Чем обусловлены различия между аккумуляторами и суперконденсаторами

    Электрохимические источники питания используются сегодня повсеместно и имеют отличительные характеристики: ёмкость, или количество хранимой энергии, а также мощность, или возможность быстро отдавать или накапливать эту энергию (разрядка/зарядка на высоких токах). К тому же, для элементов питания очень важны безопасность и долговечность. В этом посте я расскажу, чем отличаются аккумуляторы и суперконденсаторы на химическом уровне, и как это влияет на их технические характеристики.

    Начну я с аккумуляторов. На сегодняшний день чаще всего используются литий-ионные и никель-метал-гидридные (NiMH) аккумуляторы, но литий-ионные постепенно вытесняют NiMH по нескольким причинам. Во-первых, литий-ионные аккумуляторы более энергоёмкие. Это объясняется тем, что по сравнению с щёлочными электролитами NiMH, которые ограничивают напряжение ячейки в 1.2 V, электролиты литий-ионных аккумуляторов на основе карбонатов обеспечивают напряжение в 3V. А это означает меньшее количество ячеек, необходимых, чтобы достичь определённого напряжения, а также более компактные размеры, что для современных портативных электронных устройств просто необходимо. И, самое главное, по сравнению с NiMH, где используются сплавы с редкоземельными металлами, литий-ионные аккумуляторы содержат более дешёвые материалы.

    image

    Работа литий-ионных аккумуляторов выглядит следующим образом: ионы лития встраиваются в слоистый материал анода (чаще всего графит) или катода (оксиды переходных металлов) при зарядке и разрядке. Ёмкость определяется тем, сколько лития встроилось в электроды, и если ёмкость, как говорилось выше, у литий-ионных аккумуляторов хорошая, то с мощностью (это возможность аккумулятора быстро заряжаться и разряжаться на высоких токах, например, при разгоне и рекуперативном торможении в электромобилях) всё не так просто. Например, при слишком быстрой зарядке ионы лития не успевают встраиваться в кристаллы и образуют цепочки металлического лития (дендриты) на аноде, которы могут привести к короткому замыканию, особенно при низкой температуре. А слишком быстрая разрядке может разрушить кристалл катода и привести к преждевременному старению аккумулятора.

    От чего же зависит мощность аккумулятора? Мощность аккумулятора зависит от нескольких параметров: проводимости электрода, состоящего из активного материала и добавок, скорости электрохимических процессов, проходящих в активных материалах, а также ионной проводимости электролита. Чтобы как-то улучшить мощность литий-ионных аккумуляторов, если подразумевается их использование на высоких токах, производители создают специальные, более тонкие электроды: они содержат меньше активного материала, но больше углеродных добавок. В результате повышается проводимость электрода, но, увы, уменьшая количество активного материала уменьшается и ёмкость. К тому же, даже если такая технология улучшает проводимость электродов, не стоит забывать и о других параметрах, влияющих на мощность, особенно медленное встраивание лития в кристаллы (диффузионныe затруднения), на которую данная технология никак не влияет.

    Но тут нам на помощь приходят наноматериалы: для того, чтобы встроиться в нанокристалл, литию не надо продвигаться на большие расстояния, поэтому интеркаляция проходит гораздо быстрее.

    image

    Но увы, у наноматериалов также есть и недостатки, в частности, их повышенная химическая реактивность, которая уменьшает срок эксплуатации аккумулятора. В общем, пытаясь улучшить один из параметров аккумулятора, зачастую ухудшаются все остальные.

    Но если аккумулятор всё-таки должен работать на очень высоких токах, при которых ни метод производства электродов, ни структуриривание активых материалов не помогают, на помощь приходит суперконденсатор. Суперконденсатор на первый взгляд напоминает аккумулятор: у него тоже есть два электрода, помещённых в электролит. Но это только на первый взгляд. На самом деле, энергию суперконденсатор хранит в виде слоя ионов, которые присоединяются к поверхности электродов (двойной электрический слой). Ёмкость таких устройств напрямую зависит от поверхности электрода, и в качестве активного материала зачастую используется активированный уголь. Так как, в отичии от литий-ионных аккумуляторов, в суперконденсаторах нет окислительно- восстановительных реакций и ионы не должны никуда встраиваться, зарядка и разрядка проходят намного быстрее, а сами устройства более долговечны.

    image

    Но почему же, имея такую замечательную мощность, суперконденсаторы не могут использоваться как самостоятельные источники питания вместо аккумуляторов? А дело тут в том, что процесс образования двойного электрического слоя гораздо менее энергоёмкий чем окислительно-восстановительные реакции, поэтому, несмотря на то, что энергию суперконденсаторы накапливают и отдают быстро, количество её очень мало по сравнению с аккумуляторами. К тому же, суперконденсаторы подвержены сильному саморазряду: если заряженный аккумулятор за месяц теряет несколько процентов от ёмкости, то суперконденсатор за это время может разрядиться полностью. Поэтому суперконденсаторы обычно используют совместно с энергоёмкими аккумуляторами и берут на себя роль источника питания исключительно при пиковых нагрузках.

    Саморазряд- это постепенное падение напряжения в электрохимическим источнике питания если он отключен от сети. В литий-ионных аккумуляторах он связан с постепенным окислением электролита на катоде, в результате чего выделяются электроны, которые используются материалами катода чтобы встроить в свою структуру литий (процесс, происходящий во время разрядки). Так как окисляется электролит медленно, саморазряд тоже медленный. А вот точный механизм саморазряда суперконденсаторов пока неизвестен, но его связывают с ионами электролита, которые вступают в окислительно-восстановительные реакции на поверхности электродов.

    В конце стоит сказать, что существуют также «псевдоёмкие» суперконденсаторы, которые также называют электрохимическими суперконденсаторами, в которых на поверхности активных материалов проходят более энергоёмкие окислительно- восстановаительные процессы, но ёмкость таких устройств всё равно ниже, чем у аккумуляторов, и они также страдают от сильного саморазряда.

    Источники:
    Linden’s Handbook of Batteries, Fourth Edition
    IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, Vol. 24, N° 2, 2009
    J. Electrochem.Soc., Vol. 145, N° 10, 1998
    B. E. Conway, Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications, 1999
    Поделиться публикацией

    Комментарии 57

      +1
      Я захотел сделать «буфер» секунд на 30 для маломощной нагрузки… Зашел в ближайший радиогубитекльский магазин и без всякой задней мысли прошу суперконденсаторы… мычание. Вспоминаю, что по-советски они назывались «ионисторы» — смотрят, как на дебила. А может вы имеете в виду «варисторы»? Выпадаю в осадок.
      Ладно, еду в крупный магазин одной известной сети — ну да, там хотя бы знают, что такие есть… Но в наличии — нет, заказывать по каталогу, в котором тоже полтора наименования… Не оставил идею, но отложил — детальки едут из Китая…
        +2
        Надо было ехать в автотовары, вот уж где точно они есть. Хотя у нас в радиомагазинах есть и ионисторы, но такие крупные, как авто — только под заказ.
          +1
          А в автотоварах-то они откуда? Звуковые — так там, по-добру, как раз не ионисторы, а нормальные электролиты должны стоять, большенькие такие, бо задача — отдавать пиковые значения тока при ударе сабвуфером по ушам, ионистор для этого не предназначен (аналогичной емкости — не отдаст нужный ток, с аналогичным током — будет запредельной цены и избыточной емкости). И вообще аудиофильство это :-)
          Мне не надо было особо крупных, на 2-3Ф было бы достаточно… Ну раз из Китая — заказал на 5Ф — вдруг там фарады тоже китайские. И вольтаж нечестный, придется делать цепочку длиннее…
            0
            Аудиофильские и есть. Проблема с током «решается» именно (пере) избыточным зарядом (и такой же ценой). Зато сразу на 12 (или сколько они 16?) вольт. А стандартные ионисторы из магазина раньше на 2.5в были, сейчас может по другим технологиям более высоковольтные ячейки — давно не смотрел.
              0
              В автотоварах они для высокой мощности при холодном пуске. Параллельно аккумулятору ставят в цепь.
                0
                Не видел вживую, редкость это, а так прикольно — обязательно себе поставил бы… если бы не цены.
                Аудиофильский же конденсатор обязан быть конденсатором, иначе ТЛЗ запомоится! :-)
                Они такими и остались, напряжение 2.7 — т.е. для автомобиля надо набирать последовательно 6-7-8 штучек, в зависимости от оптимизма-реализма-паранойи. Вот нигде не видел, как они взрываются при перенапряжении — энергии заметно больше, чем в электролите, а уже он взрывается достаточно эффектно.
                  0
                  Взрывается он вне зависимости от запасённой энергии — он тупо выкипает от разогрева. =)
                  Сила взрыва, при этом, определяется размером и прочностью оболочки.
                    0
                    Тогда не стоит забывать что при подключении последовательно емкость цепочки будет падать.
                      0
                      Ёмкость падать, а запасённая энергия расти — потому как она пропорциональна произведению ёмкости на квадрат напряжения.
            0
            О, помню время когда у меня был кассетный плеер и я все время трясся по поводу заряда пальчиковых батареек (даже алакалиновых по моему тогда не было, обычные щелочные или солевые?). 15 лет каких-то прошло и где те батарейки?)) А если в каких мобильных приборах и есть, то энергопотребление настолько мало, что можно его в принципе не замечать. Помню еще фонарики были с маленькими лампочками накаливания на 3.5в (вроде?), тоже постоянно приходилось думать о заряде. А авиамодели на электромоторах вообще были фантастикой. Все таки я немного завидую нынешней молодежи, столько возможностей для технического творчества появилось в связи с появлением литий-йонных компактных аккумуляторов.
              +4
              «Алкалиновые батарейки» это гнусное изобретение маркетолухов, которые поленились перевести Alkaline на русский. Если бы они это сделали, то вы бы узнали что алкалиновые батарейки переводятся как щелочные. А «обычные» батарейки — кислотные.
                0
                *Обычные* батарейки — солевые.
                +2
                Батарейки никуда не делись — и точно так же продаются на кассе почти любого магазина. И солевые, и щелочные («алкалиновые» это то же самое, но слово дернуто с другого языка).
                Фонарики на лампах накаливания — да… помним, скорбим… :-)
                Лампочек выпускалось множество! Уточните, пишу по памяти — 2.5, 3.5, 6.3, 13.5. И на токи разные… А еще были в ходу батарейки, которых сейчас нет. Не C-size даже, хотя и их сейчас поди найди, а совсем советские, еще поменьше, но толстенькие. Вот такие — https://meshok.net/pics/29058906.jpg. КБС еще встречается, но тоже редкость.
                +1
                Если б появились ионисторы, близкие по цене, ёмкости и массо-габаритным характеристикам с литием, произошёл бы бум в сфере электротранспорта: велосипеды и электромобили с эффективной рекуперацией, зарядка за минуту (а не часы), меньше чувствительность к жаре и морозу и т.д.
                  +2
                  Зарядка за минуту — это ОЧЕНЬ большие токи. При очень больших токах очень большие потери на нагрев.
                  Просто посчитайте, сколько энергии в 30 литрах бензина (типичная заправка на 1000 руб). Примерно 900 МДж.
                  За минуту мощность потока такой энергии составляет 15 МВт! Вы представляете, что такое 15 МВт, подведенных к маленькому автомобилю?
                    0
                    А если еще при этом сравнить кпд элктродвигателя и двс? Я думаю вам придется пересчитать
                      0
                      еще можно учесть тот факт, что мы не умеем накаплвать электроэнергию нормально и всякие ГЭС, АЭС итд работают просто так. Те вырабатываем мощность одну, а потребление разное.
                        0
                        Делим на 3, получаем 100% кпд электродвигателя. 5МВт.
                      +1
                      Не надо изобретать велосипеды. Надо следовать принципу KISS. Все решается автоматизированной заменой батареи на заряженную, на станциях роботизированного обслуживания. Там же могли бы и проверять автоматом состояние батареи и не принимать на обслуживание при значительном износе или просить доплату.
                        0
                        Все решается автоматизированной заменой батареи на заряженную, на станциях роботизированного обслуживания.

                        Проект в Израиле обанкротился. Компания Тесла построила всего одну станцию и дальше не расширяется (здесь, ИМХО, они сами виноваты). Потому что-то с этой идеей не то, не работает она.
                          0
                          Возьмите любую заправку Газпромнефть, там круглосуточные очереди на каждую колонку. Даже если будем просто менять батареи, их нужно где-то заряжать. Опять возникают те самые мегаватты энергии, которые заправка должна получать круглосуточно. И таких заправок в городе должны быть сотни. В Новосибирской области их более 350: https://2gis.ru/novosibirsk/search/%D0%B0%D0%B7%D1%81/tab/firms?queryState=center%2F83.031921%2C54.740479%2Fzoom%2F9
                          5МВт * 350 = 1750МВт. При этом мощность Новосибирской ГЭС жалкие 460МВт. А еще нужно электричество другим потребителям.
                          Да, можно сжигать уголь на ТЭЦ, например на самой крупной у нас Новосибирской ТЭЦ-5, 1200 МВт https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%B1%D0%B8%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%A2%D0%AD%D0%A6-5
                          Но есть ли смысл делать электромобиль, если он все равно будет работать на каменном угле?
                            +1
                            Есть — и КПД станции выше (за счёт крупности), и дымит она в другом месте.
                              0
                              Так бессмысленно и неправильно считать. Вот примерный ход правильного расчета:
                              Берем сколько авто в конкретном городе/регионе. Новосибирск лень искать(можете свои цифры подставить если найдете) примерно можно оценить из населения (~1.6 млн чел) и уровня автомобилизации — для России 320 авто на 1000 чел.
                              1600000/1000*320 = 480 000 авто
                              Среднегодовой пробег легковых авто в России 17 000 км. Реальный(не паспортный — паспортный существенно меньше обычно указан) расход энергии приличным электромобилем порядка 25 кВт*ч на 100 км расстояния. Таким образом если ВСЕ авто будут на 100% электрическими (ДВС и даже гибриды исчезнут полностью), то нужно электроэнергии:
                              480000*17000/100*25 = 2040000000 кВт*ч на год
                              Если в пересчете на мощность, то это 2040000000/24/365/1000 = 232 МВт если в непрерывном режиме 24/7 генерация работает. С учетом потерь в ЛЭП и зарядном (но не в аккумуляторе и не двигателе авто — это все уже учтено в расходе на 100 км) около 250 МВт.
                              C учетом резерва и неравномерности потребления именно установленная мощность нужна побольше, но в плане кол-ва энергии именно столько. Т.е. одна единственная скромная электростанция может обеспечить эл. энергией ВЕСЬ легковой автотранспорт одного из крупнейших (сразу после Москвы и СПБ) городов страны.
                              А 2я примерно такая же небольшая станция — закроет потребление всем коммерческим (такси, развозки/службы доставки и т.д.) и всем промышленным грузовым транспортом.

                              Ну либо один единственный современный атомный реактор (~1100 — 1200 МВт) обеспечит потребление энергии вообще всего транспорта (легкового частного+коммерческого+грузового) и еще прилично энергии сверху останется на другие нужды либо на снабжение излишками соседнего региона.

                              Так что весь вопрос в эффективной и приемлемой по цене аккумуляции эл.энергии. И в удобстве зарядки.
                              Выработать же эту энергию наименьшая из проблем. Точнее вообще не проблема с учетом того что переход в лучшем случае занимает 10-20 лет, то просто умеренная корректировка планов развития энергосистемы в ответ на плавно растущий спрос.
                          +3
                          Кстати, вполне сносные ионисторы можно сделать своими руками. Ютубьте «supercapacitor diy» и конечно же журнал Юный техник, года эдак 90го.
                            0
                            А существуют ли преобразователи\стабилизаторы разработанные под ионисторы? Чтоб на выходе было 3,3, например, при очень низком входном, от 0,5V, может даже ниже… и до 6V? А то всё что встречается начинает работать от 1,1V.
                              +2
                              Гуглите «low voltage step up»
                              Например, такая интересная штука, позволяет запитаться от 20mV (термопара)!
                              http://www.linear.com/product/LTC3108
                                +2
                                А так ли это нужно? Ведь при напряжении 1 В конденсатор имеет всего 1/36 часть энергии от полного заряда (если он на 6 В), так что может быть этим проще пожертвовать.
                                  0
                                  Нужно, т.к. супер конденсаторы сами по себе имеют максимальное рабочее напряжение порядка от 1,5 до 3,6 вольт (самое распространенное сейчас — 2.7 В).
                                  5-6 вольт и выше это уже только последовательно соединенные цепочки (батареи) из нескольких конденсаторов.
                                  Вот для работы с одиночным конденсатором (или параллельно соединенными) и нужны dc-dc конвертеры с очень низким стартовым напряжением.
                                +2
                                а) вот как-то я привык к тому, что высоким бывает напряжение, а ток — большим.
                                б) прогресс в «аккумуляторостроении», конечно, есть. Но какой-то вялый. Берия и шарашки нам помогут? (Если кто не понял — это, типа, шутка)
                                  0
                                  Увы, пока не будет найдена работающая альтернатива стандартному электролиту, никаких революционных аккумуляторов ожидать не стоит
                                  0
                                  Если про батарейки времени СССР, то забыли про Крону и тех на 4,5В
                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                      0
                                      Крона живее всех живых, причем относительно подешевели аккумуляторы в ее формате.
                                      4.5 — даже не знаю, как называется сейчас, «плоская» или КБС ее называли. Они живы и продаются, правда, как и все малопопулярное, по неадекватной цене.
                                      Помэрли вот эти вот нестандартные бочкообразные батарейки, которые были очень популярны — настолько, что уже в советское время выпускались переходники с них на другие типы. Еще один тип батареек вспомнил, похожие на AA, но потолще — но они не были так популярны. Естественно, некоторое количество специальных батарей — в популярный дозиметр, в подсветку сетки прицела и т.п. — сейчас их нет, но есть переходники (полу)кустарного производства, которые решают проблему приведения раритета в чувство.
                                        0
                                        Да все оно используется и выпускается.
                                        Это у нас они как то померли.
                                        Крона — это PP3 -9
                                        Плоская 4,5 — это 3R12

                                        и тд.

                                        Да продажи с них не большие, но они вполне себе выпускаются для приемников например.
                                        Переходники не дают в сумме той же емкости.
                                          0
                                          «Крона — это PP3 -9
                                          Плоская 4,5 — это 3R12 „

                                          Вот именно такие, у нас в радиоклубе таскали по 3-4 в мес.
                                          Вот смотрю на плоские повербанки от Xiaomi — 10400 mAh, больше на 50% но и емкость ой-ой
                                            0
                                            >Вот смотрю на плоские повербанки от Xiaomi — 10400 mAh, больше на 50% но и емкость ой-ой

                                            ну и как мне ваши плоские повербанки сунуть в старый приемник?
                                            Второй момент, зарядку переделовать в схемах то же наверно предложите?

                                            Собсвенно и не в старых используются эти элементы, так как стандарты.
                                            Сейчас из стандартов емкое это 10800.
                                              0
                                              >ну и как мне ваши плоские повербанки сунуть в старый приемник?

                                              засунуть одну 14500. Будет не 4.5, а 3.7, но, скорее всего, и этого хватит. А ёмкость даже побольше будет.

                                              >Второй момент, зарядку переделовать в схемах то же наверно предложите?

                                              Как-к-кую, ик, зарядку? Зарядку солевых КБС-ок? Вы шутите! :)
                                              Вообще, в оставшееся место зарядка влезет с запасом. Хоть усбишная, хоть и сетевая.
                                                0
                                                >Как-к-кую, ик, зарядку? Зарядку солевых КБС-ок? Вы шутите! :)
                                                Вы не поверите, там стоят АКК :)
                                                  0
                                                  Чего-то я не понял, сначала было про КБС, а потом «там» оказались акк? Тогда вообще какие проблемы — три штуки ААА акк всё решают. Чтобы не болтались — обернуть поролоном.
                                                    0
                                                    Акк — КБС Карл!
                                                      0
                                                      Акк — КБС что, Гретхен?
                                                      КБС — солевые батарейки.
                                                        0
                                                        КБС -я называю формат, а не саму батарейку. Можно обозвать Планета, итд.
                                                        Правильно назвать вообще 3R12.
                                                        Аккамулятор в том формате — 2СГ-10.

                                                        Но это все фигня и решается переходником, но есть переходники с D на AA, так вот емкости там заметно меньше.
                                                        Тепреь надеюсь вопрос исчерпан.
                                      0
                                      Сам использую в качестве помощника при низких температурах, шесть ионисторов 2.7 В 500f с Али, без аккумулятора крутят стартер без нагрузки 7 сек. под нагрузкой, мотор тоже запускают.Сейчас пользую их вместе с аккумулятором, проблем с запуском в мороз без подогрева нет. Хотел летом поездить без аккумулятора, но постоянно забываю свет выключать по окончании поездки.
                                        0
                                        Поставьте реле на автоматическое включение света, я с аккумом езжу и то поставил, чтоб лишний раз не дёргаться.
                                          0
                                          А ссылку на конденсатор на Али не кинете?
                                            0
                                            Лови https://www.aliexpress.com/snapshot/305819432.html?orderId=60597870302672 этот поставщик прислал все отличные.
                                            А этот пару бракованых, правда без вопросов дослал ещё, но и они оказались не очень https://www.aliexpress.com/snapshot/7574861429.html?orderId=74599050662672
                                          +1
                                          кстати, тоже ответ на вопрос в заголовке
                                          Электрическая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками.

                                          Не следует путать электрическую ёмкость и электрохимическую ёмкость батареек и аккумуляторов, которая имеет другую природу и измеряется в других единицах: ампер-часах, соразмерных электрическому заряду (1 ампер-час равен 3600 кулонам).
                                            0
                                            Сам использую в качестве помощника при низких температурах, шесть ионисторов 2.7 В 500f с Али, без аккумулятора крутят стартер без нагрузки 7 сек. под нагрузкой, мотор тоже запускают.Сейчас пользую их вместе с аккумулятором, проблем с запуском в мороз без подогрева нет. Хотел летом поездить без аккумулятора, но постоянно забываю свет выключать по окончании поездки.


                                            Посчитал энергоемкость таких конденсаторов — 1882 Дж. Это примерно половина емкости NiMH аккумулятора ААА. Очень не плохой результат. Правда эту энергию конденсатор отдаст разрядившись до 0, что в практически неудобно.
                                              0
                                              «Это объясняется тем, что по сравнению с щёлочными электролитами NiMH, которые ограничивают напряжение ячейки в 1.2 V, электролиты литий-ионных аккумуляторов на основе карбонатов обеспечивают напряжение в 3V» — разве напряжение ячейки не зависит исключительно от материала электродов, согласно электрохимическому ряду напряжений?
                                                0
                                                Электролит должен быть устойчив к окислению на катоде и восстановлению на аноде. Этим ограничивается диапазон напряжений, в которых электролит работает. Если потенциал электрода выходит за рамки этих границ, электролит разлагается.
                                                  0
                                                  Однако практически все виды литиевых аккумуляторов работают на напряжениях выше указанного в статье значения = 3 В.
                                                  На практике же от 3.2 до 3.8 вольт. Причем это средневзвешенные значения за рабочий цикл. А напряжения полностью заряженных элементов еще выше: от 3.6 до 4.35 вольт.
                                                    0
                                                    Так он и разлагается при напряжениях повыше, просто идет общая деградация всех компонентов и более заметная она у электродов. НАСА недавно проводила (если я правильно помню, то все еще не завершила программу) испытания электролита для аккумуляторов на высокие напряжения, так как стандартные не удовлетворяют по длительности работы.
                                                      0
                                                      Я знаю, что электролит накладывает дополнительное ограничение на макс напряжение помимо потенциала самих электродов. Просто эта граница не на 3.0 В лежит для используемых сейчас электролитов как это было указано в статье.
                                                        0
                                                        Там речь о напряжении ячейки, которое в пределах анод-электрод. А вот практически любой существующий органический электролит разлагается при абсолютном напряжении (относительно металлического лития) более +4,5 В. Т.е. деградировать он начинает при более низком напряжении, что уже типично для аккумуляторов.
                                                          0
                                                          Ну сами же размещали табличку и графики не один раз — не используются сейчас в серийно производимых аккумуляторах электроды с потенциалом выше +4.5 В относительно лития. Они в принципе существуют, но не используются.

                                                          Что не мешает делать ячейки с рабочим напряжением полностью заряженных до 4.2 — 4.3 В, т.к. в качестве анода обычно выступает графит с потенциалом относительно лития около +0.2 В и абсолютное напряжение не превышает +4.5 В даже при зарядке.
                                                            0
                                                            Ну ведь в жизни это не четкая граница в стиле «только станет напряжение 4,5 В и весь электролит превратиться в тыкву». На самом деле деградация происходит все время, при напряжении более 3,0 В она становится необратимой (насколько я помню).

                                                            Недавно была опубликована работа на степень ПхД в Датском техническом университете с исследованием процесса старения аккумуляторов при помощи микроскопа. Там указано, что одной из причин ухудшения характеристик стало образование пленки на электродах, состоящей из отработанного электролита и электрода (т.е. другие химические соединения из тех же атомов). И это был анализ для аккумуляторов с LiFePO4, т.е. там и близко 4,5 В быть не могло.
                                                  0
                                                  И у разных электролитов разная устойчивость к разложению (электролизу)

                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                Самое читаемое