Биметаллические батареи – сочетание эффективности и эстетики

Биметаллические батареи – сочетание эффективности и эстетики

Решетка: Правильное геометрическое расположение точек в кристаллическом пространстве.

Аккумуляторная система Лекланш: Сухие батареи Leclanche, или углеродно-цинковые батареи, существуют уже более 100 лет и являются наиболее широко используемыми из всех сухих батарей из-за сочетания низкой стоимости, доступности и относительно высокой производительности.

Нагрузка: Термин, используемый для обозначения потребляемого тока батареи при подаче питания на внешние устройства или элементы схемы.

Выравнивание нагрузки: Процесс направлен на снижение неравномерности спроса на электроэнергию. Выравнивание нагрузки направлено на сохранение энергии при низком спросе и использование этой накопленной энергии для удовлетворения пикового спроса.
Металл : Материал с частично заполненной валентной зоной, расположенный в левой и нижней части периодической таблицы. Характеризуется высокой тепло- и электропроводностью.

Эффект памяти: Явление, при котором элемент, работающий в последовательных циклах до одинаковой, но меньшей глубины разряда, испытывает временное понижение разрядного напряжения и последующую потерю остатка своей емкости при нормальных уровнях напряжения.

Номинальное напряжение: характерное рабочее напряжение или номинальное напряжение батареи.

Ом: Основная единица сопротивления, реактивного сопротивления или импеданса.

Рабочее Напряжение: См. Рабочее напряжение

Окисление: Потеря электронов химическим веществом.

Параллельно: Термин, используемый для описания взаимного соединения элементов или батарей, в котором все одинаковые клеммы соединены вместе.

Поляризация: Изменение потенциала клетки или электрода при прохождении электрического тока.

Полимер: Твердое неметаллическое (обычно органическое) соединение с высокой молекулярной массой, структура которого состоит из мелких повторяющихся звеньев.

Потенциал: Электрическое давление заставляет носители заряда двигаться через вещество или цепь.

Мощность: Скорость передачи тока или заряда. Выражается в ваттах.

Удельная мощность: Отношение мощности, доступной из ячейки, к массе ее ячейки.

Номинальная мощность: Количество ампер-часов, которое батарея может отдать при определенных условиях (скорость разряда, конечное напряжение, температура).

Перезарядка: Преобразование электрической энергии, обеспечиваемой внешним источником, в химическую энергию внутри элемента или батареи.

Сокращение: Приобретение электронов химическими частицами.

Сопротивление: противостояние текущему потоку; выражается в Омах.

Разделитель: Проницаемый для ионов, непроводящий электронику материал, который предотвращает электронный контакт между электродами противоположной полярности внутри одной и той же ячейки.

Серия: Взаимосвязь элементов или батарей, при которой положительный вывод первого соединяется с отрицательным выводом второго и так далее. (Проверь это)

СЛИ Батарея: Аккумулятор, предназначенный для запуска двигателей внутреннего сгорания и питания электрических систем автомобилей при неработающем двигателе.

Удельная энергия: Отношение выходной энергии аккумулятора к его весу.

Решение: Однородная смесь химических веществ. В растворе невозможно различить отдельные частицы растворенного вещества и растворителя.

Стабильный материал: материал в равновесном состоянии. Характеризуется относительно низкой реактивностью и способностью оставаться в этом состоянии более длительные периоды времени.

Резервная батарея: Аккумулятор, предназначенный для аварийного использования в случае сбоя основного питания.

Индикатор состояния заряда: Устройство, показывающее состояние батареи с точки зрения оставшейся доступной емкости.

Оборотная эффективность: Отношение среднего напряжения при разряде к среднему напряжению при перезарядке при заданных условиях заряда и разряда.

Volt: Основная единица, выражающая разность потенциалов.

Напряжение: Электродвижущая сила или разность потенциалов. E=IR, где I — ток, а R — сопротивление.

Задержка напряжения: Задержка времени, необходимая для того, чтобы батарея выдала требуемое напряжение после того, как она была помещена под нагрузку.

Объемная энергия: Отношение доступной энергии к объему клетки. Выражается в джоулях на кубический сантиметр.

Рабочее напряжение: Типичный диапазон напряжений батареи при разряде.

Лучшее из металла

Качество и безопасность являются наиболее важными элементами, которые следует учитывать при производстве бытовой техники. Независимо от того, интересует ли вас защита электрических цепей, регулирование температуры горелки или просто изготовление качественного устройства, такого как термостат, мы можем показать вам, как наши изделия из плакированного металла могут помочь вам поддерживать эффективность и надежность при низких затратах.

Автомобилестроение / Транспорт

Материалы в автомобильной промышленности должны соответствовать самым жестким требованиям. Они также должны соответствовать последним разработкам, например, быть легкими, экономичными и, самое главное, безопасными. Выбор правильного металлического материала для вашего применения имеет решающее значение. Мы можем помочь.

Посуда

Clad Metals может предложить самые востребованные качества посуды: равномерное распределение тепла и высокую теплопроводность. Наш процесс облицовки с рулона на рулон позволяет экономически эффективно производить высококачественную посуду, которая покрыта не только дном, но и полностью. Мы можем помочь вам разработать более прочный и производительный продукт по более низкой цене.

Распределение электроэнергии

EMS стала пионером в разработке плакирования для широкого спектра применений в электротехнической промышленности. Материалы с медным покрытием сочетают в себе высокие электрические и тепловые характеристики меди, будучи безопасными, надежными и экономичными. Он также может защитить от механических повреждений и повреждений от грызунов, а также от случайных ударов током, которые могут нарушить работу и потребовать больших затрат на ремонт. Мы можем показать вам, как медное покрытие может обеспечить отличную электропроводность для вашего продукта или бизнеса.

Хранение энергии/аккумулятор

Мы понимаем, что энергоэффективность и безопасность являются ключевыми факторами на современном рынке. Наши высококачественные плакированные материалы являются предпочтительным выбором из-за их уникальных многослойных свойств, особенно по мере того, как возрастают требования к производительности для более высокой энергии, меньших ячеек для слуховых аппаратов и других электронных устройств. Мы можем помочь вам выбрать лучшие плакированные металлы для многих ваших приложений, таких как автомобильная гибридная электроника, преобразование энергии и хранение энергии.

Теплопередача

Растущие проблемы с тепловыделением в сотовых телефонах и других ручных устройствах или электронике с большей мощностью раздвигают пределы возможностей технологии радиаторов. Наши плакированные металлические материалы обеспечивают лучшие тепловые характеристики без ущерба для свариваемости или эстетики. Широкий диапазон температур пайки титановой фольги EMS для пайки также может обеспечить гибкость при пайке и термообработке титана и титановых сплавов — мы покажем вам, как это сделать.

Термический контроль

Термостатические биметаллы играют важную роль в регулировании переменных, зависящих от температуры, при относительно низких затратах на строительство. Осознаете вы это или нет, термостатические биметаллические элементы окружают вас каждый день. Они используются в настенных термостатах и ​​водонагревателях для регулирования температуры, в газовых счетчиках для контроля и измерения расхода, в конденсатоотводчиках для выпуска воздуха и пара из труб, и это лишь некоторые из них. В EMS мы произвели более сотни уникальных термостатических биметаллов, которые можно адаптировать для удовлетворения конкретных потребностей вашего приложения.

Каталог продукции

Термостатический биметалл

Термостатические биметаллы являются одним из наиболее широко применяемых семейств плакированных металлов. Но что такое термостатический биметалл? В своей основной форме термостатический биметалл представляет собой два металла с разными коэффициентами теплового расширения (КТР), которые связаны друг с другом. Именно эта разница в КТР составляющих металлов придает термостатическим биметаллам их уникальное свойство изгибаться или изгибаться в результате воздействия изменения температуры, что делает их полезными в любом приложении, где желательно воспринимать и реагировать как функцию. температуры.

Одетый металл

Возможности дизайна были бы безграничны, если бы существовал один металл, обладающий всеми нужными нам характеристиками. Однако реальность такова, что есть много ограничений на то, что может дать один металл. Clad Metals может уникальным образом удовлетворить любую потребность в конкретном продукте, предлагая совершенно новый материал, сочетающий два или более металлов. Это позволяет инженерам-проектировщикам реализовать свои концепции. Но что такое плакированные материалы? Плакирование — это процесс, в котором минимум два различных типа металла соединяются в нераздельный «ламинированный» материал. Cladding Metals позволяет комбинировать различные металлы, открывая двери дизайна в захватывающий новый мир возможностей.

Никель и никелевые сплавы

Компания Engineered Materials Solutions уже более 100 лет производит прецизионный плакированный металл и термостатический биметалл. Сегодня в рамках нашего ассортимента продукции мы предлагаем никель и никелевые сплавы производства Auerhammer Metallwerk GmbH. Мы предлагаем высококачественный никель и никелевые сплавы в соответствии с вашими потребностями. Но что такое никелевые сплавы? Никелевые сплавы обычно представляют собой никель и медь, никель и железо или никель и хром, которые были объединены путем плавления или легирования. Вас окружает бесконечный список предметов повседневного обихода, изготовленных из никеля и никелевых сплавов, таких как медицинское оборудование, сотовые телефоны, аккумуляторы, самолеты, автомобили и даже бытовая техника.

Как материалы батареи могут повлиять на эффективность батареи

Химический состав батареи может быть очень тонким. Активные материалы внутри ячейки работают вместе в процессе высвобождения энергии, и выбор материалов может определить эффективность батареи. Однако также могут происходить нежелательные химические реакции, влияющие на безопасность и долговечность клетки. Различные материалы могут вызывать нежелательные результаты, такие как образование дендритов, короткие замыкания и тепловые выходы из строя, а деградации электрода можно избежать или облегчить в зависимости от комбинации материалов.

Аккумулятор состоит из нескольких частей; основными активными материалами являются анод, катод и электролит. Довольно исследование аккумуляторных материалов фокусируется на тестировании материалов для этих компонентов. Различные материалы имеют разные преимущества и недостатки как по отдельности, так и в сочетании с другими материалами. В этой статье мы рассмотрим некоторые материалы, которые используются или находятся в стадии исследования для трех ключевых активных материалов.

Анод батареи представляет собой отрицательный электрод, высвобождающий ионы к катоду для создания электрического заряда. В перезаряжаемой батарее анод становится положительным полюсом во время зарядки, собирая и сохраняя ионы, которые высвобождаются при необходимости.

Идеальным анодом является тот, который имеет большую емкость хранения и может поддерживать эту емкость в течение долгого времени. Было обнаружено, что металлические электроды несут наибольшее количество ионов; таким образом, чистый металл теоретически является наиболее эффективным материалом анода, поскольку он обеспечивает высокую энергоемкость. Однако они также могут быть очень реактивными, что затрудняет работу с ними. Одним из таких примеров является металлический литий. Одной из проблем с литий-металлом является образование дендритов, процесс, при котором литий неравномерно оседает на поверхности анода, создавая ветвящиеся структуры, которые могут пробить сепаратор и вызвать короткое замыкание батареи.

Металлический магний – еще один металл с большой теоретической емкостью, но с ним может быть трудно работать. Металлический магний вступает в реакцию с электролитом, вызывая самопроизвольное разложение электролита с образованием межфазного слоя твердого электролита (SEI). Это может произойти и с другими составами аккумуляторов, но с магнием этот слой является ионно-изолирующим, что означает, что анод больше не может выделять или получать ионы, что делает элемент бесполезным. В этой ситуации комбинация анод-электролит, которая не так чувствительна, была бы более практичной.

Графит считается благоприятным выбором в качестве анода, поскольку он широко распространен, имеет естественную проводимость и не создает проблемы образования дендритов. В настоящее время это распространенный анодный материал в литий-ионных батареях, но он не был столь успешным в сочетании с ионами натрия или магния. А учиться заявил, что это может быть связано с тем, что они имеют самое слабое химическое связывание с данным субстратом, что приводит к более низкой энергоемкости. Это показывает, как, хотя материал может хорошо работать в одном случае, он может не работать в другом.

Катод работает в обратном направлении от анода. Это положительный электрод во время разряда, получающий ионы от анода, и отрицательный полюс при зарядке.

Подобно аноду, идеальный катод должен иметь большую емкость и в перезаряжаемой ячейке быть в состоянии обратить химический процесс вспять без ущерба для батареи.

Кобальт является одним из материалов, обычно используемых в качестве катода в литий-ионных батареях; он обеспечивает высокую плотность энергии, поэтому является популярным выбором. Тем не менее, он имеет ограниченный диапазон температур и есть риск теплового разгона. Поскольку это тяжелый металл, существует множество экологических проблем, связанных с утилизацией аккумуляторов. Такие компании, как Tesla, переключают внимание на разработку аккумуляторов без кобальта.

Сера является излюбленным катодным материалом, поскольку она широко распространена и обладает высоким электрохимическим потенциалом. Сера сама по себе имеет низкую проводимость и часто смешивается с проводящими материалами, такими как углеродные нанотрубки, чтобы решить эту проблему. Однако существует также значительная проблема расширения объема. А учиться обнаружили, что содержание серы на катоде увеличилось на 170% после циклирования. Это вызывает механическую нагрузку на катод, что может привести к трещинам в его структуре, что сильно повлияет на работу аккумулятора.

Воздух в сочетании с несколькими материалами также изучался в качестве альтернативы катоду. Идея заключается в использовании кислорода окружающего воздуха в химическом процессе. Как и сера, воздух обладает высокой теоретической емкостью. В зависимости от материала, с которым сочетается воздух, различаются и недостатки воздуха. Как правило, площадь поверхности подложки пропорциональна истинной емкости ячейки. Однако было обнаружено, что в элементах Li-Air размер пор более важен, так как более мелкие поры могут быть забиты осадками оксидов лития, которые могут образовываться во время химической реакции.

Как среда, через которую ионы перемещаются между катодами и анодами, электролит является важной частью функционирующей батареи. Однако он должен быть пассивной частью химического процесса. Таким образом, идеальный материал электролита должен быть проводящим, но не реактивным. Поскольку электролит находится в непосредственном контакте с электродами, могут произойти нежелательные химические реакции, которые могут повлиять на работу батареи.

Органические электролиты предпочтительны из-за их широкого электрохимического окна. Это означает, что он может оставаться стабильным в широком диапазоне напряжений без разложения.

Эти электролиты обычно состоят из растворенной соли металла. Однако, поскольку эти материалы являются органическими, они подвержены разложению. Продукты и газы, образующиеся при разложении, могут быть токсичными и нарушать целостность клетки.

Известно также, что органические электролиты легко воспламеняются. Водные электролиты решают эту проблему. Один тип, вода в солевых электролитах, имеет широкое электрохимическое окно и более высокую проводимость, чем органические электролиты. Это может стать жизнеспособной альтернативой более безопасным батареям.

Твердые электролиты постепенно получают признание в качестве возможной замены. Несмотря на теоретически более низкую проводимость, у твердотельных батарей есть преимущества, включая безопасность и подавление образования дендритов.

Материалы батареи следует выбирать и оптимизировать в зависимости от области применения батареи. Различные комбинации катода, анода и электролита могут улучшить одно качество батареи, но ухудшить другое . Батарея, оптимизирующая энергоемкость, может работать только с более низкой удельной мощностью, а в других случаях это может быть обратным. Например, для некоторых приложений, таких как сетевое хранение, может потребоваться большая мощность, тогда как другие должны быть оптимизированы для выходной мощности. Во многих случаях это сырье часто перерабатывается, чтобы уменьшить возникновение нежелательных химических реакций или потери производительности. Например, литиевые батареи часто подвергаются долитиация для компенсации содержания активного лития, которое теряется при циклировании. Графит также может подвергаться процессу фторирования для увеличения площади его поверхности и общей емкости аккумулятора.

Исследователи постоянно ищут оптимальное сочетание материалов аккумуляторов, чтобы создавать безопасные, надежные и долговечные решения для хранения энергии.

Узнайте, как Арбин помогает исследователям тестировать свои материалы батареи.