Какой металл в батарейках: Всё о батарейках | Экоцентр «Сборка»

Металл в батареях — материалы и характеристики-battery-knowledge

• Лучший литиевый аккумулятор 18650

• Цилиндрическая литий-ионная батарея

• Лучшее руководство по литиево-ионной батарее

• Лучшее руководство по LiPo батареям

• Лучшее руководство по батарее Lifepo4

• Руководство по литиевой батарее 12 В

• Литий-ионный аккумулятор 48 В

• Подключение литиевых батарей параллельно и последовательно

• Лучшая литий-ионная батарея 26650

APR 22, 2022   Вид страницы：745

Многие типы металлов, содержащиеся в батарее, определяют ее производительность и функционирование. В батареях вы встретите разные металлы, и некоторые батареи также названы по металлу, который в них используется. Эти металлы помогают батарее выполнять определенную функцию и осуществлять все процессы в батарее.

Некоторые из ключевых металлов, используемых в батареях, и другие металлы в зависимости от типа батареи. Литий, никель и кобальт являются ключевыми металлами, используемыми в аккумуляторе. Вы также услышите названия батарей на этих металлах. Без металла батарея не может выполнять свои функции.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4-40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Металл, используемый в батареях

Вы должны знать о типах металлов и о том, почему они используются в батареях. Соответственно, в батареях используется много типов металлов. Вам нужно знать о функционировании каждого металла, чтобы вы могли купить батарею в соответствии с типом металла и конкретной функцией, которая вам нужна.

Литий

Литий — один из самых полезных металлов, и вы встретите литий во многих батареях. Это связано с тем, что он выполняет функцию размещения ионов таким образом, чтобы их можно было легко перемещать по катоду и аноду. Если между обоими электродами нет движения ионов, в батарее не будет производиться электричество.

Цинк

Цинк также является одним из полезных металлов, используемых в батарее. Есть угольно-цинковые батареи, дающие постоянный ток в результате электрохимической реакции. Он будет производить энергию в присутствии электролита.

Меркурий

Ртуть присутствует внутри батареи для ее защиты. Это предотвращает скопление газов внутри батареи, которые могут повредить батарею и привести к ее вздутию. Из-за скопления газов также может быть утечка в батареях.

кобальт

Кобальт используется в батарее для увеличения плотности энергии батареи. Это также обеспечивает длительное воздействие на аккумулятор, и вы сможете использовать его в течение длительного времени. Это лучше всего подходит для времени автономной работы и повышения плотности энергии.

никель

Никель работает как система накопления энергии для батареи. Известно, что оксидно-никелевые батареи имеют большую продолжительность работы, потому что они лучше хранятся.

Низкотемпературныйпрочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Алюминий

Алюминий — это металл, который обеспечивает энергию для ионов, чтобы они двигались от положительного вывода к отрицательному. Это очень важно для реакций в батарее. Вы не можете заставить батарею работать, если поток ионов невозможен.

Кадмий

Известно, что кадмиевые батареи, в состав которых входит металлический кадмий, имеют низкое сопротивление. Они способны производить большие токи.

Марганец

Марганец работает как стабилизатор между батареями. Это очень важно для питания аккумуляторов. Он также считается лучшим для катодного материала.

Вести

Металлический свинец может обеспечить более длительный жизненный цикл батареи. Он также имеет многочисленные воздействия на окружающую среду. Вы можете получить больше энергии за киловатт-час. Он также обеспечивает лучшее соотношение мощности и энергии.

Есть ли в батареях драгоценные металлы?

В некоторых батареях есть драгоценные металлы, которые очень полезны для батарей. Они также имеют свое правильное функционирование. Важно понимать разницу между металлами и то, как они важны.

Аккумуляторы для электромобилей

Электромобили становятся очень популярными, потому что они имеют множество преимуществ и особенностей. В батареях электромобилей есть несколько драгоценных металлов, без которых они не могут работать. Не обязательно иметь один и тот же драгоценный металл в каждой батарее, потому что он может различаться в зависимости от типа батареи. Вы должны рассмотреть свои требования, прежде чем получить в руки аккумулятор с драгоценными металлами.

кобальт

Кобальт — один из драгоценных металлов, который используется в батареях мобильных телефонов и других подобных устройствах. Вы также найдете их в гибридных автомобилях. Он считается драгоценным металлом, потому что у него много функций для каждого оборудования. Он также считается одним из самых полезных металлов для будущего.

Наличие драгоценных металлов в литиевых батареях

Вы найдете драгоценные металлы и в литиевых батареях. Существуют различные типы драгоценных металлов в зависимости от типа батареи. Одними из наиболее распространенных драгоценных металлов в литиевых батареях являются алюминий, никель, кобальт и медь. Вы также найдете их в ветряных турбинах и солнечных панелях. Драгоценные металлы очень важны для изготовления аксессуаров, требующих высокой энергии.

Какие материалы используются в аккумуляторе?

В батареях используются различные типы материалов, которые определяют функционирование и производительность батареи.

Комбинация металлов

Большая часть батареи, которая составляет почти 60% батареи, состоит из комбинации металлов. Эти металлы определяют значение батареи, а также помогают в заземлении батареи. Когда батарея разлагается, она превращается в удобрение из-за присутствия этих металлов.

Бумага и пластик

Небольшая часть батареи также состоит из бумаги и пластика. Иногда используются оба элемента; однако в определенной батарее используется только один из них.

Стали

Также известно, что 25% батареи состоит из стали и определенного покрытия. Сталь, которая используется в батарее, не уходит в отходы в процессе разложения. Он может быть восстановлен на 100% для вторичной переработки. Таким образом, не каждый раз, когда для изготовления батареи требуется новая сталь.

Вывод

Аккумулятор состоит из большого количества металлов и других материалов. Вы должны убедиться, что аккумулятор соответствует вашим требованиям. Каждый металл выполняет свою функцию, и вы получите аккумулятор с комбинацией различных металлов. Вы должны понимать использование каждого металла и почему он присутствует в батарее.

• Предыдущая статья：
  Зарабатывайте деньги на переработке аккумуляторов: стоимость, производительность и решения
• Следующая статья：
  Моя батарея не заряжается — причины и решения

Самые популярные категории

Индивидуальные решения

• Схема конструкции аккумулятора 11,1 В, 6600 мАч портативного сверхзвукового диагностического набора B

• Схема резервного питания 7,4 В 10 Ач медицинского инфузионного насоса

• Решения для литий-ионных аккумуляторов AGV 25,6 В, 38,4 Ач

Разновидности батареек и аккумуляторов — Энергосила

Главная→
Полезное→
Разновидности батареек и аккумуляторов

типоразмеры элементов питания (батареек, аккумуляторов)

Батарейки с солевым электролитом.

 Батарейки с солевым электролитом, они же цинк-углеродные (на упаковках солевых батареек производители обычно не указывают  химческий состав) – самые дешёвые химические источники тока из существующих. На серьёзную нагрузку не рассчитаны: в фонаре их хватит на минут пятнадцать, а в фотоаппарате может не хватить и на один кадр. При отрицательных температурах их емкость стремится к 0. Предназначение солевых батареек – пульты дистанционного управления, часы, электронные термометры (устройства, энергопотребление которых укладывается в десятки миллиампер).

Батарейки с щелочным электролитом

Следующий тип батареек – щелочные, или марганцевые батарейки. Многие называют их «алкалиновыми» – это дословный перевод с английского «alkaline», то есть «щёлочь». Отрицательный полюс щелочной батарейки состоит из цинкового порошка – по сравнению с цинковым корпусом солевых элементов, использование порошка позволяет увеличить скорость протекания химических реакций, а значит, и отдаваемый батарейкой ток. Положительный полюс – из диоксида марганца. Основным же отличием от солевых батареек является тип электролита: в щелочных в его качестве используется гидроксид калия. Щелочные батарейки хорошо подходят для устройств с энергопотреблением от десятков до нескольких сотен миллиампер — при ёмкости порядка 2…3 А*ч они обеспечивают вполне приемлемое время работы. Есть у них и существенный минус: большое внутреннее сопротивление. Если нагрузить батарейку большим током, её напряжение сильно упадет, а значительная часть энергии будет расходоваться на нагрев самой батарейки — в результате эффективная ёмкость щелочных батареек сильно зависит от нагрузки. Если при разряде током 0,025 А нам удастся получить от батарейки 3 А*ч, то при токе 0,25 А реальная ёмкость упадёт уже до 2 А*ч, а при токе 1 А —  ниже 1 А*ч. Тем не менее, какое-то время щелочная батарейка может работать и при большой нагрузке, просто это время сравнительно невелико. Если на солевых батарейках цифровой фотоаппарат может даже не включиться, то одного комплекта щелочных ему хватит на полчаса работы.

Литиевые батарейки

Последний из широко распространённых типов батареек — литиевые. Обычно они рассчитаны на напряжение, кратное 3 В, поэтому большинство типов литиевых батареек с полуторавольтовыми солевыми и щелочными не взаимозаменяемы. Такие батарейки широко используются в часах и в фототехнике. Существуют и литиевые батарейки на напряжение 1,5 В, выполненные в стандартных размерах АА и ААА — их можно использовать в любой технике, рассчитанной на обычные солевые или щелочные батарейки. Преимущество литиевых батареек заключается в меньшем внутреннем сопротивлении по сравнению со щелочными: их ёмкость мало зависит от тока нагрузки. При малом токе и щелочная, и литиевая батарейки имеют одинаковую ёмкость 3 А*ч, но если их поставить в цифровой фотоаппарат, потребляющий 1000 m А, то литиевые прослужат в несколько раз дольше. Минусом литиевых батареек является высокая сттоимость- столько же стоит Ni-MH аккумулятор, обладающий сходными с литиевыми батарейками разрядными характеристиками, но способный выдержать несколько сотен циклов заряд-разряд.

Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы

Основной альтернативой батарейкам являются аккумуляторы – источники тока, химические процессы в которых обратимы. Никель-кадмиевые аккумуляторы надёжны и долговечны (их можно хранить до пяти лет, а заряжать – при правильном использовании – до 1000 раз), хорошо работают при низких температурах (при -20 С, их емкость составляет 75% от номинальной) и легко выдерживают большие токи разряда, могут заряжаться как малыми, так и большими токами. Недостатков тоже хватает. Во-первых, относительно маленькая плотность энергии (то есть отношение ёмкости элемента к его объёму), во-вторых, заметный ток саморазряда (после нескольких месяцев хранения аккумулятор перед использованием потребуется заново зарядить), в-третьих, использование в конструкции ядовитого кадмия, и, в-четвёртых, эффект памяти – если аккумулятор был разряжен, только на 25 %, то очередная зарядка восстановит его ёмкость не до 100 %, а меньше. Для борьбы с эффектом памяти аккумулятор рекомендуется перед зарядкой разряжать полностью – это разрушает образующиеся кристаллы и восстанавливает ёмкость аккумулятора. Среди доступных типов аккумуляторов именно никель-кадмиевые наиболее подвержены эффекту памяти. Тем не менее, в некоторых случаях использование никель-кадмиевых аккумуляторов оправдано и сейчас – благодаря низкой стоимости, долговечности и возможности зарядки при низких температурах без отрицательных последствий для аккумулятора.

Никель-металлгидридные (Ni-MH) аккумуляторы

В отличие от никель-кадмиевых батарей, никель-металлгидридные не содержат тяжёлых металлов, а значит, безвредны для окружающей среды и не требуют специальной переработки при утилизации. При тех же размерах Ni-MH аккумуляторы имеют в два-три раза большую ёмкость – для наиболее распространённых аккумуляторов формата AA она доходит до 2700 мА*ч против 1000 мА*ч у никель-кадмиевых. Ni-MH аккумуляторы мало страдают от эффекта памяти. К сожалению, у Ni-MH аккумуляторов есть и свои недостатки. Во-первых, они имеют больший ток саморазряда  по сравнению с Ni-Cd, во-вторых, падение ёмкости аккумулятора может наступить уже после 200-300 циклов, в-третьих, слишком большие разрядные токи и зарядка при низких температурах заметно сокращают жизнь аккумулятора, в-четвертых, при низкой температуре их емкость составляет не больше 30% от номинальной. Тем не менее, по совокупности характеристик – стоимости, надёжности, ёмкости, простоте обслуживания – на данный момент Ni-MH аккумуляторы являются одними из лучших. При использовании NiMH аккумуляторов далеко не всегда следует гнаться за большой ёмкостью. Чем более ёмкий аккумулятор, тем выше (при прочих равных условиях) его ток саморазряда.

Какие металлы используются в батареях?

Аккумуляторы подразделяются на две категории:

1)      Первичные аккумуляторы: Эти типы аккумуляторов вырабатывают ток мгновенно при сборке, поэтому чаще всего используются в повседневных портативных устройствах. Некоторые из наиболее распространенных типов первичных батарей с металлами, используемыми в них, включают:

a)       Цинк-уголь: Как следует из названия, в углеродно-цинковых элементах используются металлы, включая цинк и углерод, с цинк, образующий контейнер ячейки, и углерод (обычно графитовый порошок), образующий катодную часть.

b)      Zinc-Chloride : Это улучшение по сравнению с цинко-углеродным элементом. В аккумуляторе используется паста ZnCl ₂ , известная также как элементы повышенной прочности.

c)       Щелочные: Питание этих батарей зависит от цинка и двуокиси марганца. Аккумулятор лучше всего подходит для проигрывателей компакт-дисков, пейджеров, фонарей и игрушек.

d)      Оксид никеля : Никель и графит являются основными металлами, используемыми в конструкции аккумуляторов на основе оксида никеля.

e)       Литий : в батарее используется литий в качестве анода и диоксид марганца в качестве катода. Другие типы включают -: Li-CuO, LiFeS _2, LiMnO _2, Li-(CF) _n и Li-CrO ₂ .

f)        Оксид ртути : Ртуть и цинк — это металлы, используемые в конструкции ртутной батареи, также известной как батарея на основе оксида ртути. Практическое применение в виде кнопок для часов, калькуляторов и слуховых аппаратов.

g)       Воздушно-цинковые батареи : Цинк-воздушные батареи, производящие цинк и кислород, представляют собой оригинальные топливные элементы, доступные миру.

h)      Оксид серебра : Также известные как серебряно-цинковые батареи, в которых используется оксид серебра в качестве катода и цинк в качестве анода.

2)      Вторичные батареи: Также известные как перезаряжаемые батареи, их необходимо зарядить перед использованием. Эти типы батарей обычно собираются из активных материалов в разряженном состоянии. Некоторые из наиболее распространенных типов вторичных батарей, в которых используются металлы, включают:

a)       NiCd : Как следует из названия, аккумулятор состоит из двух металлов: никеля (Ni) и кадмия (Cd). Аккумулятор не такой дорогой и имеет умеренную плотность энергии.

b)      Свинцово-кислотный : В этом аккумуляторе используется свинец и серная кислота. Это один из старейших типов аккумуляторов, широко применяемых в автомобильных двигателях.

c)       NiMH : Используемый металл — никель, а водород действует как анод. Он также известен под названием никель-водородная батарея.

d)      NiZn : Никель и цинк – это два металла, используемые в конструкции никель-цинковых аккумуляторов, которые находят практическое применение в электровелосипедах, садовых инструментах и ​​т. д.

e)       AgZn : серебристый металл в качестве их основного компонента. Доступным вариантом является батарея Silver-Zinc, в которой используется цинк, чтобы снизить стоимость и выдерживать большие нагрузки.

f)        Ионно-литиевые батареи : Также известные как ионно-литиевые батареи, для создания электрического заряда используются графит и литий. Это своего рода очень дорогая батарея с очень высокой плотностью энергии.

Металлы, используемые в аккумуляторах

Визуализация ключевых минералов в аккумуляторе электромобиля

Шесть типов литий-ионных аккумуляторов: визуальное сравнение транспортные средства (EV) и системы хранения энергии.

Однако существует множество типов литий-ионных аккумуляторов, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы.

На приведенной выше инфографике показаны компромиссы между шестью основными технологиями литий-ионных катодов, основанные на исследованиях Miao et al. и Батарейный университет. Это первая из двух инфографик в нашем Аккумуляторная технология, серия .

Понимание шести основных литий-ионных технологий

Каждый из шести различных типов литий-ионных аккумуляторов имеет различный химический состав.

Аноды большинства литий-ионных аккумуляторов сделаны из графита. Как правило, меняется минеральный состав катода, что определяет разницу между химическим составом батареи.

Материал катода обычно содержит литий наряду с другими минералами, включая никель, марганец, кобальт или железо. Этот состав в конечном итоге определяет емкость, мощность, производительность, стоимость, безопасность и срок службы батареи.

Имея это в виду, давайте рассмотрим шесть основных технологий литий-ионных катодов.

#1: литий-никель-марганцево-кобальтовый оксид (NMC)

Катоды NMC обычно содержат большое количество никеля, что увеличивает плотность энергии батареи и позволяет увеличить запас хода в электромобилях. Однако высокое содержание никеля может сделать батарею нестабильной, поэтому марганец и кобальт используются для повышения термической стабильности и безопасности. Несколько комбинаций NMC имели коммерческий успех, в том числе NMC811 (состоит из 80 % никеля, 10 % марганца и 10 % кобальта), NMC532 и NMC622 .

#2: Литий-никель-кобальт-оксид алюминия (NCA)

Аккумуляторы NCA имеют те же преимущества, что и NMC, на основе никеля, включая высокую плотность энергии и удельную мощность. Вместо марганца NCA использует алюминий для повышения стабильности. Однако катоды NCA относительно менее безопасны, чем другие литий-ионные технологии, дороже и обычно используются только в высокопроизводительных моделях электромобилей.

#3: Литий-железо-фосфатные (LFP)

Из-за использования железа и фосфатов вместо никеля и кобальта, LFP-аккумуляторы дешевле в производстве, чем варианты на основе никеля. Однако они предлагают меньшую удельную энергию и больше подходят для стандартных электромобилей или электромобилей ближнего действия. Кроме того, LFP считается одним из самых безопасных химических веществ и имеет длительный срок службы, что позволяет использовать его в системах хранения энергии.

#4: Оксид лития-кобальта (LCO)

Хотя батареи LCO обладают высокой плотностью энергии, их недостатками являются относительно короткий срок службы, низкая термическая стабильность и ограниченная удельная мощность. Таким образом, эти батареи являются популярным выбором для приложений с низкой нагрузкой, таких как смартфоны и ноутбуки, где они могут обеспечивать относительно небольшое количество энергии в течение длительного времени.