Выбираем стальные панельные радиаторы отопления

Стальные панельные радиаторы – это современные отопительные приборы, предназначенные для использования в закрытых системах отопления многоквартирных и индивидуальных частных домах.

Конструкция стальных панельных радиаторов

• Конструктивно панельные радиаторы состоят из нескольких стальных панелей (от 1 до 3) в которых есть вертикальные и горизонтальные каналы для теплоносителя.  
• Для повышения площади теплообмена и конвективной теплоотдачи изнутри к панели приваривают П-образные стальные ребра. Рост теплоотдачи составляет более 50%.
•  Панель радиатора изготавливается сваркой двух штампованных листов холоднокатаной листовой углеродистой стали толщиной 1,2мм — 1,25 мм. Некоторые производители по спецзаказу изготавливают радиаторы из оцинкованной стали. Для конвективных нагревательных пластин оребрения используется сталь толщиной 0,4мм — 0,5мм.
• Снаружи радиаторы грунтуются методом катафорезного погружения и окрашиваются порошковым методом. Стандартные цвет – белый, но некоторые производители по спецзаказу изготавливают цветные панельные радиаторы.
• Панельные радиаторы с двумя или тремя панелями обычно имеют декоративные решетки сверху и сплошные панели по бокам.
• Стандартный радиатор оснащен четырьмя боковыми присоединительными патрубками 4х1/2″ВР по два с каждой стороны. Для присоединения радиатора используют два патрубка, а два оставшихся закрывают заглушками.

Разновидности стальных панельных радиаторов

По наличию конвективных ребер

Различают панельные радиаторы с конвективным оребрением и гигиенические панельные радиаторы без конвективных пластин.

Гигиенические радиаторы отличаются легким доступом внутрь радиатора для его очистки от пыли и обычно выпускаются без декоративных решеток. Эти радиаторы популярны в больницах и других помещениях с высокими гигиеническими требованиями.

 

По способу присоединения

Различают классические радиаторы с боковым подключением и радиаторы с нижним подключением.  

Радиатор с нижним подключением имеет два дополнительных нижних патрубка размером 2х3/4”НР или 2х1/2”ВР с межосевым расстоянием 50мм и встроенную термостатическую клапанную вставку.  Термостатическая головка не входит в стандартный комплект поставки и приобретается отдельно. Патрубки радиаторов с нижним подключением стандартно располагаются в правом нижнем углу (на фото). Также выпускаются радиаторы с центральным нижним подключением и с патрубками в левом углу (имеют маркировку L – left)

По виду фронтальной панели

Различают следующие виды панельных радиаторов

Радиаторы с плоской фронтальной панелью, изготавливаются путем приклеивания декоративной панели к стандартной профилированной панели.

Типоразмеры стальных панельных радиаторов

Стальные панельные радиаторы отличает очень большое количество типоразмеров.

• Тип панельного радиатора

Этот параметр задается 2 цифрами: первая указывает на общее количество панелей, а вторая – на количество отопительных панелей с оребрением. Например, стальной панельный радиатор типа 21 означает, что у радиатора есть две панели, в том числе одна панель с конвективными ребрами. Гигиенические радиаторы имеют типы: 10, 20, 30

• Размеры панельных радиаторов

Панельные радиаторы характеризуются широкой номенклатурой по высоте и длине:

• Габаритная высота радиаторов: 200, 300, 400, 450, 500, 550,
  600, 900мм. Выделены самые популярные размеры.
• Габаритная длина радиаторов: от 400 до 3000 мм с шагом от 100мм.

• Монтажная высота панельных радиаторов

Монтажная высота – это межосевое расстояние между боковыми присоединительными патрубками радиатора. Значение монтажной высоты получается путем вычитания из габаритной высоты радиатора фиксированного значения, которое различно для разных производителей.  Например, значения для наиболее популярных панельных радиаторов:

• Purmo                      — 50мм
• Kermi                       — 54мм
• Vogel & Noot          — 54мм
• Prado                       — 50мм
• Лидея                      — 56мм

Технические характеристики стальных панельных радиаторов  

Основными техническими параметрами панельных радиаторов являются рабочее давление, тепловая мощность и рабочая температура.

• Рабочее давление стальных панельных радиаторов

Есть две разновидности стальных панельных радиаторов: с рабочим давлением 7-8 бар и рабочим давлением 10 бар. Испытательное давление выше рабочего на 2-3 бара. Стальные панельные радиаторы с рабочим давлением 7-8 бар повсеместно распространены в Европе, но в России доминируют стальные радиаторы с рабочим давлением 10 бар, которые специально производят для российского рынка. Рабочее давление в системе отопления малоэтажных домов (до 5 этажей) не превышает 4 бар (атмосфер), а в типовых девятиэтажных домах составляет 5 – 7 бар.

В Западной Европе преобладает малоэтажная и среднеэтажная застройка, что объясняет пониженные требования к рабочему давлению стальных панельных радиаторов. А в России панельные радиаторы часто используют в высотной застройке, где рабочее давление может составлять 7-10 бар.

• Тепловая мощность радиатора, также называемая теплоотдачей.

Это основной параметр для отопительного прибора, который показывает какое количество тепловой энергии отдает радиатор в определенную единицу времени. Тепловая мощность выражается в ваттах.

Значение тепловой мощности зависит как от конструктивных особенностей (шаг оребрения конвективными панелями) и типоразмера прибора, так и от теплового режима эксплуатации радиатора. Согласно с ЕС нормой EN442 стандартным является тепловой режим 75/65/20. Что означает: 75 С – температура воды поступающей в систему отопления, 65 С- температура обратной воды, 20 С – температура воздуха в помещении.

Если параметры системы отопления отличаются от стандартного теплового режима 75/65/20, то потребуется пересчет тепловой мощности панельного радиатора.

Для этого можно воспользоваться таблицами производителей, корректировочными коэффициентами или по формуле пересчета. Чем ниже параметры температурного режима, тем более мощные потребуются радиаторы и наоборот;

• Максимальная рабочая температура

Этот параметр является стандартным для всех производителей и составляет 110 °C, что не позволяет использовать эти отопительные приборы в паровых системах отопления.

Особенности применения стальных панельных радиаторов

• Стальные панельные радиаторы рекомендуются к применения в закрытых системах отопления как частных, так и современных многоквартирных домов с тепловыми пунктами или поквартирным отоплением настенными котлами;
• Стальные панельные радиаторы не рекомендуется использовать в многоквартирных домах с центральным отоплением (с элеваторными узлами) и в частных домах с открытой гравитационной системой отопления;
• Стальные панельные радиаторы являются лучшим решением для низкотемпературного радиаторного отопления.
  Это актуально при использовании эффективных конденсационных котлов. Для наиболее экономичного режима котла рекомендуется поддерживать температуру в «обратке» на уровне 50-55 С.  

Кроме того, низкотемпературное отопление позволяет снизить тепловую нагрузку на трубопроводы системы отопления. Можно без опасения использовать различные пластиковые трубы.

Комплектация и монтаж стальных панельных радиаторов

• Панельные радиаторы стандартно предназначены для навесного монтажа и имеют крепежные пластины на тыльной стороне.  Возможен напольный монтаж для этого надо купить специальный напольный крепеж.
• Некоторые производители снабжают свои радиаторы базовым монтажным комплектом, который включает в себя: комплект настенных кронштейнов, заглушку и ручной воздухоотводчик (кран Маевского).
• Панельные радиаторы вентильного типа (с термостатической клапанной вставкой) поставляются без термоголовки, которую надо покупать отдельно.
• Для радиаторов, которые поставляются без монтажного комплекта необходимо приобрести соответствующий монтажный комплект.

Преимущества и недостатки стальных панельных радиаторов

Преимущества стальных панельных радиаторов

• Можно подобрать экономичные модели с минимальной ценой за 1 кВт тепловой мощности;
• Большой набор типоразмеров позволяет легко подобрать прибор нужной тепловой мощности и вписать его в заданные размеры;                                   
• Подходят для низкотемпературного отопления, так как благодаря конвективному оребрению обладают высокой теплоотдачей;  
  • Хорошо поддаются терморегулированию благодаря низкой тепловой инерции;
  • Доступны модели с различными способами подключения снизу и сбоку.

Недостатки стальных панельных радиаторов

• Малая коррозионная стойкость: чувствительны к растворенному в теплоносителе кислороду; Коррозия резко усиливается в случае опорожнения системы отопления, например, летом;
• Чувствительны к грязи в теплоносителе – могут забиваться;
• Чувствительны к гидравлическим ударам;
• Рабочее давление не больше 10 бар;
• Доминирует конвективная теплопередача (75% — конвективное теплоизлучение; 25% — лучистое излучение).   Конвективная теплопередача предполагает нагрев и циркуляцию воздуха в отапливаемом помещении, что приводит к циркуляции пыли.

Советы по выбору и эксплуатации стальных панельных радиаторов

• В малоэтажных (частных) и среднеэтажных домах целесообразно применять стальные панельные радиаторы с рабочим давлением 8 бар, что даст существенную экономию без потерь в надежности системы.
• Термостатическую вставку можно выкрутить и сделать стандартное боковое подключение;
• Стальные панельные радиаторы одного вида и типоразмера имеют близкие значения тепловой мощности, отличающиеся не более чем на 10% (что меньше чем запас при проектировании), одинаковые присоединительные размеры и схожий дизайн. Поэтому они вполне взаимозаменяемы;
• При установке необходимо создать условия для циркуляции воздуха, поэтому расстояние от радиатора до пола и до подоконника должно быть не менее 100мм;
• Радиаторы надо устанавливать в заводской упаковке и снять эту упаковку после окончания всех отделочных работ.
• При выборе трубопроводной арматуры для подключения панельных радиаторов обязательно надо учитывать какая система отопления однотрубная или двухтрубная. Для однотрубной системы отопления нужны специализированные клапаны с повышенной пропускной способностью (Kv).
• Рекомендуется подбирать радиаторы исходя из ожидаемых тепловых потерь обогреваемого помещения, а не по ширине окон. Потому что в последнем случае можно не только значительно переплатить, но сильно ухудшить микроклимат в помещении. Эту ситуацию может спасти только установка радиаторных терморегуляторов.

Основные производители стальных панельных радиаторов

На российском рынке представлена продукция более 40 производителей стальных панельных радиаторов. Доля импортных радиаторов превышает 80%, подавляющее большинство из них европейского производства.

Основные производители и торговые марки стальных панельных радиаторов.

• Rettig Heating (Германия, Финляндия, Польша): Purmo, Vogel&Noot, Dia Norm
• Kermi (Германия)
• Korado (Чехия)
• Prado (Россия)
• Лидея (Беларусь)

Сопутствующие товары и аксессуары для стальных панельных радиаторов

Для подключения панельного радиатора, то есть обвязки радиатора, используют специализированную трубопроводную арматуру.

Батареи отопления плоские железные

Металлические радиаторы отопления — разнообразие вариантов и их описание

Отопительные приборы постоянно совершенствуются. Разрабатываются новые модели и типы, которые более эффективно обогревают помещение и могут использоваться в современном интерьере. Стандартные чугунные радиаторы для отопления встречаются сегодня все реже. Им на смену пришли другие металлические обогреватели. Технические характеристики и внешний вид этих приборов выгодно выделяют их среди стандартных батарей.

Сегодня на рынке отопительного оборудования ассортимент металлических батарей очень разнообразный. Благодаря этому можно легко подобрать вариант, идеально подходящий по всем параметрам и пожеланиям. Но чтобы знать, какой именно радиатор выбрать, надо уметь разбираться в типах данных устройств, знать их достоинства и недостатки. Стоит отметить, что прежде чем радиаторы отопления металлические купить, следует определиться с типом и техническими характеристиками устройства.

Типы металлических устройств для отопления

В зависимости от материала выделяют стальные, чугунные, алюминиевые и биметаллические радиаторы. Остановимся на каждом из этих видов более подробно.

Стальные батареи

Конструкционно оборудование состоит из двух металлических листов, спаянных между собой. Для производства используются марки стали высокой прочности. Такие батареи отопления металлические отличаются эффективностью и подходят для разных режимов эксплуатации. Широко применяются как в городских квартирах с централизованным теплоснабжением, так и в частном секторе в автономных системах отопления. Многие известные торговые марки изготавливаются из стали холодного проката с толщиной от 1,25 до 1,75 мм. Это позволяет достичь высокой прочности готового изделия.

Такие металлические радиаторы могут быть секционными, панельными и трубчатыми. Секционные характеризуются высокой прочностью. Идеально подходят для систем с высоким рабочим давлением теплоносителя. Ведь такой радиатор может выдерживать давление от 10 до 16 атмосфер. Внешне стальная батарея отопления чем-то напоминает советские чугунные обогреватели. Правда отличается более высокой надежностью, практичностью и долговечностью.

Конструкция секционного прибора представляет собой несколько секций, сваренных между собой. Используется точечная сварка. Надо отметить, что технологически это достаточно сложный процесс. Поэтому на такие металлические радиаторы отопления цена гораздо выше, чем на другие разновидности стальных батарей.

Панельные изделия сочетают в себе характеристики конвекторов и радиаторов. Изготавливают данные батареи в форме панелей.

Радиаторы отопления металлические плоские отличаются простотой конструкции.

Панель представляет собой две пластины из металла с рельефными выступами, которые получают путем штамповки. Теплоноситель циркулирует по вертикально расположенным каналам.

В зависимости от количества панелей радиаторы могут быть таких типов: 33, 22 и 11. Панельные стальные радиаторы тип 22 – идеальный вариант для небольших жилых помещений. Различаются данные типы количеством панелей. Но надо отметить, что на радиаторы отопления стальные тип 22 цены выше, нежели на тип 11. Поскольку стоимость батареи зависит от количества панелей.

Трубчатые приборы стоят очень дорого. И в связи с этим используются намного реже. Состоят из горизонтальных и вертикальных рядов труб, которые соединяются коллекторами. Отличаются высокой теплоотдачей. Оборудование нагревается очень быстро. Дизайн может быть самым разным.

Все модели стальных отопительных приборов имеют такие преимущества:

1. высокая производительность;
2. простота в эксплуатации и уходе;
3. широкий выбор;
4. современный дизайн;
5. долговечность.

На стальные батареи отопления отзывы в основном положительные. Но некоторые пользователи выделяют и ряд минусов. К ним можно отнести склонность к коррозии, чувствительность сварочных швов к гидроударам. Качество лакокрасочного покрытия зависит от производителя. Есть модели, которые могут прослужить десятилетия. А есть приборы, покрытие которых достаточно быстро разрушается.

Покупая такие батареи надо учитывать, что мощность стальных радиаторов отопления выбирать следует исходя из площади помещения, количества окон, наружных стен, наличия стеклопакетов и проведенного утепления. Чтобы рассчитать количество тепла, необходимое для определенной комнаты, надо мощность радиатора умножить на площадь отапливаемого помещения.

Так как бывает разная мощность стальных радиаторов отопления таблица тепловой мощности поможет сделать потребителю правильный выбор. Такая таблица у каждого производителя своя. Конечно, данные в ней не сильно различаются, но все же имеют некоторые расхождения.

Из разных стран, которые производят стальные радиаторы Турция занимает одно из ведущих мест по изготовлению приборов с оптимальным соотношением цены и качества. Тут стоит выделить фирму Radiatori. Изделия этой компании соответствуют европейским стандартам. Продукция проходит жесткий тест на герметичность. Поэтому высокое качество и надежность гарантированы. На турецкие радиаторы отопления стальные отзывы пользователей сводятся к следующим: высокое качество, замечательный дизайн и доступная цена.

Медные радиаторы

Что касается степени теплопроводности и передачи тепла, радиаторы медные отопления являются лидерами. Помимо этого к достоинствам обогревателей данного типа можно отнести:

• рабочее давление составляет 16 атмосфер;
• теплоноситель максимально может нагреваться до +150 градусов;
• высокая устойчивость к разным химически активным веществам, которые входят в состав теплоносителя;
• широкий выбор: купить радиаторы отопления медные можно разных размеров, расцветок и дизайна;
• медь обладает способностью препятствовать размножению вредных микроорганизмов. Поэтому такие батареи являются экологичными;
• высокая прочность;
• гибкость материала;
• простой монтаж;
• срок службы очень большой – более 50 лет.

Недостаток у таких батарей один – на медные радиаторы отопления цена достаточно высокая. Что немного ограничивает широкое применение оборудования данного типа. Но те домовладельцы, которые уже установили такие батареи, ничуть не жалеют о своем выборе.

На отечественном рынке наиболее популярны такие чугунные радиаторы: Roca, Konner, Eхеmet и Нова. Также очень востребованы чешские батареи Viadrus styl. Продукция отличается достаточно демократичной ценой и высоким качеством.

Алюминиевые батареи

По уровню теплоотдачи, весу и дизайну алюминиевые батареи превосходят стальные и чугунные изделия. Правда оборудование из такого материала имеет ряд отрицательных характеристик:

1. низкая механическая прочность. Конечно, относится это не ко всем моделям. Но большинство марок не подходят для установки в системах централизованного теплоснабжения;
2. алюминий несовместим с медью. А для теплообменников часто используется именно медь. Поэтому это нужно учитывать при покупке радиатора.

В России есть несколько предприятий, которые выпускают алюминиевые радиаторы. Стоит выделить завод Анкор и компанию Рифар. Помимо отечественных моделей, на рынке есть и импортные изделия. Самыми качественными считаются обогреватели из Италии и Венгрии.

На вопрос, какой фирмы выбрать алюминиевые радиаторы отопления, однозначного ответа нет. Все зависит от предпочтений потребителя и размера бюджета. Отечественные модели стоят дешевле импортных, но по качественным характеристикам могут немного уступать известным зарубежным брендам.

Биметаллические батареи

Наиболее практичным вариантом для обогрева квартир многоэтажного дома являются именно биметаллические батареи. Изготавливают их из алюминия и стали. Алюминиевые ребра обеспечивают высокую теплоотдачу. А стальной сердечник – хорошую прочность конструкции.

Биметаллическая батарея имеет высокую устойчивость к гидроударам и агрессивной среде.

Может выдержать давление до 37 атмосфер. Монтаж простой, особо не отличается от установки чугунного либо алюминиевого аналога. Внешне биметаллические обогреватели очень похожи на алюминиевые, но весят на 60% больше.

Если бюджет ограничен, лучше остановить выбор на полностью металлическом изделии. Поскольку на батареи отопления металлические цена гораздо демократичнее. Самые недорогие радиаторы из биметалла представлены производителями из России и Китая. Китайские изделия самые дешевые, но отличаются низким качеством. Среди производителей высококачественных биметаллических приборов можно назвать итальянские компании Sira и Global.

Биметаллические радиаторы отлично вписываются в любой интерьер. Очень компактны. Обогреватели подходят для всех отопительных систем. Многие модели оснащаются термостатом. Что позволяет регулировать температуру нагрева. Срок службы таких батарей большой, но при эксплуатации с низкокачественным теплоносителем, существенно снижается.

Какой металлический радиатор выбрать?

Выбор отопительного прибора зависит в первую очередь от того, что планируется отапливать. Если это городская квартира в многоэтажке с централизованным отоплением, то лучше отдать предпочтение биметаллическим радиаторам. С точки зрения эстетики, безопасности эксплуатации и теплоотдачи это будет наиболее оптимальным решением. Но если бюджет ограничен, то можно приобрести и радиаторы стальные для отопления помещения. Прочность у такого прибора такая же, как и у биметаллического.

Для частного сектора, где теплоснабжение осуществляется через автономную систему, больше подойдут алюминиевые радиаторы. Теплоотдача у них отличная. И цена невысокая. Температуру и давление можно регулировать.

spetsotoplenie.ru

Металлические батареи отопления — какие лучше?

Металлические батареи отопления кроме своих функциональных данных, играют немалую эстетическую роль для интерьера комнат. Еще совсем недавно их формы и характеристики не отличались особым разнообразием. Самыми популярными из них, благодаря своим техническим характеристикам, были радиаторы, изготовленные из чугуна.

Металлические батареи отопления

На сегодняшний день выбор батарей более разнообразен, и позволяет остановиться на том варианте, который идеально подойдет по всем параметрам. Чтобы знать, как они выглядят и какими недостатками и достоинствами обладают, нужно рассмотреть подробнее некоторые из них.

Батареи из чугуна

  Недаром такие радиаторы с давних  пор выбирались жителями квартир и домов чаще других, и считались классикой в отопительных системах. Они достаточно долго прогреваются, но также долго и сохраняют тепло, обогревая большую площадь. Чугунные батареи подходят для установки в любых помещениях.

Чугун хорошо воспринимает нагрев теплоносителя до высоких температур – даже 130—140 градусов. Мощность нагрева каждой секции доходит до 78—155 Вт, а давление, которое они выдерживают, составляет 9—15 атмосфер. Чугун не подвержен влиянию коррозии и окислительным процессам, поэтому имеет долгий срок службы. Радиаторы будут обогревать дом не менее 45—50 лет. В этом положительном качестве чугуну нет равных среди всех используемых металлов для радиаторов.

К минусам этих элементов можно отнести в большинстве случаев неэстетичный вид, большой вес и неудобство  приведения их в порядок, например, покраски или просто удаления с их внутренних ребер пыли. Чугунные батареи в основном имеют шероховатую поверхность, что способствует скоплению нежелательных грязных отложений. Однако современные чугунные радиаторы поступают в продажу уже в покрашенном в различные цвета виде, они имеют более качественную гладкую поверхность, поэтому от ряда внешних недостатков удалось избавиться.

Еще одним отрицательным их свойством всегда считался неприглядный дизайн чугунных элементов. Они всегда выпускались одного типа и чаще всего совсем не гармонировали с обстановкой интерьера, поэтому их старались закрыть декоративными экранами. При этом комната выигрывала в эстетичности вида, но теряла часть тепла, исходящего от радиаторов.

Другим неудобством старых батарей из чугуна было то, что их обязательно нужно было подвешивать на кронштейны, вбитые в стену. Устанавливая их на бетонные стены, нужно было приложить достаточно много усилий, чтобы пробурить нужные отверстия, а затем надежно закрепить в них крюки-кронштейны.

Сейчас производятся батареи, которые имеют специальные ножки. Достаточно расположить их в нужном месте и подключить к общей системе отопления. Это намного упрощает их монтаж и помогает сохранить в целости стены.

Чугунные батареи сегодня  выпускают  в разных видах и конфигурациях. Они имеют уже готовые разнообразные цветовые тона, что позволяет выбрать те из них, которые оптимально подойдут для определенного оформления комнаты.

Современные чугунные батареи

Этот вариант батарей больше подойдет для современного интерьера, дополнит и, возможно, даже украсит его своим внешним видом. Эти радиаторы не имеют ножек, поэтому придется аккуратно устраивать их на стене.

В мотивах старины

 Такие батареи могут подойти под разные стили дизайна и станут его неотъемлемым элементом. Они оснащены ножками, поэтому всю систему можно устанавливать после полного завершения ремонта, так как стены для их подвешивания сверлить не придется. Они красиво оформлены под старинное литье, и имеют особую ностальгическую прелесть.

Чугунные батареи тоже могут стать украшением помещения

 Нельзя не представить и такие варианты радиаторов, которые сравнимы с произведением искусства по внешнему оформлению. Элегантная форма украсит любое помещение и станет одним из элементов дизайна. Разнообразная цветовая гамма позволяет подобрать их к оттенкам стен, напольному покрытию и мебели.

Недостатком чугунных радиаторов можно считать:

• Чувствительность к изменению давления в системе и гидроударам. Если батареи устанавливают в системе автономного отопления, то эта проблема им не грозит.
• Использование некачественного теплоносителя приводит к снижению давления в системе, и в этом случае ей требуется периодическая промывка, которая должна производиться раз в 2—3 года.
• Эти батареи почти невозможно отрегулировать на нужную температуру, так как чугун инертен по теплоотдаче — нагревается медленно и долго остывает.
• Емкости чугунных батарей требуют для заполнения большого количества теплоносителя, поэтому он будет дольше нагреваться, а значит, потребует затраты большего количества энергии.

Несмотря на появления элементов отопительной системы нового поколения, изготовленных из других новых материалов, чугунные батареи не потеряли свою популярность и актуальность и сегодня.

Алюминиевые батареи

 В последнее время стали популярны алюминиевые радиаторы, которые тоже могут иметь разные формы и расцветки.

Легкие алюминиевые батареи отопления

У них — целый «букет» преимуществ перед радиаторами из других металлов:

• Высокая теплоотдача элементов и быстрое прогревание помещений.
• Наличие специальных регулирующих устройств, которые позволяют выставлять нужную температуру  в зависимости от потребности обогрева комнаты.
• У таких радиаторов незначительная масса, что облегчает их монтаж.
• Они подходят для строений с автономной системой отопления, так как в ней не бывает резких перепадов давления или гидроударов.

К недостаткам таких батарей можно отнести следующие моменты:

• Почти все модели этого вида радиаторов не отличаются механической прочностью. Их не рекомендуют устанавливать в зданиях с центральным отоплением — при сильных скачках давления тонкий корпус их сегментов может быть деыормирован.
• Если в системе в качестве теплоносителя используется обычная вода, для радиаторов требуется промывка  водой под давлением с периодичностью не менее раза в год. Для этого батарея демонтируется, обслуживается и устанавливается обратно в систему. Поэтому радиаторы лучше монтировать на пластиковые трубы с разъемными соединениями («американками»).
• Нужно знать и такой нюанс, как совместимость металлов — на алюминиевые радиаторы нельзя устанавливать медные детали. Такое соседство может разрушать стенки сегментов батарей.

Разнообразие форм позволяют выбрать подходящие радиаторы для оформления комнат. Они подойдут для различных интерьеров по форме и цвету.

Неброские и компактные — лекго вписываются в любой интерьер

Например, такой радиатор серебристого цвета не будет бросаться в глаза и легко разместиться на любой стене, а не только под подоконником. Его компактность и аккуратность хорошо впишет его в обстановку, и он не будет нарушать общую гармонию интерьера.

Батареи легко поддаются деорированию

Другой тип радиаторов, панели которых имеют широкие плоскости и на них легко можно нанести красивые рисунки. Возможно и приобретение моделей уже с нанесенным декорированием — они также представлены в товарном ассортименте.

Батареи такой формы хорошо подойдут для детских комнат, так как у них нет выступающих жестких ребер, и малыш, упав, меньше рискует пораниться.

Габариты и расцветки — на любой вкус

Следующий вариант алюминиевых радиаторов больше подойдет для интерьеров в стиле минимализма или ретро, так как они имеют более грубую форму. Удобство им придают ножки, на которые их можно установить, не прибегая к закреплению к стене. Эти радиаторы имеют большую жесткость и меньше подвержены механическим повреждениям. Смело можно сказать, что они хорошо впишутся в современные стили и дополнят их, но о т них трудно требовать, чтобы они стали украшением интерьера.

Стальные радиаторы

Разнообразие стальных радиаторов

 Стальные батареи могут быть сильно отличаться друг от друга по габаритам, а также иметь самые разные конфигурации. По конструкции их можно разделить на три вида: панельные,  секионные, трубчатые.

• Панельные радиаторы, благодаря своим положительным характеристикам, завоевывают все более широкую популярность . Они высокоэффективны и доступны по цене. Такие батареи рассчитаны на нагревания теплоносителя  до 100—110 градусов и давление 7—9 атмосфер.

Панельные стальные радиаторы

Если они устанавливаются в домах с центральным отоплением, стоит при входе теплоносителя в систему квартиры установить специальные фильтры для воды —  грязь, попадающая вместе с теплоносителем, может оседать на внутренних поверхностях панелей.

Радиатор состоит из емкости, изготовленной из двух листов металла, которая заполняется теплоносителем. Для большей теплообменной площади некоторые модели снабжают гофрированным слоем, что повышает КПД. Также батарея может состоять из нескольких гофрированных слоев и ровных панелей.

Стальные батареи трубчатой конструкции

• Трубчатые стальные радиаторы имеют необычный элегантный вид.  В продаже есть навесные и устанавливаемые на ножки блоки, некоторые из них имеют сверху панель, имитирующую подоконник. Трубчатые виды рассчитаны на давление максимум 13—15 атмосфер — это очень высокий показатель. Площадь теплообмена достаточно велика, что позволяет быстро нагреть комнату.

Секционные радиаторы могут иметь довольно необычную конфигурацию

• И еще один вид стальных батарей — секционные. Как можно понять из названия, они состоят из секций и могут иметь прямую или изогнутую конфигурацию. Секции имеют разъемные соединения между собой, и это является уязвимым местом этих батарей — они выдерживают давление не более 6 атм. Лучше использовать их для автономного отопления, и нежелательно подвергать нестабильным нагрузкам центрального.

Стальные радиаторы оснащены регуляторами температуры теплоносителя, и управлять ею можно отдельно для каждой комнаты. Сталь быстро нагревается и остывает, поэтому теплоноситель в них должен циркулировать постоянно.

К недостаткам этих батарей можно отнести подверженность стали коррозии, и этот фактор лишний раз говорит в пользу того, что они прослужат долгий срок только в автономной системе, без попадания в теплоноситель воздушных масс. Заполнив систему теплоносителем, не стоит сливать его на долгое время полностью, иначе коррозионные процессы  активизируются.

Биметаллические батареи

Самые современные — биметаллические радиаторы

 Биметаллические батареи считаются  самыми надежными и эффективными. Их изготавливают из двух разных металлов. Внутренние емкости сделаны из стали, а наружный корпус  — из алюминия, он и придает радиаторам элегантность и аккуратность. Сверху сегменты покрыты эмалевой краской.

Стальная емкость надежна и выдерживает высокое давление — до 35—50 атмосфер. Алюминиевый кожух хорошо отдает в помещение тепло, так как алюминий обладает высокой теплоотдачей. Этот вид батарей достаточно долговечен, так как имеет необычную для других видов комбинированную конструкцию.

Плюсом биометрических батарей можно назвать использование небольшого количества теплоносителя — из этого следует, что и нагрев будет происходить гораздо быстрее, и почувствуется ощутимая экономия средств на отоплении помещений.

Такие радиаторы — самый приемлемый и современный вариант на сегодняшний день, как по качеству, так и по дизайну. Но, есть у них и недостаток — высокая цена. Стоит продукция достаточно дорого, но и гарантию на нее дают порядка 20 лет беспроблемной работы.

Внешне биметаллические батареи походят на алюминиевые экземпляры — бросив на них взгляд, невозможно их отличить друг от друга. Но по техническим параметрам биметаллические намного превосходят алюминиевые.

Небольшой видео-экскурс в мир металлических батарей отопления

Итак, если перед вами встал вопрос выбора радиаторов отопления, стоит взвесить все за и против каждого из представленных видов. Стоит учесть следующие факторы:

• в какую систему они будут установлены — автономного или центрального отопления;
• долговечность продукции;
• технические и эксплуатационные  характеристики;
• надежность;
• финансовые возможности.

Тщательно продумав и сделав выбор, все же, отправляясь за ними в магазин, возьмите с собой знающего специалиста. Он поможет оценить качество и сорт продукции.

kamin-expert.ru

Стальные металлические радиаторы отопления: виды и особенности

От того, какие радиаторы отопления установлены в доме, зависит, как будет он отапливаться. Неказистые чугунные батареи хорошо справляются с обогревом помещений, но именно внешний вид заставляет потребителей искать им замену. Люди, которые строят новый дом или ремонтируют старый, хотят, чтобы у них появилось более современное отопительное оборудование. Стальные радиаторы отопления могут послужить заменой традиционным конструкциям из чугуна. У них более современный внешний вид и неплохие эксплуатационные характеристики.

Конструктивные особенности и виды

Современная промышленность освоила выпуск стальных радиаторов нескольких разновидностей:

• Панельного типа;
• Трубчатые модели;
• Секционного типа.

Стальной секционный радиатор отопления Стальной трубчатый радиатор отопления Стальные панельные радиаторы отопления

Панельные приборы

Конструктивно панельные стальные батареи состоят из двух пластин, в которых штампованием выдавлены углубления для циркуляции воды. Эти пластины изготовлены из низкоуглеродистой стали. Для уменьшения коррозийных процессов внутренние металлические поверхности каналов фосфатируют, а снаружи пластины покрывают порошковой эмалью. Обычно такое покрытие защищает металлическую поверхность от высоких температур, но у стальных поверхностей при взаимодействии с некачественным теплоносителем или при попадании воздуха очень быстро начинается процесс коррозии.

Панельные стальные батареи состоят из двух пластин, в которых штампованием выдавлены углубления для циркуляции воды

Не рекомендуется использовать батареи такого типа в системах с централизованным отоплением, а также в отопительных системах с расширительным баком открытого типа.

Стальные панельные приборы различаются:

Стальной панельный радиатор отопления в квартире

По способу подключения к системе отопления

Нижнее подключение Боковое подключение

По количеству пластин

• с одной пластиной;
• с двумя пластинами;
• с тремя пластинами сразу.

Стальные панельные радиаторы отопления разделяются по типу пластин

По габаритам

• по высоте;
• по глубине;
• по ширине.

Радиаторы выпускают разных габаритов

Потребитель может подобрать нужную модель исходя из потребностей собственной автономной системы отопления и из размеров помещения.

По модификации

• стандартной модификации с ребристой поверхностью;
• модификация с гладкой наружной поверхностью, без традиционных впадин-каналов. Такие модели называются Plan («ровный», «плоский»).

Модификация с гладкой наружной поверхностью

По расположению каналов для теплоносителя

• с горизонтальными каналами для теплоносителя — наиболее распространенный тип панельного радиатора;
• с каналами в вертикальном исполнении – такие модели довольно редки.

Схема с горизонтальными и вертикальными каналами

Преимущества стальных панельных радиаторов:

• Благодаря материалу, из которого выполнены эти приборы отопления, они  очень эффективны.
• При малой тепловой инертности у металлических приборов высокая теплоотдача.
• Возможна установка температурных датчиков для регулировки степени обогрева комнаты, что существенно отражается на возможности экономии энергии.
• Внутри панельных радиаторов возможно размещение трубок транзитных теплопроводов, по которым теплоноситель может попадать в любую точку.

Недостатки стальных панельных радиаторов:

• Не рекомендуется применение стальных батарей в системах, где возможны гидроудары.
• Скромные технические показатели (давление в системе – 6-10 атм.; опрессовочное давление – 13 атм.; предельная температура – до 110̊ С).
• Системы подобного типа обязательно должны быть заполнены водой, так как в противном случае стальные радиаторы быстро начинают ржаветь изнутри.

Все перечисленное доказывает, что установка панельных стальных радиаторов рекомендована для локальных систем частных домов. Только в таком случае могут быть соблюдены допустимые рабочие характеристики.

Несмотря на скромные технические показатели, стальные панельные радиаторы пользуются спросом. И это не удивительно — металлический прибор отопления привлекает владельцев частного жилья не только доступной ценой, но и возможностью удачно вписать его в интерьер любой комнаты.

Трубчатые стальные батареи

Плавные изгибы трубчатых радиаторов не портят внешний вид и позволяют эффективно обогревать большие площади

Еще одна разновидность металлических приборов отопления – это трубчатые системы. Каждая секция выполнена из стальных труб, которые соединены между собой сваркой.

Трубчатые радиаторы могут быть разных видов – низкие, высокие, угловые или изогнутые по дуге.

Преимуществом таких батарей является низкая травмоопасность

Системы, в которые входят трубчатые стальные радиаторы, нашли свое применение в медицинских учреждениях и других общественных местах. Они являются прекрасным решением для детских комнат и для помещений, к которым имеются особые требования по чистоте и травмобезопасности.

Преимущества таких батарей:

• плавные изгибы не портят внешний вид и позволяют эффективно обогревать большие площади помещений;
• низкая травмоопасность;
• возможность гигиенического ухода за поверхностью.

Недостатки:

В сетях, где возможны гидроудары, применение трубчатых металлических систем ограниченно. Но, несмотря на небольшую толщину стальных элементов, рабочее давление таких приборов отопления составляет от 10 до 12 атм.

Секционные

По сравнению с чугунными радиаторами, стальным радиаторам секционного типа необходимо в 2 раза меньше теплоносителя

Следующий вариант устройств из стали – секционные стальные радиаторы отопления. Конструктивно они состоят из отдельных секций, соединенных, как одна отопительная система, точечной сваркой.

Секционные модели по прочности самые лучшие среди представленных типов стальных радиаторов отопления — только рабочее давление составляет 16 атмосфер.

Обогрев помещений от таких радиаторов происходит по типу чугунных: Поверхность отдает лучевое тепло на стены и обогревает воздух конвективным методом, за счет чего прогрев помещений происходит в 2 раза быстрее. Но по сравнению с чугунными радиаторами, для эффективной работы стальных радиаторов секционного типа, необходимо теплоносителя в 2 раза меньше.

Преимущества

Высокая теплоотдача, низкая тепловая инертность и большой выбор комплектации — вот далеко не полный список достоинств стальных радиаторов

В целом потребители тепла с установленными металлическими радиаторами отмечают следующие преимущества и недостатки, присущие именно этим устройствам:

1. Высокая теплоотдача позволяет сэкономить на энергоресурсах.
2. Оптимальный микроклимат поддерживается с помощью даже компактных приборов с меньшим количеством секций.
3. Обладают низкой тепловой инертностью. Они способны прогреваться за очень короткое время. В этом плане стальные системы схожи с радиаторами из алюминия.
4. Если сравнивать с более прогрессивными отопительными приборами, они обладают ценой несколько выше чугунных, но ниже чем устройства из алюминия. При выборе таких радиаторов для модернизации системы отопления можно значительно сэкономить.
5. Обладают большим выбором комплектации и видов радиаторов – одно, двух, трех панельные системы;
6. Несколько точек подключения. У алюминиевых и биметаллических трубчатых моделей возможность подключения только через первую секцию радиатора;
7. В большинстве конструкций производитель может предложить модели с уже установленными терморегулирующими приборами.

Недостатки

Самый существенный недостаток – склонность к процессам коррозии

• Самый существенный недостаток – склонность к процессам коррозии у всех типов стальных батарей. При попадании воздуха или если в системе отсутствует длительное время вода – стальные радиаторы быстро начинают ржаветь изнутри. Поэтому любой слив воды в таких устройствах крайне нежелателен;
• Чувствительность к химическому составу теплоносителя. Известно, что даже в питьевой воде присутствует незначительное содержание щелочи, которая приводит к интенсивному образованию накипи. По этой причине для автономных систем отопления рекомендована установка дополнительных фильтров очистки воды. Любые химические примеси в теплоносителе вредны для внутреннего слоя батарей из стали, особенно в местах соединения на сварке. В этих местах внутренняя поверхность быстро теряет свою гладкость, что приводит к ускорению процесса разрушения металла;
• Большой вес стальной конструкции вызывает необходимость дополнительного усиления элементов крепежа. Даже одно-панельная стальная батарея тяжелее чугунной;
• Из-за чувствительности к гидроударам такие радиаторы не рекомендованы для установки в централизованных системах отопления;
• Стремительное охлаждение поверхности стального радиатора при снижении температуры теплоносителя.

Анализируя достоинства и недостатки стальных радиаторов отопления, можно рекомендовать их установку в автономных системах отопления, где есть возможность не сливать воду на летний период и контролировать химический состав теплоносителя.

Заключение

Приобретение стальных радиаторов должно быть взвешенным и продуманным решением. Если подойти к этому со всей ответственностью, то со своей главной задачей – создание тепла и комфорта в помещении, стальные радиаторы отопления справятся наотлично!

Самые интересные статьи из рубрики:

• Стальные панельные радиаторы отопления: особенности и конструкция
• Чугунные радиаторы отопления
• Радиаторы отопления какие лучше для квартиры
• Выбираем биметаллические радиаторы отопления
• Радиаторы отопления — основные сведения и рекомендации по выбору

domiotoplenie.ru

Стальные радиаторы отопления — технические характеристики + Видео

Чтобы выбрать нужный радиатор для системы отопления, весьма желательно знать ее основные технические параметры. Иначе можно получить не тот результат, который хотелось бы. Важнейших показателей у радиаторов не столь много, так что разобраться в них легко и непрофессионалам. Возьмем, к примеру, стальные радиаторы отопления, технические характеристики которых мы и рассмотрим в данном материале.

Конструктивные особенности и разновидность стальных радиаторов отопления

Высокая технологичность стали не требует доказательств. Этот пластичный, прочный, гибкий и ковкий материал хорошо поддается сварке, а также замечательно проводит тепло. Так что для радиаторов сталь подходит по многим параметрам.

Выпускаются стальные радиаторы двух типов:

• панельные;
• трубчатые.

Радиаторы панельного типа

В середине этого прибора находятся одна, две или три панели. Каждая из них состоит из двух стальных плоских профилей, сваренных по контуру для соединения. Пластины штампуются, после чего на них образуются овальные вертикальные каналы – пути для теплоносителя. Производство этих радиаторов отличается простотой – роликовая сварка соединяет заготовки, прошедшие штамповку. После этого готовые детали скрепляются по две штуки с помощью патрубков.

Устройство стального конвекторного радиатора.

Чтобы повысить теплоотдачу, производители зачастую оснащают панели с изнанки ребрами П-образной формы. Для их изготовления берутся более тонкие листы стали, чем для панелей. Ребра способствуют повышению конвекции. Если в ряд соединены несколько панелей, то с обеих сторон их накрывают кожухами. В зависимости от количества нагревательных и конвекторных панелей находящихся внутри радиаторов существуют следующие их типы.

Тип 10 — это однорядный радиатор без конвектора и без облицовки.

 

Тип 11 — однорядный радиатор с одним конвектором, без верхней решетки.

 

Тип 20 — двухрядный радиатор без конвектора, с воздуховыпускной решеткой.

 

Тип 21 —  двухрядный радиатор с одним конвекторным оребрением, закрытый кожухом.

 

Тип 22 — двухрядный радиатор с двумя конвекторными оребрениями, закрытый кожухом.

 

Тип 30 — трехрядный, без конвекторного оребрения, сверху закрытый решеткой.

 

Тип 33 — трехрядный радиатор с тремя конвекторными оребрениями, закрытый кожухом.

 

Как вы понимаете от типа радиатора будет зависеть его теплопередача. Радиаторы типа 10 и 11 не имеют конвекции и способны отдавать тепло только путем нагрева воздуха.

Готовый радиатор получается достаточно узким, что весьма удобно при монтаже. Цена таких изделий весьма демократичная, поэтому владельцы собственных домов предпочитают ставить именно их.

Радиаторы трубчатого типа

Трубы из стали, сваренные между собой, составляют сердечник данного отопительного прибора. Впрочем, он же служит и корпусом. Изготовить такой радиатор не столь просто, как предыдущий, но вариаций моделей у него, несомненно, гораздо больше. Наиболее распространенным класическим вариантом является радиатор похожий на чугунный, но имеющий гораздо больше каналов для движения теплоносителя.

Количество каналов, которое может иметь трубный радиатор.

Стоит такой прибор довольно-таки дорого, и его никак нельзя называть бюджетным вариантом. Это скорее вариант для дизайнера, не стесненного в средствах.

Все возможная расцветка трубных радиаторов.

Его фантазия вкупе с яркими цветами, оригинальными формами и всем диапазоном размеров позволяет сделать такие радиаторы настоящей «изюминкой» стильного и красивого интерьера.

И еще о цене: любой биметаллический радиатор известного европейского бренда дешевле, чем трубчатый, даже произведенный в России.

Читайте также:

Важнейшие характеристики стальных радиаторов

Теплоотдача

С отдачей тепла дела обстоят совсем неплохо – показатель теплоотдачи варьируется от 1200 до 1800 ватт и даже более. Зависит этот параметр от габаритов радиатора, его марки и типа конкретной модели. Заметим, что большим плюсом данных приборов является малая инерционность. Они очень быстро нагреваются и начинают отдавать тепло помещению.  

Сам процесс отдачи тепла у них происходит двумя путями — это непосредственное излучение тепла и передача тепла путем конвекции.

Рабочее давление

Максимальное рабочее давление у данного вида радиаторов колеблется в пределах от 6 до 10 атмосфер для пластинчатых радиаторов. Этот параметр ограничен из-за такого свойства стали, как пластичность. Впрочем, радиаторы трубчатого типа могут выдержать большее давление – от 8 до 15 атмосфер. Все это означает, то, что стальные радиаторы не могут использоваться в системах централизованного отопления. Они не смогут выдержать давления центральной теплосети.

Качество теплоносителя

Важной деталью является то, насколько «нежным» будет радиатор относительно качества теплоносителя. Для стали это настоящий камень преткновения – ведь она так легко ржавеет при соприкосновении воздуха с водой. Однако изготовители не сдаются – они стараются преодолеть эту проблему. Наносят специальные внутренние покрытия для защиты. Но, к сожалению, борьба эта часто заканчивается победой коррозии. Поэтому радиаторы из стали лучше не ставить в квартире многоэтажного дома. Летом воду сольют, и ржавчина начнет есть радиаторы.

Температура теплоносителя

Максимальная температура горячей воды, которую могут выдержать стальные батареи – от 110 до 120 градусов.

Межосевое расстояние.

Стальные радиаторы могут иметь как боковое так и нижнее подключение. Межосевое расстояние важно для радиаторов именно с боковым подключением. Оно определяет на каком расстоянии верхний коллектор находится от нижнего. Это необходимо учитывать при монтаже радиатора. Стальные панельные радиаторы в зависимости от модели, типа и производителя могут иметь межосевое расстояние равное высоте радиатора минус 50 — 70 см. У трубчатых стальных радиаторов межосевое расстояние колеблется п в пределах от 120 мм до 2930 мм.

Габаритные размеры

Теперь пару слов можно сказать о внешних параметрах, в частности, о размерах. По длине радиаторы панельного типа могут достигать 3-х метров, высота их – от 20 до 90 сантиметров. Трубчатый радиатор можно сделать практически любой длины, а глубина его ограничена размером 22,5 сантиметрами. Высота варьируется от 19 до 300 сантиметров.

Толщина стали.

На этот показатель мало кто обращает внимания, однако производители для изготовления стальных радиаторов используют сталь различной толщины. Данный показатель может изменяться от 1,15 до 1,25 мм. Понятно, что чем толще сталь тем лучше.

Долговечность

Благодаря материалу изготовления – прочной и надежной стали – эти радиаторы способны прожить долгую жизнь, не подводя своих хозяев. Особенно хорошо служат качественные изделия с толстыми стенками (0,12-0,15 сантиметра), выпускаемые надежными и ответственными за свою продукцию брендами.

Удобство монтажа

Монтаж данных отопительных приборов не очень сложен. Причем очень удобно, что есть возможность выбрать радиатор панельного типа с подключением как сбоку, так и снизу. В последнем случае и трубы могут быть спрятаны под полом, и датчик температуры подключен сразу к радиатору. А панели самого радиатора могут быть соединены последовательно или параллельно – в продаже можно встретить оба вида моделей.

Радиатор панельного типа с нижней системой подключения.

Минусы и плюсы стальных радиаторов отопления

Сначала о достоинствах

• Имеют хорошую теплоотдачу, которая происходит не только путем нагрева воздуха, но и в случае с радиаторами панельного типа путем конвекции.
• Так как по конструкции эти радиаторы сложности не представляют, то и ломаться в них особо нечему. Благодаря этому срок их службы достаточно велик.
• Эти радиаторы легкие, поэтому их удобно монтировать. Причем всегда существует несколько вариантов монтажа – ведь выпускаются модели с разнообразным подключением.
• Стоят радиаторы из стали дешевле, чем аналогичные модели из алюминия.
• Внешний вид стальных радиаторов очень привлекателен, поэтому они могут стать даже украшением интерьера.

Теперь о недостатках

• Самый большой недостаток – это невозможность противостоять коррозии. Как только вода перестает течь по стальной батарее, та сразу же начинает ржаветь. Поэтому данные радиаторы абсолютно не подходят для систем центрального теплоснабжения, где как правило на летний период воду сливают для проведения технического обслуживания и ремонта.
• Изучив характеристики стальных радиаторов отопления, мы видим, что гидроудары они не выдерживают. Ведь у них имеются сварные детали, швы которых не выдерживают также и повышенного прессовочного давления. Радиатор после этого может потерять форму, а то и лопнуть по швам. Поэтому использовать стальные радиаторы можно только в автономных системах отопления и точка.
• К сожалению, иногда краска на стальном радиаторе не очень высокого качества держится плохо. Поэтому после нескольких отопительных сезонов происходит отшелушивание покрытия.

Производители стальных радиаторов отопления

Радиаторы панельного типа

В России такие радиаторы практически не выпускаются – уж очень выгодную для покупателя цену имеет продукция зарубежного производства. Можно отметить фирмы-изготовители из Германии – Buderus и Kermi, из Чехии – Korado, из Финляндии – PURMO, из Италии – DeLonghi. Каждая фирма имеет в совсем арсенале радиаторы которые отличаются по высоте, длине, глубине, а соответственно и мощности. Поэтому эти данные нужно смотреть непосредственно в паспорте определенной модели радиатора. Моделей огромнейшее количество и представить все их технические характеристики в рамках данного материала очень проблематично. Поэтому для сравнения мы возьмем радиатор типа 22 (имеет 2 панели и 2 конвекторных оребрения), размером 500 / 500 мм некоторых производителей.

Сравнительная характеристика радиаторов типа 22, шириной 500 мм, длинной 500 мм популярных производителей:

Производители	Рабочее давление, атм	Макс. t теплоноси-теля, 0С	Мощность, при 70 0С, Вт	Объем воды	Вес	Способ подключения
Kermi Германия	10	110	965	2,7	17,07	Боковое — резьба 4 х 1/2” (внутр. )  Нижнее — резьба 2 х 3/4” (наруж.)
Buderus Германия	10	120	913	3.15	14.1	Боковое Нижнее, с интегрированным термостат-вентилем
Лидея Беларусь	8,6	110	1080	3,3	15,1	Боковое — 4 присоединительных патрубка с внутренней резьбой 1/2″ Нижнее — 2 присоединительных патрубка с внутренней резьбой 1/2″
KORADO Radik Чехия	10	110	914	2	15,6	Бокове — резьба 4 х 1/2” (внутр.) Нижнее — резьба 2 х 3/4” (наруж.)
PURMO Финляндия	10	110	929	2.6	13.6	Боковое — внутренняя резьба 1/2″ Нижнее — внутренняя резьба 2 х 1/2″
DeLonghi  RADEL Италлия	8. 7	110	1079	3.1	14.9	Боковое — резьба 4х1/2″ Нижнее —  2 х 1/2″

 * Все данные взяты из официальных источников производителей

Радиаторы трубчатого типа

Эти более дорогие изделия выпускает меньшее количество компаний. Пожалуй, больше всего их в Германии – это Zehnder Charleston, Arbonia, Kermi, Charleston. В Италии такие батареи делает фирма Israp Tesi. В городе Кимры Тверской области находится завод КЗТО, выпускающий радиаторы с рабочим давлением до 15 атмосфер. Они даже могут подойти для квартиры в многоэтажном доме, выдержав нестабильность давления в центральном отоплении.

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Стальные радиаторы — отзывы и обзор популярных моделей

Мнения по вопросу целесообразности использования в системе тех или иных видов батарей самые разные. Да и рынок предлагает такой сортамент различных моделей, что неискушенному в вопросах теплотехники покупателю сложно сделать оптимальный выбор. Для этого, как минимум, нужно знать, чем характеризуются те или иные приборы и какова специфика их эксплуатации. Стальные радиаторы отличаются достаточно демократичной ценой, потому и спрос на них вполне понятен. А так ли уж они хороши?

Информацию, почерпнутую из рекламы или на сайтах производителей, вряд ли можно считать абсолютно достоверной. Наиболее объективными являются отзывы специалистов и собственников жилья, которые не понаслышке знают обо всех плюсах и минусах отопительных приборов этой группы. Но прежде чем разбираться с их достоинствами и имеющимися недостатками, следует понять, а что это такое – радиаторы стальные.

Типы изделий

1. Панельные стальные радиаторы

Такие отопительные приборы выпускаются в различных модификациях, и в зависимости от компании-производителя, могут отличаться по разным показателям – наличие/отсутствие защитных панелей (главным образом, торцевых), их рельефом, конфигурацией ребер решетки, комплектностью и так далее. Но в устройстве радиаторов стальных принципиальной разницы нет.

В их составе греющая панель (сборка из штампованных «каналов», по которым проходит теплоноситель, обшитая стальными листами) + элементы оребрения, способствующие повышению эффективности конвекции. Как и тех, так и других может быть несколько. Это и является признаком для категорирования приборов данной разновидности на группы (от 10-й до 33-й). Первая цифра в обозначении как раз и указывает, сколько рядов панелей в конкретной модели стального радиатора.

1.1. Плюсы

• Высокий КПД (до 75%). Это связано с тем, что сталь характеризуется хорошей теплопроводностью. По сути, эти радиаторы совмещают в себе признаки отопительной батареи и конвектора.
• Низкая инерционность. Следовательно, прибор начинает сразу же прогревать помещение при включении отопления.
• Небольшая «глубина». Проще говоря, стальные панельные радиаторы плоские, и при креплении на стены они лишь незначительно выступают за периметр комнаты.
• Большое разнообразие моделей. Все они отличаются цветовым оформлением, габаритами (в том числе, толщиной), потому несложно выбрать стальной радиатор для любого помещения и интерьера.
• Небольшой вес. Это позволяет крепить такие приборы на любой поверхности, даже не отличающейся достаточной прочностью. К примеру, стене из ячеистого бетона.
• Низкая цена. Это один из определяющих факторов, почему именно такие модификации стальных радиаторов пользуются повышенным спросом.

1.2. Минусы

• Ограничения в монтаже. Это связано с тем, что стальные радиаторы панельного типа несколько «нежные». Они не рассчитаны на высокое значение давления. То же касается и механического воздействия. Небольшие удары металл выдержит, а более существенные приведут к деформации листов.
• Подверженность стали коррозии. Если из системы на длительное время слить теплоноситель (например, в межсезонье), то появление ржавчины на внутренних поверхностях неизбежно.

«Меня клиенты часто спрашивают, какие радиаторы из стали лучше – трубчатые или панельные. Ответ однозначный – это во многом зависит от особенностей системы. Если речь идет о частном строении, с автономным отоплением, то последний вариант предпочтительнее, так как такие радиаторы стоят дешевле. А вот в городской квартире я бы ставить их не рискнул, даже несмотря на низкую стоимость. Во многих домах по окончании сезона ведутся профилактические работы на коммуникации, и вода из труб сливается. Значит, сталь начнет постепенно ржаветь. Да и опрессовка делается каждую осень. Если мастера «переусердствуют» с давлением, то возможны трещины в панелях и протечки».

Артем Выгодцев, мастер монтажного участка, Стерлиматак.

• Требовательность к качеству теплоносителя. Это относится как к его кислотности (она должна быть в пределах нормы), так и к его чистоте.

«Я когда покупал панельные радиаторы, мне подсказали, что желательно сразу же на подводе установить и фильтры-грязевики. И пояснили, что эти отопительные приборы довольно быстро «забиваются» наносами. А вот родственник сказал, что все это ненужно, а советы менеджера лишь для того, чтобы вытянуть побольше денег. Уже через 1,5 года ему пришлось вызывать мастеров, так как батареи стали хуже греть. У меня же – никаких проблем».

Виталий Новгородцев, Витебск.

• Небольшой эксплуатационный срок. Даже известные компании-производители не указывают его свыше 10 лет. Хотя данный минус частично нивелируется низкой стоимостью изделий.

1.3. Модельный ряд

Отечественные производители не уделяют много внимания приборам данной группы. Причина достаточно простая – низкая стоимость повышает конкуренцию в этом сегменте товаров. Среди российских стальных радиаторов панельного типа выделяются изделия под марками «PRADO» (в нескольких модификациях), «РосТерм», «Конрад». Пожалуй, это все модели, отзывы о которых можно найти на форумах.

Импортные аналоги представлены в большом ассортименте – немецкие радиаторы Kermi, Buderus, BJORNE; приборы из Турции BRAINERSTAR, HEATON; чешские «Korado»; итальянские «DeLonghi»; финские «PURMO» и ряд других. В том числе, и из ближнего зарубежья – «KAZTHERM» из Казахстана, белорусские «Лидея».

2. Стальные радиаторы трубчатые

Если коротко – приборы более «серьезные», хотя их конструкция значительно проще. Стальной радиатор – это два горизонтально расположенных коллектора, соединяемых вертикальными трубками.

Их минимальное количество в самых простых моделях – всего 2. Расстановка – в один, два ряда и более. Хотя радиаторы, отличающиеся значительной «глубиной», в частных строениях не монтируются. По внешнему виду такие приборы отопления напоминают чугунные аналоги, но все-таки отличаются своеобразным изяществом и не столь массивные.

2.1. Плюсы

• Идеально гладкие поверхности. Радиаторы дополнительно окрашиваются методом порошкового напыления, что придает им своеобразный глянец. Это упрощает уход за изделиями (достаточно протереть тряпочкой) и минимизирует накопление пыли на корпусе. В отличие от ряда иных отопительных приборов, при повышении температуры в системе характерного запаха гари не будет.
• Надежность. Все соединения делаются точечной сваркой, поэтому протечки, при соблюдении условий эксплуатации, исключены. У хорошего хозяина эти радиаторы прослужат много лет.
• Травмобезопасность. Такими стальные радиаторы трубчатого типа делает отсутствие накладок с острыми гранями, ребер и так далее – только округлые формы конструктивных элементов.
• Разнообразие исполнений. Габариты, окраска – это подразумевается. Нюанс в том, что трубки могут иметь различные профили (круг, овал). Кроме того, и геометрия самого радиатора может быть любой, даже самой оригинальной конфигурации – угловая, радиусная, плоская. Да и трубки, в зависимости от модели, могут быть ориентированы не только вертикально, но и горизонтально. К примеру, некоторые радиаторы хорошо вписываются в изгибы стен (вариант «змейка» и ряд других). Кого в первую очередь волнует эстетическая составляющая, стоит учесть.

«Мы, когда строили дом, в одном помещении сделали нестандартную планировку – стена имеет округлую форму. Только потом выяснилось, что подобрать к ней отопительный прибор довольно сложно. Предлагались разные варианты, но нам подсказали отличное решение – радиатор стальной трубчатый с неправильной геометрией. Он прекрасно вписался в интерьер, да и сам по себе смотрится оригинально. Лично я более чем довольна».

Ольга Терентьева, Екатеринбург.

2.2. Минусы

• Невысокая теплоотдача. По этому показателю стальные радиаторы трубчатые уступают аналогам из биметалла и алюминия.
• Чувствительность к резким скачкам давления. Это в первую очередь относится к сварным швам.
• Стоимость. Если в целом, то она вполне приемлемая. Но по соотношению цена/1 кВт трубчатые радиаторы из стали одни из самых дорогих отопительных приборов.
• Неизменность размеров. Нарастить стальной трубчатый радиатор невозможно в принципе. Поэтому и подбирать его необходимо грамотно, с учетом всей специфики эксплуатации. И лучше по рекомендации профессионала, а не самостоятельно, «на глазок».

Информация по характеристикам отдельных отечественных моделей трубчатых радиаторов стальных и их ценам – здесь.

Полезная информация

Тем, кто ориентируется на все импортное, следует пояснить. Трубчатые радиаторы отличаются толщиной стенок. А от данного показателя во многом зависит величина допустимого давления в системе. В этом плане российские модели значительно выигрывают перед зарубежными брендами. У них металл толще в среднем раза в 1,5.

«Я всегда советую собственникам квартир – если хотите купить трубчатые радиаторы из стали, то выбирайте только отечественные. Они прочнее импортных аналогов. Но даже при этом консультация профессионала лишней не будет. Здесь необходимо учитывать и такие факторы, как особенность общедомовой системы (схему), этаж, наличие/отсутствие узла смесителя и ряд иных».

Олег Симонов, инженер-теплотехник строительной фирмы, Омск.

2.3. Производители

На нашем рынке представлены радиаторы трубчатые из разных стран. Но, судя по отзывам пользователей, лучше все-таки приобретать наши, российские модели. Они надежнее, да и стоят несколько дешевле. К примеру, много хвалебных откликов о стальных радиаторах под маркой «КЗТО».

Среди импортных отопительных приборов спросом пользуются следующие – «Isan Atol» (Чехия), «Zehnder» и «Arbonia» (Германия), «Delonghi» и «IRSAP» (Италия).

Характеристики радиатора (стального или любого другого) рассчитываются индивидуально для каждой отопительной системы. Жителям Подмосковья в этом могут помочь сотрудники компании «АЛЬФАТЭП», специализирующейся на поставках и монтаже оборудования для различных общедомовых инженерных коммуникаций. Достаточно позвонить на номер 8 (495) 109-00-95, и ее профильные специалисты проконсультируют по всем неясным вопросам и предложат оптимальные модели стальных радиаторов. При необходимости выедут на место, установят приборы и произведут их опробование с отметкой в гарантийном свидетельстве.

описание и ремонт устройства, плюсы и минусы панельной батареи отопления, срок службы оборудования, а также виды моделей и причины их поломки

Когда тепло в помещении обеспечивает красивый обогреватель, это вдвойне приятно.

Наверное, поэтому в последние годы такой спрос на стальные радиаторы отопления.

Конструкция этих обогревателей позволяет подобрать оптимальную модель, подходящую по мощности и размеру к конкретному помещению и его дизайну.

Стальные радиаторы: описание

Прошли времена, когда все дома «снабжались» исключительно чугунными батареями, настолько же тяжелыми, насколько некрасивыми. Сегодня потребители могут выбирать радиаторы не только по их техническим характеристикам, но и по внешнему виду. Хотя их не такое уж разнообразие, но каждый решает самостоятельно, нужны им высокие конструкции или длинные, напольные или настенные, какого цвета или формы они должны быть.

Устройство стального радиатора отопления основано на штампованной листовой стали, если речь идет о панельных моделях, или секциях – в трубчатых. У каждой конструкции есть свои преимущества и недостатки, но как показывает практика, именно панельные варианты пользуются наибольшим спросом у населения. Связано это, скорее с их ценой, которая невысока, чем с эстетичным видом.

Устройство панельного радиатора отопления достаточно простое:

1. Из высокопрочной тонкой (1.15-1.2 мм) стали создаются штампованные панели, внутренняя часть которых состоит из двух горизонтальных каналов и нескольких вертикальных. Они являются резервуаром, по которому теплоноситель распространяется по отопительной системе, попутно нагревая ее.
2. Соединенные попарно панели являются отдельным элементом батареи, и от ее размера зависит уровень теплообмена всей конструкции.
3. Каждое устройство снабжено необходимыми монтажными арматурами и окрашено.

Если сравнить первые советские стальные радиаторы отопления с их современными аналогами, то у них недостатков было намного больше чем достоинств. Например, низкий уровень мощности, подверженность коррозии и другие.

В наше время технологии позволяют не только обрабатывать сталь так, чтобы она не боялась теплоносителя, но и красить специальным составом, продлевая «жизнь» изделию.

Чтобы получить от панельной батареи максимум эффективности, ее лучше использовать в автономных отопительных системах.

Сколько воды в стальном радиаторе? Объем воды в стальных радиаторах отопления крайне невелик. С одной стороны это недостаток, так как по внутренним каналам панелей носитель не может передвигаться с достаточной скоростью из-за их узости, а с другой – достоинство, так как малое количество воды проще и быстрее нагреть. Это позволяет экономить до 35% энергоносителей.

Особенности батарей из стали

Если выбирать для монтажа стальные радиаторы отопления, плюсы и минусы каждой модели должны быть тщательно взвешены.

В начале о хорошем:

1. Сталь – прекрасный проводник тепла, поэтому батареи из них считаются наиболее эффективными.
2. Панельные радиаторы легко монтировать, так как они представляют собой цельную конструкцию. Это недостаток, если с ними случилась «беда» в виде протечки, так как придется менять всю панель, но при должной работе – это их преимущество, так как большая площадь конструкции лучше прогревается, чем каждая отдельная секция в трубчатых моделях.
3. Благодаря добавлению теплообменников в некоторые типы панельных радиаторов, их мощность значительно возрастает, что вовсе не портит их привлекательный внешний вид.
4. Существующие дизайнерские модели, производимые некоторыми зарубежными компаниями, можно вешать на стены, убрав трубы в пол, или ставить на стильные ножки. Под заказ изготавливаются даже угловые виды обогревателей, что позволяет экономить жизненно важное пространство помещения, при этом украшая его.

Если говорить о слабых сторонах стальных обогревателей, то их несколько, и все касаются работы в домах с централизованным отоплением.

В автономных системах эти недостатки не проявляются:

1. Они плохо переносят перепады давления. Это связано с тем, что они приспособлены к напору от 6 до 9 атмосфер, тогда как в центральной системе отопления гидроудары могут достигать 13-15 атмосфер. Подобные «потрясения» могут просто разорвать панели.
2. Если панели некачественно окрашены, то они подвергаются коррозии, что неизбежно происходит, когда из системы сливается вся вода на летний период. Поэтому так важно изучить параметры, указанные производителем в техпаспорте изделия.

Никто не запрещает монтировать стальные батареи в многоквартирных домах с центральным типом обогрева. Нужно произвести расчеты мощности с учетом теплопотерь и площади комнаты и подобрать конструкцию, подходящую по параметру. Просто следует быть готовым к тому, что срок службы стальных радиаторов отопления в таких условиях составляет 15 лет, тогда как в условиях автономного отопления – это 29 лет.

Стальные решетки для радиаторов — фото:

Виды моделей

Современный рынок предлагает широкий ассортимент моделей стальных батарей, но всех их можно условно разделить на несколько видов:

1. Самыми популярными и эффективными являются панельные радиаторы, которые могут состоять из одной, двух или трех панелей и быть оснащены теплообменниками (или без них).
2. Вертикальные обогреватели делятся на трубчатые и панельные. Они отличаются своим «ростом», так как их минимальная высота 1 м, тогда как у обычных она достигает 600 мм, а у высоких доходит до 900 мм. Эти виды стальных батарей выглядят стильно, греют чуть менее эффективно и стоят очень дорого. Особенно это касается дизайнерских моделей.
3. Пластинчатые стальные радиаторы встречаются нечасто, и то в госучреждениях.

Как правило, большинство потребителей выбирают панельные виды обогревателей из-за их гармоничного соответствия качеству и цене, но, как и любые другие устройства, они не вечны и могут поломаться. Возможность аварии лучше предусмотреть, обращая внимания на «сигналы», которые подает система.

Причины поломки

Ремонт стальных радиаторов отопления мало кого обрадует, так как при серьезной поломке их придется заменить на новые панели, тогда как в секционных моделях достаточно открутить поломанную секцию и поставить другую.

Причиной поломки радиаторов являются:

1. Изначально неправильно рассчитанная мощность и установка неподходящей конструкции приводит к ее поломке. Учитывать следует все – от диаметра труб рабочего давления до степени нагрева теплоносителя.
2. Неправильное монтирование к трубам, что особенно дает о себе знать во время продувки системы или при гидроударах.
3. Грязь в теплоносителе может стать причиной засорения каналов стального радиатора, что приведет к неравномерному нагреву панели.

Поводом к беспокойству являются щелчки в системе отопления и холодные панели. Они могут быть вызваны засорением каналов некачественным носителем. Самостоятельно ремонтировать стальную батарею не рекомендуется, так что в случае протечки нужно просто найти поврежденное место, временно закрыть трещину герметиком и вызвать аварийную службу. Подобную работу должен выполнять специалист, особенно если прорыв произошел в разгар сезона.

Как показывает многолетний потребительский опыт, стальные панельные радиаторы – это лучшее предложение на рынке, когда речь касается автономных систем обогрева.

5 лучших стальных радиаторов

Стальной радиатор финского производства предназначен для отопления магазинов, квартир, веранд, домов – словом, любых помещений с давлением в системе не более 10 атмосфер. Корпус изготовлен из штампованного листа, произведенного из низкоуглеродистой стали. Имеются термостатический вкладыш, боковые накладки и верхняя накладка типа «гриль». Теплоотдача, благодаря этой конструкции, достаточно высокая, батарея греет помещение, а не стену. Основные плюсы: Высокая теплоотдача Сочетание лучевого и конвекционного эффектов Широкая сфера применения Неплохой дизайн Минусы: Радиатор чувствителен к качеству теплоносителя

9. 7 / 10 Рейтинг Отзывы Стильные и красивые, самые лучшие стальные батареи отопления. Наконец-то в квартире стало тепло и комфортно.

Выбираем лучший радиатор отопления, стальной или биметаллический

Чтобы решить, какой радиатор отопления лучше, стальной или биметаллический, следует принять во внимание основные конструкционные различия, технические и эксплуатационные характеристики.

Не стоит поспешно приобретать понравившиеся батареи, ориентируясь исключительно на их стоимость или внешний вид, предварительно не получив исчерпывающей информации об остальных параметрах и отличиях.

Различия между радиаторами из стали и биметалла

Неверно будет считать, что единственным отличием между стальными и биметаллическими батареями является используемый при производстве металл. Существуют важные отличия в конструкции и устройстве влияющие на характеристики каждого прибора отопления.

Конструкционные особенности биметаллических приборов отопления

Биметаллические калориферы состоят из стального или медного сердечника, в виде прочной толстостенной трубы, окруженной алюминиевым корпусом. Такая конструкция влияет на способность выдерживать максимальное рабочее давление теплоносителя в системе отопления 16 атм., и выше. Дополнительно можно отметить следующие преимущества:

• Длительный срок эксплуатации устройства. Батареи из биметалла гарантированно проработают больше 15, при условии правильной эксплуатации 20 лет.
• Невысокие требования к качеству теплоносителя. Сталь ржавеет медленно, не вступает в химическую реакцию с добавками, используются для увеличения теплоотдачи в центральных системах отопления.
• Возможность подключения к центральной системе отопления в многоэтажном доме.

Между радиаторами из стали и биметалла существенная разница в стоимости. Производитель предлагает алюминиево-стальные батареи, по цене, приблизительно на треть дороже, чем за металлический аналог.

Конструкция трубчатых и панельных батарей из стали

Батареи из стали изготавливаются двумя основными способами. От выбранной конструкции зависят эксплуатационные характеристики изделия:

• Стальные панельные радиаторы – конструкция представляет две металлические пластины, соединенные между собой. На внутренней стороне каждого листа выдавлена канавка. При стыковке между пластинами образуется канал для циркуляции теплоносителя.
• Батареи трубного типа – представляют простую конструкцию, состоящую из стальной трубы и напаянными или закольцованными ребрами для распределения тепла. Устройство отличает низкая стоимость и сравнительно небольшая эффективность. Выгодным отличием стальных трубчатых радиаторов является устойчивость к высокому гидравлическому давлению.

Теплоотдача биметаллических и стальных радиаторов приблизительно одинаковая. Это обусловлено тем, что в качестве основного нагревательного элемента обоих типов батарей используется сердечник, пластина или труба из стали.

В качестве достоинства биметалла можно отметить большее время необходимое для остывания батареи.

Какой радиатор выбрать, биметалл или сталь

Сравнение стальных трубчатых радиаторов с биметаллическими показало практически идентичные параметры теплоотдачи и устойчивости к высокому давлению в системе отопления и некачественному теплоносителю. Панельные модели, хотя и имеют красивый внешний вид и привлекательную стоимость, уступают в этом параметре предыдущим вариантам.

Устанавливать стальные панели не рекомендуется в высотных домах, а также в помещениях с повышенной сыростью. Но для частного дома с автономным отоплением, стальные панельные радиаторы являются оптимальным вариантом. Срок эксплуатации изделия рассчитан на 10 лет. Толщина стали в панелях 1,25 мм, что обеспечивает долгий срок службы.

Биметаллические калориферы можно устанавливать для любых помещений. Способность выдерживать высокое давление позволяет подключение к центральной системе отопления. При этом приборы имеют красивый внешний вид, поэтому их чаще всего приобретают для офисов и квартир. Несколько уменьшает популярность изделий высокая стоимость.

Трубчатые калориферы – в качестве недостатков можно отметить непрезентабельный внешний вид. Остальные характеристики относительно теплоотдачи, стоимости и надежности не уступают тем, что имеют панельные и биметаллические приборы отопления. Производители батарей недавно начали налаживать выпуск хромированной продукции, что несколько увеличило спрос потребителей.

Что лучше выбрать, стальные отопительные радиаторы или биметаллические? Для подключения к центральному отоплению лучше использовать биметалл или, по крайней мере, трубчатый калорифер. Для автономных систем вполне подойдут панельные модели.

Самонагревающаяся литий-ионная батарея

может победить зимние невзгоды

В 1990-е годы коммерциализация литий-ионных (литий-ионных) аккумуляторов открыла новую эру инноваций. Этот революционный источник питания позволил разрабатывать новые продукты — от мобильной бытовой электроники до электромобилей и сложных военных и медицинских приложений. Сегодня литий-ионные батареи по-прежнему играют фундаментальную роль в сотнях продуктов, которые ежедневно затрагивают нашу жизнь.

По иронии судьбы, многие продукты, которые стали возможными благодаря этому революционному источнику питания, теперь предъявляют требования, которые раскрывают ограничения Li-ion.Сегодня потребители ожидают, что следующее поколение устройств, носимых устройств и других продуктов будет меньше, безопаснее и долговечнее. Литий-ионные аккумуляторы создают несколько проблем для инженеров-конструкторов, которым поручено разработать новую волну миниатюрной бытовой электроники.

Для этих небольших применений серебро-цинк оказывается чрезвычайно привлекательной альтернативой литий-ионным батареям и батареям другого химического состава. Это особенно актуально для производителей и инженеров-конструкторов, которые занимаются четырьмя ключевыми областями:

• Плотность энергии и время работы
• Безопасность
• Нормативно-отгрузочная сложность
• Срок службы и право на ремонт прибора

В этих важнейших областях серебро-цинк обеспечивает атрибуты, необходимые для разработки более безопасных, долговечных и более прочных миниатюрных продуктов.

Плотность энергии: больше энергии в меньшем пространстве

В то время как литий-ионный источник питания по-прежнему будет предпочтительным для многих продуктов, производители, сталкивающиеся с потребностями в устройствах меньшего размера, найдут долгожданную альтернативу в серебре и цинке. Из-за своей конструкции серебро-цинк обеспечивает более высокую плотность энергии в элементах небольшого размера — свойство, на которое Li-ion не может претендовать.

Серебро-цинк имеет такую ​​же плотность энергии, что и литий-ионные батареи размером более 250 мм. ³ .Настоящее преимущество серебра и цинка становится очевидным в устройствах, требующих батарей меньшего размера. По мере того как доступное пространство сжимается, плотность энергии литий-иона резко падает из-за его намотанной конструкции типа «желеобразный валик», полости оправки и более низкой плотности тока электродов (рис. 1) .

1. Благодаря плоской конструкции серебряно-цинковых батарей плотность энергии остается пропорциональной при уменьшении размера. Наличие полости оправки в литий-ионных батареях означает, что при уменьшении размера батареи активный материал составляет пропорционально меньшую площадь батареи.В результате плотность энергии существенно снижается.

При уменьшении размера серебряно-цинковые батареи обеспечивают более высокие значения плотности энергии и более длительное время работы, чем любые другие батареи в том же диапазоне объемов (3) (Рис. 2) . Например, ZPower разработала микробатареи с плотностью около 340 ватт-часов на литр (Втч / л) при размере 156 мм ³ . При запланированном увеличении использования электродов эти микробатареи будут иметь удельную энергию 370 Втч / л к концу 2019 года и 400 Втч / л к 2021 году.

2. По мере уменьшения объема микробатареи серебро-цинк сохраняет высокую плотность, в то время как плотность энергии литий-ионных аккумуляторов быстро падает.

Безопасность: решение горячей промышленной проблемы

В последние годы инциденты, связанные с безопасностью литий-ионных аккумуляторов, привлекли внимание как средств массовой информации, так и юридических лиц: мобильные телефоны перегреваются, ноутбуки начинают таять. Эти истории более чем анекдотичны. Взрыв литий-ионных аккумуляторов в устройствах для электронных сигарет за последние два года отправил более 2000 человек в отделения неотложной помощи.По данным FAA, в 2018 году в результате возгорания литий-ионных батарей один коммерческий рейс в США был остановлен примерно каждые 10 дней.

Несмотря на то, что выход из строя литий-ионных аккумуляторов маловероятен, с увеличением количества устройств с литий-ионным питанием на рынке даже небольшая частота отказов может иметь серьезные последствия. В 2006 году инцидент с поломкой 1 из 200 000 вызвал отзыв почти шести миллионов устройств, когда микроскопические частицы металла вступили в контакт с другими частями аккумуляторной батареи, что привело к короткому замыканию.Отзыв об этом не только влияет на прибыльность производителя, но также может вызвать у потребителей опасения по поводу качества и безопасности продукции бренда.

В серебряно-цинковых батареях используется химический состав на водной основе, который не представляет опасности возгорания или перегрева. Это особенно актуально в таких приложениях, как носимые, наушники, медицинские устройства, военные устройства на теле и другие технологии, которые находятся в тесном контакте с пользователем.

Безопасность химического соединения серебра и цинка также обеспечивает преимущества конструкции. Серебряно-цинковые батареи не требуют дополнительных цепей безопасности, необходимых для всех литий-ионных батарей. Это освобождает ценное пространство для дизайна, что, в свою очередь, позволяет создавать устройства меньшего размера.

Правила доставки: серебро-цинк приносит свои плоды

Размер и безопасность — не единственные недостатки литий-ионных аккумуляторов для производителей. Из-за своего химического состава литий-ионный аккумулятор также создает барьеры, которые могут повлиять на доставку, стоимость и удобство.

Недавние правила перевозки наложили существенные ограничения на транспортировку литий-ионных аккумуляторов.При отгрузке оптом небольшие литий-ионные аккумуляторы классифицируются как опасные грузы и могут нести не более 30% заряда во время авиаперевозки. Это может привести к разрядке батарей, что, в свою очередь, может повлиять на производительность устройства после установки. Правила транспортировки литий-ионных аккумуляторов также включают множество требований к упаковке, маркировке и обращению.

Ограничения сохраняются в отношении небольших партий и бывших в употреблении устройств. Например, поврежденные литий-ионные аккумуляторы нельзя отправлять по воздуху ни при каких обстоятельствах, что может привести к задержкам и недовольству клиентов, возвращающих устройство для ремонта.Это может быть еще большей проблемой для тех, у кого есть военное и медицинское оборудование, которое может срочно нуждаться в замене или ремонте. Ограничения на доставку литий-ионных аккумуляторов распространяются даже на потребительский уровень. Федеральные правила запрещают авиапассажирам путешествовать с запасными или сменными батареями в зарегистрированном багаже.

Вскоре к транспортировке литий-ионных аккумуляторов могут быть предъявлены дополнительные требования для устранения опасностей, связанных с дымом, огнем, горючими газами или взрывом, когда элемент в упаковке подвергается тепловому разгону.

В отличие от серебра и цинка никаких ограничений по транспортировке или транспортировке нет. Поскольку они менее токсичны и негорючие, серебряно-цинковые батареи рассматриваются в том же свете, что и другие щелочные батареи. Они могут быть доставлены по всему миру по желанию, без ограничений или специальной упаковки. Это не только увеличивает время отклика и удобство, но также снижает риски, затраты и логистическую сложность в цепочке поставок.

Срок службы устройства: серебро-цинк преодолевает расстояние

Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов влияют не только на способ транспортировки аккумуляторов, но и на конструкцию устройств.Дизайнеры делают невозможным разборку продуктов, чтобы защитить потребителей от травм из-за литий-ионных батарей внутри них. Устройства, спроектированные таким образом, не могут быть отремонтированы кем-либо, кроме производителя, если они вообще могут быть отремонтированы.

Дело в том, что все батареи начинают терять емкость при первой зарядке, и эта потеря емкости продолжается с каждым циклом зарядки. Каждый, у кого есть мобильный телефон с литий-ионным питанием, со временем терял заряд батареи.Клиенты, владеющие устройствами с батареями, которые больше не держат заряд, должны отправить свое устройство обратно и оплатить замену батареи, если это возможно, или приобрести новое устройство.

Фактически, проблемы, порождаемые этим методом проектирования, достигли такого уровня видимости, что теперь вмешивается правительство. Восемнадцать штатов приняли законы, касающиеся «права пользователей на ремонт» своих электронных устройств. Самая крайняя форма законодательства была принята в штате Вашингтон, где в настоящее время рассматривается законопроект, полностью запрещающий продажу электронных устройств, у которых нет легко снимаемых батарей.

Серебряно-цинковые батареи негорючие и работают от более низкого напряжения, чем литий-ионные. Следовательно, с ними безопасно обращаться и меньше рисков при проглатывании или проглатывании. Из-за их безопасности серебряно-цинковые батареи также могут быть сконструированы так, чтобы их можно было снимать с устройства и, таким образом, заменять потребитель. Это продлевает срок службы устройств, улучшает впечатления потребителей и снижает количество электронных отходов.

Большие преимущества для небольших приложений

Литий-ионные аккумуляторы

позволили создать и разработать буквально сотни инновационных электронных продуктов, и они будут продолжать делать это и в будущем.Однако по мере роста спроса на меньшие, более безопасные и более энергоемкие источники питания недостатки литий-ионных аккумуляторов в этих приложениях становятся все более очевидными.

Серебро-цинк напрямую решает многие проблемы конструкции, безопасности и питания, с которыми сталкиваются производители и инженеры-конструкторы. В поисках лучшей микробатареи серебро-цинк обладает непревзойденной способностью вкладывать большую энергию и инновации в все более мелкие пространства.

Тим Пауэрс — вице-президент по развитию бизнеса ZPower.

Новый прототип литиевой батареи высокой плотности любит тепло, не взорвется

Если кажется, что в последнее время в новостях появляется новая технология батарей каждую неделю или около того, это потому, что в прошлом были потрачены тонны денег на исследования пять или десять лет начинают приносить плоды. Огромная часть нашего будущего — это электричество; это ясно, и есть место для множества различных технологий, которые позволят изменить статус-кво, каждая из которых имеет свои сильные стороны.

Австралийский университет Дикина еще в 2016 году создал целый центр исследований и разработок аккумуляторов, посвященный непосредственно развитию технологий хранения энергии, под названием BatTRI-Hub. И сегодня BatTRI-Hub объявила, что построила прототип литий-металлической батареи с некоторыми очень интересными свойствами.

В рассматриваемой ячейке — ячейке с плоским пакетом емкостью 1 Ач — используется литий-металлический анод, который ценится за способность обеспечивать на 50 процентов больше энергии, чем современные элементы.Но он также использует ионный жидкий электролит — соль, которая находится в жидкой форме при комнатной температуре, что имеет несколько преимуществ по сравнению с современными технологиями.

«Ионные жидкости нелетучие и устойчивы к возгоранию, — говорит профессор Патрик Хоулетт, директор исследовательского центра, — что означает, что в отличие от электролитов, используемых в настоящее время в литий-ионных элементах, например, Samsung и Tesla, они не взорвется. Более того, они действительно лучше работают при нагревании, поэтому нет необходимости в дорогих и громоздких системах охлаждения, чтобы предотвратить перегрев аккумуляторов.

Теоретически это может привести к тому, что батарея предпочитает, чтобы заряжалась и разряжалась с высокой скоростью — в противоположность тому, как нам говорят заботиться о сегодняшних литиевых батареях. Аккумулятор, который нагревается, может быть менее полезным для портативных устройств или ноутбуков, которые могут начать поджаривать ваши колени, но он может быть потрясающим для определенных типов электромобилей, где отвод тепла является серьезной проблемой. Имейте в виду, что если он лучше всего работает при высоких температурах, вы должны задаться вопросом, насколько хорошо он справляется с холодами, которые можно получить в местах, где хорошая зима.

Кажется, еще будет шанс проявить себя. «Использование литий-металлических электродов в литий-металлических батареях не является обычным явлением в производстве аккумуляторов, поэтому мало что известно о наилучшем способе производства этих элементов на практических уровнях для демонстрации», — говорит научный сотрудник доктор Роберт Керр, ведущий по этому вопросу. проект. «После многих лет кропотливого внимания к производственным процессам и деталям команда достигла эталонного уровня, который обязательно заставит всех в отрасли сесть и обратить на это внимание.Хотя это всего лишь ступенька на пути к элементам 1,7 Ач, которые скоро будут запущены в производство, это важная веха в мире аккумуляторов для демонстрации новой технологии ».

Источник: Deakin BatTRI-Hub

Автомобильный бортовой обогреватель переменного тока без внешних источников питания для литий-ионных батарей при низких температурах

% PDF-1.4 % 1 0 obj > поток application / pdf

IEEE

Транзакции IEEE по силовой электронике; 2018; 33; 9; 10.1109 / TPEL.2017.2768661

Эквалайзеры батареи

нагреватели батареи

Системы управления батареями (BMS)

повышающие преобразователи

электромобили (электромобили)

Автомобильный бортовой обогреватель переменного тока без внешних источников питания для литий-ионных батарей при низких температурах

Yunlong Shang

Bing Xia

Naxin Cui

Chenghui Zhang

Chunting Chris Mi

IEEE Transactions on Power Electronics 7759 Sept. 201893310.1109 / TPEL.2017.27686617769 конечный поток endobj 2 0 obj > / C [0 1 1] / Subtype / Link / Type / Annot / H / I / Border [0 0 0] / Rect [185. 268 624,651 196,26 634,644] >> endobj 3 0 obj > поток 2017-11-02T16: 21: 52 + 05: 30Adobe Illustrator CS6 (Windows) 2017-11-02T16: 21: 52 + 05: 30

256136JPEG / 9j / 4AAQSkZJRgABAgEASABIAAD / 7QAsUGhvdG9zaG9wIDMuMAAA4QklAAAEA + 0AAAA AQBIAAAAAQAB / + 4ADkFkb2JlAGTAAAAAAf / bAIQABgQEBAUEBgUFBgkGBQYJCwgGBggLDAoKCwoK DBAMDAwMDAwQDA4PEA8ODBMTFBQTExwbGxscHx8fHx8fHx8fHwEHBwcNDA0YEBAYGhURFRofHx8f Hx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8fHx8f / 8AAEQgAiAEAAwER AAIRAQMRAf / EAaIAAAAHAQEBAQEAAAAAAAAAAAQFAwIGAQAHCAkKCwEAAgIDAQEBAQEAAAAAAAAA AQACAwQFBgcICQoLEAACAQMDAgQCBgcDBAIGAnMBAgMRBAAFIRIxQVEGE2EicYEUMpGhBxWxQiPB UtHhMxZi8CRygvElQzRTkqKyY3PCNUQnk6OzNhdUZHTD0uIIJoMJChgZhJRFRqS0VtNVKBry4 / PE 1OT0ZXWFlaW1xdXl9WZ2hpamtsbW5vY3R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + Ck5SVlpeYmZ qbnJ2en5KjpKWmp6ipqqusra6voRAAICAQIDBQUEBQYECAMDbQEAAhEDBCESMUEFURNhIgZxgZEy obHwFMHR4SNCFVJicvEzJDRDghaSUyWiY7LCB3PSNeJEgxdUkwgJChgZJjZFGidkdFU38qOzwygp 0 + PzhJSktMTU5PRldYWVpbXF1eX1RlZmdoaWprbG1ub2R1dnd4eXp7fh2 + f3OEhYaHiImKi4yNjo + DlJWWl5iZmpucnZ6fkqOkpaanqKmqq6ytrq + v / aAAwDAQACEQMRAD8A9Ia / 5V0 / XHia7lnjMKNG v1eT0iVd45CCyjl9qFehxVLrAeZI7C1eXTRcoY1LNDqk7ztVQeXGaOBKn / jJ19twqiRe3f7Wg6so AqSbq2P4Lek4qpjXNGVi00OsRPxHONrXU3VeprzjR4 ++ 9GOKrx5j8lUq + twRNWhSa + aJwfApJIrD 6RiqYWo0jUI + dletcICpLwXcjjrUVKuetMVRP6Pg / mm / 5Hzf814q79HwfzTf8j5v + a8VWRaXBGpX 1bh6szVe4mJ + Ji1PtdFrQe2Kr / 0fB / NN / wAj5v8AmvFWjpsHMN6k + wI4 + vNQ1pv9r2xVv9HwfzTf 8j5v + a8VafTYGRl9SdeQI5LPMCK9x8WKt / o + D + ab / kfN / wA14q79HwfzTf8AI + b / AJrxVT06EQy3 qB5HX1wVEsjycawx7KXLECu9PHFW9X1NNM06a + kgmuEh51htk9SVuTBfhWorStT7Yqw / yudB1TW7 yNbG5t4mhaa0W8EsUkn + 5C7 + suq8yChldXU7Hi67ZecQ8ITH84g / IEfPf5IvemVf4c0b / ln / AOHf / mrKEtN5b0ZhT0CNwdpJB0Nf5sVb / wAOaN / yz / 8ADv8A81Yq7 / Dmjf8ALP8A8O // ADVirS + W9GUU 9AncneSQ9TX + bFW / 8OaN / wAs / wDw7 / 8ANWKtf4b0bkG9A7AinqSU3p25e2Kt / wCHNG / 5Z / 8Ah4 / 5 qxVpvLejMpUwEVFKiSQHfwIbFW / 8OaN / yz / 😯 / 8AzViqTX0vl + 0upLZth2GYxkAyQW9zLGaivwuu xxVL7bX / ACX + nYdGvrWbTb7UW / 3EwXQuUkuVRR6jBCKRhG2 + I79e + Ksp / wAOaN / yz / 8ADv8A81Yq oNo + l2mqWE9vE0dxzdQ4aQqUMTkq1SV6gHfFULqdxrerLHN5V1S0FuokhuJCVlAl5xlWWiSbqgfa oB5A + BxVONHEo0q0ErKz + ilWVSopxFNiW7e + KovFXYq7FUtvPLPlu + lM17pNndSmpMk1vFI2 / Xdl J3xVDt5S8tQAyQ236OVVoTZTS2ShQa7i3eIU8cIBPJUquh5NsWBPmiTT5FIBMurNJ8XUArdyzL9F N ++ ZMNDnn9MJn3RLEyHeptrvl0AV / MJVruP9I0jcb + Nvk / 5N1P8AqWT / AEsv1Lxx72m8w2sBBt / O VrdIy1ja4hhuVNe5a0a2BO3amI7O1H8yXxFfevGO9o + bZCQF8z6R0Ap9QuDv / wBJmH + TdR / MK8YX t5t1SFRJ9Z0 + / j / YaOK9g57En7CXnD / hsgNBmuq + 0D9K8QWHz / f12sbUj3m1Ef8Adtyf8nZu4f6a P614w3 / j + 97WVrTf / duofR / 0rsf5Ozdw / wBNH9a8YZhaz ​​+ vbQz04 + qivx325CtPiCn7wMwpRINHo yULATC4v / UZWrcAx8VK0X0Y6A1LVPvt8sCsWvLzzM / mHXYIdSSxtILaA2Us6xPDFIzKXL1VCCy1C fE3Ulv2QFVW30rX7qQ3c2oW1xrNkS9rNAhSKhuJ1a1kYFiY / TCxvtUMvLqKZk6bMI3GW8Jc / 0EeY / WOqCE90rXrS / drZ1a01OEVudOmoJk3pyHZ4yR8LrVTjn0soDi + qB5SHL9h8juolaZZjJdirsVdi rsVdirsVdirsVS68XzCZG + pyWix0 + ATRys1ffi65kYzhr1CV + RH6kG0sW587WmvwwyWUWpaTekGe 8imjtxY8EC8RC6tJN6jVb7e2Uz4b9PJLJMiqDvBN9dsSHUQiR + aFSWLek9CG5UAG + 3HFWBeR / NEW n6LJpun2Go6mmn3F1bOAjO8bwtHwjZmLD94shkry23FK / CFWf6USdMtCVKn0U2NK / ZHgTiqhq2v6 XpXppdSk3E9fq9nCjzXEtOvpwxhpGA7mlB3IGZGDS5Mt8I2HMnYD3k7fr6IMgEENT823gJs9Ii0 + I7LLqU4Mv + sILUTKR7GZTl / g6eh2TMz / AEBt / ppV / uSiz3L10jzJOK3uvNEd / h062hgU1FN / rP11 vuYZHx8Mfpx3 / WkT / ueBaPe2PKWmsa3Nxf3THdvVvrrg29d4kkSLr / kY / n5j6RCPuhH7yL + 1eENp 5K8nowcaJYtIpqJHtonevSvNlLfjgPaOoP8AlJ / 6YrwDuTO2sbK2AFtbxQADiPTRU + EdvhA2zGnl lL6iSmlbIJdirsVdirsVdirsVQtkxNxfVUrScAVpv + 5j3FCcVYFd20f + NPN8kmnPqqS2enD9GKlP WKH7ayNsStQadRxxVkvlKO0j9ZbXS30uEqWWN1KluV1cnmQ4WXlLX1TyX9rxxVN9R0jTdSRFvbdJ vSPKFzs8bfzRutHQ7dVIy7DnnjPpNX9vvHIoIBQQ0PUbdAthrFwirXhFdhLtB82cLO30y5d + ZhI + uEf830 / 8d / 2KK82mfzhAoAj0 / USB8TB5rE1 / yUK3n4v9OIGnl1nD5S / 4j7l3X / pjVEPGbRLrbrJD JbSJ + MqSH / gMH5eB5ZI / ESH + 9I + 1bPc7 / E + nqaTQXsB7mSyuuI6dXWNkHX + bH8lPoYH / AD4 / ddrx Nf4v8qggPq1pC7dI5pkifcE / YkKt2Pbtj + Qz9ISPuBP3LxDvRkGs6ROKwX1vKKA1SVG2PQ7HKpaf JHnGQ + BTYRSsrqGUhlO4YGoOVEUlvArsVdirsVdiqBvKfpCw / clj6j / 6R8FF / dP8O55 / F7Cm2KsH / K69sNB8oIuq3AtHvbm7vYVnRoWaIzKrSFSqjdpFNVqp5VBIxVlVxq8lnoNj9SRbrULtY7fT4C1E eYpWrsK0SNVZ3PgDTfbMnS4Bkl6jUI7yPl + s8h5okaV9C0CDTEeaRzd6rdBTqGpSD95M47f5Ea / s Rr8Kj6Th2OqOU0PTjj9Meg / We88yiMaTXMVk7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FULZOjXF9xYNxn AahrQ + jHscVYZbazpGlfmJ5gF4 / oqLW3nuL6URKiCQokUJfkZWLHlwXiAN + tRRVP / LX99dg6mdTP J / 3rBVK0u7lTHTr + 6IMfX9nt0xVPsVdirsVQ19qem6fGJL + 7htIz0eeRI1NKd3I8cVS4 + c / LDNxt r9L59 / 3dgr3rinWq2yynFVzeaLQ1EFlqE7jcqLG5i2 / 1p0iU / QcVQj3HrEiXyjdMFHwlxpjDfw / 0 o + GWjPkHKR + aKCEn0vT5j8HkaJn + 0WuU05VqOlCkkzcv9j9OWjXZxyyT / wBMUcI7m10CZqtF5W0u 2XoFNyYmNO7LBaun / DHH89n6zkfebXhDX + H9TWvp6JYoDuVTVbxFr / qra0w / nsvU / YP1LwhtdA1t U4R2aooXin + 53VCFp0 + H0l6fPE62Z6Q / 0kP + JXhCxPLHmFNhMpFT11HVSd / nMcTrZnpD / SQ / 4leE J / oVhd2Vo8V1IHkaQuKS3E1AQBTncvI / au1B7dzRkymZs18AB9wCQFW8K / XbEepRjIxEXw7j0n + L py2ytLFfy98pwW / lxYtW06s4nlkiS + VJpY1fjVAzGQ0BSlduVOVBWmKppo9bzWIpRQwaVYx2ykbn 6xdKksgPhwijiI / 1zmZL0YAOs 5X8I2B8yZfJj1ZFmGydirsVdirsVdirsVdirsVSzVfNHlrSJkg1 XVrLT5pF5xxXVxFCzLWnILIykio64qhI / Pvk2a6tbW21e2u5byRooTav9YjEioZCskkPOOMlFYjm wrQ06HFU + BDAEGoO4I6EYq7FUNaf395 / xmH / ACZjxV57NNdP5980Q2OjR6sVgsD9VlWOGJ3YkSyG WUlZCiqu3HbanU4qy7yws6iVZNJTRQF + GwjaJuK / WJ + DH0ax1kTi5odiSO1cVXS + Ybi5llt9Bs / 0 jLC3CW6kc29kjAkMvr8ZGkYEEERI9DsxU4q5NL8zTkPe62LcgbRadbRRrv8AztdfXC1PFQvyxVs + UNHkTheNdXyn + 8S6u7mWNyf54TJ6J + XCmKoqw8u + X9Ok9TT9MtLOT + e3gjiPSnVFHbbFUwxV2Kux V2KuxV2KuxV2KuxVC3Zf61ZAAcPVarV3r6MlNqfxxVA675aTV5oZW1G9sjCjR8LSVY1dXdHPMMj7 1iFCNwK + OKofyJH / AM67FcMPju5ZpixrVkMjJCTUn / dKIPozL1u0xH + bGI + wX / srYxZBmIydirsV dirsVdirsVdirsVQd5f3VvJwi064u14hvUha3C1Jpx / eyxNXv0p75djxRkN5Rj7 + L9ESglinn7U4 m0Qpr + gtL5UkquvfWGV5Ui4ho2ihtWmaWsg9NgCDUigIrkckBHlIS91 / pAUFk3lubSZvL + nS6OCN Ka3j + oqQ4pDxAQUf4hRdt8rSmOKoWyULcX1K / FOCakn / AHTH0r0xViPmDy3oul3OueZNT1y709NW + qwzS2 / po8aQNSKKJljdzyZjy2r17VxVB6PPZavcDRdF1e71GynEs + rapM7Cf0Y724VrdHVIgvqT 8o0YD + 6RuJ + ycVegwQQW8KQQRrFDEoSOJAFVVUUCqo2AGKr8VdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdi qBvHhGoWCFj6xkcqtWoVET1NPs + GKobW28zpNBJph2P6oqsbwXPq + pXnGQYhGrV / diQUPcjFUN5P 9d / KmkNZ3Cm1NnB6BntnilKemOJkQymjEfa98sy5DOZkeZNoApN / T1L / AH / D / wAiW / 6q5WliMX5k 2cnmNtCHr / WxMtty + oyGh2CVBIlExVl / eCpXp3xVl3p6l / v + H / kS3 / VXFWOebfOq + WTEt6ZJDKjS hra0aYBUZQQ375aV5demKppoWrT63pNvqlpIEt7kMY1ntZIZAFYr8UbyBl3XviqprGoXWlaXdalc So8NpE00iRQEyMEFeKKZlqx6AV3OKsf8o / mDB5k1G602zMyXNqHkkkudPmt4ygcABWaUhiA46dev TFWV + nqX + / 4f + RLf9VcVYXrn5pafo2uto9yLp7iNxEzQ6bcSRFnRZARKJAtADQ + / yxVmnp6l / v8A h / 5Et / 1VxVI / NvmlvLVlBc3jNKLmb6vGLW0edlYozc2UTL8I474qqeVvMp8y6c9 / YOY4UkMJW5tX icsEV6hTLutHG / fFU3ZdQVSxnhooqaQudh7CTFWH + VvzM0XVNaXTES8e61OQy20jWMtvEqLATSRm eTiaW7EFqVqAB1xVnEgJjYBQ5oaK2wJ8Dsf1Yqxby / c3snmHV1e3gXULeK3gu40aVIlT1rmW3CMY yr1imDOR + 0T7YqyL1NS / 3xD / AMjm / wCqWKsY81fmLY + W7qO01CIrPIInX0VnnBWRpP8AfcR3 / cMP uxVP9N1O61HTra / t7eMQXcSTxB5HVuMihlqDFsaHFVHXNdk0XS5tTvoY1tYCnqskjsw5usYPERVO 7YqlPk3z / a + a47htLhJFtxaQzrPb7Ss4QASRCtAm + Ksk9TUv98Q / 8jm / 6pYqwxvza0ceYxoIhkN7 631UqIrgxmQzCFT6wh5ca79dwfoxVmfqal / viH / kc3 / VLFWO + cvPtr5TtoZdUi4fWg4gMKz3G6cQ SwjhNKcx88VTLQPML67pMOqWEC / VZy4j9V5In / du0bVRogw + JT1xVEalqd3p + nXWoXFvGYLOGSeY RyO78IlLtxURVY0GwGKsb8o / mfpvmnUZ7HTIXM0SPKRMk8ChIyiMOTxAMeT9sVZZ6mpf74h / 5HN / 1SxVhHmP819A0XzEmk6mJY57J + c / oQzzglrfkqhhEqfZmB5FqDp40VegYq7FXYq7FXYq7FXYqkHm bybZeYHjllvLywuIY2iiuLGRYpFrLHKHVmV6MphoCOzN47KsS0XStG8xQpBpPnDWbkxerJ68syu5 DxwgqG4IAY0MbjuvqV6nZV6ZirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVS / XdCsNc082F8paAyR S / DSoaJw46huvGh9icVYNrPl7y55fNvp175j1wPqqyR2sbXkkiRrC8UrOooFj4lERSPs8z0BJCrN fK0FnD5esRZXMl5aSxCe3uZSS7pOTKp33Ao / wjsNsVTTFXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FX YqxfUIrLyvJbzaJ5ba6e8dYLl7FEUxR7UeQfaK9B8I6AdlFFU6tdTlubaK4SxuFSVQ6hzCGowqKj 1NsVVEvZ3RXFjOAwBoxhBFfEGTbFVv6Qm9h2fqNxTjy4 / uuXStOPqVr7Yq79ITej6v1G4px5cf3X LpWnh2K19sVXPezojObGchQTRTCSaeAEm + KrZtQmhhklNjcMI1LFU9JmPEVoqiSpPgBiq572dEZz YzkKCaKYSTTwAk3xVz3s6IzmxnIUE0UwkmngBJviq2bUJoozIbG4YCnwp6TNuabASVxVc97OoqbG c7gbGEnc07SYq572dRU2M53A2MJO5p2kxVz3s6ipsZzuBsYSdzTtJirnvZ1FTYzncDYwk7mnaTFV suoTRIGNjcMCyrRPSY / GwWtBJ0Fak9hvirpdRkiMZks51R3SMv8AuiFMjBFJAkLUqewxVu + 0jTL9 4pLy2Sd4AwhZxUpzoTxPbdFPzAOKoiCCG3gjggRYoYlCRRoAqqqiiqoHQAYqvxV2KuxV2KuxV2Ku xV2KuxV2KuxV2KuxV2KpJ5mtNfuBZfofWE0ho5uVz6kUcwnj4n93SQVU / tVU9sVTHSQ40u05kFvR SpAoPsjsScVRWKpD5t89 + UfKNl9c8xapDp8R + wshrI5ozAJEvJ3J4GlBgBsiI3kenVuhglKJl / CO p2Huvv8AIb + TyuX / AJyks9Ue7j8jeTta81PaCP1ZYIXSJWlOwk9JLmSMUVqcoxUqabb5lDSzh2mO P + sd / wDSx4iPjSJjGLqXEfIek / GVH / Yoibzd / wA5T3mpQQ2PkbSNJtJGCSz395HdrHU / bZra7jk4 qOoWJj4eGIx4RznI + 6G32zh4MJyB + kV7zf6Amc0X / OUrkFJvJcYHUJ + k9 / nyR8T4HdM / GI / 3skRl XMA / P9YS2 / 0X / nLS6mhkg13yvYrE3J4rdbhllG3wv69pM1Nv2Sp3xEsP82f + mH / ELKV9APn + tNl / 6GiAAI8kmn7ROrV / ADDxYP5s / wDTD / iGG7f / AFlD4 + SB / wBxY41gPWY + AP6Qu6GtvN // ADkfptzc 22q + QtN8wKpX6te6RqUVhCRT4qreyTSt26qlPfHgwfzp / wCkH / FruiR + YP55E / 8AkpqD38waf / BD j4OI8p1 / WiR93EtnuQ1j + e + uLG66z + Wfmu2u1YgR2Ni19EVHf1T9W7 + C / Tj + Xj0yQP8Aph98Qm / J fN / zkXoFnVtX8qeadGhFOU9 / pnpoCTQVKyufwyJ0sh2h / p4f8UzjCRFgGvcUSP8AnJj8kahT5k4k 9ms78U + ZMFMl + TyHlR90on7iwJpnUeqWWr6NYapplws + nXptbi3nCtSSKSRGRlrxIqCDuMxiKNJT XArsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVeZeZfM / kbWdUFn5j0qW8GkakbbT5IBcScbkI wZ5FRYVWgU03cfI4q9A0Rom0izaJCkZhSilGjPTf4WCkb + 2KvOvzz / N + byNptrpmh35v / N + tMIdK tFQy8eTcBIY1 + KQ8yFRFHxN + M8OI5ZcIPCALlL + bHv8Af0A6n5OVihGMPEmLF1Efzpf8SP4uvICr 4ox3yH / zjlBezQebPzUmk8webbgLJLp8sgazt + JRoo5FjoJ3XgfUHIwtyI4v9trzqBAcGIcMep / i l / WP + 9G3v5tGXLLIbmbrl0A8gBsHt9paWtnaw2lpDHbWltGsVvbxKEjjjQBUREUBVVVFAB0zFYKu KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KqF1p9hd0F1bRXFOnqor / wDEgfHImIPMNuPPOH0yMfcaQ + p / V44rZDHU / WIFh5xlgpEi91BCCm1TTwyTWTaPxQ7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXnemSeYF8 xeYrfy1BYR / VtRj + uLcvcPzW4jM0jKomKRvzfkeKCvgTvirNrG4S30SC4uSsUcNuskrVJCqqVJrQ dh5YCaFsoQMpCI3J2eE / kPodx578861 + cuuxSrzuZLTypCxkjCQrG0MknCnFwsTiJSrlefq1XkFI y8o8OAx9T6pe88h / mx + 0lllycctvpjth4fbzO56WX0JmK1uxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVC6 kX9GPiAQZ4ORJoQPVXpsa4qisVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirsVdirx6wuNFn1rzLN r2o3ejK + u8NOdJnjmma3DwlQAlDG3CqgL9mhrUklVW / PbzNDo / 5C6lNaXMfPUbaHToGaQN6guWWO 4RCWq7fV / VNFqRStKA5fpsYnkiD9N2fcNz9gZRlVnbl189vs5 / Bm / wCW / lJPKHkTRPLgWNZdPtUW 8MLu8b3T / vLqRGko3GSd3YVApXoBtleXIZyMjzkb + bACmSZBLsVdirsVdirsVdirsVQl + 2rD0 / 0e kD9fV + sM606cePBW965GXF0b8Ixb + IZfCv0liepXf5yQ3836PsNDvbL4vQWaa5tnHwRFauFuOfxm Uh5F2CnucIvq1z4bPDdeamb / APOxZGP6K0KSPivBBc3KnkRViXKHp0A47 + IwsHX9 / wDnXHdwLY6V oU9p + 6a4klurmNyCg9VVURuAVetDUgjFWU3soFpZfXGSG7kltx6SyEKZeallWvHnTft74qmWKuxV 2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxVhuqaDYaDL62ieVRrE2q37XeoFpkpFM5Z2uP8ASC9C Wc7Rgde2KsE / N + C917zD + UvlAWtvLYajqZ1S / iu15co9IijeSKgLoyyW88wKsp5HiKgVzK0 + 0Zy7 o18yB / ueJiej23MVk7FXYq7FXYq7FXYq7FXYqhtRtry4txHaXbWUokjczKiSEojhnj4uCP3igpXq K1G + KsT1Typ + Y8urXl5pfnVLKzuJEa3sJtMjuUgjUDlGr + tEzczWrH6KYqp2XlH8z45oGvvPouoU mElxGmk20JeJXVhGrLI3ElQysxDVr0FN1VTS / K35mW2rQXN954S / 09GX6xYnSYIjKimpAlSX4Gbx C / RirK9SYiGMBSwM8AJFKD96u5qR + GKorFXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYqx / zb BeS / o / 6t5iXy / wAbir8kif60AtfRHqstNgT8O + KpF / yriPVPPPlbz1NrFyy6Dp0kFppXwm3aW5jd GnB6KTHMVbitW4pv8NDMZCImPQkH5X + tFM8VldQykMrCqsNwQe4yCWvVj9P1ea + lx5c6jjxpWtel KYq71Y / T9XmvpceXOo48aVrXpSmKtsyopZiFVRVmOwAHc4q1LLHFG8srrHFGpZ3YgKqgVJJOwAGK tsyopZiFVRVmOwAHc4q5mVFLMQqqKsx2AA7nFWpJY4kLyuqIOrMQAK7dTirbMqirEKKgVO25NAPp OKoHVdIsdQERupbmIREhDbXdzaVLkCjfV5Iue4FOVfbrl + HUSx3Qjv3xjL / dA0gi2J3n5RaC + oy6 lHrOtWNxOw5tBqMy1JCKq8n5sacBSrdSe5yuczIkmt + 4AfYNkhddflTp0n1Jm8yeYIBZIkUfDUpF V2Wio7qRx9Q03ZQC1TWtcgrLNOtItK0y2s5Lua4SBUhW6vZfUmkJIVfUkNOTsSB7nFV2p7QRMXKA TwVG1GrMgANR4ntiqLxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KpZrvlvR9chiTUbZLhrZ jJatIC3py0oHAqKke + KoE + WLlfLMWnQXFvDq6QxI2praQ8TIpUyOIKcBzodu1cVU / wDDOqHy5LZ / W7aPWXd2i1FbSMpGrTmREERFCEiPp / j1xVu48salJ5eNlHeWsOsGUONRWyjMYjFx6hjEDEjj6P7r 7Ve / XFWv8Man / h2LIXlr + mBIGfUfqcXpsnr82j9HoAYv3fX364qqQeWb1PLEmnz3UFxrTQTRrq / 1 WJAJX5enJ6IDJ8FV270xVE6zoRurD0tPW2tbr1ImMjwJIhRXVpI2Ujo6Ar9OKsV13U10W1tNIu0e TU4YILi71dNOSe2mJZ1MRjh + MM / pMaBQKftVNMVQc / muwbysv1KOa51Wwjg + uyvpRja4ZoWYkQTe gtX48 + IcfyjrTFU00P6z5k8q2htUOnarbelHqMl / Ywo8kn1YMxaBWkVKvKr8eW1KdOqqeTeXLlvL 8FlHPANWjS3WXUjbRfG8TIZn9IgqPUCtt2riq3zJ5dvby2hTRZbXT5ldjLJJbJMGVonRQAaUKyMr g / 5OKqWs + WdUubGzi027trO6hVhd3ElpFKsrNA0atwotCkrLKKEDanTFXa75Z1W6sraLSLu10 + 7j VxPcSWcc6uzRFEcRkrThIRIBXtQ1GKrfMnlfVb61gi0a9tdMmRXE872cVxyYpSN1R9gUf4hviqZX + hpMbNrT0LSW3uIppZBbxuWjQ1eNa / YL9OQNRiqa4q7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FXY q7FXYq7FXYq7FXYq7FXYq7FWLatc + eh5hih0 + 1hfRvWtjJMxUt6XNPW6kHkFMh / 2KU6kFVlIAFSB Su59 + 2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2KuxV2Kv / 2Q ==

2017-11-02T16: 21: 52 + 05: 30Microsoft® Word 2016

yunlong shang

приложение / постскриптум51. 00000066.000000Picas1FalseFalse

Cyan

пурпурный

Желтый

Черный

Группа образцов по умолчанию 0

xmp.did: 1ECA1646B9BFE711A4EEB95DEFCD0784xmp.iid: 1ECA1646B9BFE711A4EEB95DEFCD0784xmp.did: 1ECA1646B9BFE711A4EEB95DEFCD0784

сохраненный xmp.iid4eeb95DEFCD0784

: сохраненный xmp.iid4: 1ECA16118 конечный поток endobj 4 0 obj > поток 8; Z] «9lHdr (rn # $ Q8 YSV7j6V> * = l2> WK & * ,? 5ok2-So2A5; P =; L @ EhF9 ((. )? 1) IZ4dup` E1r! /, * 0 [* 9.aFIR2 & b-C # soRZ7Dl% MLY \.? D> Mn 6% Q2oYfNRF $$ + ONnDZ4OTs0S! SaG> GGKUlQ * Q? 45: CI & 4J’_2j $ XKrcYp0n + Xl_nU * O ( l [$ 6Nn + Z_Nq0] s7hs] `XX1nZ8 & 94a \ ~> конечный поток endobj 7 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / CropBox [0 0 594 792] / Parent 17 0 R / Rotate 0 / MediaBox [0 0 594 792] >> endobj 8 0 объект > поток x = ɒFw} .Fh5r8 * 1 # «QU V | Jt2oM

Экспериментальное исследование самонагревающегося зажигания литий-ионных батарей во время хранения: влияние количества ячеек

Явление самонагревающегося зажигания

In В общем, с точки зрения элементов LiCoO ₂ при 30% SOC в наших экспериментах их поведение при самонагреве при воспламенении можно суммировать в следующие три стадии: нагрев, самонагрев и тепловой разгон.На примере эксперимента с одной ячейкой при 173 ° C на рис. 2 представлены трехступенчатое явление саморазогрева и соответствующий температурный профиль. В таблице 3 также показаны критерии и наблюдения трех этапов.

Рисунок 2

Три ступени самонагрева 1-элементного 30% SOC Явление самонагрева и соответствующие характеристики температуры и напряжения при температуре окружающей среды T _a = 173 ° C. Также показаны типичные проявления LIB на разных стадиях, включая набухание ячейки, утечку электролита, самонагрев и тепловой пробой

Таблица 3 Критерии и наблюдения для 3 стадий самонагревающегося зажигания

I этап:

Нагрев

Первая стадия начинается, когда ячейка нагревается значительно выше своей начальной температуры после того, как она помещена в печь.Температура ячейки увеличивалась от температуры окружающей среды до температуры печи. Во всех экспериментах клетки сначала начинали слегка набухать от средней стенки из-за теплового расширения. Когда температура была выше температуры начала разложения SEI, эта реакция начинала выделять газы, что приводило к дальнейшему набуханию клеток. Для экспериментов, когда T _a ≫ T _{a , cr} , на этом этапе наблюдалась утечка электролита.

II этап:

Самонагревающийся

На второй стадии температура образца превышает температуру окружающей среды. Поскольку на этой стадии не наблюдается значительного повышения температуры, явного набухания не наблюдалось. Кроме того, на этой стадии часто наблюдалась утечка электролита, когда электролит начинал вытекать с положительной стороны, где есть предохранительное отверстие. Эта утечка приводит к постепенному изменению цвета катода с белого на желтый.Температура повышается по сравнению с окружающей температурой из-за самонагрева, а затем несколько снижается из-за тепловых потерь, вызванных утечкой электролита. После этого температура ячейки начала очень медленно повышаться. Когда утечка электролита закончилась, внешний вид ячейки не изменился, но ее температура продолжала расти. Накопление тепла на этой стадии может быть связано с разложением SEI, реакцией интеркалированного лития с электролитом, разложением катодного положительного материала [4, 15] или химическим переходом между анодом и катодом [7].

III этап:

Термический разгон

При повышении температуры элемента произошел тепловой пробой, ведущий к возгоранию. Клетка быстро набухала за 2–3 с из-за быстрого внутреннего газообразования. Когда внутреннее давление превысило пороговое значение, произошла вентиляция, как показано на изображении стадии III, показанном на рис. 2. Виден некоторый дым, но во время всех экспериментов не наблюдалось никаких вспышек, огня или искр.

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

Рисунок 3

Изображения клеток после экспериментов. И термический разгон, и вентиляция произошли при T _a = 173 ° C (слева), но тепловой разгон произошел при T _a = 169 ° C без вентиляции (справа).Это первый случай, когда возникновение теплового разгона LIB из-за самонагрева без вентиляции было обнаружено в литературе.

Для фиксации формы стопок и поддержания контакта ячеек друг с другом использовались провода для крепления ячеек во всех эксперименты. Этот метод заставлял вентиляцию происходить до теплового разгона для экспериментов с 3 и 4 ячейками, так как проволока ограничивает набухание ячеек, вызывая внешнее давление на поверхность ячейки. Потери тепла и массы из-за вентиляции добавляют дополнительный источник неопределенности в эксперименты, но в соответствии с полученными нами критическими температурами эти потери не оказывают значительного влияния на результаты. Без скрепления ячеек с помощью проводов самонагревающееся зажигание в экспериментах с 3 и 4 ячейками не происходило даже при критической температуре окружающей среды для 2 ячеек. Это связано с тем, что набухание ячейки делает ее поверхность искривленной, уменьшая площади физического контакта между ячейками, уменьшая теплопередачу, и поэтому ячейки не ведут себя как одно тело. Кроме того, с точки зрения экспериментов с 1 и 2 ячейками, из-за небольшой деформации и набухания в целом закрепление проволоки не влияло на эксперименты каким-либо видимым образом.

Температура

На рис. 4a, b показан пример воспламенения и отсутствия воспламенения в конфигурации с 1 ячейкой, чтобы объяснить, как идентифицировать \ (T _ {{{\ text {a}}, c}} \) с использованием данных температуры. Элементы не удалось зажечь при температуре окружающей среды 162 ° C, но удалось достичь воспламенения при температуре окружающей среды 169 ° C. Что касается случаев отсутствия воспламенения, температура элемента сначала немного превышает температуру печи, а затем она охлаждается до температуры печи. Это связано с тем, что эта температура печи является самой высокой подкритической температурой окружающей среды, однако выделение тепла из-за химической реакции пропорционально размеру образца все же немного ниже, чем тепловые потери, пропорциональные поверхности образца.Что касается случая воспламенения, то тепловой разгон происходит через 106 мин, указывая на то, что элемент воспламенился 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

Эксперименты по температуре и напряжению 1-4 ячеек при 30% SOC для случаев критического зажигания и отсутствия зажигания. В левом столбце представлены случаи максимальных температур окружающей среды при отсутствии воспламенения, а в правом столбце — случаи минимальных температур окружающей среды для воспламенения для 1–4 ячеек.Температура для 1 ячейки — это температура поверхности T _s , а другие температуры — это центральная температура (температура между двумя центральными ячейками) T _c

Эксперименты максимальных температур окружающей среды для -Зажигание (слева) и эксперименты с минимальными температурами окружающей среды для воспламенения (справа) среди 1–4 ячеек показаны на рис. 4. По мере увеличения количества ячеек пиковая температура ячеек и минимальная температура окружающей среды для зажигания снижаются.Кроме того, в соответствии со случаями воспламенения на рис. 4, температура поверхности элемента на стадии самонагрева равна температуре окружающей среды \ (T_ {s} = T_ {a} \), что удовлетворяет граничному условию Франка- Каменецкого.

Время до теплового разгона и время на этапах I и II показано на рис. 5. Время до теплового разгона равно сумме времен этапов I и II. По мере увеличения количества ячеек время стадии I увеличивается линейно, а время стадии II и время до теплового разгона увеличиваются нелинейно.

Рисунок 5

Время до теплового разгона и времена различных стадий. Время до теплового разгона складывается из 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 ячейка и 2 ячейки имеют Bi <0,1. В этих условиях на основе метода сосредоточенной емкости [32] мы 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 } } \верно)\).

На рисунке 6 представлены графики dT _s / dt и T _a — T _s для критических случаев зажигания 1 и 2 ячеек. Наклоны соответствуют \ (hS / mc \), которые можно использовать для определения коэффициента теплопередачи. Площадь поверхности \ (S \) рассчитывается с использованием трех длин сторон, а удельная теплоемкость \ (c \) составляет 990 Дж / кг-К из предыдущих экспериментальных измерений той же ячейки [27], а масса ячейки \ ( m \) равно 36.8 г. Таким образом, коэффициенты теплопередачи для различного количества ячеек могут быть рассчитаны и представлены в таблице 4. Конечный коэффициент теплопередачи, который мы выбрали для расчета числа Bi, составляет 11 Вт / м ² K.

Рисунок 6

Извлечение коэффициент теплопередачи \ (h \) из графиков dT _s / dt vs T _a — T _s , принимая случаи 1 ячейки (слева ) и 2 ячейки (справа).Наклоны пропорциональны \ (h \)

Таблица 4 Коэффициент теплопередачи для разного количества ячеек

Напряжение

На рисунке 4 показаны характеристики напряжения на трех ступенях и различные истории напряжения для отсутствия зажигания и зажигания. случаях соответственно. Что касается случаев воспламенения, напряжения демонстрируют аналогичные тенденции во всех экспериментах. На первом этапе напряжение уменьшается с увеличением температуры элемента, поскольку высокая температура может ускорить разрушение элементов [34].Всегда есть колебания, за которыми следует первое падение напряжения на этой стадии, что может быть сигналом начала внутренней побочной реакции, которая представляет собой разложение SEI, поскольку это рассматривалось как первая побочная реакция во время теплового разгона [4]. На рис. 7 показано время экспериментальных колебаний напряжения и соответствующие им температуры ячеек в это время. По мере повышения температуры окружающей среды время до колебания напряжения уменьшается. Это связано с тем, что для нагрева большего количества ячеек при более низкой температуре окружающей среды требуется больше времени.Однако независимо от того, сколько ячеек использовалось и какова была температура окружающей среды, температура ячеек во время колебания напряжения составляет 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, что является начальной температурой побочных реакций.

На втором этапе напряжение внезапно падает до нуля сразу после утечки электролита.Когда утечка электролита прекращается, напряжение элемента может быть снова обнаружено на стадии самонагрева. На рисунке 8 показана взаимосвязь между временем утечки электролита и временем до 2-го падения напряжения в трех экспериментах с одной 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.

Рис. 8

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

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

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

Критическая температура воспламенения

На основании данных о температуре окружающей среды на рис. 4 определены критические температуры саморазогрева воспламенения элемента. Значения температуры 1, 2, 3 и 4 ячеек составляют 165,5 ± 3,5 ° C, 157 ± 2 ° C, 155 ± 2 ° C и 153 ± 2 ° C соответственно.

В этой работе показана четкая тенденция, а именно, что необходимая температура окружающей среды для самонагрева воспламенения ячейки уменьшается по мере увеличения количества ячеек из-за эффектов теплопередачи, представленных в теоретическом разделе.Эта тенденция должна удовлетворяться не только для используемых здесь призматических ячеек, но и для ячеек любой другой формы, например цилиндрических. Это связано с тем, что, хотя площадь токопроводящего контакта между цилиндрическими ячейками меньше, передача тепла между ячейками происходит за счет теплопроводности и излучения в воздушных зазорах. Критическая температура для 4 ячеек составляет 153 ° C, что все еще очень высоко по сравнению с температурой окружающей среды. Однако, когда ячейки складываются в штабели или отправляются грузом, количество ячеек относительно велико, и поэтому, исходя из этой критической тенденции окружающей среды, может произойти самонагревание ячеек и привести к пожарам.{2}} \ right) \) vs \ (1000 / T_ {a} \). Наилучшее линейное соответствие рассчитано на рисунке со значением R-квадрат 0,981. На рисунке 10 показан типичный график Франк-Каменецкого, который подтверждает, что допущения теории Франк-Каменецкого и одноступенчатые глобальные реакции Аррениуса могут быть применены. Участок Франк-Каменецкого также подтверждает, что возгорание вызвано самонагревом.

Рисунок 9

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

Рисунок 10

График Франк-Каменецкого для ячеек с катодным материалом LiCoO ₂ . Для извлечения эффективных кинетических и теплофизических параметров строится линейная аппроксимация.

Наклон прямой линии соответствует \ (- \ frac {E} {R} \), а точка пересечения по оси Y равна \ (ln \ left ({\ frac {E} {R} \ cdot \ frac {{f \ Delta H_ {c}}} {k}} \ right). \) Эффективная проводимость \ (k \) ячеек сильно зависит от катода материалы [33].В случае катодного материала LiCoO ₂ эффективная проводимость \ (k \) составляет 1,08 Вт / мК [33]. На основании этого извлекаются эффективная кинетика и тепловые свойства ячейки, как показано в таблице 5. Погрешности также показаны в таблице с использованием подгонок, которые дают наивысшие и минимально возможные эффективные кинетические и термические свойства из экспериментальных данных. . Эти данные, которые мы нашли в этой работе, могут способствовать предсказанию поведения воспламенения при самонагреве ячейки.

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

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

CALIENTÉ | Нагреватели аккумуляторных батарей EV

Литий-ионные батареи

теряют половину своей номинальной емкости при 0 ° C и не могут заряжаться при температуре ниже -7 ° C (19 ° F). Это приводит к потере половины расчетного диапазона вашего электромобиля или того хуже. Аккумуляторные обогреватели Caliente EV созданы для решения этой проблемы. Наш продукт эффективно нагревает батарею до -7 ° C в режиме подключения, поэтому он может эффективно брать заряд.После начала зарядки нагревательная пленка Caliente дополняет тепло, выделяемое внутри, чтобы быстрее нагреть батарею до оптимальной температуры. Нагреватель Caliente может также использоваться в качестве быстрого и безопасного разрядного резистора, когда необходимо быстро отвести энергию от батареи для регенерации или в случае аварии.

• ModuleDirect Heater Pads — Проще говоря, они являются наиболее экономичным и экономичным способом нагрева батареи. Пэды обычно равны 0.011 ”(0,28 мм) толщиной и может быть нанесен между ячейками, обернут вокруг ячеек или модулей или приклеен к поверхности холодной пластины непосредственно под модулем. Прокладки обеспечивают более быстрое охлаждение, обеспечивая лучшую однородность от ячейки к ячейке, и действуют как диэлектрический барьер между ячейками / модулями / пластинами с минимальным влиянием на эффективность охлаждения. Нагреватели ModuleDirect доступны в саморегулирующемся PTC (50C, 65C, 80C) для встроенной безопасности или с фиксированной мощностью для более высокой производительности.
• Нагреватели жидкости PTC — Саморегулирующиеся до 240 ° C, могут быть погружным нагревателем, помещенным в резервуар для жидкости, или автономным проточным нагревателем.
• Воздухонагреватели PTC — Саморегулирующиеся до 240 ° C, в основном используются для обогрева кабины, но могут использоваться для обогрева аккумуляторной батареи.

• Напряжение и мощность — Caliente может рассчитывать практически на любое входное напряжение, включая 800 В. Мы следуем стандартам UL в отношении изоляции, чтобы обеспечить безопасную конструкцию. Мощность зависит от теплопроводности и массы того, к чему он будет прикреплен.Чем лучше проводимость и масса, тем выше удельная мощность (3+ Вт на квадратный дюйм).
• PTC или фиксированная мощность — Хотите ли вы встроенную безопасность саморегулирующейся конструкции PTC, и если да, то какую температуру вы хотите регулировать? Или вам нужна более высокая производительность по времени до температуры, чем у нагревателя фиксированной мощности? В случае фиксированной мощности Caliente работает с клиентами, чтобы определить оптимальные протоколы измерения и управления.
• Материал термоинтерфейса (TIM) — Одним из преимуществ нагревательных пластин ModuleDirect является их тонкость / эффективность.При толщине 0,011 дюйма / 0,28 мм они оказывают незначительное влияние на характеристики охлаждения при соединении между охлаждающей пластиной и модулем с помощью клея, чувствительного к давлению. В то же время может потребоваться термоинтерфейсный материал (TIM) для преодоления допусков в модуле и / или пластине. Caliente может предоставить нагреватели с TIM, прикрепленным к нагревателю, чтобы снизить затраты на сборку и затраты заказчика.

Аргументом против подушечных нагревателей являются затраты на рабочую силу, связанные с их соединением без улавливания пузырьков воздуха, что может привести к горячим точкам и даже выгоранию.Caliente разработала запатентованные материалы, конструкции, процессы и испытания, чтобы гарантировать, что их можно применять экономически эффективно и без пузырьков воздуха.

В одном из недавних проектов энергопотребление снизилось на 40% с 4500 Вт до 2700 Вт и стоило от 40 до 25 долларов за упаковку, при этом время до температуры снизилось на 30% (1 градус Цельсия в минуту). Подушечки нагревателя весят значительно меньше (поток через нагреватель ~ 3 кг) и занимают значительно меньше места, чем воздухонагреватель с оребрением, погружной или проточный нагреватель.

• Энергоэффективность (до 50% меньше)
• Лучшая однородность тепла от ячейки к ячейке
• Более быстрое время упаковки до температуры
• Меньший вес и пространство
• Более низкая стоимость
• Также работает как диэлектрическая пленка

Термический разгон литий-ионных аккумуляторов, в которых используются концентрированные электролиты на основе LiN (SO 2 F) 2

Циклические и термические свойства электролитов

На рисунке 1а показано, что 0.Карманный элемент 93Ah Gr | NMC811 с ​​концентрированным электролитом LiFSI / DMC обеспечивает стабильную зарядно-разрядную емкость в течение более 300 циклов при C / 3. Средняя кулоновская эффективность составила 96,6%, а сохранение емкости — 94,5% (рис. 1b), что указывает на подавленное растворение Al и стабильный SEI на графите во время циклирования ^20,24,29 . Ячейка с обычным электролитом 1 M LiPF ₆ / EC: EMC (3: 7 по объему) показывает сравнимые электрохимические характеристики, сохранение емкости после 300 циклов составило 93.9%. Концентрированный электролит LiFSI / TMP в ячейке мешочка также исследовали в течение двух циклов перед оценкой безопасности, и он показал кулоновскую эффективность 99,5% (рис. 1а). Для карманных ячеек Gr | NMC532 кривые заряда и разряда также продемонстрировали стабильные электрохимические характеристики с концентрированными электролитами (дополнительный рисунок 1 и дополнительное примечание 1).

Рис. 1: Электрохимические характеристики и физические свойства концентрированных электролитов.

a Графики заряда и разряда батареи Gr | NMC811 с ​​LiFSI / DMC (1: 1.9 молярно), LiFSI / TMP (1: 1,9 по молярности) и обычный 1 M LiPF ₆ / EC: EMC (3: 7 по объему). Все аккумуляторы имеют реверсивную емкость 0,93 Ач, что приблизительно соответствует проектной емкости 0,95 Ач. b Циклические характеристики батареи Gr | NMC811 с ​​концентрированным электролитом LiFSI / DMC и 1 M LiPF ₆ / EC: EMC. c Кривые ТГА показали потерю веса концентрированных электролитов LiFSI / DMC и LiFSI / TMP и электролита 1 M LiPF ₆ / EC: EMC. d Воспламеняемость концентрированных электролитов LiFSI / DMC и LiFSI / TMP и 1 M LiPF ₆ / EC: электролит EMC. Испытания на зажигание проводились с использованием полиэтиленовых сепараторов, насыщенных электролитами. Воспламенитель пламени создавал пламя с температурой выше 1400 ° C. На фотографиях отображен момент, когда электролиты горели наиболее сильным пламенем.

Кривые ТГА (см. Рис. 1c) показывают, что потеря веса концентрированного электролита LiFSI / TMP составляла всего 0.7 мас.% Ниже 180 ° C, что значительно ниже, чем у электролита LiFSI / DMC (18,2 мас.%) И разбавленного карбонатного электролита (26,5 мас.%). Эти результаты также показывают, что воспламеняемость концентрированного электролита LiFSI / DMC ниже, чем у разбавленного обычного электролита, поскольку использовалось меньше растворителя, а жизнеспособность DMC была значительно изменена структурой сольватации. Затем на рис. 1г представлены фотографии сепараторов, насыщенных электролитами во время испытания на зажигание.По сравнению с обычным электролитом концентрированный электролит с ДМК все еще воспламеняется, но с умеренным пламенем, тогда как концентрированный электролит с самозатухающим растворителем ТМП не сгорает полностью, что доказывает, что концентрированный LiFSI / ТМП не является негорючим. -горючие (подробности см. в дополнительной таблице 1 и дополнительном примечании 2). Согласно приведенной выше термической оценке, концентрированные электролиты демонстрируют лучшую термическую стабильность и, возможно, более низкую воспламеняемость, чем разбавленные электролиты, что согласуется с предыдущими отчетами ^24,29,30 .

Тем не менее, сообщалось, что прямые окислительно-восстановительные реакции между заряженным катодом и анодом являются серьезными для химического состава аккумуляторов с высокой плотностью энергии, что может вызвать тепловой разгон даже без электролитов или ISC ^12,13 . Таким образом, оценки безопасности батареи на основе только использованных электролитов недостаточно, и необходимо систематически учитывать взаимодействие между электролитами и заряженными электродами.

Характеристики безопасности LiFSI / DMC в батареях Gr | NMC

Характеристики теплового разгона батарей Gr | NMC с концентрированным LiFSI / DMC и обычным 1 M LiPF ₆ / EC: Электролиты ЭМС сравниваются на рис.2. Замечено, что все батареи были доведены до точки теплового разгона, хотя термическая стабильность концентрированного электролита была явно выше. Три характеристических температуры { T ₁ , T ₂ , T ₃ } были определены для описания теплового поведения батарей с различными электролитами ^7,11,13 . В этом исследовании, в случае концентрированных и обычных электролитов, T ₁ находился при ~ 130 ° C, а T ₃ находился между 650 ° C и 730 ° C, тогда как T ₂ показал совершенно другое значение (рис.2). T ₂ была определена как температура срабатывания теплового разгона. В этой критической точке и после нее температура батареи экспоненциально увеличивалась и не могла быть отключена никакими мерами по рассеиванию тепла. Причинами могут быть как тяжелые экзотермические реакции, так и ISC. Если T ₂ вызвано одной химической реакцией или группой химических реакций, эту или эти реакции можно определить как инициирующую реакцию теплового разгона.Огромное тепло, генерируемое при T ₂ реакцией запуска, немедленно вызовет единственную экзотермическую реакцию или группу новых экзотермических реакций между компонентами батареи, вызывая резкое повышение (на сотни градусов в секунду) температуры батареи. Понимание механизмов, лежащих в основе T ₂ , имеет решающее значение для разработки более безопасных литий-ионных батарей.

Рис. 2: Сравнение характеристик теплового разгона аккумуляторов Gr | NMC с концентрированными LiFSI / DMC и обычными электролитами 1 M LiPF ₆ / EC: EMC.

Аккумулятор Gr | NMC811 с ​​концентрированным электролитом LiFSI / DMC. На вставке показана горючесть батареи при испытании на боковой нагрев. b Gr | NMC811 аккумулятор с обычным электролитом 1 М. c Gr | NMC532 аккумулятор с концентрированным электролитом LiFSI / DMC. d Gr | NMC532 аккумулятор с обычным электролитом 1 М. d T / d t — T кривые аккумуляторов Gr | NMC811 и Gr | NMC532, основанные на тесте ARC, построены в логарифмических координатах. T ₁ было определено как начальная температура самонагрева, которая возникает в результате начала цепных реакций внутри батареи, приводит к спонтанному и непрерывному повышению температуры, если батарея находится в условиях плохого рассеивания тепла. или почти адиабатическое состояние. T ₂ была определена как предустановленная температура срабатывания теплового разгона при d T / d t 1 ° C с ^-1 . T ₃ была определена как максимальная температура во время теплового разгона, которая является ключевым параметром при оценке разрушительной силы теплового разгона.

Для батареи Gr | NMC811 с ​​концентрированным электролитом LiFSI / DMC (рис. 2а) температура T ₂ находилась при 200,5 ° C. Падение OCV произошло при T ₂ , что совпадает с резким повышением температуры. Однако T ₂ ячейки с обычным электролитом достигли 213,1 ° C и одновременно с падением OCV (см. Рис. 2b), что на 12,6 ° C выше, чем в случае с концентрированным электролитом. T ₂ и OCV отображали повторяющиеся символы (дополнительный рис.2), а OCV не падал до ~ 213,1 / 214,8 ° C, что позволяет предположить, что сепараторы в ячейках могли выдерживать 213,1 / 214,8 ° C или даже более высокую температуру без ISC. Кроме того, тепло, выделяемое ISC, оценивалось на основе внутреннего сопротивления батареи около T ₂ . ISC просто может внести (d T / d t ) _ISC 0,06 ° C с ⁻¹ , что намного ниже 1 ° C с ⁻¹ при T ₂ (см. в дополнительном примечании 3).Таким образом, делается вывод, что для батарей Gr | NMC811 с ​​концентрированным электролитом экзотермический процесс, который приводит к T ₂ , вызван внутренними реакциями, а не ISC. Аккумулятор выделил большое количество тепла. Как следствие, нарушение целостности сепаратора или вздутие батареи, сопровождающееся бурными экзотермическими реакциями, привело бы к резкому падению напряжения ^1,12 . После T ₂ температура АКБ резко повысилась до максимальной температуры ( T ₃ = 652.2 ° C) за 15,4 с. Максимальное значение d T / d t при тепловом разгоне составило 401,2 ° C с ⁻¹ . Между тем, сильное пламя наблюдалось при испытании на боковой нагрев (вставка на рис. 2a), а общий процесс показан в дополнительном фильме 1, что указывает на то, что батарея с концентрированным электролитом LiFSI / DMC была горючей даже во время теплового разгона. хотя электролит показал низкую воспламеняемость.

Также были исследованы тепловые характеристики батареи Gr | NMC532 с концентрированным электролитом LiFSI / DMC (см.рис.2в). Было также доказано, что химическая реакция является спусковым механизмом для теплового разгона (см. Подробности в дополнительном примечании 3). T ₂ оказалась равной 202,3 ° C, что близко к температуре батареи Gr | NMC811 с ​​концентрированным электролитом LiFSI / DMC. Однако батарея Gr | NMC532 с обычным электролитом по-прежнему показывала T ₂ при более высокой температуре (241,1 ° C, см. Рис. 2d). Сообщалось, что перекрестные помехи между катодом и анодом NMC532 возникли, когда реакции произошли при T ₂ ¹² .В момент или после T ₂ были инициированы наиболее экзотермические реакции, в которых катод выступал в качестве основного реагента. Таким образом, было понятно, что батареи Gr | NMC811 всегда демонстрировали более низкий T ₂ , чем батареи Gr | NMC532, когда с тем же электролитом ³⁵ .

Интересно, что значение T ₂ в батарее Gr | NMC811 было очень близко к значению T ₂ в батарее Gr | NMC532, когда тот же концентрированный электролит LiFSI / DMC использовался в оба они, и оба значения были ниже, чем у T ₂ в батарее с обычным электролитом.Эти явления показали, что концентрированный электролит LiFSI / DMC не может повысить внутреннюю безопасность батареи, даже несмотря на то, что концентрированный электролит был более термически стабильным, чем обычный электролит. Затем довольно похожие T ₂ батарей NMC811 и NMC532 с концентрированным электролитом LiFSI / DMC показывают, что аналогичные химические реакции происходили при ~ 200 ° C и что эти реакции привели обе батареи к точке теплового разгона. Чтобы исследовать триггерные реакции в батареях, были использованы частичные элементы для моделирования всех возможных экзотермических реакций в батарее.

Вклад экзотермических реакций в тепловой разгон

Для обнаружения экзотермических реакций концентрированного электролита LiFSI / DMC в батарее Gr | NMC811, сравнение температурной зависимости d T / d t между полной ячейкой а частичные ячейки показаны на фиг. 3. В отличие от частичных ячеек AnEly и CaAn, частичные ячейки CaEly не подвергались тепловому разгону. На кривой ARC не наблюдалось резкого повышения температуры, и ее T ₃ составляло 290 ° C.Между тем максимальное значение d T / d t было даже ниже 0,1 ° C с ^-1 , что намного ниже 1 ° C с ^-1 . Эти результаты показывают, что тепло, генерируемое реакциями внутри частичного элемента CaEly, включая разложение материала катода и окисление электролита катодным материалом, было относительно небольшим до 290 ° C и не могло вызвать тепловой разгон батареи. Этот результат совпадает с низкой воспламеняемостью концентрированного электролита, поскольку горение отражало интенсивность, когда электролит окислялся кислородом воздуха, а результат ARC частичной ячейки CaEly отражал максимальную интенсивность, когда электролит окислялся кислородом воздуха. заряженный катод или кислород, выделяемый заряженным катодом.Частичные клетки AnEly и CaAn, напротив, могли быть доведены до теплового разгона (см. Рис. 3). T ₂ достиг 200,5 ° C, 202,5 ​​° C и 225,1 ° C в случае полной ячейки, AnEly и частичной ячейки CaAn соответственно. Кроме того, максимальное значение (d T / d t ) _max для полной ячейки, AnEly и частичных ячеек CaAn составило 401,2 ° C с ^-1 , 882,9 ° C с ^-1 и 164,0 ° С с ⁻¹ соответственно. Таким образом, можно приблизительно сделать вывод, что как частичные ячейки AnEly, так и CaAn могут вносить вклад в тепловой разгон в полной ячейке, но необходим дальнейший анализ, чтобы точно выяснить, какие из них вызывали инициирующую реакцию, а какие — основную реакцию во время тепловой разгон.

Рис. 3: Сравнение характеристик теплового разгона частичных ячеек CaEly, AnEly и CaAn с полной ячейкой.

Частичные элементы AnEly, CaEly и CaAn были приготовлены из полностью заряженных аккумуляторов Gr | NMC811 для исследования вклада различных экзотермических реакций в процессе теплового разгона аккумулятора. Сравнивалась температурная зависимость d T / d t между полной ячейкой (пунктирная линия серого цвета) и частичными ячейками. В элементе CaAn не было электролита, тогда как концентрированный электролит LiFSI / DMC использовался для всех других частичных элементов и полной батареи.

Для анализа триггерных реакций сравнивали значения d T / d t для всех ячеек при 200,5 ° C ( T ₂ для полной ячейки). Было замечено, что d T / d t частичной ячейки CaAn составляло 0,1 ° C с ^-1 (см. Треугольник на рис. 3), когда d T / d t полная ячейка достигла 1 ° C с ^-1 (см. кружок на рис. 3), что означает, что тепло, выделяемое частичной ячейкой из CaAn при этой температуре, составляло не более 1/10 от общего тепла полной ячейки.Фактически, d T / d t частичной ячейки CaAn всегда составляло ~ 1/10 этого значения для полной ячейки. Поскольку при разложении катодного материала выделяется мало тепла, реакции внутри частичной ячейки из CaAn вносят небольшой вклад в T ₂ и накопление тепла перед T ₂ для полной ячейки. В результате частичная ячейка CaAn не может обеспечить пусковую реакцию. Напротив, d T / d t частичной ячейки AnEly было близко к 1 ° C s ⁻¹ при T ₂ , а кривые d T / d t АнЭли и полная ячейка почти перекрывались около Т ₂ .Это свидетельствует о том, что динамика тепловыделения AnEly и полной ячейки была практически одинаковой. Таким образом, химические реакции между анодом и электролитом были точно такими же, как и в полной ячейке. Поскольку батарея была нагрета равномерно, а элемент был настолько мал, что его теплопроводность была достаточно хорошей, реакции должны происходить равномерно внутри элемента. Кроме того, экспоненциальный рост d T / d t с температурой можно отнести к экзотермическим химическим реакциям.То есть между анодом и электролитом происходили множественные реакции, и они также начинались одна за другой с повышением температуры. В свою очередь, выделившееся тепло приводило к непрерывному повышению температуры полной ячейки. Когда температура ячейки стала близкой к T ₂ , была инициирована группа энергичных реакций, что привело к полному скачку температуры ячейки на уровне T ₂ . Эта цепная реакция очень сложна, и ее анализ будет отличным шансом для будущих исследований.В целом, рост температурных кривых AnEly и полных ячеек был очень похожим ниже T ₂ , что доказывает, что ячейка AnEly была ответственна за инициирующую реакцию, которая привела к тепловому разгоне батареи.

Всплеск после T ₂ , очевидно, можно было наблюдать в полных, AnEly и CaAn клетках. Затем значение d T / d t постепенно уменьшалось до тех пор, пока температура ячейки не достигла максимального значения. Хотя максимальная температура ( T ₃ ) трех типов ячеек различается, максимальная температура d T / d t ячеек AnEly и CaAn была доведена до сотен порядков величины, что указывает на что реакции в клетках AnEly и CaAn в основном ответственны за экзотермические реакции во время теплового разгона.Кроме того, T ₃ каждого из ячеек AnEly и CaAn было выше, чем у целого элемента, потому что некоторые из компонентов батареи не существовали в частичных ячейках AnEly и CaAn.

Q _TR использовалось для обозначения интенсивного тепловыделения во время теплового разгона, и его можно рассчитать по формуле. (1) ¹³ , где M обозначает массу ячейки (г), а C _p обозначает удельную теплоемкость (Дж · г ⁻¹ K ⁻¹ ; Дополнительная таблица 2 и дополнительное примечание 4).Диапазон температур для расчета тепла составляет Δ T (Δ T = T ₃ — T ₁ ). В таблице 1 показаны характеристические температуры и Q _TR ячеек, а также эквивалентное повышение температуры полной батареи (Δ T _экв. ), которое было вызвано реакциями в частичных ячейках. Δ T _экв вычислялась по формуле. (2). Частичная ячейка AnEly выпустила Q _TR из 7.0 кДж с Δ T _eq , равным 312,6 ° C, тогда как полная ячейка высвободила Q _TR с 11,5 кДж с Δ T , равным 516,9 ° C. Между тем, частичная ячейка CaAn генерировала Q _TR 11,3 кДж с ΔT _экв 507,9 ° C, что означает, что окислительно-восстановительные реакции между анодом и катодом могут также генерировать огромное количество тепла от T ₂ до T ₃ ^12,13 . Частичная ячейка AnEly среди трех частичных ячеек была сначала доведена до теплового разгона.Если бы неполная ячейка AnEly передавала все тепло полной ячейке, реакция в ячейке CaAn обеспечила бы, по крайней мере, 4,5 кДж тепла для полной ячейки. Это указывает на то, что реакции как в клетках AnEly, так и в CaAn были основными реакциями во время теплового разгона. Кроме того, даже если катод был полностью инертен при всех температурах, тепло, выделяющееся в результате реакций между анодом и электролитом, может привести полную батарею в состояние теплового разгона (см. Подробности в дополнительной таблице 3 и дополнительном примечании 5).Точно так же полная ячейка может быть доведена до теплового разгона, но при более высокой температуре, если электролит остается полностью инертным.

$$ Q _ {{\ mathrm {TR}}} = {\ mathrm {{\ Delta}}} T {\ sum} ({M \ cdot C _ {\ mathrm {p}}}) $$

(1)

$$ {\ mathrm {{\ Delta}}} T _ {{\ mathrm {eq}}} = \ frac {{Q _ {{\ mathrm {TR}}}}} {{{\ sum} ({M \ cdot C _ {\ mathrm {p}}})}} $$

(2)

Таблица 1 Характеристики теплового разгона частичных и целых ячеек.

На основании приведенного выше анализа можно сделать три вывода о тепловом разгоне Gr | NMC811. Во-первых, реакции между катодом и анодом мало способствовали T ₂ и накоплению тепла до T ₂ , что совпадает с низкой воспламеняемостью концентрированного электролита. Во-вторых, реакции в частичной ячейке AnEly были ответственны за накопление тепла ниже T ₂ , а также за запуск реакции теплового разгона.В-третьих, реакции в парциальных ячейках AnEly и CaAn были основными реакциями во время теплового разгона. В следующем разделе оценивается термическая стабильность отдельных материалов и их смесей для дальнейшего изучения инициирующих реакций и основных экзотермических реакций во время теплового разгона.

Термическая стабильность LiFSI / DMC в батарее Gr | NMC811

Испытание DSC-TG-MS использовалось для характеристики термостабильности компонентов элемента. Перечисляя все тепловые реакции отдельных и смешанных компонентов ячеек, можно исключить реакции внутри батареи во время развития теплового разгона.Поскольку химические реакции в частичной ячейке AnEly были нацелены на запускающую реакцию теплового разгона. Затем, во-первых, были измерены все возможные реакции между литированным анодом, концентрированным электролитом LiFSI / DMC, компонентами электролита и делитированным катодом (рис. 4 и дополнительная таблица 4).

Рис. 4: Термическая стабильность компонентов элементов и их смесей в батарее Gr | NMC811.

a ДСК-следы литиированного анода, концентрированных компонентов электролита LiFSI / DMC и их смесей для батареи Gr | NMC811.На вставке — увеличенные пики An и An + DMC. b NO ₂ ( m / z = 46) выделение газа LiFSI, литированного анода и их смеси во время измерения DSC. c SO ₂ ( m / z = 64) выделение газа LiFSI, литированного анода и их смеси во время измерения DSC. d Потеря массы литиированного анода, LiFSI и их смеси. e ДСК-следы катода, катода, смешанного с концентрированным LiFSI / DMC, и катода, смешанного с анодом.

И литированный анод (An), и смесь An + DMC показали широкий и умеренный экзотермический пик при ~ 289 ° C (пунктирная рамка и вставка на рис. 4a), где соответствующие Δ H для обоих из их было ~ 70 Дж г ⁻¹ . Этот экзотермический пик может быть отнесен к реакции между литированным графитом и связующим на основе поливинилиденфторида ¹² , что совпадает с тем, что показано на кривой ТГА на плате (рис. 4d). В частности, вес поддерживали постоянным в диапазоне температур от комнатной температуры до 550 ° C, что согласуется с тем фактом, что в реакциях между литированным графитом и связующим не образуются газы или улетучивающиеся жидкости.Добавление DMC не изменило его, что указывает на отсутствие реакции между An и DMC. Для LiFSI эндотермический пик при ~ 145 ° C можно отнести к плавлению LiFSI, так как потери веса при этой температуре не происходило (рис. 4d). Что касается концентрированного электролита, то пик при ~ 145 ° C исчезает (кривые LiFSI / DMC и An + LiFSI / DMC на рис. 4а). Экзотермический пик при ~ 350 ° C может быть связан с термическим разложением FSI ^{— 36,37} , поскольку 65% потери веса можно определить согласно рис.4d, а газы NO ₂ ( м / z = 46) и SO ₂ ( м / z = 64) выделялись при температуре ~ 350 ° C из-за S – F и Обрыв S – N в ФСИ ^{— 36,37} (рис. 4б, в). Концентрированный электролит и LiFSI показали довольно похожий экзотермический пик при ~ 350 ° C, что указывает на высокую термическую стабильность между LiFSI и DMC. Кроме того, переход из состояния кристалла в состояние раствора не изменил поведения LiFSI при разложении.

Однако добавление литиированного анода приводит к очевидным изменениям теплового поведения LiFSI, что означает реакцию между ними. Как видно на рис. 4a, для смеси LiFSI и An _, , когда литиированный анод находился в контакте с концентрированным электролитом LiFSI / DMC, образец показал резкий экзотермический пик (602,9 Дж г ^-1 ) при 209,6 ° C, что в восемь раз больше, чем у анода, в то время как экзотермические пики не наблюдаются при 350 ° C.Аналогично, для An + LiFSI газы NO ₂ и SO ₂ выделялись при 210,9 ° C, и они сопровождались интенсивным Δ H , равным 757,9 Дж / г ⁻¹ . Кроме того, кривая ТГА (рис. 4d) показала, что потеря веса почти 20% произошла при ~ 210 ° C, в то время как потеря веса при ~ 350 ° C была <3%, что указывает на то, что большинство порошков LiFSI реагировали с литированным анодом и полученным газом или летучими продуктами. Разумно, что кривая ДСК образца An + LiFSI / DMC не показала разложения LiFSI, поскольку тепло, выделяемое 3% ​​-ным остатком LiFSI, было слишком мало.Кроме того, для свежего графита (Li ₀ C ₆ ) Li ₀ C ₆ + LiFSI показал эндотермический пик при 145 ° C без интенсивного экзотермического поведения при ~ 210 ° C, демонстрируя значительный нагрев производится в LiC ₆ + LiFSI в результате химической реакции между интеркалированным литием и LiFSI. Об этом также сообщается в исх. ³⁸ видно, что батарея, в которой используется электролит на основе LiFSI, показала экзотермический пик 1300 Дж / г ^-1 при ~ 200 ° C, связанный с химическим восстановлением аниона FSI ^— литиированным анодом ³⁸ .Для сравнения были исследованы тепловые поведения LiPF ₆ и An + LiPF ₆ , они показали, что LiPF ₆ не участвовал в пусковых или основных реакциях теплового разгона, совпадали с разными T ₂ значений концентрированных и обычных электролитов (см. Подробности в дополнительном рис. 3 и дополнительном примечании 7).

Как показано на рис. 4e, катод NMC811 в состоянии полного заряда (Ca) показал небольшое значение Δ H , равное 100.6 Дж г ⁻¹ при 235,1 ° C, что можно отнести к фазовому переходу. Термическое поведение Ca + LiFSI / DMC означает, что катод NMC811 практически не вступает в реакцию с концентрированным электролитом LiFSI / DMC до температуры 320 ° C (см. Подробности в дополнительном примечании 6). Экзотермический пик при 350 ° C и 380 ° C в Ca + LiFSI / DMC может не сработать в частичной ячейке CaEly, поскольку система ARC перейдет в режим охлаждения, если ячейка не перейдет в режим теплового разгона при заданной температуре 290 ° С. Таким образом, экзотермическая реакция после 320 ° C вносит меньший вклад в тепловой разгон, который совпадает с термическим разгоном частичной ячейки CaEly.Кроме того, также был исследован Ca + сепаратор с небольшим тепловыделением (дополнительный рисунок 4 и дополнительное примечание 8). Образец Ca + An показал два основных экзотермических пика, которые были сосредоточены при 239,5 ° C и 279,4 ° C соответственно. Были рассчитаны значения Δ H для двух экзотермических реакций, и они оказались в сумме 834,0 Дж / г ^-1 , причем предполагалось, что они возникли в результате потребления кислорода, образовавшегося на катоде, анодом ^{. 12} .Реакция между катодом и анодом также вносила значительный вклад в нагрев во время теплового разгона, но это не была инициирующая реакция, которая совпадает с анализом Q _TR и поведением при тепловом разгоне частичной ячейки CaAn.

Из рис. 4 можно сделать два вывода. Во-первых, LiFSI может быть уменьшен за счет заряженного анода с выделением газа и выделением интенсивного тепла при ~ 210 ° C, что было триггерной реакцией, которая довела батарею до состояния тепловой разгон.Во-вторых, реакция между полностью заряженным катодом и анодом генерировала большое количество тепла, которое значительно способствовало выделению тепла во время теплового разгона, но это не была реакция запуска.

Термическая стабильность LiFSI / DMC в батарее Gr | NMC532

Широко признано, что заряженные катоды принимают участие в процессе теплового разгона и что батарея NMC532 более термически и химически стабильна, чем батарея NMC811, когда другие материалы батареи одинаковый.Согласно исследованию батареи NMC811 с ​​концентрированным электролитом LiFSI / DMC, заряженный катод участвовал только в тепловом разгоне, в то время как инициирующая реакция вызывалась анодом и концентрированным электролитом. Кроме того, батарея Gr | NMC532 была дополнительно использована для подтверждения теплового разгона при использовании концентрированных электролитов LiFSI / DMC (рис. 5). Как и в случае батареи Gr | NMC811, отдельные образцы An и Ca дали очень слабый экзотермический пик со значениями Δ H , равными 68.2 и 46,8 Дж / г ^-1 , соответственно (вставка на рис. 5а и в дополнительной таблице 5), что указывает на то, что без сильного окислителя или восстановителя An и Ca не могут вызвать большого разрушения в результате термического разложения. Что касается их смесей, то два пика появились при 272,1 ° C и 394,3 ° C с суммарной Δ H 709,3 Дж / г ^-1 . Считалось, что этот интенсивный нагрев довел батарею Gr | NMC532 с обычным электролитом до теплового разгона ¹² . Однако для концентрированного электролита LiFSI показал пик энергии ~ 350 ° C (рис.5а). Напротив, смесь An + LiFSI показала только один экзотермический пик при 210,5 ° C с Δ H 767,8 Дж / г ^-1 и с одновременным выделением газов NO ₂ и SO ₂ (см. Рис. 5а – в). Это изменение указывает на то, что между An и LiFSI имели место реакции. Подобно результатам в батарее Gr | NMC811, где An вызывал повреждение связей S – F и S – N в LiFSI с интенсивным тепловыделением ~ 210 ° C, нагрев был значительно большим, чтобы вызвать тепловой разгон. .На рис. 5г показаны кривые ТГА литиированного анода и LiFSI и их смеси. DSC-TG-MS характеристики литиированного анода, компонентов электролита и их смесей в батарее Gr | NMC532 совпали с таковой для батареи Gr | NMC811. Здесь для батареи Gr | NMC532 с концентрированным LiFSI / DMC также была продемонстрирована триггерная реакция LiC ₆ + LiFSI.

Рис. 5: Термическая стабильность компонентов элементов и их смесей в батарее Gr | NMC532.

a ДСК-следы литированного анода, катода, компонентов концентрированного электролита LiFSI / DMC и их смесей для батареи Gr | NMC532.На вставке — увеличенные пики Ca и An. b NO ₂ ( m / z = 46) газовыделение литированного анода, LiFSI, и их смеси во время измерения DSC. c SO ₂ ( m / z = 64) газовыделение литированного анода, LiFSI, и их смеси во время измерения DSC. d Потеря массы литиированного анода, LiFSI и их смеси.

Негорючий LiFSI / TMP в батарее Gr | NMC811

Выпуск DMC ниже T ₂ был фактором помех при анализе горения батареи Gr | NMC с концентрированным электролитом LiFSI / DMC, так как небольшое количество свободного DMC легко воспламеняется, хотя воспламеняемость значительно снижается.Затем негорючий концентрированный электролит LiFSI / TMP также был исследован в батарее Gr | NMC811, чтобы дополнительно проверить интенсивные реакции между литированным графитом и LiFSI. К сожалению, батарея была доведена до теплового разгона при T ₂ 195,2 ° C (рис. 6a), что даже меньше, чем T ₂ батареи с концентрированным электролитом LiFSI / DMC. Как показано на рис. 6b, c, образец An + LiFSI / TMP показал интенсивный экзотермический пик при ~ 210 ° C, который сопровождался выделением газов NO ₂ и SO ₂ .Δ H оказалось равным 540,4 Дж / г ^-1 , что ниже, чем у концентрированного электролита LiFSI / DMC. Однако ТМП не смог предотвратить экзотермические реакции LiC ₆ + LiFSI. В результате тепловой разгон батареи все еще может быть инициирован, а затем продолжен даже с негорючим электролитом. Между тем, сильное пламя все еще можно было наблюдать в испытании на боковой нагрев (вставка на рис. 6а и дополнительный ролик 2). Это указывает на то, что, хотя концентрированный электролит LiFSI / TMP был негорючим, реакции между анодом и электролитом, а также реакции между катодом и анодом были достаточно интенсивными, чтобы вызвать сильный пожар.Известно, что горение происходит в результате реакции электролита с кислородом. В данном случае для концентрированных электролитов на основе LiFSI инициирующая реакция происходила между анодом и электролитом (рис. 6d), а реакция, которая способствовала тепловому неуправлению, была окислительно-восстановительной реакцией между катодом и анодом. Обе реакции не имели ничего общего с воспламеняемостью электролитов. Таким образом, безопасность аккумуляторной батареи нельзя оценить на основании воспламеняемости использованных электролитов.В целом, при оценке безопасности батареи следует тщательно учитывать сложные реакции между компонентами ячейки.

Рис. 6: Термический разгон батареи Gr | NMC811 с ​​негорючим концентрированным LiFSI / TMP.

a Температурная зависимость d T / d t батареи Gr | NMC811 с ​​концентрированным LiFSI / TMP. На вставке показана горючесть батареи при испытании на боковой нагрев. b Кривая ДСК и кривая ТГА образца An + LiFSI / TMP. c NO ₂ ( m / z = 46) и SO ₂ ( m / z = 64) газовыделение образца An + LiFSI / TMP. d Иллюстрация предлагаемого механизма теплового разгона концентрированных электролитов на основе LiFSI в батареях Gr | NMC. Значительное количество тепла, выделяемого при реакции LiFSI + LiC ₆ , приводит к тепловому разгону аккумуляторов Gr | NMC.

Посттестовый анализ

Анализ XPS был проведен на остатке DSC для дальнейшего подтверждения механизма теплового разгона.Во время измерения DSC реакция LiFSI с литированным анодом прекращалась при 230 ° C, что было в конце экзотермического пика (дополнительный рис. 5a). После охлаждения до комнатной температуры образец был передан для анализа XPS (дополнительный рис. 5b – e). Побочные продукты подтвердили химические реакции между LiFSI и LiC ₆ во время теплового разгона, предполагая, что огромное тепло было инициировано разрывом связей SF и SN с образованием Li ₂ CO ₃ , Li ₂ SO ₃ , Li ₂ SO ₄ , LiF и т. Д. (Подробности см. В дополнительном примечании 9).XPS-анализ An + LiFSI / TMP также был исследован (дополнительный рисунок 6 и дополнительное примечание 10).

Самонагревающийся литий-ионный аккумулятор может победить зимние невзгоды — ScienceDaily

Литий-ионный аккумулятор, который самонагревается при температуре ниже 32 градусов по Фаренгейту, имеет несколько применений, но может оказать наибольшее влияние на смягчение зимнего диапазона беспокойство »для владельцев электромобилей, по мнению группы исследователей из Государственного колледжа Пенсильвании и EC Power.

«Это давняя проблема, что батареи не работают при отрицательных температурах», — сказал Чао-Ян Ван, Уильям Э.Дифендерфер Кафедра машиностроения, профессор химического машиностроения и профессор материаловедения и инженерии, директор Центра электрохимических двигателей. «Это может не быть проблемой для телефонов и ноутбуков, но является огромным препятствием для электромобилей, дронов, уличных роботов и космических приложений».

Обычные батареи при температурах ниже точки замерзания страдают от серьезных потерь мощности, что приводит к медленной зарядке в холодную погоду, ограниченному регенеративному отключению и сокращению запаса хода автомобиля на целых 40 процентов, сообщили исследователи в Nature .Эти проблемы требуют более крупных и дорогих аккумуляторных батарей, чтобы компенсировать холодное потребление энергии.

«Мы не хотим, чтобы электромобили теряли от 40 до 50 процентов своего запаса хода в холодную погоду, как сообщает Американская автомобильная ассоциация, и мы не хотим, чтобы холодная погода усугубляла опасения по поводу запаса хода», — сказал Ван. «В холодные зимы беспокойство о дальности — последнее, что нам нужно».

Исследователи, опираясь на предыдущие патенты EC Power, разработали аккумулятор для климат-контроля, который весит всего 1 ед.На 5 процентов больше и стоит всего 0,04 процента от базовой батареи. Они также спроектировали его таким образом, чтобы он мог нагреваться от -4 до 32 градусов по Фаренгейту за 20 секунд и от -22 до 32 градусов по Фаренгейту за 30 секунд и потреблял только 3,8% и 5,5% емкости ячейки. Это намного меньше, чем 40% потерь в обычных литий-ионных батареях.

В климатической батарее используется никелевая фольга толщиной 50 микрометров, один конец которой прикреплен к отрицательной клемме, а другой выступает за пределы ячейки, образуя третью клемму.Датчик температуры, прикрепленный к переключателю, заставляет электроны проходить через никелевую фольгу, замыкая цепь. Это быстро нагревает никелевую фольгу за счет резистивного нагрева и нагревает внутреннюю часть батареи. Когда температура батареи достигает 32 градусов по Фаренгейту, переключатель выключается, и электрический ток течет в обычном режиме.

В то время как другие материалы также могут служить нагревательным элементом сопротивления, никель стоит недорого и хорошо работает.

«Затем мы хотели бы расширить работу до новой парадигмы, которая называется SmartBattery», — сказал Ван.«Мы думаем, что можем использовать аналогичные структуры или принципы для активного регулирования безопасности, производительности и срока службы батареи».

История Источник:

Материалы предоставлены Penn State . Оригинал написан А’ндреа Элис Мессер. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.