Дизайн батарей: 95 фото лучших идей для стильного отопления

Содержание

95 фото лучших идей для стильного отопления

Причин, почему можно задуматься о замене старых батарей в своей квартире на более новые, масса: несоответствие их задуманному интерьеру помещения, внезапный засор, недостаточная теплоотдача и т.д.

Разнообразные фото размещения современных батарей в квартире говорят о том, что радиаторы давно прекратили быть громоздкой, неказистой деталью в интерьере, а наоборот, стали его украшением.

Ведь в настоящее время к продаже представлены отопительные системы различных видов, цветовых решений, дизайна, выбор из такого многообразия остается за покупателем.


Оглавление статьи:

Подробнее о разновидностях

Замена батареи в квартире — процесс достаточно ответственный, поэтому к его реализации необходимо подойти, учитывая различные нюансы и технические характеристики оборудования.

Для начала определимся, радиаторы какой конструкции лучше впишутся в интерьер вашего дома.

Они бывают:

  • панельные. Представляют собой цельную конструкцию, без деления на секции. Имеют конвекционные отверстия, позволяющие производить достаточно быстрый нагрев комнаты;
  • секционные. Как следует из названия, такие приборы состоят из секций. Их основное преимущество – допустимость увеличения мощности обогрева благодаря возможности присоединения дополнительных секций
  • трубчатые. Основа конструкции – стальной сердечник с рассеивающими пластинами. Детали такого типа радиатора сварены между собой, поэтому перед покупкой нужно точно знать необходимую мощность обогрева.

Наиболее часто встречающийся вариант в квартирах – секционное отопительное оборудование, так как панели могут не выдержать скачка давления в системе, а своеобразный внешний вид трубных батарей подойдет далеко не к каждому стилю, в котором оформлено помещение.

Основными требованиями при выборе и замене батарей отопления являются: их показатели теплоотдачи, способность перенести высокую нагрузку центральной системы (давление до 15 атм.

), презентабельный внешний вид, приемлемая стоимость, хорошее качество и износоустойчивость.


Для этого необходимо разобраться, какой материал используется для изготовления радиаторов, и изучить их основные свойства, в зависимости от применяемого в производстве сырья.

Алюминиевые конструкции отличает привлекательный внешний вид и хорошая теплоотдача. Но при покупке данного вида необходимо заострить внимание на наличие во внутренней полости специального полимерного покрытия, которое продлевает срок эксплуатации и защищает от неблагоприятного влияния теплоносителя.

Стальные батареи привлекают невысокой стоимостью, однако такой вариант лучше всего подойдет для частных домов, высокое давление в системе централизованного отопления может нанести серьезный вред изделию и значительно уменьшить срок его службы.

Чугунные радиаторы неприхотливы в использовании, имеют высокую прочность, износоустойчивы, не подвержены изменению своего качества при контакте с теплоносителем. Существенный недостаток этого материала – низкая теплоотдача. Так же существует ограничение на их установку в высотках, имеющих более девяти этажей.

Лучшие батареи отопления для квартиры – биметаллические. Такой вариант считается самым оптимальным за счет совмещения основных преимуществ стальных и алюминиевых радиаторов: сердцевина из стали обеспечивает устойчивость к высокому давлению, а корпус из алюминия – максимально возможную теплопроводность.

Медные радиаторы обладают высоким коэффициентом полезного действия, не боятся гидроударов, отличаются большой прочностью, не подвержены коррозии, имеют большой срок службы. Эти современные варианты имеют стильный дизайн, что позволит сделать их украшением любой комнаты.

Особенность, не позволяющая начать массовую установку батарей с такими прекрасными характеристиками в квартиры – их очень высокая стоимость.


Для справки, наиболее бюджетными вариантами являются чугунные и алюминиевые конструкции, изделия из стали и биметалла входят в среднюю ценовую категорию. Самые дорогие, обогреватели премиум–класса: медные.

Полезные советы

Собравшись менять батареи в квартире, обязательно узнайте и запомните, какими техническими характеристиками должен обладать отдельный радиатор для каждой комнаты.

Обратите внимание на то, чтобы отопительное оборудование:

  • было способно выдержать возможные гидроудары, скачки давления в центральной системе, без деформации и разгерметизации;
  • обладало устойчивостью к теплоносителю, содержащимся в нем агрессивным веществам;
  • имело максимальную нагревательную способность;
  • обеспечивало необходимую для обогреваемой площади теплоотдачу.

Подбирая лучшие батареи для своей квартиры, обязательно заострите внимание на следующих нюансах:

  • производительность;
  • выдерживаемое давление;
  • качество теплоносителя.

Если вы затрудняетесь с расчетом необходимой для вашего дома мощности изделия, то просто остановите выбор на радиаторе отопления с производительностью, идентичной ранее установленному. Превышение тепловой мощности незаконно.

Если радиатор выдерживает максимальное давление до 15 атм., то такое оборудование можно устанавливать в квартире. Оно гарантированно выдержит все возможные скачки и гидроудары в системе.

Теплоноситель – это вода, которая подается в отопительную систему. В неё добавляют различные агрессивные вещества, которые с течением времени образуют накипь, и под её воздействием может начаться разъедание металла и батарея начнет течь. В связи с этим в многоквартирных домах рекомендуется устанавливать радиаторы, устойчивые к теплоносителю.

Подключение радиатора отопления

Установка батареи, в соответствии с правилами и существующими ограничениями градообразующих предприятий, должна производиться специальными организациями, которые имеют право и разрешение на проведение работ в системах отопления.

Монтаж новых конструкций должен быть произведен специалистом, для этого необходимо обратиться на предприятие, обслуживающее ваш дом, и вызвать квалифицированного мастера.


Обратите внимание, отопительное оборудование должно оставаться на старом месте, так как схема подключения радиаторов зафиксирована в документах. При самовольном переносе батарей в будущем возникнут большие сложности при продаже квартиры.

Наиболее благоприятное время года для замены радиаторов – лето, так как слив воды из системы, необходимый для проведения таких работ, возможен только в неотопительном сезоне.

Замена батарей в квартире – ответственный процесс, требующий особого внимания и точности. Экономить на этом не стоит, чтобы не получить в холодное время года неприятный сюрприз, в виде ледяных радиаторов.

Подойдите к этому вопросу разумно, при необходимости проконсультируйтесь со специалистами, и только после полной уверенности в своем выборе приступайте к работам.

Фото батареи в квартиру


Вам понравилась статья? Поделитесь 😉  

Батареи отопления в интерьере | Блог L.DesignStudio

Батареи отопления являются ключевым элементом инженерных коммуникаций, от которого зависит комфортный микроклимат в помещении.

Еще несколько лет назад процесс интеграции батарей в дизайн интерьера был довольно сложным. Сами конструкции не отличались изяществом, их приходилось маскировать с помощью экранов и других вспомогательных конструкций, которые помогали вписать радиаторы в обстановку как можно аккуратнее.

К счастью, сейчас ситуация значительно улучшилась – радиаторы отопления становятся все более эстетичными, стильными и разнообразными. Их не нужно прятать от глаз, они сами по себе выглядят как интересные арт-объекты, которые делают интерьер еще более интересным и подчеркивают его уникальность.

Материалы

Чугунные

Этот материал прошел проверку временем, он является практически вечным. Чугунные батареи прекрасно проводят тепло, они не разрушаются, не ржавеют и не теряют своей эстетичности со временем. С точки зрения стилистики особенно эффектно выглядят такие радиаторы, выполненные в противоположных стилях – винтаж и современность. Модели с винтажными нотками могут иметь фактурный рисунок, напоминающий чеканку – это смотрится очень изысканно и благородно, такой вариант будет идеальным для классических интерьеров.

Современные батареи из чугуна могут иметь сложную геометрию, часто это очень необычные по форме конструкции, при взгляде на которые трудно подумать, что это батарея.

Алюминиевые

Радиаторы из этого металла получаются легкими. Алюминию можно придавать разную форму – благодаря этим свойствам материал широко применяется для создания батарей самой разной формы. Такие конструкции могут быть вертикальными или горизонтальными, причем первый вариант становится все более популярным.

Вертикальные радиаторы не обязательно должны заканчиваться на высоте условного подоконника, они могут быть намного выше, почти до потолка. Подобные решения отлично смотрятся на пустых стенах – здесь вертикальная батарея интересной формы становится отличным акцентом, который одновременно является важнейшим функциональным элементов.

Биметаллические

Они соединяют в себе все преимущества металлов, из которых выполнен радиатор. Такие модели по эксплуатационным свойствам являются самыми надежными и эффективными. Теплоноситель подается в такие радиаторы под высоким давлением и с большой скоростью, благодаря чему в помещении всего поддерживается комфортный микроклимат. Их внешний вид может быть каким угодно – все зависит от стилистики интерьера и Вашего выбора.

Стальные трубчатые

Изящные конструкции, которые являются очень практичными и гигиеничными, так как за ними легко ухаживать, чтобы поддерживать конструкцию в идеальной чистоте. Стальные трубы имеют еще один большой плюс — их можно изгибать, создавая изделия необычной формы.

Конвекторы

Конвекторное отопление является самым современным способом поддержания нужной температуры в квартире.

Принцип работы конвекторов заключается в том, что в этих системах для обогрева пространства используется естественная циркуляция теплого воздуха.

Существует 2 основных типа конвектора:

  1. Водяной;
  2. Электрический.

Водяные конвекторы позволяют контролировать микроклимат буквально в ручном режиме, что очень удобно. Но такие системы достаточно сложны в установке, для их монтажа требуется подведение трубопровода с горячей водой.

Электрические модели значительно проще с точки зрения установки, они считаются самыми современными и удобными в эксплуатации. Все, что для них нужно – это подключение к электросети через розетку.

Конвекторы можно устанавливать даже в пол – идеальное решение для тех, кто хочет по максимуму освободить пространство и убрать все лишние (и не совсем лишние) предметы из интерьера.

Батареи как элемент мебели

Принцип многофункциональности сейчас в тренде. И если Вам удастся превратить батарею в предмет мебели – это будет очень удобное и стильное решение.

Сейчас существуют такие радиаторы, которые могут представлять собой полки, столики и даже скамейки. Благодаря такому подходу необходимый прибор отопления обретает дополнительную роль в интерьере, которая не менее важна, чем создание комфортного микроклимата. Когда батареи включены, пользоваться такой мебелью особенно приятно – здесь всегда очень тепло и уютно.

Важно: такие решения должны быть хорошо продуманными, в идеале – готовыми к эксплуатации. Обычную батарею нельзя по своему желанию переделать в предмет мебели, так как это будет слишком опасно – если конструкция не выдержит нагрузку, это приведет к аварии. Самый безопасный и эстетичный вариант – заменить устаревшие батареи на современные модели, которые не только дают тепло, но и делают Ваш дом более красивым и уютным.

Конфликт дизайна и батарей | Какие решения наиболее функциональны

Стремление к нетривиальным интерьерам часто приводит к конфликтам между эстетикой дизайна и функциональностью помещения. Самые «оригинальные» решения приводят к неудачным экспериментам с радиаторами отопления. В результате последние не могут нормально греть, что приводит к отвратительному микроклимату в помещении – его владельцы попросту замерзают и наспех возвращают батареи на место, уже не заботясь об эстетике.

Перенос радиаторов отопления

Эксперты настоятельно не рекомендуют передвигать батареи в погоне за оригинальностью интерьера. Это решение подходит для некоторых европейских стран, но никак не для средней полосы России и тем более для регионов с более суровым климатом. Перенос батарей потребует сложного проектирования и согласования документов со многими инстанциями – последние могут попросту отказать владельцу помещения в изменении структуры системы отопления.

Не рекомендуется переносить батареи и из практических соображений. Обратите внимание: в большинстве российских квартир радиаторы всегда располагаются под оконными проемами. Делается это для создания тепловой преграды потокам холодного воздуха, поступающего с улицы в зимний период. Если передвинуть батареи на внушительное расстояние от окна, то рядом с ним будет холодно, что приведет к снижению общей температуры в помещении.

В результате в комнате станет заметно прохладнее, а участок вблизи окна станет попросту некомфортной для нахождения человека – здесь уже не удастся расположить диван, кровать или письменный стол. Можно попытаться компенсировать потерю тепла встроенным в пол конвектором с большой мощностью, однако вам опять же понадобятся сложные инженерные расчеты и проектирование. Такое решение точно не будет простым и экономичным.

Нестандартные формы

Большинство «дизайнерских» радиаторов с необычными формами в большей степени представляют собой декоративные предметы, нежели элементы системы отопления. Они почти всегда имеют меньшую теплоотдачу в сравнении с типовыми батареями. Если вы категорически не готовы отказываться от подобных решений – «подстрахуйте» их теплым полом, конвекторами или другим дополнительным обогревом, либо увеличьте количество необычных радиаторов.

Исключение в этом плане составляют лишь батареи высотой более 1 метра – их теплоотдача сравнима с классическими радиаторами именно благодаря габаритам.

«Утопленные» в стенах радиаторы

Даже многообразие форм, габаритов и оттенков современных отопительных приборов не убеждает владельцев нетривиальных интерьеров в целесообразности установки классических батарей. Они решают и вовсе избавиться от них, по крайней мере визуально, и скрыть радиаторы в стенах. Для этого устанавливается неглухой экран, который закрывает переднюю часть конструкции. Теплоотдача в результате снижается, но несущественно – для компенсации потери тепла необходимо добавить пару секций к батарее.

Решение актуально при использовании алюминиевых и биметаллических радиаторов, которые позволяют направлять потоки воздуха как вперед, так и вверх. При отсутствии широкого подоконника над батареей объема тепла будет более чем достаточно. Сложнее со скрытыми в полностью скрывающих радиаторы шкафами – они препятствуют распространению тепла и приводят к его существенным утратам (40% и более).

В теории проблему можно решить следующим образом: скрыть в оборудованном под окном шкафу только конвектор, с которого будет снят кожух. В результате теплый воздух будет прогоняться с большей силой, что поможет вытолкнуть его за пределы конструкции.

Размещение радиаторов за мебелью

Еще один популярный способ навсегда убрать с глаз батареи – спрятать их за мебелью, поставив вплотную диван, кресло или шкаф. Однако решение не самое правильное: конструкция будет забирать значительную часть тепла и от постоянно воздействующих на нее потоков горячего воздуха материал быстро высохнет и придет в негодность. Особенно уязвимыми к воздействию температур оказываются элементы интерьера, выполненные из ДСП.

Вывод: не ставьте мебель вплотную к батареям, даже если вам кажется, что это невероятно удачное, красивое и практичное решение. Оставляйте зазор не менее 15 см между поверхностью конструкции и радиатором.

Отказ от батарей

Бесконечное стремление к нестандартным решениям побуждает владельцев помещений вообще отказаться от классических радиаторов отопления и найти им альтернативу в виде полностью скрытых в стеновых конструкциях конвекторов или все тех же «теплых полов». Однако на большей части территории России такое решение будет неправильным. Такие обогреватели способны компенсировать только минимально низкие температуры – за окном не должно быть менее -5С.

Если же столбик термометра опустится еще ниже, то те же «теплые полы» для полного обогрева помещения придется раскалить до такой степени, что вы не сможете передвигаться по ним даже в очень плотных носках – ногам попросту будет очень горячо. Можно допустить сочетание такого варианта с установленными в напольном покрытии конвекторами – разместить их лучше непосредственно под окнами. Однако это очень дорогое решение, которое потребует сложного проектирования и многоэтапного согласования с надзорными органами.

Учтите, что водяные «теплые» полы запрещены в абсолютном большинстве многоквартирных домов. Что же касается электрических, то они будут потреблять столько энергии, что на выплаченную за коммунальные услуги сумму вы без проблем могли бы купить билет в теплые страны и переждать холодную зиму там.

Как создать оригинальный дизайн интерьера без удара по системе отопления?

Вы можете покрасить радиатор практически в любой цвет, который будет гармонировать с палитрой выбранного дизайнерского решения. Выберите безопасные термостойкие краски, которые при нагреве не испаряют токсичных веществ.

Не повлияют на отдачу тепла и всевозможные аксессуары вроде ручек, полок и штанг, предназначенных для крепления к батареям. Около них можно с легкостью устроить сушилку или соорудить спальное место для домашнего животного.

Крайне важно, чтобы работающий над проектом помещения дизайнер имел инженерное образование или приглашал инженера для консультаций. В этом случае даже при наличии риска потери тепла можно подобрать вариант для его минимизации или сведения к нулю.

См также:

Отзывы о радиаторах отопления

Отзывы об алюминиевых радиаторах

Отзывы о биметаллических радиаторах

Чугунные дизайн-радиаторы отопления (батареи), цены

Несмотря на появление многих современных материалов для батарей, хорошо знакомые чугунные радиаторы по-прежнему пользуются популярностью у потребителей.

Радиатор, изготовленный из чугуна, хорошо передает тепло, даже после отключения удерживает высокую температуру, работает с разными теплоносителями. Производители не снимают эти устройства с производства, при этом их дизайн и технические характеристики постоянно улучшаются.

У чугунных радиаторов имеется длинный ряд несомненных преимуществ, прежде всего это: 

  • длительный срок эксплуатации – не менее 50 лет;
  • высокая теплопроводность;
  • способность работать от разных теплоносителей;
  • независимость от наличия электроэнергии;
  • способность долгое время сохранять тепло;
  • простая установка – для подключения к центральной системе отопления не требуется покупать дополнительное оборудование;
  • различные варианты исполнения – количество секций выбирает покупатель;
  • способность выдерживать температуру носителя до 150 ˚С;
  • способность работать при значительном внутреннем давлении теплоносителя;
  • дешевизна;
  • устойчивость к коррозии – благодаря антикоррозийному внутреннему покрытию.

Батареи отливают из чугуна, который прочен и долговечен, а их секции соединены между собой ниппелями, имеющими дополнительную герметизацию. Производители выпускают разные модели: из одной или двух секций, а также многосекционные радиаторы.

Практически все радиаторы отопления из чугуна имеют ребристую поверхность, отличаясь толщиной ребер. Модели с тонкими ребрами, которые отдают больше тепла, стоят несколько дороже.

Для того, чтобы отопительные устройства могли также выполнять декоративные функции, чугунные дизайн-радиаторы могут иметь самый различный внешний облик. Встречаются модели радиаторов в виде старинных каминов, секции, украшенные лепниной, кованым узором или рисунками. Цвет поверхности чугунных батарей так же может варьироваться – благодаря порошковым красителям, выдерживающим высокие температуры, можно найти изделия не только однотонной, но и сложной, комбинированной окраски.

Вы сможете найти такую батарею отопления, которая станет украшением интерьера вашего дома. Разумеется, подобные дизайнерские изделия имеют более высокую цену, но все равно являются вполне доступными.

Звоните сейчас, чтобы выбрать свой дизайн-радиатор, оформить заказ и доставку домой, в офис или на склад.

Итальянские дизайн радиаторы Global | Итальянские дизайн батареи Глобал


Sebino

Дизайн-радиаторы

Итальянские дизайн радиаторы Global

Итальянские дизайнерские радиаторы модели Ekos & Ekos Plus сразу после выпуска стали популярными и захватили ведущее положение среди алюминиевых радиаторов. Неудивительно, ведь компания Global занимается выпуском аналогичной продукции с 1971 года, потому каждая новая модель сочетает в себе отработанные и выверенные технологии с новинками в дизайне, а в разработке принимают участие ведущие специалисты.

В качестве базового материала при производстве радиаторов данной серии используется сплав алюминия и кремния EN AB-46100. Такая конструкция отлично переносит механические нагрузки, устойчива к истиранию из-за низкого качества воды. С внутренней стороны радиаторы обрабатываются защитным напылением, что делает их устойчивыми к образованию коррозии, не даёт разрушаться от воздействия теплоносителя плохого качества. Прочность лакокрасочному покрытию придает специальный двухэтапный метод окрашивания, заключающийся в анафорезе и напылении красящего материала.

Как бы доказывая, что Ekos & Ekos Plus – прочный и надежный отопительный прибор, компания предоставляет на него гарантию сроком на 10 лет (считается с момента выпуска). Гарантийные обязательства охватывают замену секций, если пользователь обнаруживает дефекты или доказывает непригодность батареи к эксплуатации. Однако важно, чтобы радиатор был установлен по всем правилам, указанным в руководстве для пользователя.

Красивый и экономный. Итальянский дизайн-радиатор Global Ekos & Ekos Plus

Экономия при использовании моделей Ekos & Ekos Plus достигается благодаря высокой эффективности радиаторов. При небольшом размере, что экономит расход воды, батарея обладает высокими показателями теплоотдачи, что подтверждено испытаниями Миланского Политехнического института (в соответствии со стандартом UNI EN 442-2). Этому способствуют и свойства алюминия: он быстро нагревается и отдает тепло, медленно остывает. Все это обеспечивает комфортный обстановку в помещении.

Регулировать температурный режим с данными моделями легко: их можно оснастить терморегуляторами и настроить температуру так, чтобы даже самому требовательному человеку было комфортно.

Ниже представлены характеристики радиатора Ekos Plus.

Модель Высота
(мм)
Длина
(мм)
Глубина
(мм)
Межосевое
расстояние (мм)
Размер
резьбы
Масса
кг
Ёмкость
л
ΔT 50°C
Вт
ΔT 50°C
Ккал/час
ΔT 60°C
Вт
ΔT 60°C
Ккал/час
ΔT 70°C
Вт
ΔT 70°C
Ккал/час
Экспонента
n
Коэффициент
Км
Цена
Ekos Plus 2000 2070 50 95 2000 1″ 3,34 0,65 196 169 250 215 307 265 1,33285 1,06514 по запросу Где купить
Ekos Plus 1800 1870 50 95 1800 1″ 3,05 0,59 178 154 227 196 279 240 1,33883 0,94330 по запросу Где купить
Ekos Plus 1600 1670 50 95 1600 1″ 2,76 0,53 160 138 204 176 251 217 1,34480 0,82963 по запросу Где купить
Ekos Plus 1400 1470 50 95 1400 1″ 2,46 0,49 143 123 182 157 223 193 1,32938 0,78649 по запросу Где купить
Ekos Plus 1200 1270 50 95 1200 1″ 2,16 0,44 126 109 160 138 196 169 1,31396 0,73725 по запросу Где купить
Ekos Plus 1000 1070 50 95 1000 1″ 1,88 0,36 109 94 138 119 169 146 1,28835 0,70844 по запросу Где купить
Ekos Plus 900 970 50 95 900 1″ 1,73 0,31 101 87 128 110 156 134 1,27555 0,68929 по запросу Где купить
Ekos 800/95 868 50 95 800 1″ 1,77 0,68 87 75 110 95 134 116 1,29916 0,53732 по запросу Где купить
Ekos 700/95 768 50 95 700 1″ 1,49 0,63 78 67 98 85 120 104 1,29022 0,49989 по запросу Где купить
Ekos 600/95 668 50 95 600 1″ 1,36 0,58 69 60 87 75 106 92 1,28127 0,46027 по запросу Где купить
Ekos 500/95 568 50 95 500 1″ 1,11 0,50 61 53 76 66 93 80 1,26879 0,42369 по запросу Где купить
Ekos 800/130 883 50 130 800 1″ 1,92 0,66 108 93 137 118 168 145 1,29675 0,67867 по запросу Где купить
Ekos 600/130 683 50 130 600 1″ 1,56 0,54 87 75 110 95 133 115 1,27355 0,59635 по запросу Где купить

При выгодных характеристиках Ekos & Ekos Plus не уступают другим моделям по дизайну. Также данные итальянские дизайн-радиаторы обладают приятными полукруглыми формами и небольшими размерами, потому найдут свое место и в классическом, и в современном интерьере.

Новый дизайн батарей может помочь солнечной и ветровой энергетике

Создано 29.04.2013 23:36
Автор: Александр Иващенко

Ученые из Департамента Энергетики США и Стэнфордского Университета (Stanford University) разработали дешевую и долговечную батарею, которая может помочь ветряной и солнечной энергетике стать основным источником электричества.

«Чтобы использовать ветровую и солнечную энергию в больших масштабах, нам нужны эффективные батареи, сделанные из дешевых материалов», говорит Yi Cui, профессор материаловедения в Стэнфордском Университете. «Мы считаем, что наша новая батарея может быть лучшим решением для регулирования перепадов энергии от альтернативных источников энергии».

На сегодняшний день структура электрических сетей не позволяет иметь большие и резкие колебания мощности, вызванные изменениями в световом излучении и силе ветра. При объединении и интегрировании в сеть солнечной и ветровой энергии, системы аккумулирования должны сглаживать резкие перепады входной мощности – накапливать излишки электричества и разряжаться во время падения мощности.

Среди наиболее перспективных батарей для систем хранения энергии в прерывистых сетях — «потоковые» батареи. Они позволяют легко масштабировать свою конструкцию до необходимых размеров. Новая потоковая батарея, разработанная группой Yi Cui, намного проще своих аналогов, более дешевая и потенциально жизнеспособная для крупномасштабного производства.

Сегодняшние потоковые батареи прокачивают два типа разной жидкости через камеру взаимодействия, где растворенные молекулы подвергаются химическим реакциям, которые позволяют накапливать или отдавать энергию. Камера содержит мембрану, которая позволяет незадействованным в реакциях ионам проходить между жидкостями, в то время как активные ионы физически отделены. Такой дизайн батарей имеет два основных недостатка: высокая стоимость жидкостей из-за содержания таких редких материалов как ванадий, особенно в больших количествах для сетевых хранилищ, и мембрана, которая также стоит дорого и требует частого обслуживания.

Новая батарея из Стэнфордского Университета использует только один поток молекул и вообще не требует никаких мембран. Молекулы жидкости в основном состоят из относительно недорогих лития и серы. Жидкость  взаимодействует с кусочком лития, который имеет барьерное покрытие для предотвращения прохождения электронов и разрушения металла. При разрядке, молекулы с названием полисульфиды лития, поглощают ионы лития. При зарядке, ионы возвращаются в жидкость. Весь молекулярный поток происходит в органическом растворителе, что позволяет избежать проблем с коррозией.

«В первых лабораторных тестах новые батареи сохраняют превосходные характеристики после 2000 циклов зарядки-разрядки, что эквивалентно 5,5 годам ежедневного использования», говорит Yi Cui.

Для демонстрации новой концепции, ученые создали миниатюрную систему из стеклянной колбы. При добавлении раствора полисульфида лития, батарея начинает производить энергию и загорается лампочка LED.

В будущем, команда ученых планирует сделать систему лабораторного масштаба для оптимизации процессов хранения энергии и обнаружения потенциальных инженерных проблем.

Источник: Stanford University.

Дизайн батарей на кухне, фото, видео

В большинстве современных кухонь под окнами находятся батареи. Как правило, эти конструкции имеют не очень эстетичный вид и нуждаются в красивом оформлении. Декоративные экраны помогают замаскировать отопительные приборы от посторонних глаз и придать им более стильный и привлекательный внешний облик.

 

 

 

 

 

Экраны и радиаторные решетки могут прекрасно вписаться в интерьеры, выполненные в любых стилевых решениях. Они изготавливаются из самых разнообразных материалов, таких как металл, МДФ, пластик, стекло или ротанг. На современном рынке представлены изделия, которые имеют разные размеры и конфигурации. Декоративные экраны обладают не только эстетическими свойствами, но выполняют практическую функцию, они предотвращают попадание в батареи пыли и грязи, а также увеличивают эффективность отопительного прибора.

 

 

 

 

 

 

  • Деревянные изделия производятся из различных древесных пород, но самыми популярными считаются экраны из дуба, сосны или ясеня. Хвойные породы для их изготовления использовать не рекомендуется, так как при нагревании, на экране могут появиться смолянистые вещества, которые негативно скажутся на его внешнем виде. Деревянные экраны считаются одними из самых эстетичных способов декорирования батарей. К тому, же это очень экологичный и влагоустойчивый материал, который не приносит вреда здоровью. Как правило, такие изделия изготавливаются по индивидуальным заказам, им можно придать стильный и неповторимый вид, превратив в одну из основных изюминок кухни.  Стоимость на экраны во многом зависит от древесной породы, которая применяется при их производстве. Если они делаются из ценных пород деревьев, да еще и обрабатываются краснодеревщиком, то цена на них будет достаточно высока. Подобные конструкции выглядят как настоящие произведения искусства и отлично вписываются в помещения, выполненные в классическом стиле или в стиле кантри. Для того чтобы деревянные изделия служили долго, не стоит экономить на материале, так как выбор бюджетного варианта приведет к тому, что на экране появятся дефекты и он в скором времени потеряет свой товарный вид.
  • Пластиковые экраны считаются одним из наиболее экономичных способов декорирования отопительных приборов. Однако нужно иметь в виду, что такие конструкции не очень экологичны и долговечны, особенно, если используется некачественный материал, так как при нагревании он может расплавиться и выделять в воздух вредные испарения.
  • Демократичную цену имеют экраны из МДФ. Внешне они представляют собой имитацию древесных пород. По своим техническим характеристикам они практически ни в чем не уступают изделиям из дерева. Такие экраны экологичны, влагостойки, имеют длительный срок эксплуатации, устойчивы к плесени и грибкам. К тому же, из них можно изготавливать конструкции самой разнообразной сложности и наносить на них различный декор, так как они хорошо поддаются механической обработке. 
  • Металлические изделия обычно производятся из листовой тонкой стали и окрашиваются при помощи порошкового метода. Технология их изготовления достаточно проста, поэтому такие декоративные экраны имеют доступную цену. Они отличаются несколько примитивным дизайном, но, тем не менее, имеют неплохие эксплуатационные свойства, хотя и уступают в долговечности деревянным изделиям. Покрытие этих конструкций делает их долговечными и защищает материал от коррозии.
  • Стеклянные экраны традиционно считаются самыми дорогими конструкциями. Они обычно выполняются из матового или цветного стекла и имеют на своей поверхности оригинальный рисунок. Такие изделия великолепно смотрятся на кухнях, оформленных в современных стилях. Однако, несмотря на свой уникальный внешний вид, экраны из стекла не очень практичны, так как этот материал может не выдержать различных механических воздействий и ударов.

 

 

Видеоподборка экраны для батарей:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Услуги по проектированию и производству аккумуляторных батарей


Проверенные инновационные решения для батарей

Epec Engineered Technologies — опытный проектировщик, разработчик и производитель инновационных решений для питания аккумуляторов. Благодаря более чем 70-летнему опыту работы мы построили современное производственное предприятие ISO9001: 2015 за пределами Бостона, штат Массачусетс. , а также стратегические производственные площадки по всему миру для обеспечения рентабельного крупносерийного производства. Epec управляет сложными клиентскими программами, используя собственные возможности проектирования, инструментов, программирования, регулирования и тестирования.

Мы предлагаем конструкции как для первичной, так и для вторичной химии, включая щелочные, NiMH, NiCd, первичные литиевые и новейшие литий-ионные или литий-полимерные батареи.Наша цель — предложить полную поддержку проектирования аккумуляторов, чтобы помочь создать индивидуальный блок с оптимальными размерами, емкостью, напряжением и диапазоном рабочих температур для удовлетворения множества различных требований приложений.


Дизайн и производственные услуги

В компании Epec Engineered Technologies мы предоставляем предварительное руководство по проектированию и услуги по проектированию в следующих областях:

  • Выбор химического состава батарей, включая литий-ионные, литий-полимерные, литий-железо-фосфатные, никель-металлогидридные, щелочные и некоторые герметичные свинцово-кислотные.
  • Выбор/конструкция зарядного устройства для аккумуляторов – будь то стандартное готовое или полностью разработанное по индивидуальному заказу.
  • Предложения по указателю уровня заряда батареи на основе применения, чтобы включить новейшие продукты и программное обеспечение TI.
  • Рекомендации по схемам безопасности аккумуляторов — будь то стандарт для базовой химической защиты лития или специально разработанные для поддержки конкретных требований.
  • Предложения по конструкции батареи, включая все, от химии и выбора элементов до конструкции BMS и рекомендаций по корпусу с разработкой дизайна.
  • Руководство по архитектуре системы.
  • Нормативное руководство, включающее все требования, которыми управляет Epec, включая сертификаты UN, UL и IEC.
  • Производственное испытательное оборудование — специально спроектированное и разработанное для поддержки проектов с небольшими и большими объемами.

Мы предоставляем полный комплекс услуг «под ключ» по разработке продукции, производству аккумуляторов, зарядных устройств и аккумуляторных блоков со встроенным управлением BMS.


Портативная силовая конструкция


Поддержка машиностроения, включая:

  • Пластмассовая конструкция с трехмерным моделированием.
  • Прототипы
  • SLA и полиуретановые быстродействующие пресс-формы для поддержки разработки прототипов и мелкосерийных проектов.
  • Конструкция производственной оснастки с возможностью ультразвуковой сварки и литья под давлением для поддержки крупносерийного производства.
  • Индивидуальные этикетки и накладки с любыми пользовательскими функциями, клеями, цветами, тиснением и различными материалами в соответствии со стандартами UL.


Электротехника, проектирование и компоновка печатных плат, включая:

  • Оптимизация конструкции печатной платы
  • Схема захвата
  • Гербер-файлы

Индивидуальный дизайн батареи, зарядного устройства и указателя уровня топлива, включая:

  • Макеты печатных плат
  • Схемы
  • Гербер-файлы
  • Полная спецификация (ведомость материалов)
  • Рекомендации по материалам корпуса и поддержка дизайна

Разработка встроенного ПО

  • Разработка пользовательского аккумулятора и пользовательского системного интерфейса.
  • Встроенная прошивка — это микросхема флэш-памяти, в которой хранится специализированное программное обеспечение, работающее в микросхеме встроенного устройства, для управления его функциями.

Проектирование и разработка автоматизированного производственного испытательного оборудования


Опыт команды аккумуляторов

У нас есть ключевые члены команды, которые активно работают в отрасли аккумуляторов и зарядных устройств с 1996 года. Наша команда аккумуляторов имеет более чем 22-летний опыт работы в военной, медицинской, промышленной и потребительской отраслях, что дает Epec явное преимущество, когда разработка и квалификация конструкций батарей для использования в этих отраслях.

Опыт Epec включает в себя новаторскую разработку индивидуальных цепей безопасности и зарядных устройств для литий-серной химии. У нас есть большой опыт в разработке цепей безопасности, датчиков расхода топлива и зарядных устройств для литий-ионных и литий-полимерных химических соединений. В результате наша команда получила множество патентов в своей области работы.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Программные инструменты для проектирования аккумуляторов | Исследование транспорта и мобильности

В рамках автоматизированного проектирования аккумуляторов для электромобилей (CAEBAT) проект, NREL разработала программные инструменты, чтобы помочь проектировщикам аккумуляторов, разработчикам, а производители создают доступные высокоэффективные литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы для электромобилей нового поколения (EDV).

Разработка батареи по циклу сборки-оценки-разборки требует много времени и средств. Программные инструменты CAEBAT можно использовать для:

  • Конструктивные аккумуляторные элементы и блоки
  • Сократить процессы прототипирования и производства аккумуляторов
  • Повышение общей производительности, безопасности и срока службы батареи
  • Сократить расходы, связанные с разработкой и производством аккумуляторов.

Исследования CAEBAT привели к созданию моделей альтернативно сложенных, намотанных и крупноформатных цилиндрическое ячеистое исполнение, а также пакетные тепловые сети. Командам CAEBAT удалось Компания NREL объединила новые и существующие модели аккумуляторов в коммерчески доступные программное обеспечение, используемое в промышленности для минимизации циклов проектирования и оптимизации аккумуляторов для увеличения производительность, безопасность и срок службы.

Эти инструменты, разработанные CAEBAT, включают:

  • Fluent 15 (ANSYS) . Этот флагманский пакет включает в себя инструменты моделирования аккумуляторов и программирование приложений. интерфейс к многомасштабной многодоменной модели (MSMD) NREL в программном обеспечении ANSYS CAEBAT, предоставляя отраслевым пользователям доступ к новейшим современным моделям NREL.
  • STAR-CCM+ (CD-adapco) .Это программное обеспечение содержит модули моделирования батарей, разработанные в рамках CAEBAT.
  • AutoLion-3D (EC Power) . Этот пакет моделирования может использоваться для моделирования аспектов безопасности батареи, в дополнение к к электрохимико-термическому моделированию.

Группа CAEBAT использовала предиктивную компьютерную модель моделирования батареи MSMD от NREL. в разработке этих инструментов для устранения взаимодействий между несколькими физическими явлениями, происходящими в различных масштабах длины и времени.Узнайте больше о модели MSMD.

NREL предоставил CAEBAT техническую поддержку по электрохимическому и тепловому моделированию. команд, поскольку они работают независимо друг от друга, разрабатывая и проверяя инструменты, основанные на различных химического состава, геометрии ячеек и конфигураций аккумуляторных батарей.

Контакт

Кэндлер Смит

Электронная почта
303-275-4423

Шрирам Сантанагопалан

Электронная почта
303-275-3944

 

Разработка лучшей батареи с помощью машинного обучения

фото: Аргоннская национальная лаборатория вырезано с измененным размером из Flickr

Эван Рид, материаловедение и инженерия

Твердотельные литий-ионные аккумуляторы обещают стать более безопасными и долговечными альтернативами обычным аккумуляторам, способными значительно улучшить электрификацию транспортного сектора. Основным технологическим узким местом для создания высокоэффективной твердотельной батареи является определение подходящего материала с твердым электролитом. Попытки найти многообещающие твердые электролиты в стиле «угадай и проверь» предпринимались в течение последних нескольких десятилетий с ограниченным успехом. Количество изученных материалов, вероятно, колеблется от десятков до нескольких сотен, но известно более 10 000 материалов, которые могут быть перспективными электролитами. Этот проект будет использовать разработки в области методов машинного обучения, чтобы эффективно и действенно учиться на данных, полученных из прошлых успехов и неудач.Эти алгоритмы позволяют проводить скрининг десятков тысяч материалов, которые ранее не изучались для применения в батареях — процесс, который при использовании обычных методов занял бы еще несколько десятилетий. Этот подход может сломать старую парадигму догадок и проверок, ускоряя продвижение к производству высокопроизводительных твердотельных батарей.

 Прочитайте обзорную статью об этом проекте

Публикации и СМИ

Материалы с твердым электролитом могут повысить безопасность и производительность литий-ионных аккумуляторов Сентябрь 2020 г.

«Отбор миллиардов кандидатов на твердые литий-ионные проводники: подход к переносу обучения для небольших данных», Журнал химической физики, июнь 2019 г.

Новый алгоритм действует как программное обеспечение для распознавания лиц для материалов Stanford Engineering, январь 2019 г.

«Обнаружение твердых литий-ионных проводящих материалов с помощью машинного обучения», Химия материалов, ноябрь 2018 г.

победителей TomKat вошли в список Forbes 30 в возрасте до 30 лет в области энергетики, ноябрь 2018 г.

«Комплексный компьютерный скрининг более 12 000 кандидатов на твердые литий-ионные проводящие материалы» Energy & Environmental Science  10 (2017): 306-320.

«Исследователи района залива нашли способы предотвратить взрыв литий-ионных аккумуляторов», ABC7 San Francisco News, февраль 2017 г.

«Исследователи из Стэнфорда работают над решением проблемы взрыва литий-ионных аккумуляторов» KCBS San Francisco News, декабрь 2016 г.

«Больше никаких горящих батарей? Стэнфордские ученые обращаются к ИИ для создания более безопасных литий-ионных батарей», Stanford News, декабрь 2016 г. (также опубликовано на ScienceDirect).

Награжден 2016 г.

 

Создание более совершенных электрических батарей для аккумуляторных электромобилей

Во всем мире спрос на электромобили высок, что вызывает ожесточенную конкуренцию между многими компаниями за лидерство в области затрат и технологий.Если они смогут улучшить аккумуляторные элементы и аккумуляторы, на которые приходится от 35 до 50 процентов стоимости автомобиля, они могут значительно увеличить потенциальную прибыль.

В этой статье рассматривается китайский рынок аккумуляторов, более подробно рассматривается химический состав элементов, дизайн элементов и аккумуляторные блоки, чтобы помочь участникам рынка понять последние разработки и новые возможности.

Китайский рынок аккумуляторных батарей для электромобилей

С 2014 года китайский рынок электромобилей ежегодно растет примерно на 80 процентов.Это по-прежнему крупнейший рынок в мире, на который в 2020 году пришлось 1,1 миллиона продаж BEV по сравнению с 800 000 в Европе. Доля Китая на мировом рынке упала с 57 процентов в 2019 году до чуть менее 50 процентов в 2020 году в результате недавнего роста продаж электромобилей в Европе. Тем не менее, ожидается, что Китай останется лидером по продажам электромобилей: согласно нашей модели электрификации McKinsey, в 2030 году будет продано около 9,0 миллионов единиц по сравнению с примерно 5,5 миллионами в Европе.

Помимо того, что Китай является мировым лидером продаж, он также в значительной степени самодостаточен, когда речь идет о производстве электромобилей.Местная экосистема поставщиков в стране может производить все детали уровня 1 и уровня 2, такие как аккумуляторные элементы, компоненты аккумуляторных батарей и модули трансмиссии. В 2019 году на пять ведущих китайских компаний приходилось 45 процентов мирового рынка сотовой связи. Более мелкие местные поставщики, в том числе поставщики сырья и компонентов упаковки, быстро расширяются и становятся достаточно крупными, чтобы обслуживать как внутренний, так и мировой рынки.

Китайские электромобили

предлагают очень конкурентоспособное соотношение цены и дальности по сравнению с их международными аналогами, отчасти из-за недавних скачков в технологии аккумуляторов.Например, в 2017 году китайские OEM-производители уже использовали технологию LFP для низкопроизводительные транспортные средства и ячейки на основе NMC для высокопроизводительных. Большинство из них также создавали автомобили с ячейками на основе NMC второго поколения (то есть NMC532). Напротив, западные OEM-производители, за одним исключением, все еще экспериментировали с первым поколением элементов на основе NMC и элементов на основе оксида лития-марганца.

Хотя большинство OEM-производителей сейчас используют аккумуляторные элементы на основе NMC, у Китая по-прежнему есть преимущество. Два китайских OEM-производителя представили NMC811, технологию последнего поколения, на внутреннем рынке в начале 2019 года, за несколько лет до того, как этот тип ячеек появился на западном рынке.Точно так же один китайский OEM-производитель уже внедрил технологию Cell-to-Pack в модели BEV, которая уже находится в пути. Эта технология напрямую интегрирует элементы в аккумуляторную батарею без модулей батарей.

Мы ожидаем, что китайские OEM-производители сохранят свои позиции лидеров аккумуляторных технологий. Следующий скачок будет связан с технологией «ячейка-шасси», при которой аккумуляторные элементы напрямую интегрируются в шасси без батарейных блоков.

Аккумуляторные технологии и возможности повышения производительности

Чтобы изучить решения и продукты, применяемые в различных автомобилях, мы рассмотрели десять моделей BEV из эталона с датой начала производства с 2015 по 2020 год.В каждом из них мы разобрали батарейные блоки и проанализировали элементы вплоть до химического состава основных компонентов. Наша оценка включала электрический анализ, анализ пористости по размерам частиц, анализ электролитов, измерения веса и размеров, а также исследование состава и абсорбции активного материала (Приложение 1).

Экспонат 1

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами.Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Химия клеток: ожидается дальнейшее превращение NMC811 в товар, в то время как LFP представляет собой ценовое преимущество для экономичных автомобилей

Химическая разбивка аккумуляторов для автомобилей в нашей выборке была следующей:

  • 1 ЛФП
  • 5 NMC532
  • 2 NMC622
  • 2 NMC811

NMC811, представляющий собой самую передовую клеточную химию в нашем образце, имеет самую высокую плотность энергии.

Самый популярный химический состав в наших эталонных моделях, NMC532, теперь имеет преимущество в цене.

В 2018 и 2019 годах и, в меньшей степени, в 2020 году катодный активный материал NMC811 и элементы на основе NMC811 имели высокую рыночную цену по сравнению со стоимостью их сырья. Эта надбавка может быть в значительной степени связана с ограниченной доступностью NMC811 и его высокой производительностью, но более высокие производственные затраты также являются фактором. Дополнительные расходы связаны с необходимостью более тщательного контроля влажности и использования другого источника лития.

Хотя NMC811 сейчас дороже, чем NMC532, затраты на сырье на самом деле ниже. Мы ожидаем, что высокая ценовая надбавка к затратам на сырье, которая может достигать 80 процентов, будет уменьшаться, пока не достигнет примерно 50 процентов — надбавки, которая сейчас выплачивается за сырье NMC532 (Иллюстрация 2).

Экспонат 2

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Более низкая стоимость NMC811 в сочетании с улучшенной плотностью энергии и потенциально большим пробегом не позволит ячейкам на базе NMC532 оставаться конкурентоспособными. Во многих случаях производители BEV, вероятно, перейдут на ячейки на базе NMC811, чтобы получить преимущества в стоимости и производительности.

По сравнению с ячейками NMC, ячейки на основе LFP имеют несколько более низкую стоимость сырья в расчете на кВтч.Состав катодного активного материала (КАМ) в этих ячейках очень близок к составу фосфатов, используемых в качестве пищевых добавок, а поскольку требования к чистоте также аналогичны стандартам пищевой промышленности и не требуют контроля влажности, как это делает NMC, материальные затраты на килограмм (кг) для LFP ниже, чем для NMC. Кроме того, технология производства ячеек LFP более устоялась, чем у NMC, что снижает надбавку к цене на сырье до 35 процентов (намного ниже, чем 50 процентов для NMC532). Более устоявшаяся технология производства также приводит к более низкой цене за кВт·ч для аккумуляторов LFP, даже с учетом их более низкого напряжения и емкости.

Более устоявшаяся технология производства приводит к более низкой цене за кВт·ч для аккумуляторов LFP, даже с учетом их более низкого напряжения и емкости.

OEM-производители

могут либо перейти с NMC532 на NMC811, как описано выше, либо сэкономить средства, переключившись на LFP. Переход с NMC532 на LFP существенно не меняет вес на кВтч на уровне упаковки, поэтому запас хода остается прежним, а затраты снижаются.При сравнении двух проанализированных нами автомобилей — одного с LFP и одного с NMC532 — мы обнаружили, что переход с NMC532 на LFP увеличит вес аккумуляторной батареи всего на 4 процента, но снизит затраты примерно на 20 процентов (рис. 3).

Экспонат 3

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]ком

Ячейки на основе LFP в нашем эталонном анализе являются самыми маленькими призматическими ячейками среди набора батарей, которые мы рассмотрели. Их небольшой размер увеличивает стоимость неактивного сырья для элемента в расчете на кВт-ч, например, материалов для контейнеров и клапанов элемента, но также помогает лучше рассеивать тепло, выделяемое во время работы.

Переход с NMC на LFP обеспечивает упрощенную архитектуру пакета и дополнительную экономию средств. В разобранной нами модели верхняя оболочка пакета, как и упаковка модуля, были изготовлены из пластика.В большинстве других BEV эти компоненты сделаны из алюминия, что увеличивает как стоимость, так и вес. Кроме того, эта конкретная модель батареи имеет более низкие характеристики производительности для скорости зарядки и ячейки меньшего размера. Эти функции позволяют OEM-производителям уменьшить размер системы управления температурным режимом, поскольку батарея в основном может полагаться на пассивное охлаждение и резистивный нагрев.

Хотите узнать больше о McKinsey Center for Future Mobility?

Некоторые OEM-производители на западных рынках также планируют (или уже используют) элементы LFP в своих моделях начального уровня из-за более низкой стоимости.Таким образом, они, как правило, используют упрощенные блоки, а не блоки NMC, используя присущую LFP более высокую безопасность: температура, создаваемая отказом элемента LFP, обычно ниже, чем у NMC, и это может предотвратить или ограничить опасность теплового разгона. Как и во многих случаях, упрощение батареи — например, за счет снижения сложности и мощности системы охлаждения — происходит за счет скорости зарядки и разрядки, которые необходимо поддерживать на низком уровне.

Конструкция ячейки: даже в пределах одних и тех же технологий производителям ячеек и OEM-производителям есть возможности для совершенствования

Когда мы изучили различия в конструкции и химическом составе одной и той же аккумуляторной технологии, мы обнаружили возможности как для производителей элементов, так и для OEM-производителей улучшить характеристики продукта.

Различия в ячейках на базе NMC811. Среди протестированных автомобилей два OEM-производителя использовали NMC811, но они полагались на разных поставщиков. Обе ячейки были призматическими, но плотность энергии составляла 244 Втч/кг для одной и 227 Втч/кг для второй. Разница в плотности энергии возникла из-за различий в химии и конструкции клеток.

Анализ конструкции ячейки показал, что ячейка с более высокой плотностью энергии, которую мы назвали самой эффективной, весила 2.7 кг по сравнению с 0,9 кг у второго. Это привело к лучшему соотношению объема и поверхности и снижению стоимости упаковки для элемента с более высокой плотностью энергии.

Мы обнаружили, что производитель самой эффективной ячейки сосредоточил свое внимание на энергии, а не на мощности, и он мог загрузить больше материала, чем его конкурент. Используя толщину электрода в качестве показателя, мы обнаружили, что в среднем она составляет 57 мкм для катода и 81 мкм для анодного слоя. Эти значения для ячейки с более низкими характеристиками составляли 50 мкм и 69 мкм соответственно.

Точно так же в ячейке с лучшими характеристиками использовалась самая современная медная фольга толщиной 6 мкм. В ячейке с более низкой производительностью использовалась фольга толщиной 8 мкм, и ее требовалось немного больше, что привело к увеличению содержания меди на 33 процента. С точки зрения химии, САМ в наиболее эффективной ячейке имеет более высокое содержание никеля и кобальта, составляющее 4 процента, в компонентах из переходных металлов.

В целом эти различия объясняют, почему плотность энергии в одной ячейке NMC811 была на 7 процентов выше, чем у ячейки ее конкурента (Иллюстрация 4).

Экспонат 4

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected] com

Дизайн упаковки: Умная конструкция упаковки может компенсировать менее совершенную клеточную химию

Наш сравнительный анализ показал, что правильно спроектированный аккумулятор имеет первостепенное значение для производительности элемента.

Обтекаемый дизайн аккумуляторной батареи. Половина моделей BEV в нашем эталонном анализе использовали элементы на базе NMC532 от одного и того же производителя. Однако конструкция их пакетов отличалась, что приводило к разнице в стоимости упаковки примерно на 5 процентов и плотности энергии упаковки примерно на 8 процентов (Иллюстрация 5). Модели с самой низкой стоимостью, A и B, выиграли от обтекаемой конструкции скейтборда. В то время как модель B имела преимущество в весе, поскольку ее корпус полностью сделан из алюминия, ее стоимость немного выше, чем у модели A.

Экспонат 5

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Как правило, батареи с меньшей емкостью имеют более высокую стоимость за кВтч и более низкий коэффициент плотности энергии, поскольку многие компоненты, включая насосы и упаковку, не масштабируются напрямую с емкостью батареи.Например, батарея в модели D имеет значительно более высокую стоимость за кВт·ч и более низкую удельную энергию по сравнению с другими моделями из-за малой емкости батареи, составляющей 35 кВт·ч, и неоптимальной конструкции батареи, которая включает в себя зазор посередине для размещения ножек. задних пассажиров. Аккумулятор модели C имеет высокую емкость 70 кВтч в плоском скейтборде, но эти преимущества компенсируются массивной конструкцией корпуса, которая повышает безопасность при столкновении, но увеличивает стоимость и вес.

Выбор материала и изготовления. Как отмечалось выше, наш анализ производительности включал две модели с NMC622 и две с NMC811. Преимущества оптимальной конструкции упаковки стали еще более очевидными, когда мы сравнили модель с более эффективными элементами на основе NMC622, которую мы назвали моделью E, с двумя моделями, в которых использовались элементы на основе NMC811. Мы называем модель с менее производительными ячейками на основе NMC811 моделью F, а модель с наиболее производительными ячейками на основе NMC811 — моделью G (Иллюстрация 6).

Экспонат 6

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Материал корпуса. При сравнении конструкций аккумуляторных блоков моделей E и F основное отличие заключалось в выборе материала корпуса. В то время как в модели F для корпуса рюкзака использовалась сталь, в модели E используется смесь алюминия и пластика.

Этот выбор материала имеет серьезные последствия, поскольку уменьшенный вес алюминия и пластика компенсирует преимущество более высокой плотности энергии элементов на основе NMC811.В то время как плотность энергии элементов на базе NMC811 примерно на 4 % выше, чем у элементов на основе NMC622, плотность энергии самого аккумуляторного блока модели F на 3 % ниже, чем у модели E.

С точки зрения стоимости модель E выигрывает за счет того, что емкость аккумуляторной батареи примерно на 30 процентов больше, чем у модели F. Как описано выше, производитель модели E может распределить стоимость всех компонентов, которые не масштабируются с мощности, тем самым снижая общую стоимость за кВтч.Это преимущество, наряду с тем фактом, что элементы на основе NMC622 часто менее дороги, компенсирует экономию средств, достигнутую в модели F за счет использования стали в качестве материала корпуса. В целом, стоимость упаковки для модели E была на 5 процентов ниже, чем для модели F. Сравнение иллюстрирует важность конструкции упаковки, поскольку модель E имеет более высокую плотность энергии при более низкой стоимости, чем модель F, несмотря на менее продвинутую клеточную химию. .

Как добиться успеха в дизайне аккумуляторного электромобиля: уроки сравнительного анализа десяти китайских моделей

Собственная платформа BEV. При сравнении моделей E и G основное различие в дизайне упаковки связано с производственной платформой. Модель E оснащена аккумуляторной батареей в стиле скейтборда, типичной для родных электромобилей, что делает конструкцию батареи максимально оптимизированной для производства. Батарейные модули также расположены в ряд, что создает дополнительную экономию на внутреннем жгуте проводов. Напротив, модель G имеет переносной пакет двигателя внутреннего сгорания (ДВС), что означает, что автомобиль был разработан для трансмиссии с ДВС, а пространство, образовавшееся за счет удаления двигателя и коробки передач, заполнено батареями.Несколько BEV первого поколения используют эту архитектуру, потому что она сводит к минимуму капитальные затраты, необходимые для запуска нового автомобиля. Но архитектура также приводит к более сложной форме упаковки и более высоким затратам, поскольку она не оптимизирована для BEV. Как следствие, стоимость аккумуляторной батареи для модели G на 3% выше, чем для модели E. При этом более гладкая конструкция модели E не может компенсировать химические преимущества элементов на основе NMC811. Таким образом, плотность энергии для модели G все еще на 11-12 процентов выше как на уровне ячеек, так и на уровне упаковки, чем у модели E.

Разработка лучшей в мире батареи

Идеальный аккумулятор сочетает в себе высокую производительность, например большую плотность энергии, с привлекательной ценой. Исходя из технологических особенностей, наблюдаемых при разборке аккумуляторов, критическими являются следующие особенности:

  • Химия и дизайн клетки. Самый эффективный элемент на основе NMC811 с ​​плотностью энергии 244 Втч/кг часто может быть лучшим выбором для аккумуляторов, особенно с учетом его относительно низкой стоимости сырья.Ожидается, что текущая ценовая надбавка к ячейке еще больше упадет, что вскоре сделает ее конкурентоспособной. Для начального и объемного сегментов ячейку на основе NMC811 можно заменить на LFP в качестве катода, чтобы еще больше снизить затраты, но плотность энергии будет ниже.
  • Дизайн упаковки. Как отмечалось ранее, гладкая конструкция аккумуляторной батареи может снизить затраты на кВтч. Таким образом, модель с ячейками на базе NMC622, ранее именуемая моделью E, устанавливает планку. Кроме того, требования к управлению температурой элементов на базе NMC811 могут быть удовлетворены с помощью конструкции, аналогичной конструкции этой модели, что делает ее эталоном, когда речь идет об оптимизированной упаковке батареи.

Сочетая эти варианты дизайна, мы приходим к выводу, что с технологиями, которые уже сегодня используются на дорогах, можно добиться значительных улучшений. По сравнению со средними показателями по тестируемым автомобилям и их батареям мы ожидаем улучшения стоимости примерно на 15 процентов и увеличения плотности энергии примерно на 20 процентов. Это в дополнение к ожидаемым улучшениям аккумуляторных элементов и упаковки, которые ожидаются в будущем.


Наш сравнительный анализ выявил большие различия в техническом дизайне батарей BEV в Китае, а также в стратегиях их закупки, показывая, что рынок очень динамичен.В целом, китайский рынок производит много чемпионов и будет продолжать это делать, давая местным производителям хорошие шансы конкурировать на глобальном уровне. Основываясь на нашем понимании химии клеток, мы ожидаем, что ячейки NMC532 уступят долю рынка NMC811 и LFP. Этот сдвиг уже начался в Китае, где некоторые OEM-производители начали использовать LFP для моделей начального уровня и NMC811 для своих более дорогих моделей с большим радиусом действия. Несмотря на ожидаемый рост популярности NMC811 и LFP, игроки с менее продвинутой клеточной химией все еще могут превзойти других, при условии, что у них будет прочная конструкция упаковки, которая включает в себя обтекаемую форму, похожую на скейтборд, в отличие от более сложных форм.

Дальнейшие разработки аккумуляторов, которые, как ожидается, будут расширяться в будущем, будут включать следующее:

  • технология «ячейка-блок» и «ячейка-шасси»
  • инновации в области химии анодов, с выходом на рынок кремния и металлического лития в течение следующих двух-пяти лет
  • Твердотельный электролит
  • , возможно, в сочетании с полной переработкой аккумуляторных батарей
  • .

Использование STAR-CCM+ и Battery Design Studio помогает исследовательским организациям создавать более безопасные и эффективные литий-ионные аккумуляторные батареи

Разработка лучшей системы управления температурным режимом

Использование литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов сделало электромобили реальностью, поэтому в недалеком будущем мы можем увидеть широкое распространение электромобилей.Тем не менее, было несколько случаев возгорания литий-ионных аккумуляторов в электромобилях из-за неисправных систем управления температурным режимом (TMS) или грубого вождения. Это подчеркивает важность поиска новых методов для эффективного и точного проектирования TMS, которые контролируют температуру и оптимизируют производительность литий-ионных аккумуляторов.

Чтобы решить эти проблемы, научно-исследовательский институт Samsung в Бангалоре, Индия, в сотрудничестве с Институтом передовых технологий Samsung, Корея, недавно представил новую TMS на основе жидкого хладагента для больших литий-ионных аккумуляторных батарей.Они создали совмещенную трехмерную электрохимическую/тепловую модель предлагаемого аккумуляторного блока. Моделирование показало, что наибольшее влияние на тепловые характеристики упаковки оказывает контактное сопротивление.

Роль вычислительной гидродинамики

Принимая во внимание трехмерный характер потока вокруг элементов аккумуляторной батареи и пространственные различия, связанные с выделением тепла, практика моделирования аккумуляторных батарей с использованием вычислительной гидродинамики (CFD) превратилась в эффективный инструмент проектирования и оптимизации для решить проблемы управления температурным режимом.

Исследования CFD показали, что жидкостное охлаждение более эффективно, чем воздушное, для больших аккумуляторных блоков, работающих при высоких скоростях разряда, которые обычно используются в электромобилях (EV) и гибридных электромобилях (HEV), что позволяет создавать более компактные и эффективные аккумуляторы.

Геометрия пакета и экспериментальная установка

В блоке литий-ионных батарей, представленном на рис. 1, использовалась имеющаяся в продаже батарея Li-NCA/C на 18 650 ячеек.Элементы из высокопроводящего металла передавали тепло от цилиндрических ячеек к каналу теплоносителя и, наконец, к охлаждающей жидкости (в данном случае воде). Был изготовлен тестовый пакет из 30 элементов, из которых шесть элементов были соединены последовательно, а пять элементов — параллельно (см. рис. 1).

3D CFD модель

Полная характеристика тепловыделения была получена путем создания трехмерной электрохимической модели батареи на основе CFD, которую можно было проверить на основе экспериментальных результатов, а затем использовать для моделирования и оценки производительности TMS в различных условиях эксплуатации.

В этом проекте использовались два программных продукта Siemens Digital Industries: программное обеспечение Simcenter STAR-CCM+® и программное обеспечение Simcenter Battery Design Studio™. Simcenter STAR-CCM+ использовался для моделирования потока и сопряженной теплопередачи, а Simcenter Battery Design Studio — для получения входных электрохимических данных. Эта комбинация использовалась для имитации работы аккумуляторной батареи.

Точные прогнозы температуры от одной ячейки

Модель 3D TMS использовалась для расчета производительности репрезентативного аккумуляторного блока.Было обнаружено, что средняя разница температур между самой горячей и самой холодной камерами составляет всего 0,5 Кельвина (°К). Наблюдая четкую закономерность повышения температуры, авторы поняли, что правильно определенный температурный коэффициент может предсказывать температуру других клеток на основе температуры только одной клетки.

Скорость потока охлаждающей жидкости имеет решающее значение

В электромобилях питание для работы TMS поступает от энергии, извлекаемой из аккумуляторной батареи. Снижение энергопотребления для TMS снижает потребление энергии аккумуляторной батареей, тем самым оптимизируя скорость потока охлаждающей жидкости, что очень важно. Модель Simcenter STAR-CCM+ показала, что в аккумуляторной батарее накапливается больше тепла в условиях более низкой скорости потока хладагента, что указывает на то, что при более низких скоростях потока хладагенту передается меньше тепла.

В большинстве аккумуляторов максимальное изменение температуры ограничено 3 °K вдоль направления потока. Экспериментальная модель легко укладывалась в предел 3 °К и могла эффективно охлаждать пакет даже при низких скоростях потока.

Такие материалы, как графен, используются в компактных TMS, которые являются новым, но дорогим материалом. Результаты на рисунке 2 показывают, что повышение температуры в аккумуляторной батарее с использованием экспериментальной TMS того же порядка, что и в исследовательской литературе, где графен использовался в качестве системы управления температурой на основе материала с фазовым переходом (PCM). Хотя такие TMS на основе PCM компактны, эта новая TMS не требует использования таких новых материалов и, следовательно, может быть произведена с меньшими затратами.

Вывод

При использовании функциональной модели TMS на основе CFD, созданной с помощью Simcenter STAR-CCM+ и Simcenter Battery Design Studio, результаты моделирования и экспериментальных измерений совпали, что подтвердило точность модели в сравнении с экспериментом с точностью более 90 процентов.Репрезентативные аккумуляторные блоки, построенные с использованием симметрии всего пакета, были успешно смоделированы вместе с TMS для снижения вычислительных затрат.

Поскольку система TMS работала эффективно и безопасно в суровых условиях, она является подходящим кандидатом для больших литий-ионных аккумуляторных батарей, используемых в электромобилях.

Химия, компоненты, типы и терминология: Warner, John T.: 9780128014561: Amazon.com: Books

Меня зовут Джон Уорнер, и я имею более чем 25-летний опыт работы в автомобильной промышленности и в производстве литий-ионных аккумуляторов. Я решил использовать свой опыт в своей новой книге «The Handbook of Lithium-Ion Battery Pack Design».Большую часть своей карьеры я работал в инженерных организациях и рядом с ними, выполняя различные функции от планирования и управления программами до управления продуктами, продажами и маркетингом. В настоящее время я работаю в нескольких отраслевых организациях, в том числе в комитете по стандартизации размеров аккумуляторов Общества автомобильных инженеров (SAE) и в международных комитетах по безопасности автобусов с аккумуляторными батареями NAATBatt.

После успешного запуска веб-сайта автора моей книги Amazon «Справочник по проектированию литий-ионных аккумуляторов» в прошлом году я запускаю этот веб-сайт! Я хотел совместить свою страсть к обучению, образованию и лидерству со своей страстью к позитивным изменениям в нашем мире, помогая отраслям промышленности переходить на более чистые, более возобновляемые источники энергии путем интеграции более эффективных решений для хранения энергии, более известных как батареи, по всему миру.

Добавить комментарий

*
*

Необходимые поля отмечены*