Серебряный аккумулятор где используется

А серебряно-цинковая батарея это вторичная ячейка который использует Оксид серебра (I, III) и Цинк.

• 1 Обзор
• 2 Химия
• 3 История и использование
• 4 Смотрите также
• 5 Рекомендации

Обзор

Серебряно-цинковые элементы обладают большинством характеристик серебряно-оксидная батарея, и, кроме того, может обеспечить одну из самых высоких удельные энергии всех известных в настоящее время электрохимических источников энергии. Долгое время он использовался в специализированных приложениях, а сейчас разрабатывается для более массовых рынков, например, батарей в ноутбуки и слуховые аппараты. [1] [2]

В частности, серебряно-цинковые батареи разрабатываются для питания гибкий электронный приложения, в которых реагенты интегрируются непосредственно в гибкие подложки, такие как полимеры или бумага, с помощью печати [3] или методы химического осаждения [4] .

Новая экспериментальная технология серебро-цинк (отличная от оксида серебра) может обеспечить на 40% больше времени работы, чем литий-ионные батареи а также содержит химический состав на водной основе, не содержащий тепловой разгон и проблемы воспламеняемости, которые преследовали литий-ионные альтернативы. [1]

Аккумуляторы, которые не продаются в магазине. Редкие аккумуляторы.

Химия

В серебряно-цинковая батарея изготовлен в полностью разряженном состоянии и имеет противоположный электродный состав, катод из металлического серебра, а анод представляет собой смесь оксид цинка и чистый цинк порошки. В качестве электролита используется гидроксид калия раствор в воде.

В процессе зарядки серебро сначала окисляется до оксид серебра (I)

2 Ag (ов) + 2 ОН − → Ag2O + H2O + 2 e −

Ag2О + 2 ОН − → 2 AgO + H2O + 2 e − ,

в то время как оксид цинка восстанавливается до металлического цинка

2 Zn (OH)2 + 4 е − ⇌ 2 Zn + 4 ОН − .

Процесс продолжается до тех пор, пока потенциал ячейки не достигнет уровня, при котором разложение электролита возможно при напряжении около 1,55 В. Это считается окончанием заряда, поскольку дальнейший заряд не сохраняется, и любые кислород которые могут возникнуть, представляют собой механическую опасность и пожарную опасность для ячейки.

История и использование

Эта технология имела наивысший плотность энергии до литиевых технологий. В первую очередь разработанные для самолетов, они давно используются в космических пусковых установках и пилотируемых космических кораблях, где их короткий срок службы не является недостатком. Первые советские батареи питались неперезаряжаемыми серебристо-цинковыми батареями. Спутник спутники, а также США Сатурн ракеты-носители, Лунный модуль Аполлона, луноход и рюкзак жизнеобеспечения.

Первичные источники питания для командный модуль были водород / кислород топливные элементы в сервисном модуле. Они обеспечивали большую плотность энергии, чем любые обычные батареи, но ограничения пиковой мощности требовали дополнения серебряно-цинковыми батареями в CM, которые также стали его единственным источником питания во время повторного входа после отделения служебного модуля. Только эти аккумуляторы заряжались в полете.

После Аполлон-13 В преддверии катастрофы к сервисному модулю была добавлена ​​вспомогательная серебряно-цинковая батарея в качестве резервной для топливных элементов. Служебные модули Apollo используются в качестве паромов для экипажа на Скайлаб космическая станция питалась от трех серебряно-цинковых батарей между расстыковкой и сбросом СМ, так как водородные и кислородные баки не могли хранить реагенты топливных элементов во время длительного пребывания на станции.

Эти ячейки используются в военных приложениях, например в Торпеды Mark 37 или на Подводные лодки класса Альфа.

Смотрите также

• История батареи
• Топливный элемент
• Утилизация батарей
• Список типов батарей
• Список размеров батарей
• Сравнение типов батарей
• Номенклатура батарей

Рекомендации

1. ^ аб«Мнение: зарядите свои инженерные батареи» . Получено 2016-03-01 .
2. ^ Майк, Дичико (1 декабря 2016 г.). «Исследования НАСА помогают вывести серебряно-цинковые батареи из идеи на полку». НАСА . Получено 29 апреля 2017 .
3. ^ Браам, Кайл Т .; Volkman, Стивен К .; Субраманиан, Вивек (01.02.2012). «Определение характеристик и оптимизация печатной первичной серебряно-цинковой батареи». Журнал источников энергии. 199: 367–372. Дои:10.1016 / j.jpowsour.2011.09.076. ISSN0378-7753.
4. ^ Грелль, Макс; Динсер, банка; Ле, Тао; Лаури, Альберто; Нуньес Бахо, Эстефания; Касиматис, Майкл; Барандун, Джандрин; Maier, Stefan A .; Кэсс, Энтони Э. Г. (2018-11-09). «Автокаталитическая металлизация тканей с использованием кремниевых чернил, для биосенсоров, батарей и сбора энергии». Современные функциональные материалы. 29: 1804798. Дои: 10.1002 / adfm.201804798 . ISSN1616-301X.

• Гальваническая свая
• Аккумулятор

• Проточная батарея
• Желоб аккумулятор

Источник: iiwiki.ru

Ученые сообщают о прорыве в литий-серебряных батареях, они могут произвести революцию не только в электромобилях

Литий-серные батареи должны обладать емкостью в пять раз большей, чем нынешние, но их проблема заключается в коротком сроке службы.

• Li-S батареи могут быть легче и дешевле литий-ионных элементов
• Им не нужно больше драгоценных металлов для функционирования.
• Самая большая проблема — малое количество циклов зарядки.
• Мембрана из переработанного кевлара должна стать решением проблемы.

Сегодня в мире аккумуляторов доминирует литий-ионная технология. Он имеет ряд известных недостатков, поэтому ряд людей работает над созданием лучшего решения. Многие из них говорили о батареях с твердым электролитом . Однако литий-серные (Li-S) ячейки также выглядят многообещающими, и ученые из Мичиганского университета, возможно, решили их самую большую проблему.

Проблема заключается в соединениях на аноде

О потенциале Li-S батарей известно уже давно, Европейская комиссия говорит о 2020 году. По сравнению с наиболее распространенными сегодня образцами, эти элементы имеют значительно более высокую плотность энергии. По данным американских исследователей, их емкость должна быть в пять раз больше, поэтому они могут быть меньше и намного легче при сопоставимом объеме хранимой электроэнергии.

Используемые материалы также говорят в пользу этого решения. Например, нет необходимости в кобальте, никеле или кадмии — драгоценных металлах, которые повышают цену нынешних батарей. Вырезая их, вы тем самым ограничиваете производственные затраты. Сера, с другой стороны, является отходом многих отраслей промышленности, поэтому состав также имеет положительное экологическое измерение.

Основным недостатком литий-серебряных батарей является их короткий срок службы, прототипы выдержали всего 10 циклов зарядки. Это было связано с накоплением соединений на аноде. Полисульфиды (соединения серы и лития) постепенно покрывали его поверхность, в то же время на нем росли древовидные литиевые структуры. Эти так называемые дендриты в конце концов достигают катода и вызывают короткое замыкание.

Теоретически за 3500 циклов заряда

Ученые из вышеупомянутого Мичиганского университета сообщают о прорыве в области литий-серебряных батарей, поскольку им удалось устранить их самую большую проблему. Предполагается, что решением проблемы станет мембрана из переработанного кевлара. Это остановит перенос полисульфида и предотвратит попадание дендритов на катод.

Текстильный барьер никак не ограничивает движение ионов лития. Отдельные частицы не могли быть разделены механически из-за их одинакового размера, поэтому исследователи черпали вдохновение в природе. Для придания необходимых свойств порам мембраны был придан положительный заряд.

Выбранное решение может обеспечить теоретический срок службы более 3500 циклов зарядки, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications. В реальных условиях она должна быть не менее 1 000. Этот показатель уже можно сравнить с литий-ионными ячейками.

Нам придется подождать несколько лет для производства

Команда ученых из Мичиганского университета — не единственная, кто работает над литий-серебряными батареями. Например, внимание привлек патент Томаша Казды, работающего в Технологическом университете Брно (VUT). Он хочет устранить недостатки технологии с помощью специальной модификации электродов, которая предотвращает негативные явления во время работы батареи.

Казда подал свою патентную заявку вместе с норвежской компанией Graphene Batteries, которая планирует производить литий-серные элементы. Он планирует, что первая часть его завода будет готова в 2024 г. Пока он не планирует производить продукцию для клиентов, а продолжает исследования и разработки.

В настоящее время только британская компания Oxis Energy производит Li-S батареи. По словам Казды, ее продукт рассчитан примерно на 100 циклов зарядки, но сама компания хочет достичь цифры 500 в течение двух лет. Для обычного коммерческого применения его батареи пока не очень подходят.

Нам придется подождать еще несколько лет для производства клеток с кевларовыми мембранами. Хотя они разрабатываются в первую очередь для электромобилей, они могут произвести революцию и в других областях. Это особенно характерно для бытовой электроники. Литий-серные батареи могут вернуть времена, когда мобильные телефоны достаточно было заряжать раз в неделю.

Технологии 17 января 2022 0 (1 418 голосов)

Источник: progamer.biz

Аккумуляторные батареи для аэрокосмической области

В аэрокосмической области используют разные устройства, работающие от аккумуляторных батарей. В их числе:

• приборы жизнеобеспечения на МКС;
• инструменты космонавтов;
• ИБП, заряжающиеся от солнечных панелей;
• искусственные спутники Земли – в частности, Starlink и другие спутники связи;
• космические телескопы, исследовательские зонды и другие аппараты для изучения космоса;
• бортовая аппаратура космических систем, получающая питание от солнечных панелей в сочетании с АКБ.

К аккумуляторам для аэрокосмонавтики выдвигаются особые требования. Они должны быть эффективными и долговечными, не бояться ударов, вибраций и воздействия радиации, эффективно работать в условиях невесомости и не выделять вредных веществ. Кроме того, батареи для аэрокосмической области должны иметь высокую удельную емкость – накапливать как можно больше энергии при минимальной массе. Ведь при увеличении массы аппарата значительно возрастает стоимость его запуска в космос.

Эволюция АКБ, применяемых в аэрокосмонавтике

Серебряно-цинковые АКБ

В первых спутниках в роли накопителей энергии выступали серебряно-цинковые аккумуляторы (СЦА). В таблице приведены их основные плюсы и минусы:

Преимущества

Недостатки

Большая удельная энергоемкость – до 150 Вт·ч/кг, до 650 Вт·ч/дм³.

Низкое внутреннее сопротивление. Высокая токоотдача – до 50 А на каждый А·ч емкости. Стабильные разрядные параметры. ЭДС 1,85 В. Рабочий вольтаж 1,55 В.

Малый ресурс работы – до 100 циклов.

Хорошие показатели экологической безопасности – по сравнению с другими ХИТ промышленной группы.

Долгое восполнение заряда.

Недопустимость чрезмерных зарядов.

Незначительный саморазряд. Возможность дробного и неполного заряда, устойчивость к глубокому разряду.

Повышенное выделение газов.

Рабочая температура от -40 до +50 °С.

При запуске первого искусственного спутника Земли в 1957 году питание его передатчиков обеспечивали СЦА массой порядка 50 кг. Их массовая доля составляла порядка 60% суммарного веса конструкции. В результате аккумуляторы обеспечили постоянную работу передатчиков на протяжении 21 дня.

Также серебряно-цинковые АКБ нашли применение в лунных автомобилях, перевозящих астронавтов по Луне в рамках программы «Аполлон». По расчетам 2 батареи с параметрами 36 В и 120 Ач каждая обеспечивали дальность хода 92 км. Но наибольшая дистанция, которую астронавты преодолели на практике, составила 36 км.

Серебряно-кадмиевые и никель-кадмиевые АКБ

Из-за скромного срока службы серебряно-цинковые батареи со временем уступили первенство более массивным, но долговечным источникам питания – серебряно-кадмиевым и никель-кадмиевым АКБ. Такие накопители энергии использовались на МКС, орбитальной научной станции «Салют», автоматических межпланетных станциях «Марс» и «Венера». Также они обеспечивали электропитание на метеорологическом спутнике «Метеор», спутнике связи «Молния», космическом аппарате «Надежда», спутнике «Космос» и других проектах.

По удельным характеристикам серебряно-кадмиевые аккумуляторы уступают серебряно-цинковым моделям, зато превосходят их по сроку службы:

• удельная энергоемкость 45–90 Вт·ч/кг, ≈120 Вт·ч/дм³;
• ЭДС 1,6 В;
• допустимый температурный диапазон от -30 до +50 °С;
• ресурс от 3000 до 6000 циклов заряд-разряд.

Использование кадмиевых АКБ по максимуму ограничено из-за высокой токсичности кадмия. Но в сферах, где нужно обеспечить стабильное питание и надежную работу мощным устройствам, Ni-Cd аккумуляторы все еще остаются конкурентоспособными. В частности, они используются в роли бортовых АКБ самолетов и вертолетов.

Основные характеристики Ni-Cd аккумуляторов:

• ЭДС ≈ 1,37 В, рабочее напряжение 1,35–1 В;
• удельная энергоемкость ≈ 45–65 Вт·ч/кг, ≈50–150 Вт·ч/дм³;
• низкое внутреннее сопротивление;
• высокая токоотдача;
• отсутствие нагрева при зарядке большим током;
• удельная мощность до 500 Вт/кг;
• ресурс 100–900 циклов, а у современных промышленных моделей – до 25 лет;
• допустимость хранения в разряженном состоянии;
• стабильная работа при температуре от -50 до +40 °С;
• незначительный саморазряд – до 10% в месяц;
• прочный герметичный корпус, выдерживающий внутреннее давление газов в сложных условиях эксплуатации;
• несклонность к возгоранию при разгерметизации.

Никель-водородные аккумуляторы

Такие ХИТ получили развитие в 1970 году и впервые были применены в 1977 году на борту спутника NTS-2 ВМС США. В дальнейшем масштабы использования никель-водородных АКБ в аэрокосмической области значительно расширились.

В частности, такими накопителями оснащали МКС, космический аппарат Messenger, орбитальный аппарат НАСА «Марс Одиссей», автоматическую межпланетную станцию «Марс Глобал Сервейор» и Марсианский разведывательный спутник MRO. Такие же ХИТ применялись на телескопе-рефлекторе «Хаббл», причем срок их службы до замены в 2009 году составил рекордные 19 лет.

Главные преимущества АКБ с типом химии Ni-H2 – хорошая удельная энергоемкость (75 Вт·ч/кг, 60 Вт·ч/дм³) и впечатляющий ресурс (свыше 20 000 циклов, более 15 лет работы). Напряжение на их контактах равно 1,55 В, разрядное напряжение – 1,25 В. К минусам Ni-H2 аккумуляторов относится использование дорогих сосудов и большой саморазряд, который уменьшается при низких температурах.

Никель-металлогидридные АКБ

Развитие и совершенствование источников питания этого типа началось в конце 1980-х. Характеристики Ni-MH моделей различны в зависимости от технологии их изготовления и назначения, а применяются они повсеместно – от медтехники до электромобилей, от радиоаппаратуры и фонарей до систем автономного энергоснабжения и ракетно-космической техники.

Ni-MH аккумуляторы имеют экологически безопасный состав, высокую удельную энергоемкость и мощность, но скромный ресурс. Их ориентировочные характеристики:

• удельная энергоемкость ≈70 Вт·ч/кг или 150 Вт·ч/дм³;
• ЭДС 1,25 В;
• температурный диапазон от -60 до +55 °С;
• ресурс 300–1000 циклов;
• саморазряд до 100% в год – примерно вдвое выше, чем у Ni-Cd;
• у лучших моделей, в т. ч. используемых в аэрокосмической области, – незначительное снижение мощности на морозе (при -20 °С – максимум на 12%), низкое внутреннее сопротивление, высокая токоотдача, совместимость с мощной техникой, стабильное рабочее напряжение, ресурс до 1500 циклов.

Литий-ионные аккумуляторы

С 1990-х годов в открытом космосе начали использовать Li-ion батареи. Эти легкие, высокоэффективные источники питания стали основным выбором для спутников и разнообразных космических систем. Они и сейчас обеспечивают автономное питание лунных зондов, геостационарных спутников, аппаратов на низко- и средневысотной околоземной орбите.

Для литий-ионных элементов характерны:

• номинальное напряжение 3,6 В;
• рабочий диапазон – от 2,5 до 4,2 В;
• удельная энергоемкость ≈ 118–165 Вт·ч/кг;
• ресурс – до 1000 циклов, 5–6 лет;
• высокая токоотдача;
• КПД 95%;
• низкий саморазряд;
• температурный диапазон от −20 до +60 °C.

В зависимости от химического состава, Li-ion элементы питания делятся на подвиды, значительно различающиеся своими характеристиками и возможностями использования.

Автономный источник питания это новый вид портативного электро питания для разных целей

Автономный источник питания это новый вид портативного электро питания для разных целей

Автономный источник питания это новый вид портативного электро питания для разных целей.

Современные требования к АКБ для аэрокосмонавтики

Сейчас в космических программах применяются батареи разных типов: Li-ion, Li-MnO2, Li-SO2, LiSOCl2, Ni-Cd, Ni-H2. Преимущественно они выступают резервными источниками питания на случай, когда космические аппараты пребывают в тени и не получают энергию от солнечных панелей. От аккумуляторных батарей для аэрокосмической области требуются:

1. Долгий срок службы – особенно важный параметр для аппаратов, используемых на низких планетарных орбитах.
2. Компактность и легкий вес – например, применение на телекоммуникационных спутниках Li-ion аккумуляторов вместо батарей предыдущих поколений позволяет снизить массу аккумуляторной сборки на 300 кг.
3. Высокая удельная энергоемкость – этому требованию максимально соответствуют Li-ion аккумуляторы.
4. Наличие эффективной системы предохранителей и защиты электронных блоков автоматики. Такие системы контролируют параметры батареи, управляют процессом заряда-разряда, не допускают разбаланса напряжений по элементам.
5. Снижение рабочих температур – в частности, для АКБ роуверов и посадочных аппаратов.
6. Способность стабильно работать в нужном диапазоне температур – в предстоящих программах температуры могут колебаться в от -150 °C до +450 °C.
7. Способность работать при повышенном радиационном фоне.

Преимущества литий-титанатных АКБ

Литий-титанатные (LTO) аккумуляторы – очень перспективный подвид Li-ion элементов питания, и по многим параметрам они отлично подходят для использования в аэрокосмической области. Замена графита в аноде на пентатитанат лития обеспечила значительное увеличение площади поверхности анода и весомые изменения в технических характеристиках:

• удельная энергоемкость ≈ 100 Вт·ч/кг;
• ресурс свыше 15 000 циклов;
• температурный диапазон от -60 до +60 °C;
• минимальное внутреннее сопротивление;
• возможность использования сверхбыстрого заряда;
• незначительный саморазряд – ≈ 0,02 % в сутки;
• КПД сохранения энергии, вырабатываемой солнечными панелями, – 96%;
• номинальное напряжение 2,3 В;
• рабочие напряжения – от 1,6 до 2,7 В;
• соответствие высоким требованиям безопасности – при пробитии не случается возгорания;
• способность переносить огромные нагрузки.

Выводы

Идеальных аккумуляторов для современной аэрокосмонавтики пока не создали. Но есть немало перспективных научных разработок, которые в будущем могут стать гениальным решением этой трудновыполнимой задачи. А пока ученые совершенствуют имеющиеся технологии и ищут принципиально новые материалы для электродов, экспериментируют с литий-серными аккумуляторами (Li-S) и другими инновационными разработками, наилучшим выбором для оснащения космической техники остаются Li-ion элементы.

В предыдущей статье блога VirtusTec.ru мы рассказали о проектировании литий-ионных АКБ на заказ.

Источник: virtustec.ru