Как пропустить батареи отопления: как правильно спустить воздух из радиаторов? Спускаем из батареи воздух – что нужно подготовить

Перемычка на батарею отопления — Система отопления

На этой странице мы сможем выбрать для вашей квартиры нужные части конструкции. Каждый фактор неоспоримую роль. Исходя из этого выбор перечисленных частей системы нужно осуществлять технически грамотно. Монтаж обогревания особняка включает важные компоненты. Конструкция обогрева имеет терморегуляторы, развоздушки, бак для расширения котел, систему соединения, крепежи, коллекторы, батареи, увеличивающие давление насосы, трубы.

Перемычка на батарею отопления

Статьи по теме:

Рассмотрим для чего необходимо устанавливать перемычку (байпас) перед батареей отопления в однотрубной разводке:

• Она нужна в том случае, когда в отопительный сезон происходит небольшая авария. Тогда можно перекрыть байпас и заменить протекающий радиатор, при этом система продолжит свою работу. А после монтажа нового отопительного агрегата, открывают перемычку;
• Если установлены отопительные агрегаты с большим количеством секций, а по квадратуре помещения необходимо их меньшее число, тогда становиться необходимо чтобы не вся жидкость циркулировала по системе.

Если хотят заменить старую чугунную или стальную батарею новым отопительным прибором, тогда устанавливают байпас и запорную арматуру. Перемычка позволяет производить регулирование температуры ручным способом, а в том случае, если смонтирована термоголовка, тогда для конкретного помещения заданное тепло поддерживается автоматически.

Установку отопительных батарей с монтажом отсекающего вентиля и без перемычки выполнить достаточно просто, но такая схема имеет недостаток. При перекрытии крана останавливается циркуляция теплоносителя в стояке и поэтому отопительная система отключится во всем доме, а вслед за этим у ваших соседей охладятся квартиры.

Если в системе смонтировано два крана и байпас, становится возможным (при аварии — течь радиатора) в любой удобный момент произвести отключение протекающего прибора, при этом циркуляция теплоносителя не прекратится.

Также следует отметить, что перемычка на батарею отопления устанавливается до резьбового соединения.

Для того чтобы в помещении поддерживалась определенная температура, на батарею необходимо смонтировать термоголовку.

Все трубы и перемычка устанавливаются внутрь стен, а снаружи остаются краны (отсекающие) и трубы.

Собранный радиатор на специализированном стенде подвергается гидравлическому испытанию. Применив некоторые специальные приспособления, батарею подключают к прессу, производится ее заполнение водой и одновременно с этим, из прибора выходит газ или воздух. При этом гидравлический пресс создает давление от 4 до 8 кгс/см 2 .

Если течи нет, тогда показания манометра пресса не снижаются и считают, что батарея прошла проверку.

В случае если появляются протечки, тогда подтягивают ниппеля и этим производится их устранение.

Далее производится окрашивание отопительного прибора, но предварительно его обрабатывают грунтом.

Установку батарей отопления можно начать как с обогревательных приборов, так и со сборки стояка.

Если монтаж начать со стояка, тогда в случае не точности подводок, можно сместить только отопительные приборы на необходимое расстояние относительно к окнам.

Так как секционные радиаторы поступают от производителя в сборке по 6 или 8 секций, их можно сгруппировать на месте монтажа. При этом или прибавляют, или уменьшают число узлов.

Это важно! Для уменьшения секций, батарею располагают на верстаке, и на нужную глубину производится установка двух радиаторных ключей в ниппельные дырки (верхние и нижние), которые в этот момент открыты. Данную работу (раскручивание ключами ниппелей) выполняют два человека.

Далее радиатор устанавливают на кронштейны, предварительно определив расстояния от окон, пола и стен. Тщательно делают замеры и на отмеченных местах устанавливают кронштейны, закрепляя их саморезами. На них навешивается радиатор, и далее производятся работы по подсоединению к стояку.

Делая замену отопительной батареи, производятся качественные работы, которые следует выполнять тщательно и осторожно, так как малейшая ошибка может повлечь за собой массу проблем, такие как понижение давления, во всей отопительной системе, понижение температуры теплоносителя и другие, что приведет к не прогреванию соседских квартир.

Поэтому прежде чем начинать работы по демонтажу старой и установке новой отопительной системы ознакомьтесь с инструкциями и рекомендациями производителей, а в случае, если самостоятельно не сможете проделать данные работы, обращайтесь к специалистам.

(Пока нет голосов)

Источник: http://santehkrug.ru/dlya-chego-neobxodima-peremychka-na-batareyu-otopleniya.html

Перемычка на батарею отопления

Чтобы после перемычки поставить вентиль и перекрывать батарею, когда жарко, вода тогда будет циркулировать по перемычке.

afrikapilot Просветленный (40232) 3 года назад

если у тебя стоят перекрывные краны перед батареей, то ты перекревая краны (для смены радиатора или для устранения течи и т. д. ) перекрываешь только подачу в радиатор, а стояк будет дальше продолжать работать.

ANTigona Оракул (66526) 3 года назад

Чтобы, в случай проблем с вашей батареей ее можно было починить, не отключая весь стояк. Но закрывать можно только в экстренных случаях.

чтоб увеличить пропускную способность системы. Если использовать современные батареи — можно выкинуть эти перемычки

Наталья Крячкова Ученик (126) 3 года назад

перемычка по диаметру должна быть меньше основной трубы

Евгений Вшивков Мыслитель (8927) 3 года назад

При нижней разводке с подачи стояк поднимается в верх и опускается вниз в обратку. Вот в этот стояк и врезаются батареи паралельно. Но каждый думает так, срежу перемычку и у меня станет теплее. Это огромная ошибка. Я сейчас наблюдаю такую же картину в доме дочери. Если теплоноситель преодолевает только сопротивление труб стояка и статическое сопротивление воды, то стояк идущий вверх и вниз прогревается относительно равномерно, в результате к батареям всех этажей подходит горячая вода и все хорошо.

Если пропустить теплоноситель через батареи, то сопротивление линии увеличивается, скорость теплоносителя уменьшается и теплоотдача ухудшается у всех.

В результате хитромудрый жилец даже 1 этажа, получит более менее горячую батарею на подаче и холодную на обратке, сам себе сделал каку и потом давай долбать котельную и управляющую компанию. Вот примерно так. Ну и другие технические премудрости:

1.Смягчить гидроудары,

2.Возможность ремонта батареи без отключения соседей

Татьяна Казыдуб Ученик (244) 3 года назад

Источник: http://otvet.mail.ru/question/65013197

Перемычка на батарею отопления

Доброе время суточек всем дорогим читателям блога У З Н А Й.

Некоторое время (в молодости ) я жил с семьёй на съёмных квартирах, так как не было своего жилья. А там, сами знаете, всё запущено и вода и канализация и освещение и отопление. Хозяевам это не надо им лишь бы деньги получать, а жильцам тоже не надо, они временно живут и терпят. Я же, всегда под себя, всё ремонтировал и отопление в том числе(люблю быть уникальным ))). Сегодня об этом речь и пойдёт. Все дело в том, что вода для отопления обычно грязная и батареи имеют свойство забиваться этой грязью и тогда уже они перестаю греть. Когда я, переехал уже в свою квартиру, я сразу начал ремонт именно с отопления, а потом уже водоснабжения.

Во новой квартире батарей стояло мало, тут классическая ситуация — строители пропили)))) Ну что же делать? Купил новые и решил, где заменю, где наращу. Но в этом вопросе, есть один важный момент, что бы начать их ремонтировать, надо сначала воду по ним перекрыть, потом слить, а потом быстро сделать, так как, когда нет воды в системе, трубы быстро ржавеют(если летом ) и соседи мёрзнут(если зимой ). Я не люблю, когда меня гонят или когда от меня ещё кто-то страдает. к тому же, что бы  за раз переделать все батареи в трёхкомнатной квартире, нужно и сумму хорошую потратить и по времени не быстро. Потому понял и принял решение,

ставить дополнительные краны. До сих пор,  считаю, что я прав в этом вопросе.

Перед батареей после входящих труб отопления, обычно стоит перемычка. Кто-то, её вырезает, считая, что по ней уходит тепло к соседям, минуя вашу батарею. Скажу прямо — это полная чушь! Если у вас не греют батареи, то причину надо искать в другом, а вот перемычка нужна однозначно! Почему? Потому, что после перемычки я и стал ставить дополнительные краны на вход и выход воды. Зачем? Не волнуйтесь всё расскажу, но по порядку.

1. Кто то скажет, что ставить себе эти дополнительные краны лишний «геморрой», они не вечные и

Перекрыть отопление кранами

текут. Ребята не надо брать китайский фуфел! Это мой ответ! Купите и поставьте дорогие краны и теперь, что бы не случилось с моей батареей, хоть летом, хоть зимой, хоть днём, хоть ночью, мне не надо искать сантехника, что бы отключить тепло и быстро устранить течь батареи. В случае аварии (такое уже было ) я просто перекрываю дополнительные краны. горячая вода циркулирует через перемычку и я спокойно занимаюсь в свободное время своими батареями никому не мешая.

Так же по весне и по осени, когда на улице уже или ещё тепло, а батареи ещё не отключают или уже включили, я просто краники свои прикрываю и у меня в комнате не душняк, как у всех остальных, а нормальная температура. Так же выручает обогреватель. когда отопление уже отключают, а дома холодно.

В конце батареи с низу, я тоже установил краник. Зачем? для слива. Например, перед ремонтом, вам  надо слить воду с батарей, я для этого дела надел шланг на кран слива и вперёд в унитаз. В результате комнате сухо, всё  без брызг))).

Когда перед зимой дают отопление, а батареи холодные из-за наличия воздуха в трубах отопления и что бы его выгнать, надо стравливать воздух на самой высокой точке, то-есть в квартире на последнем этаже. У меня по стояку это реально проблема, так как там живут квартиранты и их пока допросишься, уже снег тает на улице))). Я же надеваю шланг и вперёд на слив в унитаз, минут 15-20 погонял и весь воздух из системы вместе с напором вышел, а за одно и батарея моя промылась, грязь не скапливается в хвосте батареи.

Страна у нас интересная, происходит много разных эксесов. Поэтому дополнительный кран на батареи для слива воды, я ещё применяю, когда горводоканал отключает воду. Нет!))) я не применяю её для питья, еды и умывания))))) она не пригодна для этого,  но она вполне пригодна и бесплатна в области применения хоз. части, а конкретнее: Смывать унитаз(только холодной ))), а если у вас длинные шланги и живёте на первом этаже как я, то вы можете помыть машину или залить каток с горкой для детишек во дворе!

Вот так сделал я. Ну, а как сделаете вы? Будете ставить или нет себе дополнительные краны на свои батареи. это сами определяйтесь)) Как говориться, хозяин-барин! Жду ваших комментариев о ваших батареях)))

Источник: http://yznaj.com/2014/01/17/zachem-na-batarei-stavit-dopolnitelnye-krany/

Так же интересуются

11 февраля 2022 года

В Улан-Удэ жители Соснового бора замерзают в своих квартирах

Заложниками холодных батарей оказались жители Соснового бора. После Сагаалгана температура в квартирах резко понизилась. Хотя перепады отопления жители замечают второй год подряд.

— К сожалению, у меня термометра нет, чтобы измерить можно было температуру.

— Я спокойно могу положить руку и держаться так за батарею. Они еле-еле тёплые. И так труба тоже вся.

Анна — мама троих детей. Жить с включённым обогревателем и спать в тёплой одежде — в семье уже традиция. За весь отопительный сезон батареи не нагревались выше 14 градусов. 

Анна Березина, устала мёрзнуть в собственной квартире: На мне надета футболка, тёплая кофта, ещё один свитер. Дети спят под тремя одеялами и это постоянно. Батареи просто не греют, даже бельё, которое из машинки вытаскиваешь, оно не сохнет на батарее. То есть, я не могу ребёнку там элементарно колготки высушить.

— Ну и вот у нас кварцевая батарея, которая включается. Чтобы тепло дома, в квартире было. От окон у нас тоже дует, хотя окна все пропененные абсолютно.

А так утепляются жители по улице Генерала Маргелова. С похожей историей в военном городке более десяти многоквартирных домов.

— Жалуются не только на холод в квартире, но и в подъезде. Сейчас даже видно, как я разговариваю и идет пар изо рта. Жители своими силами пытаются утеплить всячески подъезд. Но от мороза и холода не спасают даже такие деревянные фанеры.

Одна возможных причин холодных батарей — неисправные трубы. Проблема может быть связана с подачей воды в доме.

— Замеряем 38. Должно быть больше 80 по подаче и обратно. Как вы видите, всё бежит, всё разбито. Всё в ненадлежащем состоянии.

Но главная причина холода, как ни странно, в местной котельной. На одном котлов сломался дымосос. Сыграло роль и некачественное топливо. Подобная ситуация была недавно в Онохое-2, где мазут перемешали с водой. Из-за этого котлы плохо разгораются.

Сергей Троцкий, начальник жилищно-коммунальной службы №10: Авария произошла в ночь с 1 на 2, поэтому 2-ого числа у нас произошло понижение. Учитывая, что в республике были выходные дни 2-ого числа, данный дымосос будет установлен сегодня к концу рабочего дня.

Дмитрий Васильев, начальник смены котельной №23: Как привезут дымосос, так и начнём ремонтировать, ставить. Это же время надо. Примерно часов 5-6.

— То есть тепло в дома жителей вернётся.

— Только завтра к вечеру.

Температура в котельной отстаёт от нормы примерно на 10 градусов. Эту и другие неисправности должны устранить до конца недели. Что касается нарушений в подвале дома — управляющего ЖЭУ обязали исправить все замечания. Для замены системы нужен полный план действий, его подготовят к 15 февраля. Также каждый осенне-зимний отопительный сезон в Сосновом бору обещали держать на особом контроле КГХ.

Полное или частичное копирование разрешено только с письменного согласия главного редактора Ариг Ус online

Копирование запрещено

Готова ли Европа к газовой войне с Россией из-за Украины?

• Алексей Калмыков
• Би-би-си

7 февраля 2022

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Возможности сократить потребление газа далеко не исчерпаны. 75% жилого фонда в Европе не отвечает требованиям энергоэффективности. Так выглядят потери тепла типичного кирпичного дома в тепловизоре

Европа переживает самый масштабный дефицит российского газа за всю полувековую историю его поставок и готовится к худшему — вплоть до газовой блокады со стороны России в случае обострения конфликта с Западом из-за Украины.

На вопрос, переживет ли Европа нынешний отопительный сезон на сухом газпромовском пайке, ответ уже дан — переживет. А вот сможет ли она выдержать еще пару лет дефицита российского газа или пару месяцев резкого сокращения поставок в случае войны?

Вынужденная репетиция такого сценария нынешней зимой показала, что убытки лягут на плечи европейцев и россиян, а прибыль получат американцы, катарцы и другие конкуренты «Газпрома». И даже если не дойдет до эскалации и все быстро помирятся, зима 2021-22 годов нанесет непоправимый урон отношениям между Россией и Европой в энергетике.

Евросоюзу придется провести затратную работу над ошибками и еще раз обсудить две крупные политические ставки недавнего прошлого. Первую — на газ как основное переходное топливо на пути к «зеленой» энергетике. И вторую — на Россию как основного поставщика газа. Еще 10 лет назад российский экспортный монополист «Газпром» обеспечивал 25% потребностей ЕС в природном газе, а в последние годы эта зависимость достигла 40%.

России, со своей стороны, придется смириться с потерей репутации надежного поставщика и лишиться части доходов, уступив долю соседнего богатого рынка ЕС далеким заокеанским конкурентам.

«Отношение европейцев к России меняется, в том числе после топорной попытки напомнить Европе, насколько она зависит от российского газа. Европе все меньше нравится и эта зависимость, и поведение России», — полагает Никос Цафос, главный эксперт по энергетике в американском Центре стратегических и международных исследований (CSIS).

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Вслед за газом подорожала еда. Цена багета во Франции выросла на 5-10 евроцентов. Из газа делают удобрения, и следующий урожай обещает новый скачок цен на продовольствие

Однако слезть с российской газовой иглы быстро и дешево не получится, и потому вопрос энергозависимости и уязвимости Европы остро встал в момент обострения отношений между Россией и Западом из-за Украины.

Как Европа мерзнет без российского газа

Еще до политического обострения Кремль дал Европе почувствовать, каково это — остаться без российского газа.

«Газпром» прикрутил вентиль: сначала не стал заполнять свои европейские хранилища, а потом с октября не продавал газ на спотовом рынке, несмотря на четырехкратный рост цен. Выполнял только обязательства по долгосрочным контрактам, где цены в разы ниже.

В итоге Европе пришлось срочно искать газ и закрывать дефицит по заоблачным ценам, сравнимым с нефтяными под 400 долларов за баррель.

Дошло до того, что в январе поставки сжиженного газа танкерами из далеких стран превысили поставки по трубопроводам из соседней России. Почти половину сжиженного газа привезли из США, и Европа впервые за долгие годы второй месяц подряд оказалась основным экспортным направлением для американских газовиков, традиционно снабжающих Азию.

Результат: дефицит российского газа притормозил восстановление европейской экономики после ковидного кризиса.

Заоблачные цены на газ и электроэнергию подрывают рентабельность промышленности, заводы останавливаются. Власти вынуждены отвлекать средства казны на субсидии бизнесу и гражданам, а собрать дополнительные налоги на сверхприбыль энергетических компаний не выходит по причинам политическим и географическим.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Из-за роста цен на свет и газ в некоторых районах Болгарии отключают уличное освещение с 21:30 до 7 утра и отправляют дополнительные наряды полиции патрулировать темноту. Предрассветное Суворово под Варной

Счета за свет и газ растут постепенно, и пока не все в полной мере ощутили серьезность происходящего. Но удар неизбежен: до конца года средний счет европейской семьи вырастет еще примерно на 50%, прогнозируют аналитики Bank of America.

Переживет ли Европа газовую войну с Россией

Последствия дефицита российского газа могли бы быть намного хуже. Европе повезло.

Зима выдалась мягкой, а в мире очень кстати обнаружился избыток сжиженного газа. Поскольку две трети отопительного сезона в северной Европе позади, угроза отступила.

Однако ситуация резко осложнится в случае серьезных перебоев с поставками из России. Они возможны по разным причинам.

«Например, если будет повреждена газотранспортная система. Или газ будет использоваться как инструмент политического давления, — перечисляет возможные сценарии Никос Цафос из CSIS. — Россия может отключить газ, чтобы надавить на Европу или на Украину. Украина может сорвать транзит, чтобы убедить Европу заступиться».

Если перебои коснутся только украинского коридора, то ничего страшного, сходятся эксперты во мнении. Его доля в общем российском газовом экспорте была подавляющей только в начале века, а с тех пор транзит сократился почти на 70% и теперь от него зависят только Австрия, Словакия и Италия. У последней хранилища заполнены более чем наполовину, волноваться итальянцам пока не о чем.

Другое дело — более масштабное отключение, не только украинского транзита, но и поставок через Белоруссию по «Ямал — Европе», а также в Германию по «Северному потоку» и на юг Европы через Турцию.

Оно возможно в случае вооруженного конфликта на Украине. И по воле России, если она решится на газовую блокаду Европы. И по воле Запада, если он введет против России санкции, которые помешают экспорту нефти и газа.

«ЕС сможет продержаться до лета даже в случае полномасштабного сбоя в поставках российского газа, однако это ему дорого обойдется, — пишут ученые европейского исследовательского центра Bruegel. — А вот прожить так несколько лет практически невозможно. Придется принимать очень болезненные решения, чтобы ситуация не вышла из-под контроля».

Можно ли заместить российский газ

Быстро заменить поставки из России не выйдет, даже если Европа резко сократит потребление, щедро раскошелится и отыщет альтернативных поставщиков трубопроводного и сжиженного газа.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Экономичное LED-освещение в итальянских теплицах. Помидоры тут растут быстрее счетов за свет

«Газовая блокада маловероятна, но если до нее дойдет, она обернется катастрофой», — полагает бывший высокопоставленный советник американского Белого дома Джейсон Бордофф из Колумбийского университета.

«Частично газ можно заменить другими видами топлива (например, нефтью и углем), но это по большей части уже делается. В Европе наверняка зазвучат требования нарастить собственную добычу газа и отказаться от закрытия атомных электростанций», — считает он.

К газовой блокаде невозможно подготовиться, и в нее не верят даже те, кто отвечает за подготовку Евросоюза к любому развитию событий. Еще в ноябре ЕС обкатывал аж 19 сценариев перебоев с поставками газа, и среди них не было полного прекращения импорта из России.

Несмотря на текущий кризис, Европа отказывается менять образ жизни и направление движения. Она не хочет снижать темпы «зеленой» перестройки экономики, не собирается откатывать назад либерализацию энергорынка и не поддается требованиям России, которая требует не лишать ее права продавать газ по долгосрочным контрактам после 2049 года и не затягивать сертификацию второй ветки газопровода «Северный поток».

Европа надеется, что Россия и «Газпром» не пойдут на обострение, и потому ищет временные решения в надежде, что в будущем проблема рассосется за счет нормализации отношений и прорыва в «зеленой» энергетике.

Главное временное решение — поиск альтернативных поставщиков газа. Еврокомиссар Кадри Симсон 4 февраля слетала с этой целью в Баку, а в понедельник отправилась в Вашингтон.

Именно США играют в этом кризисе ключевую роль. И как основной противник России в украинском кризисе, и как ее основной конкурент на газовом рынке и ключевой поставщик сжиженного газа в Европу этой зимой.

Другие мало что могут сделать. Азербайджан качает по газопроводу всего около 10 млрд кубометров в Болгарию, Грецию и Италию, но его доля в европейском балансе и возможности нарастить ее минимальны.

Второй после «Газпрома» поставщик — Норвегия. Она обеспечивает почти 22% потребностей ЕС в газе, но ее добыча на пределе. Собственное производство в ЕС не покрывает и 10%.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Гигантское месторождение Гронинген будет законсервировано в 2022 году. Кризис не убедил Нидерланды продолжить добычу

Единственная возможность быстро увеличить импорт — это сжиженный газ, на который сейчас приходится менее 20%.

Его основными производителями являются Катар и США. Однако у них есть текущие контрактные обязательства, и даже Белый дом, искавший поставщиков газа для Европы по всему миру, признает, что простых решений нет, и вряд ли найдется хоть один крупный источник, способный заменить Россию на европейском рынке.

«Мы разговариваем не только с Катаром и прочими, но с очень широким кругом компаний и стран по всему миру. Речь не идет о том, чтобы один или два поставщика резко нарастили поставки, а скорее о небольших дополнительных объемах, но из многих источников», — сказал высокопоставленный представитель Белого дома на закрытом брифинге.

Среди стран-поставщиков, с которыми вели переговоры США и Евросоюз, назывались Австралия, Нигерия, Алжир. Общаются и с потребителями, вроде Южной Кореи, Японии и даже Китая, чтобы оценить эластичность не только предложения, но и спроса, прежде всего на сжиженный газ.

Однако мало найти альтернативу российскому газу. Его еще нужно доставить и прокачать туда, где он нужен. С этим сложности.

Пусть Европа серьезно и нарастила мощности для импорта сжиженного газа после конфликта с Россией из-за аннексии Крыма в 2014 году, большинство крупных терминалов расположены на западе, в Испании и Франции, откуда вглубь континента почти нет газопроводов.

А самые уязвимые потребители российского газа как раз расположены на востоке Европы. Если ЕС в среднем зависит от «Газпрома» на 40%, то в Латвии, Чехии, Эстонии, Финляндии, Венгрии, Словакии и Болгарии эта зависимость почти тотальная.

Газовый кризис на годы вперед

Кризисная зима оставит глубокие шрамы на европейской экономике и безо всякого обострения. Цены контрактов на покупку газа в Европе в 2023, 2024 и 2025 годах уже в полтора-два раза превышают средние за последнее десятилетие, что обещает затяжной кризис.

Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер

Подпись к видео,

Почему дорожают газ и свет. Причины и последствия мирового энергетического кризиса

Традиционно газ, в отличие от нефти, резко дешевеет летом, и в это время Европа пополняет хранилища по бросовым ценам. Однако этот механизм дал сбой, к тому же около 10% хранилищ контролирует «Газпром». Если цены останутся высокими, а отношения с Россией — напряженными, восполнение запасов к следующей зиме будет затруднено.

Даже экономия и вынужденные простои не помогут. Из-за высоких цен спрос на газ в Европе сократится в 2022 году более чем на 4%, говорится в свежем прогнозе Международного энергетического агентства IEA. При этом она вынуждена будет увеличить импорт на 2%, в основном для пополнения запасов.

«Даже если не будет перебоев с российскими поставками, Европе предстоит жить в условиях энергетического кризиса и в этом году, и, что еще важнее, в ближайшие несколько лет», — полагает Бордофф, бывший советник Барака Обамы по энергетике.

Если «Газпром» не ослабит хватку и не вернется на европейский рынок с прежними объемами, основную часть прироста обеспечит как раз американский сжиженный газ. Такая стремительная замена дешевого российского газа дорогим американским на европейском рынке вызвала вопросы: а не используют ли США кризис вокруг Украины, чтобы помочь своим энергетическим компаниям?

Вопрос этот не перестают задавать европейские журналисты главе Еврокомиссии Урсуле фон дер Ляйен.

«Для нас важна надежность поставщика. В надежности США у нас никаких сомнений нет», — ответила она на него в интервью двум европейским газетам.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

«Этой зимой мы мерзнуть не будем». Люди были недовольны растущими ценами на свет еще осенью. Протест в Барселоне в ноябре 2021 года

Глава Еврокомиссии (фактически, правительства ЕС) уверена, что это понимает и Россия, и потому не пойдет на отключения и не будет использовать поставки газа для давления на Евросоюз.

«Никто никогда не доверится ненадежному поставщику газа», — сказала она газете Financial Times в минувший уикенд.

К тому же блокада оставит «Газпром» без выгодного клиента, а девать предназначенный Европе газ ему пока особо некуда. Месторождения, питающие западные газопроводы, не соединены с трубопроводами, по которым восточносибирский газ уходит другому ключевому для России покупателю — в Китай.

«Худший сценарий чреват серьезными сложностями для Евросоюза, но то же относится и к России с ее сырьевой экономикой», — сказала фон дер Ляйен и пообещала европейцам господдержку в случае обострения газового кризиса.

Методики прогрева аккумуляторов при отрицательных температурах для автомобильных приложений: последние достижения и перспективы

https://doi. org/10.1016/j.pecs.2019.100806Get rights and content

Abstract

Электромобили играют решающую роль в снижении расхода топлива потребление и выбросы загрязняющих веществ для более устойчивого транспорта. Литий-ионные аккумуляторы, как самый дорогой, но наименее изученный компонент электромобилей, напрямую влияют на запас хода, безопасность, комфорт и надежность.Однако общая производительность тяговых аккумуляторов значительно ухудшается при низких температурах из-за снижения скорости электрохимических реакций и ускоренного ухудшения работоспособности, например, из-за литиевого покрытия. Без своевременных и эффективных действий такое ухудшение характеристик приводит к трудностям в эксплуатации и угрозе безопасности для электромобилей. Прогрев/предварительный подогрев аккумуляторной батареи имеет особое значение при эксплуатации электромобилей в холодных географических регионах. С этой целью в этой статье рассматриваются различные стратегии предварительного нагрева аккумуляторов, включая внешний конвективный и кондуктивный предварительный нагрев, а также последние достижения в области решений для внутреннего нагрева. Кратко описывается влияние низкой температуры на батареи с точки зрения производительности элементов, а также свойств материалов. Также освещаются вопросы теплотехники, связанные с прогревом. Подробно представлена ​​структура систем управления батареями (BTMS) при низких температурах, в том числе ключевые аспекты проектирования на разных уровнях интеграции батарей и общая классификация подходов к прогреву на внешние и внутренние группы. Далее представлен всесторонний обзор литературы по различным стратегиям разминки, а также рассмотрены основные принципы, преимущества, недостатки и потенциальные улучшения каждой стратегии.Наконец, будущие тенденции методов прогрева аккумуляторов обсуждаются с точки зрения ключевых технологий, многообещающих возможностей и проблем.

Ключевые слова

Ключевые слова

Литий-ионные батареи

Низкая температура

Электротехника

Тепловая техника

Система термического управления

Стратегии предварительного нагрева

Сокращения

BEV

Аккумулятор электрический транспорт

BEV

Батареи 80005 BTMS

Батареи Термические системы управления

CCD

Список постоянного тока

CCD

теплообменник охлаждающей жидкости

COP

коэффициент полезного действия

CPCM

композитный материал с фазовым переходом

CVD

разряд постоянного напряжения

DC/DC

постоянный ток в постоянный

ECT

Электрохимико-термический

EEC

эквивалентная электрическая схема 40 EMS

5 стратегия

HESS

гибридная система накопления энергии

HEV

гибридный электромобиль

HVAC

отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха

ICE

двигатель внутреннего сгорания

IGBT

биполярные транзисторы с изолированным затвором

SEI

твердоэлектролитная межфазная фаза

MHPA

Массив микротепловых трубок

PCM

Материалы с фазовым переходом

PHEV

Подключаемый гибридный электромобиль

PTC

Положительный температурный коэффициент

RETC

Сниженная электротермическая связь

SAC

Синусоидальный переменный ток

SHLB

Самонагревающаяся литий-ионная батарея

UDDS

Городской динамометр График вождения

Рекомендуемые статьи Со ссылками на статьи (0)

Xiaosong Hu (SM’16) получил степень доктора философии. Степень доктора автомобильной инженерии Пекинского технологического института, Китай, в 2012 году. Он провел научные исследования и защитил докторскую диссертацию. защитил диссертацию в Центре автомобильных исследований Мичиганского университета, Анн-Арбор, США, в период с 2010 по 2012 год. В настоящее время он является профессором Государственной ключевой лаборатории механических трансмиссий и факультета автомобильного машиностроения Чунцинского университета, Чунцин, Китай. В период с 2014 по 2015 год он был постдокторантом на кафедре гражданского и экологического проектирования Калифорнийского университета в Беркли, США, а также в Шведском центре гибридных автомобилей и на кафедре сигналов и систем Технологического университета Чалмерса, Гётеборг. , Швеция, с 2012 по 2014 год.Он также был приглашенным научным сотрудником в Институте динамических систем и управления Швейцарского федерального технологического института (ETH), Цюрих, Швейцария, в 2014 году. Научные интересы включают технологии управления батареями, а также моделирование и управление электрифицированными транспортными средствами. Доктор Ху опубликовал более 100 высококлассных статей для журналов и конференций. Он был удостоен нескольких престижных наград / почестей, в том числе образовательной премии SAE Ralph Teetor в 2019 году, премии Emerging Sustainability Leaders в 2016 году, стипендии Марии Карри ЕС в 2015 году, награды ASME DSCD Energy Systems за лучшую статью в 2015 году и премии Beijing Best Ph.D. Награда за диссертацию в 2013 году. Он является старшим членом IEEE

Юшен Чжэн получил степень бакалавра машиностроения в Университете Чунцина в 2018 году. В настоящее время он получает степень магистра наук. получил степень в Колледже автомобильной инженерии Чунцинского университета, Чунцин, Китай. Его исследовательские интересы включают управление тепловым режимом батареи и диагностику литиевого покрытия при низких температурах.

Дэвид А. Хоуи получил степень бакалавра и магистра технических наук в Кембриджском университете, Кембридж, Великобритания, в 2002 году и степень доктора философии. Степень доктора наук в Имперском колледже Лондона, Лондон, Великобритания, в 2010 г. Он является доцентом кафедры инженерных наук Оксфордского университета, Оксфорд, Великобритания, где возглавляет группу, занимающуюся моделированием, диагностикой и управлением электрохимическими энергетическими устройствами. и системы. Он является редактором журнала IEEE Transactions on Sustainable Energy, а также старшим членом IEEE и членом ECS.

Гектор Э. Перес (S’14–M’17) получил степень бакалавра в области машиностроения в Калифорнийском государственном университете, Нортридж, Калифорния, США, в 2010 г., степень MSE в области машиностроения в Мичиганском университете, Анн-Арбор, штат Мичиган, США, в 2012 году, и степень доктора философии.Степень доктора системной инженерии Калифорнийского университета в Беркли, Беркли, Калифорния, США, в 2016 году. В настоящее время он является совместным постдокторским исследователем в Калифорнийском университете в Беркли и Мичиганском университете. Его текущие исследовательские интересы включают моделирование, оценку, оптимальное управление и экспериментальную проверку энергетических систем. Д-р Перес был получателем стипендий Фонда Форда для докторантов и стипендий GEM, AACC O, премии Хьюго Шака за лучшую работу, награды ACC за лучшую студенческую работу, награды ASME DSCC Energy Systems за лучшую статью и ASME DSCC Best Paper. Награда на сессии по системам возобновляемой энергии.

Аойф М. Фоули получил BE (с отличием) и докторскую степень. степени Университетского колледжа Корка, Корк, Ирландия, в 1996 и 2011 годах, соответственно, и степень магистра наук. получила степень в Тринити-колледже, Дублин, Ирландия, в 1999 году. Она работала в промышленности до 2008 года. В настоящее время она преподает в Школе машиностроения и аэрокосмической инженерии Королевского университета Белфаста, Белфаст, Великобритания. Ее исследовательские интересы включают энергию ветра, энергетические рынки, хранение энергии и электромобили. Она является сертифицированным инженером (2001 г.), научным сотрудником инженеров Ирландии (2012 г.) и главным редактором журнала Elsevier Renewable and Sustainable Energy Reviews.

Майкл Пехт (S’78-M’83-SM’90-F’92) получил степень бакалавра в области акустики, степень магистра в области электротехники и инженерной механики, а также степень доктора философии. степень в области инженерной механики Университета Висконсина в Мэдисоне, штат Висконсин, США, в 1976, 1978, 1979 и 1982 годах соответственно. Он является основателем Центра перспективной инженерии жизненного цикла (CALCE) Университета Мэриленда, Колледж-Парк, Мэриленд, США, где он также является профессором кафедры. Он руководил исследовательской группой в области прогностики.Доктор Пехт является профессиональным инженером и членом IEEE/ASME/SAE. Он получил премию IEEE за обучение студентов и награду за достижения в области памяти Уильяма Д. Эшмана Международного общества сборки и упаковки микроэлектроники (IMAPS) за свой вклад в анализ надежности электроники. В течение восьми лет он работал главным редактором журнала IEEE Transactions on Reliability и помощником редактора журнала IEEE Transactions on Components and Packaging Technology

Crown Copyright © 2019. Опубликовано Elsevier Ltd.

Обзор методов оценки и нагрева литий-ионных батарей в холодных условиях — Peng — 2019 — Energy Science & Engineering

Как всем известно, температура окружающей среды значительно влияет на производительность литий-ионных батарей. В целом, независимо от того, слишком высокая или слишком низкая температура окружающей среды, производительность батарей будет снижаться. Более того, когда литий-ионные батареи находятся при отрицательных температурах, эти потери производительности, такие как снижение мощности и деградация из-за литиевого покрытия, будут намного более серьезными.В этой части будет подробно представлено влияние низких температур на литий-ионные батареи.

2.1 Низкотемпературные характеристики

Для корреляции между температурой окружающей среды и производительностью литий-ионных аккумуляторов важно понять, почему их производительность резко снижается из-за воздействия низких температур. Например, было измерено, что при одинаковом токе доступная емкость литий-ионного элемента при -20 ° C составляет всего 60% от среднего значения при комнатной температуре.13 Для понимания поведения литий-ионных аккумуляторов были проведены некоторые эксперименты,14 профили зарядного напряжения литий-ионных аккумуляторов в диапазоне температур (от −15°C до 25°C) и при постоянном зарядном токе 1 А показанный на рисунке 1A,B, демонстрирует разрядные характеристики при постоянном токе 0,25 А в диапазоне температур. Видно, что при отрицательных температурах ячейка выдает значительно меньшую емкость, чем при температуре окружающей среды 25°С.

A, Зарядно-температурные характеристики литий-ионного элемента; B, характеристики температуры разрядки литий-ионного элемента14

Существуют некоторые причины плохой работы литий-ионных элементов, такие как движение ионов лития в растворе электролита (проводимость электролита), конструкция конструкции, толщина электрода, пористость сепаратора и характеристики смачивания сепаратора. Во-первых, был сделан вывод, что электролит элементов влияет на их работу. Как показано на рисунке 2, кривые низкотемпературной дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) различных электролитов построены в Foss et al.15 При снижении температуры первым откликом является эндотермический пик для всех электролитов, который представляет собой температуру ликвидуса. . Все температуры ликвидуса приведены в таблице 1, где 90 107 T 90 108 90 109 liq 90 110 определяется с начала эндотермического пика.Как и ожидалось, добавление поликарбоната в электролиты очень эффективно снижает температуру ликвидуса.16-18

Реакция дифференциальной сканирующей калориметрии чистых электролитов. Эндотермические пики направлены вверх15 Таблица 1. Температура ликвидуса для исследованных электролитов

Электролиты	T жидк. по измерениям DCS [°C]
1:1 EC:DEC+1% VC, 0.9 моль/л LiPF 6	7
1:2:2 EC:DMC:EMC, 0,9 моль/л LiPF 6	−32
4:3:3 EC:DMC:EMC, 0,9 моль/л LiPF 6	−6
1:1:3 ЭК:ПК:ЭМС, 0.9 моль/л LiPF 6	−61
2,2:3:3 EC:PC:DMC:EMC, 0,9 моль/л LiPF 6	−45
1:1:3 EC:EA:EMC, 0,9 моль/л LiPF 6	−33

Температура ликвидуса для растворителей 1:1 EC:DEC, 1:2:2 EC:DMC:EMC и 4:3:3 EC:DMC:EMC составляет примерно +23. 5, -5 и +7°С,17 соответственно. Добавление 0,9 моль/л LiPF ₆ снижает температуру ликвидуса для этих растворителей; при добавлении соли бинарная система становится тройной системой, тройная становится четвертичной и т. д. (аналогично понижению точки замерзания). Ранее также сообщалось о снижении температуры ликвидуса и температуры кристаллизации при добавлении LiPF6 в растворы ЭХ:ЭМС. :2:2 EC: DMC: EMC и 4:3:3 EC: DMC: EMC соответственно.Как указано в работах Ouyang,16-18 тройные и четвертичные карбонатные растворители обычно демонстрируют более широкий диапазон жидкостей по сравнению с бинарными смесями, что также наблюдается здесь. Для электролитов, содержащих ПК, температура ликвидуса падает ниже -40°С. Примечательно, что при замене 20% ЭК на ПК в электролите 4:3:3 ЭК:ДМК:ЭМК температура ликвидуса снизилась почти на 40°C (как видно по сравнению с 2:2:3:3 ЭК:ПК: DMC: ЭМС на рис. 2). Температура ликвидуса 1:1:3 EC:PC:EMC близка к указанной для 1:1:3 EC:PC:EMC с 1 моль/л LiPF ₆ и 0. 05 моль/л CsPF6, −64°C.20

Однако предыдущие исследования в основном касались разработки литий-ионных электролитов с более низкими температурами замерзания и более высокой ионной проводимостью для низких температур. аноды и катоды LiNiCoO ₂ . Испытания характеристик разряда проводились при различных скоростях разряда от C/100 до 3C и в широком диапазоне температур от −70 °C до +30 °C. Результаты этого исследования показали, что если бы были приняты электролиты на карбонатной основе, адекватная проводимость для улучшения производительности.

В Zhang et al 23 низкая производительность литий-ионных элементов связана с высоким сопротивлением переносу заряда. Автор пришел к выводу, что у батареи с электролитом на основе LiBF ₄ в процессе переноса заряда сопротивление резко увеличивалось при снижении температуры окружающей среды ниже -20°C. Результаты экспериментов показали, что по сравнению с электролитом на основе LiPF ₆ электролит на основе LiBF ₄ будет иметь более низкое сопротивление переносу заряда, так что характеристики будут улучшены.

Кроме того, были проведены некоторые исследования спектров импеданса симметричных структурных батарей,24 они пришли к выводу, что плохая работа литий-ионных батарей при низких температурах связана с увеличением сопротивления переносу заряда для графита и катода. Кроме того, SOC (состояние заряда) влияет на сопротивление переносу заряда. В холодных условиях зарядка разряженного литий-ионного элемента вызовет больше проблем, чем электроды, чем разрядка заряженного.Хуанг и др.25, 23 представили идею о том, что производительность в холодных условиях ограничивает графитовый анод, а не катод. Было подтверждено, что причиной плохой работы является диффузия Li+ в угольном аноде, а не в электролите.

На рисунке 3 показаны кривые напряжение-емкость процесса разряда для двух элементов с использованием LiPF6 и LiBF4 соответственно при различных температурах. При 20°C, где значение «относительной емкости» определено как 1.0, разрядная емкость этих двух элементов составляет 1,13 мАч/см ² (LiPF6) и 1,05 мАч/см ² (LiBF4) соответственно. Относительно более низкая емкость ячейки LiBF4 является следствием ее более высокой необратимой емкости в первом цикле, который потребляет части ограниченных ионов лития в катоде. Как показано на рисунке 3, при снижении температуры в этих элементах не только снижается рабочее напряжение (мощность), но и снижается емкость (энергия). Понижение рабочего напряжения при низких температурах можно объяснить механизмами поляризации, обусловленными увеличением электрического сопротивления ячейки (в том числе электролита, электродов и ТЭИ) и замедлением электрохимической реакции в ячейке.При температуре выше -10°С относительная разрядная емкость этих элементов близка к единице. В этих случаях снижение температуры окружающей среды в основном отражается увеличением поляризации ячейки при незначительном изменении разрядной емкости.23

Графики напряжение-емкость литий-ионных аккумуляторов при различных температурах. A, LiPF6 и B, LiBF4 (относительная емкость рассматривается как отношение емкости при заданной температуре к емкости, полученной при 20°C)23

Было предложено несколько электрохимических моделей для анализа явлений физической и химической деградации литий-ионных аккумуляторов в реальном приложении. Электрохимическая модель рассматривается как фундаментальная или основанная на частицах модель распределения, которая предлагается для более глубокого понимания возникновения физических и химических явлений во время использования батареи. Такие модели применяются в наномасштабе с использованием дифференциальных уравнений в частных производных.26, 27 Разработка этих моделей обеспечивает глубокое понимание неизмеримых параметров батареи, таких как работа группы Ньюмана по использованию анодного потенциала в качестве индикатора литиевого покрытия, 28, 29 они предложили некоторые подходы для оценки производительности батареи на основе уравнения Батлера-Фольмера и теории пористых электродов.30 Фенг и соавт. 31 предложили модель прогнозирования температуры литий-ионных элементов. Эта модель была изучена на основе теории электричества, в которой были изменены поправочные коэффициенты для повышения точности. Для повышения точности учитывались некоторые факторы, такие как зависимость тока и температуры, а также увеличение внутреннего сопротивления в холодных условиях.

В работе Foss et al.15 изучались характеристики графитовых электродов в различных электролитах, содержащих этиленкарбонат (ЭК) и смеси ЭК и пропиленкарбоната (ПК) в диапазоне температур от 0 до 40°C, влияние добавления этилацетат (EA) также был введен в этом исследовании.Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) была принята для исследования фазовых переходов в холодных условиях (до -80°C) и разложения при повышенных температурах. Проведено сравнение потерь емкости графитовых электродов, циклированных в интервале температур от 0 до 40°С для этих электролитов. Было подтверждено, что подходящие электролиты могут работать в широком диапазоне температур. Добавление ЭА улучшило низкотемпературные свойства электролита и графитового электрода, но при циклировании при +40°С электроды не выдержали.При добавлении ПК в многокомпонентную систему, на долю которой приходится 40 % от общего количества циклических карбонатов (т.е. 20 % ЭЦ и 20 % ПК), расширился температурный диапазон жидкого электролита. Однако добавление ПК также приводило к значительно высокой начальной необратимой потере емкости графитового электрода и значительно снижало емкость при 0°С, что, скорее всего, связано с более высоким сопротивлением твердоэлектролитной межфазной поверхности. Следовательно, было обнаружено, что смесь ЭК и линейных карбонатов, таких как диметилкарбонат (ДМК) и этилметилкарбонат (ЭМК), имеет наилучшие характеристики в этом температурном диапазоне.

Как указано в Таблице 1, графитовые электроды подвергались циклической обработке вместе с электролитами. По сравнению с электролитами без ПХ электрохимические характеристики электролитов, содержащих ПХ, продемонстрировали относительно сильную начальную потерю емкости, как показано в Таблице 2. Это явление ожидаемо и обычно объясняется расслоением во время начальной зарядки из-за частиц лития, сольватированных ПХ, со- интеркалирование в графитовую структуру до образования защитного SEI путем восстановления растворителем. Значительный прирост расходуемого заряда выше первого интеркаляционного потенциала наблюдается для ПК, содержащего электролит, профили напряжения в течение первого цикла показаны на рисунке 4. первый цикл, как было проверено ранее для графитовых анодов, циклированных в электролите, содержащем ПК.26 Однако после образования защитного ТЭВ емкость стабилизируется.

Таблица 2.Необратимая потеря емкости (ICL) для различных составов электролита

Электролиты	ICL (%)
1:1 EC:DEC 0,9 ​​моль/л LiPF 6 +1% VC	13 ± 0,2
1:1:3 EC:PC:EMC 0,9 ​​моль/л LiPF 6	27 ± 3.2
1:1:3 EC:EA:EMC 0,9 ​​моль/л LiPF 6	12 ± 0,9
2:2:3:3 EC:PC:DMC:EMC 0,9 ​​моль/л LiPF 6	31 ± 2,2
1:2:2 EC:DMC:EMC 0,9 ​​моль/л LiPF 6	11 ± 0. 3
4:3:3 EC:DMC:EMC 0,9 ​​моль/л LiPF 6	−33

Профиль напряжения для первого цикла для графитовых SLP30/литиевых полуэлементов15

Способности к делитированию при различных температурах для всех исследованных электролитов представлены на рисунке 5.Красная линия и правая ось Y показывают температуру, при которой клетки подвергались циклированию. Наилучшие емкости при 0°C достигаются при использовании в качестве электролита 4:3:3 EC:DMC:EMC (172 мАч/г) и 1:2:2 EC:DMC:EMC (169 мАч/г) в качестве электролита. Ожидаемые недостатки ЭК при более низких температурах (затвердевание) не проявляются при 0°C, и для наблюдения этих эффектов температура должна быть еще ниже. Таким образом, оба электролита с 40 и 20% EC кажутся приемлемыми для литий-ионных элементов, предназначенных для практических применений, работающих в диапазоне температур от 0 до 40°C.

Графитовые полуэлементы SLP30/литиевые, подвергнутые циклу при C/8 для разных электролитов. А, 4:3:3 ЭК:ДМК:ЭМС; В, 2:2:3:3 ЭК:ПК:ДМС:ЭМС; С, 1:1:3 ЭК:ЭА:ЭМС; D, 1:1:3 ЭК:ПК:ЭМС; Е, 1:2:2 ЭК:ДМК:ЭМС; F, 1:1 ЭК:DEC+1% VC15

Подводя итог, можно сказать, что литий-ионные батареи испытывают падение энергии и мощности из-за более высокого сопротивления и меньшей диффузии ионов Li+ на границе раздела анод/электролит. Кроме того, в результате значительных механизмов старения емкость резко снижается, когда литий-ионный элемент работает в холодных условиях.

2.2 Литиевое покрытие и эффекты старения

Старение происходит на границе между электролитом и электродами в зависимости от химического состава электролита.32 Механизмы старения можно классифицировать как механические или химические в зависимости от состава электрода. И есть два основных эффекта для литий-ионных аккумуляторов: повышение импеданса и уменьшение емкости. 33 Согласно химическим механизмам, потеря производительности связана с материалами электродов.Последствия эффектов старения перечислены ниже:

1. На поверхности анода образуется пассивирующий слой, который называется межфазным слоем твердого электролита (SEI), что приводит к увеличению импеданса анода.34 Обычно это явление происходит в основном с самого начала старения, но его рост продолжается на протяжении всего процесса.
2. Для обоих электродов циклический литий будет уменьшаться одновременно, на угольном аноде SEI будет расти из-за окисления электролита или изменения структуры поверхности оксида.35
3. Контактные потери будут постепенно увеличиваться в композитном аноде с образованием и ростом SEI, что приводит к увеличению импеданса батарей.34
4. Произойдет потеря активных электродных материалов, например растворение материала, структурная деградация, выделение частиц и разложение электрода.
5. Емкость снижается из-за потери активных материалов и циклируемости, а мощность уменьшается из-за увеличения сопротивления.

Явление литиевого покрытия играет доминирующую роль в эффектах старения при высокой поляризации анода. Автор 36 обнаружил явление отрицательной поляризации иона лития путем измерения карманных ячеек с электродами сравнения. При низких температурах на поверхность анода осаждался металлический литий. Кроме того, после экспериментов с карманными элементами на поверхность анодов был нанесен серый металлический литий.Явление литиевого покрытия приводит к потере емкости из-за препятствия внедрению лития между анодом и электролитом. Покрытие литием также приводит к разложению электролита, потеря иона лития ускорит потерю емкости и, в свою очередь, сократит срок службы. полностью заряженное состояние было обнаружено с помощью дифракции нейтронов с пространственным разрешением. Каждая ячейка была протестирована 1000 циклов CCCV (заряд/разряд при 1 и 25°C).Результат, полученный в результате этих тестов, сравнивали с ранее опубликованным распределением лития в «свежей» ячейке. Сравнение выявило принципиально меньший уровень литирования в «усталостной» ячейке, сравнение хорошо связано с потерей емкости, а результаты можно объяснить уменьшением подвижного лития из-за проскальзывания электрода при экстенсивном циклировании. Кроме того, после этих тестов также можно обнаружить явное отличие от среднего (платообразного) распределения лития.

Когда одиночный элемент заряжается в холодных условиях, на поверхности анодов будет происходить дендритный рост металлического лития.39 Металлический литий в форме дендритов проникнет через сепаратор и достигнет положительного электрода, что приведет к опасным последствиям. результаты, такие как внутреннее мягкое короткое замыкание. Покрытие литием приводит к заметному эффекту, когда ячейка примерно достигает своего срока службы. Таким образом, для металлического лития литиевое покрытие и рост дендритов следует рассматривать как паразитные побочные реакции в процессе зарядки.Зарядка литий-ионных элементов в холодных условиях является одной из важнейших задач для более широкого применения литий-ионных аккумуляторов. В Remmlinger et al40 была представлена ​​электрохимическая модель для прогнозирования эффектов старения и понимания реакции осаждения лития. Параметры модели определялись по данным частотной области методом ЭИС (спектроскопия электрохимического импеданса). При этом аккумуляторы заряжались в широком диапазоне температур (от 25 до 40°С) и токов (от 0,000 до 10,000°С).от 1С до 6С). Результаты сравнивались с смоделированным потенциалом анода, который показал, что емкость исчезала после значительного числа циклов. Как и ожидалось, сильный ток и холодная среда привели к ускорению старения.

В настоящее время доминирующим методом, принятым для решения проблемы литиевого покрытия, является использование анодов, работающих при высоких значениях напряжения, таких как использование титаната лития, что будет вредно для плотности энергии. Химический состав батареи был изменен путем нанесения различного количества углеродного покрытия (1,3-пропансультон) на поверхность природного графита, чтобы уменьшить явление литиевого покрытия при низких температурах.Модификацию завершали равномерным нанесением углерода на поверхность графита методом CVD (химическое осаждение из паровой фазы). В процессе вся поверхность графита покрывалась углеродным покрытием; нежелательные активные точки будут устранены, что будет полезно для формирования оптимизированного слоя SEI. Результаты показали, что углеродное покрытие на поверхности полезно для подавления воздействия литиевого покрытия и обеспечения безопасности литиевых батарей.

2.3 Методы обнаружения литиевого покрытия

Поскольку явление литиевого покрытия играет доминирующую роль в эффектах старения при высокой поляризации анода, необходимо изучить методы обнаружения литиевого покрытия. И есть способы обнаружения.

2.

3.1 Методы визуализации с помощью оптической микроскопии, СЭМ и АСМ

Осака оценил электроосажденный литий на никелевой подложке с помощью оптической микроскопии в двух типах жидких растворов для изучения корреляции между морфологией поверхности и распределением сопротивления, а также изучил процесс литиевого покрытия в жидком, геле и твердом электролите.41 Brissot провел всесторонние исследования литиевого покрытия в электролитах на основе полиэтиленоксида/соли лития с использованием камеры устройства с зарядовой связью (CCD), подогнанной к оптическому микроскопу, в ссылках 42–44. силовой микроскоп (АСМ)45 широко использовался для изучения процесса литиевого покрытия во многих электролитных системах на месте и на месте и позволил достичь гораздо более высокого разрешения, чем методы оптической визуализации. Чтобы избежать возможного загрязнения образца или вторичной реакции с компонентами атмосферы, в 46, 47 были разработаны специальные насадки, обеспечивающие вакуум в процессе переноса образца.

В компании Petzl and Danzer48 было проведено исследование с использованием экспериментов по релаксации импульсов, сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и оптической микроскопии in situ, чтобы улучшить понимание литиевого покрытия (рис. 6). В этом исследовании импульсы тока до 10 C подавались на графитовые полуэлементы, чтобы вызвать напыление на поверхности анода. Характеристики результатов, такие как напряжение ячейки и изменения морфологии поверхности, были проанализированы во время импульсов и последующей релаксации.Некоторые характерные признаки могут быть обнаружены как символ литиевого покрытия: (i) заметный изгиб переходного напряжения во время зарядки, (ii) отчетливое плато при последующем ослаблении напряжения на ячейке, (iii) серый налет, покрывающий поверхность анода. который при большом увеличении показывает (iv) сетчатую структуру, покрывающую углеродные частицы. Наблюдаемые характеристики литиевого покрытия объяснялись вовлеченными микроскопическими процессами. Модель использовалась для понимания процесса растворения металлизированного лития на поверхности частиц после зарядного импульса и, таким образом, могла быть подтверждена исследованиями СЭМ.

СЭМ-микрофотографии поверхности графитового электрода до контакта с электролитом (А, Б). СЭМ-микрофотография поперечного сечения (C)49

2.3.2 Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)

Как упоминалось ранее, оптическая микроскопия, СЭМ и АСМ могут визуально выявить морфологию литиевого покрытия. Однако методы визуализации не подходят для количественных исследований в динамических условиях.В Bhattacharya et al.49 ЯМР-спектроскопия in situ использовалась для наблюдения за литием, что позволило получить количественную информацию с временным разрешением об осаждении на литий-металлических электродах. Исследование, о котором сообщалось в Schweikert et al 50, продемонстрировало, что спектроскопия ЯМР может выявить «глубину кожи» электродов с глубиной проникновения 14,7 мм для отслеживания химических изменений в этом диапазоне глубины. Наличие «двух литиевых резонансных пиков» в спектрах ЯМР связывают с различной структурой поверхности на литиевом электроде во время зарядки.Первый резонансный пик, примерно на том же месте, что и исходный резонансный пик в спектрах свежей клетки, был отнесен к оставшейся исходной поверхности Li. Рост нового отложения лития объясняет появление второго резонансного пика в виде дендритов на поверхности. Чандрашекар и соавт.51 выявили расположение микроструктурного лития в результате зарядки с помощью метода магнитно-резонансной томографии (МРТ) с симметричной ячейкой из литиевого металла. Этот метод дает количественную информацию о составе, а также высокое пространственное разрешение, которое может быть легко применено для исследования образования дендритов в различных электрохимических условиях (скорость заряда/разряда, различные электролитные соли, добавки или растворители и т. д.).), этот подход также полезен для проектирования аккумуляторов.

2.3.3 Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS)

Литиевое покрытие было обнаружено с помощью EIS в Schweikert et al50, что в батарее Li/Li ₄ Ti ₅ O ₁₂ в электролите LiPF ₆ и EC/DMC сопротивление на более высоких частотах связано с SEI. слой быстро уменьшался со временем, что было вызвано повреждением SEI из-за образования дендритов.

В Yang et al.52 изменение импеданса ячейки измерялось для двух симметричных литиевых ячеек с полимерным электролитом, тогда как в каждой симметричной ячейке два электрода были изготовлены из электроосажденных пленок лития и коммерческой литиевой фольги соответственно. Результаты EIS показали, что межфазное сопротивление обеих клеток увеличивалось в процессе циклического старения. Кроме того, межфазное сопротивление ячейки с электроосажденными пленками лития в качестве электродов было относительно небольшим, и ячейка быстрее достигала равновесия.

Кроме того, при исследовании литиевого покрытия использовались методы определения состава материала, такие как рентгеновская дифракция (XRD) или рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS). Хотя состав поверхности оказывает определенное влияние на морфологию, технологии характеристики морфологии, такие как сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) и атомно-силовой микроскоп (АСМ), более эффективны для непосредственного наблюдения вредного образования дендритов. Релаксация напряжения и спектроскопия импеданса были введены в качестве оперативных подходов для обнаружения литиевого покрытия в коммерческих литий-ионных батареях с графитовыми анодами. Релаксация напряжения отслеживается после определенных шагов заряда с переменной амплитудой, пропускной способностью заряда, критериями завершения и при различных температурах окружающей среды, что дает зависимости в широком диапазоне экспериментальных параметров. Был также введен адаптированный дифференциальный анализ напряжения для определения характерного смешанного потенциала, развивающегося в случае гальванического покрытия.Спектроскопию импеданса использовали параллельно с фазой релаксации, чтобы проследить возможное изменение импеданса клетки из-за одновременного истощения обратимо осажденного лития. Было показано, что введенные перепады напряжения определяют смешанный потенциал с ограничениями только для небольших пропускных способностей заряда. Сравнение релаксации напряжения и уже установившегося обдирочного разряда показало сходство лежащих в основе физико-химических процессов и позволило оценить количество осаждающегося лития в случае релаксации. В процессе эволюции импеданса ячейки обратимое сокращение высокочастотного сопротивления пересечения и дуга, представляющая процесс переноса анодного заряда, были идентифицированы как индикаторы литиевого покрытия. Представленные методы основаны только на неразрушающих измерениях и, таким образом, полностью подходят для применения в системах управления батареями.53

2.3.4 Другие методы

Плато напряжения

во время процесса релаксации или разрядки после зарядки можно использовать в качестве четкого индикатора, связанного с удалением осажденного металлического лития, и, следовательно, подходящего инструмента для онлайн-обнаружения литиевого покрытия в литий-ионных элементах.В Yang et al54 была предложена основанная на физике модель с включением литиевого покрытия и зачистки, чтобы получить фундаментальное понимание поведения плато напряжения. Чтобы быть точным, исследование было сосредоточено на внутренних характеристиках ячейки и ключевых факторах, влияющих на форму и продолжительность плато напряжения, когда происходит плато напряжения. Кроме того, оценивается обоснованность использования продолжительности плато напряжения для оценки количества литиевого покрытия. Доказано, что продолжительность плато напряжения зависит от скорости срыва лития, а скорость срыва ограничивается способностью интеркаляции Li ⁺ в графит.Такие параметры, как кинетика интеркаляции, коэффициент диффузии графита в твердом состоянии и температура ячейки, могут существенно влиять на кривые напряжения даже при таком же количестве литиевого покрытия. Кроме того, было обнаружено интересное явление, заключающееся в том, что во время реэкстракции лития одна часть анода вблизи сепаратора имеет суммарный ток окисления (локальная скорость реэкстракции > скорость интеркаляции), отдавая ионы Li ⁺ и электроны на другую часть анода вблизи фольги, которая имеет чистый ток сокращения.

Как показано на рисунке 7, металлический литий на аноде занимает больше места, чем внедренный в графит, объем батареи увеличится в случае литиевого покрытия. В Bitzer и Gruhle 55 была построена экспериментальная установка для точного измерения толщины клеток кармана с разрешением 1 мм. Толщина элемента в зависимости от его заряда при стандартных условиях циклирования записывалась в качестве эталона. Дополнительное увеличение толщины можно наблюдать в случае литиевого покрытия, что можно рассматривать как сигнал для неразрушающего обнаружения литиевого покрытия в пакетных ячейках.По сравнению со стандартными методами, основанными на емкости, эта процедура имеет более высокую чувствительность, и процесс обнаружения будет намного быстрее.

Фото анода с покрытием (справа) и катода (слева)55

В Aneán et al.56 коммерческий графитовый элемент LiFePO ₄ подвергался циклическому испытанию на динамическую нагрузку (DST), и был проведен всесторонний анализ литиевого покрытия на месте. На основе анализа приростной емкости (IC) и моделирования механистических моделей была разработана структура для количественной оценки режимов деградации, связывания их эффектов с возникновением литиевого покрытия и оценки деградации клеток. Результаты показали, что литиевое покрытие было вызвано потерей активного материала на отрицательном электроде, что в конечном итоге привело к чрезмерному литированию электрода. Структура выявила симптомы образования литиевого покрытия и оказалась полезной онлайн-стратегией для раннего обнаружения литиевого покрытия.

По сравнению с наиболее часто используемым методом EIS, нелинейный анализ частотной характеристики (NFRA) не ограничивается линейной характеристикой системы, поскольку он использует более высокие синусоидальные токи возбуждения I _AC примерно 1.5 C. Были проанализированы сигналы отклика высших гармоник Y _n с n ₂ , что позволяет получить дополнительную динамическую информацию о системе. В Harting et al 57 автор обнаружил процесс нанесения лития, оценив потенциал NFRA. Результаты NFRA анализировали и сравнивали с EIS для клеток, выдержанных при -10°C с наличием литиевого покрытия, и для клеток, выдержанных при 25°C без покрытия. Третья гармоника Y ₃ существенно чувствительна к гальваническому литию анализируемых аккумуляторов при постоянных времени, характерных для электрохимических реакций.В результате литиевое покрытие вызывает увеличение сопротивления переносу заряда между анодом и электролитом, что влияет на нелинейное поведение. Анализ ex situ этого исследования подтвердил, что литиевое покрытие происходит только для батарей, состаренных при температуре -10°C, но не для батарей, состаренных при 25°C. Кроме того, было обнаружено, что Y ₁ , проанализированных с помощью EIS, недостаточно для диагностики этого процесса старения.

Для обеспечения безопасности при эксплуатации аккумуляторов и увеличения срока службы литий-ионных элементов был предложен неразрушающий анализ краткосрочных эффектов металлизации для обнаружения, определения характеристик и количественного определения литиевого покрытия в коммерческом аккумуляторе графит/LiFePO ₄ , основанном на плато высокого напряжения в профиле разряда после заряда в условиях гальванического покрытия. Это плато напряжения соответствует снятию лития с поверхности графита. Результаты показали, что дифференциальный анализ таких профилей напряжения обеспечивает количественную оценку литиевого покрытия. Соотношение между нанесением лития и зачисткой приводит к необходимости различать обратимое и необратимое покрытие. Чтобы проиллюстрировать этот механизм деградации, были исследованы несколько факторов реальных операций, таких как температура заряда, состояние заряда (SOC) и зарядный ток, влияющие на поведение гальванического покрытия.Кроме того, этот подход определяет обратимость литиевого покрытия.48

На основании предыдущих исследований, упомянутых выше, срочно необходима надежная система управления температурой батареи, чтобы избежать низких температур, особенно для безопасности электромобилей. Эксплуатационные ограничения, производительность и срок службы должны учитываться для обеспечения подходящей рабочей среды. Кроме того, создание моделей необходимо для мониторинга эффектов старения.

Разряжает ли автомобильные батареи тепло?

Чувствуете себя немного вялым в летнюю жару? Ваш автомобильный аккумулятор, вероятно, чувствует то же самое.Фактически, экстремальные летние температуры могут практически уничтожить его. Узнайте, как тепло влияет на автомобильный аккумулятор и как получить максимальную отдачу от одной из самых важных частей вашего автомобиля.

Как летняя жара разряжает вашу батарею

Жизнь кажется более требовательной, когда на улице жарко. Внезапно вам нужен стакан воды после короткой прогулки по кварталу! Оказывается, автомобильный аккумулятор также может «пересохнуть» летом. Высокие температуры могут испарить жизненно важные жидкости вашей батареи и ослабить ее заряд.

Более того, высокие температуры могут ускорить процесс коррозии. Коррозия необратимо повредит внутреннюю структуру батареи, и это еще хуже, когда ваша батарея «пересушена».

Обратите внимание, что большинство автомобильных аккумуляторов герметичны и не требуют обслуживания. Однако у многих есть окно или индикатор уровня воды, который позволит вам увидеть, хороший или низкий уровень воды.

Тогда, когда наступит зима, не должно быть слишком холодно, чтобы затруднить запуск автомобиля из-за ослабленной от жары батареи.Холод убивает автомобильные аккумуляторы, а аккумулятор, поврежденный теплом, разряжается намного быстрее.

Мораль этой истории? Да, тепло может разряжать автомобильные аккумуляторы!

Работайте над сохранением вашей батареи в термостойком состоянии

Независимо от того, где вы живете в США, вы, вероятно, не сможете избежать экстремально высоких или низких температур в определенные периоды года. Даже солнечная Калифорния и Флорида могут испытать сильные колебания в ту или иную сторону! Эти советы помогут вам сохранить автомобильный аккумулятор в термостойком состоянии.

• Ограничьте короткие поездки на автомобиле. Ваша батарея не успевает полностью зарядиться во время коротких поездок с частыми остановками, что может привести к ее быстрой разрядке.
• Дважды проверьте, выключили ли вы внутреннее и внешнее освещение, когда выходите из машины.
• Более высокие температуры увеличивают саморазряд аккумулятора, поэтому вам, возможно, придется заряжать аккумулятор чаще, если вы не часто ездите на автомобиле.
• Держите аккумулятор и клеммы аккумулятора в чистоте.Грязь становится проводником, разряжающим батарею.
• Не используйте электронику (например, радио) при выключенном двигателе.
• Паркуйтесь в тени или в гараже, чтобы защитить автомобиль от прямых солнечных лучей.
• Многие батареи, установленные под кожухом, имеют тепловой барьер для защиты батареи от перегрева. Убедитесь, что барьер все еще на месте.

Следите за признаками неисправности аккумулятора

К счастью, есть несколько признаков, которые могут указывать на то, что аккумулятор требует внимания. Некоторые из этих признаков довольно очевидны, в то время как другие требуют визуального осмотра или проверки аккумулятора.

• Двигатель заводится медленнее, чем обычно, когда вы заводите машину.
• На приборной панели горит индикатор проверки двигателя или аккумуляторной батареи.
• Если вы посмотрите на аккумулятор, то увидите, что уровень жидкости низкий.
• Корпус аккумулятора вздулся или вздулся.
• Штыри аккумуляторной батареи (где соединяются кабели) покрыты коррозией.
• Фары или внутреннее освещение тусклое.
• Аккумулятору больше трех лет.

В конце концов, ваша лучшая защита от вялого автомобильного аккумулятора — это новый автомобильный аккумулятор. Протестируйте свой автомобильный аккумулятор (бесплатно!) в ближайшем сервисном центре Firestone Complete Auto Care, чтобы узнать, как долго он может прослужить. Лучше позаботиться о своей батарее, когда это удобно, потому что застрять на жаре точно нельзя!

Как заменить батарейки в термостате

Термостат является важной частью вашей системы HVAC, даже если вы не думаете, что он играет ту же роль, что и кондиционер или печь. Но без работающего термостата вы не сможете связаться со своей системой охлаждения и отопления, и она не сможет определить температуру.

В современных программируемых термостатах используются батареи, поэтому они могут сохранять свои настройки, а также предотвращают отключение элементов управления в случае отключения электроэнергии. Они работают от щелочных батареек типа AA или AAA или литиевых батареек типа «кнопка» 3 В. Мы рекомендуем менять батарейки термостата один раз в год. Также есть предупреждающий индикатор, который загорается, когда батареи разряжены и пришло время их заменить.Это предупреждение обычно срабатывает за месяц до того, как батареи выйдут из строя, что дает вам время приобрести подходящую батарею для замены до того, как термостат перестанет работать.

Пошаговое руководство по замене батареек в термостате

Возможно, вы не знаете, с чего начать замену батареек термостата. Мы поможем вам.

• Сначала снимите корпус термостата с пластины для настенного крепления. Вы должны быть в состоянии сделать это вручную. Если он не снимается, попробуйте сдвинуть корпус вверх по монтажной пластине, а затем потянуть его вперед.
• Вы должны найти слот для извлечения батареи на другой стороне настенного корпуса. Извлеките батарейки (вам может понадобиться плоская отвертка, чтобы их вынуть).
• Вставьте новые батареи в гнездо. Обязательно правильно совместите положительные и отрицательные концы. Если в термостате используются литиевые батареи, убедитесь, что положительная сторона обращена вверх. Убедитесь, что батареи надежно установлены.
• Установите корпус термостата обратно на настенную пластину. Следите за тем, чтобы штифты на задней стороне корпуса были совмещены с блоком клеммных винтов.Сдвиньте его вниз, пока он не встанет на место со щелчком.

Если вам нужна помощь в отоплении этой зимой, позвоните в отдел по отоплению и кондиционированию воздуха Боба Мимса. Работает в Статен-Айленде, штат Нью-Йорк, с 1955 года.

.

Теги: Статен-Айленд, Термостаты, Беспроводные термостаты
Понедельник, 19 декабря 2016 г., 11:00 | Категории: Отопление |

Как определить предупреждающие знаки

Почему литиевые батареи загораются?

Батареи любого типа вырабатывают электричество, превращая химическую энергию в электрическую.Он делает это, используя химические реакции для создания потока электронов от одного материала к другому. Мы избавим вас от остальной части урока естествознания. Важно знать, что используемые материалы (свинцово-кислотные, щелочные, никель-кадмиевые и т. д.) имеют разные зарядные свойства.

В литиевых батареях в качестве материала анода используется литий в металлической или ионной (Li-ion) форме. И они имеют ряд преимуществ. Литий-ионные аккумуляторы легко перезаряжаются и имеют самую высокую плотность энергии среди всех аккумуляторных технологий, а это означает, что они обеспечивают большую мощность в меньшем пространстве. Они также могут обеспечивать напряжение в три раза выше, чем другие типы батарей.

Но выработка всего этого электричества также приводит к выделению тепла, что может привести к возгоранию аккумуляторов или даже к взрывам. Это особенно верно, когда батарея повреждена или неисправна, и допускаются неконтролируемые химические реакции (также называемые тепловым разгоном).

Какие типы устройств имеют литиевые батареи?

Литиевые батареи используются практически во всех современных портативных электронных устройствах.В список входят смартфоны, ноутбуки, планшеты, электронные книги, смарт-часы и Bluetooth-наушники. Литиевые батареи большего размера также используются для питания таких вещей, как электрические скутеры, ховерборды, электровелосипеды и даже электромобили.

Как узнать, что литиевая батарея повреждена?

Если у вас есть сомнения по поводу одного из ваших устройств, посетите веб-сайт Комиссии по безопасности потребительских товаров (CPSC). Эта государственная регулирующая организация следит за безопасностью продукции и размещает на своем веб-сайте список активных отзывов. Введите «литий» в строке поиска, чтобы увидеть список продуктов, организованных по конкретным брендам и производителям. Зачастую в статусе активного отзыва находятся десятки продуктов, например, ноутбуки и детские игрушки.

Прежде чем неисправная литиевая батарея загорится, часто бывает несколько предупреждающих знаков. Вот что нужно искать:

• Нагрев: Батареи совершенно нормально выделяют некоторое количество тепла во время зарядки или использования. Но если литий-ионный аккумулятор вашего устройства очень горячий на ощупь, велика вероятность того, что он неисправен и может вызвать пожар.
• Вздутие: Еще одним распространенным признаком неисправности литиевой батареи является ее вздутие. Если ваша батарея выглядит вздутой, немедленно прекратите ее использование. Подобные признаки включают любой тип припухлости или выпуклости или утечки из устройства.
• Шум: Неисправные литиевые батареи также издавали шипящие или трескающиеся звуки.
• Запах: Если вы заметили сильный или необычный запах, исходящий от аккумулятора, это также плохой знак.
• Дым: Это более очевидно.Но если ваше устройство дымит, пожар уже начался.

Что делать, если моя литиевая батарея вышла из строя?

Если на вашем устройстве появляются какие-либо из перечисленных выше предупреждающих знаков, выполните следующие действия:

• Немедленно выключите устройство и отсоедините его от источника питания.
• Медленно переместите устройство в безопасное изолированное место подальше от легковоспламеняющихся предметов. Используйте щипцы или перчатки, чтобы не касаться устройства голой кожей.
• Для получения дальнейших инструкций обратитесь к производителю или продавцу устройства.

Как предотвратить возгорание батареи?

По данным Управления по охране труда и здоровья (OSHA) и Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), существует несколько мер предосторожности, которые вы можете предпринять, чтобы предотвратить возгорание литиевых батарей.

• Следуйте инструкциям. Всегда следуйте инструкциям производителя устройства по хранению, использованию, зарядке и обслуживанию.
• Избегайте подделок. Заменяйте аккумуляторы и зарядные устройства только компонентами, специально разработанными и одобренными для вашего устройства.
• Смотрите, где вы заряжаете. Не заряжайте устройство на легковоспламеняющихся поверхностях, например, под подушкой, на кровати или на диване.
• Отключите устройство. Извлекайте устройства и аккумуляторы из зарядного устройства после их полной зарядки.
• Храните батареи надлежащим образом. Литий-ионные батареи всегда следует хранить в прохладном, сухом месте. Не размещайте батареи под прямыми солнечными лучами.
• Осмотрите на наличие повреждений. Регулярно проверяйте свое устройство и батареи на наличие перечисленных выше предупреждающих знаков.

Что делать, если загорелась литиевая батарея?

В случае пожара литий-ионные аккумуляторы можно потушить, облив устройство водой (только убедитесь, что оно отключено от сети!). С другой стороны, литий-металлические батареи следует тушить с помощью огнетушителя класса D.

См. также: Полное руководство по огнетушителям

Насколько распространены возгорания литиевых батарей?

Когда батареи загораются, они часто попадают в новости. Помните Samsung Galaxy Note 7 или пожары на ховерборде? Но на самом деле возгорания литиевых батарей случаются редко.Согласно сайту технических отчетов CNET, ваши шансы на возгорание литиевой батареи составляют примерно 1 к 10 миллионам.

Как утилизировать литиевые батареи?

Когда срок службы вашего устройства или литиевой батареи подходит к концу, не выбрасывайте их в мусорное ведро. Вместо этого утилизируйте его. Обратитесь в местный центр утилизации, чтобы найти ближайшее к вам предприятие. Или узнайте у местного продавца электроники, есть ли у них программа утилизации аккумуляторов.

Мы здесь для вас.

Планирование разумно, но жизнь редко бывает предсказуемой.Что бы ни было в магазине, Erie Insurance будет с вами в пути. Мы гибки, когда обстоятельства меняются, устойчивы, когда случается непредвиденное, способны, когда нужна помощь, и с оптимизмом смотрим в будущее. Чтобы узнать, как ERIE может помочь защитить ваш дом и все, что он для вас значит, свяжитесь с местным агентом сегодня.

Экспериментальное исследование самовоспламенения литий-ионных аккумуляторов при хранении: влияние количества ячеек

Явление самовоспламенения

их поведение при воспламенении от самонагрева можно обобщить в следующие три этапа: нагрев, саморазогрев и тепловой разгон.Взяв в качестве примера эксперимент с одной ячейкой при 173 ° C, на рис. 2 представлено явление трехэтапного самовоспламенения и соответствующий температурный профиль. В таблице 3 также показаны критерии и наблюдения за тремя этапами.

Рисунок 2

Три стадии явления самонагрева 1-элементного элемента с 30% SOC и соответствующие температурные и вольтовые характеристики при температуре окружающей среды T _a = 173°C. Также показаны типичные проявления LIB на разных стадиях, включая вздутие элемента, утечку электролита, саморазогрев и тепловой разгон

Стадия I:

Нагрев

Первый этап начинается, когда ячейка нагревается значительно выше своей начальной температуры после помещения в печь.Температура ячейки повышалась от температуры окружающей среды до температуры печи. Во всех экспериментах клетки вначале начинали слегка набухать от своей средней стенки из-за теплового расширения. Как только температура превышала начальную температуру разложения SEI, эта реакция начинала генерировать газы, что приводило к дальнейшему набуханию клеток. , на этом этапе наблюдалась утечка электролита.

Стадия II:

Самонагревающийся

Вторая стадия характеризуется превышением температуры образца над температурой окружающей среды. Поскольку на этой стадии не происходит значительного повышения температуры, явного набухания не наблюдалось. Кроме того, на этом этапе часто наблюдалась утечка электролита, при которой электролит начинал вытекать с положительной стороны, где есть предохранительный клапан. Эта утечка приводит к постепенному изменению цвета катода с белого на желтый.Температура увеличивается по сравнению с температурой окружающей среды из-за саморазогрева, а затем несколько снижается из-за тепловых потерь, вызванных утечкой электролита. После этого температура ячейки начала очень медленно повышаться. Когда утечка электролита прекратилась, внешний вид ячейки больше не менялся, но ее температура продолжала расти. Накопление тепла на этой стадии может быть связано с разложением SEI, реакцией интеркалированного лития с электролитом, разложением положительного материала катода [4, 15] или химическим переходом между анодом и катодом [7].

Стадия III:

Тепловой разгон

При повышении температуры ячейки произошел тепловой разгон, приведший к воспламенению. Клетка быстро набухла за 2–3 с из-за быстрого внутреннего газообразования. Когда внутреннее давление превышало пороговое значение, происходило вентилирование, как на изображении стадии III, показанном на рис. 2. Можно увидеть некоторое количество дыма, но во время всех экспериментов не наблюдалось ни вспышки, ни огня, ни искр.

Более того, впервые в литературе мы обнаруживаем, что самовоспламенение не всегда вызывает выброс.Как показано на рис. 3 изображений ячеек после экспериментов, когда температура окружающей среды снизилась до 169 ° C для эксперимента с 1 ячейкой, воспламенение от самонагрева ячейки также было зафиксировано на основе температурного профиля, но вентиляция не произошла. Во всех наших экспериментах воспламенение без вентиляции происходило только в экспериментах с 1 и 2 ячейками при их критической температуре воспламенения.

Рисунок 3

Изображения клеток после экспериментов. И тепловой разгон, и вентиляция происходили при T _a = 173°C (слева), но тепловой разгон происходил при T _a = 169°C без вентиляции (справа). Впервые в литературе было обнаружено возникновение теплового разгона ЛИА из-за саморазогрева без вентиляции эксперименты. Этот метод вызывал вентиляцию до теплового разгона в экспериментах с 3 и 4 ячейками, поскольку провода ограничивают набухание клеток, вызывая внешнее давление на поверхность клетки. Потери тепла и массы из-за вентиляции вносят дополнительный источник неопределенности в эксперименты, но, судя по полученным нами критическим температурам, эти потери не оказывают существенного влияния на результаты.Без закрепления ячеек с помощью проводов самовозгорание 3-ячеечной и 4-ячеечной опытов не происходило даже при критической температуре окружающей среды для 2-ячейки. Это связано с тем, что набухание клетки делает ее поверхность искривленной, уменьшая площадь физического контакта между клетками, уменьшая теплопередачу, и поэтому клетки не ведут себя как одно тело. Кроме того, с точки зрения экспериментов с 1 и 2 ячейками, из-за небольшой деформации и вздутия в целом крепление проволоки никаким видимым образом не повлияло на эксперименты.

Температура

На рис. 4a, b показан пример воспламенения и невоспламенения конфигурации с 1 ячейкой, чтобы объяснить, как идентифицировать \(T_{{{\text{a}},c}}\) с использованием данных о температуре. Ячейки не воспламенялись при температуре окружающей среды 162°С, но загорались при температуре окружающей среды 169°С. Что касается случаев отсутствия возгорания, то температура ячейки сначала немного превышает температуру печи, а затем она охлаждается до температуры печи. Это связано с тем, что эта температура печи является самой высокой докритической температурой окружающей среды, однако выделение тепла из-за химической реакции пропорционально размеру образца все еще немного ниже, чем доля тепловых потерь на поверхности образца.Что касается случая воспламенения, тепловой разгон происходит на 106 минуте, что указывает на то, что ячейка воспламенилась при температуре печи 169 °C, что является самой низкой сверхкритической температурой окружающей среды. Следовательно, \(T_{{{\text{a}},c}}\) 1-й ячейки составляет 165,5 ± 3,5°C.

Рисунок 4

Температура и напряжение 1-4 ячеек при 30% SOC в экспериментах как для случаев критического воспламенения, так и для случаев отсутствия воспламенения. Левая колонка — это случаи максимальных температур окружающей среды для невоспламенения, а правая колонка — случаи минимальных температур окружающей среды для воспламенения для 1–4 ячеек.Температура для 1 ячейки – температура поверхности T _s , а остальные температуры – центральная температура (температура между двумя центральными ячейками) T _c

-зажигание (слева) и опыты минимальных температур окружающей среды для воспламенения (справа) среди 1–4 ячеек показаны на рис. 4. По мере увеличения числа ячеек пиковая температура ячейки и минимальная температура окружающей среды для воспламенения уменьшаются.Кроме того, согласно случаям зажигания на рис. 4, температура поверхности ячейки в стадии саморазогрева равна температуре окружающей среды, \(T_{s} = T_{a}\), что удовлетворяет граничному условию Франк- Каменецкого теория.

Время до теплового разгона, а также время I и II этапа показаны на рис. 5. Время до теплового разгона равно сумме времен I и II этапа. С увеличением количества ячеек время I стадии увеличивается линейно, а время II стадии и время до теплового разгона увеличиваются нелинейно.

Рисунок 5

Время до теплового разгона и время различных стадий. Время до теплового разгона представляет собой сумму времени стадий I и II

Коэффициент теплопередачи

Эффективный коэффициент теплопередачи можно оценить, используя данные о температуре батареи на стадии нагрева на рис. 4. Согласно таблице 1 , только 1 клетка и 2 клетки имеют Bi < 0,1. В этих условиях на основе метода сосредоточенных емкостей [32] имеем: \(\dot{Q} = Sh\left( {T_{a} - T_{s} } \right) = mc\left( {dT_ {s} /dt} \right)\), коэффициент теплопередачи равен \(h = mc\left( {dT_{s} /dt} \right)/S\left( {T_{a} - T_{s } } \правильно)\).

Рисунок 6 представляет участки DT _S / DT T T _{A — T — S S S Для критических случаев зажигания 1 и 2 клеток. Наклоны соответствуют \(hS/mc\), которые можно использовать для извлечения коэффициента теплопередачи. Площадь поверхности \(S\) рассчитывается с использованием длин трех сторон, а удельная теплоемкость \(c\) составляет 990 Дж/кг-К из предыдущих экспериментальных измерений той же ячейки [27], а масса клетки \( м\) равно 36.8 г. Следовательно, можно рассчитать коэффициенты теплопередачи для различного количества ячеек, которые представлены в таблице 4. Окончательный коэффициент теплопередачи, который мы выбрали для расчета числа Bi, составляет 11 Вт/м ²  K.}

Коэффициент теплопередачи \ (h \) из участков DT _S / DT VS T A — T — T S _S , принимающие случаи 1 клетки (осталось ) и 2 ячейки (справа).Наклоны пропорциональны \(h\)

Таблица 4 Коэффициент теплопередачи для различного количества ячеек

Напряжение

случаев соответственно. Что касается случаев воспламенения, то во всех экспериментах наблюдается сходная тенденция изменения напряжения. На первом этапе напряжение уменьшается по мере увеличения температуры ячейки, поскольку высокая температура может ускорить деградацию ячеек [34].На этой стадии всегда наблюдается флуктуация, за которой следует первое падение напряжения, что может быть сигналом начала внутренней побочной реакции — разложения SEI, так как это рассматривалось как первая побочная реакция при тепловом разгоне [4]. На рис. 7 показано время колебания напряжения в экспериментах и ​​соответствующие им температуры ячеек в это время. При повышении температуры окружающей среды время до колебания напряжения уменьшается. Это связано с тем, что для нагрева большего количества элементов при более низкой температуре окружающей среды требуется больше времени.Однако независимо от того, сколько элементов было использовано и какая была температура окружающей среды, температуры элементов во время колебаний напряжения составляют около 130°C, что близко к температуре начала разложения SEI в предыдущих исследованиях [4, 15]. .

Рисунок 7

(a) Время до колебания напряжения в экспериментах с 1–4 ячейками и (b) температура ячейки в это время. Температура элементов была около 130°C, это температура начала побочных реакций

На втором этапе напряжение резко падает до нуля сразу после утечки электролита.Когда утечка электролита прекращается, напряжение на ячейке можно снова определить на стадии саморазогрева. На рисунке 8 показана взаимосвязь между временем до утечки электролита и временем до второго падения напряжения в трех экспериментах с 1-ячейкой. Время до утечки электролита определяется как время, когда мы впервые наблюдали утечку электролита, и эти значения всегда были немного меньше, чем время до 2-го падения напряжения.

Рисунок 8

Зависимость между временем до утечки электролита и временем до второго падения напряжения в трех экспериментах с 1-ячейкой.Время до утечки электролита всегда было немного меньше, чем время до 2-го падения напряжения, что показывает, что утечка электролита может привести к внутреннему короткому замыканию элементов

После 2-го падения напряжения напряжение снижается медленно. Это может быть вызвано побочными анодными и катодными реакциями при высоких температурах, которые могут увеличить внутреннее сопротивление, продолжая потреблять интеркалированный литий, создавая дополнительные газы и примеси [4].

На третьем этапе, когда температура начинает быстро расти, напряжение снова резко падает до нуля, что можно расценивать как сигнал о воспламенении ячейки.

Критическая температура воспламенения

На основании данных о температуре окружающей среды на рис. 4 определены критические температуры самовоспламенения ячейки. Температурные значения 1, 2, 3 и 4 ячеек составляют 165,5 ± 3,5°С, 157 ± 2°С, 155 ± 2°С и 153 ± 2°С соответственно.

В этой работе показана четкая тенденция, а именно, что требуемая температура окружающей среды для воспламенения саморазогрева ячеек уменьшается по мере увеличения количества ячеек из-за эффектов теплопередачи, представленных в теоретическом разделе.Эта тенденция должна выполняться не только для используемых здесь призматических ячеек, но и для ячеек любой другой формы, например цилиндрических ячеек. Это связано с тем, что, хотя площадь токопроводящего контакта между цилиндрическими ячейками меньше, передача тепла между ячейками происходит за счет проводимости и излучения в воздушных зазорах. Критическая температура для 4 элементов составляет 153°C, что все еще очень много по сравнению с температурой окружающей среды. Однако, когда элементы штабелируются на складах или отправляются в виде грузов, количество элементов относительно велико, и поэтому, исходя из этой критической тенденции окружающей среды, может произойти воспламенение элементов от самонагрева, что приведет к пожарам.{2} } \right)\) против \(1000/T_{a}\) на графике. Наилучшее линейное соответствие рассчитано на рисунке со значением R-квадрата 0,981. На рис. 10 показан типичный график Франка-Каменецкого, подтверждающий возможность применения предположений теории Франка-Каменецкого и одностадийных глобальных реакций Аррениуса. График Франка-Каменецкого также подтверждает, что воспламенение происходит за счет саморазогрева.

Рисунок 9

Критическая температура воспламенения определена для разного количества ячеек. Значения температуры 1, 2, 3 и 4 аккумуляторов равны 165.5 ± 3,5°C, 157 ± 2°C, 155 ± 2°C и 153 ± 2°C соответственно

Линейная аппроксимация построена для извлечения эффективных кинетических и теплофизических параметров ( {\ frac {E} {R} \ cdot \ frac {{f \ Delta H_ {c}}} {k}} \right). \) Эффективная проводимость \ (k \) ячеек сильно зависит от катода. материалов [33].В пересчете на катодный материал LiCoO ₂ эффективная проводимость \(k\) составляет 1,08 Вт/мК [33]. На основании этого извлекаются эффективные кинетические и тепловые свойства ячейки, как показано в Таблице 5. Ошибки также показаны в таблице с использованием подгонок, которые дают самые высокие и самые низкие возможные эффективные кинетические и тепловые свойства из экспериментальных данных. . Эти данные, которые мы нашли в этой работе, могут помочь в прогнозировании поведения саморазогрева ячейки.

Таблица 5 Эффективная энергия активации \(E\) и \(ln\left({\frac {{\Delta H_{c} fE}}{Rk}} \right)\) ячейки при 30% извлечении SOC с участка Франк-Каменецкого

Кинетика, которую мы количественно оценили, дана для 30% SOC, и эффективная кинетика и теплофизические свойства будут отличаться, если один и тот же LIB имеет более высокий SOC.Предыдущие исследования [19, 30] показали, что ЛИА имеет более высокую реактивность, когда его SOC больше, и, следовательно, ЛИА с более высоким SOC с большей вероятностью самовоспламеняется.

Оптимальный дизайн пластин с жидкостным охлаждением для литий-ионных аккумуляторов с использованием многоцелевой оптимизации топологии

[1] Ким Дж., О Дж. и Ли Х., «Обзор системы управления температурой батареи для электромобилей», Прикладная теплотехника , Vol. 149, февраль 2019 г., стр. 192–212. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.12.020

[2] Этачери В., Маром Р., Элазари Р., Салитра Г. и Аурбах Д., «Проблемы разработки передовых литий-ионных аккумуляторов: обзор», Energy & Environmental Наука , Том. 9, № 4, 2001. С. 3243–3262. https://doi.org/10.1039/c1ee01598b

[3] Вальдманн Т., Вилка М., Каспер М., Флейшхаммер М. и Вольфарт-Меренс М., «Механизмы старения, зависящие от температуры, в литий-ионных батареях». — Посмертное исследование», Journal of Power Sources , Vol.262, сентябрь 2014 г., стр. 129–135. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.03.112

[4] Белт Дж. Р., Хо С. Д., Миллер Т. Дж., Хабиб М. А. и Дуонг Т. К., «Влияние температуры на емкость и мощность в циклическом режиме». Литий-ионные батареи», Journal of Power Sources , Vol. 142, № 1, 2004 г., стр. 354–360. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.10.029

[5] Веттер Дж., Новак П., Вагнер М.Р., Вейт К. и Хаммуш А., «Механизмы старения литий-ионных аккумуляторов». Батареи», Journal of Power Sources , Vol.147, № 1–2, 2005 г., стр. 269–281. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2005.01.006

[6] Петцль М., Каспер М. и Данцер М.А., «Литиевое покрытие промышленного литий-ионного аккумулятора — низкотемпературный Исследование старения», Journal of Power Sources , Vol. 275, февраль 2015 г., стр. 799–807. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.11.065

[7] Танака Н. и Бесслер В.Г., «Численное исследование кинетического механизма для неуправляемой термоэлектрохимии в литий-ионных элементах», Ионика твердого тела , Vol.262, сентябрь 2014 г., стр. 70–73. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2013.10.009

[8] Rao Z. and Wang S., «A Review of Power Battery Thermal Energy Management», Renewable & Sustainable Energy Reviews , Том. 15, № 9, 2011. С. 4554–4571. https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.07.096

[9] Fan Y., Bao Y., Ling C., Chu Y., Tan X. и Yang S., «Experimental Исследование характеристик теплового управления воздушного охлаждения для цилиндрических литий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии», Applied Thermal Engineering , Vol.155, июнь 2019 г., стр. 96–109. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.03.157

[10] Чен К., Ву В., Юань Ф., Чен Л. и Ван С., «Улучшение эффективности охлаждения воздуха -Система управления температурой охлаждаемой батареи посредством проектирования схемы потока», Energy , Vol. 167, январь 2019 г., стр. 781–790. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.11.011

[11] Чен К., Чен Ю., Ше Ю., Сонг М., Ван С. и Чен Л., «Строительство эффективной симметричной системы с воздушным охлаждением для управления тепловым режимом батареи — ScienceDirect», Applied Thermal Engineering , Vol.166, февраль 2020 г., документ 114679. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114679

[12] Сюй С., Фу Дж., Дин Р. и Джин Х., «Рассеивание тепла Характеристики системы жидкостного охлаждения аккумуляторной батареи электромобиля с каналами с двойным входом и двумя выходами», Journal of Renewable and Sustainable Energy , Vol. 10, № 5, 2018 г., статья 55701. https://doi.org/10.1063/1.5037433

[13] Чанг Ю. и Мин С.К., «Термический анализ и проектирование на уровне упаковки системы управления температурой батареи с жидким Охлаждение электромобилей», Преобразование энергии и управление , Vol.196, сентябрь 2019 г., стр. 105–116. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.05.083

[14] Lai Y., Wu W., Chen K., Wang S. и Xin C., «Компактная и легкая жидкость -Решение для управления температурным режимом с охлаждением для цилиндрического литий-ионного блока аккумуляторных батарей», International Journal of Heat and Mass Transfer , Vol. 144, декабрь 2019 г., документ 118581. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118581

[15] Джавани Н., Динсер И., Натерер Г. Ф. и Рорауэр Г.L., «Моделирование пассивного управления температурой для аккумуляторных батарей электромобилей с PCM между ячейками», Applied Thermal Engineering , Vol. 73, № 1, 2014. С. 307–316. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.07.037

[16] Рангаппа Р., Раджу С., Самин П. М. и Раджеша С., «Анализ компактности систем охлаждения на основе ПКМ для литиевых Транспортные средства с батарейным питанием», International Journal of Energy and Environmental Engineering , Vol. 11, № 2, 2020, с.247–264. https://doi.org/10.1007/s40095-020-00339-z

[17] Huo Y., Rao Z., Liu X. and Zhao J., «Исследование управления тепловым режимом силовой батареи с помощью мини -Channel Cold Plate», Преобразование энергии и управление , Vol. 89, январь 2015 г., стр. 387–395. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.10.015

[18] Джарретт А. и Ким И.Ю., «Оптимизация дизайна охлаждающих пластин аккумуляторов электромобилей для тепловых характеристик», Journal of Power Sources , Том.196, № 23, 2011. С. 10359–10368. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.06.090

[19] Гил Х. и Юн Г. Х., «Топологический дизайн теплорассеивающей конструкции с принудительной конвективной теплопередачей», Journal of Mechanical Science и технологии , Vol. 24, № 6, 2010. С. 1225–1233. https://doi.org/10.1007/s12206-010-0328-1

[20] Деде Э.М., «Оптимизация и проектирование многопроходного разветвленного микроканального радиатора для охлаждения электроники», Journal of Electronic Packaging: Transactions ASME , Vol.134, № 4, 2012 г., документ 041001. https://doi.org/10.1115/1.4007159

[21] Ли Х., Дин С., Мэн Ф., Цзин Д. и Сюн М., “ Оптимальное проектирование и тепловое моделирование радиатора с жидкостным охлаждением на основе многоцелевой оптимизации топологии: экспериментальное и численное исследование», International Journal of Heat and Mass Transfer , Vol. 144, декабрь 2019 г., документ 118638. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118638

[22] Lan C., Xu J.

No related posts.