Алюминиевые батареи отзывы: рейтинг лучших моделей и производителей в 2021 году, комментарии владельцев – интернет-магазин ВсеИнструменты.ру
преимущества и недостатки использования, обзор популярных моделей, отзывы пользователей
Большое распространение в конце ХХ века получили алюминиевые радиаторы отопления, пришедшие на смену чугунным. Алюминиевые батареи могут производиться по двум технологиям и разным источникам сырья, существенно изменяют качество и технические параметры радиаторов — это производство из первичного и вторичного сырья. Радиаторы, изготовленные из вторичного сырья, имеют значительно более низкую цену, но из первичного материала они намного качественней и надежней. Отличить их можно на ощупь: проведя по ребрам радиатора из вторсырья, вы почувствуете как рука «скачет».Особенности алюминиевых радиаторов
Производство алюминиевых радиаторов может использовать технологию литья или экструзии (выдавливания). Метод экструзии применяется для удешевления продукции, но при этом страдают его технические параметры. Применяемый клей вместо сварки снижает надежность работы прибора.
Цельные радиаторы обладают большей надежностью, чем комбинированные, благодаря отсутствию соединений, использующих прокладки, которые могут со временем протекать.
Алюминий подвержен коррозийным процессам, поэтому внутренний слой радиатора должен быть защищен от контакта с теплоносителем. В обычных условиях алюминий мало подвержен влиянию воды, на его поверхности в воздушном окружении и присутствии кислорода образуется защитная пленка окисла, но там, где ограничен доступ кислорода— алюминий начинает реагировать. Иногда происходит выделение водорода при реакциях с водой, он может в присутствии пламени взорвать радиатор. Чтобы избежать этого, краны на алюминиевых радиаторах необходимо держать открытыми.Эта проблема решаема двумя способами:
- Наносят на внутреннюю поверхность радиаторов защитный полимерный слой;
- Уменьшают кислотно-щелочной баланс pH воды до 8.
Сильные стороны радиаторов из алюминия
Если сравнить их с главными конкурентами на рынке приборов отопления — чугунными и биметаллическими радиаторами, можно отметить следующие преимущества алюминиевых:
- высокая теплопередача
- низкая стоимость
- малый вес
Слабые стороны
Недостатками являются:
- неустойчивость к коррозийным процессам;
- боязнь высокого давления, используемого в многоквартирных домах.
Высокая теплопередача способствует низкой инерционности системы, собранной из алюминиевых батарей. Это означает — в системе будет циркулировать теплоноситель с более низкой температурой по сравнению с аналогичными системами, имеющими чугунные или биметаллические радиаторы, что снижает нагрузку на котел и продлевает длительность работы.
Наиболее часто алюминиевые радиаторы устанавливают в частных домах и небольших коттеджах. Однако, использование в городских квартирах тоже возможно, сегодня выпускают батареи с усиленными свойствами.
Популярные бренды и модели
Сегодня на рынке представлено много производителей алюминиевых радиаторов. Наиболее надежными признаны европейские производители, и хотя, многие производства размещены в Китае, не следует путать понятия: китайский разработчик и место производства.
В нашей стране есть тоже много производителей алюминиевых приборов отопления, в частности, итальянская компания Global давно производит алюминиевые радиаторы в России, а российская фирма Rifar наладила выпуск этих приборов по итальянской лицензии. Также присутствует много итальянских компаний, например, Sira, Ferroli и прочие.Есть и китайские представители на рынке России, такие как Scola, Konner. Стоимость китайской продукции меньше в 1,5−2 раза по сравнению с европейским продуктом, однако, качество их гораздо ниже, особенно если это неизвестная марка. Поэтому надо осторожно относиться к дешевой продукции, чтобы не потерять потом больше при аварийной ситуации.
Чем большее давление выдерживает радиатор, тем лучшим он считается. Однако, это не мешает использовать батареи, не выдерживающие высоких давлений. Они находят применение в частных домах, где оно составляет всего 1,4 атм, тогда, как для многоэтажного дома эта цифра может оказаться 10 атм и выше. Кроме высокого давления есть такое понятие, как гидравлический удар (скачок давления), который происходит при перезапуске системы после ремонта или летней профилактики. И, если алюминиевый радиатор будет эксплуатироваться в таких условиях, он должен быть рассчитан на 15 атм. Для домов в 1−2 этажа величина рабочего давления не играет такой большой роли.
Сравним наиболее популярные бренды алюминиевых радиаторов и их моделей по техническим параметрам.
Наименование, страна | Габариты (высота, глубина, ширина), в мм | Мощность, в кВт | Обслуживаемая площадь, в кв. м | Рабочее давление, в атм | Максимальная температура теплоносителя в ˚С | Цена 1 секции, в рублях |
Rifar Alum 500, Россия | 565/90/80 | 0,2 | 2 | 2 | 135 | 380 |
Thermika Flow Therm 500, Китай | 580/80/78 | 0,2 | 1,9 | 16 | 110 | 411 |
Royal Thermo Revolution 500, Китай | 590/95/80 | 0,2 | 2 | 16 | 110 | 513 |
Konner 500, Китай | 578/97/57 | 0,2 | 1,9 | 18 | 110 | 404 |
Solar SL 500, Италия | 560/97/80 | 1,9 | 2 | 16 | 120 | 602 |
Global Vox R 500, Россия | 590/96/95 | 1,9 | 2 | 48 | 110 | 709 |
Konner Lux -80, Китай | 582/80/80 | 0,18 | 2 | 16 | 110 | 315 |
Konner Lux 70−500, Китай | 575/80/70 | 0,18 | 2 | 16 | 130 | 260 |
Глядя на небольшую таблицу можно сразу отметить, что алюминиевые радиаторы можно подобрать по необходимому рабочему давлению, температуре теплоносителя в системе, цене.
Габариты и мощность радиаторов с одинаковым междуосевым расстоянием особо не отличается по всем этим брендам. Основное внимание нужно уделить способу их изготовления. Например, китайские радиаторы Konner Lux являются самыми дешевыми, имеют красивый дизайн, легкие, разработанные для российских условий, выдерживают высокое давление, изготовлены по методу экструзии. А вот российский производитель Rifar изготовляет свою продукцию методом литья. Она тоже недорога. Имеет множество модификаций, долго служит.
Отзывы о радиаторах отопления
Не могу отнести себя к обеспеченным людям, поэтому 5 лет назад поставила китайские алюминиевые радиаторы Thermika Flow Therm 500 (не для рекламы). Проблем никаких еще не возникало. Форточка постоянно открыта — я люблю свежий воздух, тепло. На вид, по-моему, они ничем не хуже итальянских радиаторов. Алюминий как алюминий, плохого сказать нечего.
Наталья, г. Кострома.
У меня 6 лет назад возникла проблема, и понадобилось установить новые батареи отопления в квартиру. Старые чугунные радиаторы от старости уже начали подтекать. Я не сантехник, и выбрать радиаторы мне было сложно. Мнения друзей как всегда разделились, потому выбор был трудным.Товарищ посоветовал поставить стальные батареи. Мол, дешевые и греют хорошо, но я сомневался, а тут случайно прочитал статью в журнале об алюминиевых радиаторах Solar итальянской фирмы Fondital. Мне понравились их технические характеристики, и я рискнул. Купил радиаторы рядом с домом, сам донес (они не тяжелые), установили вместе с соседом. Работают, ничего с ними за это время не случилось, на теплоотдачу не жалуюсь, греют отлично. Вид мне их нравится, в интерьер вписались прекрасно. Да и по стоимости они в 2 раза дешевле биметаллических радиаторов, а когда меняешь по всей квартире, то экономия получается существенная.
Алексей, г. Москва
Три года назад надо было устанавливать систему отопления в строящемся доме. Долго не думал, так как племянник работал в сантехническом магазине и напрямую был связан с бригадой, устанавливающей радиаторы различных марок и модификаций. Он мне сразу посоветовал монтировать в новый дом алюминиевые радиаторы, сказал, что они пользуются большой популярностью, долговечны, надежны, имеют высокую теплоотдачу. Я последовал его совету, к тому же цена была привлекательной, и приобрел итальянские батареи Royal Thermo Optimal. Два года живем в тепле даже в самые холодные дни. Ухаживать за ними нет необходимости, красить не надо, только пыль убирать, но это не представляет сложности. Я доволен, что последовал совету племянника.
Станислав, г. Пермь.
Я поставил 3 года назад алюминиевые радиаторы Konner Lux 80−500, греют отлично, вид мне нравится, нет никаких проблем.
Денис, г. Обухов.
У родителей в деревне пришло время менять чугунные радиаторы, уже 25 лет отапливали с помощью котла на твердом топливе. А тут в деревню газ подвели, и мы решили им помочь. Исходили из малого бюджета, поэтому купили китайские радиаторы Monlan, уж больно были дешевые, хотя в качестве сомневались. Маме дизайн понравился, поставили под каждое окно, купили насос в систему отопления. Родители остались довольны, прошло 3 года, нареканий нет, пользуются, уже и соседи стали ставить.
Антон
Теплоотдачу алюминиевых радиаторов хвалят все, очень привлекательна цена и вес довольно небольшой, можно монтировать самому. Недостатки, возникающие из-за того, что алюминий подвержен ржавчине, успешно нивелируются производителями посредством нанесения на внутреннюю поверхность радиаторов специального слоя, препятствующего разрушению радиаторов.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Алюминиевые радиаторы: отзывы и сложности выбора
Делая у себя дома ремонт, многие меняют не только внешний вид стен и пола, но и полностью заменяют всю отопительную систему. В частности, монтируют новые современные радиаторы. Это позволяет не только придать привлекательный внешний вид данному функциональному устройству, но и повысить степень его теплоотдачи. Для этой цели чаще всего применяют алюминиевые радиаторы, отзывы о которых утверждают, что данный элемент отопительной системы позволяет внести определенные акценты в помещение, имеющее самое разнообразное стилистическое оформление. Они могут даже выполняться на заказ, если того захочет потребитель.
Как же выбираются алюминиевые секционные радиаторы? Очень просто. Для этого надо:
- Определиться с количеством одиночных секций, которые будут составлять батарею. Обратите внимание, что чем их больше, тем теплее будет в помещении. При этом существуют специальные справочные таблицы, которые помогут вам подобрать необходимую величину теплоотдачи, исходя из высоты потолков в вашем доме и площади помещения. Выбрав конкретную модель, вы сможете рассчитать количество необходимых секций путем деления найденного значения на величину теплоотдачи одной секции.
- Выбрать внешнее оформление и форму радиатора. Здесь помимо вкусовых предпочтений стоит уделить внимание травмоопасности, особенно, если в семье есть маленькие дети.
- Отдать предпочтение конкретной технологии изготовления секций и качеству наносимого покрытия.
- Определиться с размером и видом канала. От этого напрямую будет зависеть время, затрачиваемое на обогрев помещения. Если конвективные каналы будут иметь только вертикальное расположение, то придется ждать немного больше до того момента, пока комната прогреется до требуемой температуры.
- По возможности приобрести радиатор, у которого каналы были подвергнуты антикоррозийной обработке.
- Выбрать метод сборки батареи.
Алюминиевые радиаторы, отзывы это подтверждают, лучше всего подходят для частного сектора. Это наиболее оптимальный вариант для домов и коттеджей, оснащенных закрытой системой отопления. Отличаясь высокой степенью теплоотдачи, такие приборы, выпускаемые под марками Sira Group, RIFAR и Konner, способны достаточно быстро нагреться сами и отдать тепло в окружающее пространство.
В то же время алюминиевые радиаторы отопления, отзывы на которые это подчеркивают, не подойдут для квартир в многоэтажных домах и коттеджей, подключенных к централизованному отоплению, а также их применение недопустимо в строениях, где используются гликолиевые теплоносители. В первом случае может произойти завоздушивание радиатора вследствие образования водорода в отопительной системе. Во втором вместо названного теплоносителя возможно применение только воды или глицеринового прибора.
Алюминиевые радиаторы, отзывы в остальном имеют только положительные, не считая вышеназванных недостатков. При этом отдельным пунктом стоит остановиться на их внешнем виде. Вы можете заказать любой дизайн этих устройств, чтобы они гармонично вписались в ваш интерьер.
Однако алюминиевые радиаторы, отзывы многих потребителей это утверждают, имеют такой универсальный и в тоже время привлекательный внешний вид, что будет сложно сделать выбор между готовыми изделиями, не говоря о том, чтобы разработать новый дизайн. Хотя, если вы знаете, чего именно хотите, можете сделать соответствующий заказ. В таком случае ваш дом будет оснащен авторской вещью, которую смогут по праву оценить ваши гости и родственники.
Если вы уже определились с выбором, и уже скоро будете монтировать алюминиевые радиаторы, отзывы о данных элементах отопительной системы обязательно оставьте в том магазине, где вы их приобретете. Пусть ваше мнение станет ориентиром для выбора других потребителей.
Китайские биметаллические радиаторы: Отзывы реальных специалистов
В этой публикации мы собрали отзывы о китайских биметаллических радиаторах отопления. Свое мнение высказали специалисты из этой области – продавцы, консультанты, установщики. Конечно, он субъективно, но выводы сделать можно.
Мнение специалиста, не заинтересованного в рекламе – особенно важно. Перед тем как купить биметаллический радиатор отопления, не стоит слушать того, кто хочет вам его продать. Эти люди будут нахваливать свою продукцию и не расскажут ничего объективного.
Отзывы специалистов о китайских биметаллических радиаторах отопления
Андрей Владимирович, менеджер отдела продаж
Для китайских биметаллических радиаторов отопления важным показателем является коэффициент теплоотдачи. Он может варьироваться в широких пределах в зависимости от конструкции. Ведь толщина и качество металла, из которого сделана внутренняя часть, влияют на многое.
Многие производители завышают реальную теплоотдачу радиаторов. В Китае на это смотрят сквозь пальцы, поэтому иногда бывают конфузы. Например, человек самостоятельно рассчитал теплопотери, подобрал количество секций радиаторов, а в доме у него холодно. А все из-за того, что не проконсультировался со специалистами.
Сергей Н., продавец-консультант в магазине систем отопления
Профессионально занимаюсь системами отопления, в основном радиаторами – продаем, ставим, обслуживаем. Раньше больше продавали итальянских и российских, сейчас в основном Китай. Ставим Konner, это хорошие китайские радиаторы, но у них есть своя особенность. Работают нормально, биметаллические радиаторы хорошо себя показали. Но есть процент брака. Хотя меняем без проблем по гарантии – компания нормально относится к этому.
Ольга, консультант интернет-магазина
У китайских радиаторов есть свои особенности. Во-первых – нестабильное качество. Может в одной партии быть большой процент плохо покрашенных, а во второй – все с этим хорошо. Иногда часть радиаторов с прокладками, другая – с герметиком или вообще без ничего. По качеству металла тоже бывают вопросы.
Хотя не могу сказать, что из Китая идет сплошной брак. Могу посоветовать покупать батареи зимой и весной
. В это время у производителей есть спад спроса и несколько улучшается качество контроля. а со складов магазинов уходит весь неликвид.Николай Д., монтажник
Очень много китайских биметаллических радиаторов отопления очень низкого качества. Конструкция биметалла такова, что нужно правильно подобрать как состав стали, так и ее толщину, размеры. А на китайских производствах этого делать не хотят или не умеют. В результате секции почти не греют.
Алексей, монтажник
Заметил интересное – китайские алюминиевые радиаторы хороших брендов часто не уступают по качеству итальянским. Да, ассортимент у них похуже (если брать в расчет одного производителя). Но в принципе, можно выбрать модель сходную по качеству и цене.
Многие установщики зарабатывают на Китае неплохие деньги, но потом с такими радиаторами беда. Иногда монтажники завышают их стоимость или продают малоизвестные марки по дорогой цене, под видом хороших. Поэтому советую покупать в проверенной компании или магазине и не слушать советов тех, кто будет монтировать систему отопления.
Инга Олеговна, продавец-консультант
Постоянно продаем радиаторы Konner и Leberg. Их берут монтажники, которые перепродают своим клиентам. Основная причина – хорошее соотношение качества и цены. Многие установщики выдают их за немецкие из-за того, что название похожее, но все этот 100% Китай.
Мы даем гарантию на эти радиаторы на 10 лет, если их устанавливают наши партнеры. Ведь какой бы хороший биметаллический китайский радиатор не был, проблемы с ним могут возникнуть из-за того, что мастер с кривыми руками. В случае гарантии меняем батареи без проблем, производители понимают, что у них может быть брак. А вообще сейчас их качество постоянно улучшается, хоть и стоимость тоже немного растет.
Алексей Н., установщик
Китай всегда отличало большое количество брака, по сравнению с Европой и даже Россией. Но в последнее время положение меняется. Китайские биметаллические батареи с каждым годом все лучше по характеристикам, дефектов меньше. Но пока до уровня хороших брендов не дотягивают.
Рекомендовать какого-то производителя нет смысла, ситуация меняется быстро. А чтобы оценить качество продукции, должно пройти несколько лет. Могу посоветовать поменьше слушать продавцов, а смотреть отзывы тех, у кого стоят такие радиаторы.
Вместо заключения
Как видим, отзывы о китайских биметаллических радиаторах отопления не всегда однозначные. Но большинство сходятся во мнении, что у таких отопительных приборов есть перспектива. С каждым годом их качество становится лучше, хоть и цена растет.
Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:
- Перед тем как купить биметаллический радиатор, читайте отзывы о производителе и модели;
- Приобретайте оборудование только в специализированных магазинах;
- Ознакомьтесь с условиями и сроком гарантии;
- Доверяйте монтаж радиаторов только зарекомендовавшим себя профессионалам.
Надеемся, что статья была вам полезна. Не забывайте поделиться ей в соцсетях!
— интернет-магазины и отзывы на алюминиевый аккумулятор на AliExpress
Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для алюминиевых батарей. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта лучшая алюминиевая батарея в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили алюминиевый аккумулятор на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.Если вы все еще не уверены в алюминиевой батарее и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести aluminium battery по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
— интернет-магазины и отзывы на алюминиево-ионный аккумулятор на AliExpress
Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте в отношении алюминиево-ионного аккумулятора.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший алюминиево-ионный аккумулятор в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели алюминиево-ионный аккумулятор на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в ионно-алюминиевом аккумуляторе и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести battery ion ion battery по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
Обзоры на алюминиевый аккумулятор— интернет-магазины и отзывы на алюминиевый аккумуляторный ящик на AliExpress
Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для алюминиевого батарейного отсека.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот верхний алюминиевый аккумуляторный ящик в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели алюминиевый аккумуляторный ящик на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в алюминиевом батарейном отсеке и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести aluminium battery box по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
Frontiers | Алюминиево-ионный аккумулятор: экологичная и плодотворная концепция?
Введение
В 1900 году Томас А. Эдисон начал разработку новой батареи для электронных транспортных средств. Его последняя никель-железная батарея, запатентованная в США в 1901 году (Edison, 1901), стала самым коммерчески успешным продуктом его жизни.Ему потребовалось около 10 лет, более 50000 экспериментов и снятие с рынка первой версии батареи, прежде чем он придумал правильную комбинацию материалов, чтобы, наконец, обеспечить лучшую коммерческую батарею, как это обсуждали Дайер и Мартин ( 2010): более легкая, надежная и до трех раз более «мощная» батарея, чем существующая свинцово-кислотная батарея. В настоящее время все громче звучат призывы к новой технологии скачка. В настоящее время литий-ионный аккумулятор является коммерческим продуктом с наивысшей энергоемкостью и плотностью мощности, но существует потребность в новых аккумуляторах, демонстрирующих еще более высокую плотность энергии, лучшую безопасность и более низкие затраты, особенно для электромобилей (EV), стационарных накопителей , и мобильные устройства.
Однако для разработки нового химического состава аккумуляторов сегодня, особенно в Европе, необходимо учитывать определенные ограничения, чтобы получить устойчивую, ресурсоэффективную и, следовательно, основополагающую концепцию. В этой обзорной статье мы сначала описываем ограничения устойчивой и оригинальной химии батарей. Затем мы представляем оценку химических элементов с точки зрения отрицательных электродов и всесторонне мотивируем использование алюминия, но также указываем на связанные с этим проблемы.Во второй части мы классифицируем область применения алюминиевых аккумуляторов, определяем и представляем алюминиево-ионные аккумуляторы и резюмируем текущее состояние знаний. Наконец, мы критически рассматриваем существующие положительные электроды и твердые электролиты и представляем многообещающий путь для ускоренной разработки новых материалов. Обзор завершается рассмотрением проблем научной коммуникации в этой области.
Ограничения для новой химии батарей
В течение следующих нескольких лет создание электромобилей станет важным, если не самым важным фактором для создания новых химических компонентов аккумуляторных батарей, наряду с электрическими коммунальными службами и общественным транспортом.Политика Европы и, в частности, Китая с его огромным автомобильным рынком и интенсивными усилиями (инвестиции в миллиарды долларов США) отражают это (Lienert et al., 2019). Ключом к более широкому распространению технологий электромобилей на рынке является снижение затрат и увеличение дальности действия электроэнергии, что потребует постоянного совершенствования химического состава аккумуляторов (Muldoon et al., 2014). Кроме того, «Решение 672» норвежского парламента обязывает все судоходные компании разрешать въезд в норвежские воды, внесенные в список всемирного наследия, только с 2026 года.Это также приведет к увеличению спроса на накопители энергии в морском секторе, поскольку другие страны последуют их примеру. Электроинструменты, а также медицинские инструменты и устройства способствуют увеличению потребности в хранении энергии.
С увеличением преобразования возобновляемой энергии солнца, воды, ветра и геотермальной энергии (в Германии около 36,2% спроса на электроэнергию было произведено из возобновляемых источников в 2017 году) временное хранение произведенной электроэнергии с помощью «стационарного хранилища» становится Это необходимо для того, чтобы перехватить как недостаточный или избыточный спрос, так и недостаточное или избыточное предложение в различных временных масштабах от миллисекунд до недель и месяцев.Кроме того, хранилище можно использовать для передачи большого количества энергии для регулирования частоты, потенциально предотвращая распространение системных нарушений и обеспечивая дополнительную гибкость для управления стабильностью вместо реакции на спрос или сброса нагрузки (Национальные академии наук, 2017). Поскольку количество хранимой энергии прямо пропорционально количеству активного материала, стоимость киловатт-часа является движущим фактором для новых химических компонентов батарей для этих стационарных хранилищ, которые потребляют на несколько порядков больше сырья.
Мировой спрос на такие накопители энергии постоянно растет. В 2016 году во всем мире было произведено около 460 ГВтч перезаряжаемых электрохимических элементов (Pillot, 2017). Ожидается, что ежегодный рост составит около 8% в целом и 25% для литий-ионных элементов (по отношению к доходам, указанным в евро). Помимо свинцово-кислотной технологии для использования в автомобильных (SLI) аккумуляторах, литий-ионная технология также будет доминировать на рынке вторичных накопителей в следующем десятилетии из-за своего зрелого состояния. Преимущественно крупные электронные компании продвигают эту технологию, что также отражается в экспоненциально увеличивающемся количестве патентов.Литий-ионный аккумулятор по-прежнему является наиболее привлекательным и наиболее продаваемым аккумулятором, и в ближайшее время будут реализованы целевые значения 150 долларов США / кВтч, а его удельная энергия увеличилась почти в четыре раза с момента его коммерциализации в 1991 году. Кривая обучения , однако, в настоящее время плоская, и скоро будет достигнут физико-химический предел (Janek and Zeier, 2016; Thielmann, 2016). Важным недостатком литий-ионной системы является потребность в апротонном (неводном, органическом) жидком электролите для ионного переноса (Schnell et al., 2018). Многие из проблем, с которыми сталкиваются эти батареи — проблемы безопасности, снижение емкости, старение, громоздкий процесс заполнения и смачивания электролита во время производства, а также обширная процедура формирования — приводят к высоким затратам и могут быть связаны с этим жидким электролитом (Schnell et al. , 2018). Фактически, проблемы безопасности возникают из-за воспламеняемости растворителей, и было много случаев возгорания батарей (Feng et al., 2018). Поэтому Управляющий совет ИКАО (Международная организация гражданской авиации) решил запретить перевозку литий-ионных батарей в качестве груза на пассажирских самолетах.
По этим причинам новые прорывные технологии с более высокой безопасностью и более высокой теоретической плотностью энергии, чем существующие литий-ионные батареи (Schnell et al., 2018), такие как полностью твердотельные или высоковалентные батареи (Muldoon et al., 2014 ; Canepa et al., 2016; Schnell et al., 2018). Дорожная карта для литий-ионных аккумуляторов показывает, что использование литий-металлических отрицательных электродов внутри полностью твердотельных аккумуляторов является следующим важным шагом, предусмотренным для применения после 2025 года (Muldoon et al., 2014; Тильман, 2017; Schnell et al., 2018), поскольку он предлагает потенциал для резкого повышения плотности энергии и безопасности. Этот полностью твердотельный аккумулятор станет эталоном для всех будущих концепций аккумуляторов.
Тесно связано с устойчивым и принципиально новым химическим составом аккумуляторов, поэтому наличие (сырья) материалов и их наилучшее сочетание. Использование металлов с изобилием земли в качестве отрицательных электродов стало одной из самых острых проблем в последние годы (Zhao et al., 2018), поскольку компании, а также органы государственной власти все больше беспокоятся о рисках поставок минеральных ресурсов. Многочисленные элементы необходимы для всех видов использования в строительстве, производстве и даже в сфере обслуживания, которая может конкурировать с сектором аккумуляторных батарей. Таким образом, ресурсоемкие отрасли сталкиваются с рядом рисков в отношении надежности поставок: рост и волатильность цен считаются наиболее значимыми рисками (Bardt, 2016). Последнее становится особенно важным по мере того, как стоимость сотовой связи снижается до 100 долларов США / кВтч (Olivetti et al., 2017).
В целом на нашей планете достаточно материальных ресурсов. Однако решающее значение для их использования имеет то, как развиваются цены на сырьевые товары, насколько доступны рынки, сколько энергии требуется для добычи и очистки и какое воздействие на окружающую среду (CO 2 и выбросы отходов, преобразование природы, спрос на воду и т. Д. ) ожидается, чтобы сделать эти ресурсы доступными для дальнейшей обработки. Например, для литий-ионной батареи было проведено несколько анализов (см., Например, Mohr et al., 2012; Olivetti et al., 2017). С растущим спросом на литий-ионные батареи, спрос на литий, кобальт, фосфор и другие металлы, используемые в этих батареях, также увеличится. Хотя кобальт и фосфор уже классифицируются ЕС как «критические», Olivetti et al. (2017) указали, что могут возникнуть проблемы с быстрым расширением использования материалов, связанных с литием и кобальтом, в краткосрочной перспективе.
Более того, разработка принципиально новой химии аккумуляторов также должна быть помещена в гораздо более широкий контекст.Для решения глобальных проблем, с которыми мы сталкиваемся, Организация Объединенных Наций провозглашает 17 «целей в области устойчивого развития» в качестве основы для достижения лучшего и более устойчивого будущего для всех (United Nations, 2015). С технической точки зрения необходимо разработать новые устойчивые технологии, технологии и, следовательно, химические продукты, которые учитывают производительность ресурсов и возобновляемые / чистые источники энергии. В частности, при стационарном хранении необходимо учитывать, что для производства батарей требуется огромное количество металлов и другого сырья.Из-за длительного срока службы батарей и множественного конечного использования эти металлы затем секвестрируются на несколько десятилетий и не могут быть немедленно переработаны для обеспечения значительных краткосрочных поставок (Vidal et al., 2013; Olivetti et al., 2017). Кроме того, для разработки месторождений с более низкими концентрациями этих металлов расходуемая энергия становится ограничивающим фактором (более 10% мирового потребления энергии уже используется для добычи и обработки минеральных ресурсов; Vidal et al., 2013) и представляет собой важный риск на рынке аккумуляторов. Conditio sine qua non для промышленности, производящей и применяющей батареи, чтобы существовать и продолжать устойчиво, таким образом, разрабатывает месторождения экологически безопасным и энергосберегающим способом.
Таким образом, необходимо разработать экологически безопасные и перспективные химические продукты для аккумуляторов с учетом указанных ограничений конечного пользователя, социальных и промышленных требований, политики и поставок сырья. Безусловно, любой химический состав аккумуляторов может внести вклад в диверсификацию рынка аккумуляторов. Если новый химический состав батареи показывает многообещающие характеристики, ее промышленное масштабирование будет «измерено» с учетом указанных проблем.Поэтому химические элементы с высоким содержанием, такие как алюминий, должны быть в центре внимания химических исследований батарей. В следующем разделе химические элементы периодической таблицы были оценены с учетом этих ограничений.
Оценка концепции
Эта глава основана на статьях (Meutzner et al., 2018a; Schmid et al., 2018; Nestler et al., 2019b) и предусматривает полностью твердотельную батарею с металлическим отрицательным электродом. Для концептуальной разработки нового электрохимического накопителя энергии с оптимизацией ресурсов, окружающей среды и затрат была разработана система оценки, которая варьируется от потенциального материала для концепции накопления до ее применения.
Химические элементы, используемые в основных компонентах батареи (отрицательный электрод, электролит, положительный электрод), являются основной отличительной чертой, и они составляют основу каждой концепции. Первый шаг в оценке и выборе элементов периодической системы до числа 94 — убедиться в их пригодности для устойчивой и плодотворной химии батарей. Существуют разные способы оценки материала, две из которых — «Оценка критичности» по ЕС или «Индекс риска ресурсов» RRI (Bardt, 2016, 2017).ЕС оценивает, среди прочего, магний, фосфор, вольфрам и кобальт как критические. RRI указывает на текущий риск ресурсов для немецкой промышленности, при этом все элементы с RRI от 16 до 25, такие как вольфрам (20,4), олово (17,8), магний (15,6) и кобальт (16,3), имеют считаться критическим. Фосфор (14,3), литий (12,3), алюминий (12,0) и свинец (9,5) в настоящее время имеют средний или низкий риск.
Параметры, используемые для оценки элементов, можно очень широко разделить на две категории — электрохимия и экономика — и рейтинг может быть скорректирован в соответствии с поставленной задачей (см. Schmid et al., 2018). Здесь выбран отрицательный электрод: когда мы принимаем полностью твердотельную батарею на основе кислородсодержащих соединений (при условии конструкции и значений, данных Schnell et al. (2018), твердый электролит Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , и положительный электрод, состоящий из 70 об.% LiNi 0,8 Co 0,15 Al 0,05 O 2 и 30 об.% Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ), элемент с наибольшей долей помимо кислорода с 46 ат.-% — подвижные частицы (и, следовательно, отрицательный электрод) с 33 ат.%, так как они находятся в отрицательном электроде, электролите и положительном электроде. Все остальные элементы составляют 21 ат.%. Для рейтинга каждый параметр оценивается в баллах. Сложив все оценки, можно сказать, что элемент с наибольшим номером является наиболее перспективным для использования в будущем. Согласно этому алгоритму, алюминий является кандидатом с наивысшим потенциалом для химического состава батареи на основе металлического отрицательного электрода (рис. 1), что согласуется с Zhao et al.(2018).
Рисунок 1 . Результат оценки элементов до числа 94. Максимально возможное значение — 22. Светлые цвета относятся к экономическим и экологическим аспектам, а темные цвета относятся к электрохимическим аспектам. Алюминий занимает первое место в качестве отрицательного электрода для полностью твердотельных алюминиево-ионных аккумуляторов.
В настоящее время, помимо иона трехвалентного алюминия, щелочные металлы, такие как натрий и калий (Elia et al., 2016), и несколько других мобильных ионов, таких как двухвалентный кальций и магний, имеют большое значение для вторичных постлитиевых высоковалентных ионных батарей. (Нестлер и др., 2019а). Недавний обзор Canepa et al. (2016) утверждает, что большая часть исследований высоковалентных ионов проводится на неводном магнии (около 81%), на 15% — на цинке, 3% — на кальции и 1% — на других, включая алюминий (а также стронций). и барий). Использование высоковалентных ионов увеличивает количество электронов, участвующих в электрохимическом процессе, и, таким образом, в принципе, приводит к высоким значениям емкости. Это учитывается используемым алгоритмом.
Основываясь на оценке, мы предполагаем, что концепция полностью твердотельной аккумуляторной батареи на основе алюминия (высоковалентные ионы) представляется весьма перспективной для удовлетворения будущих потребностей.Здесь металлический алюминий используется в качестве отрицательного электрода с возможностью обмена тремя электронами во время электрохимического процесса (Al → Al 3+ + 3e — ). Фактически, алюминий обладает одной из самых высоких теоретических объемных емкостей среди всех элементов. Очень убедительное представление об использовании алюминия в качестве отрицательного электрода в батарее на основе алюминия уже было сделано Muldoon et al. (2014) и Elia et al. (2016) (рисунок 2). Соответственно, он предлагает большой потенциал объемной емкости в четыре раза выше по сравнению с литием (8.0 против 2,0 Ач / см 3 ), а гравиметрические емкости сопоставимы (3,0 против 3,8 мАч / г). Плотность энергии (объемная емкость, умноженная на полезное напряжение) аккумуляторной батареи становится важной, когда имеется ограниченный объем для монтажа. Поэтому высокая плотность энергии более желательна для мобильных устройств (таких как электромобили, вспомогательные роботы или электроинструменты). Чем портативнее устройство (например, персональная электроника), тем меньше места доступно для его аккумулятора, а плотность энергии играет решающую роль (Muldoon et al., 2014). При том же объеме батареи на основе алюминиево-металлического отрицательного электрода автомобиль потенциально может иметь в два-шесть раз больший запас хода по сравнению с коммерческими литий-ионными батареями (если предположить, что это батареи с жидким электролитом, а также полностью твердотельные. литий-ионный аккумулятор с рабочим напряжением 3 В, а также алюминиево-ионный полностью твердотельный аккумулятор с напряжением 1,7 В).
Рисунок 2 . Сравнение гравиметрических и объемных емкостей, стандартного восстановительного потенциала и содержания в земной коре металлических отрицательных электродов, используемых или предлагаемых для применения в электрохимических системах хранения (Fleischer, 1953; U.С. Геологическая служба, 2015). Рисунок воспроизведен с разрешения Elia et al. (2016) © 2016 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Вайнхайм.
Следует отметить, что отрицательный электрод металл-алюминий имеет менее отрицательный стандартный восстановительный потенциал по сравнению с другими интересными кандидатами (рис. 2), что указывает на возможное ограничение в первом приближении. Более внимательный взгляд на алюминий покажет обнадеживающие особенности его использования, однако он также столкнется с проблемами, которые обсуждаются в следующей главе.
Алюминий
Сырье, изобилие, ресурсы, производство и переработка
Высокое содержание алюминия около 8 мас.% Делает его самым распространенным металлом в земной коре и третьим по распространенности элементом после кислорода и кремния (см. Рис. 2). Согласно Бардту (2017) и ЕС , алюминий не считается критическим с точки зрения соотношения запасов к производству, политического риска и рисков поставок, поскольку он поступает из разных источников.Из-за своего неблагородного характера он редко встречается как самородный металл в виде силикатов алюминия. Таким образом, чистый алюминий необходимо производить из полезных ископаемых или путем переработки из лома. Боксит является наиболее важным минералом для производства первичного алюминия: 1 кг алюминия можно получить из 4 кг боксита (Habashi, 2003; Ostojic et al., 2014). Концентрация алюминия в соответствующем сырье более чем на два порядка выше по сравнению с литием, что важно с точки зрения перемещаемого количества почвы для добычи полезных ископаемых.Что касается% — параметра выбора для использования в батареях, — тем не менее, из 1 кг сырья можно добыть более чем в два раза больше атомов алюминия по сравнению с литием. Это еще одно преимущество использования алюминия в качестве металлического отрицательного электрода в батареях.
На каждом континенте есть свои предприятия по добыче, производству и переработке. Последнее особенно важно: для того, чтобы значительно снизить потребность в энергии при производстве алюминия, на раннем этапе была создана инфраструктура утилизации.Что касается энергий диссоциации связи Δ f H 298 для связи Al – O, а также для связи Al – Al, 512 (4) против 186 (9) кДж / моль (Dean, 1999) соответственно Становится понятным, что потребление энергии всего процесса производства алюминия из алюминиевого лома может быть снижено на 95% (Habashi, 2003). Таким образом, сегодня 35% спроса на алюминий обеспечивается за счет вторичного вторичного алюминия.
Алюминиевая промышленность, однако, отвечает за около 1% антропогенных выбросов парниковых газов, из которых около 40% приходится на сам процесс производства алюминия (прямые выбросы) и около 60% — на производство электроэнергии (косвенные выбросы) для получение металлического алюминия (Международный институт алюминия, 2009 г.).Около 1 кг алюминия производит (5–40) кг выбросов CO 2 . Таким образом, системное мышление важно для увеличения производства алюминия и для любых применений, содержащих алюминий, с учетом возобновляемых источников энергии, чтобы сократить выбросы и потребление невозобновляемых энергоносителей. Здесь производство алюминия можно рассматривать как один из этапов цепочки создания добавленной стоимости алюминиево-ионных аккумуляторов: хранение и транспортировка электроэнергии через металл-алюминий от места производства (гидроэлектростанции, ветряные или фотоэлектрические парки) до место его использования.Из-за высокого спроса на электроэнергию большинство производственных предприятий расположены рядом с (гидроэлектрическими) электростанциями. Для производства 1 кг алюминия необходимы температура около 1000 ° C, а также (9–12) кВтч электроэнергии, а эффективность процесса составляет (85–95)% (Habashi, 2003). Теоретически можно получить около 5 кВтч на кг в алюминиево-ионной батарее (см. Таблицу 1).
Таблица 1 . Сравнение характеристик алюминия с литием, эталонным элементом (цифры, выделенные жирным шрифтом, указывают на выгодные значения).
Следует отметить, что для производства лития из минералов применяются температуры до 1150 ° C (Tran, Luong, 2015; Schmidt, 2017). Впоследствии металлический литий, как и алюминий, также получают электролизом расплавленных солей в электролитической ячейке с использованием хлорида лития при температурах порядка 500 ° C (Mahi et al., 1986; Kipouros and Sadoway, 1998) и с потребление электроэнергии (32–40) кВтч на кг. Кроме того, аналогичные экологические проблемы, такие как образование нежелательных газов и их объемов, возникают во время процессов электролиза как алюминия, так и лития.Точные расчеты выбросов парниковых газов при производстве металлического лития, похоже, пока отсутствуют.
Принимая во внимание эти данные числа, затрачиваемая электрическая энергия примерно в три-пять раз ниже для алюминия по сравнению с литием, обеспечивая такую же теоретическую гравиметрическую или объемную емкость металлического отрицательного электрода в батарее.
Объемные и поверхностные свойства, коррозия
Алюминий кристаллизуется в пространственной группе Fm3¯m с параметром решетки a = 4 при комнатной температуре.04950 (12) (Witt, 1967), который стабилен до температуры плавления (Hatch, 1984). Согласно FIZ Karlsruhe GmbH (2018), никаких других алюминиевых конструкций не известно; однако структурный фазовый переход был вызван интенсивным лазерным излучением (Guo et al., 2000). Эта структурная стабильность делает алюминий интересным отрицательным электродом. На данный момент более 18000 из примерно 194000 записей о соединениях на основе алюминия с двумя и более компонентами внесены в базу данных неорганических кристаллических структур (FIZ Karlsruhe GmbH, 2018).Это обеспечивает большое количество кристаллических структур для разработки принципов проектирования алюминиево-ионных проводников. Большинство металлических элементов легко сплавляются с алюминием, и могут быть образованы самые разные интерметаллические фазы (Hatch, 1984). Это важно для настройки электрохимических свойств алюминия как компонента батареи. Считается, что алюминий приближается к «идеальному» металлу или свободному электронному газу (Nakashima et al., 2011). Три валентных электрона, образующие свободный электронный газ, придают алюминию превосходную электропроводность, равную 37.7 МС / см (удельное сопротивление 26,5 нОм · см), что составляет примерно 65% от сопротивления меди (Hatch, 1984). Учитывая соответствующие электрические сопротивления алюминия и меди, при таком же электрическом сопротивлении проводника алюминиевый проводник имеет на 30% меньший вес по сравнению с медью. Это также делает алюминий идеальным кандидатом для уже используемых токоприемников (Myung et al., 2011). Соответственно, теплопроводность алюминия при 237 Вт / мК приближается к 59% от теплопроводности меди (Hatch, 1984), что также делает алюминий отличной частью батареи для передачи или распределения тепла из-за заряда или разряда батареи. .
Что касается его широкого использования, а также разработки новых приложений, споры о том, является ли алюминий безвредным, все еще продолжаются. До сих пор отсутствуют адекватные данные по оценке риска, подразумевающие отсутствие доказательств того, что алюминий вреден для человеческого организма ни из-за проникновения через кожу, ни при проглатывании (World Health Organization, 1997; Bundesinstitut für Risikobewertung, 2014; Европейская комиссия, 2014). Литий, напротив, при контакте с воздухом реагирует на кислый гидроксид лития и считается токсичным при проглатывании (Aral and Vecchio-Sadus, 2008).Ткачева и др. (2015) сообщили, что литий может накапливаться в ткани мозга, что потенциально объясняет его действие как стабилизатора настроения . Однако подробные исследования недоступны из-за отсутствия нормативов по литию (Ткачева и др., 2015). Это делает алюминий еще более интересным материалом для батарей. Следует отметить, что соединения, изготовленные из алюминия или лития, могут обладать другой токсичностью.
Одной из самых серьезных проблем, связанных с использованием алюминия в качестве активного материала батареи, является его сродство к кислороду и, следовательно, окисление формирующейся поверхности алюминия, которая подвергается воздействию кислорода, воды или другого окислителя (Hatch, 1984; Vargel , 2004).Энтальпия образования Δ f H 0 твердого оксида при стандартных условиях
2Al + 3 / 2O2 → Al2O3, (1)составляет -1,675 кДж / моль, что выше, чем для реакции окисления железа до Fe 3 O 4 (-1,121 кДж / моль) (для Li 2 O оно составляет -599,1 кДж / моль) ( Линстром и Маллард, 2017). Таким образом, при стандартных условиях алюминий мгновенно (<1 мс) образует очень тонкий однородный и непрерывный аморфный поверхностный слой из Al 2 O 3 толщиной порядка (2–10) нм (Варгель, 2004).Толщина пленки увеличивается в три раза в присутствии водяного пара, но скорость образования не зависит от парциального давления кислорода (Hatch, 1984). Этот диэлектрический, а также амфотерный оксидный слой ведет себя как жидкость под действием напряжения и, следовательно, обладает способностью к самовосстановлению (Yang et al., 2018). Оксидный слой сжимается по отношению к нижележащему алюминию и может выдерживать деформацию без разрушения (Vargel, 2004). Обычно оксидная пленка стабильна в диапазоне pH около 4.От 0 до 8,6 (Deltombe and Pourbaix, 1958; Hatch, 1984).
С одной стороны, это обеспечивает превосходную устойчивость к окружающей среде, например, к окисляющим средам, таким как воздух, вода и т. Д., Что является преимуществом при транспортировке и обращении с алюминием (металлический литий будет сталкиваться с более выраженными проблемами коррозии во время обработки и доставки на производство места). Более того, это выгодно, когда алюминий используется в качестве токоприемника для (литий-ионных) батарей (Myung et al., 2011). Очень тонкий оксидный слой не препятствует электропроводности, но добавляет контактное сопротивление 35 кОм (Oh et al., 1999). Эффект туннелирования реализует электрическую проводимость (Накаи и Миядзаки, 1964). С другой стороны, это создает барьер для сольватации алюминия (см. Энергии диссоциации связи выше), что создает проблему при использовании металлического алюминия в качестве отрицательного электрода. Таким образом, этот природный оксид влияет на электрохимическое поведение (перенапряжение) алюминия. Второй слой обычно образуется поверх оксидного слоя в результате реакции с соседними газами и жидкостями; сплошной оксидный слой, ближайший к поверхности металла, превращается в гидроксилированную пленку на границе твердое тело / газ (Hatch, 1984).
Поведение алюминия в окислительных средах можно визуализировать в первом приближении на так называемой диаграмме Пурбе (Deltombe and Pourbaix, 1958; Vargel, 2004). В электрохимии диаграмма Пурбе также известна как диаграмма потенциала ( E H ) — pH и может рассматриваться как эквивалент хорошо известных фазовых диаграмм. Он рассчитывается по уравнению Нернста. На диаграмме показаны возможные стабильные (равновесные) фазы, например, в системе алюминий-вода (Vargel, 2004; Ashby, Jones, 2012).Существуют условия, при которых алюминий не подвергается коррозии («невосприимчивость») из-за отсутствия движущей силы отрицательного напряжения. Алюминий может вызвать коррозию («коррозию»), потому что существует движущая сила напряжения, которая препятствует образованию стабильной оксидной пленки на поверхности. В качестве третьей возможности алюминий может не подвергаться коррозии («пассивации»), потому что, несмотря на наличие движущей силы напряжения, на поверхности образуется стабильная оксидная пленка (это может быть, а может и не быть эффективным барьером для коррозии).
Сначала мы хотим рассмотреть чистую воду с областью устойчивости, ограниченной пунктирными линиями на рисунке 3.Вне этой области вода нестабильна и разлагается. Выше линии (b) кислород выделяется в соответствии с реакцией
6h3O → 4h4O ++ O2 (г) + 4e-, (2)ниже линии (а), водород выделяется в соответствии с реакцией
2h3O + 2e- → h3 (г) + 2OH-. (3)Если присутствует алюминий, диаграмма Пурбе становится более сложной. В сильно кислых и сильнощелочных условиях соответственно на поверхности происходит собственное выделение газа до тех пор, пока алюминий или вода не будут израсходованы при растворении Al 3+ или AlO2–.Это передаёт амфотерную природу алюминия. При pH от 4 до 8,6, гидраргиллит Al 2 O 3 · H 2 O является стабильной фазой, и образуется пассивирующий слой, защищающий алюминий. Действительно, считается, что эта пленка отвечает за успешное использование алюминия во многих приложениях, где полезно пассивация (например, в качестве токоприемников в батареях с жидким электролитом). Если потенциал достаточно низкий, сам алюминий невосприимчив к коррозии.Скорость коррозии алюминия в чистой воде чрезвычайно мала, хотя движущая сила коррозии очень велика (> +2,8 В) (Ashby and Jones, 2012).
Рисунок 3 . Диаграмма Пурбе алюминия в воде при 25 ° C, показывающая его коррозионные свойства. На нем изображены основные реакции окисления / восстановления алюминия в водных системах. За пределами желтой области разрушается вода, а не металл. Можно видеть, что вторичная алюминий-ионная батарея с металлическим алюминием в качестве отрицательного электрода на основе водной системы будет невозможна, поскольку алюминий не может быть нанесен как при низком, так и при высоком уровне pH .Он также не может быть растворен в среде pH . Следовательно, могут быть реализованы только системы первичных батарей (см. Раздел «Водные или первичные алюминиевые батареи»). Перерисовано из Deltombe and Pourbaix (1958), Vargel (2004) и Ashby and Jones (2012).
Алюминий в качестве отрицательного электрода имеет несколько преимуществ по сравнению с литием, а также недостатки, которые суммированы в таблицах 1, 2 и на рисунке 4. Кроме того, это наиболее часто используемый металл в мире без примесей железа, с которым легко работать в холодную погоду. или в жарких условиях, и предлагает простое обращение в окружающей среде.Следовательно, ожидается, что маркетинг технологии алюминиевых батарей станет проще по сравнению с технологией литиевых батарей (Zhang et al., 2018).
Таблица 2 . Сильные стороны и проблемы алюминия в качестве отрицательного электрода в батарее (по сравнению с литием).
Рисунок 4 . Преимущества использования алюминия в качестве материала аккумулятора (отрицательный электрод, токоприемник, корпус).
Алюминиево-ионный аккумулятор
В литературе термин «алюминиево-ионный аккумулятор» используется для различных систем, в которых применяется алюминий.В настоящее время отсутствует четкая категоризация в отношении недостаточной исследовательской деятельности в этой области (см. Ниже). Мы предлагаем разделить их по категориям, как показано на рисунке 5. Строго говоря, ионно-алюминиевый аккумулятор — это лишь подмножество всех вариантов, опубликованных на данный момент. Как указывает Кравчик и др. (2017), «алюминиево-ионный аккумулятор» характеризуется однонаправленным потоком ионов Al 3+ от одного электрода к другому. В следующем разделе мы ограничиваем термин «алюминиево-ионный аккумулятор» именно этими системами.Принимая во внимание литературу, опубликованную по этому вопросу, можно выделить четыре типа вторичной алюминиевой батареи и три конструкции алюминиево-ионных батарей, схематически изображенных также на рисунке 5.
Рисунок 5 . Категоризация алюминиевых аккумуляторов в зависимости от схемы их работы и типа используемого электролита. Другие типы батарей — это двухионные батареи (Zhao et al., 2018). Ниже показаны различные возможные конструкции вторичных алюминиево-ионных аккумуляторов. (A) В этой конструкции не используется весь потенциал алюминия, поскольку отрицательный электрод является либо сплавом, либо неметаллом.В конструкциях (B, C) в качестве отрицательного электрода используется металлический алюминий, в (B) используется жидкий электролит, а в (C) — твердый электролит.
Чтобы использовать высокие теоретические плотности энергии алюминиево-ионного аккумулятора (13,36 Втч / см 3 , что в 1,6 раза выше, чем у бензинового 8,6 Втч / см 3 ), металлический отрицательный электрод из чистого алюминия необходимо использовать. Для этой цели также требуется стабильный электролит в отношении окна электрохимической стабильности.Твердый электролит может решить большинство проблем, связанных с недостатками высококоррозионных или нестабильных жидких электролитов. Наконец, необходимо определить положительный электрод, который обеспечивает высокую емкость, высокое напряжение и, следовательно, высокую плотность энергии. И для положительного электрода, и для (твердого) электролита ионная проводимость имеет большое значение. Когда новый материал демонстрирует достаточную ионную проводимость, электронная проводимость решает, будет ли такой материал использоваться в качестве твердого электролита (электронный изолятор) или в качестве положительного электрода (электронный проводник).Следует отметить, что электронно изолирующий материал может быть преобразован в положительный электрод, если, например, смешан с графитом или черным углеродом, и окислительно-восстановительная реакция может иметь место в составляющем элементе, а электрический проводник может быть легирован для уменьшения электропроводности. .
Следовательно, одной из основных задач на этом все еще раннем этапе исследований должно быть, прежде всего, определение материалов с достаточной ионной проводимостью, состоящих из некритических элементов. В следующем разделе акцент делается на этих материалах.
Разработка алюминиевых батарей
В 2017 году подразделение TechVision компании Frost Sullivan (2017) впервые объявило алюминиево-ионную батарею одной из потенциальных постлитиевых аккумуляторных систем. Среднегодовой рост числа патентных заявок в мире с 2010 по 2016 год составил около 29%. Подача патентов на алюминиевые батареи началась только в 2013 году. Главный патентообладатель — Китай. Южная Корея, Северная Америка и все чаще Европа также становятся важными игроками. Однако в Европе исследовательская деятельность невысока.За исключением проекта ALION, этот тип аккумуляторов пока не является частью технологической направленности Европейской комиссии. Пока нет компаний или стартапов, непосредственно участвующих в этой технологии аккумуляторов, что указывает на то, что эта батарея все еще находится на начальной стадии. За последние 5-10 лет исследования алюминиевых батарей стали более обширными. Если до 2016 года было опубликовано около 66 научных статей об алюминиево-ионной батарее, в 2017 году было опубликовано 55 статей (для сравнения, в 2017 году только по литий-ионной батарее было опубликовано около 8000 статей).Большинство статей было из Китая (53%) и США (15%), тогда как из всех остальных стран было меньше 8%. Большинство исследований сосредоточено на ионных жидкостях и интеркалирующих материалах (положительных электродах), некоторые из которых имеют дело с водными системами. Обзоры алюминиевой батареи представлены, например, в работах Li and Bjerrum (2002), Muldoon et al. (2014), Элиа и др. (2016), Зафар и др. (2017), Zhang et al. (2018) и Nestler et al. (2019a). Поисковый запрос «алюминиево-ионные батареи» приводит к примерно 2200 публикациям до 2017 г., что связано с неточным определением алюминиевых батарей и их упоминанием в контексте высоковалентных батарей.
Впервые об алюминии в качестве «необычного применения» для батарей (в качестве положительного электрода) в гальванической батарее вместе с цинком (ртутью) в разбавленной серной кислоте в качестве электролита — первичного элемента — сообщил М. Юло ( Дюма, 1855 г.). В качестве отрицательного электрода алюминий впервые был использован в ячейке Buff в 1857 году (Li and Bjerrum, 2002; Muldoon et al., 2014). В 1893 году амальгамированный алюминиево-цинковый сплав был предложен для использования в качестве отрицательного электрода в ячейке с углеродом в качестве положительного электрода (Li and Bjerrum, 2002), за которым последовало использование алюминия или амальгамированного алюминия в тяжелых условиях деполяризованного хлора. батарейки (Li, Bjerrum, 2002).В 1950-х годах водные электролиты рассматривались для использования в аккумуляторных элементах Leclanché с алюминиевым отрицательным электродом и положительным электродом MnO 2 (Muldoon et al., 2014). Хотя эти различные элементы можно классифицировать как первичные, с 1970-х годов были проведены значительные исследования по разработке вторичных алюминиевых батарей (Li and Bjerrum, 2002). За последние 30 лет исследования, посвященные вариантам перезаряжаемых аккумуляторов, столкнулись с многочисленными проблемами, такими как разрушение материала электродов, низкое напряжение разряда ячейки, емкостное поведение без плато разрядного напряжения, высокая скорость саморазряда, недостаточный срок службы при быстром снижении емкости и отсутствие перезаряжаемости (Muldoon et al., 2014; Lin et al., 2015; Liu et al., 2017), а также противоречивые результаты исследований (см. Ниже и Nestler et al., 2019a). Чтобы создать алюминиевую батарею с существенно более высокой плотностью энергии, чем литий-ионная батарея, требуется полный обратимый перенос трех электронов между Al 3+ и одним металлическим центром положительного электрода (как в алюминиево-ионной батарее) необходимо высокое рабочее напряжение и длительный срок службы (Muldoon et al., 2014). Однако на сегодняшний день об этом не сообщается.
Водная или основная алюминиевая батарея
Несмотря на низкую стоимость, простоту эксплуатации и снижение воздействия на окружающую среду, алюминиевые батареи на основе водных или протонных систем обладают фатальными недостатками, такими как образование пассивирующей оксидной пленки, снижающей напряжение и эффективность батареи, побочные реакции с водородом и коррозия материала. Сравнительно низкий стандартный электродный потенциал алюминия (-1,662 В относительно SHE) вызывает собственное образование водорода до того, как алюминий может быть нанесен на алюминий в процессе восстановления.На этот факт указывает диаграмма Пурбэ (см. Рис. 3), что в конечном итоге препятствует широкомасштабному применению таких систем (Zhang et al., 2018).
Защитный слой можно удалить химическим путем, изменив значение pH электролита с нейтрального, добавив сильнодействующие коррозионные агенты, такие как концентрированные щелочные или кислотные растворы. Затем потенциал электрода восстанавливается до своего термодинамически допустимого значения. Кроме того, это приводит к увеличению скорости расточительной коррозии (см.Рисунок 3) и ограничивает срок хранения батареи (Muldoon et al., 2014). Таким образом, необходимо добавлять ингибиторы коррозии, чтобы предотвратить потерю электролита (Liu et al., 2017). Отрицательный восстановительный потенциал непассивированного алюминия-металла вызывает постоянное (паразитное) выделение водорода [см. Линию (а) на рисунке 3] при воздействии водного / протонного раствора электролита.
Вторичная алюминий-ионная батарея на основе чистого металлического алюминия в качестве отрицательного электрода и водного электролита нецелесообразна (Liu et al., 2017), поскольку осаждение алюминия происходит только при потенциалах далеко за пределами области стабильности воды (см. Рисунок 3). Электролит разложится, и транспорт ионов будет нарушен. Первичные (водные) алюминиевые батареи кратко описаны в Li and Bjerrum (2002). Рассчитаны теоретические удельные энергии до 1090 Втч / кг, тогда как в реальных системах сообщается, что они достигают значений до 200 Втч / кг. Оба значения намного ниже теоретической удельной энергии чистого алюминия (таблица 1). Такие батареи применяются в морском секторе с использованием сложной (активной) системы подачи и смешивания электролита (Shuster, 1990; Licht and Peramunage, 1993; Li and Bjerrum, 2002).
Из-за естественного образования водорода алюминиевым электродом в водных электролитах требуется другая конструкция батареи, в которой не используется металлический алюминий. Holland et al. (2018) предлагает конструкцию, в которой TiO 2 используется в качестве отрицательного электрода, CuHCF (гексацианоферрат меди) в качестве положительного электрода и водный электролит, состоящий из AlCl 3 и растворенного в воде KCl. Авторы пришли к выводу, что Al 3+ является подвижной разновидностью.Напряжение разряда составляло 1,5 В, тогда как удельная энергия составляла 15 Втч / кг при удельной мощности 300 Вт / кг с энергоэффективностью, остающейся выше 70% в течение более 1750 циклов. Поскольку в такой конструкции элемента используется отрицательный электрод, состоящий из других материалов, кроме алюминия и металла, общая достижимая плотность энергии ограничена.
Алюминиево-воздушная батарея
Алюминиево-воздушная батарея состоит из отрицательного электрода из алюминия и металла, положительного электрода, обеспечивающего перенос и восстановление кислорода, и подходящего электролита, обычно щелочных растворов, состоящих из гидроксида натрия (NaOH), гидроксида калия (KOH) или хлорида натрия. (NaCl) (Liu et al., 2017). Также сообщалось о перезаряжаемых вариантах с использованием неводных электролитов, таких как ионные жидкости (Liu et al., 2017). До сих пор эти батареи сталкиваются с рядом проблем, таких как коррозия алюминия, высокая скорость саморазряда, медленная кинетика разряда, принципиальное отсутствие возможности перезарядки и короткий срок хранения. Если выбран режим «пассивации» (см. Рис. 3), оксидный слой, покрывающий поверхность алюминиевого электрода, также снижает напряжение элемента и эффективность элемента в таких батареях (Tang et al., 2004).
Однако в 2014 году компания Phinergy продемонстрировала, что электромобиль, оснащенный комбинацией алюминиево-воздушной батареи с удельной энергией (250–400) Втч / кг (на уровне системы) (Yadgar, 2015) и литий-ионной батареи , который заряжается предыдущим, может покрыть дальность более 3000 км (Muldoon et al., 2014). Недавно была описана полностью твердотельная алюминий-воздушная батарея в форме волокна с электродом, состоящим из выровненных друг с другом листов углеродных нанотрубок / наночастиц серебра с удельной энергией 1168 Вт · ч / кг (Xu et al., 2016).
Вторичная алюминиевая батарея
Вторичные алюминиевые батареи обычно разрабатываются с алюминиево-металлическим отрицательным электродом и неводным ионным жидким электролитом на основе хлоралюмината. Эти электролиты привлекают к себе повышенное внимание с 1988 года, когда были использованы AlCl 3 и хлорид имидазолия из-за их низкого давления пара и сравнительно широких электрохимических окон, что обеспечивает высокую обратимую эффективность удаления и нанесения покрытия на алюминий (Zhang et al., 2018). В последующих исследованиях тот же электролит применялся для вторичных алюминиевых батарей из-за большого успеха литий-ионных батарей (Zhang et al., 2018).
В целях дальнейшей разработки аккумуляторных ионно-алюминиевых батарей для использования всего потенциала алюминия необходимо разработать электролиты на основе апротонных растворителей, устойчивые к восстановлению алюминием, позволяющие как осаждение алюминия, так и растворение (Muldoon et al., 2014 ). Двумя другими жесткими требованиями к электролиту являются его отсутствие коррозии и высокая стойкость к окислению.Как показано линией (b) на рисунке 3 (здесь для воды), кислород может выделяться из электролита на положительном электроде во время разряда. Следовательно, необходимо определить соответствующий положительный электрод со стандартным потенциалом внутри области стабильности электролита.
Существует несколько вариантов потенциальных новых электролитов (Muldoon et al., 2014; Nestler et al., 2014; Elia et al., 2016; Liu et al., 2017). Хотя жидкие электролиты создают описанные выше проблемы коррозии, твердые электролиты могут решить эти проблемы.Однако, благодаря хорошо развитой индустрии гальваники алюминия, существуют богатые знания об электролитах, обеспечивающие впечатляющий кулоновский КПД, близкий к 100%. Эти электролиты часто вызывают коррозию компонентов батареи, что затрудняет обнаружение высоковольтных положительных электродов (Muldoon et al., 2014). Преимуществами расплавов солей в качестве электролитов являются высокая электрическая проводимость, быстрая кинетика электрода и, следовательно, меньшая поляризация и высокий потенциал разложения (Li and Bjerrum, 2002; Elia et al., 2016). Поскольку алюминий можно электроосаждать из неводных жидкостей, они подходят для разработки аккумуляторных алюминиевых батарей.
Электролит также определяет, какие частицы могут внедряться в положительный электрод. В Lin et al. (2015) прорыв был достигнут путем сборки алюминиевой батареи с высокой производительностью, в которой используется металл-алюминий, трехмерный пенографит в качестве положительного электрода и негорючая ионная жидкость в качестве электролита. Вместо интеркалирования ионов Al 3+ , комплекс AlCl4-, присутствующий в ионной жидкости, был интеркалирован в положительный электрод (Nestler et al., 2019а). Такой элемент не будет полностью использовать преимущества алюминия, и его следует называть не «алюминиево-ионным аккумулятором», а «хлоридно-алюминиевым (-графитовым) аккумулятором» (Kravchyk et al., 2017). Из-за этой одновалентной химии были обнаружены только положительные электроды со сравнительно низкой емкостью (<100 мАч / г) (Zhang et al., 2018). Вычислительные исследования показывают, что эти комплексы диффундируют скорее в тетраэдрической, чем в плоской форме между слоями графита (Nestler et al., 2019a).Эта форма гибридного / коинтеркаляционного механизма, кроме того, отрицательно сказывается на плотности энергии. Элемент демонстрирует четко определенные плато разрядного напряжения около 2 В, удельную емкость около 70 мАч / г и кулоновский КПД около 98%. Он может быть включен более 7500 циклов без снижения емкости, имеет удельную энергию 40 Вт · ч / кг (сравнимо со свинцово-кислотными и никель-металлогидридными батареями, с потенциалом для оптимизации графитовых электродов и разработки других новых положительных электродов). электродные материалы) и высокой удельной мощностью до 3000 Вт / кг (аналогично суперконденсаторам).В недавно опубликованной версии (Zafar et al., 2018) используется аналогичная конструкция, но в качестве положительного электрода используется коммерческий мезопористый углерод (CMK-3). Такая батарея демонстрирует очень долгий срок службы (> 36000 циклов заряда / разряда) с высокой кулоновской эффективностью> 97%, отличными характеристиками заряда / разряда 50 C (3000 мА / г), удельной энергией ~ 45 Втч / кг. , и среднее среднее напряжение 1,4 В.
Wang et al. (2016) сообщили о другом типе перезаряжаемой алюминиевой батареи. Он включает в себя алюминиевую фольгу высокой чистоты в качестве отрицательного электрода, композит Ni 3 S 2 / графен-микрочипы, предположительно интеркалирующий Al 3+ в качестве положительного электрода, и AlCl 3 , растворенный в ионной жидкости 1-этил-3-метилимидазолий хлорид ([EMIm] Cl) в качестве электролита.Достигнута начальная удельная емкость разряда 350 мАч / г при удельном токе 100 мА / г. После 100 циклов разрядная емкость остается более 60 мАч / г с кулоновской эффективностью 99%. Позже они использовали трехмерную иерархическую микросферу сульфида меди (CuS), состоящую из нано-чешуек, в качестве положительного электрода (Wang et al., 2017). В таком случае такая батарея имеет среднее напряжение ~ 1,0 В и обеспечивает удельную емкость около 90 мАч / г с почти 100% кулоновским КПД после 100 циклов при удельном токе 20 мА / г.В Jayaprakash et al. (2011) сообщалось о подобной конструкции с нанопроводом V 2 O 5 в качестве положительного электрода, обеспечивающим разрядную емкость 305 мАч / г в первом цикле и 273 мАч / г после 20 циклов, с стабильное электрохимическое поведение и напряжение холостого хода 1,8 В. Теоретическая удельная энергия была определена как 240 Втч / кг. Недавно сообщалось о внедрении альтернативных хлоралюминатных электролитов на основе мочевины в качестве способа предотвращения коррозионных ионных жидкостей в качестве электролитов (Das, 2018).Здесь использовался положительный электрод из графена, который характеризовался накоплением ионов трехвалентного алюминия при относительно высоком рабочем потенциале. Алюминий-графеновый элемент предлагает возможность высокой удельной мощности (около 175 кВт / кг), которая аналогична мощности суперконденсаторов, в то время как удельная энергия (около 66 Втч / кг) выше, чем у свинцово-кислотной батареи. Чрезвычайно быстрая перезарядка в диапазоне (1,1–60) с была достигнута с удельной емкостью в диапазоне (60–110) мАч / г (Zhang et al., 2018).
В принципе, для положительного электрода существует два обратимых механизма: реакции интеркаляции и конверсии. Первый уже использовался в примерах ранее, второй — в сочетании с положительными электродами на основе серы. Они предлагают преимущество переноса двух электронов во время электрохимического процесса, что позволяет одновременно использовать как легкие, так и многоэлектронные материалы для переноса. Подобно литий-серным батареям, подвески из неводного алюминия подвергаются процессу перехода элементарной серы в различные полисульфидные цепи из-за электрохимического восстановления серы с последующим преобразованием в Al 2 S 3 (Zhang et al., 2018). Cohn et al. (2015) использовали серу в качестве положительного электрода, но здесь ионы AlCl4- были идентифицированы как подвижные ионные частицы. Эта батарея показывает плато разрядного напряжения ок. 1,2 В, с очень высокой емкостью накопления заряда более 1700 мАч / г по сравнению с серным электродом в положительном электроде. Удельная энергия элемента Al / S оценивается в 1400 Втч / кг (сера). Сообщается о низкой эффективности цикла, равной 4, из-за растворения серосодержащих промежуточных частиц разряда в ионном жидком электролите, что приводит к так называемому «эффекту челнока».«Это быстрое снижение емкости характеризует этот тип батареи как скорее первичный, чем вторичный. Сравнивая электроды интеркаляционного типа с электродами конверсионного типа, можно сказать, что значительный прорыв возможен за счет полного использования соединения переходного металла с высокой степенью окисления, сопровождаемого механизмом преобразования. Таким образом, идентификация материалов более конверсионного типа имеет большое значение.
Материалы
Как резюмировано Muldoon et al. (2014), для высоковалентных подвижных частиц химия и электрохимия неводных твердых тел существенно сложнее, чем для одновалентных щелочных металлов.Следовательно, идентификация и реализация практического химического состава аккумуляторных батарей на основе высокомолекулярных подвижных частиц, таких как Al 3+ , является очень сложной задачей. Основные разработки, необходимые для аккумуляторов из высокомолекулярных металлов с высокой плотностью энергии, связаны с открытием материалов как для высоковольтных положительных электродов, так и (твердых) электролитов. Существенные проблемы включают совместимость электролита с электродами и открытие высоковольтных положительных электродов, способных подвергаться множественным переносам электронов к одному и тому же металлическому центру с быстрой диффузией высоковалентного иона в твердом состоянии.В следующем разделе кратко обсуждаются характеристики и примеры трех основных компонентов алюминиево-ионной батареи — отрицательного электрода, электролита и положительного электрода, а твердые электролиты выделяются.
Отрицательный электрод и токосъемники
Чтобы использовать весь потенциал алюминиево-ионного аккумулятора, отрицательный электрод должен состоять из чистого алюминия. Однако защитный оксидный слой на поверхности алюминия может отрицательно сказаться на характеристиках батареи.Это способствует тому, что обратимый потенциал электрода не достигается и активация электрода задерживается (задержка по времени до того, как ячейка достигает своего максимального рабочего напряжения) (Li and Bjerrum, 2002). Любое увеличение потенциала электрода сопровождается ускоренной расточительной коррозией в жидких электролитах — алюминий подвергается паразитной реакции коррозии, что приводит как к <100% утилизации материала электрода и выделению водорода, так и к низкому сроку хранения. Это справедливо для алюминиево-металлических батарей с жидкими электролитами.Добавки в жидкий электролит, а также осаждение других оксидных слоев были выполнены, чтобы значительно снизить паразитную коррозию алюминиево-металлического электрода. Некоторые группы сообщают о преимуществах оксидной пленки, таких как ограничение роста кристаллических дендритов алюминия и сильная поверхностная коррозия, тем самым улучшая устойчивость алюминиевой батареи к циклическому режиму (Chen et al., 2017; Yoo et al., 2017) .
Для алюминиево-воздушных батарей изменение поведения оксидного слоя с помощью специально разработанных алюминиевых сплавов широко исследовалось (Li and Bjerrum, 2002).Алюминиевые сплавы на основе металлов высокой чистоты, легированных элементом
ТОП-10 лучших аккумуляторов AAA в 2021 году — Обзоры
Вам интересно, почему батареи AAA типа Triple A или продолжают получать огромное признание? Это потому, что это удобные устройства, которые питают устройства с низким энергопотреблением, такие как пульты дистанционного управления, зубные щетки, фонарики, рации и другие. Они также идеально подходят для питания компонентов компьютера, таких как беспроводная мышь и клавиатура. В этих типах батарей используются инновационные щелочные или литий-ионные батареи.
Наш обзор обращает внимание покупателя на бренды AAA, отличающиеся мощным дизайном. Перезаряжаемые батареи очень портативны и экологичны в том смысле, что они не содержат вредных тяжелых металлов, таких как ртуть. Доступность — еще один аспект, благодаря которому батареи Triple A высоко ценятся. Кроме того, эти удобные устройства отличаются удобной посадкой и имеют дизайн, который может понравиться пользователям.
Если вы потратили большую часть своего времени на поиски лучшей замены для повседневного использования, наш обзор показывает 10 лучших вариантов.Итак, вот краткий обзор 10 лучших аккумуляторных батарей AAA в обзорах 2021 года.
Бестселлеры
Последнее обновление 14.01.2021 / Партнерские ссылки / Цена / Изображения из Amazon Product Advertising API
Лучшие аккумуляторы AAA в 2021 году
10. Перезаряжаемые никель-металлгидридные аккумуляторы Philips MultiLife AAA, 1000 мАч
Автор: Philips
Проверить цену на AmazonУниверсальная никель-металлгидридная аккумуляторная батарея Philips, выпускаемая известной компанией, предназначена для устройств с высоким энергопотреблением.Благодаря технологии NiMh, эта батарея лучше всего подходит для аудиоплееров, известных типов камер среди других обычных устройств.
Технология NiMH позволяет аккумулятору быть идеальным для многократной зарядки без ущерба для качества. Он гарантирует более 1000 раз подзарядки, если вы не разрядите его перед зарядкой.
Плюсы
- Высокая емкость заряда
- Хорошая цена
- Легко и быстро заряжается
- Работает на различных устройствах
Минусы
- Не подходит для длительного использования в беспроводных телефонах
9.Soxono 8 Pack 1.2V Ni-MH High-Capacity 1100mAh AAA аккумуляторные батареи
Автор: Soxono
Проверить цену на AmazonSoxono8 Pack Аккумуляторные батареи AAA известны своей надежностью, высоким качеством и емкостью для хранения энергии. Эти батареи можно заряжать более 1200 раз, и они могут сохранять более 70 процентов мощности даже после 3 лет простоя. После покупки этих батарей рекомендуется полностью зарядить их перед использованием.Кроме того, эти батареи экологически чистые и могут быть переработаны. Кроме того, в них нет Hg / Cd / Pb.
В этих батареях замечательно то, что они имеют широкое применение, и вы можете использовать их в бытовых электронных устройствах, таких как фонарики, зубные щетки, электронные игрушки, бритвы и многое другое.
Плюсы
- 8 шт. Аккумуляторных батарей по 1100 мАч
- Сохранение мощности 70% после 3 лет простоя
- Они переработаны и экологически безопасны
- Можно заряжать более 1200 раз
- Имеет широкое применение
Минусы
- Нужно подзаряжать немного чаще
8.Zonhood 1100mAh High-Capacity 8PACK Аккумуляторы AAA
Автор: Zonhood
Проверить цену на AmazonБатарейки Zonhood AAA, поставляемые в упаковке из 8 аккумуляторных батарей, можно использовать для зарядки пультов дистанционного управления, электронных игрушек, фотоаппаратов и многих других бытовых устройств. Батареи заряжаются и могут использоваться более 1200 раз и не содержат Hg / Cd / Pb; Таким образом, нет загрязнения окружающей среды. Кроме того, эти высокопроизводительные батареи одобрены MSDS, CE и UN38.3, что делает их безопасными для использования.
Эти батареи имеют встроенную схему безопасности для защиты от перезаряда и чрезмерной разрядки. Вы можете легко зарядить его от адаптера, настенного зарядного устройства или блока питания. Прежде всего, на продукт предоставляется 24-месячная гарантия.
Плюсы
- Перезарядка до 1200+ раз
- Аккумуляторы большой емкости 1100 мАч
- Безопасный и нетоксичный
- Выходное напряжение 1,2 В
- Встроенная интегральная схема безопасности
- Гарантия 24 месяца
Минусы
7.POWEROWL 1000mAh Перезаряжаемые батареи большой емкости AAA
Автор: POWEROWL
Проверить цену на AmazonПерезаряжаемые батареи POWEROWL NiMH LSD (Low Self Discharge), которые поставляются в упаковке по восемь штук. Это перезаряжаемые батареи большой емкости 1000 мАч, которые можно заряжать 1200 раз. Эти батареи могут сохранять 70 процентов мощности после трех лет простоя. Кроме того, это экологически чистые батареи, поскольку они не содержат Hg / Cd / Pb, и их можно каждый раз перерабатывать.
Эти перезаряжаемые батареи могут использоваться в бытовых устройствах, таких как бритвы, зубные щетки, будильник, фонарики, радио, портативные игры, электронные игрушки, цифровые камеры, пульты дистанционного управления и другие устройства, требующие батарейки AAA. Наконец, на продукт предоставляется 12-месячная гарантия и 30-дневный возврат денег.
Плюсы
- Аккумулятор высокой емкости 1000 мАч
- Имеет более длительный срок службы
- Может широко использоваться в бытовых устройствах
- Экологически чистый и не содержит hg / cd / pb
- Гарантия 12 месяцев
Минусы
- Срок службы примерно на 30 мин меньше, чем у других лучших аккумуляторов
6.Аккумуляторы Energizer Recharge AAA 700 мАч
Проверить цену на AmazonУникально разработанные, чтобы помочь вам управлять цифровыми устройствами с большим удобством, батареи Energizer остаются лучшими. Но что делает его лучшим? Во-первых, они стойкие. Это означает, что вы можете заряжать их более 700 раз в течение 5 лет. Обладая большой мощностью, они обеспечивают стабильную работу для всех требовательных устройств.
Благодаря инновационной технологии, на которой он основан, он обеспечивает сбалансированную производительность в отношении емкости и удержания заряда.Итак, подайте питание на те устройства, без которых вы можете жить с этим аккумулятором, и вы никогда не пожалеете.
Плюсы
- Надежная производительность
- Экономичный
- Экологичная конструкция без утечек
- Работает с различными устройствами, потребляющими большую мощность
Минусы
5. RAYOVAC AAA 824-60PPK HIGH ENERGY, набор из 60 щелочных батарей
Автор: RAYOVAC
Проверить цену на AmazonRayovac дает больше энергии для ваших денег, от игр и игрушек до дымовых извещателей и фонарей.Эта щелочная батарея обычно питает гаджеты, которые вы используете в большинстве повседневных дел. Срок годности аккумуляторов составляет 10 лет, когда они хранятся, и обеспечивает длительную работу в соответствии с вашими ожиданиями.
Он имеет эффективный корпус, обеспечивающий безопасность и максимальную мощность. У них есть инновация с низким уровнем саморазряда, что делает их достойными батареями AAA, доступными для покупки. Батареи идеально подходят для устройств с высоким разрядом, например, цифровых фотоаппаратов, фонариков и электрических зубных щеток.
Плюсы
- Гарантированно длительный
- Отлично работают с гаджетами с высоким энергопотреблением
- Надежный для гаджетов б / у молочный
- Держит мощность десять лет на хранении
Минусы
- Обычно быстро разряжается при частом использовании
4. Перезаряжаемый никель-металлгидридный аккумулятор EBL емкостью 1100 мАч Батареи AAA
Автор: EBL
Проверить цену на AmazonЭти аккумуляторные батареи EBL являются более эффективными, энергоэффективными и экономичными альтернативами обычным батареям.Они имеют увеличенный срок службы до 1200 циклов. В идеале эти батареи изготавливаются по технологии сверхъячейки и содержат большой объем энергии, чтобы обеспечить наилучшую производительность и постоянное напряжение при разряде большой нагрузки. Более того, эти батареи AAA не содержат никель-металл-гидридных элементов и не содержат Hg / Cd / Pb.
Батареи EBL AAA обеспечивают отличную зарядку и разрядку. Кроме того, он имеет стальной корпус DBCK, который предотвращает взрыв батареи из-за избыточного давления.Вы можете использовать их для питания детских игрушек, цифровых фотоаппаратов и т. Д.
Плюсы
- Обеспечивает сверхмощную мощность для ваших устройств
- Изготовлен по технологии суперячейки
- Имеет низкий саморазряд
- Не содержит hg / cd / pb
- Универсальное применение
- Увеличьте срок службы до 1200 циклов
Минусы
- Проблема со сливом в аккумуляторной батарее
3. Новые Ni-MH аккумуляторы большой емкости Pro AAA от Panasonic
Автор: eneloop
Проверить цену на AmazonЕсли у вас есть устройства с высоким энергопотреблением, Panasonic pro — лучшая батарея для работы ваших устройств.Они могут использовать передовую технологию перезаряжаемых аккумуляторов Panasonic для увеличения мощности. Они отлично подходят для тактических фонарей, цифровых зеркальных фотоаппаратов, пультов дистанционного управления и других устройств.
Что отличает его от батарей большинства конкурирующих производителей, так это то, что вы можете перезарядить их более 500 раз перед тем, как выбросить их. Они имеют емкость до 950 мАч и могут поддерживать 85 процентов заряда до одного года. Кроме того, он может работать при экстремальных температурах.
Плюсы
- Они пригодны для вторичной переработки
- Поставляется уже заряженным и готовым к использованию
- Прочная конструкция
- Большая мощность
Минусы
- Цена немного выше, чем у обычных батарей
2.AmazonBasics Пакет большой емкости из 4 аккумуляторных батарей AAA
Автор: AmazonBasics
Проверить цену на AmazonПерезаряжаемые батареи AmazonBasics AAA — это высокопроизводительные батареи для тяжелых условий эксплуатации, которые поставляются в упаковке по четыре штуки. Они идеально подходят для повседневного и профессионального использования. В идеале эти батареи должны иметь постепенный саморазряд и поддерживать 80 процентов емкости в течение одного года. Более того, он поставляется предварительно заряженным и готовым к использованию, где его можно перезаряжать сотни раз с меньшей емкостью или потерями мощности.
Эти батарейки имеют красивый внешний вид, и внешний вид батарей может отличаться. Впоследствии он имеет сертифицированную удобную упаковку и имеет ограниченную гарантию сроком на 1 год. Прежде всего, батареи можно утилизировать, если они больше не держат заряд.
Плюсы
- Аккумуляторы большой емкости
- Поддерживает 80% мощности в течение 12 месяцев
- Сертифицированная удобная упаковка
- Поставляется предварительно заряженным, готовым к использованию
- Ограниченная гарантия на 1 год
Минусы