Литиево ионный аккумулятор. Литий-ионные аккумуляторы: преимущества, мифы и реальность

Какие преимущества имеют литий-ионные аккумуляторы перед свинцово-кислотными. Насколько безопасны литий-ионные батареи. Каковы реальные сроки службы и эффективность различных типов аккумуляторов. Какие мифы существуют о литий-ионных аккумуляторах.

Преимущества литий-ионных аккумуляторов перед свинцово-кислотными

Литий-ионные аккумуляторы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционными свинцово-кислотными батареями:

• Более высокая удельная энергоемкость (в 3-4 раза выше)
• Отсутствие эффекта памяти
• Низкий саморазряд (2-3% в месяц против 15-20% у свинцово-кислотных)
• Высокий КПД (более 95% против 70-80%)
• Быстрая зарядка (1-2 часа против 6-8 часов)
• Большее количество циклов заряд-разряд (до 5000 против 300-500)
• Широкий температурный диапазон эксплуатации
• Отсутствие обслуживания в процессе эксплуатации

Благодаря этим преимуществам литий-ионные аккумуляторы активно вытесняют свинцово-кислотные во многих сферах применения, особенно в портативной электронике и электротранспорте.

Безопасность литий-ионных аккумуляторов: мифы и реальность

Одним из распространенных мифов является представление о повышенной опасности литий-ионных аккумуляторов. Действительно, первые образцы таких батарей в 1980-х годах имели проблемы с безопасностью. Однако современные литий-ионные аккумуляторы, особенно литий-железо-фосфатные (LiFePO4), обладают высоким уровнем безопасности благодаря:

• Использованию стабильных и безопасных химических соединений
• Наличию встроенных систем управления батареей (BMS)
• Применению защитных клапанов в каждой ячейке
• Многоуровневым системам защиты от перезаряда, глубокого разряда и короткого замыкания

При правильной эксплуатации современные литий-ионные аккумуляторы не представляют опасности и широко используются даже в таких ответственных приложениях, как электромобили и авиация.

Сравнение эффективности и сроков службы различных типов аккумуляторов

Рассмотрим сравнительные характеристики разных типов аккумуляторов на примере батарей для погрузочной техники:

• Свинцово-кислотные:
  • Срок службы: 1000-1500 циклов
  • Глубина разряда: 50-80%
  • Время заряда: 6-8 часов
  • КПД: 70-80%
• Гелевые:
  • Срок службы: до 1200 циклов
  • Глубина разряда: до 60%
  • Время заряда: 10-12 часов
  • КПД: 80-85%
• Литий-ионные:
  • Срок службы: 3000-5000 циклов
  • Глубина разряда: до 80%
  • Время заряда: 1-2 часа
  • КПД: 95-98%

Как видно из сравнения, литий-ионные аккумуляторы значительно превосходят свинцово-кислотные по всем ключевым параметрам.

Развенчание мифов о литий-ионных аккумуляторах

Рассмотрим некоторые распространенные заблуждения о литий-ионных аккумуляторах:

Миф 1: Литий-ионные аккумуляторы опасны

Реальность: Современные литий-ионные аккумуляторы, особенно литий-железо-фосфатные, обладают высоким уровнем безопасности благодаря стабильной химии и многоуровневым системам защиты.

Миф 2: Литий-ионные аккумуляторы недостаточно надежны для промышленного применения

Реальность: Литий-ионные батареи успешно применяются в электромобилях, погрузчиках и даже авиации, демонстрируя высокую надежность при правильной эксплуатации.

Миф 3: Литий-ионные аккумуляторы слишком дороги

Реальность: Хотя начальная стоимость литий-ионных батарей выше, их длительный срок службы, высокая эффективность и отсутствие необходимости в обслуживании делают их экономически выгодными в долгосрочной перспективе.

Области применения литий-ионных аккумуляторов

Благодаря своим преимуществам литий-ионные аккумуляторы находят широкое применение в различных сферах:

• Портативная электроника (смартфоны, ноутбуки, планшеты)
• Электротранспорт (электромобили, электроскутеры, электровелосипеды)
• Складская техника (погрузчики, штабелеры, электротележки)
• Системы бесперебойного питания
• Возобновляемая энергетика (накопители энергии для солнечных и ветровых электростанций)
• Авиация и космонавтика

Расширение сфер применения литий-ионных аккумуляторов способствует снижению их стоимости и дальнейшему совершенствованию технологии.

Перспективы развития литий-ионных аккумуляторов

Технология литий-ионных аккумуляторов продолжает активно развиваться. Основные направления развития включают:

• Увеличение удельной емкости
• Повышение безопасности
• Ускорение процесса зарядки
• Снижение стоимости производства
• Разработка новых типов электродных материалов
• Создание твердотельных литий-ионных аккумуляторов

Ожидается, что в ближайшие годы литий-ионные аккумуляторы станут еще более эффективными, безопасными и доступными, что приведет к их еще более широкому распространению.

Экологические аспекты использования литий-ионных аккумуляторов

Важным аспектом применения литий-ионных аккумуляторов является их влияние на окружающую среду. С одной стороны, использование таких батарей способствует развитию экологически чистого транспорта и возобновляемой энергетики. С другой стороны, возникают вопросы, связанные с добычей лития и утилизацией отработавших аккумуляторов.

Для решения этих проблем ведутся работы по нескольким направлениям:

• Разработка более экологичных методов добычи лития
• Создание эффективных технологий переработки литий-ионных аккумуляторов
• Поиск альтернативных материалов для производства аккумуляторов
• Увеличение срока службы батарей для снижения объемов отходов

Развитие этих направлений позволит сделать использование литий-ионных аккумуляторов еще более экологически безопасным.

Как восстановить литий-ионный аккумулятор? | Voltmarket

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 19-01-2021

Литий-ионные аккумуляторы являются, вероятно, одним из самых востребованных расходников в мире. Они эксплуатируются повсюду: от портативной электроники до электромобилей. К сожалению, элементы любой аккумуляторной батареи подвержены деградации вне зависимости от того, эксплуатируется аккумулятор или нет. Иногда АКБ выходит из строя значительно раньше, чем заканчивается потенциальный срок службы.

Если батарея не подает признаков жизни, а сейчас же заменить ее возможности нет, пользователи нередко задаются вопросом, как восстановить литий-ионный аккумулятор. На самом деле это возможно, но только в том случае, если причина неисправности не кроется в активных компонентах.

Рассмотрим ситуации, когда есть смысл пытаться спасти литий-ионный или полимерный аккумулятор, а когда — нет.

Почему аккумулятор не работает

Практически у каждого возникала ситуация, что шуруповерт, смартфон или даже ноутбук попросту не включается, а подключение к зарядному устройству положительных результатов не дает. Если в устройстве используется проприетарная аккумуляторная батарея, а не сборка из стандартных элементов (например 18650), долго искать не надо. Если же аккумулятор (как в шуруповерте или домашнем телефоне) представляет собой сборку, причиной неисправности могут стать вышедшие из строя отдельные элементы. В таком случае неисправные элементы придется искать при помощи вольтметра и, возможно, нагрузочной вилки.

Имея на руках неисправный li-ion аккумулятор, первым делом следует изучить его внешний вид. Если есть следы вздутия (наиболее явно они видны в аккумуляторах мобильных телефонов, когда как в цилиндрических элементах 18650 и других надо внимательно смотреть на основания), о ремонте можно забыть. Восстановление литий-ионных аккумуляторов со следами вздутия невозможно, а их дальнейшая эксплуатация и вовсе опасна. Придется купить новый аккумулятор. В случае с аккумулятором на основе сборки можно попробовать заменить лишь неисправные элементы. Причиной вздутия является образование газов из-за нарушения обмена ионов между анодом и катодом. Если давление слишком высокое, в корпусе может образоваться пробой и из-за контакта с воздухом аккумуляторная батарея воспламенится. Если бескорпусный литий-ионный аккумулятор (чаще всего такие используются в современных смартфонах) был согнут, почти наверняка со временем он в лучшем случае вздуется, а в худшем — воспламенится. Если же причиной неисправности не является физическое воздействие, то это может быть банальная деградация в процессе старения. Если Вы уверены, что аккумулятор “умер” раньше положенного, а физических повреждений нет, возможно его можно ненадолго оживить.

Восстанавливаем литий-ионный аккумулятор

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что далеко не всегда можно продлить жизнь батарее. Рассмотрим ситуацию, когда ненадолго спасти аккумулятор все-таки можно.

Если электроприбор по какой-либо причине длительное время не востребован, а перед хранением аккумулятор не был заряжен, высока вероятность, что АКБ уйдет в глубокий разряд из-за процесса саморазряда. В таком состоянии аккумулятор начинает деградировать, а его напряжение продолжает падать. В один прекрасный момент напряжение упадет до значения, когда контроллер заряда начнет воспринимать АКБ как неисправную и зарядке поддаваться больше не будет. С таким часто сталкивались покупатели некачественных китайских планшетов и смартфонов: бракованный или изначально уставший аккумулятор при разряде гаджета быстро пересекал недопустимое значение напряжения, при котором контроллер воспринимает его как “мертвый”. Причина такого поведения контроллера в том, что при достижении слишком низкого напряжения в батарее происходят необратимые процессы, из-за чего в целях безопасности контроллер не дает использовать АКБ.

Чтобы восстановить безнадежно разряженную батарею, следует зарядить его напрямую, минуя контроллер. Для этого подключите к АКБ источнику питания с напряжением не более 4,2В (если речь идет об одном элементе или аккумуляторе смартфона). Ток также стоит ограничить до низкого значения, желательно не более 100 мАч. Следите за состоянием аккумулятора и проверяйте, поднимается ли его напряжение. Если он набирает емкость, значит его получится восстановить. Когда уровень заряда превысит некий недопустимый минимальный предел, его можно будет заряжать обычным способом. Обращаем внимание, что пережившая глубокий разряд литий-ионная аккумуляторная батарея потеряет значительную часть емкости и долгую эксплуатацию не переживет. Все равно надо будет задуматься о замене элемента.

Восстановление литий-ионных аккумуляторов 18650 может быть несколько проще, так как обычно они подключены к внешнему контроллеру, а встроенный может отсутствовать. В таком случае Вам следует просто подключить глубоко разряженный элемент в блоку питания. Не перепутайте полярности!

Помимо описанного выше способа, в интернете можно найти массу способов восстановить литий-ионный аккумулятор, которые могут показаться немного дикими. В большинстве случаев они опасны и не действенны, поэтому рассматривать их не будем. Хотя о некоторых из них имеется масса положительных отзывов. К примеру, в сети много разговоров о том, что можно поместить аккумулятор в морозильную камеру на полчаса, после чего несколько минут его заряжать. Затем надо дать батарее естественным образом согреться, после чего можно заряжать ее штатным способом. Возможно, сильный холод влияет на полупроводниковые компоненты, используемые в контроллере, и защита перестает препятствовать заряду. Пары минут достаточно для вывода АКБ из глубокого разряда, а уже основной заряд следует проводить после естественного нагрева. Мы такой способ не рекомендуем, ровно как и описанный изначально самый действенный: все на свой страх и риск.

Что же делать?

В любой теме, которая касается восстановления аккумулятора любого типа, можно подвести один и тот же итог: лучше не искать способ восстановить АКБ, а изначально не допускать ее выхода из строя, строго следуя требованиям по эксплуатации, к которым относятся:

• Заряжайте аккумулятор только качественным зарядным устройством. Если оборудование комплектуется зарядным устройством, волноваться не стоит. В ином случае следует купить соответствующий прибор, а не использовать кустарные методы.
• Не допускайте глубокий разряд. Чаще всего причиной глубокого разряда является неправильное хранение без предварительного заряда и дальнейшего контроля емкости. Если устройство не эксплуатируется, аккумулятор все равно требуется периодически заряжать.
• Не допускайте хранение и эксплуатацию аккумулятора при слишком высокой или низкой температуре. Неблагоприятная среда является наиболее частой причиной деградации элементов аккумулятора.

Литиево-ионные аккумуляторы из вторсырья окажутся не хуже новых

По сравнению с другими источниками автономного питания литиево-ионные аккумуляторы выпускаются в относительно небольших объёмах, но рост парка электромобилей качнёт ситуацию в другую сторону. Пройдёт пять или десять лет и объём отработанных литиево-ионных аккумуляторов превысит несколько миллионов тонн в год. Это не только рост потребления редких ресурсов в виде лития, кобальта и других материалов, которые не бесконечны, это также загрязнение земли и вод от отработанных батарей. Не пора ли об этом подумать?

Восстановленный материал для катода литиево-ионного аккумулятора (University of California San Diego)

Сегодня утилизируется примерно 5 % отработавших свой ресурс литиево-ионных аккумуляторов. Это очень маленькая цифра на фоне ожидаемого спроса на данный вид батарей. Перед учёными стоит задача создать техпроцесс по доступной утилизации аккумуляторов или, в идеальном случае, по повторному использованию материалов в новой продукции. Такой техпроцесс разработан в лаборатории Калифорнийского университета в Сан-Диего (University of California San Diego).

Профессор Женг Чен (Zheng Chen) разработал технологию восстановления материала катода отработанной литиево-ионной батареи. Техпроцесс с небольшими изменениями одинаково подходит для восстановления литиево-кобальтового оксида и соединения NMC (никеля, марганца и кобальта). В первом случае речь идёт о катодах из аккумуляторов для электроники, а во втором — о катодах из аккумуляторов для электромобилей (преимущественно).

Лабораторные опыты подтвердили полное восстановление катода (University of California San Diego)

Отработанный катод, лишившийся большей части ионов лития и с нарушенной кристаллической решёткой соединения, помещается в щелочной раствор с солями лития. Затем происходит быстрый и кратковременный нагрев смеси до 800 градусов по Цельсию, после чего раствор медленно остывает. Если из прошедшего такую обработку материала снова создать катод для литиево-ионного аккумулятора, то батарея будет вести себя как будто она сделана из совершенно новых и только что добытых материалов. Тесты в лаборатории показали, что аккумулятор с катодом из восстановленного материала ни в чём не уступает аккумулятору с катодом, изготовленным из свежего сырья.

Новейшие автомобильные литиево-ионные аккумуляторы Samsung

Разработка учёных убивает нескольких зайцев. Экономятся земные ресурсы, отходы не будут засорять окружающую среду, а аккумуляторы из «вторсырья» могут стать дешевле. Предложенный профессором Женг Ченом техпроцесс вдвое экономичнее задействованных сегодня при переработке катодов. Так, на восстановление первичных свойств материала уходит 5,9 мегаджоулей, что эквивалентно трём четвёртым бокала бензина. Для внедрения техпроцесса на производство необходимо создать автоматизированную систему извлечения катодов из аккумуляторов вне зависимости от формфактора батарей и адаптировать лабораторные операции до промышленного уровня. Планируется, что переработкой будут заниматься предприятия, расположенные в Азии.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Правда и мифы о литий-ионных и свинцово-кислотных аккумуляторах

Рано или поздно каждый собственник складской техники сталкивается с тем, что ему нужно купить новый электропогрузчик или заменить на своём погрузчике отслужившую свой срок аккумуляторную батарею. Такая же задача может стоять и в отношении остальной складской техники — электротележек, штабелёров, комплектовщиков и т.д. Одной из важных задач в этом случае будет вопрос, какой тип аккумулятора выбрать? Поставщики тяговых батарей для напольного грузоподъемного транспорта предлагают как классические свинцово-кислотные аккумуляторы, так и необслуживаемые клапанно-регулируемые или гелевые батареи. Альтернативой свинцово-кислотным аккумулятором является более современный литий-ионный (литий-железо-фосфатный) источник питания. Правда многие потребители до сих пор опасаются данной технологии и по старинке используют аккумуляторы старого типа. Такой подход на наш взгляд может быть из-за недостатка информации о плюсах и минусах тяговых аккумуляторов различных типов. Ниже мы попытаемся развеять мифы о литий-ионных аккумуляторах.

Перейти на страницу товара: Li-Ion тяговая батарея→

---

Миф первый

Литий-ионные аккумуляторы не безопасны и лучше их не использовать в качестве источника питания электрического погрузчика, штабелёра, электротележки. Они могут взрываться, самовозгораться, поэтому лучше с ними не связываться

Трудно было бы с этим спорить, если бы мы были в 80-х годах прошлого века. Действительно первые образцы литий-ионных батарей не отличались высокой безопасностью. При работе такой батареи существовал риск короткого замыкания внутри элементов, нагрева и даже возгорания. Обычно это могло произойти в конце срока службы по причине низкой химической стабильности компонентов батареи.

В первых коммерческих литий-ионных батареях, выпущенных компанией Sony в 1991 году, металлический литий был заменен на более безопасную ионную форму. Однако даже после этого сфера использования данных аккумуляторов ограничивалась мелкой бытовой электроникой. Речи об использовании литий-ионных батарей в качестве источника питания складской техники тогда даже не было.

Ситуация кардинально изменилась в 1997 году, когда было изобретено новое соединение – литий-железо-фосфат (LiFePo4) в качестве катодного материала литий-ионных аккумуляторов. Это соединение является безопасным, и не содержит ядовитых веществ. Правда только в 2005-2006 годах ученым в США удалось окончательно доработать эту «химию», так чтобы стало возможным её коммерческое использование. В результате появились на свет литий-железо-фосфатные аккумуляторы с поистине революционными характеристиками в сравнении с обычными свинцово-кислотными батареями. Именно литий-железо-фосфатные батареи используются для питания электропогрузчиков и складской техники.

Кроме безопасного химического состава каждая литий-ионная тяговая батарея имеет блок управления (BMS), который управляет процессом заряда-разряда, защищает ячейки батареи от перезаряда и глубокого разряда. Даже если по какой-то причине BMS не отключит батарею в экстренной ситуации, то каждая ячейка имеет предохранительный клапан на случай перезаряда или короткого замыкания. Клапан сбросит внутреннее давление в ячейке в нештатной ситуации, чтобы избежать взрыва.

А как же относится к случаям возгорания и/или взрыва литий-ионных батарей смартфонов, планшетов, электронных сигарет и прочих девайсов, которые то и дело появляются в СМИ? К счастью эти аккумуляторы имеют мало общего с тяговыми батареями. В основном все эти случаи связаны с коротким замыканием внутри аккумулятора по причине физической деформации в результате ударов или других повреждений.

---

Миф второй

Я привык работать со свинцово-кислотными батареями и меня всё в них устраивает. Литий-ионные батареи для вилочных погрузчиков — это что-то из области фантастики и мне это не очень интересно

Разница между литий-ионными и свинцово-кислотными аккумуляторами примерно такая же, как между современной электричкой и паровозом. Свинцово-кислотный аккумулятор был изобретён в 1859 году. Это даже не прошлый, а позапрошлый век. Широко известны главные недостатки этих аккумуляторов, от которых они никогда не избавятся.

Перечислим пять самых критичных:

• Во-первых, это использование в качестве электролита свинцово-кислотных аккумуляторов раствора серной кислоты. Отсюда едкий запах, взрывоопасное выделение газа при зарядке, необходимость доливки воды. Как результат нам нужно оборудовать зарядную комнату и нести затраты на обслуживание таких батарей.
• Во-вторых, риски значительного сокращения срока службы в силу небрежного отношения персонала. Срок службы может серьезно сократиться по причине отсутствия контроля за уровнем и плотностью электролита, хранения разряженной батареи, разрядов ниже допустимой глубины, нарушений температурного режима использования, не соблюдения полных циклов заряда-разряда. Другими словами свинцово-кислотный аккумулятор это довольно капризная вещь, требующая регулярного присмотра.
• В-третьих, длительное время зарядки. Чтобы полностью нормально зарядить классическую кислотную батарею с жидким электролитом необходимо как минимум 7,5-8 часов. Возможны более быстрые режимы зарядки, но это нельзя делать ежедневно. Для быстрой зарядки необходимы высокие токи, что сильно сокращает срок службы свинцово-кислотных батарей в силу особенности данной технологии.
• В-четвертых, для организации многосменной работы требуется не просто оборудовать зарядную комнату, но и иметь комплект из 2-х батарей на каждую единицу техники. Обычно тяговые кислотные батареи весят от нескольких сотен килограмм до 1 тонны и более. Поэтому необходимо ещё и оборудование для транспортировки и безопасной замены. Как правило это специальные рольганги, столы или кран-балки.
• В-пятых, низкий КПД. Свинцово-кислотные батареи только 80% потраченной на их зарядку энергии затем отдают на питание складской техники. Остальное улетучивается в виде тепла.

Давайте посмотрим сколь это в деньгах, к примеру, для ричтрака с кислотной батареей 48 В 750 Ач. Такая батарея за один цикл с учётом глубины разряда 80% отдает 48*750*80%/1000 = 28,8 кВт. За средний срок службы 5 лет при условии 1 цикла в день и 250 рабочих дней получится 28,8*250*5= 36 000 кВт. Но реально мы потратим на электричество на 20% больше, что составит при цене 0,15 евро/1 кВтч — 36 000*20%*0,15=1080 евро. Больше 1000 евро просто улетучится с каждой батареи. Это еще не при самом интенсивном режиме работы.

Всех этих недостатков лишены литий-железо-фосфатные батареи для питания напольного электрического транспорта. Они ничего не выделяют во время зарядки и разрядки, не требуют какого-либо обслуживания, сами автоматически выключаются, чтобы не допускать глубокого разряда и могут без ущерба сроку службы подвергаться любому количеству промежуточных зарядов. Время полной зарядки составляет как правило 1,5-2 часа. Можно использовать одну батарею для многосменной работы, если есть хотя бы небольшие перерывы для промежуточных зарядов. КПД литий-железо-фосфатных аккумуляторов составляет 96%, срок службы в среднем 3000-5000 циклов в зависимости от производителя.

---

Миф третий

Свинцово-кислотные батареи постоянно совершенствуются. Есть гелевые необслуживаемые батареи, для которых не требуется зарядная комната. Есть батареи типа HFC (Hawker NexSys), которые не выделяют газов при зарядке и могут подвергаться промежуточным зарядам

Действительно, такие батареи есть, но всё это похоже на попытки ехать на загнанной лошади. Сама свинцово-кислотная технология уже себя исчерпала. Никакие ухищрения производителей не позволят побороть основные её недостатки.

Клапанно-регулируемые батареи действительно почти не выделяют газов. Однако они являются условно не обслуживаемыми. Электролит в них представляет собой тот же раствор серной кислоты в связанном состоянии. Соответственно на эти батареи распространяются все те же недостатки свинцово-кислотных батарей, перечисленные выше, в том числе и необходимость отвода газов при зарядке. В руководстве по эксплуатации клапанно-регулируемых батарей указывается, что батареи в процессе зарядки выделяют крайне мало газов. Однако при их эксплуатации необходимо соблюдать те же требования безопасности, как и для батарей с жидким электролитом (Стандарт EN 50272-3/ IEC 62485_3 «Тяговые батареи для промышленных погрузчиков»). Другими словами, необходимо предусмотреть отвод газов.

Что касается стандартных гелевых батарей, то это самый неэффективный источник питания для электропогрузчиков и складской техники. Срок службы таких батарей составляет всего 1200 циклов при глубине разряда не более 60%. Для нормального режима заряда таких аккумуляторов можно использовать относительно небольшие токи заряда, обычно 0,25-0,3 С. Поэтому время полного заряда составляет обычно 10-12 часов, а у некоторых батарей 12-14 часов. По этой причине их невозможно использовать для многосменной работы. Не слишком любят такие батареи и эксплуатацию при низких температурах окружающей среды. Работа в условиях отрицательных температур значительно снижает полезную ёмкость гелевой батареи.

---

Миф четвёртый

Литий-ионные батареи для вилочных погрузчиков — это что-то диковинное. Их пока мало кто покупает

На самом деле рынок литий-ионных аккумуляторов для грузоподъемной складской техники бурно развивается как минимум последние пять-семь лет. Ведущие производители техники активно добавляют в свою производственную линейку модели техники с литий-ионными источниками питания.

Наша компания, как официальный дилер немецкого производителя STILL, не безуспешно предлагает купить погрузчики, штабелёры, электрические тележки с литий-ионным аккумулятором нашим постоянным клиентам в Минске и по всей территории Республики Беларусь. Благодаря нашей помощи в экономическом обосновании покупки литий-ионных батарей в последние годы практически каждая вторая единица техники поставляется нашим клиентам с современным источником питания.

Очень интересной тенденцией является еще и то, что в последние годы в литий-ионную технологию поверили даже производители традиционных свинцово-кислотных батарей. Если пять-семь лет назад они и слышать о литий-ионных батареях не хотели, то теперь сами их производят на ряду с традиционными свинцово-кислотными. Тенденция на наш взгляд такова, что в скором будущем литий-ионные батареи полностью вытеснят обычные свинцово-кислотные.

---

Миф пятый

Литий-ионные батареи слишком дорогие. Они в разы дороже свинцово-кислотных и нет смысла тратить на них деньги. Подождем пока они подешевеют

Конечно, подождать всегда можно. Действительно есть вероятность, что бурное развитие литий-ионной технологии приведёт к появлению новых игроков на рынке и цены могут пойти вниз. Но даже при нынешнем уровне цен стоит обратить внимание на данный тип аккумуляторов. Если смотреть не просто на покупную стоимость, а ещё учесть срок службы, то окажется, что во многих случаях «дешёвые» свинцово-кислотные батареи обходятся потребителю дороже, чем современные литий-ионные.

Возьмём к примеру ситуацию, когда предприятие имеет парк складской техники, но не имеет специальной комнаты для зарядки обычных свинцово-кислотных батарей. В таком случае приходится либо инвестировать в строительство зарядной, либо использовать гелевые батареи, которые почти не имеют газовыделения в процессе зарядки. Многие идут по второму варианту.

Теперь давайте сравним две простые цифры. Срок службы гелевой батареи любого премиального бренда при соблюдении всех условий эксплуатации составляет не более 1200 циклов заряда-разряда. При этом максимальная глубина разряда допускается не более 60%. Другими словами, если ваша батарея имеет номинальную емкость 100 Ач, то реально вы используете только 60Ач и можете «снять» с неё за весь срок службы 100 Ач х 60% х 1200 = 72 000 Ач. Срок службы такой же литий-железо-фосфатной батареи, собранной, к примеру, на ячейках Winston составляет 5000 циклов при допустимой глубине разряда 80%. Её ресурс составит 100 Aч х 80% х 5000 = 400 000 Ач.

Теперь попробуйте сопоставить стоимость той и другой батареи с учётом ресурса. Литий-ионная батарея заряжается за 2 часа, а не за 11-12 часов, как гелевая. Если сюда добавить более высокий КПД (96% у Li-Ion против 80% у гелевой), то выбор становится очевидным.

---

Подведем итог:

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы для электрических вилочных погрузчиков и другой складской грузоподъёмной техники уверенно отвоёвывают позиции у традиционных свинцово-кислотных батарей. Свинцово-кислотные батареи никогда не избавятся от своих основных недостатков в силу особенностей данной устаревшей технологии. Единственное их преимущество — это низкая покупная стоимость.

При выборе типа аккумуляторов для складской техники мало учитывать только их покупную стоимость. Стоит сопоставить срок службы, допустимую глубину разряда, время полной зарядки, необходимость обслуживания и пр.

Перейти на страницу товара: Li-Ion тяговая батарея→

NKON | LG INR18650-M29 2850mAh — 10A — 18650 — Литий-ионные

Добавить отзыв

Дополнительная информация

Штриховой код EAN / GTIN	7417940524771
Модель	INR18650M29
Бренд	LG
Размер батареи	18650
Химия батареи	Li-ion
Батарея	Перезаряжаемая
Номинальное напряжение	3.6V
Минимальная емкость в мАч	2 750,00
Литий-ионная версия батареи	Плоский верх
Литий-ионный разрядный ток	10,00
Защита цепи	Незащищенная
высота в мм	65,20
диаметр	18,40

Доступность: Есть в наличии

2,25 €

*Warning:

Optional solder tags

* Обязательные поля

2,25 €

Добавить в корзину

Код ТН ВЭД 8507600000. Аккумуляторы литий-ионные. Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности ЕАЭС

Технические средства для инвалидов

Двигатели и генераторы электрические.. (НДС):

Постановление 1042 от 30.09.2015 Правительства РФ

 

0% — 27. Специальные средства для обмена информацией,получения и передачи информации для инвалидов с нарушениями зрения, слуха и голосообразования, которые могут быть использованы только для профилактики инвалидности или реабилитации инвалидов

0% — 36. Специальные технические средства для обучения инвалидов и осуществления ими трудовой деятельности, которые могут быть использованы только для профилактики инвалидности или реабилитации инвалидов

0% — 38. Технические средства для развития у инвалидов навыков ориентации в пространстве, самостоятельного передвижения, повседневного самообслуживания, для тренировки речи, письма и общения, умения различать и сравнивать предметы, средства для обучения программированию, информатике, правилам личной безопасности

20% — Прочие

 

Комплектующие для гражданских воздушных судов

Реакторы ядерные; котлы.. (НДС-авиазапчасти):

Федеральный закон 117-ФЗ от 05.08.2000 ГД РФ

 

0% — авиационные двигатели, запасные части и комплектующие изделия, предназначенные для строительства, ремонта и (или) модернизации на территории Российской Федерации гражданских воздушных судов, при условии представления в таможенный орган документа, подтверждающего целевое назначение ввозимого товара

20% — Прочие

Как правильно хранить литиево-ионные аккумуляторные батареи?

Правильное обращение с аккумуляторной батареей — это альфа и омега ее долгого срока службы. Это касается не только работы с аккумуляторным инструментом, но и хранения батареи. Особенно, если нужно хранить аккумулятор и аккумуляторное устройство в течение длительного периода времени. Мы подготовили для Вас важнейшие советы относительно хранения аккумуляторов, чтобы ваши батареи оставались в отличной форме даже после длительных периодов хранения.

Длительный срок службы: правильное храние аккумуляторной батареи

Во всех аккумуляторных устройствах STIHL использует современные литий-ионни аккумуляторы. Они не только легкие и компактные, но также имеют высокую мощность и емкость. Конечно, каждый пользователь хочет, чтобы его ккумуляторная батарея служила как можно дольше.
Наши советы относительно хранения аккумуляторов для их длительного срока службы:

• Выньте аккумулятор из аккумуляторного устройства.
• Проверьте заряд аккумулятора перед хранением и убедитесь, что аккумулятор имеет остаточный заряд по меньшей мере 30% (1-2 зеленых светодиоды).
• Если необходимо, очистить корпус батареи протерев его слегка влажной тряпкой, чтобы удалить грязь и пыль.
• Рекомендуется хранить аккумулятор в плотно закрытой коробке, чтобы защитить его от влаги и солнца.
• Важное значение имеет температура. Рекомендуется хранить аккумуляторы при температуре от -10 °C к +50 °C — например, в сухом подвале, гараже, или в хорошо утепленном сарае.
• Храните аккумуляторы в безопасном месте, предотвращайте доступ к ним детей.

Как правильно хранить устройства со встроенным аккумулятором?

Если у вас есть устройство со встроенным аккумулятором, например, аккумуляторная мотокоса STIHL FSA 45, не нужно вынимать аккумулятор из устройства.

Следующие советы касаются также других устройств со встроенным аккумулятором:

• Выключите устройство и выньте ключ активации.
• Перед хранением, протрите устройство влажной тряпкой, чтобы удалить грязь и пыль.
• Храните устройство в сухом и безопасном месте.
• Температура хранения должна быть от 0 °С к + 50 °С.
• Необходимо защитить устройство от прямых солнечных лучей и влаги.
• Храните ключ активации отдельно от аккумуляторного устройства.

Использование аккумуляторных инструментов STIHL со встроенным аккумулятором возможно только с установленным ключом активации.

Если вы используете аккумуляторный после длительного перерыва, зарядите его незадолго перед использованием. Это обеспечит максимальный заряд акуулятора и положительно повлияет на срок его эксплуатации.

Транспортировка литиевых батарей — Полезная информация DHL Express

В связи с ростом обеспокоенности в отношении безопасности в авиационной отрасли ИКАО/ИАТА ужесточили требования к перевозке литиевых батарей, что предполагает более строгое соблюдение авиакомпаниями установленных правил.

Безопасная перевозка таких грузов воздушным транспортом и тщательное соблюдение требований ИКАО/ИАТА относятся к сфере юридической ответственности грузоотправителя. Учитывая это, ИАТА разработала руководство, с помощью которого грузоотправители смогут лучше разобраться в действующих требованиях и выполнять их.

Для грузов, содержащих литиевые батареи и требующих нанесения соответствующей маркировки или знаков, необходимо получить специальное разрешение на доставку опасных грузов.

DHL не осуществляет перевозку литий-металлических батарей, упакованных в соответствии с разделом II инструкции 968 (отдельно упакованные литий-металлические батареи).

Поскольку на пассажирских самолетах действует запрет на транспортировку литий-ионных батарей, упакованных согласно инструкции 965, DHL Express ограничила прием грузов, относящихся к этой категории.

 Введенные ограничения затронули множество видов электронного оборудования, в котором используются литиевые батареи, будь то перезаряжаемые (литий-ионные) или неперезаряжаемые (литий-металлические) аккумуляторы. Правила применяются в следующих случаях:

• Литиевые батареи упакованы и отправляются как отдельные элементы. Пример: внешние аккумуляторы.

• Литиевые батареи упакованы отдельно, но отправляются в одной коробке с оборудованием. Пример: камера с дополнительным аккумулятором.

• Литиевые батареи являются частью оборудования или установлены внутри него и поэтому отправляются в той же коробке. Пример: планшет со встроенной литиевой батареей.

Любое физическое или юридическое лицо, указанное в накладной DHL Express в качестве грузоотправителя, несет юридическую ответственность за полное соблюдение требований ИАТА в отношении опасных грузов. Эта ответственность сохраняется даже в тех случаях, когда груз, содержащий литиевые батареи, фактически не принадлежит физическому или юридическому лицу, указанному в накладной в качестве грузоотправителя.

Во избежание нежелательных последствий мы просим вас предупреждать сотрудников DHL Express перед отправкой любого груза, содержащего литиевые батареи. Наша команда профессионалов будет рада предоставить вам консультацию по актуальным требованиям ИАТА в отношении транспортировки опасных грузов и соответствующим правилам DHL.

Важно!
Испорченные и поврежденные литиевые батареи, а также литиевые батареи, которые предположительно могут быть повреждены, представляют собой опасность для людей и перевозимых грузов и запрещены к перевозке авиатранспортом.
При отправке по сети DHL ноутбуков, мобильных телефонов или другой электронной техники, содержащей литиевые батареи, необходимо до момента передачи груза сотрудникам DHL убедиться в том, что батареи не повреждены.

Справочники по отправке литиевый батарей

Справочник по отправке литиевый батарей
Правила ИАТА по отправке литиевых батарей
Литий-ионные батареи — Руководство
Литий-металлические батареи — Руководство

Дополнительную информацию вы можете уточнить у вашего коммерческого представителя.

Ford построит заводы в Теннесси и Кентукки по производству электромобилей и литий-ионных аккумуляторов

Компания Ford объявила в понедельник, что планирует построить два крупных комплекса в Теннесси и Кентукки, ориентированных на электромобили и литий-ионные батареи.

Blue Oval City будет площадью 6 квадратных миль в западном Теннесси, предназначенной для строительства электрических пикапов серии F и передовых аккумуляторов, в то время как BlueOvalSK Battery Park в центре Кентукки будет иметь два завода по производству аккумуляторов для строительства новой линейки электромобилей Ford и Lincoln. .

В рамках проекта Ford инвестирует 11,4 млрд долларов в создание около 6000 рабочих мест в Стэнтоне, штат Теннесси, и 5000 рабочих мест в Глендейле, штат Кентукки. Ford сотрудничает с SK Innovation в этих усилиях и сказал, что работа над электромобилями и литий-ионными аккумуляторами начнется в 2025 году.

Ford заявил в своем заявлении, что он также будет работать с Redwood Materials над «бытовой батареей замкнутого цикла. переработка »и увеличить производство электрического F-150 Lightning в Дирборне, штат Мичиган.

Ford также планирует инвестировать еще 90 миллионов долларов в Техас, «чтобы обучить квалифицированных технических специалистов работе с электрическими автомобилями с нулевым уровнем выбросов, подключенными к сервисному обслуживанию».

Гигант автомобилестроения потратит почти 6 миллиардов долларов на строительство завода в Стэнтоне и заявил, что это будет «вертикально интегрированная экосистема», спроектированная так, чтобы быть «углеродно-нейтральной с нулевым выбросом отходов на свалки после ввода в эксплуатацию».

Макет одного из заводов Ford.

Форд

Завод в Глендейле будет стоить Ford 5 долларов.8 миллиардов долларов и будет поставлять аккумуляторы на сборочные предприятия компании в Северной Америке при строительстве новых линий электромобилей Ford и Lincoln.

Исполнительный председатель

Ford Билл Форд сказал, что компания «возглавит переход Америки на электромобили и откроет новую эру чистого производства с нулевым выбросом углерода». Далее он сказал, что компания хотела защитить планету и создать новое поколение электромобилей.

«Сейчас мы движемся к тому, чтобы поставлять революционные электромобили для многих, а не для избранных», — сказал генеральный директор Ford Джим Фарли.«Речь идет о создании хороших рабочих мест, поддерживающих американские семьи, сверхэффективной производственной системе с нулевым выбросом углерода и растущем бизнесе, приносящем пользу сообществам, дилерам и акционерам».

Ford заявил, что вкладывает средства из-за растущего спроса на электромобили, в частности на их электромобили Ford F-150 Lightning, E-Transit и Mustang Mach-E.

Компания заявила, что к 2030 году они ожидают, что от 40% до 50% ее мирового объема транспортных средств будут полностью электрическими.Согласно заявлению Форда, новые станции будут использовать местные возобновляемые источники энергии, такие как геотермальная, солнечная и ветровая энергия.

Кумар Галхотра, президент Ford по американскому и международному рынку, сказал, что новые инвестиции позволят компании «стать лидером в гонке за надежные, доступные и современные электромобили для еще большего числа американцев».

По словам Форда, завод в Blue Oval City попытается оказать «восстанавливающее воздействие на местную окружающую среду с помощью биомимикрии в конструкции объекта.«На месте будет установка для очистки сточных вод, и компания Ford заявила, что« стремится »отказаться от забора пресной воды для процессов сборки за счет« включения систем повторного использования и рециркуляции воды ». и производственный лом в местном центре сбора материалов для сортировки и направления материалов для вторичной переработки или обработки либо на заводе, либо на внешних объектах, когда завод начнет работать », — пояснил Форд.

Благодаря партнерству с Redwood Materials, они надеются перерабатывать материалы из лома и отслуживших свой срок автомобилей, одновременно увеличивая переработку литий-ионных аккумуляторов.

Губернатор Кентукки Энди Бешир сказал, что сделка была самой крупной инвестицией в истории штата и изменит экономику штата.

«Наша экономика горит — или, может быть, это электричество. Наше время сейчас. Наше будущее уже наступило», — сказал Бешир.

Aqua Metals открывает центр по исследованию технологий утилизации аккумуляторов

---

Aqua Metals также объявляет об открытии новой штаб-квартиры для своей команды управления и развития бизнеса в Рино.

Спустя почти два года после того, как пожар повредил нефтеперерабатывающий завод к востоку от Рино-Спаркс, Aqua Metals объявила о строительстве нового предприятия в том же промышленном парке для исследования технологии утилизации аккумуляторов.

Центр инноваций Aqua Metals сосредоточится на ускорении исследований в области технологий переработки и переработки литий-ионных аккумуляторов, которые он передает по лицензии другим сторонам. Технология, в которой используется вода и выполняется при комнатной температуре, позиционируется как более экологичная альтернатива плавке.

Подробнее: Соучредитель Tesla JB Straubel’s Redwood Materials заключил сделку по переработке аккумуляторов с Ford

Цель состоит в том, чтобы в конечном итоге превратить новый объект в промышленном центре Тахо-Рино в полноценный испытательный полигон, сказала Сьюзан Бутенхофф. представительница Aqua Metals.

«Ученые и инженеры продолжают разработку литий-ионного раствора в лабораторных условиях и создают машину для изготовления прототипа оборудования», — сказал Бутенхофф. «В инновационном центре работают 14 сотрудников, и их количество будет увеличиваться по мере их перехода от лабораторного уровня к экспериментальному.”

Инновационный центр отражает изменение философии бизнеса компании Aqua Metals, которая начинала как переработчик с использованием своей эксклюзивной технологии. В 2015 году компания, которая в то время базировалась в Окленде, впервые открыла землю на 11,5 акрах для строительства завода по переработке свинцовых аккумуляторов стоимостью 29,6 миллиона долларов в промышленном центре Тахо-Рино, всего через год после того, как Tesla выбрала то же место для своего первого Гигафабрика.

К 2019 году на предприятии площадью 136 000 квадратных футов работало 70 человек, и с помощью технологии Aqua Metals было переработано 35 000 слитков свинца.Однако позже в том же году вечером 29 ноября на объекте вспыхнул пожар, в результате чего имуществу был нанесен значительный ущерб.

В феврале этого года Aqua Metals подписала договор аренды с правом выкупа со стартапом в области чистых технологий LINICO в отношении нефтеперерабатывающего завода. Соглашение включало договоренность, позволяющую Aqua Metals использовать часть первоначального предприятия. Aqua Metals также инвестировала 2 миллиона долларов в LINICO, чтобы приобрести 10% акций компании.

«Пожар был скрытым благословением, потому что компания использовала его в качестве катализатора для перенаправления своей бизнес-стратегии с перерабатывающего предприятия на лицензиара технологии рециклинга, что означает, что больше переработчиков смогут воспользоваться преимуществами своих чистых, закрытых помещений. технология рециркуляции петель AquaRefining », — сказал Бутенхофф.

Aqua Metals также начала использовать свою технологию для переработки литий-ионных аккумуляторов. Решение было вызвано «растущим спросом на критически важные металлы, обусловленным глобальным переходом на электромобили, ростом интернет-центров обработки данных и приложений альтернативной энергии, включая солнечную, ветровую и сетевые хранилища», — говорится в сообщении компании. Aqua Metals ожидает, что к 2027 году мировой рынок переработки литий-ионных аккумуляторов достигнет 11,07 млрд долларов.

Другая местная технологическая компания, Redwood Materials, также сослалась на повышенный спрос на переработку аккумуляторов и материалов в своем решении о значительном расширении своей штаб-квартиры в Карсон-Сити. а также строительство нового объекта в промышленном центре Тахо-Рино.

В дополнение к инновационному центру в промышленном центре Тахо-Рено, Aqua Metals открыла новую штаб-квартиру в Рино для управления и группы развития бизнеса.

«Наша новая штаб-квартира в сочетании с нашим инновационным центром укрепляет позиции Aqua Metals на следующем этапе развития», — сказал Стив Коттон, президент и главный исполнительный директор Aqua Metals.

Джейсон Идальго освещает бизнес и технологии для журнала Reno Gazette Journal, а также рассматривает новейшие видеоигры.Следуйте за ним в Twitter @jasonhidalgo. Понравился этот контент? Поддержите местную журналистику с помощью цифровой подписки RGJ.

Батареи Iron-Flow могут выбить литий-ионные из их места номер один

Фирма по хранению энергии ESS Inc. из Орегона получила заказ на поставку батареи новой формы для проекта в Испании. Заказ включает 17 долговременных складских систем железных поточных аккумуляторных батарей ESS для гибридного проекта в Испании.

В соответствии с этим заказом ESS заключает контракт на поставку системы хранения энергии для поддержки строящейся солнечной фермы.Инновационная система ESS будет иметь общую мощность 8 МВтч для обеспечения устойчивости местной энергосистемы.

«Мы на 100% привержены хранению энергии как важному дополнению к нашему расширяющемуся портфелю проектов в области возобновляемых источников энергии», — сказал Паскуале Зальца, руководитель отдела долговременного хранения и гибридных систем Enel Green Power. «В рамках этого проекта мы собираемся оценить и утвердить проточные батареи ESS, которые мы выбрали благодаря правильному сочетанию длительной емкости, долговечности, экологической устойчивости и безопасной эксплуатации.”

Контракт будет реализован в сотрудничестве с глобальной системной фирмой Loccioni и инженерной фирмой Enertis.

Как работает железная батарейка?

Согласно ESS, их железная батарея использует железо, соль и воду в качестве электролита для хранения энергии для будущего использования. Жидкие электролиты циркулируют для заряда и разряда электронов посредством процесса, называемого окислительно-восстановительным восстановлением.

Слово «окислительно-восстановительный потенциал» является сокращением слов «восстановление», которое представляет собой усиление электронов, и «окисление» или потерю электронов.

Согласно ESS, в их системе «используется один и тот же электролит как в отрицательной, так и в положительной частях уравнения, что исключает перекрестное загрязнение и разложение. Вот почему химический состав ESS остается стабильным в течение неограниченного количества циклов зарядки и разрядки глубокого цикла. . »

Технология, конечно же, запатентована и имеет собственную систему управления. Он также устраняет необходимость в серии фиксированных ячеек или модулей, что означает, что он имеет значительно улучшенную емкость хранения энергии и обладает высокой масштабируемостью.

Эта комбинация помогает снизить риск возгорания или взрыва аккумуляторных батарей — что приятно.

Iron-flow батареи чистые, надежные и экономичные в долгосрочной перспективе, согласно ESS. В то время как обычные обычные химические батареи, такие как литий-ионные, могут прослужить до 7 или 10 лет, железные проточные батареи должны легко прослужить 20 лет и более. И не только это, но и его емкость не снизится в течение всего срока службы.

Эта технология также очень экологична, поскольку не требует использования редкоземельных элементов, таких как ванадий или литий.У обоих из них, особенно у последнего, есть очень сомнительные методы поиска и очистки, которые могут быть очень вредными для окружающей среды (и людей).

ESS ранее заключала контракт на поставку своей системы хранения энергии для других проектов в Пенсильвании, Патагонии и Германии.

Все хорошие новости для ESS. Более того, как было объявлено ранее в этом месяце, специализированная приобретающая компания ACON S2 Acquisition Corp. объявила о слиянии с ESS для создания публичной компании.

Однако для завершения этой сделки необходимы одобрения акционеров и регулирующих органов.

Масштабируемое производство высокопроизводительных тканых литий-ионных волоконно-оптических батарей

1.

Маканик, Д. Г., Као, М. и Бао, З. Обеспечение деформируемых и растягиваемых аккумуляторов. Adv. Energy Mater. 10 , 2001424 (2020).

CAS Статья Google ученый

2.

Lee, J. et al. Последние достижения в области одномерных растягиваемых электродов и устройств для текстильной и носимой электроники: материалы, изготовление и приложения. Adv. Матер. 32 , 1

2 (2020).

ADS CAS Статья Google ученый

3.

Mo, F. et al. Обзор волоконно-оптических батарей с акцентом на многофункциональность, масштабируемость и технические трудности. Adv. Матер. 32 , 1_{1 (2020).}

CAS Статья Google ученый

4.

Sun, H.и другие. Сбор и хранение энергии в устройствах 1D. Нат. Rev. Mater. 2 , 17023 (2017).

ADS CAS Статья Google ученый

5.

Cheng, X. et al. Разработка одномерных суперконденсаторов в форме полосы для высокоэффективных систем хранения энергии. J. Mater. Chem. А 3 , 19304–19309 (2015).

CAS Статья Google ученый

6.

Kato, Y. et al. Полностью твердотельные батареи большой мощности с использованием сульфидных суперионных проводников. Нат. Энергетика 1 , 16030 (2016).

ADS CAS Статья Google ученый

7.

Чен, Ю., Чанг, К., Ху, К. и Ченг, Т. Сравнение характеристик и моделирование сопротивления для конструкций многосегментных электродов силовых литий-ионных батарей. Электрохим. Acta 55 , 6433–6439 (2010).

CAS Статья Google ученый

8.

Ren, J. et al. Скручивание волокон углеродных нанотрубок как для проволочного микро-суперконденсатора, так и для микро-батареи. Adv. Матер. 25 , 1155–1159 (2013).

CAS Статья Google ученый

9.

Тараскон, Дж. М. и Арман, М. Проблемы и проблемы, с которыми сталкиваются перезаряжаемые литиевые батареи. Nature 414 , 359–367 (2001).

ADS CAS Статья Google ученый

10.

Aubin, C.A. et al. Электролитические сосудистые системы для энергоемких роботов. Nature 571 , 51–57 (2019).

CAS Статья Google ученый

11.

Zhang, X. et al. Двухмерная гибкая ректенна с поддержкой MoS ₂ для сбора энергии в беспроводном диапазоне Wi-Fi. Nature 566 , 368–372 (2019).

ADS Статья Google ученый

12.

Han, C.G. et al. Гигантская термоЭДС ионного желатина при комнатной температуре. Наука 368 , 1091–1098 (2020).

ADS CAS Статья Google ученый

13.

Kwon, Y.H. et al. Гибкая литий-ионная батарея кабельного типа на основе полых многоспиральных электродов. Adv. Матер. 24 , 5192–5197 (2012).

CAS Статья Google ученый

14.

Wang, Y. et al. Литий-ионный аккумулятор, напечатанный на 3D-принтере, для хранения энергии. Adv. Функц. Матер. 27 , 1703140 (2017).

Артикул Google ученый

15.

Ren, J. et al. Эластичный и пригодный для носки литий-ионный аккумулятор проволочной формы с высокими электрохимическими характеристиками. Angew.Chem. Int. Эд. 53 , 7864–7869 (2014).

CAS Статья Google ученый

16.

Wu, Z. et al. Литий-ионный кабельный аккумулятор сверхвысокой плотности энергии на основе макропленок, сплетенных из углеродных нанотрубок. Малый 14 , 1800414 (2018).

Артикул Google ученый

17.

Wang, L. et al. Литий-воздушная батарея со сверхдлительным сроком службы в окружающем воздухе. Adv. Матер. 30 , 1704378 (2018).

Артикул Google ученый

18.

Wang, K. et al. Высокопроизводительный гибкий Zn аккумулятор кабельного типа на основе волоконного микроэлектрода MnO ₂ @CNT. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 24573–24582 (2018).

CAS Статья Google ученый

19.

Чжан Ю.и другие. Сверхгибкое кремниево-кислородное аккумуляторное волокно с высокой плотностью энергии. Angew. Chem. Int. Эд. 56 , 13741–13746 (2017).

CAS Статья Google ученый

20.

Zhang, Y. et al. Литий-ионный аккумулятор на водной основе в форме волокна с высокой плотностью мощности. J. Mater. Chem. Матер. Энергетическая устойчивость. 4 , 9002–9008 (2016).

CAS Статья Google ученый

21.

Lee, J. et al. Обратимый двойной окислительно-восстановительный потенциал Mn ²⁺ / Mn ⁴⁺ в материалах катода с избытком лития. Природа 556 , 185–190 (2018).

ADS CAS Статья Google ученый

22.

Khan, Z. et al. Анализ установившегося течения и теплопередачи жидкости Фан-Тейн-Таннера в анализе двухслойного покрытия оптического волокна в условиях проскальзывания. Sci. Отчет 6 , 34593 (2016).

ADS Статья Google ученый

23.

Mirri, F. et al. Легкие, гибкие, высокопроизводительные кабели из углеродных нанотрубок, изготовленные с помощью масштабируемого покрытия потоком. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 4903–4910 (2016).

CAS Статья Google ученый

24.

Fan, H. et al. Длинные электрохромные волокна непрерывной обработки, устойчивые к различным воздействиям окружающей среды. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 12 , 28451–28460 (2020).

CAS Статья Google ученый

25.

Кере, Д. Жидкое покрытие волокна. Annu. Rev. Fluid Mech. 31 , 347–384 (1999).

ADS Статья Google ученый

26.

де Рик, А. и Кере, Д. Жидкое покрытие из раствора полимера. Langmuir 14 , 1911–1914 (1998).

Артикул Google ученый

27.

Li, G. X. et al. Стабильные металлические аноды аккумуляторных батарей, содержащие полиэтилениминовую губку за счет электрокинетических эффектов. Нат. Энергетика 3 , 1076–1083 (2018).

ADS CAS Статья Google ученый

28.

Niu, C.J. et al. Самосглаживающийся анод для получения высокоэнергетических литий-металлических батарей в реальных условиях. Нат. Nanotechnol. 14 , 594–601 (2019).

ADS CAS Статья Google ученый

29.

Wang, L. et al. Сплетение сенсорных волокон в электрохимическую ткань для мониторинга состояния здоровья в режиме реального времени. Adv. Функц. Матер. 28 , 1804456 (2018).

Артикул Google ученый

30.

ЛеГрис, В.А. Тестирование пота для диагностики муковисцидоза: практические соображения. J. Pediatr. 129 , 892–897 (1996).

CAS Статья Google ученый

31.

Gao, W. et al. Полностью интегрированные наборы переносных датчиков для комплексного анализа потоотделения на месте. Nature 529 , 509–514 (2016).

ADS CAS Статья Google ученый

32.

Nyein, H. Y. et al. Переносная электрохимическая платформа для неинвазивного одновременного мониторинга Ca ²⁺ и pH. АСУ Нано 10 , 7216–7224 (2016).

CAS Статья Google ученый

33.

Ким Дж., Кэмпбелл А. С., де Авила Б. Э. и Ван Дж. Носимые биосенсоры для мониторинга состояния здоровья. Нат. Biotechnol. 37 , 389–406 (2019).

CAS Статья Google ученый

Графен увеличивает емкость натрий-ионной батареи

Оглядываясь на десятилетия, прошедшие с той встречи, можно увидеть, как часто надежды исследователей ИИ рушились — и как мало их сдерживали эти неудачи.Сегодня, несмотря на то, что ИИ революционизирует отрасли и угрожает перевернуть мировой рынок труда, многие эксперты задаются вопросом, достигает ли сегодняшний ИИ своих пределов. Как описывает Чарльз Чой в своей книге «Семь способов выявления сбоев ИИ», слабые места сегодняшних систем глубокого обучения становятся все более очевидными. Тем не менее, исследователи не видят ничего обреченного. Да, возможно, нас ждет еще одна зима искусственного интеллекта в недалеком будущем. Но, возможно, это как раз то время, когда вдохновленные инженеры, наконец, откроют нам вечное лето машинного ума.

Исследователи, разрабатывающие символический ИИ , поставили перед собой задачу открыто рассказать компьютерам о мире. Их основополагающий принцип состоял в том, что знание может быть представлено набором правил, а компьютерные программы могут использовать логику для управления этим знанием. Ведущие символисты Аллен Ньюэлл и Герберт Саймон утверждали, что если бы в символической системе было достаточно структурированных фактов и предпосылок, агрегирование в конечном итоге привело бы к широкому интеллекту.

С другой стороны, коннекционисты, вдохновленные биологией, работали над «искусственными нейронными сетями», которые принимали информацию и сами разбирали ее.Новаторским примером стал перцептрон, экспериментальная машина, построенная корнельским психологом Фрэнком Розенблаттом при финансовой поддержке ВМС США. В нем было 400 световых сенсоров, которые вместе действовали как сетчатка, передавая информацию примерно 1000 «нейронам», которые производили обработку и выдавали один выходной сигнал. В 1958 году в статье New York Times, посвященной , Розенблатт сказал, что «машина будет первым устройством, которое будет мыслить как человеческий мозг».

Фрэнк Розенблатт изобрел перцептрон, первую искусственную нейронную сеть. Отдел редких и рукописных собраний Корнельского университета

Безудержный оптимизм побудил правительственные учреждения США и Великобритании вкладывать деньги в спекулятивные исследования. В 1967 году профессор Массачусетского технологического института Марвин Мински писал: «В течение одного поколения … проблема создания« искусственного интеллекта »будет существенно решена». Однако вскоре после этого государственное финансирование начало иссякать, движимое чувством, что исследования ИИ не соответствуют его собственной шумихе.В 1970-е годы началась первая зима искусственного интеллекта.

Однако истинно верующие продолжали сражаться. А к началу 1980-х годов возрождение энтузиазма привело к расцвету исследователей символического ИИ, получивших признание и финансирование «экспертных систем», которые кодировали знания в определенной дисциплине, такой как право или медицина. Инвесторы надеялись, что эти системы быстро найдут коммерческое применение. Самое известное предприятие в области символического ИИ началось в 1984 году, когда исследователь Дуглас Ленат начал работу над проектом, который он назвал Cyc, который был направлен на кодирование здравого смысла в машине.По сей день Ленат и его команда продолжают добавлять термины (факты и концепции) в онтологию Cyc и объяснять отношения между ними с помощью правил. К 2017 году в команде было 1,5 миллиона терминов и 24,5 миллиона правил. И все же Cyc еще далек от достижения общего интеллекта.

В конце 1980-х холодные ветры торговли принесли вторую зиму искусственного интеллекта. Рынок экспертных систем рухнул, потому что они требовали специализированного оборудования и не могли конкурировать с более дешевыми настольными компьютерами, которые становились обычным явлением.К 1990-м годам в академической среде уже не было модно работать ни над символическим ИИ, ни над нейронными сетями, потому что обе стратегии, казалось, провалились.

Но дешевые компьютеры, вытеснившие экспертные системы, оказались благом для специалистов по соединению, которые внезапно получили доступ к достаточной мощности компьютера, чтобы управлять нейронными сетями с множеством слоев искусственных нейронов. Такие системы стали называть глубокими нейронными сетями, а применяемый ими подход был назван глубоким обучением. Джеффри Хинтон из Университета Торонто применил принцип обратного распространения, чтобы нейронные сети учились на своих ошибках (см. «Как работает глубокое обучение»).

Один из постдоков Хинтона, Янн ЛеКун, в 1988 году перешел в лабораторию AT&T Bell Laboratories, где он и постдок по имени Йошуа Бенджио использовали нейронные сети для оптического распознавания символов; Банки США вскоре внедрили эту технику для обработки чеков. Хинтон, ЛеКун и Бенжио в конечном итоге получили премию Тьюринга 2019 года, и их иногда называют крестными отцами глубокого обучения.

Но у защитников нейронных сетей все еще была одна большая проблема: у них была теоретическая основа и растущая мощность компьютеров, но в мире не хватало цифровых данных для обучения их систем, по крайней мере, для большинства приложений.Весна еще не пришла.

За последние два десятилетия в все изменилось. В частности, расцвела всемирная паутина, и внезапно данные стали появляться повсюду. Цифровые камеры, а затем и смартфоны заполнили Интернет изображениями, такие сайты, как Wikipedia и Reddit, были полны свободно доступного цифрового текста, а на YouTube было много видео. Наконец, данных было достаточно для обучения нейронных сетей для широкого круга приложений.

Другое крупное развитие произошло благодаря игровой индустрии.Такие компании как Nvidia разработала чипы, называемые графическими процессорами (GPU), для тяжелой обработки, необходимой для рендеринга изображений в видеоиграх. Разработчики игр использовали графические процессоры для сложных видов затенения и геометрических преобразований. Ученые-компьютерщики, нуждающиеся в серьезных вычислительных мощностях, поняли, что они могут обманом заставить GPU выполнять другие задачи, например, обучение нейронных сетей. Nvidia заметила эту тенденцию и создала CUDA — платформу, которая позволила исследователям использовать графические процессоры для универсальной обработки.Среди этих исследователей был доктор философии. студент лаборатории Хинтона по имени Алекс Крижевский, который использовал CUDA для написания кода нейронной сети, поразившей всех в 2012 году.

Профессор Массачусетского технологического института Марвин Мински предсказал в 1967 году, что настоящий искусственный интеллект будет создан в течение одного поколения. Музей Массачусетского технологического института

Он написал его для конкурса ImageNet, который поставил перед исследователями искусственного интеллекта задачу создать системы компьютерного зрения, способные сортировать более 1 миллиона изображений по 1000 категорий объектов.А Крижевский AlexNet не была первой нейронной сетью, которая использовалась для распознавания изображений, ее эффективность в конкурсе 2012 года привлекла внимание всего мира. Коэффициент ошибок AlexNet составлял 15 процентов по сравнению с 26 процентами ошибок второй лучшей записи. Своей безоговорочной победой нейронная сеть обязана мощности графического процессора и «глубокой» структуре из нескольких слоев, содержащих всего 650 000 нейронов. В следующем году на конкурсе ImageNet почти все использовали нейронные сети. К 2017 году количество ошибок многих участников упало до 5 процентов, и организаторы завершили конкурс.

Глубокое обучение стало популярным. Благодаря вычислительной мощности графических процессоров и большому количеству цифровых данных для обучения систем глубокого обучения, беспилотные автомобили могли перемещаться по дорогам, голосовые помощники могли распознавать речь пользователей, а веб-браузеры могли переводить между десятками языков. Искусственный интеллект также побеждал человеческих чемпионов в нескольких играх, в которых раньше считалось, что машины не могут выиграть, включая древняя настольная игра Го и видеоигра StarCraft II . Текущий бум искусственного интеллекта затронул все отрасли, предлагая новые способы распознавания закономерностей и принятия сложных решений.

Оглядываясь назад на десятилетия, можно увидеть, как часто надежды исследователей ИИ рушились — и как мало их сдерживали эти неудачи.

Но все более широкие успехи в области глубокого обучения основывались на увеличении количества слоев в нейронных сетях и увеличении времени графического процессора, выделяемого на их обучение. Один анализ от исследовательской компании AI OpenAI показал, что количество вычислительных мощностей, необходимых для обучения крупнейших систем искусственного интеллекта, удваивалось каждые два года до 2012 года, а после этого удваивалось каждые 3 года.4 месяца. Как пишут Нил С. Томпсон и его коллеги в книге «Уменьшение отдачи от глубокого обучения», многие исследователи обеспокоены тем, что вычислительные потребности ИИ находятся на неустойчивой траектории. Чтобы избежать разрушения энергетического бюджета планеты, исследователи должны отказаться от устоявшихся способов построения этих систем.

Хотя может показаться , что лагерь нейронных сетей окончательно атаковал символистов, на самом деле исход битвы не так прост. Возьмем, к примеру, роботизированную руку из OpenAI, которая сделала заголовки о манипулировании кубиком Рубика и его разгадывании.Робот использовал нейронные сети и символический ИИ . Это одна из многих новых нейросимволических систем, которые используют нейронные сети для восприятия и символический ИИ для рассуждений — гибридный подход, который может дать выигрыш как в эффективности, так и в объяснимости.

Хотя системы глубокого обучения, как правило, представляют собой черные ящики, которые делают выводы непрозрачными и загадочными способами, нейросимволические системы позволяют пользователям заглянуть под капот и понять, как ИИ пришел к своим выводам. Армия США особенно опасается полагаться на системы черного ящика, как описывает Эван Акерман в своей книге «Как U.S. Army превращает роботов в командных игроков, «поэтому армейские исследователи изучают различные гибридные подходы к управлению своими роботами и автономными транспортными средствами.

Представьте, что вы могли бы взять одного из роботов для расчистки дорог армии США и попросить его приготовить вам чашку кофе. Сегодня это смехотворное утверждение, потому что системы глубокого обучения созданы для узких целей и не могут обобщать свои способности от одной задачи к другой. Более того, изучение новой задачи обычно требует, чтобы ИИ стер все, что он знает о том, как решить свою предыдущую задачу, — загадка, называемая катастрофическим забыванием.В DeepMind, лондонская лаборатория искусственного интеллекта Google, известный робототехник Райя Хадселл решает эту проблему с помощью множества сложных методов. В статье «Как DeepMind заново изобретает робота» Том Чиверс объясняет, почему эта проблема так важна для роботов, действующих в непредсказуемом реальном мире. Другие исследователи исследуют новые типы метаобучения в надежде создать системы искусственного интеллекта, которые учатся учиться, а затем применяют этот навык к любой области или задаче.

Все эти стратегии могут помочь исследователям достичь их высочайшей цели: создать ИИ с таким подвижным интеллектом, который мы наблюдаем за развитием наших детей.Малышам не нужен большой объем данных, чтобы делать выводы. Они просто наблюдают за миром, создают мысленную модель того, как он работает, предпринимают действия и используют результаты своих действий для корректировки этой мысленной модели. Они повторяются, пока не поймут. Этот процесс чрезвычайно эффективен и действенен, и сегодня он выходит за рамки возможностей даже самого продвинутого ИИ.

Хотя нынешний уровень энтузиазма принес AI собственный Цикл ажиотажа Gartner, и хотя финансирование ИИ достигло рекордно высокого уровня, мало свидетельств того, что наше будущее рушится.Компании по всему миру внедряют системы искусственного интеллекта, потому что они видят немедленное улучшение своей прибыли и никогда не вернутся назад. Еще неизвестно, найдут ли исследователи способы адаптировать глубокое обучение, чтобы сделать его более гибким и надежным, или разработают новые подходы, о которых еще не мечтали в 65-летнем стремлении сделать машины более похожими на нас.

Эта статья появится в октябрьском выпуске 2021 года под названием «Бурное прошлое и неопределенное будущее ИИ.«

Статьи с вашего сайта

Статьи по теме в Интернете

Экспериментальная хлорная батарея держит в 6 раз больше заряда, чем литий-ионная

Ученые Стэнфордского университета, экспериментирующие с одноразовой батареей десятилетней давности, разработали новую версию, которая не только перезаряжается, но и предлагает примерно в шесть раз большую емкость, чем сегодня литий-ионные растворы. Этот прорыв основан на стабилизации реакций с летучим хлором внутри устройства и однажды может стать основой для высокопроизводительных батарей, питающих смартфоны в течение недели.

Новая батарея описывается как щелочно-хлорная батарея и основана на химии, впервые появившейся в 1970-х годах, под названием литий-тионилхлорид. Эти батареи высоко ценятся за их высокую плотность энергии, но полагаются на высокореактивный хлор, что делает их непригодными для чего-либо, кроме одноразового использования.

В обычной перезаряжаемой батарее электроны перемещаются с одной стороны на другую во время разрядки, а затем возвращаются в свою первоначальную форму, когда батарея заряжается.Однако в этом случае хлорид натрия или хлорид лития превращается в хлор, который слишком реакционноспособен, чтобы превращаться обратно в хлорид с большой эффективностью.

Авторы этого нового исследования вполне могли придумать решение этой проблемы. Команда экспериментировала с хлоридом натрия и хлором, чтобы попытаться улучшить характеристики этой батареи, но обнаружила, что химическое вещество фактически стабилизировалось, что позволило батарее в некоторой степени перезаряжаться. Последующие исследования привели команду к разработке нового электродного материала из пористого углерода, который действует как губка, впитывая неустойчивые молекулы хлора и надежно храня их для преобразования обратно в хлорид натрия.

«Когда аккумулятор заряжен, молекула хлора улавливается и защищается в крошечных порах углеродных наносфер», — говорит Гуаньчжоу Чжу. «Затем, когда аккумулятор необходимо разрядить или разрядить, мы можем разрядить аккумулятор и преобразовать хлор в NaCl — поваренную соль — и повторить этот процесс в течение многих циклов. В настоящее время мы можем выполнять цикл до 200 циклов, и есть возможности для улучшений ».

Литий-ионный аккумулятор в хорошем состоянии, например, может выдерживать 500–1000 циклов.

В ходе своих экспериментов команда также продемонстрировала очень высокую плотность энергии для батареи-прототипа — 1200 мАч на грамм материала электрода, что примерно в шесть раз больше, чем у современных литий-ионных аккумуляторов.

«Аккумуляторная батарея немного похожа на кресло-качалку. Он наклоняется в одном направлении, но затем возвращается обратно, когда вы добавляете электричество », — говорит автор исследования Хунцзе Дай. «У нас есть кресло-качалка с высокой качалкой».

Команда представляет, что аккумулятор находит применение в слуховых аппаратах или пультах дистанционного управления или используется для питания устройств, требующих нечастой подзарядки, таких как спутники или удаленные датчики, которые можно заряжать солнечной батареей.Для использования в смартфонах и электромобилях ученым необходимо будет увеличить размер батареи и разработать подходящую конструкцию, а также увеличить количество раз, которое можно будет безопасно использовать на велосипеде.

Исследование опубликовано в журнале Nature.

Источник: Стэнфорд

Стандарта по переработке литий-ионных аккумуляторов не существует, но он может скоро измениться

Разработка и производство литий-ионных аккумуляторов стремительно расширяются во всем мире, однако стандартов в отношении конструкции, материалов и химического состава аккумуляторов не существует.А это влияет на способность перерабатывать литий-ионные аккумуляторы — жизненно важный заключительный этап их жизненного цикла. Но это может скоро измениться в США.

Утилизация литий-ионных аккумуляторов

Аргоннская национальная лаборатория Министерства энергетики США (DOE) вчера объявила о подписании меморандума о взаимопонимании (MOU) с Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (NEMA), которая представляет производителей аккумуляторов энергии в США. Или, как описывает себя NEMA: «Мы — электроиндустрия США.”

В соответствии с Меморандумом о взаимопонимании, Argonne и NEMA будут работать вместе над разработкой стандартов утилизации литий-ионных аккумуляторов, чтобы помочь производителям понять, какие материалы и конструкции будут более пригодны для вторичной переработки. На сегодняшний день производители сосредоточились на дешевом и эффективном производстве литий-ионных аккумуляторов, поэтому теперь им нужно обратить внимание на окончание срока службы аккумуляторов.

Джефф Спангенбергер, руководитель группы исследований и разработок по переработке материалов в Аргонне и директор ReCell Center, научно-исследовательского центра по переработке аккумуляторов, возглавляемого Аргонном и финансируемого Управлением энергоэффективности и технологий использования возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США, сообщил:

Стандарты

могут дать переработчикам базовые данные о том, сколько материала и, в свою очередь, какой доход они могут рассчитывать получить от батареи.Они также могут помочь производителям понять, какие материалы и конструкции могут быть более пригодны для вторичной переработки, что может послужить основой для их исследований и разработок.

Наш многолетний опыт в исследованиях аккумуляторов и специальные инструменты, которые у нас есть для решения проблем в этой области, делают нас хорошим партнером в этом начинании. Мы рады объединить наши знания с отраслевым опытом NEMA, чтобы создать более надежный рынок утилизации аккумуляторов здесь, в США.