Эффект памяти литий-ионных аккумуляторов

26.04.2013

Ученые из Института Пауля Шерера совместно с коллегами из Научно-исследовательских лабораторий Toyota в Японии обнаружили, что широко используемый тип литий-ионных аккумуляторов имеет эффект памяти. Это позволяет понять механизмы работы аккумуляторов и решить некоторые проблемы с их емкостью и долговечностью.

Эффект памяти обычно связан с нарушением режима разрядки/зарядки аккумулятора: батарею начинают заряжать до ее полной разрядки, что приводит к недоступности части емкости батареи. Считалось, что этому "недугу" подвержены только NiCd и NiMH аккумуляторы, которые в особо тяжелых случаях теряют до 50% емкости. Оказывается, у литий-ионных аккумуляторов тоже может быть эффект памяти, и связан он все с теми же неполной зарядкой или разрядкой. В случае с литий-ионными аккумуляторами это приводит к невозможности точно определить уровень заряда и недоступности части его емкости.

Эффект памяти и связанные с ним отклонения в рабочем напряжении аккумулятора уже подтверждены на примере литий фосфат железных (LiFePO4) батарей. Обычно у этих аккумуляторов напряжение остается практически неизменным в широком диапазоне заряда. Вроде бы это хорошо, но с другой стороны, даже небольшую аномалию в рабочем напряжении автоматика интерпретирует неправильно, например начинает "думать", что батарея заполнена на 90%, хотя на самом деле она заряжена только на 50%.

Особенно заметен этот эффект памяти в электромобилях и гибридах. Во время торможения таких машин происходит зарядка батареи, а во время резких ускорений - быстрая разрядка. В результате многочисленных последовательных циклов частичной зарядки и разрядки, электроника "сходит с ума" и постепенно накапливает эффект памяти. В результате уровень заряда батареи оценивается неправильно, что затрудняет эксплуатацию машины и сокращает срок службы аккумулятора.

В основе этого явления лежит химический процесс, который приводит к укрупнению зарядовых частиц на электродах и к колебаниям напряжения. Именно эти колебания создают ошибки в контроле за уровнем заряда. Получается, что современные датчики уровня заряда, которые измеряют напряжение, часто ошибаются и требуют замены на боле "умную" технологию.

<< Назад: Нанотрубки как защита от военного лазера 27.04.2013

>> Вперед: Миниатюрный тепловизор 26.04.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Безлинзовая ИК-система 02.10.2025

Инфракрасные технологии занимают особое место в науке и технике. Они позволяют заглянуть туда, где человеческий глаз бессилен, - в темноту, сквозь дымку или туман, на значительные расстояния. Однако развитие этой области сдерживают дорогие и капризные камеры, требующие охлаждения и сложного обслуживания. Китайские исследователи предложили неожиданный выход: создание безлинзовой системы, которая превращает невидимое инфракрасное излучение в четкие изображения с помощью оптики нового поколения. В основе этой разработки лежит древняя идея "изображения через отверстие", о которой еще в IV веке до нашей эры писал философ Мо-цзы. Современные ученые пошли дальше и вместо физической дырочки сформировали оптическое отверстие прямо в нелинейном кристалле, используя сверхкороткие лазерные импульсы. Такое решение позволяет преобразовывать инфракрасное излучение в видимый свет, который без труда фиксируется обычными кремниевыми сенсорами. Руководитель проекта профессор Хэпинг Цзэн подчеркивае ...>>

Жара вызывает агрессию 01.10.2025

Животный мир чутко реагирует на изменения температуры, и в последние годы ученые все чаще обращают внимание на то, как жара влияет не только на физиологию, но и на поведение живых существ. Рост глобальных температур способен не только изменять экосистемы, но и формировать новые социальные модели у животных. Одним из тревожных проявлений оказывается рост агрессивности, который наблюдается у самых разных видов. В лаборатории Университета Юга в Сьюани, штат Теннеси, экологи наблюдали за чернобрюхими саламандрами Desmognathus amphileucus. Эти небольшие амфибии, обитающие в ручьях Аппалачей, продемонстрировали ярко выраженное территориальное поведение: они пытались кусать соперников и заставлять их покидать занятую территорию. Интересно, что у близкородственных видов - саламандры Окои и тритона - подобных реакций не зафиксировали. Это подчеркивает избирательность явления и его связь с особенностями конкретных организмов. Сходные результаты были получены и в экспериментах с другими вид ...>>

Случайная новость из Архива Питание гаджетов через кожу человека 19.11.2024 Современные носимые устройства, такие как фитнес-трекеры и медицинские датчики, требуют компактных и удобных решений для питания. Инженеры из Университета Карнеги-Меллон в США предложили инновационное решение: использовать человеческое тело как проводник для радиочастотной энергии. Разработанная ими технология, получившая название Power-over-Skin, способна обеспечить электроэнергией компактные устройства, делая их более удобными и автономными. Человеческое тело обладает удивительной способностью эффективно проводить радиочастотную (РЧ) энергию на частоте 40 МГц. Исследователи выяснили, что такая частота оптимальна для минимизации потерь энергии. В основе технологии лежит использование емкостных приемников, которые можно разместить на коже или даже поверх одежды. Благодаря этому энергия передается к устройствам без применения инвазивных методов или громоздких батарей. На практике ученые продемонстрировали работу технологии Power-over-Skin на нескольких носимых устройствах. Среди них - Bluetooth-кольцо с джойстиком, медицинский патч для мониторинга состояния здоровья и датчик солнечного излучения с дисплеем. Эти прототипы подтверждают, что технология может найти применение в различных областях, включая VR и AR-гарнитуры, а также медицинские устройства. Главным достоинством технологии является ее энергоэффективность и удобство. Однако важно учитывать, что Power-over-Skin подходит только для устройств с низким энергопотреблением. Например, технология успешно обеспечит энергией умные часы или фитнес-трекеры, но для питания мощных процессоров или графических чипов ее возможностей недостаточно. К тому же эффективность передачи энергии снижается при увеличении расстояния между передатчиком и приемником, а также при наличии одежды. Для исследования эффективности передачи энергии команда протестировала несколько расположений передатчиков на теле: на подошве правой ноги, животе, левом запястье и лице. Приемники же размещали на правом голеностопном суставе, задней части шеи, груди, бицепсах и указательном пальце. Максимальная мощность, зарегистрированная при минимальном расстоянии между передатчиком и приемником, составила 1,53 мВт, а минимальная - 5,3 мкВт. Такие данные подчеркивают важность продуманного размещения компонентов системы для достижения наилучших результатов. Если технология Power-over-Skin будет полностью безопасной для здоровья, она имеет шанс произвести настоящую революцию в индустрии носимой электроники. Внедрение такого подхода позволит создавать компактные устройства, которые не требуют регулярной зарядки, что особенно важно для медицинских сенсоров и других устройств с постоянным использованием. Технология Power-over-Skin демонстрирует, как наука может преобразить привычные представления о носимых устройствах и их питании. Использование человеческого тела для передачи энергии открывает новые горизонты для разработки удобных, энергоэффективных гаджетов. В ближайшие годы эта идея может стать основой для новых поколений умной электроники, способной изменить нашу повседневную жизнь.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025