Российские ученые нашли «зеленую» замену для литиевых аккумуляторов
МОСКВА, 3 июн – РИА Новости. Химики из России открыли особое органическое вещество, которое можно использовать в качестве замены для металлов, из которых сейчас изготовляют катод аккумуляторов. Это открытие позволит создать полностью «зеленую» замену для современных литиевых батарей, пишут ученые в Journal of Material Chemistry A.Современные аккумуляторы состоят из трех частей – катода, положительного полюса и источника энергии, анода, отрицательного полюса и «изымателя» этой энергии, и электролита, позволяющего ионам путешествовать между катодом и анодом. Емкость и мощность батарей зависят от состава катода, а их долговечность – от того, как сильно разрушается материал электролита и катода при циклах заряда и разряда.
Органические электролиты уже широко используются в производстве батарей, однако материал катода оставался металлическим. Как правило, его изготавливают из кобальта или соединений марганца, что делает такие источники питания дорогими и потенциально опасными для окружающей среды.
Как передает пресс-служба «Сколтеха», Обрезков и его коллеги уже много лет пытаются найти органическую замену для материалов, используемых при изготовлении катодов в литий-ионных и иных типах аккумуляторов. За последние годы появилось несколько подобных альтернатив, однако у всех них есть большие недостатки, мешавшие им решить эту проблему.
Российские химики попытались решить эту проблему, синтезируя различные производные политрифениламина и полимерные молекулы на их основе, замеряя свойства подобных соединений и сравнивая подобные показатели между собой.
Результатом этих опытов стало создание вещества под названием PDPPD, чья удельная емкость была примерно в два раза выше, чем у простого политрифениламина. Этот прирост, как объясняют исследователи, был связан с тем, что полимеризация сделала это соединение необычно стабильным с электрохимической точки зрения.
Его работу ученые проверили, создав не только литий-ионный аккумулятор с подобным органическим катодом, но и батареи на базе соединений натрия и калия. Как показали первые опыты с ними, они потеряли меньше четверти емкости при пяти сотнях циклов разряда и заряда, причем при этом подобные батареи могли разряжаться и заряжаться с рекордно высокой скоростью.
С другой стороны, ученые признают, что у их батарей пока есть несколько больших недостатков, способных сильно ограничить их применение. К примеру, он крайне плохо переносит большие напряжения, что химики связывают с тем, что электролит – смесь из соединений лития, карбоната этилена и деметилкарбоната — становится нестабильным при достижении отметки в 4,2 Вольт.
Его замена, как предполагают исследователи, поможет подобным батареям стать еще более емкими и быстрыми в работе, что критически важно для создания дешевых, быстрых и долговечных электромобилей.
10 лучших фирм батареек – рейтинг 2019
Место | Наименование | Характеристика в рейтинге |
| 1 | «Космос» | Самая мощная дилерская сеть |
| 2 | ROBITON | Высшая степень надежности |
| 3 | «Энергия» | Лидер по созданию новых материалов |
| 4 | Ergolux | Лучший молодой бренд |
| 5 | Perfeo | Минимальная цена |
| 1 | GP | Максимально широкий ассортимент |
| 2 | SAFT | Лидер по количеству ежегодных патентов |
| 3 | Duracell | Лучший агрессивный маркетинг |
| 4 | VARTA | Долгожитель рынка |
| 5 | IKEA |
Во многих моделях мелкой электронной техники в качестве единственного или дополнительного источника питания используются батарейки. При покупке мы не всегда обращаем должное внимание на этот миниатюрный помощник, определяющий работоспособность часов, кухонных весов, пультов дистанционного управления для телевизоров и кондиционеров, фонариков и других необходимых товаров. А ведь его тип, размеры, вес, энергоемкость, принадлежность к тому или иному бренду влияют в конечном счете на стоимость, будущие расходы по обслуживанию.
На российском рынке работают десятки отечественных и зарубежных фирм, которые предлагают богатый ассортимент щелочных (алкалиновых), литиевых, аккумуляторных, солевых, ртутных, серебряных элементов питания. Их продукция отличается не только техническими характеристиками, но и качеством. В конкурентной борьбе за благосклонность покупателя производители создают собственные исследовательские лаборатории, внедряют новые технологии, современные материалы, многократно тестируют получаемые устройства.
Положительные отзывы потребителей, рост продаж и узнаваемость на рынке — главный показатель успеха компаний. Мы подготовили рейтинг лучших фирм независимо от времени их существования. Среди популярных брендов есть «монстры» с более чем 100-летней историей и громко заявившие о себе новички.
Лучшие российские фирмы батареек
5 Perfeo
Минимальная цена
Страна: Россия
Рейтинг (2019): 4.5
Компания «Видеосервис VS», которая имеет большой опыт работы с портативной электроникой, в 2010 году создала собственный бренд для расширения своего влияния на российский рынок. Источники питания вошли в сферу интересов производителя, причем стоимость выпускаемой в России и Юго-Восточной Азии продукции стабильно входит в самый доступный сегмент. Отзывы покупателей и награды «Лучшая покупка», «Выбор читателей» и т. п. подтверждают правильность выбранного направления деятельности.
В списке популярных гальванических элементов питания присутствуют щелочные цилиндровые и таблеточные батарейки, а также солевого, литиевого видов. Они относятся как к наиболее продаваемым типоразмерам АА, ААА, так и C, D, CR2016, CR2025, CR2032, 6LR61, 6F22. Разработки российских инженеров предназначены для приспособлений с высоким энергопотреблением и отличаются долговечностью. Аккумуляторные никель-металлогидридные изделия пальчикового и мизинчикового формата при низкой цене имеют хороший ресурс 600 — 2700 мАч. Перед тем, как запустить в продажу каждую новую модель, ее тестируют в московской лаборатории.
4 Ergolux
Лучший молодой бренд
Страна: Россия
Торговая марка только появилась в 2013 году, но успела привлечь внимание покупателей, приобрести поклонников своим ассортиментом, сбалансированностью стоимости товара и качества. Да и яркий дизайн упаковки является неплохим способом выделения продукции на фоне конкурентов. Что же предлагает компания по бюджетной цене? Прежде всего, то, что пользуется стабильным спросом. Это алкалиновые, литиевые, солевые элементы питания и вторичного аккумуляторного типа. Они герметичны, поэтому нет оснований беспокоиться по поводу возможных протечек, полностью отрабатывают заявленный производителем ресурс, не загрязняют окружающую среду, легко утилизируются по истечении срока службы.
Что касается типоразмеров, то львиную долю модельного ряда составляют изделия пальчикового, мизинчикового типов, есть также предложения по форме C, D, «Крона», дисковые. Емкость аккумуляторных устройств, рассчитанных на напряжение 1,2 В, находится в диапазоне 600 — 2700 мАч. Для всех многоразовых элементов питания используется одинаковая электрохимическая система Ni-Mh. Такая ходовая продукция в процессе изготовления проходит многоуровневый контроль качества.
3 «Энергия»
Лидер по созданию новых материалов
Страна: Россия
Рейтинг (2019): 4.7
Предприятие из Липецкой области делает ставку на активное развитие с последующим внедрением технологий благодаря собственной научной базе и сотрудничеству с ведущими исследовательскими центрами. Поэтому наряду с линейками бытовых товаров фирма предлагает источники тока для оборудования специального назначения (навигационного, спасательного и т. п.).
К наиболее распространенным элементам питания относятся пальчиковые модели FR6, CR34615 типоразмера D, элементы серии «Эра», воздушно-цинковые и литиевые. В их конструкции есть взрывоустойчивая мембрана, защита от перегрева, аварийный клапан для сброса давления газа. Аккумуляторные батарейки по электрохимической системе подразделяются на две категории — Li-Ion и Ni-Cd. Они характеризуются длительными циклами работы и ускоренной зарядкой.
Производитель не останавливается на достигнутом и ведет разработки новых материалов. Ежегодно количество тестируемых образцов составляет около 5. Среди преимуществ работы короткий промежуток времени между утверждением инновационной разработки и ее внедрением в конструкцию источников питания.
2 ROBITON
Высшая степень надежности
Страна: Россия
Рейтинг (2019): 4.8
Этой компании всего около 15 лет, а уже эксперты и покупатели подтверждают высокое качество ее товаров. Продукция включает гальванические, аккумуляторные источники энергии, блоки питания, зарядные устройства, автоаксессуары и другие полезные электротехнические изделия. По статистическим данным, доля рынка среди универсальных блоков питания насчитывает свыше 80%. Батарейки также представлены в востребованном электрохимическом разнообразии систем для бытового, промышленного и специального применения. Благодаря фирменным разработкам изделия данного производителя имеют гарантию до 5 лет, сниженный вес по сравнению с аналогами, сохраняют отличную работоспособность даже при высоких токах разряда и отрицательном температурном режиме.
Вся продукция отвечает стандартам Евразийского Союза, ЕС по качеству и безопасности. В частности, она не содержит свинца, кадмия, ртути, хрома, бромидных производных. В упаковках типа блистер, шринк, зип-лок, бокс содержатся ресурсоемкие устройства широкой типоразмерной линейки. Например, гальваническая литий-дисульфид железная батарейка R-FR6 пальчикового вида отличается значительной емкостью 2900 мАч при сниженном на 30% весе и набрала немало хороших отзывов потребителей, среди которых не только россияне, но и граждане Беларуси, Казахстана.
Каждый бренд выпускает целые серии батареек с разным техническим потенциалом. На что, кроме названия производителя, стоит обратить внимание при выборе устройства:
- Вид источника питания (щелочные, литиевые и т. д.).
- Возможность перезарядки (одноразовые гальванические или многоразовые аккумуляторные).
- Форма (цилиндр, таблетка, «Крона»).
- Напряжение на выходе, оно обычно превышает показатель 1,5 В.
- Емкость. От этой характеристики зависит рабочий потенциал батарейки в пределах одного цикла зарядки.
- Процент саморазряда в процессе эксплуатации (у солевых устройств он высокий, у литиевых минимальный).
- Срок годности. Определяется типом источника питания и надежностью бренда.
- Наличие/отсутствие защиты от полного разряда, перегревания, короткого замыкания и т. п.
1 «Космос»
Самая мощная дилерская сеть
Страна: Россия
Рейтинг (2019): 4.9
Флагман отечественного сегмента специализированного рынка продукции для электронных товаров за четверть века своей работы успел пройти большой путь, чтобы завоевать лидерские позиции в категории покупательского спроса. В его ассортименте алкалиновые, солевые, литиевые, аккумуляторные батарейки, зарядные устройства, а также различная свето- и электротехника. Типоразмерная линейка охватывает все известные сегодня форматы. В удобных для переноски упаковках-блистерах с ручкой находятся от 1 до 96 единиц устройства.
Товарная группа выпускается под брендами «Космос» и Supermax. Производственные мощности расположены как на территории России, так и в Беларуси, Китае. Их общее число составляет свыше 35 площадок. Что немаловажно, компания представлена в 110 городах страны, количество ее дилеров превышает 400. Поэтому у потребителей есть возможность пользоваться лучшими товарами отечественного производства. Дальнейшее развитие дилерской сети для удовлетворения нужд максимального количества людей — среди основных задач коллектива. Кроме России, продукция поставляется во многие страны СНГ.
Лучшие зарубежные фирмы батареек
5 IKEA
Отличное сочетание цены и срока службы
Страна: Швеция
Рейтинг (2019): 4.5
Бренд известен с 1943 года, но группа компаний, которая объединена под данным названием, не является специализированным производителем бытовых источников питания. Они составляют лишь незначительную по ассортименту часть продукции. Однако проводимые потребителями, специалистами тесты и опыт использования батареек показывают, что товар достоин внимания своим качеством. Это объясняется медленной разрядкой источников питания по сравнению с конкурентными аналогами и в конечном счете экономичностью приобретения.
Фирма выпускает и реализует в фирменных магазинах 28 стран мира (по состоянию на 2017 год) щелочные, литиевые, аккумуляторные элементы пальчикового, мизинчикового типоразмеров, а также в виде таблетки, «Кроны». В их герметичном стальном корпусе находится электрохимическая система, в состав которой не входят ртуть, кадмий. Аккумуляторы имеют емкость 500 — 2450 мАч, в зависимости от ресурса выдерживают до 500 или 1500 перезарядок, рассчитаны на срок службы до 5 лет. Для тех, кто ищет лучший баланс между ценой товара для мелкой бытовой техники и качеством, это выгодный выбор.
4 VARTA
Долгожитель рынка
Страна: Германия
Рейтинг (2019): 4.6
Под данным названием бренд появился в 1904 году, и после серии откровенно слабых по результатам исследований компании удалось все-таки наладить производство кислотно-свинцовых аккумуляторов. Поглощая предприятия по всему миру, фирма приходит к первым успехам. В частности, после установления контроля над Pertrix Chemische Fabrik AG, которой принадлежит пальма первенства в разработке сухой батарейки, сфера сбыта и ассортимент Varta расширяются. В послевоенный период начинается массовое изготовление сухих элементов питания, а также появляются дисковые для портативных устройств.
Очередная яркая страница в истории производителя началась в 2002 году, когда стартовал выпуск нового поколения литиевых полимерных источников энергопотребления, которые производятся в странах Европы. Тогда же американская Rayovac Corporation приобрела контрольный пакет акций компании в сегменте бытовых источников питания. Сегодня под старым брендом на российском рынке предлагаются первичные щелочные, литиевые, угольно-цинковые батарейки, учитывающие разные варианты энергопотребления, и аккумуляторные емкостью 550 — 2100 мАч со сроком эксплуатации до 5 лет.
3 Duracell
Лучший агрессивный маркетинг
Страна: США
Рейтинг (2019): 4.7
Несмотря на то, что конкуренты существенно теснят на мировом рынке до недавнего времени популярного во многом благодаря массированным рекламным кампаниям и другим инструментам активного маркетинга американского «монстра», его доля пока составляет около четверти. Основу ассортимента составляют щелочные, специальные батарейки, а также аккумуляторные источники питания. И это неудивительно, так как первый в мире алкалиновый элемент для Mallory Battery Company (первоначальное название бренда) в 1955 году изобрел ученый Сэмюель Рубен, сотрудничавший с компанией с 20-х годов. Под знакомым сегодня именем продукция выпускается с 1965 года, ее легко узнать по упаковкам с нон-стоп скачущим розовым зайцем, чей дебют в рекламе товаров фирмы произошел в 1973 году.
В России товарная группа появилась в середине 90-х. В это же время, в 1996 году, источники питания получили специальный PowerCheck-тестер, с помощью которого всегда можно определить уровень зарядки элемента и при необходимости использовать его в устройствах с более низким энергопотреблением. В продаже находятся батарейки ходовых типоразмеров (пальчиковый, мизинчиковый, дисковый) и менее распространенных AAAA, C, D, CMOS, «Крона». С 2016 года бренд принадлежит компании Berkshire Hathaway.
2 SAFT
Лидер по количеству ежегодных патентов
Страна: Франция
Рейтинг (2019): 4.8
В 2018 году компания отметила 100-летний юбилей, но до сих пор не сдает своих позиций на мировом рынке в первую очередь за счет товаров для космоса, промышленного и военного назначения. Однако и бытовой сегмент не остался без внимания. Фирма имеет 30 международных представительств, в России (Москва) оно появилось в 2013 году. Поставляемая продукция в первую очередь представляет интерес для транспортной отрасли, хранения энергии, телекоммуникационных систем, инфраструктурных решений. С 2016 года войдя в Total, производитель получил дополнительные инвестиции на проведение инженерно-исследовательских мероприятий, чтобы внедрять в новые товарные позиции «умные» и безопасные для окружающей среды технологии.
Первый патент на литиевые источники питания был зарегистрирован в 1965 году, в настоящее время только в 2017-м компания получила авторское право на 26 собственных уникальных разработок. На 14 автоматизированных производственных площадках не только Франции, но и в 18 разных странах, в том числе России, создаются элементы питания, предназначенные для работы в обычных и неблагоприятных условиях. В ассортименте торговой марки присутствуют специальные аккумуляторные энергоисточники, которые можно подзаряжать даже при температуре минус 30 градусов. К наиболее применяемым электрохимическим системам относятся Li-SOCl2, Li-MnO2, Li-SO2.Компания имеет более 3000 крупных клиентов по всему миру.
1 GP
Максимально широкий ассортимент
Страна: Китай (Гонконг)
Рейтинг (2019): 4.9
История культового мирового производителя, входящего в Gold Peak Group, началась в 1964 году. На протяжении первых десятилетий своего существования компания наращивала научно-исследовательский потенциал, инженерные разработки, ассортимент, производственные мощности для обеспечения преимущественно внутреннего рынка. Сейчас ее продукция активно поступает в страны Азии, Европы, Северной Америки под брендом GP Batteries International Limited. В России фирма из Гонконга является лидером по продажам бытовых аккумуляторов и занимает 2-ю строчку по реализации щелочных батареек.
На данный момент ее ассортимент насчитывает свыше 3000 наименований! На нашем рынке это прежде всего алкалиновые, литиевые, солевые элементы питания, предназначенные как для экономного энергопотребления, так и высокого; долго поддерживающие заряд аккумуляторы, специальные элементы, портативные блоки, зарядные устройства, фонари. Вторичные батарейки способны перезаряжаться до 1000 раз. Из гальванических источников энергопотребления самой мощной признана щелочная серия Ultra Plus Alkaline, в ней представлены распространенные типоразмеры AA, AAA, C, D. Срок службы этих элементов достигает 7 лет благодаря применению в конструкции улучшенных материалов.
Компания имеет представительства практически по всему миру, в том числе в России. Суммарное количество ее сотрудников составляет 5600 человек, общая производственно-складская площадь — 281000 квадратных метров.
Внимание! Представленная выше информация не является руководством к покупке. За любой консультацией следует обращаться к специалистам!
IBM создала емкий, безопасный и дешевый аккумулятор со сверхбыстрой зарядкой
5555, Текст: Дмитрий Степанов
Исследовательское подразделение IBM разработало аккумулятор нового типа. Он дешевле существующих литий-ионных аналогов, менее огнеопасны и заряжаются до 80% за пять минут, а компоненты для их производства можно получить из самой обычной морской воды.Аккумуляторы без тяжелых металлов
Специалисты IBM Research разработали аккумулятор из новых материалов, который по ряду характеристик значительно превосходит широко распространенные сегодня литий-ионные батареи. Об этом говорится в сообщении, размещенном в блоге исследовательского подразделения компании (IBM Research) на ее официальном сайте.
В сегодняшних аккумуляторах, которые используются в ряде устройств: от фитнес-браслетов и смартфонов до электромобилей, часто применяются тяжелые металлы, в частности кобальт и никель. Например, в литий-ионных аккумуляторах катод (отрицательный электрод) может выполняться из кобальтата лития или никелата лития. Сами по себе эти металлы могут представлять угрозу как здоровью человека, так и окружающей среде. Кроме того, их запасы ограничены, а при добыче кобальта, по данным Financial Times, используются детский труд.
Новая технология IBM предполагает создание аккумулятора на базе трех новых материалов, среди которых тяжелых металлов нет. Химический состав материалов, из которых выполнены анод, катод и жидкий электролит, исследователи не раскрывают, однако уверяют, что необходимые материалы могут быть получены из обыкновенной морской воды и то, что они значительно дешевле используемых в современных литий-ионных батареях.
Преимущества новой технологии
По словам специалистов IBM Research их разработка превосходит литий-ионную технологию по многим важным параметров. Так, если верить ученым, их аккумулятор сможет заряжаться до уровня 80% за пять минут, при этом вероятность воспламенения такого устройства значительно ниже по сравнению с литий-ионными аналогами. У последних меньшая температура возгорания.
Исследователь, работающий с системой дифференциальной электрохимической масс-спектроскопии в IBM Research, которая измеряет количество газа, выделившегося из элемента батареи во время зарядки/разрядки
Энергетическая плотность новинки сопоставима с передовыми образцами литий-ионных аккумуляторов (более 800 Вт*ч/л), а ее энергоэффективность превышает 90%.
Кроме того, исследователи утверждают, что проведенные ими тесты показали возможность применения этой технологии при изготовлении аккумуляторов с весьма продолжительным сроком службы, однако не приводят каких-либо конкретных данных на этот счет.
Сферы применения аккумуляторов IBM
Исследователи полагают, что продукция на основе разработанной ими технологии может найти применение в энергетике, автомобиле- и авиастроении.
Несмотря на то, что исследования находятся на ранней стадии, IBM Research заключила контракты на совместную разработку нового поколения аккумуляторов и инфраструктуры для их совершенствования и производства с Mercedes-Benz Research, Central Glass (производитель электролитов) и Sidus (производитель аккумуляторных батарей).
Не без помощи искусственного интеллекта
IBM Research также сообщает, что в своей работе команда использует технологию искусственного интеллекта (ИИ), называемую семантическим обогащением. Она применяется для дальнейшего улучшения характеристик батареи путем выявления наиболее подходящих и безопасных материалов.
Альтернативные разработки
Существуют и другие технологии, способные заменить собой литиевые аккумуляторы и положить конец их далеко не самым экологичным и этичным производству и утилизации.
В декабре 2018 г. CNews писал о том, что ученые Иллинойского университета в Чикаго разработали новую технологию производства аккумуляторных батарей для мобильных устройств, в основе которой лежит принцип использования неупорядоченных частиц оксида магния и непосредственно магниевого анода.
Еще одна группа американских ученых, на этот раз из Калифорнийского технологического университета, создала аккумулятор на основе фторидов – химических соединений фтора с другими элементами таблицы Менделеева. Подобные АКБ в теории характеризуются способностью держать заряд до восьми раз дольше в сравнении с литий-ионными и литий-полимерными. Опять же, они намного безопаснее оных ввиду неподверженности влиянию повышенной температуры окружающей среды или нагреву во время подзарядки.
В ноябре 2018 г. стало известно, что в Китае стартовало производство аккумуляторов с твердым электролитом, которые в обозримом будущем могут стать частью мобильной техники и транспортных средств. Предполагалось, что они придут на смену литий-ионным батареям за счет большей компактности и безопасности.
Рейтинг аккумуляторов для автомобиля 2019 за рулем
В данном рейтинге представлены 5 лучших аккумуляторов 2019 года по мнению журнала «За рулем».
10 место — OPTIMA Red Top C 4.2: характеристики и цена
OPTIMA Red Top C 4.2
| Страна производитель | Мексика; |
| Типоразмер | Евро L2; |
| ДхШхВ, мм | 254х175х200 мм; |
| Тип клеммы | Стандартные клеммы (Евро) |
| Пусковой ток | 815 А |
| Напряжение | 12 В |
| Емкость | 50 А/ч |
| Цена | 16600 руб |
OPTIMA Red Top C 4.2: отзывы
— Универсальная полярность.
— Уверенно проворачивает стартер и загустевшее масло при температурах ниже -20 градусов.
— Устойчив к вибрациям.
— Быстрая перезарядка.
— Корпус непроницаемый.
— Высокая цена.
— Быстро разряжается.
— Миниатюрные габариты.
— Небольшой вес.
— Увеличенный пусковой ток.
— Подходит для автомобилей с большим объемом двигателя.
9 место — ALPHALINE EFB: характеристики и цена
ALPHALINE EFB
| Страна производитель | Корея; |
| Типоразмер | Евро L2; |
| ДхШхВ, мм | 238x129x227 мм; |
| Тип клеммы | Стандартные клеммы (Евро) |
| Пусковой ток | 460 А |
| Напряжение | 12 В |
| Емкость | 45 А/ч |
| Цена | 6200 руб |
ALPHALINE EFB: отзывы
— Обратная полярность.
— Необслуживаемого типа.
— Разработан для автомобилей с системой «старт-стоп».
— Доступная цена.
— Изготовлен качественно.
— Установлен указатель заряда.
— Удобная крепкая ручка для переноски.
— За счет высоты может не подходит для всех автомобилей.
— Перед покупкой следует обратить внимание на длину проводов и посадочное место под капотом.
8 место — TYUMEN Battery Premium: характеристики и цена
TYUMEN Battery Premium
| Страна производитель | Россия; |
| Типоразмер | Евро L2; |
| ДхШхВ, мм | 242х175х190 мм; |
| Тип клеммы | Стандартные клеммы (Евро) |
| Пусковой ток | 590 А |
| Напряжение | 12 В |
| Емкость | 64 А/ч |
| Цена | 3600 руб |
TYUMEN Battery Premium: отзывы
— Кальциевый аккумулятор.
— Обратная полярность.
— Доступная цена.
— Отличается высоким качеством изготовления.
— В свободной продаже трудно найти, нужно заказывать у производителя.
— Солидный вес – более 17 кг.
— Небольшие габариты, рассчитан на большинство отечественных автомобилей.
— Ручка для переноски слабая, режет ладонь.
— Батарея обслуживаемая.
— Гарантия изготовителя 24 месяца.
7 место — TUDOR AGM: характеристики и цена