 53.

    Рид Л. Д. и Менке Э. Роль V 2 O 5 и нержавеющей стали в перезаряжаемых алюминиево-ионных батареях. J. Electrochem. Soc. 160 , A915 – A917 (2013 г.).

    CAS Google ученый

  • 54.

    Уоткинс Т., Кумар А. и Баттри Д. А. Конструктор ионных жидкостей для обратимого электрохимического осаждения / растворения магния. J. Am. Chem. Soc. 138 , 641–650 (2016).

    CAS Google ученый

  • 55.

    См. K. A. et al.Кальциевый первичный элемент большой емкости на основе системы Ca – S. Adv. Energy Mater. 3 , 1056–1061 (2013).

    CAS Google ученый

  • 56.

    Хаяси, М., Араи, Х., Оцука, Х. и Сакураи, Ю. Электрохимические характеристики кальция в растворах органических электролитов и оксидов ванадия в качестве хозяев кальция. J. Источники энергии 119–121 , 617–620 (2003).

    Google ученый

  • 57.

    Rogosic, J. На пути к разработке ионно-кальциевых батарей . Диссертация, Массачусетский технологический институт (2014 г.).

  • 58.

    Gheytani, S. et al. Водный Ca-ионный аккумулятор. Adv. Sci. 4 , 1700465 (2017).

    Google ученый

  • 59.

    Lipson, A. L. et al. Перезаряжаемые ионно-кальциевые батареи: новая система хранения энергии. Chem. Матер. 27 , 8442–8447 (2015).

    CAS Google ученый

  • 60.

    Lipson, A. L. et al. Коррозия токоприемника в Ca-ионных батареях. J. Electrochem. Soc. 162 , A1574 – A1578 (2015).

    CAS Google ученый

  • 61.

    Westerhausen, M. et al. Тяжелые реактивы Гриньяра: проблемы и возможности арильных соединений щелочноземельных металлов. Chem. Евро. J. 13 , 6292–6306 (2007).

    CAS Google ученый

  • 62.

    Wang, D. et al. Покрытие и удаление кальция в органическом электролите. Nat. Матер. 17 , 16–20 (2018).

    CAS Google ученый

  • 63.

    Понруш А., Фронтера К., Барде Ф. и Паласин М. На пути к перезаряжаемой батарее на основе кальция. Nat. Матер. 15 , 169–172 (2016).

    CAS Google ученый

  • 64.

    Сын, С.-Б. и другие. Искусственная граница раздела обеспечивает обратимый химический состав магния в карбонатных электролитах. Nat. Chem. 10 , 532–539 (2018).

    CAS Google ученый

  • 65.

    Сан, X., Даффорт, В., Мехди, Б. Л., Браунинг, Н. Д. и Назар, Л. Ф. Исследование механизма внедрения Mg в бирнессит в неводных и водных перезаряжаемых ионно-магниевых батареях. Chem. Матер. 28 , 534–542 (2016).

    CAS Google ученый

  • 66.

    Lapidus, S.H. et al. Сольватационная структура и энергетика электролитов для хранения многовалентной энергии. Phys. Chem. Chem. Phys. 16 , 21941–21945 (2014).

    CAS Google ученый

  • 67.

    Nemori, H. et al. Водные литий-воздушные батареи с литий-ионным проводящим твердым электролитом Li 1.3 Al 0,5 Nb 0,2 ​​ Ti 1,3 (PO 4 ) 3 . Ион твердого тела. 317 , 136–141 (2018).

    CAS Google ученый

  • 68.

    Li, S. et al. Разработка высокоэффективного анода из металлического лития в жидких электролитах: проблемы и прогресс. Adv. Матер. 30 , 1706375 (2018).

    Google ученый

  • 69.

    Zhou, W. et al. Покрытие литиевого анода без дендритов сэндвич-электролитом полимер / керамика / полимер. J. Am. Chem. Soc. 138 , 9385–9388 (2016).

    CAS Google ученый

  • 70.

    Shim, J. et al. 2D наночешки нитрида бора в качестве многофункциональной добавки к гелевым полимерным электролитам для обеспечения безопасности, длительного срока службы и высокопроизводительных литий-металлических батарей. Energy Environ. Sci. 10 , 1911–1916 (2017).

    CAS Google ученый

  • 71.

    Lu, Q. et al. Бездендритные, высокопроизводительные и долговечные литий-металлические батареи с трехмерным сетчатым полимерным электролитом. Adv. Матер. 29 , 1604460 (2017).

    Google ученый

  • 72.

    Казяк Э., Вуд К. Н. и Дасгупта Н. П. Повышение срока службы и стабильности анодов из металлического лития за счет обработки поверхности нанесением ультратонких атомных слоев. Chem. Матер. 27 , 6457–6462 (2015).

    CAS Google ученый

  • 73.

    Kozen, A.C. et al. Конструирование анодов из металлического лития нового поколения посредством осаждения атомных слоев. ACS Nano 9 , 5884–5892 (2015).

    CAS Google ученый

  • 74.

    Li, Q., Zhu, S. & Lu, Y. Трехмерный пористый медный токоприемник / литий-металлический композитный анод для стабильных литий-металлических батарей. Adv. Функц. Матер. 27 , 1606422 (2017).

    Google ученый

  • 75.

    Wei, S. et al. Высокостабильные натриевые батареи с функциональными ионно-полимерными мембранами. Adv. Матер. 29 , 1605512 (2017).

    Google ученый

  • 76.

    Kim, J.-S. и другие. Кратковременные циклические свойства батареи Na / PVdF / S при температуре окружающей среды. J. Solid State Electrochem. 12 , 861–865 (2008).

    CAS Google ученый

  • 77.

    Aryanfar, A. et al. Термическая релаксация дендритов лития. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 8000–8005 (2015).

    CAS Google ученый

  • 78.

    Steiger, J., Kramer, D. & Mönig, R. Механизмы роста дендритов исследованы с помощью световой микроскопии in situ во время электроосаждения и растворения лития. J. Источники энергии 261 , 112–119 (2014).

    CAS Google ученый

  • 79.

    Бай, П., Ли, Дж., Брушетт, Ф. Р. и Базант, М. З. Переход механизмов роста лития в жидких электролитах. Energy Environ. Sci. 9 , 3221–3229 (2016).

    CAS Google ученый

  • 80.

    Wood, K. N. et al. Дендриты и ямки: распутывание сложного поведения анодов из металлического лития с помощью видеомикроскопа. ACS Cent. Sci. 2 , 790–801 (2016).

    CAS Google ученый

  • 81.

    Wang, X. et al. Механизм роста дендритов лития, вызванный напряжением, и уменьшение дендритов путем нанесения гальванических покрытий на мягкие подложки. Nat. Энергетика 3 , 227–235 (2018).

    CAS Google ученый

  • 82.

    Cammarata, R.C. Влияние поверхностных и межфазных напряжений на межфазные и наноструктурированные материалы. Mater. Sci. Англ. А 237 , 180–184 (1997).

    Google ученый

  • 83.

    Аберманн Р. и Кох Р. Внутреннее напряжение в тонких пленках серебра, меди и золота. Тонкие твердые пленки 129 , 71–78 (1985).

    CAS Google ученый

  • 84.

    Чэсон, Э., Шелдон, Б. У., Фройнд, Л. Б., Флоро, Дж. А., Хирн, С. Дж. Происхождение остаточного напряжения сжатия в поликристаллических тонких пленках. Phys. Rev. Lett. 88 , 156103 (2002).

    CAS Google ученый

  • 85.

    Лэнг, Н. Д. и Кон, В. Теория металлических поверхностей: плотность заряда и поверхностная энергия. Phys. Ред. B 1 , 4555 (1970).

    Google ученый

  • 86.

    Скривер, Х. Л. и Розенгард, Н. Поверхностная энергия и работа выхода элементарных металлов. Phys. Ред. B 46 , 7157 (1992).

    CAS Google ученый

  • 87.

    Линг, К., Банерджи, Д. и Мацуи, М. Изучение электрохимического осаждения Mg на атомном уровне: почему он предпочитает недендритную морфологию. Электрохим. Acta 76 , 270–274 (2012).

    CAS Google ученый

  • 88.

    Yoo, H. D. et al.Mg перезаряжаемые батареи: постоянная задача. Energy Environ. Sci. 6 , 2265–2279 (2013).

    CAS Google ученый

  • 89.

    Киттель, C. in Введение в физику твердого тела Ch. 3 (Wiley, 2005).

  • 90.

    Jiang, T., Brym, MJC, Dubé, G., Lasia, A. & Brisard, GM Электроосаждение алюминия из ионных жидкостей: Часть I — электроосаждение и морфология поверхности алюминия из хлорида алюминия (AlCl 3 ) ионные жидкости -1-этил-3-метилимидазолия хлорид ([EMIm] Cl). Surf. Пальто. Technol. 201 , 1–9 (2006).

    CAS Google ученый

  • 91.

    Аурбах Д., Шехтер А., Мошкович М. и Коэн Ю. О механизмах обратимых процессов осаждения магния. J. Electrochem. Soc. 148 , A1004 – A1014 (2001).

    CAS Google ученый

  • 92.

    Davidson, R. et al. Образование дендритов магния при электроосаждении. ACS Energy Lett. 4 , 375–376 (2019).

    CAS Google ученый

  • 93.

    Ожабес, Ю., Гунселер, Д. и Ариас, Т. А. Стабильность и поверхностная диффузия на границах раздела литий-электролит со связями для подавления дендритов. Препринт на arXiv http://arxiv.org/abs/1504.05799 (2015).

  • 94.

    Jäckle, M. & Groß, A. Микроскопические свойства анодных материалов литиевых, натриевых и магниевых батарей, связанные с возможным ростом дендритов. J. Chem. Phys. 141 , 174710 (2014).

    Google ученый

  • 95.

    Хан, Дж. Х., Ху, Э., Бай, П. и Базант, М. З. Чрезмерное ограничение тока и контроль роста дендритов с помощью поверхностной проводимости в нанопорах. Sci. Отчет 4 , 7056 (2014).

    CAS Google ученый

  • 96.

    Zhang, J.-G., Xu, W. & Henderson, W.A. в Литий-металлические аноды и перезаряжаемые литий-металлические батареи 5–43 (Springer International Publishing, 2017).

  • 97.

    Сэнд, Х. Дж. С. О концентрации на электродах в растворе, с особым упором на выделение водорода электролизом смеси сульфата меди и серной кислоты. Proc. Phys. Soc. Лондон. 17 , 496 (1899).

    Google ученый

  • 98.

    Chazalviel, J. N. Электрохимические аспекты образования разветвленных металлических электроосаждений. Phys. Ред. A 42 , 7355–7367 (1990).

    CAS Google ученый

  • 99.

    Россо, М., Гоброн, Т., Бриссо, К., Чазалвиль, Ж.-Н. И Ласко, С. Начало роста дендритов в литиевых / полимерных клетках. J. Источники энергии 97 , 804–806 (2001).

    Google ученый

  • 100.

    Суо, Л., Ху, Ю.-С., Ли, Х., Арманд, М. и Чен, Л. Новый класс сольвентно-солевого электролита для высокоэнергетических перезаряжаемых металлических литиевых батарей. Nat. Commun. 4 , 1481 (2013).

    Google ученый

  • 101.

    Schafzahl, L., Hanzu, I., Wilkening, M. & Freunberger, S.A. Электролит для обратимого циклирования металлического натрия и соединений интеркаляции. ChemSusChem 10 , 401–408 (2017).

    CAS Google ученый

  • 102.

    Сяо, Н., МакКаллох, В. Д. и Ву, Ю. Обратимое бездендритное покрытие калия и электрохимия удаления калия для вторичных калиевых батарей. J. Am. Chem. Soc. 139 , 9475–9478 (2017).

    CAS Google ученый

  • 103.

    Ding, F. et al. Осаждение лития без дендритов с помощью механизма самовосстановления электростатического экрана. J. Am. Chem. Soc. 135 , 4450–4456 (2013).

    CAS Google ученый

  • 104.

    Zhao, Y. & VanderNoot, T. Электроосаждение алюминия из неводных органических электролитических систем и расплавленных солей при комнатной температуре. Электрохим. Acta 42 , 3–13 (1997).

    CAS Google ученый

  • 105.

    Cheng, X.-B., Zhang, R., Чжао, С.-З. & Чжан, Q. К безопасному литиево-металлическому аноду в аккумуляторных батареях: обзор. Chem. Ред. 117 , 10403–10473 (2017).

    CAS Google ученый

  • 106.

    Лю Б., Чжан Ж.-Г. & Сюй, В. Продвижение литий-металлических батарей. Джоуль 2 , 833–845 (2018).

    CAS Google ученый

  • 107.

    Сюй Р.и другие. Искусственный мягко-жесткий защитный слой для бездендритного анода из металлического лития. Adv. Функц. Матер. 28 , 1705838 (2018).

    Google ученый

  • 108.

    Choudhury, S. et al. Проектирование твердожидкостных межфазных границ для натриевых батарей. Nat. Commun. 8 , 898 (2017).

    Google ученый

  • 109.

    Li, Y. et al. Атомная структура чувствительных материалов батарей и интерфейсов, обнаруженная с помощью криоэлектронной микроскопии. Наука 358 , 506–510 (2017).

    CAS Google ученый

  • 110.

    Джабер, А. Ю., Аламри, С. Н., Аида, М. С. Выращивание тонких пленок CdS методом осаждения из химической ванны без аммиака. Тонкие твердые пленки 520 , 3485–3489 (2012).

    CAS Google ученый

  • 111.

    Zhang, W., Nie, J., Li, F., Wang, Z. L. & Sun, C.Прочный и безопасный твердотельный литиевый аккумулятор с гибридной электролитной мембраной. Nano Energy 45 , 413–419 (2018).

    CAS Google ученый

  • 112.

    Gao, Z. et al. Перспективы, проблемы и недавний прогресс в области неорганических твердотельных электролитов для полностью твердотельных литиевых батарей. Adv. Матер. 30 , 1705702 (2018).

    Google ученый

  • 113.

    Nagao, M. et al. СЭМ-исследование in situ механизма осаждения и растворения лития в твердотельном элементе объемного типа с твердым электролитом Li 2 S – P 2 S 5 . Phys. Chem. Chem. Phys. 15 , 18600–18606 (2013).

    CAS Google ученый

  • 114.

    Han, F. et al. Высокая электронная проводимость как причина образования дендритов лития в твердых электролитах. Nat.Энергетика 4 , 187–196 (2019).

    CAS Google ученый

  • 115.

    Park, M. S. et al. Очень обратимый анод из металлического лития. Sci. Отчет 4 , 3815 (2014).

    Google ученый

  • 116.

    Обрея, В. В. Н. О характеристиках суперконденсаторов с электродами на основе углеродных нанотрубок и углеродно-активированного материала — обзор. Phys. E 40 , 2596–2605 (2008).

    CAS Google ученый

  • 117.

    Wu, Z.-S. и другие. Композитные электродные материалы на основе графена и оксида металла для накопления энергии. Nano Energy 1 , 107–131 (2012).

    CAS Google ученый

  • 118.

    Ли, X., Руи, М., Сонг, Дж., Шен, З. и Цзэн, Х. Углеродные и графеновые квантовые точки для оптоэлектронных и энергетических устройств: обзор. Adv. Функц. Матер. 25 , 4929–4947 (2015).

    CAS Google ученый

  • 119.

    Чжу, Дж., Ян, Д., Инь, З., Ян, К. и Чжан, Х. Графен и материалы на его основе для накопления энергии. Малый 10 , 3480–3498 (2014).

    CAS Google ученый

  • 120.

    Дан, Дж. Р. и Сил, Дж. А. Прогнозы энергии и емкости для практических элементов с двойным графитом. J. Electrochem. Soc. 147 , 899–901 (2000).

    CAS Google ученый

  • 121.

    Hofmann, U. & Rüdorff, W. Образование солей из графита сильными кислотами. Пер. Faraday Soc. 34 , 1017–1021 (1938).

    CAS Google ученый

  • 122.

    Тамор М. и Васселл У. Дж. Рамановское «снятие отпечатков пальцев» на пленках из аморфного углерода. J. App. Phys. 76 , 3823–3830 (1994).

    CAS Google ученый

  • 123.

    Li, G. et al. Архитектура графдиновых наноразмерных пленок. Chem. Commun. 46 , 3256–3258 (2010).

    CAS Google ученый

  • 124.

    Zhang, S., Liu, H., Huang, C., Cui, G. & Li, Y. Насыпной порошок графдиина, применяемый для высокоэффективного хранения лития. Chem. Commun. 51 , 1834–1837 (2015).

    CAS Google ученый

  • 125.

    Стивенс, Д. и Дан, Дж. Р. Анодные материалы большой емкости для аккумуляторных ионно-натриевых батарей. J. Electrochem. Soc. 147 , 1271–1273 (2000).

    CAS Google ученый

  • 126.

    Боммье, К., Сурта, Т. У., Долгос, М. и Джи, X. Новое понимание механизма хранения ионов натрия в нерафитизируемом углероде. Nano Lett. 15 , 5888–5892 (2015).

    CAS Google ученый

  • 127.

    Стратфорд, Дж. М., Аллан, П. К., Печер, О., Чейтер, П. А. и Грей, К. П. Механистическое понимание накопления натрия в твердоуглеродных анодах с использованием зондов локальной структуры. Chem. Commun. 52 , 12430–12433 (2016).

    CAS Google ученый

  • 128.

    Лю Ю., Меринов Б. В. и Годдард В. А. Происхождение низкой емкости по натрию в графите и, как правило, слабого связывания Na и Mg с субстратом среди щелочных и щелочноземельных металлов. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , 3735–3739 (2016).

    CAS Google ученый

  • 129.

    Фонг Р., Фон Сакен У. и Дан Дж. Р. Исследования интеркаляции лития в углерод с использованием неводных электрохимических ячеек. Дж.Электрохим. Soc. 137 , 2009–2013 (1990).

    CAS Google ученый

  • 130.

    Цзянь, З., Луо, В. и Джи, X. Угольные электроды для K-ионных аккумуляторов. J. Am. Chem. Soc. 137 , 11566–11569 (2015).

    CAS Google ученый

  • 131.

    Jache, B. & Adelhelm, P. Использование графита в качестве сильно обратимого электрода с увеличенным сроком службы для натриево-ионных батарей за счет использования явления коинтеркаляции. Angew. Chem. Int. Эд. 53 , 10169–10173 (2014).

    CAS Google ученый

  • 132.

    Lin, M.-C. и другие. Сверхбыстрый перезаряжаемый алюминиево-ионный аккумулятор. Природа 520 , 324–328 (2015).

    CAS Google ученый

  • 133.

    Комаба, С., Хасегава, Т., Дахби, М. и Кубота, К. Внедрение калия в графит для создания высоковольтных / мощных калий-ионных батарей и калий-ионных конденсаторов. Electrochem. Commun. 60 , 172–175 (2015).

    CAS Google ученый

  • 134.

    Sagane, F., Abe, T., Iriyama, Y. & Ogumi, Z. Li + и Na + переносятся через границы раздела между неорганическими твердыми электролитами и полимерными или жидкими электролитами. J. Источники энергии 146 , 749–752 (2005).

    CAS Google ученый

  • 135.

    Wen, Y. et al. Расширенный графит как превосходный анод для натриево-ионных батарей. Nat. Commun. 5 , 4033 (2014).

    CAS Google ученый

  • 136.

    Guo, B. et al. Мягкие мезопористые композиты углерод-углеродные нанотрубки для высокопроизводительных литий-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 23 , 4661–4666 (2011).

    CAS Google ученый

  • 137.

    Chmiola, J. et al. Аномальное увеличение емкости углерода при размере пор менее 1 нанометра. Наука 313 , 1760–1763 (2006).

    CAS Google ученый

  • 138.

    Бугга, Р. В. и Смарт, М. С. Поведение литиевого покрытия в литий-ионных элементах. ECS Trans. 25 , 241–252 (2010).

    Google ученый

  • 139.

    Цзянь, З., Xing, Z., Bommier, C., Li, Z. & Ji, X. Твердые углеродные микросферы: анод с ионами калия и анод с ионами натрия. Adv. Energy Mater. 6 , 1501874 (2016).

    Google ученый

  • 140.

    Брехер, А. в Литий-ионные батареи (изд. Пистойя, Г.) 177–203 (Elsevier, 2014).

  • 141.

    Aurbach, D. et al. Об использовании виниленкарбоната (ВК) в качестве добавки к растворам электролитов для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 47 , 1423–1439 (2002).

    CAS Google ученый

  • 142.

    Li, Z. et al. Механизм накопления ионов Na в жестких углеродных анодах, выявленный легированием гетероатомом. Adv. Energy Mater. 7 , 1602894 (2017).

    Google ученый

  • 143.

    Rousse, G. et al. Рационализация интеркаляционного потенциала и окислительно-восстановительного механизма для A 2 Ti 3 O 7 (A = Li, Na). Chem. Матер. 25 , 4946–4956 (2013).

    CAS Google ученый

  • 144.

    Jain, A. et al. Комментарий: The Materials Project: подход с использованием генома материалов для ускорения инноваций в материалах. APL Mater. 1 , 011002 (2013).

    Google ученый

  • 145.

    Park, C.-M., Kim, J.-H., Kim, H. & Sohn, H.-J. Анодные материалы на основе литиевого сплава для литиевых аккумуляторных батарей. Chem. Soc. Ред. 39 , 3115–3141 (2010).

    CAS Google ученый

  • 146.

    Li, W., Sun, X. & Yu, Y. Анодные материалы на основе Si, Ge, Sn для литий-ионных аккумуляторов: от конструкции конструкции до электрохимических характеристик. Малые методы 1 , 1600037 (2017).

    Google ученый

  • 147.

    Ян, Ф., Гао, Х., Чен, Дж.& Го, З. Материалы на основе фосфора в качестве анода для натриево-ионных батарей. Малые методы 1 , 1700216 (2017).

    Google ученый

  • 148.

    Kim, Y. et al. Аморфный красный фосфор / углеродный композит как перспективный анодный материал для натриево-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 25 , 3045–3049 (2013).

    CAS Google ученый

  • 149.

    Хуанг Дж., Линь X., Тан Х. и Чжан Б. Микрочастицы висмута как современные аноды для калий-ионных аккумуляторов. Adv. Energy Mater. 8 , 1703496 (2018).

    Google ученый

  • 150.

    Султана И., Рамиредди Т., Рахман М. М., Чен Ю. и Глушенков А. М. Композитные аноды на основе олова для калий-ионных аккумуляторов. Chem. Commun. 52 , 9279–9282 (2016).

    CAS Google ученый

  • 151.

    Тан, Ю.-Х. и другие. Высоковольтная ионно-магниевый аккумулятор на основе нанокластера Mg 3 Bi 2 анод из сплава в неагрессивном электролите. ACS Nano 12 , 5856–5865 (2018).

    CAS Google ученый

  • 152.

    Артур, Т. С., Сингх, Н. и Мацуи, М. Электроосажденные Bi, Sb и Bi Сплавы 1-x Sb x в качестве анодов для ионно-магниевых батарей. Electrochem. Commun. 16 , 103–106 (2012).

    CAS Google ученый

  • 153.

    Сингх, Н., Артур, Т. С., Линг, К., Мацуи, М. и Мизуно, Ф. Оловянный анод с высокой плотностью энергии для перезаряжаемых ионно-магниевых батарей. Chem. Commun. 49 , 149–151 (2013).

    CAS Google ученый

  • 154.

    Обровац, М. Н. и Кристенсен, Л. Структурные изменения кремниевых анодов во время введения / извлечения лития. Electrochem. Solid-State Lett. 7 , A93 – A96 (2004).

    CAS Google ученый

  • 155.

    Zhang, L. et al. Анализ механизма работы на нанокристаллическом кремниевом анодном материале для обратимого и сверхбыстрого накопления натрия. Adv. Матер. 29 , 1604708 (2017).

    Google ученый

  • 156.

    Морито, Х., Ямада, Т., Икеда, Т. и Ямане, Х. Бинарная фазовая диаграмма Na – Si и рост кристаллов кремния из раствора. J. Alloy. Compd. 480 , 723–726 (2009).

    CAS Google ученый

  • 157.

    Вен, К. Дж. И Хаггинс, Р. А. Химическая диффузия в промежуточных фазах в системе литий-кремний. J. Solid State Chem. 37 , 271–278 (1981).

    CAS Google ученый

  • 158.

    Сигли К. и Санчес Дж. М. Расчет фазового равновесия в сплавах Al-Li. Acta Metall. 34 , 1021–1028 (1986).

    CAS Google ученый

  • 159.

    Hamon, Y. et al. Алюминиевый отрицательный электрод в литий-ионных батареях. J. Источники энергии 97–98 , 185–187 (2001).

    Google ученый

  • 160.

    Фенг, К.и другие. Аноды на основе кремния для литий-ионных аккумуляторов: от основ до практического применения. Малый 14 , 1702737 (2018).

    Google ученый

  • 161.

    Feng, K. et al. Реализация углеродной сетки на месте в Si / восстановленном оксиде графена для высокоэффективных анодов литий-ионных аккумуляторов. Nano Energy 19 , 187–197 (2016).

    CAS Google ученый

  • 162.

    Feng, K. et al. Конформное формирование матрицы Carbon-TiO X , инкапсулирующей кремний для анода высокоэффективной литий-ионной батареи. J. Источники энергии 399 , 98–104 (2018).

    CAS Google ученый

  • 163.

    Wu, H. et al. Стабильное переключение анодов батарей с двойными стенками из кремниевых нанотрубок благодаря контролю межфазной границы твердого электролита. Nat. Nanotechnol. 7 , 310–315 (2012).

    CAS Google ученый

  • 164.

    Wang, J., Eng, C., Chen-Wiegart, Y.-c. К. и Ван, Дж. Исследование трехмерного равновесия натрий-десодиации в натрий-ионных батареях с помощью жесткой рентгеновской нанотомографии in situ. Nat. Commun. 6 , 7496 (2015).

    CAS Google ученый

  • 165.

    Шеврие, В. Л. и Седер, Г. Проблемы, связанные с отрицательными электродами с ионами натрия. J. Electrochem. Soc. 158 , A1011 – A1014 (2011).

    CAS Google ученый

  • 166.

    Цуй, Дж., Яо, С. и Ким, Дж .-К. Недавний прогресс в рациональном дизайне анодных материалов для высокоэффективных Na-ионных аккумуляторов. Energy Storage Mater. 7 , 64–114 (2017).

    Google ученый

  • 167.

    Yoon, T. et al. Электрохимические разрушения анодов из кристаллического кремния. J. Источники энергии 425 , 44–49 (2019).

    CAS Google ученый

  • 168.

    Ryu, I., Choi, J. W., Cui, Y. & Nix, W. D. Разрушение анодов батарей с кремниевой нанопроволокой в ​​зависимости от размера. J. Mech. Phys. Твердые тела 59 , 1717–1730 (2011).

    CAS Google ученый

  • 169.

    Boebinger, M. G. et al. Предотвращение разрушения материала преобразовательной батареи из-за реакции с более крупными ионами. Джоуль 2 , 1783–1799 (2018).

    CAS Google ученый

  • 170.

    Тран Т. и Обровац М. Н. Сплав отрицательных электродов для металло-ионных элементов с высокой плотностью энергии. J. Electrochem. Soc. 158 , A1411 – A1416 (2011).

    CAS Google ученый

  • 171.

    Shao, Y. et al. Сильно обратимое введение Mg в наноструктурированный Bi для ионно-магниевых аккумуляторов. Nano Lett. 14 , 255–260 (2014).

    CAS Google ученый

  • 172.

    Parent, L. R. et al. Реализация полного потенциала вставных анодов для Mg-ионных аккумуляторов за счет наноструктурирования Sn. Nano Lett. 15 , 1177–1182 (2015).

    CAS Google ученый

  • 173.

    Ponrouch, A. et al. Оценка анодов на основе Si для ионно-кальциевых батарей: электрохимическая декальцинация CaSi 2 . Electrochem. Commun. 66 , 75–78 (2016).

    CAS Google ученый

  • 174.

    Heise, G. W., Schumacher, E. A. и Cahoon, N. C. Сверхмощный хлор-деполяризованный элемент. J. Electrochem. Soc. 94 , 99–105 (1948).

    CAS Google ученый

  • 175.

    Yu, S.-H., Lee, S.H., Lee, D. J., Sung, Y.-E. И Хён, Т.Оксидные наноматериалы на основе реакций конверсии для анодов литий-ионных аккумуляторов. Малый 12 , 2146–2172 (2016).

    CAS Google ученый

  • 176.

    Asayesh-Ardakani, H. et al. Исследование нанопроволок ZnO с помощью просвечивающей электронной микроскопии in situ во время циклического окисления и литирования. Малые методы 1 , 1700202 (2017).

    Google ученый

  • 177.

    Kim, Y. et al. Фосфид олова как перспективный анодный материал для Na-ионных аккумуляторов. Adv. Матер. 26 , 4139–4144 (2014).

    CAS Google ученый

  • 178.

    Lin, F. et al. Фазовая эволюция электродов конверсионной реакции в литий-ионных батареях. Nat. Commun. 5 , 3358 (2014).

    Google ученый

  • 179.

    Кортни, И.А. и Дан, Дж. Р. Электрохимические и рентгеноструктурные исследования реакции лития с композитами на основе оксида олова. J. Electrochem. Soc. 144 , 2045–2052 (1997).

    CAS Google ученый

  • 180.

    Wu, L. et al. Олово (ii) сульфидно-углеродный анодный материал, основанный на комбинированных реакциях конверсии и легирования для натрий-ионных аккумуляторов. J. Mater. Chem. А 2 , 16424–16428 (2014).

    CAS Google ученый

  • 181.

    Чжан, В., Мао, Дж., Ли, С., Чен, З. и Го, З. Сплавы на основе фосфора для усовершенствованных анодных калий-ионных аккумуляторов. J. Am. Chem. Soc. 139 , 3316–3319 (2017).

    CAS Google ученый

  • 182.

    Кляйн, Ф., Джаш, Б., Бхид, А., Адельхельм, П. Реакции преобразования для натрий-ионных батарей. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 , 15876–15887 (2013).

    CAS Google ученый

  • 183.

    Klein, F. et al. Механизм реакции и формирование поверхностной пленки конверсионных материалов для литий- и натрий-ионных аккумуляторов: исследование случая XPS на тонкопленочных модельных электродах из распыленного оксида меди (CuO). J. Phys. Chem. С. 120 , 1400–1414 (2016).

    CAS Google ученый

  • 184.

    Yuan, Y. et al. Динамическое исследование (де) натрирования в нанопроволоках альфа-MnO 2 . Nano Energy 19 , 382–390 (2016).

    CAS Google ученый

  • 185.

    Томпсетт, Д. А. и Ислам, М. С. Электрохимия голландита α-MnO 2 : введение ионов лития и натрия и включение лития 2 О. Chem. Матер. 25 , 2515–2526 (2013).

    CAS Google ученый

  • 186.

    Li, B., Rong, G., Xie, Y., Huang, L. и Feng, C. Низкотемпературный синтез α-MnO 2 полых ежей и их применение в перезаряжаемых Li + батареях. Inorg. Chem. 45 , 6404–6410 (2006).

    CAS Google ученый

  • 187.

    Линг, К., Чжан, Р., Артур, Т. С. и Мизуно, Ф. Насколько общая реакция превращения в катоде Mg батареи: пример магнезиации α-MnO 2 . Chem. Матер. 27 , 5799–5807 (2015).

    CAS Google ученый

  • 188.

    Zhang, R. et al. α-MnO 2 в качестве катодного материала для перезаряжаемых Mg аккумуляторов. Electrochem. Commun. 23 , 110–113 (2012).

    CAS Google ученый

  • 189.

    Zhang, R., Arthur, T. S., Ling, C. & Mizuno, F. Диоксиды марганца в качестве катода перезаряжаемой магниевой батареи; синтетический подход к пониманию процесса магнезии. J. Источники энергии 282 , 630–638 (2015).

    CAS Google ученый

  • 190.

    Фонг Р., Дан, Дж. Р. и Джонс, К. Х. У. Электрохимия катодов на основе пирита для литиевых батарей при температуре окружающей среды. J. Electrochem. Soc. 136 , 3206–3210 (1989).

    CAS Google ученый

  • 191.

    Choi, J.-W., Cheruvally, G., Ан, Х.-Дж., Ким, К.-В. И Ahn, J.-H. Электрохимические характеристики Li / FeS2 аккумуляторов комнатной температуры с катодом из природного пирита. J. Источники энергии 163 , 158–165 (2006).

    CAS Google ученый

  • 192.

    Mori, T. et al. Механизмы разряда / заряда катодного материала FeS 2 для алюминиевых аккумуляторных батарей при 55 ° C. J. Источники энергии 313 , 9–14 (2016).

    CAS Google ученый

  • 193.

    Вейджмейкер М., Кентгенс А. П. и Малдер Ф. М. Равновесный перенос лития между нанокристаллическими фазами в интеркалированном анатазе TiO 2 . Nature 418 , 397–399 (2002).

    CAS Google ученый

  • 194.

    Zhao, L., Pan, H.-L., Hu, Y.-S., Li, H. & Chen, L.-Q. Титанат лития шпинели (Li 4 Ti 5 O 12 ) в качестве нового анодного материала для натрий-ионных аккумуляторов при комнатной температуре. Подбородок. Phys. В 21 , 028201 (2012).

    Google ученый

  • 195.

    Дофф М. М., Кабана Дж. И Ширпур М. Титанатные аноды для ионно-натриевых батарей. J. Inorg. Органомет. Polym. Матер. 24 , 5–14 (2014).

    CAS Google ученый

  • 196.

    Ким С., Чон Ю. Т. и Чон С. К. Предварительное исследование Li 4 Ti 5 O 12 как нового электродного материала для ионно-кальциевых батарей. Adv. Матер. Res. 1120–1121 , 119–122 (2015).

    Google ученый

  • 197.

    Lee, CH, Kim, CS & Jeong, SK Электрохимические свойства Li 4 Ti 5 O 12 в качестве отрицательного электрода для кальциевых вторичных батарей в Ca (TFSI) 2 / THF электролит. Key Eng. Mater . 724 , 97-101, (2016).

  • 198.

    Чиба, К., Кидзима, Н., Takahashi, Y., Idemoto, Y. & Akimoto, J. Синтез, структура и электрохимические свойства литий-ионной интеркаляции Li 2 Ti 3 O 7 с Na 2 Ti 3 O Слоистая структура типа 7 . Ион твердого тела. 178 , 1725–1730 (2008).

    CAS Google ученый

  • 199.

    Wu, N. et al. Очень обратимый материал вставного анода с ионами магния с низким уровнем деформации для перезаряжаемых ионно-магниевых батарей. Npg Asia Mater. 6 , e120 (2014).

    CAS Google ученый

  • 200.

    Li, Z. et al. Сверхдлинный Na 2 Ti 3 O 7 нанопроволоки @ углеродная ткань в качестве гибкого электрода без связующего вещества с большой емкостью и длительным сроком службы для натриево-ионных аккумуляторов. J. Mater. Chem. А 4 , 17111–17120 (2016).

    CAS Google ученый

  • 201.

    Yang, Z. et al. Наноструктуры и электрохимическая реакционная способность лития титанитов лития и оксидов титана: обзор. J. Источники энергии 192 , 588–598 (2009).

    CAS Google ученый

  • 202.

    Sun, Y. et al. Прямое атомарное подтверждение трехфазного накопительного механизма в Li 4 Ti 5 O 12 анодах для натриево-ионных батарей при комнатной температуре. Nat. Commun. 4 , 1870 (2013).

    Google ученый

  • 203.

    Кишор, Б., Венкатеш, Г. и Муничандрайя, Н. К 2 Ti 4 O 9 : многообещающий анодный материал для ионно-калиевых батарей. J. Electrochem. Soc. 163 , A2551 – A2554 (2016).

    CAS Google ученый

  • 204.

    Dong, Y. et al. Ti 3 C 2 Наноленты из титаната натрия и калия на основе MXene для высокоэффективных ионно-натриевых / калиевых батарей повышенной емкости. САУ Нано 11 , 4792–4800 (2017).

    CAS Google ученый

  • 205.

    Han, J. et al. Исследование K 2 Ti 8 O 17 в качестве анодного материала для калий-ионных аккумуляторов. Chem. Commun. 52 , 11274–11276 (2016).

    CAS Google ученый

  • 206.

    Han, J. et al. Нанокубические электроды KTi 2 (PO 4 ) 3 для калий-ионных аккумуляторов. Chem. Commun. 52 , 11661–11664 (2016).

    CAS Google ученый

  • 207.

    Ширпур М., Кабана Дж. И Дофф М. Слоистые структуры титаната лепидокрокитового типа: новые анодные материалы с интеркалированием ионов лития и натрия. Chem. Матер. 26 , 2502–2512 (2014).

    CAS Google ученый

  • 208.

    Ривз, К.G. et al. Изучение интеркаляции Li + , Na + и K + в слоистых структурах TiO 2 лепидокрокитового типа. ACS Appl. Energy Mater. 1 , 2078–2086 (2018).

    CAS Google ученый

  • 209.

    Yu, X. et al. Механизм накопления натрия в зависимости от размера в Li 4 Ti 5 O 12 исследован с помощью новой методики определения характеристик, сочетающей дифракцию рентгеновских лучей in situ и химическое натриевое окисление. Nano Lett. 13 , 4721–4727 (2013).

    CAS Google ученый

  • 210.

    Liu, Z. et al. Наноструктурированный TiO 2 (B): влияние размера и формы на анодные свойства литий-ионных аккумуляторов. Прог. Nat. Sci. Матер. Int. 23 , 235–244 (2013).

    Google ученый

  • 211.

    Пал, Д., Абди, С. Х. и Шукла, М.Структурные исследования и исследования методом ЭПР литиевого слоистого тетратитаната калия K 2 Ti 4 O 9 в качестве материала для батареи с ионами K. J. Mater. Sci. 26 , 6647–6652 (2015).

    CAS Google ученый

  • 212.

    Que, L., Yu, F., Zheng, L., Wang, Z.-B. & Гу, Д. Настройка шага решетки в массивах титанатных нанопроволок для увеличения накопления натрия и долговременной стабильности. Nano Energy 45 , 337–345, (2018).

  • 213.

    Wang, P. et al. Влияние легирования натриевых центров на повышение способности титаната лития накапливать литий. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 10302–10314 (2016).

    CAS Google ученый

  • 214.

    Koketsu, T. et al. Обратимое внедрение ионов магния и алюминия в катионодефицитный анатаз TiO 2 . Nat. Матер. 16 , 1142–1148 (2017).

    CAS Google ученый

  • 215.

    Zhang, M., MacRae, A.C., Liu, H. & Meng, Y. S. Связь — исследование анатаза-TiO 2 в качестве эффективного электродного материала для ионно-магниевых батарей. J. Electrochem. Soc. 163 , A2368 – A2370 (2016).

    CAS Google ученый

  • 216.

    Гершинский, Г., Ю, Х. Д., Гофер, Ю., Аурбах, Д.Электрохимический и спектроскопический анализ внедрения Mg 2+ в тонкопленочные электроды слоистых оксидов: V 2 O 5 и MoO 3 . Ленгмюр 29 , 10964–10972 (2013).

    CAS Google ученый

  • 217.

    Лахан, Х., Боруах, Р., Хазарика, А. и Дас, С. К. Анатас TiO 2 в качестве анодного материала для перезаряжаемых водных алюминиево-ионных батарей: замечательное явление накопления ионов алюминия, вызванное графеном. J. Phys. Chem. С. 121 , 26241–26249 (2017).

    Google ученый

  • 218.

    Liu, S. et al. Поведение алюминиевых массивов нанотрубок анатаза TiO 2 в водном растворе для ионно-алюминиевых батарей. Energy Environ. Sci. 5 , 9743–9746 (2012).

    CAS Google ученый

  • 219.

    Liu, M. et al. Оценка соединений сернистой шпинели для катодных применений мультивалентных батарей. Energy Environ. Sci. 9 , 3201–3209 (2016).

    CAS Google ученый

  • 220.

    Rong, Z. et al. Правила конструирования материалов для подвижности многовалентных ионов в интеркаляционных структурах. Chem. Матер. 27 , 6016–6021 (2015).

    CAS Google ученый

  • 221.

    Liu, M. et al. Соединения шпинели как катоды многовалентных батарей: систематическая оценка, основанная на расчетах ab initio. Energy Environ. Sci. 8 , 964–974 (2015).

    CAS Google ученый

  • 222.

    Бердетт Дж. К., Прайс Г. Д. и Прайс С. Л. Роль теории кристаллического поля в определении структуры шпинелей. J. Am. Chem. Soc. 104 , 92–95 (1982).

    CAS Google ученый

  • 223.

    Венгер, М. и Армбрустер, Т.Кристаллохимия лития: координация и связывание кислорода. евро. J. Mineral. 3 , 387–400 (1991).

    CAS Google ученый

  • 224.

    Браун И. Д. Какие факторы определяют координационные числа катиона? Acta Crystallogr. B 44 , 545–553 (1988).

    Google ученый

  • 225.

    Huang, W. et al. Эволюция межфазной границы твердый электролит на углеродистых анодах, визуализированная с помощью криогенной электронной микроскопии с атомным разрешением. Nano Lett. 19 , 5140–5148 (2019).

    CAS Google ученый

  • 226.

    Pacchioni, G. Обновление для светлого будущего. Nat. Rev. Phys. 1 , 100–101 (2019).

    Google ученый

  • 227.

    Zhang, S., He, M., Su, C.-C. И Чжан З. Усовершенствованный электролит / добавка для литий-ионных батарей с кремниевым анодом. Curr.Opin. Chem. Англ. 13 , 24–35 (2016).

    CAS Google ученый

  • 228.

    Юань, Ю., Амин, К., Лу, Дж. И Шахбазиан-Яссар, Р. Понимание проблем материалов для перезаряжаемых ионных батарей с помощью просвечивающей электронной микроскопии in situ. Nat. Commun. 8 , 15806 (2017).

    CAS Google ученый

  • 229.

    Xiao, Li et al.Электропрядильный синтез шпинели Li 4 Ti 5 O 12 и его характеристика. IOP Conf. Сер. Матер. Sci. Англ. 87 , 012098 (2015).

    Google ученый

  • Ваши батареи должны выйти из строя

    АЛАМЕДА, Калифорния — Новый фитнес-трекер Whoop крепится на запястье, как любой другой монитор здоровья или умные часы. Но вы также можете купить спортивный бюстгальтер или леггинсы, оснащенные этим крошечным устройством, которое может представлять собой кусочек электроники, вшитый в ткань одежды.

    Втиснуть фитнес-трекер в такую ​​изящную упаковку было непросто, — сказал Джон Каподилупо, технический директор Whoop. Потребовался совершенно новый вид батареи. Батарея, созданная калифорнийским стартапом Sila, обеспечила крошечный фитнес-трекер большей мощностью, чем старые батареи, сохранив при этом то же время автономной работы.

    Хотя это может показаться не потрясающим, батарея Sila является частью волны новых аккумуляторных технологий, которые могут привести к новым конструкциям в потребительской электронике и помочь ускорить электрификацию автомобилей и самолетов.Они могут даже помочь хранить электроэнергию в энергосистеме, поддерживая усилия по снижению зависимости от ископаемого топлива.

    Новые виды аккумуляторов не могут ослепить потребителей, как новые приложения или гаджеты. Но, как и крошечные транзисторы, они лежат в основе развития технологий. Если батареи не сильно улучшаются, то же самое и устройства, которые они питают.

    Такие компании, как Enovix, QuantumScape, Solid Power и Sila, разрабатывают эти батареи более десяти лет, и некоторые надеются начать массовое производство примерно в 2025 году.

    Генеральный директор и соучредитель Sila, Джин Бердичевский, был одним из первых сотрудников Tesla, который курировал технологию производства аккумуляторов, когда компания построила свой первый электромобиль. Представленный в 2008 году Tesla Roadster использовал батарею на основе литий-ионной технологии, той же технологии, которая используется в ноутбуках, смартфонах и других потребительских устройствах.

    Популярность Tesla в сочетании с быстрым ростом рынка бытовой электроники вызвали новую волну производителей аккумуляторных батарей. Г-н Бердичевский покинул Tesla в 2008 году, чтобы работать над тем, что в конечном итоге стало Sila.Другой предприниматель, Джагдип Сингх, основал QuantumScape после покупки одного из первых автомобилей Tesla Roadster.

    Оба видели, как литий-ионные аккумуляторы могут изменить автомобильный рынок. Они увидели еще большие возможности, если бы смогли создать более мощный тип батареи.

    «Литий-ионные батареи только что стали достаточно хорошими, но они пришли в норму», — сказал г-н Бердичевский. «Мы хотели продвигать технологию дальше».

    Примерно в то же время Конгресс создал ARPA-E, Агентство перспективных исследовательских проектов — Энергетика, для содействия исследованиям и разработкам в области новых энергетических технологий.Агентство взращивало новые компании по производству аккумуляторов с помощью финансирования и другой поддержки. Десять лет спустя эти усилия начинают приносить плоды.

    После привлечения более 925 миллионов долларов финансирования компания Sila наняла около 250 человек в своем небольшом исследовательском центре и на заводе в Аламеда, небольшом островном городе к западу от Окленда. Когда он и два других предпринимателя основали компанию в 2011 году, г-н Бердичевский думал, что им потребуется около пяти лет, чтобы вывести аккумулятор на рынок. Их ушло 10.

    The Whoop 4.0, который поступит в продажу в среду с ежемесячной абонентской платой от 18 до 30 долларов, является одним из первых индикаторов того, как технология Sila может работать на массовом рынке.

    Батарея обеспечивает на 17 процентов большую удельную мощность, чем батарея, используемая в предыдущем фитнес-трекере Whoop. Это означает, что устройство может быть на треть меньше, предлагая новый набор датчиков тела и сохраняя то же время автономной работы.

    Sila and Whoop, бостонская компания, основанная бывшим спортсменом из Гарварда (названная в честь любимой фразы, которую он использовал перед большими играми), заявила, что у них есть производственные мощности, необходимые для установки новой батареи в миллионы устройств в ближайшие годы.

    Фитнес-трекер, устройство с небольшой рыночной нишей, может показаться маленьким шагом. Но это свидетельствует о надеждах Sila продвинуть технологию на электромобили и другие рынки.

    «Если такие вещи попадают в смартфон или другое потребительское устройство, это признак реального прогресса», — сказал Венкат Вишванатан, доцент кафедры машиностроения и материаловедения Университета Карнеги-Меллона, специализирующийся на технологиях аккумуляторов. «Это непросто.”

    Sila — это не совсем аккумуляторная компания. Он продает новый материал — кремниевый порошок, который может значительно повысить эффективность аккумуляторов, и планирует производить их с использованием тех же заводов и другой инфраструктуры, которые производят литий-ионные аккумуляторы.

    Современные батареи основаны на возвратно-поступательном движении атомов лития. Это генерирует энергию, потому что каждый атом находится в положительно заряженном состоянии, что означает, что ему не хватает одного электрона. В этом состоянии эти атомы лития считаются ионизированными.Именно поэтому их называют литий-ионными аккумуляторами.

    Когда вы подключаете электромобиль к зарядной станции, атомы иона лития собираются на одной стороне батареи, называемой анодом. Когда вы включаете машину и едете по дороге, батарея вырабатывает электроэнергию, поскольку атомы перемещаются на другую ее сторону, на катод. Это возможно благодаря химическому составу анода, катода и окружающих частей батареи.

    Обычно анод изготавливается из графита. Чтобы повысить эффективность батареи, Sila заменяет графит кремнием, что позволяет упаковать больше атомов лития в меньшее пространство.Это означает более эффективные батареи.

    Сегодня компания производит этот кремниевый порошок на своем небольшом предприятии в Аламеде. Затем он продает порошок производителю батарей (Sila не называет другую компанию), которая вставляет материал в свой существующий процесс, производя новую батарею для фитнес-трекера Whoop.

    «Мы просто модернизируем фабрики, которые используются сегодня», — сказал г-н Бердичевский.

    Хотя он сказал, что такой подход дал Силе значительное преимущество перед его многочисленными конкурентами, доктор Др.Вишванатан, профессор Карнеги-Меллона, сказал, что другие компании пошли разными путями в совершенствовании способа изготовления литий-ионных батарей.

    Такие компании, как Sila и QuantumScape, уже имеют партнерские отношения с автопроизводителями и ожидают, что их аккумуляторы появятся в автомобилях примерно к середине десятилетия. Они надеются, что их технологии значительно снизят стоимость электромобилей и увеличат запас хода.

    «Если мы хотим сделать электромобили массовыми, мы должны снизить их цену до 30 000 долларов», — сказал г-н.Сингх, исполнительный директор QuantumScape. «Вы не можете сделать это с сегодняшними батареями».

    Они также надеются, что их аккумуляторы пригодятся для новых устройств и транспортных средств. Более компактные и более эффективные батареи могут стимулировать развитие «умных очков» — очков, встроенных в крошечные компьютеры, — позволяя дизайнерам упаковывать более гибкий набор технологий в меньшие и более легкие оправы. Та же технология аккумуляторов может оживить так называемые летающие автомобили, новый тип электрических самолетов, которые могут облегчить поездки между крупными городами позже в этом десятилетии.

    Но это всего лишь две возможности, поскольку «все аспекты жизни станут более электрифицированными», — сказал доктор Вишванатан.

    Краткое описание дизайна продукта: первичные и вторичные батареи | Стефани Уэлен | Swope Design Blog

    Если вы хотите спроектировать устройство, узнав больше об аккумуляторах, вы сможете принимать более обоснованные решения относительно питания вашего продукта или системы.

    Батареи составляют основу многих продуктов бытовой электроники, а также транспортных средств, средств экстренной помощи, медицинских товаров и миллионов других устройств.Если вы занимаетесь дизайном, существует несколько основных принципов работы с батареями, которые помогут вам принимать более обоснованные решения о питании вашего продукта.

    Я разработал несколько действительно уникальных устройств, в которых нет существующих технологий, на которые можно было бы ссылаться, и я работал с существующими титанами производства продуктов, чтобы оценить их конструкции. В своем исследовании я много думал о том, как выбрать такое решение для электропитания, которое обеспечит конечному пользователю наилучшие впечатления, не нарушая при этом электрические требования или цепочку поставок.Я также обнаружил, что большинство спецификаций аккумуляторов сосредоточено на предоставлении соответствующей информации инженерам-электрикам, но не разработчикам продукции или инженерам-механикам.

    Хотя эта информация не предназначена для замены работы с опытным инженером-электриком или проектировщиком печатных плат, она поможет любому, кто участвует в процессе разработки продукта, понять сложности и основные последствия, которые выбор аккумуляторов может иметь повсюду.

    Давайте приступим!

    Если углубиться в мир аккумуляторов, вы обнаружите, что есть две широкие категории химического состава аккумуляторов: первичные и вторичные.Основное различие заключается в следующем:

    Вторичная батарея является перезаряжаемой, а основная — нет.

    Первичные батареи включают в себя наиболее распространенные щелочные батареи, традиционные батареи для часов (неперезаряжаемые плоские элементы), литий-металлические батареи (с литиевыми анодами — НЕ литий-ионные), сухие элементы и многие другие типы. Эти батареи невозможно перезарядить, и в результате они могут накапливать в них много энергии. Однако после использования их необходимо заменить. Щелочные батареи

    AAA и AA являются обычными первичными батареями.

    Вторичный химический состав включает все более распространенные литий-ионные, свинцово-кислотные (обычно используются в качестве автомобильных стартерных аккумуляторов), никель-кадмиевые (NiCad) и никель-металлогидридные батареи (NiMH).

    Выбор первичной или вторичной батареи зависит от многих факторов. Назовем несколько:

    • Опыт пользователя
    • Производственная цепочка поставок
    • Пользовательская цепочка поставок
    • Требования к обслуживанию
    • Спецификация стоимости материалов
    • Стоимость для пользователя / стоимость электроэнергии
    • Текущие требования
    • Требования к напряжению
    • Электропитание требования
    • Доступность внешнего источника питания
    • Устойчивое развитие
    • Утилизация устройства (правила и программы утилизации различаются в разных странах)

    Батарея, которая хорошо работает в одном приложении, может плохо работать в других.Оптимальный выбор во многом зависит от ваших конкретных требований.

    Я проведу быстрое сравнение сильных и слабых сторон на основе использования аккумуляторной батареи.

    Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи в автомобилях являются вторичными. Они заряжаются от генератора при работающем двигателе и разряжаются для запуска двигателя.

    Преимущества вторичных (перезаряжаемых) батарей перед первичными

    • Низкое внутреннее сопротивление, следовательно, лучшая пиковая выходная мощность
      Вторичные батареи намного лучше справляются с пиками тока, чем их первичные аналоги, из-за их низкого импеданса.Необходимость справляться с пиками тока не ограничивается электроинструментами — батареи для цифровых приложений должны выдерживать экстремальные требования к переменному току процессоров.
    • Уменьшение отходов
      Перезаряжаемые батареи часто производят меньше отходов на унцию в течение срока службы продукта.
    Проектирование первичных батарей будет расточительным, если другие решения могут эквивалентно работать в вашем приложении.
    • Снижение затрат на электроэнергию для пользователя
    • Упрощенная цепочка поставок для конечного пользователя
      В случае первичных аккумуляторов необходимо заменять каждый раз при разряде заряда, поэтому у них должны быть дополнительные аккумуляторы на случай, если продукт умирает.

    Недостатки аккумуляторных батарей

    • Высокая скорость саморазряда
      Аккумуляторные батареи не подходят для длительного хранения энергии по сравнению с их первичными собратьями.
    • Прерывания зарядки
      Возможно, не удастся зарядить устройство (например, имплантируемый кардиостимулятор). В некоторых случаях это может существенно помешать пользователю, если необходимо перезарядить продукт. Если у пользователей нет доступа ко второму аккумулятору с возможностью горячей замены или аккумуляторному блоку, они не смогут продолжать использовать устройство по назначению.
    Дерьмо, забыл зарядить. Вот и игра Candy Crush.
    • Более низкая плотность энергии
      Вторичные батареи имеют гораздо меньшую энергоемкость, чем первичные батареи того же размера.
    • Сложности схемы зарядки
      Разработчикам устройств необходимо защитить чувствительные электронные компоненты и аккумулятор от перенапряжения и перегрузки по току во время зарядки, что наиболее безопасно, если включить его в заряжаемый продукт. Обычно вам также необходимо предоставить зарядное устройство для своего устройства, которое может быть в виде стандартного блока питания или кабеля, либо нестандартного зарядного устройства.Особенно, если у вас настолько мало места, что вы не можете установить защиту на печатной плате вашего устройства, необходимо включить специальное зарядное устройство, чтобы предотвратить смерть / судебные иски / поджаривание электроники.
    • Повышенная стоимость спецификации
      Требование к пользователям поставлять стандартные первичные (неперезаряжаемые) батареи (AA, AAA) снижает расходы на материалы и снижает вес отгружаемого продукта. «Батареи в комплект не входят» может помочь производителям сохранить свою маржу. Снижение стоимости стикеров может привести к увеличению продаж, потому что потребителей меньше отталкивает цена стикера, даже если они должны покупать их отдельно.Отсутствие зарядных устройств также позволяет сэкономить на расходах.
    «Батареи в комплект не входят» — это мера экономии для производителя.

    Некоторые приложения подходят исключительно для одного типа батарей. Например, для требовательных к мощности приложений часто требуются вторичные химические компоненты из-за их более низкого внутреннего сопротивления. Во многих случаях можно использовать и то, и другое — после этого команда дизайнеров продукта должна определить, что лучше всего подходит для их варианта использования.

    Привет, Siri, сыграй в «Время приключений!»

    Категория продуктов, в которой вы можете найти как первичные, так и вторичные батареи, — это пульты дистанционного управления для телевизионных систем.

    В большинстве бытовых пультов дистанционного управления используются щелочные батареи, например AAA. Apple уделяет первоочередное внимание тонкости и гладкости при разработке своих продуктов, поэтому в их современных пультах дистанционного управления не используются щелочные батареи.

    ТВ пультов не вернули сексуальности.

    В первом пульте Apple TV использовалась основная батарейка типа «таблетка», аналогичная той, что используется во многих автомобильных брелках. Размер и форма батарейки типа «таблетка» позволили создать более изящный дизайн, который лучше соответствовал эстетике Apple, чем конструкция вокруг цилиндрической щелочной батареи AAA.

    Но Apple всегда старается. Apple TV 1–3 поколений

    Apple обновила свой пульт, выпустив пульт Siri для Apple TV 4-го поколения. Наряду с переработкой электроники для поддержки голосовых команд и сенсорного управления команда разработчиков Apple заменила батарею на перезаряжаемую (вторичную) литий-ионную батарею.

    Первичная батарейка типа «таблетка» в оригинальном пульте Apple Remote прослужила несколько лет, после чего пользователь физически удалил ее и заменил на новую. Перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор пульта Siri работает всего несколько месяцев, и его необходимо заряжать с помощью проприетарного кабеля Lightning от Apple.

    Поскольку пользователи экосистемы Apple часто имеют в своих домах личные кабели Lightning для зарядки своих iPhone, использование кабеля Lightning для зарядки пульта дистанционного управления не добавляет большого трения.

    Пульт Siri Remote имеет больше последствий для утилизации, чем его предшественник. «Литий-ионный аккумулятор в Siri Remote должен быть удален Apple или авторизованным поставщиком услуг», — говорится на веб-сайте Apple. «Утилизируйте этот продукт и / или его аккумулятор отдельно от бытовых отходов и в соответствии с местными законами и правилами по охране окружающей среды.”

    Siri remote, Apple Inc. Андреас Лаксо, пульт Apple tv gen 4, CC BY-SA 4.0

    Вкратце: команды разработчиков продуктов в Apple рассмотрели эстетические цели, удобство использования, требования к мощности новой электроники и, в конечном итоге, ограниченное пространство в решить, какую батарею включить в пульт Siri. Это решение коснулось многих людей, производящих и отправляющих продукт, а также пользователя, не говоря уже о том, как продукт перерабатывается после использования.

    Тип батареи и способ ее замены или перезарядки в корне меняют впечатления пользователя и влияют на устойчивость, стоимость, цепочку поставок и форму вашего устройства или системы.

    Помимо первичного и вторичного, конкретные химические составы различаются в отношении электрических свойств, простоты переработки, безопасности, доступности, стоимости и т. Д.

    Не забывайте также мыслить вне дихотомии первичное / вторичное. Перезаряжаемые вторичные аккумуляторные батареи (например, аккумулятор для дрели) и сетевые устройства могут быть правильным выбором для вашего конкретного приложения.

    Сознательно с умом!

    И помните, что батареи нельзя измерять металлическими штангенциркулями!

    Большое спасибо Battery University за предоставление бесценной информации за годы моих исследований аккумуляторов.

    Если у вас есть вопросы по аккумуляторной батарее или разработке продукта, на которые вы хотели бы получить ответы в будущих сообщениях в блоге, или если вы хотите поговорить с инженером или специалистом по разработке продукта о вашем конкретном приложении, прокомментируйте ниже или обратитесь к Steph {@} swopedesignsolutions.com. Узнайте больше о нашей команде и о том, чем мы занимаемся, на сайте swopedesignsolutions.com.

    Конструкция соляной батареи преодолевает неровности дороги, чтобы помочь электромобилям пройти лишнюю милю — ScienceDaily

    Используя соль в качестве ключевого ингредиента, китайские и британские исследователи разработали новый тип перезаряжаемой батареи, который может ускорить переход к экологичности. электротранспорт на наших дорогах.

    Многие электромобили (EV) питаются от перезаряжаемых литий-ионных батарей, но со временем они могут терять энергию и мощность. При определенных условиях такие аккумуляторы также могут перегреваться во время работы или зарядки, что также может снизить срок службы аккумулятора и уменьшить количество миль на зарядку.

    Для решения этих проблем Ноттингемский университет сотрудничает с шестью научно-исследовательскими институтами по всему Китаю с целью разработки инновационного и доступного накопителя энергии с комбинированными характеристиками твердооксидного топливного элемента и металл-воздушной батареи.Новый аккумулятор может значительно расширить ассортимент электромобилей, будучи полностью перерабатываемым, экологически чистым, недорогим и безопасным.

    Твердооксидный топливный элемент преобразует водород и кислород в электричество в результате химической реакции. Хотя они очень эффективны при извлечении энергии из топлива, долговечны, дешевы и экологически безопасны в производстве, они не подзаряжаются. Между тем, металл-воздушные батареи представляют собой электрохимические элементы, в которых для выработки электроэнергии используется дешевый металл, такой как железо, и кислород, присутствующий в воздухе.Во время зарядки они выделяют в атмосферу только кислород. Хотя эти высокоэнергетические и плотные батареи не очень долговечны, они являются перезаряжаемыми и могут хранить и разряжать столько же электричества, сколько литий-ионные батареи, но гораздо безопаснее и дешевле.

    На ранних этапах исследований группа исследователей изучала высокотемпературную железо-воздушную батарею, в которой использовалась расплавленная соль в качестве электролита, активируемого теплом, для обеспечения электропроводности. Дешевые и легковоспламеняющиеся расплавленные соли обеспечивают аккумулятору впечатляющие запасы энергии и мощность, а также длительный жизненный цикл.

    Однако расплавленные соли также обладают неблагоприятными характеристиками. Руководитель исследования из Ноттингемского университета профессор Джордж Чен сказал: «В условиях сильной жары расплавленная соль может быть агрессивно коррозионной, летучей и испаряться или протекать, что ставит под угрозу безопасность и стабильность конструкции батареи. Возникла острая необходимость в точной настройке. эти характеристики электролита для повышения производительности аккумулятора и обеспечения возможности его использования в будущем в электротранспорте ».

    Исследователи успешно усовершенствовали технологию, превратив расплавленную соль в мягкую твердую соль с использованием нанопорошков твердых оксидов.Профессор Цзяньцян Ван из Шанхайского института прикладной физики Китайской академии наук, который возглавляет этот совместный проект, предсказал, что этот квазитвердотельный (QSS) электролит подходит для металло-воздушных батарей, работающих при 800 ºC; поскольку он подавляет испарение и текучесть расплавленных солей, которые могут происходить при таких высоких рабочих температурах.

    Сотрудник проекта

    доктор Ченг Пэн, также из Шанхайского института прикладной физики Китайской академии наук, объясняет уникальный и полезный аспект дизайна этого экспериментального исследования.Квази-затвердевание было достигнуто с помощью нанотехнологии для создания гибко связанной сети твердых оксидных частиц, которые действуют как структурный барьер, блокирующий расплавленные солевые электролиты, при этом позволяя им безопасно проводить электричество в условиях сильной жары.

    Профессор Чен, возглавляющий лабораторию электролиза расплавленных солей в Ноттингеме, надеется, что «обнадеживающие результаты» команды помогут выработать более простой и эффективный подход к разработке недорогих и высокопроизводительных батарей на основе расплавленных солей с воздухом и расплавом металлов с высокой стабильностью. и безопасность.

    Он добавляет: «Модифицированная железо-кислородная батарея с расплавом солей имеет большой потенциал применения на новых рынках, включая электротранспорт и возобновляемые источники энергии, которые требуют инновационных решений для хранения в наших домах и на уровне энергосистемы. хранения солнечного тепла, а также электроэнергии, что крайне желательно как для бытовых, так и для промышленных нужд. Расплавленные соли в настоящее время широко используются в Испании и Китае для улавливания и хранения солнечного тепла, которое затем преобразуется в электричество — наш расплавленный Соляно-металлическая воздушная батарея выполняет две функции в одном устройстве.«

    .