Батарей отопления: Радиаторы отопления — купить недорого в ОБИ, цены на батареи отопления

Содержание

4 причины заменить батареи отопления

Вы когда-нибудь задавались вопросом, в каком состоянии находятся батареи в вашем доме? А зря! Проверять их нужно обязательно и с завидной периодичностью. В противном случае вы рискуете замёрзнуть в морозы или затопить соседей. Существует несколько причин для замены радиаторов, в их числе:

1. Физический износ оборудования 

По истечении длительного времени радиаторы разрушаются, теряют герметичность. Причинами потери герметичности и появления протечек может стать опрессовка системы после аварийных или сезонных профилактических работ, а также повышенное давление, которое возникло в результате сокращения проходимости радиатора из-за накопившихся в нём примесей. Нередко причиной протечек становится коррозия металла. Но проблема может быть не только в радиаторе, но и ещё и в отдельном клапане, который легко можно заменить. Если вы заметили, что течет батарея, перекройте вентиль и вызовите специалиста, который после осмотра оборудования решит, что делать.

2. Недостаточно эффективный нагрев

Чем отличается старый радиатор от нового? Всего лишь толстым слоем отложений внутри корпуса: батарея может оказаться замусоренной или суженой налётом ржавчины. Как следствие – отопительный прибор не способен полноценно функционировать и обогревать помещение. Тревожным звонком в отопительный сезон для вас должно стать следующее:

  • одна из секций или весь радиатор холодный;
  • воздушная пробка в радиаторе отсутствует, но температура стояка выше, чем температура батареи.

3. Недостаточная теплоотдача

В новых многоквартирных домах зачастую устанавливаются отопительные приборы, мощности которых не хватает для обогрева больших помещений.
Старые чугунные батареи в процессе работы задействуют большие объёмы воды, как следствие – медленно нагреваются и остывают. Новые же модели радиаторов имеют терморегуляторы и для их работы требуется меньшее количество воды. При этом эффективность их намного больше.

4. Непривлекательный внешний вид

Эстетические соображения тоже могут стать причиной замены батареи. Привлекательный и стильный дизайн современных радиаторов – одно из доказательств этому.

На что обратить внимание при покупке новой батареи?

Замена радиаторов в квартире — дело важное и требует предварительных расчётов. Учтите размеры помещения, материал труб, особенности конструкции, а также внешний вид отопительного прибора, поскольку в современных реалиях он является не только средством для обогрева, но и элементом декора в интерьере.

Выбирайте радиатор из множества моделей в нашем каталоге.

Важными факторами при выборе являются:

  • максимальная температура теплоносителя;
  • состав и давление;
  • теплоотдача.

Если у вас возникло хоть малейшее сомнение в правильности выбора, обязательно обратитесь за консультацией к специалисту отдела «Водоснабжение и отопление» в гипермаркете «Бауцентр».

Кроме того, мы можем помочь вам выполнить качественный монтаж радиатора. 

Теперь вы точно готовы к новому отопительному сезону!


Мосжилинспекция помогла москвичу бесплатно заменить неисправный радиатор отопления

В Мосжилинспекцию обратился житель дома 15 в поселке Акулово по вопросу неудовлетворительного состояния батареи в квартире. Заявитель сообщил, что чугунный радиатор отопления, установленный в комнате с момента постройки дома 50 лет назад, стал подтекать. В случае аварии перекрыть поступление теплоносителя будет невозможно из-за отсутствия запорных кранов на отопительном приборе. Однако управляющая организация отказала жителю в бесплатной замене неисправного радиатора, ссылаясь на то, что батареи отопления не входят в состав общего имущества. При этом заявителю предложили оплатить покупку нового отопительного прибора и работы по замене.

В соответствии со статьей 36 Жилищного кодекса Российской Федерации и  пунктом 6 статьи 1 Правил содержания общего имущества в многоквартирном доме, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 13. 08.2006 №491, в состав общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме включается внутридомовая инженерная система отопления, состоящая из стояков, обогревающих элементов, регулирующей и запорной арматуры, коллективных (общедомовых) приборов учета тепловой энергии, а также другого оборудования, расположенного на этих сетях.

Замена оборудования, относящегося к общему имуществу собственников помещений дома, производится управляющей организацией в рамках исполнения договора управления многоквартирным домом без взимания платы с жителей.

В ходе рассмотрения обращения Мосжилинспекция указала управляющей организации на неверное толкование норм закона и нарушение прав собственников и нанимателей помещений в многоквартирных домах. Также управляющая организация получила предписание выполнить замену радиатора в квартире заявителя.

В результате жителю до начала отопительного сезона бесплатно установили новый радиатор. В настоящее время система отопления работает исправно.

Мосжилинспекция информирует, что за счет собственников и нанимателей помещений в многоквартирном доме выполняются работы по ремонту и замене оборудования, не входящего в состав общего имущества: систем холодного и горячего водоснабжения после первых запорно-регулировочных кранов на отводах внутриквартирной разводки от стояков; системы канализации после первых стыковых соединений от стояков; системы газоснабжения после запорной арматуры на ответвлениях к внутриквартирному газовому оборудованию;

системы электроснабжения после индивидуальных, общих (квартирных) приборов учета электрической энергии.

Обращаем особое внимание, что ремонт и замену индивидуальных приборов учета коммунальных ресурсов, в том числе квартирных электросчетчиков (даже если они находятся за пределами квартиры), управляющие организации не производят.

ВАО, район Восточный, поселок Акулово, дом 15

 

 

Комплектующие для радиаторов отопления | Запчасти для батарей отопления

Комплект монтажный

Переходник 4 шт. , пробка 1 шт., клапан спуска воздуха ручной с ключом 1 шт.
Арт. А046 — Комплект монтажный на 1/2” с силиконовыми прокладками для радиаторов высотой от 200/D до 800 мм, цвет Белый

Арт. А048 — Комплект монтажный на 3/4” с силиконовыми прокладками для радиаторов высотой от 200/D до 800 мм, цвет Белый
Арт. А047 — Комплект монтажный на 1/2″ с силиконовыми прокладками для радиаторов OSCAR, EKOS PLUS, цвет Белый
Арт. А049 — Комплект монтажный на 3/4” с силиконовыми прокладками для радиаторов OSCAR, EKOS PLUS, цвет Белый

Шайба декоративная.

Вешалка

Держатель для полотенца

Арт. 237 – держатель для полотенца белый
Арт. 238 – держатель для полотенца хромированный

Держатель для полотенца

Арт. 201 – белый 48см
Арт. 202 – хромированный 48см
Арт. 207 – белый 32см
Арт. 208 – хромированный 32 см

Клапан спуска воздуха

Арт. А041 – Ручной клапан спуска воздуха на ½”

Кронштейн угловой

Арт. А029 — Кронштейн угловой цвет Белый Blister (пара)

Кронштейн универсальный

Арт. А027 — Кронштейн универсальный цвет Белый Blister (пара)

Диафрагма для радиаторов

Арт.22 Диафрагма для радиаторов OSCAR и EKOS Plus

Монтажный ключ для муфт

Ручка для реставрации

Арт.

17 – ручка белая для реставрации покрытия RAL9010

Рукоятка для монтажного ключа

Арт. 79-Рукоятка для монтажного ключа
Арт. 80-Монтажный ключ на 500 мм
Арт. 81-Монтажный ключ на 800 мм

Клапан спуска воздуха

Арт. А013 Клапан спуска воздуха автоматический на 1″

Клапан спуска воздуха

Арт. А012 — Клапан спуска воздуха ручной на 1/8″
Арт. А039 — Клапан спуска воздуха ручной на 1/4″
Арт. А040 – Клапан спуска воздуха ручной на 3/8»

Краска

Арт. 10 — Краска в аэрозольном баллончике

Ниппель стальной для соединения секций

Арт. А009 – Ниппель 1” для сборки секций

Прокладка силиконовая

Арт. А008 — прокладка для ниппеля 1 мм

Заглушка или переходник 1″, оцинкованный, без прокладки

арт. 6 SX 1/2″ — пробка для радиатора с переходом на 1/2″, левая;
арт. 6 DX 1/2″ — пробка для радиатора с переходом на 1/2″, правая;
арт. 6 SX 3/4″ — пробка для радиатора с переходом на 3/4″, левая;
арт. 6 DX 3/4″ — пробка для радиатора с переходом на 3/4″, правая.

Переходники

Пробка глухая 1” цвет Белый — арт. А020
Переходник 1” х ½” цвет Белый — арт. А020

BU-806a: Как нагрев и нагрузка влияют на срок службы батареи

Узнайте о температуре и о том, как старт-стоп сокращает срок службы стартерной батареи

Жара губительна для всех аккумуляторов, но высоких температур не всегда можно избежать. Это в случае с аккумулятором внутри ноутбука, стартерным аккумулятором под капотом автомобиля и стационарными аккумуляторами в жестяном укрытии под жарким солнцем. Как правило, каждое повышение температуры на 8°C (15°F) сокращает срок службы герметичной свинцово-кислотной батареи вдвое. Это означает, что батарея VRLA для стационарных приложений, срок службы которой составляет 10 лет при температуре 25°C (77°F), прослужит только 5 лет при постоянном воздействии температуры 33°C (92°F) и 30 месяцев при постоянном хранении в пустыне. температура 41°C (106°F). Если батарея повреждена теплом, ее емкость не может быть восстановлена.

Согласно исследованию режима отказа BCI 2010 года, стартерные батареи стали более термостойкими. В исследовании 2000 года повышение температуры на 7 ° C (12 ° F) повлияло на срок службы батареи примерно на один год; в 2010 году допустимая температура была увеличена до 12 ° C (22 ° F).Другие статистические данные показывают, что в 1962 году стартерная батарея работала 34 месяца; технические усовершенствования увеличили ожидаемую продолжительность жизни в 2000 году до 41 месяца. В 2010 году BCI сообщила, что средний возраст стартерных батарей составляет 55 месяцев, при этом на более прохладном севере этот показатель составляет 59 месяцев, а на более теплом юге — 47 месяцев. Разговорные свидетельства в 2015 году показали, что батарея, хранящаяся в багажнике автомобиля, прослужила на один год дольше, чем если бы она находилась в моторном отсеке.

Срок службы батареи также зависит от активности, и срок службы сокращается, если батарея подвергается нагрузке с частыми разрядами.Проворачивание двигателя несколько раз в день создает небольшую нагрузку на стартерную батарею, но это меняет принцип старт-стоп микрогибрида. Микрогибрид выключает двигатель внутреннего сгорания (ДВС) на красный сигнал светофора и перезапускает его, когда движение возобновляется, в результате чего получается около 2000 микроциклов в год. Данные, полученные от производителей автомобилей, показывают падение мощности примерно до 60 процентов после 2 лет использования. Для увеличения срока службы автопроизводители используют специальные системы AGM и другие системы (см. BU-211: Альтернативные аккумуляторные системы)

.

На рис. 1 показано падение емкости со 100 процентов до примерно 50 процентов после того, как батарея подверглась воздействию 700 микроциклов. Имитация старт-стоп теста была проведена в лабораториях Cadex. CCA остается высоким и показывает снижение только примерно после 2000 циклов.

Рис. 1. Падение емкости стартерной батареи в конфигурации «старт-стоп» [1]
Через 2 года эксплуатации емкость падает примерно на 50 процентов. Аккумулятор AGM более надежен.
Метод испытаний:

Батарея была полностью заряжена, а затем разряжена до 70 %, что напоминает SoC микрогибрида в реальной жизни.Затем аккумулятор был разряжен током 25 А в течение 40 секунд, чтобы имитировать выключенный двигатель при включенных фарах. Для имитации запуска и вождения аккумулятор был кратковременно разряжен при токе 400 А, а затем перезаряжен. CCA был получен с помощью Spectro CA-12.

При последовательном соединении напряжение каждой ячейки должно быть одинаковым, и это особенно важно в больших стационарных аккумуляторных системах. Со временем отдельные элементы выходят из строя, но применение уравнительного заряда каждые 6 месяцев или около того должно вернуть элементы к одинаковым уровням напряжения. (См. BU-404: Уравнительный заряд.) Что делает эту услугу такой сложной, так это предоставление правильного средства правовой защиты для каждой ячейки. В то время как выравнивание увеличивает нагрузку на нуждающиеся клетки, здоровая клетка подвергается стрессу, если выравнивающий заряд применяется небрежно. Гелевые и AGM-аккумуляторы менее восприимчивы к перезарядке, чем залитые версии, и к ним применяются другие условия выравнивания.

Залитые свинцово-кислотные аккумуляторы являются одной из самых надежных систем и хорошо подходят для жаркого климата. При хорошем уходе эти батареи служат до 20 лет.К недостаткам можно отнести необходимость полива и хорошего проветривания.

Когда в 1980-х годах были представлены VRLA, производители заявляли, что ожидаемый срок службы такой же, как у затопленных систем, и телекоммуникационная отрасль была склонна перейти на эти необслуживаемые батареи. К середине 1990-х годов стало очевидно, что срок эксплуатации ВРЛА не соответствует затопленному типу; типичный срок службы VRLA составляет 5–10 лет, что составляет менее половины затопленного эквивалента. Кроме того, было замечено, что воздействие на батареи VRLA температур выше 40°C (104°F) может привести к тепловому разгону из-за высыхания.

Неисправности автомобильных аккумуляторов в Северной Америке

Исследование режима отказа в 2005 году было проведено Douglas, East Penn., Exide Technologies и Johnson Controls. Пул образцов батарей включал 2681 батарею, протестированную в период с 2003 по 2004 год. Основные моменты включают:

  • Срок службы батареи в среднем составил 50 месяцев. Это улучшение по сравнению с предыдущими годами, когда было всего 41 месяц (2000 г.) и 34 месяца (1962 г.). Улучшенные материалы продлевают срок службы батареи.
  • Северные и южные районы Северной Америки имеют разную продолжительность жизни.Батареи в более теплом климате разряжаются раньше, чем в более прохладных регионах. См. Рисунок 2 .
  • Короткое замыкание ячеек и сбои в сети являются основными причинами сбоев батарей в этом обзоре.
Рис. 2. Режим отказа в зависимости от региона и температуры [2]
Батареи, используемые в северной части Северной Америки, служат дольше, чем батареи на юге.

Неисправность автомобильного аккумулятора в Европе

На рис. 3 показано распределение отказов более чем 800 стартерных аккумуляторов AGM, проведенное Johnson Controls Power Solutions EMEA.Результаты были представлены на выставке AABC Europe 2017 в Майнце, Германия.

Рис. 3: Анализ типов отказов в Европе [3]
Крупнейшим отказом является массовый износ в зависимости от использования, отражающийся в снижении емкости и повышении внутреннего сопротивления.

В таблице 1 приведены причины отказа, полученные в результате исследования JCI.

Коэффициент Причина Диагностика
47. 8% Массовый износ, нормальная эксплуатация Потеря емкости, повышение сопротивления. Оценка емкости наиболее предсказуема
23% Батарея разряжена Использование вольтметра в разомкнутой цепи, когда батарея разряжена
14,6% Неисправность не обнаружена Более совершенные методы испытаний возвращают эти батареи в эксплуатацию
12,5% Высокое внутреннее сопротивление Может быть идентифицирован с помощью тестеров батарей, измеряющих внутреннее сопротивление
1.6% Контейнер поврежден В большинстве случаев ремонту не подлежит
0,5% Производственный брак Производители утверждают, что большинство гарантийных причин вызваны пользователем.
Таблица 1: Процентная доля причин отказа более 800 аккумуляторов AGM в конце срока службы

Приведенное выше исследование JCI, определяющее окончание срока службы аккумуляторов, дает результаты, аналогичные результатам теста, проведенного немецким производителем автомобилей класса люкс примерно в 2007 г. с участием 175 стартерных аккумуляторов.В этом тесте батареи, вышедшие из строя из-за перегрева (высокое внутреннее сопротивление), были исключены, а результаты были нанесены на график (рис. 4 ). Горизонтальная ось представляет емкость; внутреннее сопротивление, соответствующее CCA, отложено по вертикальной оси. CCA измеряли в соответствии со стандартами DIN и IEC.

Окончание срока службы большинства аккумуляторов происходит при переходе через линию емкости, расположенную слева от зеленого поля в Рисунок 4 . Очень немногие батареи вышли из строя из-за падения через линию CCA.Исчезновение емкости происходит при нормальном использовании в основном из-за потери активной массы. Вспомогательное питание, такое как старт-стоп, нагревательные элементы и механическое управление дверью, ускоряют потерю мощности. Повышенное внутреннее сопротивление является побочным эффектом активной потери массы, но оценка емкости является более надежным предиктором окончания срока службы. Это выделено серой точкой с сидящими батареями. См. также: BU-806: Отслеживание емкости и сопротивления батареи в рамках процесса старения

Рисунок 4: Емкость и CCA 175 устаревающих стартерных аккумуляторов

Большинство аккумуляторов проходят через линию емкости; немногие терпят неудачу из-за низкого CCA.Аккумуляторы устанавливались на багажнике и эксплуатировались в умеренном климате.

Примечание: Тест был проведен немецким производителем автомобилей класса люкс. Аккумуляторы, поврежденные тепловым воздействием, были устранены.

Метод испытаний: Емкость и CCA были испытаны в соответствии со стандартами DIN и IEC.

Комментарии

Некоторые производители тестеров батарей заявляют, что измеряют емкость, считывая только внутреннее сопротивление. Рекламные функции, выходящие за рамки возможностей оборудования, сбивают промышленность с толку, заставляя поверить в то, что сложные тесты можно проводить с помощью базовых методов. Приборы, основанные на сопротивлении, могут идентифицировать умирающую или разряженную батарею, но то же самое может сделать и пользователь по плохой производительности запуска. См. также BU-905: Проверка свинцово-кислотных аккумуляторов

.

Каталожные номера

[1] Предоставлено Cadex, 2010
[2] Источник: Опрос, проведенный Douglas, East Penn., Exide Technologies и Johnson Controls Controls Power Solutions EMEA на выставке AABC Europe 2017 в Майнце, Германия

Батарейки в портативном мире

Материал по Battery University основан на обязательном новом 4-м издании « Аккумуляторы в портативном мире — Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », который доступен для заказа через Amazon.ком.

Термальные батареи | Ведущий производитель термальных батарей

Пакет энергии: технология термальных батарей

EaglePicher производит большое количество лучших и самых надежных термобатарей в мире. Наш технический и производственный опыт позволяет нам разрабатывать новые передовые системы тепловых батарей. Мы тесно сотрудничаем с каждым клиентом, чтобы убедиться, что ваш проект технически обоснован, может быть произведен с минимальными затратами и хорошо функционирует в предполагаемом применении.

Запрос информации

КАК РАБОТАЮТ ТЕРМОБАТАРЕИ

Тепловые батареи обеспечивают относительно высокую плотность энергии по сравнению с объемом. Они могут храниться до 20+ лет без ухудшения характеристик; они выступают без подготовки в самых внешних средах; и они начинают подавать энергию почти сразу. Технология тепловых батарей состоит из последовательно соединенных ячеек. Каждая ячейка состоит из катода, электролита, анода и пиротехнического источника тепловой энергии.В современных тепловых батареях используется пара литий-кремний/дисульфид железа (LiSi/FeS 2 ), поскольку она обеспечивает следующие преимущества:

  • Самая высокая производительность на единицу объема
  • Существенная удельная мощность
  • Низкий, равномерный внутренний импеданс в активном состоянии
  • Адаптивность к широкому спектру сред

В зависимости от требований к плотности мощности и объему, тепловая батарея может состоять из одного последовательного набора элементов или двух или более параллельных наборов последовательных элементов. Пакеты ячеек тщательно изолированы и помещены в контейнер из нержавеющей стали, который герметично закрыт.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Типичные области применения тепловых батарей:

НАША ТЕПЛОВАЯ БАТАРЕЯ ИСТОРИЯ

EaglePicher начал разработку технологии тепловых батарей еще в 1949 году. В 1974 году наша компания первой начала работу над большими батареями LiAl/FeS для выравнивания нагрузки и применения в электромобилях. К 1976 году компания EaglePicher первой в мире адаптировала эту перезаряжаемую систему к первичной тепловой батарее LiAl/FeS 2 , улучшив рабочие характеристики тепловой батареи.

В 1982 г. компания EaglePicher стала первым производителем тепловых батарей, производившим LiSi/FeS 2 тепловые батареи для Министерства энергетики США на производственной основе, а в 2007 г. наше автоматизированное производственное предприятие в Питтсбурге, штат Канзас, было запущено в эксплуатацию. увеличить производительность тепловой батареи.

На протяжении более 70 лет компания EaglePicher производит высококачественные, надежные и экономичные системы тепловых батарей, производя миллионы батарей для различных оборонных рынков, проверяя и производя более 750 уникальных конструкций тепловых батарей.EaglePicher в настоящее время является ведущим производителем тепловых батарей для ракет Министерства обороны США.

У нас есть богатая история поддержки почти всех основных программ боеприпасов, включая, помимо прочего, TOW, Patriot, JDAM, Tomahawk, Excalibur, Paveway, бомбу с лазерным наведением, Hellfire, Javelin, бомбу малого диаметра, Stinger, Maverick, ESSM/ Sparrow, Standard Missile 3/6, Sonobuoy и AMRAAM.

ТЕРМОБАТАРЕИ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ

EaglePicher продолжает выделять ресурсы на продвижение технологии тепловых батарей.Эти улучшения охватывают материалы, производственные процессы и моделирование. В настоящее время мы рассматриваем альтернативные составы катодов, обеспечивающие более высокую рабочую температуру, более высокое напряжение, более высокую плотность, более высокую емкость и более низкий импеданс. EaglePicher также работает над высоковольтными катодами, чтобы повысить производительность при том же объеме и общем снижении веса.

Хотите узнать больше о нашей технологии термобатарей? Свяжитесь с нашей командой экспертов или запросите информацию ниже.

Аккумуляторный нагрев для литий-ионных аккумуляторов на основе многоступенчатых переменных токов

https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101885Получить права и содержание

Основные моменты

систематически проверяется частота.

Получены максимально допустимые токи при различных температурах.

Всесторонние испытания EIS проводятся при различных температурах.

Для литий-ионных аккумуляторов предлагается многоступенчатый предварительный нагрев переменным током.

Это может эффективно сократить время нагрева без ущерба для здоровья батареи.

Abstract

В этой статье представлена ​​многоступенчатая стратегия переменного тока (AC) для литий-ионных аккумуляторов с внутренним возбуждением. Для этого сначала исследуется влияние амплитуды и частоты переменного тока. Испытания электрохимической спектроскопии импеданса (EIS) при различных температурах и частотах также проводятся для получения спектров импеданса батареи, которые используются для определения максимально допустимой амплитуды тока при различных температурах.Затем предлагается модель эквивалентной схемы и параметризуется для прогнозирования выделения тепла аккумулятором на основе наборов данных испытаний EIS. Наконец, предлагается многоступенчатая стратегия альтернативного тока для нагрева батареи, при которой величина наложенного переменного тока поддерживается неизменной в течение постоянного времени. Также исследуются эффекты различной продолжительности времени. Результаты показывают, что предложенная стратегия нагрева батареи может нагреть протестированную батарею от -20 °C до температуры выше 0 °C менее чем за 5 минут, не оказывая негативного влияния на состояние батареи, а небольшая продолжительность тока способствует сокращению времени нагрева.

Ключевые слова

Литий-ионные аккумуляторы

Внутреннее отопление

Переменный ток

EIS тесты

Рекомендуемые статьиСсылки на статьи (0)

Показать полный текст

© 2020 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Новая термальная батарея может изменить правила игры для хранения возобновляемой энергии

Новая батарея тепловой энергии аккумулирует тепло от возобновляемых источников энергии.

Adobe Photo Stock — loveday12

Компания из Южной Австралии представила первое в мире действующее устройство тепловой энергии (TED). Создатели TED сообщают, что батарея может хранить возобновляемую энергию, имеет большую емкость, чем традиционные батареи, и полностью пригодна для вторичной переработки.

Термобатарея по своим функциональным возможностям аналогична литий-ионным и свинцово-кислотным батареям; он может принимать любую форму электрического входа и создавать переменный ток (AC) или постоянный ток (DC).

В отличие от существующих аккумуляторов, он может заряжаться и разряжаться одновременно, по словам Сергея Бондаренко, генерального директора CCT Energy Storage. И вместо того, чтобы накапливать электрический заряд, он преобразует входную электрическую энергию в тепло.

«Это устройство, которое принимает любую форму электрического входа на входе и преобразует его в тепловую энергию», — объясняет он. «Мы используем кремний в качестве материала с фазовым переходом, расплавляем его и храним от него тепло».

Емкость термоаккумулятора в 12 раз больше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов, и он может хранить в пять-шесть раз больше энергии, чем литий-ионный.«Таким образом, объем памяти значительно выше, чем у традиционных аккумуляторных накопителей на рынке», — говорит Бондаренко.

Признавая, что у всех технологий есть свои проблемы, Бондаренко по-прежнему считает, что у них есть конкурентное преимущество. Их термобатареи значительно дешевле свинцово-кислотных и литий-ионных.

По его оценкам, срок службы батареи составит не менее 20 лет, что им еще предстоит проверить. Важно, объясняет Бондаренко, кремниевый материал с фазовым переходом не теряет своих характеристик, поэтому он может прослужить еще дольше.

Когда срок службы батареи подходит к концу, ее можно утилизировать, не оставляя вредных химических веществ в окружающей среде.

Доктор Маникам Минакши, эксперт по материалам для хранения энергии в Университете Мердока в Западной Австралии, работает с ионно-литиевыми батареями, которые хранят энергию в химическом веществе.

Минакши признает, что, хотя у всех накопителей энергии есть достоинства и ограничения, термальные батареи имеют более длительный срок службы и более высокую емкость, чем литий-ионные.

«Солнечная энергия является наиболее распространенной возобновляемой энергией, — добавляет он, — и любая избыточная энергия может храниться в виде тепловой энергии и высвобождаться при необходимости».

Комментируя новую батарею, он говорит: «Это новая находка, обеспечивающая альтернативный путь разумного хранения возобновляемой энергии».

Прототип

TED был впервые задуман в 2011 году группой ученых и инженеров. В настоящее время компания работает с исследователями из Университета Южной Австралии, чтобы снизить температуру плавления кремниевой подложки, что еще больше снизит конечную стоимость батареи.

«Это отличное сотрудничество», — говорит Бондаренко, добавляя, что две группы учатся друг у друга. Университетские исследователи довели материал с фазовым переходом до 900 градусов по Цельсию, в то время как команда CCT довела кремний до 1600 градусов (2912 градусов по Фаренгейту).

Эндрю Робинсон, генеральный директор CCT Energy Storage, с устройством тепловой энергии (TED)

Аккумулятор энергии CCT

Следующий шаг — запуск прототипа в поле.Технология масштабируема, поэтому имеет большой потенциал для крупномасштабного хранения энергии. Начнем с того, что компания нацелена на «легко висящие плоды» — телекоммуникации и замену дизельного топлива.

Они заключили принципиальное соглашение с крупным владельцем активов в телекоммуникационной отрасли Австралии, который имеет присутствие в Новой Зеландии и США. Аккумулятор начнет работать в неизвестном месте в течение следующего месяца или около того.

Они также сотрудничают с MIBA Solutions в Европе.У MIBA есть несколько экологически чистых продуктов, в том числе усовершенствованный датчик зеркал, который концентрирует солнечное тепло с помощью зеркал.

Устройство занимает только круг диаметром 8 метров, что значительно уменьшает занимаемую площадь, необходимую для типичного фотогальванического объекта. Кроме того, он более эффективен, он может вращаться, следуя за солнцем, и переворачиваться вверх дном, чтобы не собирать пыль.

Вырабатываемое им тепло может быть напрямую преобразовано в TED. «Так что это партнерство, заключенное на небесах», — говорит Бондаренко. «Решение по совокупным сквозным затратам на самом деле очень хорошее.

Обе компании представят общий экспонат на конференции по возобновляемым источникам энергии и хранению энергии, которая пройдет в Риме в конце мая.

CCT Energy Storage подписала соглашение, дающее MIBA Solutions эксклюзивные права на производство, создание и распространение тепловой батареи в Дании, Швеции и Нидерландах.

Бондаренко также планирует использовать совместную технологию, чтобы помочь отдаленным населенным пунктам избавиться от зависимости от дизельных генераторов. Чтобы проверить это, они рассматривают проект, который поможет изолированному сообществу на северо-западе Австралии выйти из сети.

Кроме того, они собираются подписать лицензию на распространение с крупным проектом экожилья в Великобритании, чтобы внести свой вклад в достижение целей устойчивого развития вне сети.

«Они используют энергию возобновляемых источников энергии для сообществ», — объясняет Бондаренко. «А ту энергию, которую они не используют, они сами возвращают в сеть или продают другим. Таким образом, сообщества будут в основном использовать аккумуляторную батарею».

Бондаренко говорит, что он в восторге от возможностей. «Это действительно меняет мир».

Раскрытие информации: Натали является внештатным старшим научным сотрудником Университета Южной Австралии. Она обнаружила их связь с CCT Energy Storage во время интервью с Сержем Бондаренко и не имеет отношения к команде или проекту .

Аккумуляторы с подогревом — Утепленный магазин

$ 140084 $ 54.99

9

$ 49.99

$ 39.99

$ 39,99

$ 39,99

$ 39,99

$ 199,99

$ 279,95

$ 39.99

$ 59. 99

$ 99,99

$ 129,99

Продажа: $ 99,95

$ 129,99

$ 14,99

$ 19.99

$ 19.99

$ 54.95

$ 54.95

$ 54.95

$ 59.95

Продажа: $ 59.95

$ 49,99

$ 25,95

$ 26,99

Продажа: $ 26,99

$ 39,99

Sale: $ 39.99

$ 34. 99

Продажа: $ 34,99

$ 34,99

$ 39,99

$ 49,99

$ 44,99

$ 69.99

$ 69.99

$ 69.99

$ 69.9901

$ 69.99

$ 64.99

Продажа: $ 59,95

$ 54,99

Продажа: $ 49,95

$ 49,99

$ 39,95

Продажа: $ 29,99

$ 49,95

$ 49.95

$ 69.95

$ 82.00

Продажа: $ 74. 95

$ 219,99

$ 269,99

$ 99,99

$ 99,99

$ 349,99

1

$ 179,99

$ 80.00

Продажа: $ 74,95

$ 129,99

Продажа: $ 99,95

$ 119,99

Продажа: $ 99,95

$ 14.99

$ 14.99

$ 14.99

$ 19,95

Продажа: $ 15.99

$ 19.99

$ 39,99

$ 49,99

$ 19,95

$ 79,99

$ 19. 95

$ 19,95

$ 19.99

$ 19,99

$ 39,99

$ 74,99

$ 69,99

$ 17,99

9 0,89 $ 7,09999

$ 39,99

$ 62,99

$ 14,99

$ 24,99

$ 19,99

$ 29.99

$ 29.99

01

$ 49.99

2

9

$ 29. 99

$ 69,95

$ 12,95

$ 12,95

$ 30,00

$ 15.00

$ 40.00

$ 15.00

1

$ 40.00

$ 19,00

$ 29,00

$ 14,00

$ 59,99

$ 39,00

$ 19.00

$ 14.95

$ 14.95

$ 189. 95

$ 39,95

$ 19,95

$ 15.00

$ 49,00

$ 20,00

$ 285.00

$ 235.00

$ 185.00

$ 121,00

$ 96,00

$ 71,00

$ 192,00

$ 44,95

$ 49.95

9010 $ 49.95

$ 24.95

$ Sale: $ 16.99

$ 216. 00

Продажа: $ 192,00

$ 33,99

$ 16,95

$ 138,95

$ 189,95

$ 15,99

Продажа: $ 15,99

$ 27,99

$ 27,99

$ 45.00

$ 29,95

$ 19,00

$ 19,99

$ 224,95

$ 249,95

$ 70.00

$ 14.00

2

1

$ 185. 00

Продажа: $ 175,00

$ 19,99

Продажа: $ 8,99

$ 19,99

$ 10,00

Продажа: $ 8,00

$ 209.95

$ 209.95

01

$ 49.99

Продажа: $ 34.95

$ 45.00

Продажа: $ 43,00

$ 20,00

$ 39,95

$ 49,95

$ 11,99

Sale: $ 11.99

$ 39,95

2

9

$ 49. 99

$ 56,00

Продажа: $ 46,00

$ 158,95

$ 39,99

$ 74,99

$ 39.95

$ 39.95

$ 180.00

$ 59.99

$ 29.95

$ 49,00

$ 45,00

$ 38,99

Продажа: $ 24,95

$ 49,95

Продажа: $ 49,95

$ 99,95

$ 19,00

$ 59,00

$ 17. 99

Продажа: $ 17,99

$ 121,99

$ 79,95

$ 39,99

$ 9.99

$ 59.99

$ 59.99

01

$ 129.99

$

9

$

$ 175.00

$ 138,00

$ 35,00

$ 169,99

$ 44,95

$ 14,99

Продажа: $ 14.99

$ 14.99

$ 49,9

$ 34. 95

$ 19,95

$ 19,95

$ 39,00

$ 99,95

$ 29,95

$ 69.95

$ 74.99

$ 29.99

$ 141,99

$ 100,00

$ 59,99

$ 107,99

$ 40,00

$ 69.95

$ 34.99

$ 79. 95

$ 6.00

Продажа: $ 3,99

$ 19,95

$ 19,99

$ 199,99

$ 12.95

$ 12.95

$ 234.95

$

9

$ 14.00

$ 129.99

$ 249,99

$ 229,99

$ 17,99

Продажа: $ 17,99

$ 33,99

$ 14.95

$ 14.95

$ 12.95

01

$ 169.99

1

$ 79. 99

$ 114,99

$ 24,99

$ 49,99

$ 89,99

$ 39,95

$ 54.99

$ 54.99

$ 14.99

$39,00

Самонагревающаяся быстрозаряжающаяся батарея делает электромобили невосприимчивыми к климатическим воздействиям жить в теплом климате. Обычные литий-ионные батареи нельзя быстро зарядить при температуре ниже 50 градусов по Фаренгейту, но теперь команда инженеров штата Пенсильвания создала батарею, которая может самонагреваться, обеспечивая быструю зарядку независимо от холода снаружи.

«Электромобили популярны на западном побережье из-за благоприятной погоды», — сказал Сяо-Гуан Ян, доцент кафедры машиностроения Пенсильванского университета. «Как только вы перемещаете их на восточное побережье или в Канаду, возникает огромная проблема. Мы продемонстрировали, что батареи можно быстро заряжать независимо от внешней температуры».

Когда владельцы могут заряжать автомобильные аккумуляторы за 15 минут на зарядной станции, заправка электромобилей становится почти эквивалентной заправке бензином по времени.Если предположить, что зарядные станции расположены свободно, водители могут избавиться от «беспокойства по поводу дальности» и беззаботно ездить на большие расстояния.

Ранее исследователи разработали батарею, которая могла самонагреваться, чтобы избежать потери энергии ниже нуля. Теперь тот же принцип применяется к батареям, чтобы обеспечить быструю 15-минутную зарядку при любых температурах, даже до минус 45 градусов по Фаренгейту.

Самонагревающаяся батарея использует тонкую никелевую фольгу, один конец которой прикреплен к отрицательной клемме, а другой выходит за пределы ячейки, образуя третью клемму. Датчик температуры, прикрепленный к переключателю, заставляет электроны течь через никелевую фольгу, замыкая цепь, когда температура ниже комнатной. Это быстро нагревает никелевую фольгу за счет резистивного нагрева и нагревает внутреннюю часть батареи. Как только внутренняя температура батареи превышает комнатную температуру, переключатель размыкается, и электрический ток течет в батарею, быстро заряжая ее.

«Уникальная особенность нашей ячейки заключается в том, что она будет нагреваться, а затем автоматически переключаться на зарядку», — сказали Чао-Янг Ван, Чао-Янг Ван, Уильям Э.Дифендерфер Кафедра машиностроения, профессор химического машиностроения и материаловедения и инженерии, директор Центра электрохимических двигателей. «Кроме того, станции, которые уже есть, не нужно менять. Управление отключением нагрева и зарядки находится в аккумуляторе, а не в зарядных устройствах».

Исследователи сообщают о результатах испытаний своего прототипа в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences за эту неделю. Они обнаружили, что их самонагревающаяся батарея может выдержать 4500 циклов 15-минутной зарядки при 32 градусах по Фаренгейту с потерей емкости всего на 20 процентов.Это обеспечивает пробег около 280 000 миль и срок службы 12,5 лет, что больше, чем у большинства гарантий.

Обычная батарея, испытанная в тех же условиях, потеряла 20% емкости за 50 циклов зарядки.

Литий-ионные аккумуляторы разлагаются при быстрой зарядке при температуре ниже 50 градусов по Фаренгейту, потому что вместо того, чтобы ионы лития плавно интегрировались с угольными анодами, литий откладывается в виде шипов на поверхности анода. Это литиевое покрытие снижает емкость элемента, но также может вызывать скачки напряжения и небезопасное состояние батареи.В настоящее время долгая медленная зарядка — единственный способ избежать литиевого покрытия при температуре ниже 50 градусов по Фаренгейту.

Аккумуляторы, нагретые выше порога литиевого покрытия из-за температуры окружающей среды или внутреннего нагрева, не будут иметь литиевое покрытие и не потеряют емкость.

«Этот повсеместно распространенный метод быстрой зарядки также позволит производителям использовать батареи меньшего размера, которые легче и безопаснее в автомобиле», — сказал Ван.

Над этим проектом также работали Гуаншэн Чжан, бывший научный сотрудник с докторской степенью в области машиностроения, и Шанхай Гэ, доцент кафедры машиностроения, Пенсильванский государственный университет.

Департамент охраны окружающей среды Пенсильвании, компания EC Power, LLC и Министерство энергетики США поддержали эту работу. Ван является основателем и техническим директором EC Power, LLC.

границ | In-situ исследования высокотемпературных тепловых батарей: перспектива

Введение

В последние годы все большее значение приобретает изучение аккумуляторных технологий с использованием методов in-situ (Sharma et al., 2015). Это было вызвано стремлением к точному пониманию процессов, происходящих во время работы батареи, которые могут быть использованы для оптимизации батарей или информирования будущих синтетических целей о новых материалах для батарей с улучшенными характеристиками. Это сопровождалось усовершенствованием конструкции ячеек, которые позволяют собирать как электрохимические данные, так и интересующие данные (Bergstrom et al., 1998; Berg and Thomas, 1999; Sharma and Peterson, 2012; Roberts et al., 2013; Biendicho et al., 2014; Sharma et al., 2015; Brant et al., 2016). Были использованы такие методы, как порошковая рентгеновская дифракция (PXRD), порошковая нейтронная дифракция (PND), ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и рентгеновская абсорбционная спектроскопия (XAS) (Bergstrom et al., 1998; Берг и Томас, 1999 г.; Баласубраманиан и др., 2001; Моркретт и др., 2003 г.; Юн и др., 2003; Боркевич и др., 2012; Херклоц и др., 2013; Робертс и др., 2013 г.; Биендико и др., 2014; Брант и др., 2016; Ким и др., 2016; Гу и др., 2017; Печер и др., 2017). Это сопровождалось улучшением приборов на синхротронных и нейтронных установках, а также готовностью приспосабливаться к необычным средам образцов и установкам на линии луча.

В связи с тем, что литий-ионные аккумуляторы произвели революцию на рынке портативной электроники в последние годы, неудивительно, что большинство этих исследований in-situ были сосредоточены на аккумуляторах, которые работают при комнатной температуре. Тем не менее, батареи необходимы для широкого спектра применений, и остается несколько технологий батарей, которые не были изучены с использованием методов in-situ .

Одной из технологий батарей, которую мы в настоящее время изучаем, является тепловая батарея. Тепловые батареи — это первичные батареи, которые используются в аварийных источниках питания в самолетах, катапультируемых креслах и других военных устройствах (Guidotti and Masset, 2006). Приложения, в которых используются тепловые батареи, требуют постоянной мощности, потребляемой в течение определенного периода времени, поэтому обычно предпочтительны материалы, которые работают через реакции преобразования , а не реакции интеркаляции.Обычно они состоят из катода, анода, расплавленного солевого электролита, сепаратора и пиротехнического источника воспламенения для нагрева батареи (Masset and Guidotti, 2007, 2008a,b; Guidotti and Masset, 2008). Из-за использования расплавленного солевого электролита термобатареи должны работать при температуре выше точки плавления электролита, а это означает, что они часто работают при температурах, близких к 500°С. Эксплуатация при высоких температурах, а также тот факт, что наиболее часто используемыми катодами являются чувствительные к воздуху/влаге сульфиды переходных металлов, означает, что структурные исследования этой аккумуляторной технологии лучше всего выполнять с использованием методов in-situ и потребуют сложная конструкция ячеек.Насколько нам известно, о таких исследованиях не сообщалось.

Наши текущие исследовательские интересы сосредоточены на изучении in-situ тепловых батарей, в которых используются сульфиды переходных металлов в качестве материала катода, Li 13 Si 4 в качестве материала анода, эвтектика KCl-LiCl в качестве электролита и MgO как разделитель. В частности, дисульфиды переходных металлов, MS 2 (где M = Fe, Co и Ni), являются наиболее часто используемыми катодными материалами в тепловых батареях, и они представляют собой особенно интригующее исследование, поскольку считается, что механизмы разряда различаются в зависимости от на переходный металл, присутствующий в катоде, и только ячейки, использующие FeS 2 в качестве катода, образуют литированные соединения при разряде батареи (Preto et al. , 1983).

Экспериментальные соображения

Дизайн образца среды

Целью наших экспериментов было проведение совмещенных исследований разряда батареи и порошковой нейтронографии. Образец среды для комбинированных исследований электропроводности и дифракции нейтронов гидрид-ионных проводников был разработан одним из нас, поэтому эта среда образца была изменена, чтобы ее можно было использовать вместо на месте тепловых батарей (Payne et al., 2017). ; Каринс и др., в процессе подготовки). Фотография образца окружающей среды показана на рисунке 1A. Эта среда образца способна поддерживать инертную атмосферу вокруг образца, что важно при изучении видов, чувствительных к воздуху/влаге. Во время каждого эксперимента газообразный аргон непрерывно пропускали через среду образца.

Рис. 1. (A) Фотография среды образца in-situ , используемой для исследований тепловых батарей, которая позволяет потоку инертного газа в ходе эксперимента поддерживать инертную атмосферу. (B) Показывает схему пластинчатого токосъемника из ванадия, который также служит держателем образца. Винты используются для удержания образца на месте. (C) Сравнение данных порошковой дифракции, полученных за 5 мин на дифрактометре Polaris для двух ячеек с использованием двух разных катодных материалов: CoS 2 и CoNi 2 S 4 (D) многофазная посадка Ритвельда к данным, собранным за 5 мин на дифрактометре Polaris во время разрядки термобатареи, в которой в качестве материала катода используется CoNi 2 S 4 .Обратите внимание, что различия в интенсивности данных CoNi 2 S 4 связаны с тем, что данные собираются при разных состояниях разряда. Широкие черты на фоне дифракционной картины обусловлены внешним контейнером из аморфного кварца среды образца in situ и эвтектикой расплавленной соли.

Окружающая среда для образца состоит из кварцевой трубки с закрытым концом, которая имеет утонченные стенки рядом с областью образца для обеспечения входа и выхода луча. В верхней части трубки имеется вход/выход газа.Провода для электрических соединений идут от верхней части пробирки к держателю образца и покрыты алюминиевой оболочкой 2 O 3 .

Изменив среду образца, используя пластины ванадия в качестве токосъемников и держателей образца (рис. 1B), мы смогли упростить анализ данных за счет уменьшения количества фаз, которые будут наблюдаться на дифракционной картине [очень низкая длина рассеяния нейтронов ванадием ( −0,39 фм) по сравнению с частицами атомов, составляющих другие присутствующие фазы, означает, что он вносит очень небольшой вклад в картину дифракции нейтронов батареи].Дифракция нейтронов особенно удобна при изучении литийсодержащих материалов в присутствии атомов с гораздо большим числом Z, потому что в отличие от рассеяния рентгеновских лучей (которое зависит от числа электронов) нейтроны рассеиваются на атомном ядре, и это приводит к рассеивающей способности литий сравним с другими частицами в батарее. Углубления в пластинах из ванадия удерживают образец в положении для оптимального схождения пучка на образце. Схема держателя образца пластины ванадия показана на рисунке 1B.

Конструкция эквивалентной камеры для эквивалентного эксперимента по дифракции рентгеновских лучей была бы нетривиальной. Трудно найти подходящий токосъемник, а в существующих средах для образцов, предназначенных для работы при комнатной температуре, используются бериллиевые окна, которые окисляются при высоких температурах, необходимых для этого исследования.

Выбор инструмента

Наши эксперименты in-situ были проведены на дифрактометре Polaris на объекте ISIS, Лаборатория Резерфорда Эпплтона, Великобритания.Polaris — это дифрактометр с высоким потоком и средним разрешением, который особенно подходит для быстрого сбора данных и работы с образцами в необычных условиях, что делает его идеальным выбором для эксперимента in situ . Недавнее обновление Polaris позволяет собирать дифракционные данные хорошего качества даже с очень маленькими образцами (Lindsay-Scott et al. , 2014).

Протоколы сбора данных

В любом эксперименте на месте необходимо достичь баланса между электрохимией и структурными данными, которые будут собраны.Для дифракции нейтронов на порошке требуются образцы большего размера, чем для соответствующего эксперимента по дифракции рентгеновских лучей. В наших первых экспериментах мы решили максимально сохранить электрохимию, что привело к использованию более тонкой ячейки в форме таблетки (толщиной ~ 1–2 мм), чем обычно требуется для дифракции нейтронов. Это привело к ограничениям параметров, которые можно было извлечь из многофазного уточнения Ритвельда, таких как значимые тепловые параметры. На рисунке 1C показано качество данных из 5-минутной коллекции данных порошковой дифракции нейтронов на элементах на основе CoS 2 и CoNi 2 S 4 .Гораздо лучшее качество данных может быть получено для ячейки CoNi 2 S 4 , преимуществом которой является несколько более толстый образец, а также более высокая длина рассеяния нейтронов никеля (10,3 фм) по сравнению с кобальтом (2,49 фм) и сера (2,85 мкм). Данные были проанализированы путем проведения многоэтапных уточнений Ритвельда. На рисунке 1D показана многофазная аппроксимация Ритвельда для 5-минутного набора данных, собранных во время разряда тепловой батареи, в которой в качестве материала катода использовался CoNi 2 S 4 .Это указывает на то, что данные хорошего качества часто можно получить за несколько минут при использовании нейтронной дифракции, но это зависит от исследуемого образца.

Во время эксперимента in situ важно свести к минимуму вклад в дифракционную картину от частей окружения образца, и мы смогли сделать это, отрегулировав размеры падающего пучка нейтронов, чтобы они соответствовали геометрии образец тепловой батареи, а также использование материалов, защищающих от нейтронов (нитрид бора), для покрытия частей окружающей среды образца, которые могут рассеиваться (и могут способствовать дифракционной картине).Надежность источника нейтронов расщепления также может быть сложной задачей во время таких экспериментов на месте , когда короткие перерывы в пучке из-за незначительных неисправностей ускорителя могут привести к «пробелам» в данных, но, к счастью, для наших экспериментов, проведенных до настоящего времени , это не было проблемой.

Что касается разрядки аккумуляторной батареи, использовались два подхода. Во-первых, использовался потенциостатический разряд, при котором данные собирались при фиксированных изопотенциалах.Изопотенциалы определяются с помощью разряда батареи ex-situ в нашей домашней лаборатории перед нашим экспериментом in-situ , чтобы обеспечить сбор данных дифракции на ключевых плато на профиле разряда. На изопотенциалах собираются более длинные наборы дифракционных данных, а при переключении между изопотенциалами происходит более быстрый сбор данных. В качестве альтернативы может быть проведен гальваностатический разряд, во время которого непрерывно собирается большое количество дифракционных картин в течение коротких промежутков времени (например,г., по 5 мин), которые впоследствии могут быть суммированы для получения наборов данных более высокого качества по плато в профиле расхода. Мы добились успеха с обоими типами измерений, но мы обнаружили, что на сегодняшний день было трудно получить значимые возможности из наших экспериментов на месте .

Подготовка проб

Образцы для экспериментов готовили путем последовательного прессования порошков для анода, электролита/сепаратора и катода в таблетки. Последовательное прессование дает возможность сделать хороший контакт между каждым слоем.Затем относительно просто обращаться с таблеткой и загружать ее в среду для проб in situ внутри перчаточного бокса. Предпочтительной эвтектикой для электролита является эвтектика KCl-LiCl (температура плавления = 352°C). При комнатной температуре на порошковой нейтронограмме присутствуют пики от электролита, но при нагреве выше температуры плавления электролита пики исчезают, что опять же упрощает анализ данных за счет уменьшения количества фаз, наблюдаемых на нейтронограмме. .

Тематические исследования: тепловые батареи, использующие сульфиды переходных металлов в качестве катодов

Как обсуждалось ранее, дисульфиды переходных металлов MS 2 (где M = Fe, Co и Ni) являются одними из наиболее часто используемых катодных материалов для тепловых батарей, и действительно, именно эти материалы легли в основу нашего первого исследований тепловых батарей на месте (Payne et al. , 2017; Payne et al., в процессе подготовки). Кроме того, в нашей недавней синтетической и электрохимической работе рассматривались некоторые другие сульфиды переходных металлов в качестве потенциальных катодов для тепловых батарей (Giagloglou et al., 2016, 2017; Giagloglou et al., в процессе подготовки).

В нашем первом исследовании на месте рассматривался разряд тепловой батареи, в которой в качестве катода использовался NiS 2 (конверсионный материал), Li 13 Si 4 в качестве анода, эвтектика KCl-LiCl в качестве электролит и MgO в качестве сепаратора (Payne et al., 2017). Этот эксперимент проводился при 520°C, что, насколько нам известно, является самой высокой температурой, проведенной на сегодняшний день.На рис. 2 показаны некоторые результаты этого эксперимента, в том числе пленочный график дифракционных данных, собранных во время разряда батареи, график эволюции фазовой доли и профиля разряда в ходе эксперимента и, наконец, изменения в кристаллической структуре Ni. -содержащие виды во время сброса. В нашем исследовании мы смогли сопоставить эволюцию кристаллических фаз с плато, наблюдаемым в профиле разряда аккумулятора, и в общей сложности на дифрактограммах наблюдались четыре фазы, содержащие никель.Пленочный график данных дифракции показывает эволюцию кристаллических фаз при разряде и показан на рисунке 2А. Уточнение Ритвельда использовалось для извлечения фазовых фракций из данных дифракции. Это позволяет сопоставить фазовые доли с электрохимическими данными и, в частности, с плато в профиле напряжения разряда. На рис. 2В показано изменение фазовой доли и напряжения на ячейке во время разряда. Это показывает, что плато в профиле напряжения разряда при ~1.7 В было связано с превращением NiS 2 в NiS, в то время как плато при ~ 1,4–1,3 В было связано с превращением NiS в Ni 3 S 2 . Мы не наблюдали Ni 7 S 6 , который ранее наблюдался в ячейках, исследованных при комнатной температуре, и это привело нас к предложению нового механизма разряда для NiS 2 при использовании его в качестве катода (Payne et al. ., 2017). Структуры Ni-содержащих фаз, которые были идентифицированы во время разряда, показаны на рисунке 2C.Следует также отметить, что мы также наблюдали изменения параметра ячейки фазы NiS, что свидетельствует об области твердого раствора, и хотя изменения состава этой фазы не могли быть точно определены, возможно, что это изменение параметра ячейки параметр был обусловлен либо нестехиометрической фазой Ni 1-x S, либо некоторым включением Li в NiS. Было особенно полезно собрать данные синхротронной порошковой рентгеновской дифракции на катоде после наших данных дифракции нейтронов на месте , поскольку это позволило окончательно идентифицировать все присутствующие компоненты ячейки, поскольку мы извлекли выгоду из высокой интенсивности и разрешения синхротрона. источник.Это подчеркивает важность использования дополнительных методов (где это возможно) для улучшения понимания изучаемой системы.

Рисунок 2 . Результаты теплового разряда батареи на месте с использованием NiS 2 в качестве катода (Payne et al. , 2017). (A) Кинопленка данных дифракции нейтронов, собранных во время разрядки аккумулятора. Обратите внимание, что ось y не является линейной функцией времени. (B) Изменение доли фаз и напряжения в ходе эксперимента. (C) Кристаллические структуры частиц, содержащих Ni, наблюдаемые в процессе разрядки аккумулятора. (A,B) Copyright Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA и воспроизведены из Payne et al. (2017) с разрешения.

Li 13 Si 4 — анод, обычно используемый в тепловых батареях. Однако в наших исследованиях in situ на сегодняшний день сочетание большой элементарной ячейки и низкой симметрии структуры Li 13 Si 4 , которая затем прессуется в таблетку, означает, что особенно трудно изучить изменения структуры материала анода во время разряда.Хотя силициды лития хорошо изучены различными методами, включая дифракцию монокристаллов и ЯМР, гораздо меньше известно об их поведении при высоких температурах, включая высокотемпературную кристаллографию (Key et al. , 2009, 2011; Zeilinger and Faessler). , 2013; Zeilinger et al., 2013a,b). Также возможно, что Li 13 Si 4 (и родственные фазы) в значительной степени аморфны во время разряда батареи, поскольку известно, что электрохимически обусловленная аморфизация происходит в литий-ионных батареях при поглощении лития, когда Si используется в качестве анода (Limthongkul et др., 2003а,б). Проблемы, связанные с изучением материала анода, подчеркивают, что часто остаются вопросы после эксперимента на месте , а это означает, что такие эксперименты часто могут нуждаться в последующих исследованиях, чтобы полностью понять интересующую систему.

Ограничение исследований на месте методами, основанными на дифракции, означает, что можно легко пренебречь любыми аморфными компонентами. В случае термобатареи присутствие расплавленных солевых электролитов может упростить анализ данных за счет уменьшения количества кристаллических фаз, наблюдаемых в дифракционной картине при рабочей температуре устройства. Однако могут быть случаи, когда нас интересует количество аморфного материала в батарее. Использование кристаллического керамического сепаратора в тепловых батареях особенно полезно, поскольку его можно использовать в качестве внутреннего стандарта для количественного определения аморфного содержания в батарее. Важность понимания некристаллических фаз недавно была подчеркнута в исследовании синтеза in-situ литий-ионного проводника Li 7 La 3 Zr 2 O 12 .Это количественно определило долю расплавленных/аморфных фаз, присутствующих в этой системе, и обнаружило, что присутствие карбонатного расплава способствует синтезу Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (Rao et al., 2015). .

Другие технологии высокотемпературных аккумуляторов: натриево-металлогалогенные аккумуляторы

Следует отметить, что термобатареи — не единственная технология высокотемпературных аккумуляторов. Натриево-металлогалогенные батареи, которые также часто называют «ZEBRA» (Исследования батарей с нулевым уровнем выбросов), представляют собой еще одну технологию высокотемпературных батарей, которая была изучена с использованием методов in-situ (Zinth et al. , 2015, 2016). Эти ячейки обычно работают при температуре около 300°C и также были исследованы методом дифракции нейтронов in situ (Zinth et al., 2015). Данные дифракции нейтронов с пространственным разрешением собирались в разных точках внутри катода такой ячейки, что позволяло отслеживать фронты реакции по мере их прохождения через батарею (Zinth et al., 2015). Нейтронная томография и рентгенография на месте использовались для исследования изменений в морфологии компонентов ячейки во время циклирования батареи (Zinth et al., 2016). Фазовое развитие в батареях с галогенидом металла натрия и присутствие промежуточных соединений также изучались с использованием in-situ энергодисперсионной рентгеновской дифракции, что позволило получить как пространственную, так и кинетическую информацию о процессе заряда/разряда батареи (Russenbeek и др., 2011).

Выводы

Хотя большинство исследований аккумуляторов на месте были сосредоточены на батареях, которые работают при комнатной температуре, другие аккумуляторные технологии, такие как термальные батареи и аккумуляторы с галогенидом металла натрия, работают при более высоких температурах и требуют исследований на месте для проводить при повышенной температуре, чтобы лучше понять происходящие в них процессы. Наша недавняя работа на месте успешно исследовала и пролила свет на процессы, происходящие в тепловых батареях во время разряда при их высоких рабочих температурах около 500°C. Насколько нам известно, мы считаем, что это самые высокие температурные исследования батарей на месте, проведенные на сегодняшний день. Мы также должны отметить, что исследования с использованием дополнительных методов, таких как синхротронное тестирование PXRD после батареи, имеют такие преимущества, как высокое разрешение и интенсивность, которые могут помочь однозначно идентифицировать продукты, образующиеся во время разрядки батареи.Хотя улучшения можно предвидеть и есть еще много вопросов, на которые нужно ответить, эта работа прокладывает путь для будущих высокотемпературных исследований батарей на месте .

Вклад авторов

JLP стал соавтором статьи, провел эксперименты и проанализировал данные. KG подготовили образцы и провели эксперименты. Компания GC разработала образец среды и провела эксперименты. ЦК проводил эксперименты. JDP и RS провели эксперименты и написали рукопись в соавторстве.RG и JI написали рукопись в соавторстве и руководили исследованиями.

Финансирование

Мы благодарим AWE и EPSRC (EP/P007821/1) за поддержку этой исследовательской программы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим STFC за предоставление времени дифракционного пучка нейтронов и Diamond Light Source за предоставление времени пучка дифракции рентгеновских лучей.

Ссылки

Баласубраманиан, М., Сун, X., Ян, X. К., и Макбрин, Дж. (2001). In situ Рентгенодифракционные и рентгеноабсорбционные исследования высокоскоростных литий-ионных аккумуляторов. Источники питания J. 92, 1–8. doi: 10.1016/s0378-7753(00)00493-6

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Берг, Х. , и Томас, Дж. О. (1999). Нейтронографическое исследование электрохимически делитированной шпинели LiMn 2 O 4 . Ионика твердого тела , 126, 227–234.doi: 10.1016/s0167-2738(99)00235-0

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Бергстром О., Андерссон А.М., Эдстром К. и Густафссон Т. (1998). Нейтронографическая ячейка для изучения процессов внедрения лития в электродные материалы. J. Appl. Кристаллогр. 31, 823–825. дои: 10.1107/s002188989800538x

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Biendicho, J.J., Roberts, M., Offer, C., Noreus, D., Widenkvist, E., Smith, R.I., et al.(2014). Новая in-situ нейтронографическая ячейка для электродных материалов. Источники питания J. 248, 900–904. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.09.141

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Боркевич, О. Дж., Шьям, Б., Видерек, К. М., Курц, К., Чупас, П. Дж., и Чепмен, К. В. (2012). Электрохимическая ячейка AMPIX: универсальный прибор для in situ рассеяния рентгеновских лучей и спектроскопических измерений. J. Appl. Кристаллогр. 45, 1261–1269.дои: 10.1107/s0021889812042720

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Брант, В. Р., Робертс, М., Густафссон, Т., Бьендичо, Дж. Дж., Халл, С., Эренберг, Х., и соавт. (2016). Большой формат в операндо намоточной ячейке для анализа динамики структуры литиевых вставок. Источники питания J. 336, 279–285. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.10.071

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Джаглоглоу, К., Пейн, Дж. Л., Крауч, К., Говер, Р.К. Б., Коннор, П. А., и Ирвин, Дж. Т. С. (2016). Трисульфид циркония как перспективный катодный материал для литиевых первичных тепловых аккумуляторов. Дж. Электрохим. соц. 163, А3126–А3130. дои: 10.1149/2.1351614jes

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Джаглоглоу, К. , Пейн, Дж. Л., Крауч, К., Говер, Р. К. Б., Коннор, П. А., и Ирвин, Дж. Т. С. (2017). Синтез и электрохимическое исследование CoNi 2 S 4 в качестве нового катодного материала в первичной литиевой тепловой батарее. Дж. Электрохим. соц. 164, А2159–А2163. дои: 10.1149/2.1171709jes

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Gu, Q.F., Kimpton, J.A., Brand, H.E.A., Wang, Z.Y., and Chou, S.L. (2017). Решение ключевых задач в исследованиях аккумуляторов с использованием in situ синхротронных и нейтронных методов. Доп. Энергия Матер. 7:1602831. doi: 10.1002/aenm.201602898

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Гвидотти, Р. А., и Массет, П.(2006). Технология термически активированных («тепловых») аккумуляторов. Часть I: Обзор. Источники питания J. 161, 1443–1449. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.06.013

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Гвидотти, Р. А., и Массет, П. Дж. (2008). Технология термоактивируемых («тепловых») аккумуляторов — Часть IV. Анодные материалы. Источники питания J. 183, 388–398. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.04.090

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Херклоц, М., Scheiba, F., Hinterstein, M., Nikolowski, K., Knapp, M., Dippel, A.C., et al. (2013). Достижения в in situ порошковой дифракции материалов аккумуляторов: тематическое исследование новой линии луча P02.1 в DESY, Гамбург. J. Appl. Кристаллогр. 46, 1117–1127. дои: 10.1107/s0021889813013551

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ки Б., Бхаттачарья Р., Моркретт М., Сезнек В., Тараскон Дж. М. и Грей С. П. (2009). Исследования ЯМР в реальном времени структурных изменений в кремниевых электродах для литий-ионных аккумуляторов. Дж. Ам. хим. соц. 131, 9239–9249. дои: 10.1021/ja8086278

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ки, Б. , Моркретт, М., Тараскон, Дж. М., и Грей, С. П. (2011). Анализ функции парного распределения и исследования ЯМР твердого тела кремниевых электродов для литий-ионных аккумуляторов: понимание механизмов (де)литирования. Дж. Ам. хим. соц. 133, 503–512. дои: 10.1021/ja108085d

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ким, Т., Song, B.H., Lunt, A.J.G., Cibin, G., Dent, A.J., Lu, L., et al. (2016). Исследование методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии Operando обратимости атомной фазы с вейвлет-преобразованием в оксидном катоде на основе марганца с высоким содержанием лития. Хим. Матер. 28, 4191–4203. doi: 10.1021/acs.chemmater.6b00522

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Limthongkul, P., Jang, Y.I., Dudney, N.J., and Chiang, Y.M. (2003a). Электрохимически управляемая твердотельная аморфизация в литий-металлических анодах. Источники питания J. 119, 604–609. doi: 10.1016/s0378-7753(03)00303-3

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Limthongkul, P. , Jang, Y.I., Dudney, N.J., и Chiang, Y.M. (2003b). Электрохимически управляемая аморфизация в твердом состоянии в литий-кремниевых сплавах и последствия для хранения лития. Acta Mater. 51, 1103–1113. doi: 10.1016/s1359-6454(02)00514-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Линдси-Скотт, А., Добсон, Д., Nestola, F., Alvaro, M., Casati, N., Liebske, C., et al. (2014). Порошковая дифракция времяпролетных нейтронов с миллиграммовыми образцами: кристаллические структуры постперовскитов NaCoF 3 и NaNiF 3 . J. Appl. Кристаллогр. 47, 1939–1947 гг. doi: 10.1107/s1600576714021803

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Массет П. и Гвидотти Р. А. (2007). Технология термоактивируемых (термических) аккумуляторов — Часть II. Расплавленные солевые электролиты. Источники питания Дж. 164, 397–414. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.10.080

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Массет, П. Дж., и Гвидотти, Р.А. (2008a). Технология термоактивируемых («термических») аккумуляторов — часть IIIa: катодный материал FeS 2 . Источники питания J. 177, 595–609. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.11.017

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Массет, П.Дж., и Гвидотти, Р.А. (2008b). Технология термоактивируемых («термических») аккумуляторов.Часть IIIб. Катодные материалы на основе серы и оксидов. Источники питания J. 178, 456–466. doi: 10.1016/j.jpowsour.2007.11.073

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Моркретт, М., Лериш, Дж. Б., Пату, С., Вурм, К., и Маскелье, К. (2003). In situ Рентгеновская дифракция при экстракции лития из ромбоэдрического и моноклинного Li 3 V2(PO4)3. Твердотельная буква ECS . 6, А80–А84. дои: 10.1149/1.1563871

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пейн, Дж.L., Percival, J.D., Giagloglou, K., Crouch, C. J., Carins, G.M., Smith, R.I., et al. (2017). Термический разряд батареи на месте с использованием NiS 2 в качестве материала катода. Химэлектрохим . 4, 1916–1923 гг. doi: 10.1002/celc.201700095

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Печер, О., Карретеро-Гонсалес, Дж., Гриффит, К.Дж., и Грей, К.П. (2017). Методы материалов: ЯМР в исследованиях аккумуляторов. Хим. Матер. 29, 213–242. дои: 10.1021/acs.chemmater.6b03183

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Прето С.К., Томчук З., Вонвинбуш С. и Роше М.Ф. (1983). Реакции электродов FeS 2 , CoS 2 и NiS 2 в расплавленных электролитах LiCl-KCl. Дж. Электрохим. соц. 130, 264–273. дои: 10.1149/1.2119692

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Рао Р.П., Гу В.Ю., Шарма Н., Петерсон В.К., Авдеев М. и Адамс С. (2015). In situ нейтронографический мониторинг образования Li 7 La 3 Zr 2 O 12 : к рациональному синтезу гранатовых твердых электролитов. Хим. Матер. 27, 2903–2910. doi: 10.1021/acs.chemmater.5b00149

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Робертс, М., Бьендичо, Дж. Дж., Халл, С., Беран, П., Густафссон, Т., Свенссон, Г., и соавт. (2013). Разработка новой испытательной камеры для литий-ионных батарей для измерений нейтронной дифракции на месте. Источники питания J. 226, 249–255. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.10.085

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Russenbeek, J., Gao, Y., Zhong, Z., Croft, M., Jisrawi, N., Ignatov, A., et al. (2011). In situ Рентгеновская дифракция прототипов ячеек с галогенидом металла натрия Электрохимическое профилирование во времени и пространстве. Источники питания J. 196, 2332–2339. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.10.023

Полнотекстовая перекрестная ссылка

Шарма, Н., Панг, В.К., Го, З.П., и Петерсон, В.К. (2015). In situ Дифрактометрические исследования электродных материалов в перезаряжаемых батареях. Чемсущем , 8, 2826–2853. doi: 10.1002/cssc.201500152

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шарма, Н., и Петерсон, В.К. (2012). In situ Исследования порошковой нейтронной дифракции литий-ионных аккумуляторов. J. Твердотельная электрохимия. 16, 1849–1856 гг. doi: 10.1007/s10008-011-1567-5

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Юн, В.С., Грей, К.П., Баласубраманян, М., Ян, X.К., и Макбрин, Дж. (2003). In situ Рентгеновское абсорбционное спектроскопическое исследование LiNi 0,5 Mn 0,5 O 2 катодного материала во время электрохимического циклирования. Хим. Матер. 15, 3161–3169. doi: 10.1021/cm030220m

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zeilinger, M., Benson, D., Haussermann, U., and Fassler, T. F. (2013a). Рост монокристаллов и термодинамическая стабильность Li 17 Si 4 . Хим. Матер. 25, 1960–1967. doi: 10.1021/cm400612k

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zeilinger, M., Kurylyshyn, I.M., Haussermann, U., and Fassler, T.F. (2013b). Пересмотр фазовой диаграммы Li-Si: открытие и рентгеноструктурное определение монокристаллической высокотемпературной фазы Li 4.11 Si. Хим. Матер. 25, 4623–4632. doi: 10.1021/см4029885

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Зинт, В., Шульц М., Зайдлмайер С., Занон Н., Жиль Р. и Хофманн М. (2016). Нейтронная томография и рентгенография на ячейке с галогенидом металла натрия в рабочих условиях. Дж. Электрохим. соц. 163, А838–А845. дои: 10.1149/2.0181606jes

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Zinth, V., Seidlmayer, S., Zanon, N., Crugnola, G., Schulz, M., Gilles, R., et al. (2015). In situ дифракция нейтронов с пространственным разрешением на галогенидно-натриевой батарее.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.