如何照顾电池

电池会议的数量正在增加,但议程是相似的——描述一种还不存在的超级电池。在美国能源部1.2亿美元的资助下,联合储能研究中心(JCESR)想要开发一种“五年内比现有系统功率大五倍、成本低五倍”的电池。他们称之为5-5-5计划。大学也参与其中,但电池制造商走在了更前面。在很大程度上控制性能的添加剂被每个制造商视为最高机密。

丰田已经在1925年搜索了超级电池。在Sakichi Toyoda,日本电力织机的发明者和丰田汽车的创始人之后,他们称之为“Sakichi电池”。他经常被称为日本工业革命的父亲。据说,丰田先生向储存电池提供了100万日元的尚未获得的储存电池,这些储物电池比汽油更多。为了获得价格,Sakichi电池必须耐用,快速充电。

正在取得进展,但没有路障。1970年代提出的锂空气具有类似于汽油的理论特异性能量,由于空气纯度问题被延迟;电池“呼吸”的城市空气不够干净。20世纪80年代推出的有前途锂金属仍然增长树突,如果电气短暂的发展,导致火焰的暴力事件。有很多关于与锂金属共享相似性的固态电池的谈话,但科学家也必须在这里解决树突问题,以及提高冷却器温度和短循环寿命的低导电性。锂硫可能接近商业化,但短循环寿命也会破坏该系统。氧化还原电池可以通过通过膜从外部罐中泵送“充电”的流体来提供大电池系统的解决方案,但这种炼油厂的电池遭受腐蚀。通过将阳极与石墨烯涂覆阳极,锂离子有一丝辉光,只有一个厚度的层。据说这是四倍的容量,但这种电池仍然距离几英里。

作为调查的一部分,一家咨询公司询问了我想要在电池中看到的推进电池,他给了我选择的选项列表。能量密度增加25%;排放率为25%;温度范围和安全性的提高25%;或者这将减少25%的大小和体重?

我解释说,一个更好的电池并不仅仅依靠这些改进,而是要了解每个组件在现场的性能。这一点很少被提及,一位生物技术人员说:“电池是最被滥用的部件;员工们并不关心他们,只为他们提供最低限度的服务。”他还补充说,“关于电池维护的提法很模糊,而且深藏在维修手册中。”

在医疗保健中检查电池使用情况,我遇到了美国FDA调查,称“高达50%的服务呼叫在接受调查的医院服务呼叫有关电池问题”。AAMI(医疗器械进步协会)的医疗保健专业人员进一步指出,“电池管理成为前10名医疗器械挑战”。

为了解决这些问题,设备制造商要求更换使用2至3年的电池。电池已经改进,寿命更长;它们的价格也更高。日期戳导致电池被过早更换,美国能源部的一份报告反映了这一点,称每年大约有100万块锂离子电池被丢弃,而大多数电池组的容量仍高达80%。

我们想知道,“批准机构在这些问题上的立场是什么?”要让一款设备获得批准是很困难的,设备制造商会尽最大的努力,包括一个全新的电池。但一旦被批准,这些机构就会洗手,把维护的责任交给用户。规则,尤其是电池,变得模糊,用户会问:“我应该以多大容量更换电池?”有多少空闲容量是足够的?我应该多久测试一次电池?电池故障的早期迹象是什么?”


等机构,如FDA,实现了对关键设备的电池缺乏监督,并确定了他们试图解决的三个问题领域:

  1. 设备制造商电池质量保证缺乏
  2. 对电池系统集成缺乏了解
  3. 不知道电池的寿命是多少

军队中的电池也会失败,通常没有警告。现代士兵携带无线电,GPS设备,智能手机,夜视护目镜,红外景点,手电筒和反感设备。这增加了大约七种电池类型,每种士兵的重量约为9kg(20磅)的72小时任务。报告表明,电池已成为弹药旁边的第二大费用。没有定期的绩效检查,士兵将携带岩石而不是电池,如图1所示。

图1:士兵携带石头而不是电池。

电池用使用和年龄淡化。每个包都需要定期的性能检查,以便缓解战斗士兵携带的重量。

礼貌Cadex.

其他用途必须监督电池的状况是无人机和机器人。无人机在电池上很难,容量迅速消失,减少飞行时间。由于无人机用于许多独特的商业应用,因此舰队维护不能仅限于了解单独的信任,而且根据能力记录健康状态,能量存储能力。了解预期的飞行时间将阻止昂贵的车辆撞击比预期的使命更长,努力反对逆风或尝试第二次着陆。

电池应接收与飞机或机器中的关键部件相似的治疗,其中磨损在严格的维护指南下磨损。例如,在飞行时间和飞行周期中测量喷气发动机的服务。一个循环包括起飞和着陆,并且空中客车330在200-400个此类循环之后需要维护。

这种程序不适用于电池,因为尚未建立公认的试验规范。做质量控制的审计师回避这样的规定,只检查外观;健康状况大多被忽视。这使得褪色的电池可以轻松地隐藏在性能更强的同类产品中。电池组拥有特权,可以逃避检查。如果它在关键任务期间退出,那么这就被视为无法控制。


紧急情况下发生的大多数失败是由弱电池引起的,因为比正常的交通过早地耗尽它们。作为绩效评估和生命结束的衡量标准的能力很难理解。当询问电池用户:“您在哪些容量取代电池?”最困惑的最答复:“请原谅?”

电池中的领先健康指标是:[1]容量,可容纳能量,[2]实现当前递送的内部电阻,以及[3]自放电,反映机械完整性并揭示与应力相关的损伤。平均用途,锂离子在容量下降至约80%之前提供300至500个完全放电循环,标志着寿命结束。低容量是最常见的失败原因;容量级别也用作应更换电池时的基准。

虽然提高电池性能是重要的——在电池研讨会上的高出席人数证明了这一点——但没有足够的重视电池一旦包进入现役。产品开发和机构审批只是运营前的服务,就像孩子的教育一样。虽然这对建立职业生涯很重要,但随之而来的劳动力是耐力的证明。1789年,本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)曾说过,电池老化和容量衰退就像死亡和税收一样不可避免。

电池诊断和监测技术落后于其他技术,但一场电池工业革命正在酝酿之中。在20世纪70年代,全世界都有计算机,但几乎没有软件。比尔·盖茨用个人电脑和共享软件改变了这一点。今天,世界是围绕电池发展的,但作为控制技术的一部分,却缺乏监管。未来的系统将评估电池性能在充电或通过快速测试,并使结果透明的电池用户和车队管理者一样。


关于作者

betway必威菲力滨官网Isidor Buchmann是Cadex Electronics Inc.的创始人和首席执行官。30年来,Buchmann一直在研究可充电电池在实际生活中的作用,他写过很多获奖文章,其中包括畅销书《便携式世界中的电池》,现在已经出版了第三版。Cadex专注于电池充电器、分析仪和监控设备的设计和制造。更多关于电池的信息,请访问www.www.aqua-ms.com;产品信息请登录www.cadex.com。

最后更新日期:2020年11月20日

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