Основные характеристики аккумуляторных батарей. Ключевые характеристики аккумуляторных батарей: емкость, напряжение и другие параметры

alexxlabРазное
Какие основные параметры определяют эффективность аккумуляторной батареи. Как измеряется емкость аккумулятора. Почему напряжение батареи отличается от ее ЭДС. Как внутреннее сопротивление влияет на работу аккумулятора.

Содержание

Ключевые электрические характеристики аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи характеризуются рядом важных электрических параметров, определяющих их эффективность и области применения:

  • Электродвижущая сила (ЭДС)
  • Напряжение
  • Внутреннее сопротивление
  • Емкость
  • Ток разряда
  • Саморазряд

Рассмотрим подробнее каждую из этих характеристик и их влияние на работу аккумуляторной батареи.

Электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора

ЭДС аккумулятора — это разность электрических потенциалов между его положительным и отрицательным электродами при разомкнутой внешней цепи. ЭДС зависит от следующих факторов:

  • Химический состав электродов и электролита
  • Концентрация электролита
  • Температура

Для свинцово-кислотных аккумуляторов ЭДС можно приближенно рассчитать по формуле:


E = 0.85 + g

где g — плотность электролита при 15°C в г/см³.

При увеличении плотности электролита ЭДС возрастает. Например, для стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов с плотностью электролита 1.27-1.29 г/см³ ЭДС составляет около 2.12-2.14 В.

Напряжение аккумулятора

Напряжение аккумулятора — это разность потенциалов на его клеммах при замкнутой внешней цепи, то есть при подключенной нагрузке. В отличие от ЭДС, напряжение зависит от величины тока нагрузки:

U = E — I * R

где:

  • U — напряжение на клеммах
  • E — ЭДС аккумулятора
  • I — ток нагрузки
  • R — внутреннее сопротивление аккумулятора

При увеличении тока нагрузки напряжение на клеммах снижается из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Поэтому напряжение аккумулятора всегда ниже его ЭДС.

Внутреннее сопротивление аккумулятора

Внутреннее сопротивление аккумулятора складывается из нескольких составляющих:

  • Сопротивление электролита
  • Сопротивление сепараторов
  • Сопротивление электродных пластин

Наибольший вклад вносит сопротивление электролита. Оно сильно зависит от температуры — при понижении температуры электролита с +40°C до -18°C его удельное сопротивление возрастает в 2.7 раза.


Внутреннее сопротивление играет важную роль при больших токах разряда, например при пуске двигателя стартером. Из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении снижается напряжение на клеммах аккумулятора.

Емкость аккумулятора

Емкость — это одна из ключевых характеристик аккумулятора, показывающая количество электричества, которое он может отдать при разряде. Емкость измеряется в ампер-часах (А·ч) и рассчитывается по формуле:

C = I * t

где:

  • C — емкость в А·ч
  • I — ток разряда в А
  • t — время разряда в часах

На емкость аккумулятора влияют следующие факторы:

  • Режим разряда (величина разрядного тока)
  • Температура
  • Концентрация электролита
  • Конструкция и состояние электродов

Влияние тока разряда на емкость аккумулятора

При увеличении тока разряда емкость аккумулятора снижается. Это связано с несколькими причинами:

  • При больших токах электролит не успевает проникать в глубокие слои активной массы электродов
  • Поры электродов закупориваются продуктами реакции
  • Возрастает внутреннее сопротивление и падение напряжения

В результате активная масса электродов используется не полностью. Поэтому при форсированных режимах разряда емкость аккумулятора снижается по сравнению с разрядом малыми токами.


Зависимость емкости от температуры

Температура оказывает значительное влияние на емкость аккумулятора:

  • При понижении температуры емкость снижается из-за замедления химических реакций и увеличения вязкости электролита
  • При повышении температуры емкость возрастает, но это ускоряет процессы саморазряда и коррозии

Например, при снижении температуры с +25°C до 0°C емкость свинцово-кислотного аккумулятора уменьшается примерно на 20%.

Саморазряд аккумулятора

Саморазряд — это постепенная потеря заряда аккумулятором при хранении без нагрузки. Основные причины саморазряда:

  • Побочные химические реакции в электролите
  • Токи утечки между электродами
  • Испарение электролита

Скорость саморазряда зависит от типа аккумулятора, температуры хранения и других факторов. Например, для свинцово-кислотных аккумуляторов саморазряд составляет 3-10% в месяц при комнатной температуре.

Влияние конструкции на характеристики аккумулятора

Конструктивные особенности аккумулятора во многом определяют его электрические характеристики:


  • Площадь и толщина электродов влияют на емкость и допустимые токи
  • Тип сепаратора определяет внутреннее сопротивление
  • Объем электролита влияет на емкость и саморазряд
  • Герметичность корпуса снижает потери электролита

При проектировании аккумуляторов оптимизируют конструкцию для достижения требуемого баланса характеристик.

Сравнение характеристик разных типов аккумуляторов

Разные типы аккумуляторов имеют свои особенности электрических характеристик:

Тип аккумулятораНапряжение элемента, ВУдельная емкость, Вт·ч/кгСаморазряд, % в месяц
Свинцово-кислотный2.030-503-20
Никель-кадмиевый
1.2		45-8010-20
Никель-металлгидридный1.260-12020-30
Литий-ионный3.6-3.7100-2652-10

Как видно из таблицы, литий-ионные аккумуляторы имеют наилучшие показатели по удельной емкости и саморазряду. Однако свинцово-кислотные аккумуляторы по-прежнему широко применяются благодаря низкой стоимости и способности отдавать большие токи.


Методы тестирования характеристик аккумуляторов

Для определения характеристик аккумуляторов применяют различные методы тестирования:

  • Измерение ЭДС и напряжения при разных нагрузках
  • Разряд постоянным током для определения емкости
  • Импульсные тесты для оценки внутреннего сопротивления
  • Циклирование для проверки срока службы
  • Климатические испытания при разных температурах

Современные автоматизированные системы тестирования позволяют быстро и точно определять все ключевые параметры аккумуляторов.

Влияние условий эксплуатации на характеристики аккумуляторов

Условия эксплуатации оказывают значительное влияние на характеристики и срок службы аккумуляторов:

  • Глубокие разряды снижают емкость и срок службы
  • Повышенные температуры ускоряют деградацию
  • Неправильный заряд может привести к сульфатации пластин
  • Вибрации и удары могут повредить внутренние элементы

Для обеспечения длительной работы аккумулятора важно соблюдать рекомендованные производителем условия эксплуатации и обслуживания.

Заключение

Знание основных электрических характеристик аккумуляторов позволяет правильно выбирать и эксплуатировать батареи для различных применений. При выборе аккумулятора следует учитывать совокупность параметров — емкость, напряжение, допустимые токи разряда, саморазряд и другие. Оптимальный выбор типа и конструкции аккумулятора обеспечит надежную и эффективную работу питаемого устройства.



Параметры аккумулятора — вес, напряжение, размеры, тип клемм аккумулятора

Параметры аккумулятора — вес, напряжение, размеры, тип клемм аккумулятора

Основные технические характеристики аккумулятора

Нельзя просто так прийти в магазин, и купить первый попавшийся аккумулятор — все они отличаются друг от друга, и на ваш автомобиль может быть установлен аккумулятор со строго определенными техническими характеристиками. У АКБ довольно-таки много параметров, но рядовому автолюбителю достаточно знать о самых основных из них — электрической емкости, напряжении, пусковом токе, массе, габаритах и конструктивных особенностях.

При покупке аккумулятора нужно руководствоваться простым правилом — новый АКБ должен иметь те же параметры, что и старый. Это относится и к конструкции, и к электрическим характеристикам. В противном случае есть риск нанести серьезный ущерб автомобилю.

О чем говорят характеристики аккумулятора? Как исходя из параметров понять, на что способен аккумулятор, и подходит ли он вам? Здесь нет ничего сложного, научиться понимать характеристики АКБ может каждый.

Электрическая емкость 

Электричество в некотором смысле похоже на жидкость — оно может течь по проводам, и храниться в аккумуляторах. Аккумуляторы, в свою очередь, похожи на сосуды — в них может храниться строго определенное количество электричества. То, сколько электричества «поместится» в АКБ, определяется электрической емкостью.

Электрическая емкость — один из основных параметров аккумулятора, по которому сразу можно сказать, для каких целей подходит этот аккумулятор, и на что он вообще способен. Измеряется этот параметр в ампер-часах (Ач).

Почему именно ампер-часы? Все просто: емкость показывает, сколько времени аккумулятор может питать нагрузку с тем или иным потребляемым током. Так, если емкость АКБ составляет 100 Ач, то он сможет на протяжении 100 часов питать нагрузку с потребляемым током в 1 ампер. Соответственно, если нагрузка питается током в 10 ампер, то она проработает от этого аккумулятора 10 часов.

Сейчас на рынке представлены автомобильные аккумуляторы с электрической емкостью от 30 до 225 Ач, хотя встречаются и более емкие экземпляры.

Нужно обратить внимание, что на аккумуляторах указывается номинальная электрическая емкость, которая определяется при непрерывном 20-часовом разряде. Согласно стандарту, ток такого разряда должен составлять 0,05 указанной емкости. То есть, если разряжать аккумулятор емкостью 100 Ач на нагрузку 5А, то спустя 20 часов заряд будет исчерпан полностью.

Бортовая электросеть автомобиля — это десятки нагрузок, и аккумулятор должен обеспечивать их нормальную работу. Справиться с этой задачей может АКБ определенной емкости. А можно ли установить аккумулятор иной емкости?

Да, но здесь нужно действовать осторожно. Ни в коем случае нельзя покупать аккумулятор меньшей емкости — он не справится с нагрузкой, и постоянно будет достигать глубокого (ниже 40 — 50%) разряда. Такой АКБ не сможет отдавать стартеру большую мощность, да и ресурс его значительно сократится.

Использование аккумуляторов большей емкости вполне допустимо, однако слишком увлекаться нельзя: емкость АКБ не должна более чем на 10% превышать мощность генератора. В противном случае генератор не будет обеспечивать нормальный уровень заряда, и аккумулятор будет постоянно недозаряженным. Кроме того, в этом случае есть риск быстрого износа щеточно-коллекторного узла стартера. 

Напряжение 

Стандартное напряжение на аккумуляторе — 12,7 В. Падение этого показателя на доли вольта говорит о разряде батареи (напряжение в 12,4 В соответствует 75%-ному заряду, а напряжение в 12 В — 50%-ному).

Однако нужно учитывать, что во время эксплуатации автомобиля напряжение на клеммах АКБ может на короткое время изменяться, и довольно значительно. Так, при заряде от генератора напряжение может превышать 13 В, а при пуске двигателя — падать до 6 — 7 В. Но если аккумулятор исправен, то после снятия нагрузки напряжение должно прийти в норму. 

Пусковой ток 

Пусковой ток — это, пожалуй, самый важный параметр АКБ, однако мы не говорим о нем первой лишь потому, что производители аккумуляторов слишком вольно обращаются с ним. Слегка подогнав определение и умолчав об условиях проверки, производители получают завышенные показатели пускового тока, которых в реальной эксплуатации практически не бывает. Поэтому при выборе АКБ нужно очень внимательно относиться к тому, что указано на этикетке.

Наибольшее количество электричества аккумулятор отдает стартеру во время пуска двигателя, и в этом случае ток достигает больших величин. АКБ должна обеспечить этот ток на протяжении 30 секунд — он и называется пусковым (или током холодной прокрутки). Данный параметр определяется при температуре электролита -18°C, и во время отдачи тока напряжение на клеммах АКБ не должно упасть ниже 9 В.

Сейчас на рынке присутствуют аккумуляторы с пусковым током вплоть до 750 ампер и выше.

(у АКБ для грузовых автомобилей — до 1300 А). К примеру распространенные АКБ емкостью 62 А обеспечивают пусковой ток в среднем от 510 до 600 А. 

Массогабаритные показатели 

Существует большое разнообразие форм и размеров аккумуляторов, это и неудивительно — каждый автопроизводитель ищет тот аккумулятор, который позволить наиболее эффективно использовать подкапотное пространство. Поэтому учитывайте особенности автомобиля, и покупайте новый АКБ того же форм-фактора, что и предыдущий.

И помните, что масса аккумуляторов высока — от 14 до 20 и более кг. Узнать какой вес у аккумулятора можно по маркировке — производители всегда указывают этот параметр, и вы можете сразу оценить свои силы на переноску и установку АКБ.

Однако масса может сказать и о реальных параметрах АКБ, которые иногда не сходятся с указанными на этикетке. Чем тяжелее батарея, тем больше в ней свинца, а значит, тем лучшими электрическими характеристиками она обладает. Поэтому не стоит верить рекламе, утверждающей, что какому-либо производителю удалось создать более легкий, но более емкий аккумулятор — в реальности легкие АКБ обладают меньшей емкостью.

Полярность 

На этот параметр редко обращают внимание, но именно он иногда помогает решить проблемы с размещением аккумулятора в подкапотном пространстве.

Полярность бывает прямой и обратной. Если смотреть на аккумулятор, повернув его клеммами к себе, то при прямой полярности плюсовая клемма находится слева, минусовая — справа. Для автомобилей произведенных в России, как правило, используются аккумуляторы с прямой полярностью, европейскими производителями – аккумуляторы обратной полярности.

Тип клемм

Контактные клеммы аккумуляторов имеют неодинаковый диаметр, это сделано для обеспечения правильного подключения АКБ к бортовой сети автомобиля — разные клеммы не позволяют перепутать «плюс» с «минусом».

В настоящее время распространены аккумуляторы с клеммами двух разных стандартов: тип Euro — Type 1, и Asia — Type 3. В типе Euro клемма «+» имеет диаметр 19,5 мм, клемма «-» — 17,9 мм. В типе Asia клемма «+» имеет диаметр 12,7 мм, клемма «-» — 11,1 мм.

Типы аккумуляторов

Данный параметр носит вспомогательный характер. Многие европейские, американские и азиатские производители зачастую придерживаются своих стандартов, а поэтому на рынке присутствуют аккумуляторы разных типоразмеров и с разным расположением клемм. Наиболее часто встречаются следующие типы АКБ:

Европейский тип. Высота корпуса — 190 мм, клеммы расположены в специальных углублениях и не выходят за габариты АКБ.

Азиатский тип. Высота корпуса — 220 — 225 мм, клеммы расположены на верхней крышке, выходят за габариты корпуса.

Американский тип. Встречается редко, используется на некоторых марках американских автомобилей, характеризуется боковым расположением клемм.

Вот основные технические характеристики аккумуляторов, которые необходимо знать автолюбителю. Ориентируясь в параметрах АКБ, вы легко сделаете правильный выбор.

Основные характеристики аккумуляторных батарей

Товары Библиотека

РАДИОСТАНЦИИ

Инструкции
Программы
Сертификаты
Материалы VERTEX (англ. яз.)
Материалы YAESU (англ.яз.)
Другое
WIRES-II
Сравнение протоколов DMR TDMA и DMR FDMA
Краткое описания стандарта DMR

АНТЕННЫ И АНТЕННО-ФИДЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Инструкции и карты обрезки антенн
Инструкции к поворотным устройствам

УСИЛИТЕЛИ

Инструкции

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Инструкции к КСВ-метрам

ПРЕСЕЛЕКТОРЫ

Инструкции к Преселекторам

О СРЕДСТВАХ РАДИОСВЯЗИ

Порядок регистрации
Законы о радиосвязи
Особенности ремонта
Частотные сетки cb
Полосы частот

 

  Основные характеристики аккумуляторных батарей
 Основные характеристики аккумуляторных батарейСвинцовые кислотные (Lead-Acid) аккумуляторные батареи  Аккумуляторные батареи этого типа широко применяются в системах связи и в тех случаях, когда требуется значительная ёмкость (например, в качестве резервных источников питания бесперебойного питания базовых станций). Существующие герметичные (гелевые) батареи и батареи с жидким электролитом (свинцовые) имеют примерно одинаковые электрические характеристики при низких температурах. В холостом ходу, при температуре окружающей среды 25 градусов , они длительно сохраняют до 95% от своей ёмкости. При низких температурах (ниже  минус 20 градусов) их ёмкость значительно уменьшается  Свинцовые батареи с жидким электролитом имеют более высокую плотность энергии относительно герметичных гелевых аккумуляторов, но проигрывают по этой характеристике другим типам АКБ. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 3 месяца (саморазряд  5% в месяц). Модифицированные свинцовые батареи (Absorption Glass Mat)  В  батареях AGM  электролитом пропитан из материала, напоминающим стекловату с очень тонкими стеклянными волокнами. По электрическим характеристикам они занимают промежуточное положение  между гелевыми батареями и батареями с жидким электролитом, и данный тип аккумуляторов практически лишён одного из самых неприятных недостатков гелевых батарей – необратимого увеличения внутреннего сопротивления батареи при и небрежной эксплуатации, когда в силикагеле, используемых для фиксации электролита, образуются разрывы из-за пузырьков газа. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 3 месяца (саморазряд  5% в месяц).Литий–ионные (Li-Ion) аккумуляторы  Литий-ионные аккумуляторы показывают неплохие характеристики при низких температурах. Большинство производителей гарантирует работу этого типа батарей при температуре окружающей среды до  минус 20 градусов. При этом, при комнатной температуре, при небольшой нагрузке они способны отдавать до 70% от своей ёмкости, а при больших токах нагрузки – до 40%. При температуре окружающего воздуха около 0 градусов уменьшение ёмкости мало заметно. Эти батареи имеют рабочее напряжение от 3,5 до 3,7 Вольт, хорошую плотность энергии по отношению к своей массе и габаритам и широко применяются в носимых радиостанциях. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 6 недель (саморазряд  10% в месяц).Литиевые (Li-Metal) аккумуляторные батареи  Этот тип батарей имеет напряжение на каждом элементе 3 Вольта и применяется до температуры окружающего воздуха  минус 30 градусов. В сравнении с другими типами аккумуляторов, они имеют наиболее высокую плотность энергии. Однако, это преимущество постепенно сходит на нет  при понижении температуры. Так, при температуре окружающей среды  около 0 градусов,  их ёмкость уменьшается примерно, до 70% от ёмкости при комнатной температуре; при минус 20 градусов  до 55%; при минус 30 градусов можно рассчитывать, примерно, на 40% от первоначальной ёмкости. Этот тип батарей считается небезопасным при разгерметизации, и производители продолжают усовершенствовать их конструкцию. Ввиду специфических требований к режиму заряда и по соображениям безопасной эксплуатации, литиевые аккумуляторы выпускаются с встроенными контроллерами заряда. Контроллер не допускает порчу батареи вследствие её перезаряда и её глубокий разряд. При наступлении опасности любого рода, выходные силовые контакты батареи будут отключены защитной схемой контроллера, что позволяет сохранить литиевые элементы батареи. «Эффект памяти», характерный для предыдущего поколения никель-кадмиевых батарей, у литиевых батарей отсутствует. Поэтому, заряжать такие батареи можно при любом остаточном уровне заряда, не опасаясь снижения её ёмкости. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 1 год.Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы  Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи предназначены для работы в условиях низких (до минус 20 градусов) температуры окружающего воздуха. Каждый элемент батареи имеет рабочее напряжение 1,2 Вольта. При небольшой нагрузке и температуре окружающей среды 0 градусов, элементы батареи отдают до 95% от своей ёмкости. При той же температуре и под большой нагрузкой, ёмкость батареи уменьшается до 90%. При понижении температуры до минус 20 градусов можно рассчитывать на 60% от первоначальной ёмкости, хотя при малых токах в нагрузке батарея способна отдать до 80% от своей ёмкости. При температуре минус 40 градусов можно ожидать до 40% ёмкости при малых токах нагрузки, но АКБ практически не способна отдавать большой ток (например, при переходе портативной радиостанции в режим передачи). Никель-кадмиевые батареи имеют маленькое внутреннее сопротивление, и ка следствие этого – умеренный саморазряд. При номинальной температуре срок сохранности заряда в этих батареях составляет примерно 3 недели (саморазряд  20% в месяц). Никель-гидридные (NI-MH) аккумуляторные батареи  Никель-гидридные (Nickel-Metal Hydride) аккумуляторы  сохраняют свою работоспособность до температуры окружающей среды минус 20 градусов. При комнатной температуре (25 градусов) и при  малых токах в нагрузке, они способны отдавать до 90 % от своей первоначальной ёмкости. Однако, при больших токах в нагрузке и при той же температуре окружающего воздуха, стоит рассчитывать только на 40% ёмкости. При температуре 0 градусов и небольшом токе в нагрузке, эти аккумуляторы отдают порядка 95% от своей первоначальной ёмкости. Несмотря на значительное снижение ёмкости при больших токах в нагрузке в условиях низких температур, никель-гидридные аккумуляторные батареи применяются для работы окружающего воздуха  до минус 30 градусов. Основной их недостаток – глубокий саморазряд  (до 30 % в месяц), а срок сохранности заряда при номинальной температуре составляет 2 недели.Перезаряжаемые щелочные батареи (Rechargeable Alkaline Battery)  Перезаряжаемые щелочные батареи (не путать с аккумуляторами, которые в старых публикациях до 1990 года назывались «никель-кадмиевыми щелочными батареями») имеют максимальный рекомендуемый ток разряда не более 400-500 мА. У них высокое внутреннее сопротивление, что приводит к серьёзному падению напряжения даже при комнатной температуре при работе в радиопередающей аппаратуре с выходной мощностью выше 0,1 Вт. Поэтому, применение этих батарей для работы в условиях низких температур не желательно. При низкой температуре окружающего воздуха эти батареи подходят только для работы в маломощных устройствах и при малых токах разряда. При положительной температуре они отдают около 75% от своей первоначальной ёмкости и менее 20% при температуре минус 20 градусов.  Основное достоинство этих батарей – небольшой ток саморазряда, а основной недостаток – малое количество циклов заряда-разряда, которые аккумуляторы способны обеспечить при  допустимой потере ёмкости. Купить батарей и аккумуляторы

Купить FNB-82Li

Купить FNB-V57 —

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы иметь возможность комментировать в системе Disqus.

Электрические характеристики аккумуляторных батарей | Аккумуляторные батареи

Страница 2 из 26

1.3. Основные электрические характеристики аккумуляторных батарей

Электродвижущая сила и напряжение. Электродвижущей силой (ЭДС) называется разность потенциалов положительного и отрицательного электродов аккумулятора при разомкнутой внешней цепи.
Величина ЭДС зависит, главным образом, от электродных потенциалов, т. е. от физических и химических свойств веществ, из которых изготовлены пластины и электролит, но не зависит от размеров пластин аккумулятора.
ЭДС кислотного аккумулятора зависит также от плотности электролита. Теоретически и практически установлено, что ЭДС аккумулятора с достаточной для практики точностью можно определить по формуле
Е=0,85 + g,
где g– плотность электролита при 15°С, г/см3.
Для кислотных стартерных аккумуляторов, в которых плотность электролита колеблется в пределах от 1,12 до 1,29 г/см3,  ЭДС изменяется соответственно от 1,97 до 2,14 В.
Измерить ЭДС с абсолютной точностью почти невозможно. Однако для практических целей ЭДС приблизительно и достаточно точно можно измерить вольтметром, имеющим высокое внутреннее сопротивление (не менее 1000 Ом на 1 В). При этом через вольтметр будет проходить ток незначительной величины.
Напряжением аккумулятора называется разность потенциалов положительных и отрицательных пластин при замкнутой внешней цепи, в которую включен какой-либо потребитель тока, т. е. при прохождении тока через аккумулятор. При этом показания вольтметра при измерении напряжения всегда будут меньше, чем при замере ЭДС, и эта разность будет тем больше, чем больший ток проходит через аккумулятор.
ЭДС и напряжение зависят от ряда факторов. ЭДС изменяется от плотности и температуры электролита. Напряжение в свою очередь зависит от ЭДС, величины разрядного тока (нагрузки) и внутреннего сопротивления аккумулятора.
Зависимость ЭДС аккумулятора от плотности электролита (концентрации раствора Н2SО4) приведена ниже:

Плотность электролита при 25°С,
г/см3……………………………… 1,05        1,10        1,15        1,20        1,25        1,28        1,30
Н2SО4, %……………………….. 7,44       14,72      21,68      27,68       33,8        37,4        39,7
ЭДС аккумулятора, в………. 1,906      1,960      2,005      2,048      2,095      2,125      2,144
Из этой зависимости видно, что с увеличением концентрации серной кислоты ЭДС также увеличивается. Отсюда, однако, не следует, что для получения большей ЭДС можно чрезмерно увеличивать плотность электролита. Установлено, что стартерные аккумуляторные батареи достаточно хорошо работают тогда, когда плотность электролита в них составляет 1,27 – 1,29 г/см3. Кроме того, электролит плотностью 1,29 г/см3имеет самую низкую точку замерзания.
При изменении температуры электролита ЭДС аккумулятора также меняется. Так, с изменением температуры электролита от +20°С до -40°С ЭДС аккумулятора снижается с 2,12 до 2,096 в. В значительно большей степени с изменением температуры электролита меняется напряжение, так как оно зависит не только от ЭДС, но и от внутреннего сопротивления аккумулятора, которое с понижением температуры значительно возрастает.
Между ЭДС, напряжением, внутренним сопротивлением и величиной разрядного тока существует следующая зависимость:
U=Е-Ir,
где U – напряжение;
Е – э. д. с. аккумулятора;
I – величина разрядного тока;
r – внутреннее сопротивление аккумулятора.
Из этой формулы видно, что при постоянном значении ЭДС, измеряемой при разомкнутой цепи, напряжение аккумулятора падает по мере увеличения отдаваемого в процессе разряда тока.
Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление аккумулятора сравнительно мало, но в тех случаях, когда аккумуляторная батарея разряжается силой тока большой величины, например, при пуске двигателя стартером, внутреннее сопротивление каждого аккумулятора имеет очень существенное значение.
Внутреннее сопротивление складывается из сопротивления электролита, сепараторов и пластин. Главной составляющей является сопротивление электролита, которое изменяется с изменением температуры и концентрации серной кислоты.
Зависимость удельного сопротивления электролита плотностью 1,30 г/см3 от температуры показана ниже:

Температура, °С                            Удельное   сопротивление электролита Ом·см
+ 40                                                                             0,89
+ 25                                                                             1,28
+ 18                                                                             1,46
0                                                                             1,92
–  18                                                                            2,39
Как видно из приведенных данных, с понижением температуры электролита от +40°С до -18°С удельное сопротивление возрастает в 2,7 раза. Наименьшее значение удельного сопротивления имеет электролит плотностью 1,223 г/см3при 15°С (30%-ный раствор Н2SО4 по весу).
Вторым составляющим сопротивления в аккумуляторе является сопротивление сепараторов. Оно зависит в основном от их пористости. Сепараторы изготавливают из электроизолирующего материала, поры которого заполнены электролитом, что и обусловливает электропроводимость сепаратора.
В связи с этим можно было бы предположить, что с изменением температуры сопротивление сепаратора будет изменяться в той же пропорции, что и сопротивление электролита, но это не совсем так. Некоторые виды сепараторов, например, сепараторы из микропористого эбонита (мипора) не чувствительны к изменению температуры.
Третьим фактором, входящим в общую сумму внутреннего сопротивления элемента, служит активная масса и решетки положительных и отрицательных пластин.
Сопротивление губчатого свинца отрицательной пластины незначительно отличается от сопротивления материала решетки, в то время как сопротивление перекиси свинца положительной пластины превышает сопротивление решетки в 10000 раз. В отличие от сопротивления электролита сопротивление решетки уменьшается с понижением температуры. Но ввиду того, что сопротивление электролита во много раз больше сопротивления пластин, то уменьшение их сопротивления с понижением температуры весьма незначительно компенсирует общее снижение сопротивления электролита.
На сопротивление пластин влияет степень заряженноcти аккумуляторной батареи. В процессе разряда сопротивление пластин возрастает, так как сернокислый свинец, образующийся на положительных и отрицательных пластинах, почти не проводит электрический ток.
По сравнению с другими типами аккумуляторов кислотные аккумуляторы имеют сравнительно малое внутреннее сопротивление, что и определяет их широкое применение в качестве стартерных батарей на автомобильном транспорте.
Емкость. Емкостью аккумулятора называется количество электричества, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор при заданном режиме разряда, температуре и конечном напряжении. Емкость измеряют в ампер-часах и определяют по формуле
C=Iptp,
где С – емкость, а·ч;
Ip – сила разрядного тока, а;
tp – время разряда, ч.
Величина емкости аккумуляторной батареи в основном определяется следующими факторами: режимом разряда (величиной разрядного тока), концентрацией электролита и температурой. Аккумуляторы при форсированных режимах разряда отдают емкость меньше, чем при разряде более длительными режимами (небольшой величиной тока).
Снижение емкости при форсированных режимах разряда происходит по следующим причинам.
В процессе разряда превращение активной массы пластин сернокислый свинец происходит не только на поверхности пластин, но и внутри них. Если разряд осуществляют током небольшой силы и медленно, то электролит успевает проникать в глубокие слои активной массы, а вода, образующаяся в результате реакции в порах, успевает смешаться с основной массой электролита. При форсированных режимах разряда концентрация серной кислоты в электролите внутри пластин значительно снижается, свежий электролит не успевает проникнуть в глубь активной массы, реакция идет в основном на поверхности пластин, так как поры закупориваются и внутрилежащие слои активной массы почти не принимают участия в реакции. При этом в результате значительного увеличения внутреннего сопротивления аккумулятора напряжение на его зажимах резко падает.
Однако после того как аккумулятор будет разряжен при форсированном режиме, после небольшого перерыва его снова можно разряжать. Это служит наглядным подтверждением того, что снижение емкости в аккумуляторе при разряде большой величиной силы тока происходит в результате неполного использования активной массы пластин.
Кроме величины разрядного тока, на емкость аккумулятора значительно влияет концентрация электролита, которая определяет потенциал пластин, электрическое сопротивление электролита и его вязкость, влияющую в свою очередь на способность проникания электролита в глубокие слои активной массы пластин.
В процессе разряда плотность электролита уменьшается и в конце разряда к активной массе пластин поступает недостаточное количество кислоты, в результате чего напряжение аккумулятора падает и дальнейший его разряд становится невозможным. Чем больше разница между концентрациями электролита, находящегося вне пластин, и электролита, находящегося в порах активной массы, тем интенсивнее происходит процесс проникновения кислоты в поры пластин. В этом отношении применение электролита с большей плотностью, казалось бы, должно увеличить емкость. Но в действительности чрезмерно большая плотность не ведет к увеличению емкости, так как увеличение плотности электролита неизбежно приводит к повышению вязкости электролита, в результате чего процесс проникновения электролита в глубину активной массы пластин ухудшается, и напряжение на зажимах аккумулятора падает.
Установлено, что наибольшую емкость имеет аккумуляторная батарея с плотностью электролита 1,27 – 1,29 г/см3.
Емкость аккумуляторной батареи зависит также от температуры. С понижением температуры емкость снижается, а с повышением увеличивается. Это объясняется тем, что с понижением температуры увеличивается вязкость электролита, в результате чего он поступает к пластинам в недостаточном количестве.
Значения вязкости электролита плотностью 1,223 г/см3 в зависимости от температуры приведены ниже:
Температура, °С………… +30        +25        +20        +10          0          – 10       – 20       – 30
Абсолютная вязкость,
пз(пуаз)………………….. 1,596     1,784     2,006    2,600    3,520    4,950     7,490    12,200
Емкость положительных и отрицательных пластин с изменением температур изменяется не в одинаковой степени. Если при обычной температуре емкость элемента лимитируется положительными пластинами, то при низких температурах – отрицательными, так как при понижении температуры емкость отрицательной пластины уменьшается в значительно большей степени, чем положительной.
В последнее время емкость аккумуляторных батарей при низких температурах удалось значительно повысить за счет применения более тонких синтетических сепараторов с высокой пористостью (до 80%) и присадок, так называемых расширителей, к активной массе отрицательных пластин, которые придают ей большую пористость.
Помимо режима разряда, концентрации электролита и температуры емкость аккумуляторной батареи зависит от срока ее службы, от срока хранения, в течение которого батарея бездействовала, от наличия вредных примесей и т. д. Емкость новой аккумуляторной батареи, поступающей в эксплуатацию, первое время (в течение гарантийного срока службы) повышается, так как происходит формирование пластин, после чего на протяжении определенного периода остается постоянной и затем начинает постепенно падать. Потеря емкости аккумуляторной батареей в конце срока службы объясняется уменьшением пористости отрицательных пластин и выпадением активной массы положительных пластин.
Если заряженная батарея продолжительное время бездействовала, то при ее разряде отданная емкость будет значительно меньше. Это объясняется естественным явлением саморазряда при бездействии батареи.

Устройство и классификация аккумуляторных батарей

Каждый автолюбитель рано или поздно сталкивается с вопросом подбора аккумуляторной батареи. Как же сделать правильный выбор и что при этом необходимо знать? 

Первым делом нужно определить, аккумулятор какого типа Вам необходим. Различают два основных типа акб: сухозаряженные и залитые-заряженные. Если Вы не профессионал, сухозаряженный Вам ни к чему. Сложный процесс приготовления и залива может серьезно сократить ресурс Вашего акб, если хоть что-то сделать неправильно.

Основные характеристики любой батареи – это пусковой ток и электрическая емкость. У нового аккумулятора эти параметры должны быть не ниже, чем у старой, заменяемой.

Не менее важный параметр аккумулятора — это расположение положительных и отрицательных выводов (клемм). По расположению клемм акб бывают с «прямой» и «обратной» (реверсной) полярностью.

Кроме того, батареи одной ёмкости могут быть разных габаритных размеров и с различной формой клемм (конусные, под болт).

 

 

Таким образом, подбор акб производится по габаритам, полярности, способу крепления и форме выводов ориентируясь на штатное место для аккумулятора и на расположение проводов (или на их длину, если Вы ставите акб с непредусмотренной для автомобиля полярностью).

Аккумуляторы делятся на обслуживаемые и необслуживаемые. Необслуживаемые — это те, которые не имеют доступных заливочных отверстий. Чаще всего они оснащены «глазком», показывающим степень заряда аккумулятора. Эксплуатация необслуживаемых батарей требует надежной системы энергоснабжения, а также более внимательного отношения к состоянию и исправности электрооборудования автомобиля. В первую очередь это касается исправности генератора и регулятора напряжения. Обслуживаемые аккумуляторы имеют пробки или планку, закрывающие отверстия, через которую можно заливать дистиллированную воду до нужного уровня.

Каждый аккумулятор представляет из себя корпус (контейнер), разделенный изолированными ячейками (банки), где каждая ячейка является законченным источником питания. Банка состоит из положительных и отрицательных пластин, которые между собой отделены сепараторами. 
 
                                                                 

                                                                    Устройство АКБ

 

 

Сепараторы бывают двух видов: конвертный (карман) и пластинчатый. Преимущества конвертного сепаратора: предотвращает замыкание пластин, снижает саморазряд АКБ, увеличивает срок службы.

Далее по составу пластин различают:

1.АКБ со свинцово-сурьмянистыми пластинами;
В настоящее время, многие производители, в том числе отечественные, добавляют в свинцовые сплавы пластин различные легирующие компоненты (кадмий, селен, серебро), добиваясь улучшения характеристик свинцово-сурьмянистых аккумуляторных батарей.

2.АКБ гибридные, т.е. имеющие положительные пластины из свинцово сурьмянистых
сплавов, а отрицательные — из свинцово-кальциевых сплавов, выполненных по
экспандерной технологии.

3.АКБ со свинцово-кальциевыми пластинами.
Применение свинцово-кальциевых сплавов при изготовлении пластин АКБ дает следующие преимущества: снижается саморазряд, повышается пусковую мощность АКБ, повышается стабильность электротехнических    характеристик. Недостатки: большинство кальциевых батарей боится глубоких разрядов, что нередко происходит в российских условиях эксплуатации даже при исправном электрооборудовании. Несколько разрядов могут привести к потере характеристик батареи (пусковой ток, емкость).

На автомобилях представительского класса стали появляться АКБ нового поколения — с иммобилизованным электролитом. В этих батареях нет свободного электролита. Раствором серной кислоты пропитаны поры специального сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, который имеет пористость более 80%. Такие аккумуляторы сохраняют работоспособность в течение длительного времени, даже если будет пробита наружная стенка корпуса. Эти батареи малочувствительны к длительному прибыванию при низкой степени заряженности. Однако их цена почти в три раза выше цены обычных батарей со свободным электролитом. Кроме того, они более критичны к режиму повышенного напряжения бортовой сети и могут быстро выйти из строя при перезарядке.

Напоминаем, что аккумуляторная батарея — это высокотехнологичный продукт, где многое зависит от качества сырья, технологии производства, оборудования, опыта и контроля. Хороший аккумулятор дешевым быть не может. Поэтому, прежде чем купить аккумулятор, вы должны определить, каким он должен быть.

Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электротележках и электропогрузчиках

Категория:

   Электротележки

Публикация:

   Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электротележках и электропогрузчиках

Читать далее:



Характеристики аккумуляторных батарей, применяемых на электротележках и электропогрузчиках

Для электрических приводов электротележек и электропогрузчиков источником энергии является аккумуляторная батарея.

На электротележках ЕП-011 используют свинцовые аккумуляторные батареи 2Х20Х5КТ285Г, на электропогрузчиках ЕВ 717.33.22—2X20Х5КТ285Е, на ЕВ-701 и ЕВ-702 — 40Х5КТ285А. На электропогрузчиках отечественного производства ЭП-201 и ЭП-202 применяют никель-железные аккумуляторные батареи 40ТНЖ-550-У2, а на ЭП-1631—34ТНЖ-500-У2.

В обозначениях свинцовых аккумуляторных батарей первые цифры указывают число аккумуляторных элементов в батарее, цифры перед буквами КТ — число положительных пластин в каждом аккумуляторном элементе, а буквы КТ с последующими цифрами — тип тяговых пластин. Если батарея состоит из отдельных секций, перед цифрами, указывающими количество аккумуляторных элементов, ставится еще цифра, например 2Х20Х Х5КТ285.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Обозначения никель-железных аккумуляторных батарей расшифровываются так: первые цифры указывают число аккумуляторных элементов в батарее, буквы Т —область применения (тяговый), НЖ — электрохимическую систему аккумулятора (никель-железный), цифры после букв — номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах, буква У — климатическое исполнение, цифра 2 — категорию размещения.

Элемент аккумуляторной свинцовой батареи представляет собой эбонитовый бак, имеющий на дне подставку с ребрами, на которые опираются пластины и между которыми оседают выпадающие в процессе работы мелкие частицы активной массы. Положительные и отрицательные пластины — намазные. Пластины аккумулятора сгруппированы в отдельные комплекты, которые в свою очередь, собраны в блоки, при этом разноименные пластины отделены одна от другой двухслойными сепараторами из мипласта и стекловойлока.

Аккумуляторная батарея 2Х20Х5КТ285Г состоит из 40 последовательно соединенных аккумуляторных элементов. Схема соединения позволяет получать напряжение в 40 и 80 В. Батарея имеет габаритные размеры 982X937X497 мм и массу без электролита 750 кг. Срок службы батареи 800 циклов заряда-разряда до 80% номинальной емкости.

Батарея 2Х20Х5КТ285Е состоит из двух секций по 20 аккумуляторных элементов в каждой, установленных в стальном ящике. Батарея имеет габаритные размеры 1036Х696Х 460 мм и массу без электролита 707 кг. Срок службы батареи 800 циклов заряда-разряда до 80% номинальной емкости. Общее напряжение батареи 80 В.

Батарея 40Х5КТ285А состоит из 40 последовательно соединенных аккумуляторных элементов. Межэлементные соединения представляют собой сварную конструкцию. Пространство между стенкой бака и крышкой залито мастикой. Два полюсных вывода, обозначенные знаками « + » и «—», служат для соединения батареи с кабельными зажимами электротележки или погрузчика. Батарея имеет габаритные размеры 980X845X495 мм и iaccy без электролита 767 кг. Срок службы батареи 800 циклов заряда-разряда до 80% номинальной емкости.

Никель-железный или щелочной тяговый аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных электродов, изолированных друг от друга сепараторами. Положительным электродом является никелевый, отрицательным — железный. Блок помещают в бак из стали или пластмассы. На стальные баки надевают резиновые чехлы.

Рис. 1. Схемы соединений элементов в свинцовых батареях: а — 2Х20Х5КТ285Г, б — 2Х20Х5КТ285Е, в – 40Х5КТ285А

Аккумуляторная батарея 40ТНЖ-550-У2 смонтирована в стальном ящике, стенки и днище которого изолированы от аккумуляторов прокладками. В днище ящика имеются отверстия, через которые электролит в случае выплескивания его из аккумуляторов может выходить наружу.

Аккумуляторные батареи объединены в две секции по 20 аккумуляторов в каждой, соединенных последовательно стальными шинами. Батарея имеет четыре вывода (по два вывода от каждой секции), подсоединенных к двум штепсельным разъемам. На рис. 7, а показана схема соединения аккумуляторных элементов в батарею каждой секции. Каждый элемент имеет габаритные размеры 162,5×124,5×556 мм и массу без электролита 18,5 кг, с электролитом 25 кг.

Батарея 34ТНЖ-500-У2 состоит из 34 аккумуляторов ТНЖ-500-У2, размещенных в железном ящике, объединенных в две секции по 17 аккумуляторов в каждой и соединенных последовательно стальными перемычками. Батарея имеет четыре вывода (по два вывода от каждой секции), присоединенных к двум штепсельным разъемам. Каждый элемент имеет габаритные размеры 155×166,5×561 мм и массу без электролита 23,5 кг, с электролитом 30 кг.

Рис. 2. Схема соединений элементов в никель-железной батарее 40ТНЖ-550-У2 (а) и общий вид батареи 34ТНЖ-500-У2 (б)

Аккумуляторы изолированы один от другого резиновыми чехами, а от батарейного ящика — деревянными щитками, окрашенными битумным или асфальтовым лаком. Элементы соединены в батарею изогнутыми стальными никелированными перемычками с конусными наконечниками. Основные технические характеристики батарей приведены ниже.

Рекламные предложения:


Читать далее: Зарядные устройства

Категория: — Электротележки

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Основные виды аккумуляторных батарей — Pulsar


Обзор технологий «консервированного электричества»

Аккумуляторные батареи (АКБ) активно потребляются большинством отраслей промышленности и просто человеческой деятельности. Без АКБ немыслимы сегодня энергетика, телекоммуникации и транспорт. Огромный пласт использования АКБ составляет работа вычислительной техники, систем передачи данных с участием источников бесперебойного питания (а это промышленные предприятия, офисы, банки, государственные и научные учреждения, ЦОД, и вообще практически любой производственный участок, где присутствует компьютер). Масштабно эксплуатируются сегодня АБ в частном жилом секторе. Мы уже не говорим о мини-аккумуляторах, питающих бесчисленное семейство всяческих мобильных устройств. Одним словом – без батарей никуда.

На базе устойчивого спроса и само производство аккумуляторных батарей давно уже стало самостоятельной отраслью. Тысячи предприятий в мире ежедневно выдают «на-гора» миллионы единиц «консервированного электричества». И среди этого разнообразия уже не так-то просто порой сделать правильный выбор. Конструкций АКБ сегодня множество, и в каждой имеются свои тонкости и премудрости.

Основные виды аккумуляторных батарей

Прежде чем говорить о видах аккумуляторных батарей, стоит договориться о понятиях. По сути, «аккумулятор» и «аккумуляторная батарея» – одно и то же. Если подходить строже, то аккумулятором называют единичный элемент того или иного напряжения (пара электродов с электролитом), а батареей – несколько таких элементов, соединенных между собой. На практике обычно мы имеем дело с батареями, хотя называем их аккумуляторами.

Как мы сказали ранее, мир аккумуляторов – это бескрайнее море, однако среди них различают три основных вида – свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (вариант – никель-железные металл-гидридные) и литиевые. Названия отражают различия активных материалов в конструкции. Свинцово-кислотные – со свинцовыми пластинами и кислотным электролитом, у никель-кадмиевых – одна пластина содержит никель, а другая – кадмий (иногда железо), электролитом здесь выступает щелочь. В литиевых батареях применяется твердый электролит, а в виде электродов – литий (отрицательный потенциал) и другие материалы (нередко полимерного происхождения).

Электрохимические процессы, которые происходят в батарее, в зависимости от материалов обеспечивают характеристики АКБ и их свойства для электропитания. Важный электрический параметр – это напряжение элемента, которое может меняться в пределах от 1 до 3,6 В. Ещё один ключевой параметр – ёмкость (запас энергии, который может питать нагрузку с определенной силой тока в течение определенного времени, измеряется в ампер-часах – Ач). Ещё один важный параметр, который мы будем часто упоминать, – количество циклов заряда-разряда, что напрямую связано со сроком службы АКБ. Безусловно, имеют значения и другие параметры: диапазон рабочих температур, глубина разряда, значения токов заряда и разряда.

Самые распространенные аккумуляторы на сегодняшний день – это свинцово-кислотные (СК). Они характеризуются относительной простотой и доступностью. При изготовлении СК используются относительно недорогие материалы: свинец в качестве электродов и раствор серной кислоты. Стандартный элемент имеет напряжение 2 В, а диапазон емкостей АКБ варьируется в диапазоне от долей Ач до тысяч Ач. Такие АКБ широко применяются в качестве стартерных в автомобиле. Промышленные модели обычно отличаются по исполнению и характеристикам.

Никель-кадмиевые (НК) аккумуляторы относятся к группе щелочных. Здесь одна пластина содержит гидроокись кадмия, другая – гидроокись никеля. Активный материал в виде порошка запрессован в пластины, представляющие собой решетчатую или перфорированную структуру Перфорация обеспечивает обмен зарядами через электролит. Впрочем, бывают и другие варианты конструкции, например, с так называемыми «спеченными электродами».

Аккумуляторы НК отличаются высокой надежностью. Одно из главных их достоинств – низкая чувствительность к перепадам температур, в чем они превосходят свинцово-кислотные. Поэтому для работы в особых климатических условиях, низких и высоких температурах выбираются именно НК. Они неприхотливы, не боятся глубокого разряда, перезаряда, они не могут внезапно выйти из строя, что иногда случается с аккумуляторами СК. Как следствие, и срок службы хорошо сделанных НК заметно превосходит стандартный срок службы для СК в полтора-два раза – 15-25 лет против 5-10-ти. Соответственно НК и стоят подороже.

Непосредственно к группе НК примыкает и их подвид – никель-железные АКБ, но их роднит разве что слово «никель», сама технология и близкая устойчивость к температурам. А в остальном это совсем другой класс устройств, с более низкими характеристиками. И по надежности уступают НК, низкий КПД, большие потери, сложны в обслуживании. Еще недавно считалось, что это уже устаревшая конструкция и используется главным образом на постсоветском пространстве по причине относительной дешевизны и устоявшейся традиции. Однако, по последним сведениям, интерес к никель-железным АКБ возродился, и причем даже не в нашей стране, а как раз за рубежом. Причина – простота утилизации, экологичность. К слову, и сама технология модернизировалась.

Еще одна разновидность АКБ – это литиевые батареи, прежде известные всем главным образом по батарейкам в мобильных телефонах или в ноутбуках. Ранее в серьезных мощных системах литий-ионные аккумуляторы не применялись по причине дороговизны. Однако в последние несколько лет все решительно изменилось. Во-первых, литиевые батареи почти уровнялись по стоимости с традиционными АКБ (с НК практически сравнялись, и лишь вдвое дороже СК). А во-вторых, как выяснилось, литий-ионные (точнее, литий-железо-фосфатные) аккумуляторы превосходят все остальные по всем статьям. Какой параметр ни возьми, будь то температурный диапазон, ресурс службы, устойчивость к глубоким разрядам – везде они лучшие. Добавим сюда еще лучший показатель удельной запасаемой энергии, т.е. максимальный запас энергии в минимальном объеме – и станет ясно, что за этими АКБ будущее. Сегодня они в основном используются в электромобилях, но уже постепенно завоевывают место и в других сферах. Особенно интересно направление альтернативной энергетики.

О параметрах подробнее

Какого бы типа не были АКБ, их качество и возможности описываются одними и теми же параметрами. Главные из них – это напряжение и емкость. Суть емкости заключается в том, сколько тока в течение определенного времени (при заданном напряжении) способна отдать батарея до своего минимума разряда. Поэтому измеряется емкость в ампер-часах. Емкость АКБ обычно привязывают ко времени, поэтому на изделии можно встретить пометки: С5, С10 или С20. Наибольшую абсолютную емкость АКБ имеют при длительном разряде в стационарном режиме. Емкость при отдаче за короткое время меньше.

Значение емкости во многом зависит от температуры эксплуатации. Номинальная емкость нормируется для комнатной температуры, при повышении температуры емкость возрастает, при понижении – падает, причем очень быстро, экспоненциально (замедление химических процессов). Скажем, на нулевой температурной отметке в зависимости от тока емкость может упасть на 50-70% для разных типов АКБ. Самые чувствительные в этом плане свинцово-кислотные АКБ: рабочий температурный диапазон для них – от -30 до +40°С, а самые устойчивые никель-кадмиевые и литиевые – от -40-50 до + 50-60°С. Превышение этих норм, особенно в сторону тепла, приводит к резкому сокращению сроков службы.

Емкость зависит от продолжительности заряда, и у каждой АКБ такое время задано. Обычно они заряжаются несколько часов, например, свинцово-кислотные в зависимости способа заряда могут заряжаться от 8 до 48 часов. Никель-кадмиевые можно зарядить до 90% за несколько часов, а литиевым для полного заряда достаточно будет и часа (а для некоторых типов литиевых батарей – и 20 минут).

Еще один важный параметр – срок службы. Обычно за норму принимается расчетный срок службы в АКБ в режиме буферного подзаряда (когда аккумулятор постоянно подключен к источнику постоянного тока). Т.е. они периодически находятся в этом режиме и иногда, от случая к случаю разряжаются. У свинцово-кислотных, например, такой срок составляет 3-5 лет, но может быть и 10-15, у наиболее продвинутых – 8-20 лет, есть и другие, которые служат ещё больше. Все зависит от исполнения АКБ, от технологи и, от состава активных материалов, от качества материала, добавок. Чистота материала – это очень важный фактор, поскольку переработанный свинец рафинировать до бесконечности невозможно, меняется структура материала, и срок службы резко снижается. К сожалению, в Украине такая продукция может иногда встречаться.

Наиболее долговечные АКБ свинцово-кислотного типа – это АКБ из сплошного свинца. Так называемые элементы Планте, или как их сейчас называют GroE, могут служить и 20, и 30 лет.

Обслуживаемые и герметизированные

АКБ бывают обслуживаемые, малообслуживаемые и необслуживаемыe. Обслуживание – это постоянный контроль уровня электролита и время от времени долив в аккумулятор дистиллированной воды. Отметим, что при разряде АКБ вода не просто испаряется, а происходит диссоциация, ее разложение на водород и кислород. Улетучивание происходит обычно через специальный фильтр пробки, которая защищает от испарения аэрозолей, паров, и от проникновения искры внутрь.

Литиевые – по определению необслуживаемые. НК, как правило, обслуживаемые. СК тоже могут быть обслуживаемыми, и такие батареи называются обслуживаемыми АКБ вентилируемого типа. Вентилируемые батареи обычно устанавливаются в отдельных аккумуляторных помещениях с серьезной вентиляцией. Их нужно обслуживать, периодически доливать воду в электролит измерять плотность, испытывать. И такие батареи ещё в недавнее время составляли большинство.

Вместе с тем те же типы АКБ могут быть и необслуживаемыми. НК, например, обслуживаемые по определению, но имеются разновидности НК, которые в определенных режимах могут и не обслуживаться. То есть не требуют долива в течение длительного срока, порой десятилетий.

Как мы уже отметили раньше, в процессе разряда на разных пластинах выделяется водород и кислород, и если их превращать обратно в воду, не позволяя испариться, то АКБ в обслуживании не нуждается. Такой метод называется рекомбинацией, и чаше всего используется в СК аккумуляторах (т.н. батареи рекомбинационного типа).

Чтобы кислород и водород не улетучивались, а обязательно встречались и объединялись в молекулы воды, им создаются специальные условия. Для этого электролит делают затушенного типа, добавляя в раствор серной кислоты силиконовые добавки. Таким образом, электролит в виде хорошей сметаны или геля (желе) находится между пластинами, не заполняет другие объемы и представляет собой этакий бутерброд. При диффузии эти частички газов затрачивают больше время, чтобы вылететь наружу, увязают в геле, и вероятность встречи повышается и рождается молекула воды. Так происходит рекомбинация, а такие АКБ называются гелевыми. Отметим, что АКБ этого типа могут работать в любом положении: на боку, даже вверх ногами – из них ничего не вытекает.

Но самым удачным представителем в семействе герметичных батарей считаются так называемые AGM батареи. Здесь пространство между пластинами заполняется пористым губчатым веществом, обычно это стеклокапиллярный материал, салфетка из стекловолокна, которая напитывается электролитом (только электролит здесь более жидкий). За счет длинного пути, который кислороду и водороду нужно проделать по лабиринтам этой губки, рекомбинация получается ещё эффектней, чем в геле. Вот почему эти АКБ и называются AGM – Absorbent Glass Mat, или абсорбция в стекловолоконном материале.

Эти АКБ имеют высший коэффициент рекомбинации, потери воды очень незначительны, при нормальных условиях зарядки коэффициент рекомбинации превышает даже 99% при нормальных условиях заряда и разряда. Казалось бы, служить ему и служить, но на самом деле газы понемногу стравливаются. Для этого есть клапан, который представляет собой мембрану, рассчитанную на определенное избыточное давление, что-то типа ниппеля, только наоборот.

Собственно, постепенное очень медленное выбрасывание газов и ведет к конечной точке службы. Обслуживание невозможно, доливать воду некуда, так уж оно устроено.

Каждый из этих АКБ имеет свою сферу применения. АКБ с жидким электролитом обычной плотности в силу лучшей в этой среде подвижности носителя заряда имеют лучшие динамические характеристики, то есть скорость заряда-разряда.

Гелевые желательно применять в системах, которое имеют стационарный продолжительный разряд, и точно так же неспешно могут заряжаться, потому что заряд большим током ведет к их разрушению.

Гелевые АКБ имеют довольно сильный плюс – больший циклический ресурс. Если говорить о глубоком разряде, то гелевые глубокого заряда и разряда могут обеспечить вдвое, а то и втрое циклов больше. Гелевые могут иметь 500-600 циклов, a AGM – 250-300 (есть исключения), причем устройства примерно одного уровня по качеству. Из-за своего потенциала цикличности гелевые АКБ и стоят дороже.

Впрочем, на сегодня уже есть AGM аккумуляторы, способные обеспечить 600 и более циклов глубокого разряда (например, АКБ ТМ EverExceed). Обслуживаемые АКБ могут иметь ресурс ещё выше.

Скромная привлекательность литиевых батарей

Технология литиевых батарей получила такое развитие, что грозит оставить за спиной более традиционные АКБ, прежде всего свинцово-кислотные в связи с массой преимуществ и снизившейся ценой. Если пять лет назад литиевые батареи были раз в шесть дороже аналогичных свинцово-кислотных, то сейчас можно говорить только о двукратном превышении цены.

Литиевые батареи применяются уже не только в электромобилях, но и телекоммуникации, источниках бесперебойного питания, системах резервного питания и в альтернативной энергетике, где требуется большой циклический ресурс батарей.

Все больше поставщиков добавляют в свой ассортимент литиевые батареи. Когда только в два раза дороже и целый веер преимуществ, потребитель уже благосклонно смотрит на этот товар.

Чем же хороши литиевые батареи конкретно? Срок службы литиевых батарей на сегодня на отметке 15 лет. У свинцово-кислотных ожидаемый срок службы, у батарей средней емкости, 30-300 Ач, – 10-12 лет. Но в реальных условиях, с поправкой на условия эксплуатации, с учетом человеческого фактора, этот срок службы обычно 7-8 лет. У литий-ионных – 15.

Циклический ресурс у свинцово-кислотных, самых хороших, наиболее распространенных, обычно в пределах нескольких сотен циклов глубокого разряда, максимум 600-700. У литиевых батарей – 4000 циклов.

Конструкция литий-ионных батарей

Литиевые батареи абсолютно другого типа, нежели СК. Во-первых, они управляемы на программном уровне, они не могут работать без блока управления BMS. По сути, это компьютер, который отслеживает все параметры, следит за зарядкой, прекращает разряд, фиксирует параметры сопротивления – и все это транслирует на монитор. Обычные батареи – это вообще черный ящик, там трудно даже определить, по какой причине батарея вышла из строя, почему потеряла емкость. Здесь же мы все видим, можем посмотреть историю, сколько циклов разряда прошла батарея.

Форма литий-ионной аккумуляторной батареи на автомобиле KIA Motors

Литиевые батареи собираются из маленьких элементов, похожих на пальчиковые батарейки или патроны. Благодаря такому модульному исполнению батареи могут принимать самые необычные формы разных размеров, заполняя пустоты. А могут сохранять и традиционную форму, свойственную привычным АКБ. В электромобиле конструкция неправильной формы вдоль днища набита этими кассетами. Для телекоммуникаций – стоечное исполнение 19¨.

Литий-ионные аккумуляторы легче и компактней. Что еще? Быстрая зарядка, большие токи разряда, высокая плотность энергии (Втч/кг), работа в широком t-диапазоне… Для полного перечня достоинств нет места.

Литиевая батарея EverExceed в телекоммуникационной стойке

Назначение аккумуляторов

Будучи источником автономного и резервного питания аккумуляторные батареи широко используются в различным сферах жизни, и, конечно, в промышленности. В различных от­раслях АКБ призваны выполнять раз­ные задачи. И для каждой отрасли есть наиболее подходящий тип батарей.

В энергетике аккумуляторные ба­тареи применяются очень широко. В огромном хозяйстве электростан­ций, подстанций, систем различной автоматики, механики слежения обя­зательно присутствуют батареи. Во многих производственных процессах АКБ несут миссию безопасности и резервного питания. Подача мас­ла насосами на подшипники в генера­торе – беспрерывный процесс, кото­рый не должен прерываться. И здесь нужна АКБ для резервирования пита­ния. Причем подойдет батарея любо­го типа, потому что каких-то больших толчковых токов здесь не требуется.

А вот при аварийных включениях требуются большие пусковые, толчковые токи, кратковременные, которые длятся доли секунды, включение – и ток заканчивается. Здесь пригодят­ся свинцово-кислотные аккумуляторы типа GrоЕ.

Стоит добавить, что в наши дни в энергетике все чаше при­меняют стационарные необслу­живаемые аккумуляторы герме­тизированного типа АGМ, хоть дорогу эти современные реше­ния в консервативной энергетической среде пробивали с тру­дом. Приходилось слышать от поставщиков досаду на привер­женность к старым наливным системам именно в энергетике.

В телекоммуникациях (мо­бильные операторы, системы фиксированной связи) используются, как правило, стационарные СК акку­муляторы, потому что в телекоммуникациях используется продолжитель­ный стационарный разряд и не нужны динамические режимы. Важный пара­метр здесь – срок службы. На участ­ках, где возможен глубокий разряд, устанавливаются СК с трубчатыми пластинами типа OPzS или OPzV, об­ладающие, кстати, солидным ресурсом циклического разряда – 1500 циклов.

В системах, где нагрузка небольшая, где нужна емкость десятками или не­большими сотнями ампер-часов, используются герметизированные аккумуляторы типа АGМ, реже гелевые. В телекоммуникациях в шкафах с оборудованием редко кто применяет какие-то другие аккумуляторы, кроме герме­тизированных, критериями их подбора могут быть разве что емкость и напряжение. По габаритным размерам они унифицированы и удобно устраиваются в шкафах электропитания, в источ­никах бесперебойного питания, рядом с чувствительной электроникой.

На транспорте также роль АКБ труд­но переоценить. На железной дороге батареи служат для резервирования функций включения-отключения, в локомотивах, электропоездах и теплово­зах, а также для автономного питания в вагонах. На ходу вагон питается от генератора, и он же заряжает эти ак­кумуляторы, а на стоянке эти АКБ дают освещение, вентиляцию, кондиционирование в вагоны. На железной до­роге применяются как свинцово-кислотные, так и никель-кадмиевые, и никель-железные, причем последние, щелочные, чаше.

На городском электротранспорте обычно в работе никель-кадмиевые, там сильные вибрации, низкие-высо­кие сезонные температуры, там СК не выдержит. АКБ на электротранспорте могут выполнять несколько функций, например, в метро – резервирование открывания дверей и работы автома­тики, в трамвае – электромагнитный тормоз, такой башмак, который притя­гивается под напряжением к рельсам и тормозит.

Тормозной башмак трамвая АКБ

На промышленных предприятиях примеров применения АКБ не пере­честь. На каждом крупном заводе есть свои подстанции, ИБП, система ава­рийного питания. Поэтому примене­ние – смотри выше.

Близки к электротранспорту, напри­мер, шахты. Там редко бывает контакт­ная сеть (опасно по газу, по пыли), поэтому уголь вывозится электровозами с вагонетками, которые приводят в движение тяговые АКБ.

Традиционно в шахтах применяются никель-железные АКБ и никель-кадмиевые, но уже несколько лет в шахтах в подвижном электротранспорте рабо­тают и свинцово-кислотные. Тоже тяговые, которые имеют хорошие пока­затели и дешевле (никель-кадмиевые по надежности и безопасности выше, но они дороже вдвое-втрое).

То ли к промышленности, то ли к транспорту можно отнести погру­зочно-разгрузочный парк. Это тоже очень большая сфера: склады, мага­зины, логистические центры, заводы, здесь в основном используются кислотно-свинцовые тягового назначения с трубчатыми пластинами (а сегодня уже и литиевые). К тяговым аккумуля­торам повышенные требования по механической устойчивости. Также они должны быть устойчивы к циклическому режиму дня: день разряжаются, но­чью заряжаются; и если это хороший тяговый аккумулятор на 1500 циклов, и мы имеем в виду 250 рабочих дней, то хватит его на 6 лет.

АКБ для автопогрузчика

Частный сектор. Здесь системы безо­пасности, сигнализации, это любой киоск, магазинчик и частная сигнализация в домах. Здесь применяют АКБ АGМ-типа, небольшой емкости, 5-20 Ач.

Когда люди хотят за­резервировать себе какие-то системы, на­пример, газовые котлы с собственной систе­мой прокачки и элек­троприводом – здесь нужны АКБ АGМ типа большой емкости, можно гелевые, если денег больше.

Объекты малого бизнеса. Обычно это ИБП. Но те, что применяются в банках, офисах, обычно рассчитаны на непродолжительное время работы, на 5-10 мин, редко на час. Как прави­ло, такие ИБП могут работать только от батареи ограниченной емкости.

Для жилья такие источники беспе­ребойного питания неприемлемы, они зашивают самые важные функции на короткое время. Для жилья нужно ду­мать о большом времени резервиро­вания. Здесь требуется очень мощное зарядное устройство, способное под­держивать АКБ очень большой емкости, обеспечивая многочасовую авто­номность, может, суточную.

Завершая этот небольшой обзор, следует сказать, что мир аккумуля­торов безбрежен, и существует мно­жество вариаций, как внутри самих технологий, так и у отдельных произ­водителей. Знакомство с фирменны­ми тонкостями мы продолжим в следу­ющем материале.

Подготовил Евгений ПОЛИЩУК

Выражаем большую благодарность за проведённое интервью и предосатвленные материалы журналу «Украина-Электро» (http://ua-electro.com)


Аккумуляторные батареи: виды, принцип действия, характеристики

Данная статья посвящена описанию технических характеристик и принципа действия аккумуляторных батарей различных типов.

Содержание:

  • Принцип действия
  • Технические характеристики
  • Виды аккумуляторов
  • Правила эксплуатации

Аккумуляторные батареи являются источником постоянного тока, предназначенным для хранения и накопления электроэнергии. Большинство моделей современных аккумуляторов действуют по принципу циклического преобразования химической энергии в электрическую, что обеспечивает возможность многократной зарядки и разрядки. В настоящее время такие устройства используются во многих электротехнических приборах.

Принцип действия

Работа аккумуляторных батарей основана на взаимодействии жидкости и металлов. Данный процесс является обратимым и возникает в случае замыкания контактов отрицательных и положительных пластин. При разряде, который происходит при подключении к потребителям, активная масса электродов вступает в реакцию с электролитом. Для зарядки аккумуляторов применяется специальное устройство.

Заряд аккумуляторной батареи должен осуществляться при оптимальном уровне напряжения. Работа АКБ зависит от температуры окружающей среды. При ее повышении увеличивается отдаваемая мощность, но в то же время увеличивается коррозия электродов и саморазряд. Понижение температурного режима сопровождается снижением емкости, уменьшением плотности электролита и замедлением химических процессов.

Срок службы аккумуляторных батарей зависит от интенсивности эксплуатации и в среднем составляет 4-5 лет. Производители постоянно предлагают новые решения, целью которых является повышение эффективности. Среди наиболее перспективных направлений можно выделить:

  • Совершенствование конструкции (передовая AGM-технология).
  • Использование двух батарей, при этом одна из них предназначена только для запуска, а вторая — для всех остальных процессов и операций.
  • Система управления энергетическим балансом, регулирующая подключение потребителей.

Технические характеристики

При выборе аккумуляторов необходимо учитывать следующие параметры:

  • Емкость — показывает количество отдаваемого электролита в случае разрядки до минимально допустимого значения.
  • Ток холодной прокрутки — обеспечивает возможность запуска батареи при низких температурах.
  • Срок хранения — максимальный период, на протяжении которого аккумулятор может храниться при определенных условиях без необходимости дополнительной зарядки.
  • Саморазряд — потеря емкости в случае отсутствия потребителя.
  • Электродвижущая сила — показывает уровень напряжения на клеммах без внешней нагрузки. Для измерения данной величины используется вольтметр или мультиметр.
  • Полярность — влияет на расположение батареи под капотом авто или в корпусе другого устройства.

Виды аккумуляторов

Все многообразие моделей аккумуляторов можно разделить на несколько больших групп:

  • Свинцово-кислотные — наиболее распространенный вид АКБ, который применяется как источник бесперебойного питания и устанавливается автомобилях.
  • Никель-кадмиевые — в настоящее время они используются в качестве замены стандартным гальваническим элементам, а также в троллейбусах, трамваях и электрокарах.
  • Никель-металлогидридные — предназначены для использования в осветительной технике, радиоаппаратуре и электромобилях.
  • Литий-ионные — получили широкое распространение в современных строительных и бытовых приборах и мобильных устройствах.

Правила эксплуатации

С целью обеспечения безопасности и продления срока службы аккумуляторных батарей рекомендуется придерживаться следующих правил:

  • Не хранить аккумуляторы в разряженном состоянии, поскольку это ведет к сульфатации электродов и снижению емкости.
  • Не допускать создания цепей короткого замыкания между клеммами, так как электрический ток может расплавить контакты и нанести термический ожог.
  • Подключать батарею к устройству необходимо в соответствии с ее полярностью. При неправильном подсоединении приборы могут выйти из строя.
  • Запрещается вскрывать корпус аккумулятора. Воздействие расположенного внутри гелеобразного электролита на кожу может вызвать химический ожог.
  • Утилизация отслужившей свой срок аккумуляторной батареи должна осуществляться в соответствии с установленными правилами для устройств, содержащих тяжелые металлы.

Характеристики аккумуляторных батарей

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

  • Примечания по применению
  • Texas Instruments, Incorporated [SNVA533,0]
    • iText 2.1.7 от 1T3XTSNVA5332011-12-08T02: 45: 55.000Z2011-12-08T02: 45: 55.000Z конечный поток эндобдж 2 0 obj> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / MediaBox [0 0 540 720] / Contents [7 0 R 8 0 R 9 0 R 10 0 R] / Type / Страница / Родитель 11 0 R >> эндобдж 3 0 obj> поток

    DoITPoMS — Батарейки библиотеки TLP

    При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:

    1) Тип

    См. Страницу первичных и вторичных батарей.

    2) Напряжение

    Теоретическое стандартное напряжение ячейки может быть определено из электрохимического ряда с использованием значений E или :

    E o (катодный) — E o (анодный) = E o (элемент)

    Это стандартное теоретическое напряжение. Теоретическое напряжение ячейки модифицируется уравнением Нернста, которое учитывает нестандартное состояние реагирующего компонента. Нернтовский потенциал будет меняться со временем либо из-за использования, либо из-за саморазряда, посредством которого изменяется активность (или концентрация) электроактивного компонента в ячейке.Таким образом, номинальное напряжение определяется химией ячейки в любой момент времени.

    Фактическое создаваемое напряжение всегда будет ниже теоретического напряжения из-за поляризации и потерь сопротивления (падения IR) батареи и зависит от тока нагрузки и внутреннего импеданса элемента. Эти факторы зависят от кинетики электрода и, таким образом, зависят от температуры, состояния заряда и возраста элемента. Фактическое напряжение, появляющееся на клеммах, должно быть достаточным для предполагаемого применения.

    Типичные значения напряжения находятся в диапазоне от 1,2 В для никель-кадмиевых аккумуляторов до 3,7 В для литий-ионных аккумуляторов.

    На следующем графике показана разница между теоретическим и фактическим напряжениями для различных аккумуляторных систем:

    3) Кривая нагнетания

    Кривая разряда представляет собой график зависимости напряжения от разряженной емкости в процентах. Желательна плоская кривая разряда, поскольку это означает, что напряжение остается постоянным по мере разряда батареи.

    4) Вместимость

    Теоретическая емкость батареи — это количество электричества, участвующего в электрохимической реакции. Обозначается буквой Q и определяется как:

    .

    $$ Q = xnF $$

    , где x = число молей реакции, n = число электронов, перенесенных на моль реакции, и F = постоянная Фарадея

    Вместимость обычно выражается в массе, а не в количестве молей:

    \ [Q = {{nF} \ over {{M_r}}} \]

    , где M r = молекулярная масса.Это дает емкость в ампер-часах на грамм (Ач / г).

    На практике полная емкость аккумулятора никогда не может быть реализована, поскольку значительный вес составляют нереактивные компоненты, такие как связующие и проводящие частицы, сепараторы и электролиты, токосъемники и подложки, а также упаковка. Типичные значения варьируются от 0,26 Ач / г для Pb до 26,59 Ач / г для H 2 .

    5) Плотность энергии

    Плотность энергии — это энергия, которая может быть получена из единицы объема веса клетки.

    6) Удельная энергия

    Удельная плотность энергии — это энергия, которая может быть получена на единицу веса ячейки (или иногда на единицу веса активного электродного материала). Это произведение удельной емкости и рабочего напряжения за один полный цикл разряда. Как ток, так и напряжение могут изменяться в течение цикла разряда, и, таким образом, полученная удельная энергия рассчитывается путем интегрирования произведения тока и напряжения во времени.Время разряда связано с максимальным и минимальным порогом напряжения и зависит от состояния доступности активных материалов и / или предотвращения необратимого состояния аккумуляторной батареи.

    7) Удельная мощность

    Плотность мощности — это мощность, которая может быть получена на единицу веса элемента (Вт / кг).

    8) Температурная зависимость

    Скорость реакции в ячейке будет зависеть от температуры в соответствии с теориями кинетики.Внутреннее сопротивление также зависит от температуры; низкие температуры дают более высокое внутреннее сопротивление. При очень низких температурах электролит может замерзнуть, что приведет к снижению напряжения, поскольку движение ионов затруднено. При очень высоких температурах химические вещества могут разлагаться, или может быть достаточно энергии для активации нежелательных обратимых реакций, снижающих емкость.
    Скорость уменьшения напряжения с увеличением разряда также будет выше при более низких температурах, как и емкость — это показано на следующем графике:

    9) Срок службы

    Срок службы аккумуляторной батареи определяется как количество циклов зарядки / перезарядки, которое может выполнить аккумуляторная батарея, прежде чем ее емкость упадет до 80% от первоначальной.Обычно это от 500 до 1200 циклов.

    Срок годности батареи — это время, в течение которого батарею можно хранить в неактивном состоянии, прежде чем ее емкость упадет до 80%. Уменьшение емкости со временем вызвано истощением активных материалов из-за нежелательных реакций внутри ячейки.

    Батареи также могут быть подвержены преждевременной смерти:

    • Чрезмерная зарядка
    • Перегрузка
    • Короткое замыкание
    • Потребляемый ток больше, чем предусмотрено для производства
    • Воздействие экстремальных температур
    • Подверженность ударам или вибрации

    Задержка напряжения

    Смерть батареи из-за старения

    10) Физические требования

    Это включает в себя геометрию ячейки, ее размер, вес и форму, а также расположение клемм.

    11) Цикл зарядки / разрядки

    Есть много аспектов цикла, которые требуют рассмотрения, например:

    • Напряжение, необходимое для зарядки
    • Время, необходимое для зарядки
    • Наличие источника заряда
    • Потенциальная угроза безопасности во время зарядки / разрядки

    12) Срок службы

    Срок службы аккумуляторной батареи — это количество циклов разрядки / зарядки, которое она может пройти, прежде чем ее емкость упадет до 80%.

    13) Стоимость

    Сюда входит начальная стоимость самой батареи, а также стоимость зарядки и обслуживания батареи.

    14) Возможность глубокого разряда

    Существует логарифмическая зависимость между глубиной разряда и сроком службы батареи, таким образом, срок службы батареи может быть значительно увеличен, если она не разряжена полностью; Например, аккумулятор мобильного телефона прослужит в 5-6 раз дольше, если перед подзарядкой он разрядится только на 80%.

    Для приложений, где это может быть необходимо, доступны специальные аккумуляторы глубокого разряда.

    Никель-кадмиевые батареи

    15) Требования к применению

    Батареи должно хватить для предполагаемого применения. Это означает, что он должен иметь возможность производить правильный ток с правильным напряжением. Он должен обладать достаточной емкостью, энергией и мощностью. Он также не должен слишком сильно превышать требования приложения, поскольку это может привести к ненужным расходам; он должен обеспечивать достаточную производительность при минимально возможной цене.


    предыдущая | следующий

    Аккумуляторы | HowStuffWorks

    С ростом количества портативных устройств, таких как ноутбуки, сотовые телефоны, MP3-плееры и беспроводные электроинструменты, потребность в аккумуляторных батареях в последние годы существенно выросла. Перезаряжаемые батареи существуют с 1859 года, когда французский физик Гастон Планте изобрел свинцово-кислотный элемент. Аккумулятор Plante со свинцовым анодом, катодом из диоксида свинца и сернокислотным электролитом стал предшественником современных автомобильных аккумуляторов.

    Неперезаряжаемые батареи, или первичные элементы , , и аккумуляторные батареи, или вторичные элементы , , вырабатывают ток точно так же: посредством электрохимической реакции с участием анода, катода и электролита. Однако в перезаряжаемой батарее реакция обратима. Когда электрическая энергия от внешнего источника подается на вторичный элемент, поток электронов с отрицательного на положительный, возникающий во время разряда, меняется на противоположный, и заряд элемента восстанавливается.Самыми распространенными перезаряжаемыми батареями на рынке сегодня являются литий-ионные (LiOn), хотя когда-то очень распространенными были никель-металлогидридные батареи (NiMH) и никель-кадмиевые батареи (NiCd).

    Когда дело доходит до аккумуляторных батарей, не все батареи одинаковы. Никель-кадмиевые батареи были одними из первых широко доступных вторичных элементов, но они страдали от неудобной проблемы, известной как эффект памяти . По сути, если бы эти батареи не разряжались полностью каждый раз при использовании, они быстро теряли бы емкость.Использование никель-кадмиевых аккумуляторов было прекращено в пользу никель-металлгидридных аккумуляторов. Эти вторичные элементы обладают большей емкостью и лишь минимально подвержены эффекту памяти, но у них не очень хороший срок хранения. Как и никель-металлгидридные батареи, литий-ионные батареи имеют долгий срок службы, но они лучше удерживают заряд, работают при более высоких напряжениях и имеют гораздо меньший размер и меньший вес. Практически вся высококачественная портативная техника, производимая в наши дни, использует ее преимущества. Однако литий-ионные батареи в настоящее время недоступны в стандартных размерах, таких как AAA, AA, C или D, и они значительно дороже своих старых аналогов.

    С NiCd и NiMH батареями зарядка может быть сложной. Вы должны быть осторожны, чтобы не перезарядить их, так как это может привести к снижению емкости. Чтобы этого не происходило, некоторые зарядные устройства переключаются на непрерывный заряд или просто отключаются после завершения зарядки. Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи также необходимо восстанавливать, а это означает, что вы должны время от времени полностью разряжать и перезаряжать их, чтобы свести к минимуму потерю емкости. LiOn батареи, с другой стороны, имеют сложные зарядные устройства, которые предотвращают перезарядку и не нуждаются в ремонте.

    Даже аккумуляторные батареи со временем разрядятся, хотя для этого могут потребоваться сотни зарядок. Когда они наконец сдадутся, обязательно утилизируйте их на предприятии по переработке.

    Теперь давайте посмотрим на расположение батарей.

    Перезаряжаемые батареи — Chemistry LibreTexts

    Перезаряжаемые батареи (также известные как вторичные элементы) — это батареи, которые потенциально состоят из обратимых реакций элементов, которые позволяют им перезаряжаться или восстанавливать свой потенциал ячеек за счет работы, выполняемой посредством пропускания электрических токов.В отличие от первичных элементов (необратимых), аккумуляторные батареи могут заряжаться и разряжаться много раз.

    Введение

    Вторичные клетки имеют тот же механизм, что и первичные клетки, с той лишь разницей, что окислительно-восстановительную реакцию вторичной клетки можно обратить вспять с помощью достаточного количества энергии, помещенной в уравнение. На рисунке ниже показан механизм зарядки вторичного элемента. Зарядное устройство, показанное в верхней части диаграммы, тянет отрицательные заряды к правой стороне сепаратора.Это создает впечатление, что положительные заряды накапливаются на другой стороне ячейки, которая не может пройти через разделитель. Это неравновесие является представлением потенциала ячейки, который, если допустить, может снова приблизиться к равновесию через перенос электронов.

    Различные аккумуляторные батареи выполняют различные функции. Для длительного использования (с последующей разрядкой и зарядкой), длительным хранением, когда они не используются, дистанционная активация и использование в суровых погодных условиях — это лишь несколько препятствий для создания таких вторичных ячеек.К сожалению, нет батарей, которые могли бы выполнять все функции, упомянутые выше. Поэтому пользователь должен решить, какое приложение является наиболее важным для конкретной задачи, чтобы определить наиболее совместимую версию аккумуляторных батарей.

    Свинцово-кислотные батареи

    Свинцово-кислотные батареи — одни из наиболее распространенных вторичных батарей, используемых в основном для хранения потенциала больших ячеек. Обычно они используются в автомобильных двигателях. Его преимущества включают невысокую стоимость, высокое напряжение и большой запас потенциала ячейки; а к недостаткам относятся большая масса, некомпетентность при низких температурах и неспособность сохранять свой потенциал в течение длительных периодов времени из-за неиспользования.+ _ {(aq)} \ rightarrow 2PbSO_ {4 (s)} + 2H_2O _ {(l)} \ label {19.92} \]

    Разряд происходит при запуске двигателя, когда потенциал ячейки равен 2,02 В. Зарядка происходит, когда автомобиль находится в движении и потенциал электрода равен -2,02 В, а это не спонтанная реакция, для которой требуется внешний источник электричества. Во время зарядки происходит обратная реакция.

    Никель-кадмиевый аккумулятор

    Никель-кадмиевый (NiCd) аккумулятор — еще одна распространенная вторичная батарея, которая подходит для работы в условиях низких температур с длительным сроком хранения.- \ label {19.87} \]

    \ [Cd _ {(s)} + 2NiO (OH) _ {(s)} + 2H_2O _ {(l)} \ rightarrow Cd (OH) _ {2 (s)} + 2Ni (OH) _ {2 (s) )} \ label {19.88} \]

    Преимущества никель-цинковой батареи заключаются в ее длительном сроке службы, высоком напряжении и достаточном соотношении энергии к массе и объему. Эти характеристики делают никель-цинковые батареи более привлекательными, чем некоторые из них. Однако в закрытом виде он пока не изготовлен.

    Авторы и авторство

    Работа от аккумуляторной батареи

    Q1.Могу ли я использовать аккумуляторные батареи 1,2 В в устройствах, которые обычно используют одноразовые батареи 1,5 В?

    Q2. Нужно ли мне заряжать новые аккумуляторные батареи при их получении перед первым использованием?

    Q3. Мои батареи нагреваются, когда я их заряжаю. Это нормально?

    Q4. Сколько раз я могу зарядить свои NiMH аккумуляторы?

    Q5. Как я могу продлить срок службы аккумуляторной батареи?

    Q6. Могу ли я оставить аккумуляторы в зарядном устройстве до тех пор, пока оно мне не понадобится?

    Q7.Почему так важно держать мои батареи вместе по 2 или 4 батареи?

    Q8. Как долго аккумуляторы могут держать заряд, если я оставлю их на полке (срок годности)?

    Q9. Почему индикатор заряда аккумулятора на моем устройстве показывает, что уровень заряда аккумулятора достаточен непосредственно перед тем, как оно перестает работать?

    Q10. Я не использовал свои NiMH аккумуляторы несколько месяцев, и они не держат свой заряд. Как я могу это исправить?

    Q11. Могу ли я заряжать обычные одноразовые щелочные батарейки?

    Ответы на работу от аккумулятора

    1 кв.Могу ли я использовать аккумуляторные батареи 1,2 В в устройствах, которые обычно используют одноразовые батареи 1,5 В?

    Да, определенно. Использование аккумуляторных батарей 1,2 В не повлияет на использование оборудования. Действительно, щелочная батарея выигрывает только от напряжения 1,5 В в начале ее разряда. Затем оно постоянно падает до уровня значительно ниже 1,2 В. Наконец, оно падает примерно до 0,6 В. Большинство оборудования нормально работает при любом диапазоне от 0,9 В до 1,5 В. В отличие от щелочных батарей, где напряжение быстро падает, аккумуляторные батареи предлагают более постоянное напряжение. около 1.25 В на весь период использования. Вот почему новейшие аккумуляторные батареи фактически превзойдут щелочные батареи в оборудовании, требующем постоянного и высокого уровня энергопотребления, таком как цифровые фотоаппараты, вспышки, видеокамеры, компьютеры, портативные телефоны, проигрыватели компакт-дисков, игрушки, гаджеты — ну почти все. .

    (НАЗАД)

    2 кв. Нужно ли мне заряжать новые аккумуляторные батареи при их получении перед первым использованием?

    Да, перед первым использованием новых никель-металлгидридных аккумуляторов необходимо полностью зарядить их.Обратите внимание, что для новых никель-металлгидридных аккумуляторов часто необходимо циклически * их заряжать не менее трех-пяти раз, прежде чем они достигнут максимальной производительности и емкости. Первые несколько раз, когда вы используете свои NiMH аккумуляторы, вы можете обнаружить, что они быстро разряжаются (разряжаются) во время использования. Не волнуйтесь, это нормально, пока батарейки не сформируются.

    * Что мы подразумеваем под «циклом»?

    1. Полностью зарядите аккумуляторы.

    2. Дайте им остыть, прежде чем помещать их в камеру или оборудование.

    3. Используйте свое оборудование как обычно, пока батареи не разрядятся и их не потребуется подзарядка.

    Это один полный цикл.

    (НАЗАД)

    3 кв. Мои батареи нагреваются, когда я их заряжаю. Это нормально?

    При зарядке аккумуляторных батарей их температура значительно повышается из-за внутреннего сопротивления. Таким образом, после завершения зарядки батареи могут нагреваться. Согласно спецификации, большинство никель-металлгидридных аккумуляторов могут нагреваться до 55 ° C во время быстрой зарядки.Некоторым это, безусловно, может показаться жарким. Это вполне нормально. На это повлияет количество разряда и, конечно же, скорость заряда. Вот почему мы рекомендуем следующее:

    1. Не закрывайте крышку (если она есть в зарядном устройстве NiMH) во время зарядки аккумуляторов. Лучше всего дать как можно больше тепла рассеяться.

    2. Всегда дайте батареям остыть, прежде чем помещать их в камеру или оборудование.

    (НАЗАД)

    4 кв.Сколько раз я могу зарядить свои NiMH аккумуляторы?

    Количество раз, которое вы можете перезарядить батареи, будет зависеть от рабочих параметров, таких как скорость разряда, уход за батареями и т. Д. В целом, при желаемых условиях никель-металлгидридные батареи могут работать до 500 перезарядок. В идеальных условиях никель-металлгидридные аккумуляторы рассчитаны на 1000 перезарядок.

    (НАЗАД)

    Q5.Как я могу продлить срок службы аккумуляторной батареи?

    Хотя есть много вещей, которые продлят срок службы ваших никель-металлгидридных аккумуляторов, мы перечислили наиболее важные ниже:

    1. Никогда не роняйте никель-металлгидридные батареи на пол или твердую поверхность. Это может серьезно повредить их.

    2. Обязательно используйте хорошо разработанное зарядное устройство, которое предотвратит перезарядку. Вероятно, это самая большая причина преждевременного выхода из строя никель-металлгидридных аккумуляторов — неправильная или чрезмерная зарядка. Самый быстрый — не всегда лучший.

    3. Никогда не носите никель-металлгидридные батареи в кармане незакрепленно. Монеты или другие металлические предметы могут вызвать их короткое замыкание, что приведет к серьезным ожогам или даже возгоранию.

    (НАЗАД)

    Q6. Могу ли я оставить аккумуляторы в зарядном устройстве до тех пор, пока оно мне не понадобится?

    При использовании ночного зарядного устройства или быстрого зарядного устройства с автоматическим отключением NiMH аккумуляторы можно оставить в зарядном устройстве на длительный период времени без утечки, взрыва или деформации.Однако не храните аккумуляторы в зарядном устройстве, если в этом нет необходимости, и не оставляйте аккумуляторы в зарядном устройстве, если оно включено и заряжается (если в нем нет автоматического таймера для его выключения). Всегда храните заряженные батареи в прохладном месте. Все наши зарядные устройства поставляются с полными инструкциями по эксплуатации.

    (НАЗАД)

    Q7. Почему так важно хранить батарейки в одинаковых наборах по 2 или 4 штуки?

    Просто потому, что вы получите лучшую производительность от батарей, если будете хранить их вместе в согласованных наборах.Например, если у вас в комплекте одна слабая батарея, она разряжается раньше остальных и сокращает время работы. Также возможно, что разряженная батарея изменит полярность и повредит батарею. Если в вашем зарядном устройстве есть одна сильная батарея, это приведет к преждевременному отключению зарядного устройства, что приведет к неполному заряду оставшейся батареи в том же банке зарядов.
    (НАЗАД)

    Q8.Как долго аккумуляторы могут держать заряд, если я оставлю их на полке (срок годности)?

    При нормальной комнатной температуре никель-металлгидридные батареи могут сохранять 70% своего заряда через 30 дней. Нормальный саморазряд NiMH аккумуляторов составляет около 1 процента в день при нормальной комнатной температуре. Конечно, факторы окружающей среды и более высокие температуры будут играть важную роль в указанном выше значении и приведут к более высокой скорости разряда NiMH аккумуляторов. С другой стороны, более низкие температуры (от 40 ° до 60 ° F) заставят NiMH аккумуляторы дольше сохранять заряд.

    (НАЗАД)

    Q9. Почему индикатор заряда аккумулятора на моем устройстве показывает, что уровень заряда аккумулятора достаточен непосредственно перед тем, как оно перестает работать?

    Это происходит из-за различных характеристик разряда щелочных и никель-металлгидридных батарей. Поскольку напряжение щелочной батареи падает с очень предсказуемой скоростью, можно оценить оставшуюся емкость щелочной батареи, основываясь исключительно на ее напряжении. Многие бытовые электронные устройства имеют цифровой измеритель напряжения, показывающий оставшуюся емкость батареи.Важно отметить, что эти измерители отображают напряжение батареи как оценку оставшейся емкости. По сравнению с щелочными батареями сложнее определить, сколько энергии остается в перезаряжаемой батарее, из-за постоянного постоянного рабочего напряжения. Эти дисплеи будут точно отображать напряжение ваших никель-металлгидридных аккумуляторов, но из-за характеристик разрядки никель-металлгидридных аккумуляторов они не будут точно определять оставшуюся емкость аккумулятора. Никель-металл-гидридные батареи при полной зарядке имеют тенденцию показывать меньше полной емкости (около 1.4 В) и быстро падает примерно до половины емкости (около 1,2 В) на этих цифровых измерителях. Они будут оставаться близкими к этим показаниям до момента отключения. Чтобы продлить срок службы батарей, меняйте их при первом появлении предупреждения о низком заряде батарей.

    (НАЗАД)

    Q10. Я не использовал свои NiMH аккумуляторы несколько месяцев, и они не держат свой заряд. Как я могу это исправить?

    Батареи

    NiMH, как и любые другие аккумуляторные батареи, саморазряжаются, если их не использовать.Как правило, в течение 30–60 дней батареи почти полностью разряжаются. При их использовании вам необходимо сначала перезарядить их. После длительного хранения вам может потребоваться несколько раз включить их цикл так же, как при первом использовании, или даже несколько раз подготовить батареи для восстановления нормальной работы.

    (НАЗАД)

    Q11. Могу ли я заряжать обычные одноразовые щелочные батарейки?

    Нет. Выброшенные батареи не подлежат перезарядке.Никогда не пытайтесь перезарядить обычные одноразовые щелочные батареи, так как это может привести к возгоранию. Заряжать можно только NiMH и NiCd аккумуляторы.

    (НАЗАД)

    Обзор аккумуляторных батарей и Fa

    Аннотация: В этой заметке по применению представлен обзор никель-кадмиевых (NiCd), никель-металл-гидридных (NiMH) и литий-ионных (Li-Ion, Li +) аккумуляторных батарей, обсуждаются их характеристики и объясняется, как безопасно быстро заряжать NiMH. и литий-ионные аккумуляторные батареи в автономной конфигурации без использования контролирующего микроконтроллера.

    Введение

    Перезаряжаемые батареи являются стандартным источником питания для современных продуктов, особенно для портативных устройств, таких как ноутбуки, мобильные телефоны и цифровые фотоаппараты. Даже когда уровни мощности падают, абсолютное количество энергии, потребляемой аккумуляторными батареями, растет. Причин тому несколько: постоянная интеграция функций (например, мобильный телефон с цифровой камерой), более высокая скорость вычислений в портативных компьютерах и удобство больших цветных дисплеев.Вследствие такого высокого уровня энергопотребления портативных устройств использование перезаряжаемой батареи стало более рентабельным, чем использование стандартной батареи. Еще более важны экологические преимущества аккумуляторных батарей. Использование аккумуляторных батарей значительно снижает количество опасных материалов, сбрасываемых в окружающую среду, потребление материалов и энергию, необходимую для производства эквивалента в неперезаряжаемых батареях.

    В этом примечании по применению содержится обзор химического состава аккумуляторных батарей; в нем подробно описаны их типичные характеристики и важные соображения при выборе типа батареи.Затем в статье описывается, как безопасно и быстро заряжать NiMH и Li-Ion аккумуляторные батареи в автономной конфигурации без использования микроконтроллера или сетевого адаптера с защитой от скачков напряжения.

    Типы аккумуляторных батарей

    В середине 1980-х годов портативные устройства, такие как телефоны DECT, кассетные плееры и электробритвы, питались в основном от никель-кадмиевых (NiCd) аккумуляторных батарей. Никель-металлогидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи появились позже и появились на массовом рынке к концу девяностых годов.Никель-кадмиевые батареи

    были особенно популярны в недорогих приложениях, потому что они были дешевле, чем никель-металлогидридные и литий-ионные батареи. Поскольку NiCd обеспечивает самый высокий уровень разрядного тока, они также использовались в приложениях, требующих высоких уровней мощности в течение коротких периодов времени.

    С другой стороны, никель-кадмиевые батареи когда-то страдали так называемым эффектом памяти (современные никель-кадмиевые батареи случаются редко), что снижает емкость батареи. Если такую ​​никель-кадмиевую батарею перезаряжать до полной разрядки, часть активного материала (до 100 мкм на стороне кадмия анода) остается неиспользованной и начинает кристаллизоваться, тем самым избавляясь от химического воздействия.(Кристаллы кадмия на аноде новой батареи имеют толщину примерно один микрометр.)

    В результате эффект памяти дает батарею с меньшей емкостью и более низким напряжением на клеммах, в результате чего NiCd батарея достигает минимально допустимого напряжения на клеммах (точка отключения) раньше, чем хотелось бы ( Рисунок 1 ). Еще одним недостатком никель-кадмиевых батарей является ядовитый кадмий (Cd) в их активном материале. Эти ранние типы никель-кадмиевых батарей оказались не только экономическим, но и экологическим бременем при утилизации дефектных батарей.Как следствие, Европейское постановление 2000/53 / EG запрещает продажу никель-кадмиевых аккумуляторных батарей с 31 декабря 2005 года.

    Никель-металлогидридные батареи более экологичны, чем никель-кадмиевые, но они также стоят дороже. Их токи разряда ниже, но они страдают от ленивого эффекта, который является более слабой версией эффекта памяти в никель-кадмиевых батареях. Ленивый эффект возникает из-за кристаллизации части никеля. Подобно эффекту памяти, ленивый эффект не позволяет полностью использовать емкость перезаряжаемой батареи; Однако обоих эффектов можно избежать, используя зарядные устройства с функцией разряда.


    Рис. 1. Сравнение эффекта памяти в NiCd и ленивого эффекта в NiMH.

    Литий-ионные аккумуляторные батареи более дорогие, но они имеют значительно более высокую плотность энергии и, следовательно, могут обеспечить более высокую производительность для данного размера. В свою очередь, эта возможность делает их подходящими для небольших портативных устройств.

    Таблица 1 содержит обзор основных характеристик каждого типа батарей.

    Таблица 1.Обзор типов аккумуляторов

    NiCd NiMH Литий-ионный
    Плотность энергии Среднее значение Среднее значение Высокая
    Эффект памяти или ленивый эффект Эффект памяти Ленивый эффект №
    Затраты дешевые Среднее значение Дорогие
    Саморазряд,% в месяц * ~ 25 ~ 25 ~ 8
    Максимальный ток разряда> 5C <3C <2C
    * при комнатной температуре
    C = емкость аккумулятора

    Автономные устройства быстрой зарядки для никель-металлгидридных аккумуляторов

    Даже для тех, кто предпочитает литий-ионные аккумуляторы, никель-металлгидридные аккумуляторы популярны, потому что они значительно дешевле литий-ионных аккумуляторов и доступны в стандартных размерах AA и AAA, которые часто встречаются в оборудовании, таком как MP3-плееры, насадки для вспышки и велосипеды. лампы.

    Температура и напряжение на клеммах никель-металлгидридной аккумуляторной батареи постоянно повышаются по мере заряда батареи, а затем резко меняются после полной зарядки (, рис. 2, ). Таким образом, основная задача зарядного устройства NiMH состоит в том, чтобы распознать эту точку перегиба и прервать зарядку, либо оно может переключиться с быстрой зарядки на непрерывную зарядку. Кроме того, постоянный независимый (вторичный) мониторинг температуры и напряжения повышает безопасность во время процесса зарядки.


    Рисунок 2.Эти кривые показывают типичные временные изменения напряжения (вверху) и температуры (внизу) при зарядке NiMH аккумуляторной батареи.

    Зарядные устройства семейства DS2711 / DS2712 имеют эти функции. Кроме того, они работают независимо и поэтому не нуждаются в контроле со стороны микроконтроллера или микропроцессора. Они предназначены для зарядки одной стандартной аккумуляторной батареи AA или AAA или пары батарей в последовательной или параллельной конфигурации. DS2711 работает как линейный контроллер, а DS2712 как переключающий контроллер.Чтобы максимально продлить срок службы и сэкономить батареи, эти зарядные устройства имеют четыре режима зарядки: предварительная зарядка, быстрая зарядка, дозаправка и поддерживающая (непрерывная) зарядка. В режиме пополнения, например, скорость зарядки переключается на более низкую скорость (до 25% для DS2711) вскоре после полной зарядки аккумулятора.

    В дополнение к уже упомянутым функциям мониторинга зарядные устройства DS2711 / DS2712 имеют внутренний таймер, который позволяет вам установить максимальное время зарядки (например, от 0,5 до 10 часов в режиме быстрой зарядки) путем подключения внешнего резистора к TMR. штырь.Таким образом, время дополнительной зарядки (от 0,25 до 5 часов) составляет половину установленного максимального времени зарядки. Номинал резистора с точки зрения приблизительного желаемого времени зарядки (T APPROX ) составляет

    R = 1000T APPROX / 1,5 (уравнение 1)

    Если максимальное время зарядки превышено в режиме быстрой зарядки, зарядное устройство переключается с быстрой зарядки на дозаправку и сбрасывает таймер. Затем таймер отсчитывает время долива.Если это превышено, зарядное устройство переключается из режима пополнения в режим обслуживания (непрерывный заряд) (, рис. 3, ).


    Рис. 3. В этой стандартной прикладной схеме микросхема зарядного устройства DS2711 последовательно заряжает две никель-металлгидридные аккумуляторные батареи.

    Разъемы VP1 и VP2 контролируют напряжение; а THM1 и THM2 (с помощью термисторов) контролируют температуру зарядки каждой аккумуляторной батареи. Клеммы TMR (таймер) и R SNS (резистор датчика) используются для установки времени зарядки и тока зарядки.Еще одна функция зарядных устройств DS2711 / DS2712 определяет, неисправна ли заряжаемая батарея или вы случайно установили в зарядное устройство первичную щелочную батарею вместо перезаряжаемых батарей. В этом случае зарядное устройство отключается. Это важная особенность, поскольку зарядка щелочной батареи может привести к протечке батареи и образованию опасных жидкостей и / или газов. Газы токсичны, а жидкости вступают в реакцию с окружающей средой, часто повреждая схемы и / или корпуса оборудования.

    Как определяются щелочные батареи?

    Типичное внутреннее сопротивление для новых NiMH аккумуляторных батарей AA большой емкости составляет от 30 мОм до 100 мОм, а для щелочной батареи оно обычно составляет от 200 до 300 мОм (но может достигать 700 мОм, в зависимости от состояния заряда). Неисправные аккумуляторные батареи имеют гораздо более высокое внутреннее сопротивление. Таким образом, зарядные устройства DS2711 / DS2712 рассчитывают внутреннее сопротивление заряжаемых аккумуляторов, используя измеренные напряжения аккумуляторов (VP1 и VP2) и установленный зарядный ток.

    Вывод CTST (для проверки ячеек, установка порога) управляет измерением импеданса ячейки. V CTST — это разница между напряжением элемента во время заряда за вычетом напряжения холостого хода (OCV) элемента без тока заряда. Это значение равно произведению зарядного тока на импеданс ячейки. Если измерительные контакты (VP1, VP2 и VN1) не подключены к батарее по Кельвину, контактное сопротивление также измеряется и должно учитываться при настройке V CTST .Формула для расчета значения внешнего резистора R CTST :

    R CTST = 8000 [В² / A] / V CTST , где V CTST = I CHARGE × R ЯЧЕЙКА (уравнение 2)

    Например, при зарядке никель-металлгидридного элемента емкостью 2200 мАч со скоростью C / 2 (1,1 А) и выборе R CELL = 150 мОм в качестве порога сопротивления отбрасыванию элемента, V CTST будет:

    V CTST = I ЗАРЯД × R ЯЧЕЙКА = 1.1 А × 150 мОм = 0,165 В

    Или:

    R CTST = 8000 [В² / А] / 0,165 В = 48 485 Ом
    (ближайшее стандартное значение 1% составляет 48,7 кОм)

    Если уровень V CTST (в данном случае> 0,165 В) превышается, что указывает на то, что внутреннее сопротивление батареи плюс контактное сопротивление превышает 150 мОм, ИС выдает логическое или оптическое сообщение об ошибке (LED1, LED2) и останавливает процедуру зарядки ( Рисунок 4 ).


    Рисунок 4. Эта блок-схема иллюстрирует процедуру зарядки, реализованную IC на рисунке 3.

    Автономное быстрое зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов

    Зарядка литий-ионных аккумуляторов проще, чем зарядка никель-металлгидридных аккумуляторов, поскольку нет необходимости контролировать скорость изменения напряжения (dV / dt). Кроме того, поскольку литий-ионные аккумуляторные батареи чувствительно реагируют на избыточное напряжение, для процесса зарядки требуется точный источник питания 4,2 ± 50 мВ с постоянным зарядным током. Для никель-металлгидридных аккумуляторов зарядное устройство должно иметь вторичные функции контроля (температура, таймер), а также функцию контроля первичного напряжения.

    MAX8601, автономное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторных батарей, имеет источник напряжения с внутренним управлением под названием V BATT , который измеряет 4,2 В ± 0,021 В при + 25 ° C или 4,2 В ± 0,034 В в диапазоне 40 ° C BATT (, рис. 5, ). Внешний резистор (на выводе SETI) и внешний конденсатор (на выводе CT) устанавливают ток зарядки и внутренний таймер.В зарядном устройстве также используется резистор NTC для контроля температуры аккумуляторной батареи.


    Рис. 5. Стандартная прикладная схема автономного зарядного устройства MAX8601 для литий-ионных аккумуляторов.

    Основным преимуществом зарядного устройства MAX8601 является его способность заряжать аккумулятор через внешний сетевой адаптер (вывод постоянного тока) или порт USB (, рис. 6, ). Порт USB обеспечивает зарядный ток 100 мА или 500 мА (типичный выходной ток USB), в зависимости от настройки контакта USEL.Чип автоматически выбирает внешний источник (сетевой адаптер или USB), и, если доступны оба источника, заряжает аккумулятор через сетевой адаптер. Каждый источник должен иметь минимальное напряжение 4,5 В. Возможность зарядки через порт USB экономит стоимость внешнего блока питания. Силовые блоки часто бывают громоздкими и энергоэффективными.

    MAX8601 оптимизирует зарядку литий-ионных элементов с помощью алгоритма управления, который включает предварительную зарядку при низком уровне заряда батареи, быструю зарядку с ограничением по напряжению и току и дозаправку.Он также имеет функцию сброса при включении питания и непрерывно контролирует аккумулятор на предмет перенапряжения, перегрева / пониженной температуры и времени зарядки. Повышенное напряжение, перегрев или пониженная температура во время зарядки могут необратимо повредить аккумулятор, что приведет к уменьшению емкости и срока службы аккумулятора и даже к разрядке аккумулятора. В наихудших условиях может произойти протекание или взрыв батарейного отсека. MAX8601 гарантирует отсутствие повреждений во время зарядки, тем самым продлевая срок службы батареи и исключая потенциально опасные условия.


    Рисунок 6. Эта блок-схема иллюстрирует процедуру зарядки, реализованную IC на рисунке 5.

    Сводка

    DS2711 / DS2712 и MAX8601 — это автономные зарядные устройства, чьи многочисленные функции мониторинга (напряжение, мощность, температура и таймер) не требуют ни микроконтроллера, ни сетевого адаптера с защитой от скачков напряжения. Оба устройства обеспечивают четкое и простое внешнее переключение.

    Общие вопросы и ответы

    1. Можно ли заряжать никель-кадмиевые батареи с помощью зарядного устройства для никель-металлгидридных аккумуляторов?
      Ответ: С умеренным успехом, потому что аккумуляторные батареи имеют разные характеристики отключения.Никель-кадмиевые батареи должны быть отключены, когда dV / dt = 0, и никель-металлгидридные батареи должны быть отключены, когда dV / dt <0.
    2. Можно ли установить аккумуляторные батареи разной емкости или установить смесь старых и новых батарей в приборе?
      Ответ: Это можно сделать, но не рекомендуется, поскольку производительность устройства определяется самой слабой батареей.
    3. Когда нельзя использовать аккумуляторные батареи?
      Ответ: Не используйте их в таких приложениях, как дистанционное управление и дымовая сигнализация, для которых потребляемая мощность низка и устройство не используется постоянно.Перезаряжаемые батареи, как правило, имеют более высокую скорость саморазряда, чем обычные батареи. Например, никель-металлгидридные батареи теряют 1% своей емкости каждый день. Таким образом, время их работы значительно меньше.
    4. Могу ли я зарядить неперезаряжаемую батарею, например щелочную?
      Ответ: Не заряжайте щелочные батареи. Их химия и конструкция несовместимы с зарядкой. Энергия, направляемая в щелочную батарею, генерирует тепло, и при повышении внутренней температуры корпус батареи обычно начинает протекать и иногда может взорваться.Материал внутри ядовит и опасен для большинства сред.
    5. Почему важно контролировать температуру аккумуляторной батареи?
      Ответ: Несмотря на то, что химический состав и конструкция аккумуляторной батареи совместимы для зарядки, существуют ограничения на количество энергии и уровень энергии, с которым аккумулятор может справиться. Слишком большое количество энергии слишком быстро увеличивает внутреннюю температуру, и, как и в щелочной батарее, корпус батареи может протечь или даже взорваться. Когда аккумуляторная батарея полностью заряжена, любой дополнительный заряд, нагнетаемый в батарею, создает тепло.Если температура не контролируется и скорость заряда соответственно уменьшается или останавливается, могут возникнуть такие же экологически вредные результаты. Вот почему DS2711 / DS2712 / MAX8601 отслеживают так много параметров во время зарядки. Они обеспечивают максимально продолжительное время автономной работы и максимально безопасные условия зарядки.

    Дополнительные ресурсы
    Maxim Integrated
    VARTA
    Duracell®
    Battery University
    Stiftung Gemeinsames und Rücknahmesystem Batterien [Немецкая общая система сбора отработанных батарей]

    Аналогичная статья появилась в мартовском выпуске журнала 904 Design and Elektronik за 2006 год. .

    RechBattInfo

    Эта страница была впервые опубликована в 2005 году и представляет собой личную точку зрения сотрудника Департамента ресурсов, переработки и восстановления (CalRecycle), который активно пользуется аккумуляторными батареями.

    Следующая информация касается замены перезаряжаемых одноразовых батарей типоразмеров AAA, AA, C, D и 9 вольт. Краткое описание других типов аккумуляторных батарей см. Электрохранилище, настоящее, прошлое и будущее.

    Есть три типа аккумуляторных батарей.Это никель-кадмиевые (NiCd), которые являются самым старым типом; Никель-металлогидридные (NiMH), которые были разработаны примерно в то же время, когда были изобретены недорогие цифровые фотоаппараты; и новый тип NiMH аккумулятора, называется Low Self Discharge (LSD). Описаны характеристики трех типов аккумуляторных батарей. ниже. Зарядные устройства также обладают множеством характеристик. Эта страница поможет вам и всей вашей семье почти полностью отказаться от одноразовых батарей.

    Если вы торопитесь просто купить аккумуляторы и зарядное устройство и не хотите формально изучать этот предмет, как это делаю я, пропустите следующее введение и просто прочтите раздел, озаглавленный, Что делать вкратце.

    Введение

    Ненавижу выбрасывать батарейки, когда они умирают. Одноразовые (обычные) батареи, иногда называемые производителями первичными, стали настолько дорогими, что я чувствую, что выбрасываю деньги, когда покупаю их. Я также ненавижу незнание, когда мои батареи собираются кончить. Перезаряжаемые батареи — это легкость и свобода. Я плачу за них раз в пять и более лет. Если по какой-либо причине мне нужны свежие батареи в электрическом устройстве, я просто вытаскиваю батареи и заряжаю их, или поменяйте их местами на другие, которые я уже списал.У меня не разряжалась батарея во время выполнения важной задачи с тех пор, как я перешел на аккумуляторные батареи. Кроме того, мне не нужно беспокоиться о полном разряде батарей. чтобы не тратить впустую деньги или природные ресурсы, не говоря уже об энергии, необходимой для производства и доставки батарей и материалов для изготовления батарей.

    Я перешел на аккумуляторные батареи более трех лет назад. Сейчас я использую аккумуляторные батареи почти для всего в моем доме, где используются батареи размеров AAA, AA, C, D и 9 вольт.Я доволен изменением, но у меня было тяжелое начало. Мой Первый набег на мир аккумуляторов не был ни удачным, ни рентабельным. Цель этой страницы — помочь вам избежать ошибок, которые я допустил, и добиться значительного долгосрочного сокращения как затрат, так и образования отходов за счет использования перезаряжаемых аккумуляторов. батареи могут предоставить.

    Аккумуляторы намного лучше, чем раньше. Перезаряжаемые батареи с большей емкостью сегодня почти в три раза превышают емкость, которая была доступна несколько лет назад.Их емкость равна или превосходит обычные одноразовые щелочные батареи. Кроме того, новые аккумуляторные батареи LSD, описанные в следующем параграфе, обеспечивают срок хранения в заряженном состоянии, столь же практичный, как и срок хранения обычных одноразовых батарей. Если вы заботитесь о своих аккумуляторных батареях, как описано в разделе «Что делать вкратце», по заявлению производителей, их хватит на от 500 до 1000 циклов зарядки / разрядки. Время от времени я нахожу аккумулятор, который перестает держать полный заряд и сильно гаснет. раньше.По моему опыту, это чаще случается с некоторыми из самых дешевых брендов, но отнюдь не со всеми самыми дешевыми брендами. Тем не менее, большинство моих аккумуляторных батарей разряжаются через три года без всяких признаков разряда. Я перезаряжаю примерно половина моих не-LSD батарей каждые пару месяцев. Большинство остальных заряжается каждые три-пять месяцев. Новые батареи LSD, вероятно, значительно меняют эту картину.

    Новые батареи LSD появились на рынке в размерах AAA, AA, C, D и 9 вольт, хотя найти батарейки C, D и 9 вольт труднее.Большинство производителей LSD производят батареи LSD только размеров AAA и AA. Если утверждения производителей верны, ЛСД батареи прослужат дольше щелочных батарей, но не более новых сверхдлительных одноразовых литиевых батарей. И все же самое большое преимущество батарей LSD — это не емкость, а срок хранения. Батареи LSD — это новая версия никель-металлгидридных батарей, которые стали популярными несколько лет назад с появлением цифровых фотоаппаратов. Проблема с перезаряжаемыми батареями, особенно с традиционными никель-металлгидридными батареями, заключается в том, что они со временем теряют значительную часть заряда, даже когда они не используются.В соответствии По мнению производителей, новые никель-металлгидридные батареи LSD теряют гораздо меньше. (См. Аккумуляторы AAA и AA. Сравнение ниже.)

    Пока что есть только три случая, когда я не выпускал одноразовые батарейки. Мои детекторы дыма — один из примеров. Я не уверен, что 9-вольтовые никель-металлгидридные или никель-кадмиевые батареи прослужат целый год или более в детекторе дыма в качестве одноразовых батарей будут. Другой случай — это мой налобный фонарь и фонарик, который я беру с собой в поход. Я предпочитаю новые одноразовые литиевые батареи, потому что они служат дольше, чем что-либо в размере AAA, а также потому, что при высоких температурах они не сильно разряжаются. сумма заряда.Последний случай, когда я все еще использую одноразовые батареи, — это, по иронии судьбы, мой цифровой мультиметр, который я использую для проверки заряда батареи, потому что заменить батарею в этом конкретном устройстве сложно.

    Что делать, вкратце

    Если вы хотите перейти к делу и не усложнять задачу, выполните следующие три действия:

    1. Купите зарядное устройство с эти пять функций (в порядке важности):

    (a) Заряжает никель-металлгидридные батареи. или, что еще лучше, заряжает как никель-металлогидридные, так и никель-кадмиевые батареи.Почти все зарядные устройства, продаваемые сегодня, заряжают никель-металлгидридные аккумуляторы, но проверьте, чтобы убедиться в этом, особенно если вы покупаете бывшее в употреблении зарядное устройство. Все зарядные устройства предназначены для зарядки никель-металлгидридных батарей, полностью совместимы с новыми никель-металлгидридными батареями LSD, описанными во введении.

    (b) Имеет дополнительный цикл разряда, обычно называемый цикл восстановления. Почему см. №3 ниже.

    (c) Переключается на постоянную подзарядку или отключается, или автоматически после зарядки аккумуляторов. Это предотвратит переваривание батарей и значительно сократит их срок службы.

    (d) Заряжает каждую батарею отдельно. Многие зарядные устройства заряжают аккумуляторы только парами. Это нормально работает, если вы используете батареи только парами. Но в настенных часах и некоторых пультах дистанционного управления используется только одна батарейка. Некоторые фонарики используют один, три, или пять батареек. Кроме того, со временем вы обнаружите, что предположительно идентичные аккумуляторные батареи немного отличаются по своей емкости.Возможность восстановления и подзарядки каждой батареи по отдельности гарантирует, что каждая батарея прослужит пока может. Что еще более важно, если перезаряжаемый аккумулятор выходит из строя, и если ваше зарядное устройство заряжает каждую батарею по отдельности, оно может точно сказать вам, какая батарея неисправна.

    (e) Автоматически переключается из режима восстановления в режим подзарядки, не требуя, чтобы вы подходили к зарядному устройству, чтобы перевернуть переключитесь на полпути. Это невероятное удобство.Без этой функции вы либо будете постоянно ходить к зарядному устройству, чтобы узнать, когда можно начать процесс зарядки, либо забудете переключиться на зарядку. обрабатывайте и не заряжайте батареи, когда они вам нужны. Что еще хуже, вы можете разочароваться в цикле восстановления, перестать восстанавливать батареи и тем самым сократить срок их службы.

    Лучше всего сделать свое первое зарядное устройство, которое заряжает / разряжает (обычно четыре) батареи AAA, AA, C и D.Некоторые из них также заряжают 9-вольтовые батареи. В качестве альтернативы, если вы не думаете, что аккумуляторы C и D будут в ближайшее время приобретите зарядное устройство, которое заряжает около 10 батареек AAA и AA. Вы можете подумать, что никогда не захотите заряжать так много, но если вы начнете заменять все батареи AAA и AA в своем доме аккумуляторными, вы, скорее всего, найдете ограничивают зарядные устройства меньшей емкости. Если вы купите два или более зарядных устройства меньшей емкости, то вы можете потратить на все свои маленькие зарядные устройства больше, чем если бы вы изначально только что купили большое.У вас также могут быть проблемы с поиском места подключить их все. Еще одно преимущество больших зарядных устройств состоит в том, что они, как правило, более сложные и, следовательно, обычно обладают всеми характеристиками, перечисленными выше, хотя некоторые из меньших зарядных устройств также имеют все характеристики.

    Как отмечалось выше — Некоторые, кто регулярно использует перезаряжаемые батареи, рекомендуется подключать зарядные устройства к сетям защиты от перенапряжения, чтобы не только защитить зарядное устройство, но и снизить вероятность возникновения скачка напряжения, сбивающего с толку. зарядное устройство во время цикла зарядки и, следовательно, не заряжает аккумулятор должным образом.Достаточно любого обычного устройства защиты от перенапряжения, в том числе полосовых устройств защиты от перенапряжения, обычно продаваемых в компьютерных магазинах, или сетевых устройств защиты от перенапряжения, продаваемых в аппаратном и электронном виде магазины.

    Как отмечалось выше — Некоторые, кто регулярно использует аккумуляторные батареи, рекомендуют ставить зарядное устройство на негорючую поверхность, чтобы изолировать зарядное устройство от стола или стойки, на которой оно стоит. Это потому, что в некоторых Сообщалось, что зарядные устройства сильно нагреваются в результате какой-либо неисправности.Сообщается, что такие случаи редки. Эта мера носит лишь предупредительный характер. Примеры негорючих изоляторов включают кухонную подставку или перевернутая тарелка для пирога. Я использую оставшуюся керамическую плитку для ванной. Конечно, эта мера предосторожности неприменима, если ваше зарядное устройство относится к типу, в котором все зарядное устройство подключается к розетке и не потребляет энергию через провод, подключенный к трансформатор (силовой кирпич).

    2. Купите NiMH аккумуляторы или LSD NiMH. аккумуляторы максимальной или почти максимальной емкости (мАч), которые вы могу найти.

    (a) При покупке размеров AAA и AA покупайте LSD NiMH. батареи. Единственное исключение — электронные устройства, которые вы или ваши дети используете так интенсивно, что при их использовании вы заряжаете батареи чаще, чем каждые три недели или около того. Так может быть с цифровыми фотоаппаратами и моторизованные игрушки. Если вы обычно разрядите свои батареи примерно через три недели, подумайте о покупке обычных никель-металлгидридных аккумуляторов высокой емкости , поскольку они содержат немного больше заряда, чем аккумуляторы LSD.Проверьте номинал мАч на батарейки перед покупкой. См. Сравнение аккумуляторов AAA и AA ниже.

    (б) При покупке аккумуляторов C, D и 9 вольт покупайте обычные NiMH аккумуляторы большой емкости. Батареи LSD доступны в размерах C, D и 9 вольт, но их труднее найти. Единственные исключения могут быть для устройств, которыми вы пользуетесь лишь незначительно и , в котором необходимо, чтобы аккумулятор оставался заряженным в течение длительного времени при очень высоких температурах.В этих случаях старые никель-кадмиевые батареи могут быть немного лучше. Я говорю «может», потому что это зависит от того, кому вы хотите верить. Это было традиционно заявил, что преимущество никель-кадмиевых батарей заключается в том, что они саморазряжаются (теряют заряд, когда не используются) со скоростью всего около 1 процента в день по сравнению с 4 процентами в день никель-металлгидридных аккумуляторов, и что эти скорости саморазряда больше при высоких температурах. Это был мой личный опыт. Другие будут возражать.Однако производители обычных никель-металлгидридных аккумуляторов явно пытались снизить скорость саморазряда никель-металлгидридных аккумуляторов. См. Технические Информация о перезаряжаемых батареях приведена ниже. Весь вопрос может быть спорным, потому что никель-кадмиевые батареи становится все труднее найти.

    Обычные никель-металлгидридные и никель-кадмиевые батареи доступны совершенно разной емкости. Перед покупкой проверьте емкость аккумуляторов в мАч. Также имейте в виду, что лучшие никель-кадмиевые батареи имеют половину или меньше емкости лучших никель-металлгидридных аккумуляторов. батареи.

    Примечание. Одноразовые литиевые батареи служат дольше всех аккумуляторных батарей.

    Проверить воду. Я обнаружил, что батареи некоторых производителей, кажется, обеспечивают более продолжительное время работы от батарей, чем батареи других. Например, у меня есть несколько никель-металлгидридных аккумуляторов AA на 2600 мАч, которых хватает примерно на 1600 мАч AA. NiMH аккумуляторы другой марки. В этом случае батареи на 2600 мАч работают хуже, чем батареи на 1600 мАч.Я также встречал случаи, когда некоторые образцы никель-металлгидридных аккумуляторов определенной марки были слишком широкими, чтобы уместились в некоторых образцах одного популярного бренда фонарей AA, а также были слишком длинными, чтобы поместиться в один из двух моих настенных часов. Я не знаю, были ли у производителя батареи, производителя фонарика, производителя часов или всех производителей производили некоторые из своих продуктов, выходящие за рамки стандартных спецификаций диаметра и длины.

    3. Отправьте никель-металлгидридные и никель-металлгидридные батареи LSD. через цикл восстановления (разряда) примерно каждый четвертый раз, когда вы заряжайте их.Отправляйте свои никель-кадмиевые батареи через более частые циклы восстановления. Возможно, вы слышали, что у никель-кадмиевых аккумуляторов развивается память разряда, а у никель-металлгидридных — нет. Это не совсем так. Как NiCd, так и NiMH развивают разрядную память, NiCd просто делает это с большей готовностью. Разрядная память относится к поведению аккумуляторов: если аккумулятор разряжен, например, только наполовину каждый раз, когда он используется; в конечном итоге аккумулятор можно разрядить только наполовину, прежде чем он разрядится. Так например аккумулятор на 1000 мАч начинает что-то вести вроде аккумулятор на 500 мАч.

    Я восстанавливаю свои батареи каждый раз, когда заряжаю их, если я не тороплюсь. Имея в своем доме более 75 перезаряжаемых никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, трудно вспомнить, какие из них были восстановлены и когда. (У вас дома может быть более 75 батареек. Гораздо проще просто восстанавливать их почти каждый раз, и если ваше зарядное устройство автоматически переключается из режима восстановления в режим подзарядки, не требуя, чтобы вы подходили к зарядному устройству, чтобы щелкнуть переключателем на полпути во время процесса, тогда в большинстве случаев их ремонт не доставляет неудобств.

    Примеры NiMH аккумуляторов Емкость:

    • AAA — Батареи AAA большой емкости имеют емкость 1000 или 950 мАч. Они могут иметь емкость всего 400 мАч или вообще не иметь указанной емкости. Обновление (2012 г.): батареи LSD AAA имеют емкость около 1000 мАч.
    • AA —Батареи AA большой емкости имеют емкость 2700 или 2650 мАч. Они могут иметь емкость всего 600 мАч или вообще не иметь указанной емкости. Обновление (2012 г.): батареи LSD AA имеют емкость около 2700 мАч.
    • C —Батареи высокой емкости C будут иметь емкость 5 500 или 5 000 мАч. Они могут иметь емкость всего 1000 мАч или вообще не иметь указанной емкости. Обновление (2011 г.): Батареи LSD C имеют емкость около 4500 мАч.
    • D —Батареи высокой емкости D будут иметь емкость 12 000 или 10 000 мАч. Они могут иметь емкость всего 1000 мАч или вообще не иметь указанной емкости. Обновление (2011 г.): Батареи LSD D имеют емкость около 10 000 мАч.
    • 9 вольт —Батареи большой емкости на 9 вольт будут иметь емкость 275 или 250 мАч.Они могут иметь емкость всего 120 мАч или вообще не иметь указанной емкости. Обновление (2011 г.): 9-вольтовые батареи имеют емкость около 200 мАч.

    Примечание: Для своих целей я нахожу в Интернете батарейки получше, чем в магазинах по соседству с моим домом.

    Аккумуляторы по сравнению с
    Аккумулятор Тип Итого Вместимость Скорость саморазряда Использование Характеристики
    Никель-металлогидрид
    (NiMH)     		До 1000, AAA.
    До 2700 мАч, AA.
    Доступные емкости сильно различаются. Перед покупкой проверьте емкость мАч.    		 Плохо удерживает заряд в течение длительного времени.
    Теряет 4% за дней 1 , намного больше при высоких температурах.    		 Хорошо работает в устройствах, требующих внезапного разряда большой силы тока, таких как цифровые фотоаппараты. Также хорошо работает на большинстве других устройств.
    Низкий саморазряд
    Никель-металлогидрид
    (LSD NiMH)     		До 800, AAA.
    До 2000, AA
    Почти все проданные батареи LSD имеют близкую к этой емкости    		 Хорошо удерживает заряд в течение длительного времени.
    проигрывает 15 процентов на год 2 , при высоких температурах немного больше.    		 Хорошо работает в устройствах, требующих внезапного разряда большой силы тока, таких как цифровые фотоаппараты. Также хорошо работает на большинстве других устройств.
    Никель-кадмиевый
    (NiCd)     		До 350 мАч, AAA.
    До 1000 мАч, AA.
    Доступные емкости сильно различаются. Перед покупкой проверьте емкость мАч.    		 Теряет 1 процент за дней 3 , немного больше при высоких температурах. Не работает в устройствах, требующих внезапных разрядов большой силы тока. Не работает с цифровыми фотоаппаратами, но хорошо работает с большинством других устройств.
    Сравнение одноразовых батарей AAA и AA
    Аккумулятор Тип Итого Емкость Скорость саморазряда Разряд Характеристики
    Литий
    (Одноразовый Батарейки)     		До 1250 мАч, AAA.
    До 3000 мАч, AA.    		 Очень хорошо держит заряд в течение длительного времени и при высоких температурах.
    Другие данные недоступны    		 Хорошо работает в устройствах, требующих внезапного разряда большой силы тока, таких как цифровые фотоаппараты. Также хорошо работает на большинстве других устройств.
    Щелочные
    (Одноразовые Батареи)     		Данных нет. Очень хорошо держит заряд в течение длительного времени и при высоких температурах.
    Других данных нет.    		 Хорошо работает в устройствах, требующих внезапного разряда большой силы тока, таких как цифровые фотоаппараты. Также хорошо работает на большинстве других устройств.

    Дополнительные особенности

    Мощность никель-кадмиевых аккумуляторов вначале высокая, а затем постепенно снижается во время цикла разряда. Никель-металл-гидридные аккумуляторы очень крепкие и остаются прочными, пока они не разрядятся. Они уходят без предупреждения. Я еще не слышал все, что могло бы привести меня к мысли, что никель-металлгидридные батареи LSD будут вести себя иначе в этом отношении, чем обычные никель-металлгидридные батареи.

    Продолжительность будущих циклов разряда и срок службы батареи можно легко сократить, если никель-кадмиевые батареи не будут полностью разряжены между зарядками. Напротив, продолжительность будущих циклов разряда и срок службы никель-металлгидридных батарей не так легко сократить. как никель-кадмиевые батареи, если батарея не полностью разряжена между зарядками. Однако никель-металлогидридные батареи действительно выигрывают от того, что время от времени полностью разряжаются. (См. Примечания и Подсказки ниже.)

    Никель-кадмиевые батареи, кажется, работают немного лучше, чем никель-металлгидридные, когда температура опускается ниже 40 градусов по Фаренгейту, но доступны низкотемпературные никель-металлгидридные батареи.

    Иногда говорят, что никель-кадмиевые батареи не являются экологически чистыми, а никель-металлгидридные батареи — нет. Обычно это говорится в отношении федеральных стандартов, которые во многих других штатах разрешают выбрасывать никель-металлгидридные батареи в мусор, но которые требуют Никель-кадмиевые батареи подлежат утилизации или переработке как опасные отходы. Однако в Калифорнии, все батареи, включая NiMH, LSD, NiCd и обычные одноразовые батареи, должны быть утилизируется или перерабатывается как опасные отходы .Выбрасывать их в мусорное ведро — незаконно. Таким образом, если вы утилизируете батареи в Калифорнии, как следует, разница в экологических рисках, связанных с утилизацией батареек различных типов, невысока.

    Подумайте об этом

    Если вы держите зарядное устройство под рукой и наготове, будет намного удобнее заряжать аккумуляторы в спешке, чем если бы зарядные устройства были спрятаны в ящике. Подумайте об установке простой полки специально для зарядных устройств, возможно, в вашем кухня, прачечная или гараж.Возможно, купите удлинитель с защитой от перенапряжения, который используется на компьютерах, чтобы вам было легче подключить два или три зарядных устройства. Я построил простой фанерный шкаф в своем гараже с четырьмя электрическими розетками сзади. стенка шкафа. Питание к розеткам проходит через выключатель с подсветкой на внешней стороне шкафа, поэтому, когда дверца шкафа закрыта, мне напоминают, что внутри шкафа заряжаются батареи. Закрытый шкаф защищает от пыли и мусор от моих случайных столярных работ и других гаражных проектов.В верхней и нижней части шкафа есть вентиляционные отверстия, обеспечивающие достаточную циркуляцию воздуха для охлаждения зарядных устройств и трансформаторов (силовых блоков) в жаркие летние дни. Аккумуляторы нагреваются, когда они заряжены, особенно размер D.

    Как отмечалось выше — Некоторые, кто регулярно использует перезаряжаемые батареи, рекомендуется подключать зарядные устройства к сетям защиты от перенапряжения, чтобы не только защитить зарядное устройство, но и снизить вероятность скачка напряжения, сбивающего с толку. зарядное устройство во время цикла зарядки и, следовательно, не заряжает аккумулятор должным образом.Достаточно любого обычного устройства защиты от перенапряжения, в том числе полосовых устройств защиты от перенапряжения, обычно продаваемых в компьютерных магазинах, или сетевых устройств защиты от перенапряжения, продаваемых в аппаратном и электронном виде магазины.

    Как отмечалось выше — Некоторые, кто регулярно использует перезаряжаемые батареи, рекомендуют ставить зарядное устройство на негорючую поверхность, чтобы изолировать зарядное устройство от стола или стойки, на которой оно стоит. Это потому, что в некоторых Сообщалось, что зарядные устройства сильно нагреваются в результате какой-либо неисправности.Сообщается, что такие случаи редки. Эта мера носит лишь предупредительный характер. Примеры негорючих изоляторов включают кухонную подставку или перевернутая тарелка для пирога. Я использую оставшуюся керамическую плитку для ванной. Конечно, эта мера предосторожности неприменима, если ваше зарядное устройство относится к типу, в котором все зарядное устройство подключается к розетке и не потребляет энергию через провод, подключенный к трансформатор (силовой кирпич).

    Пример того, чего не следует делать

    Моя первая попытка использовать аккумуляторные батареи включала никель-металлгидридные батареи для головного и заднего фонаря на моем велосипеде.Сначала я подумал, что у меня есть идеальное решение. Я купил два набора аккумуляторов, один набор для быстрой зарядки, и один набор для хранения в фарах на велосипеде. Я просто менял батареи каждые несколько дней, чтобы убедиться, что они не разрядятся во время поездок на работу, и, похоже, все в мире в порядке. Но через несколько месяцев я заметил, что батарейки не держат заряд. Мои устройства быстрой зарядки не отключались и не переключались на постоянную подзарядку, когда батареи были полностью заряжены.Таким образом, я перезарядил свои батареи, не вынимая их, как только они были заряжены. Возможно, я также создал немного аккумуляторной памяти. Поскольку я не хотел, чтобы батареи разрядились во время поездки на работу, я не позволял батареям полностью разрядиться. Однако эти батареи прошли всего около 50 циклов зарядки. Таким образом, перезарядка, скорее всего, была проблема. Если бы я использовал зарядные устройства, которые либо отключаются, либо переключаются на постоянную подзарядку, когда батареи полностью заряжены, мне было бы намного лучше.

    Может показаться, что не перезарядить аккумуляторы — просто отключите зарядное устройство. Однако, если зарядное устройство не отключается или не переключается на непрерывную подзарядку, у вас нет возможности узнать, когда они полностью заряжены. Время зарядки и запоминание Быстро и постоянно извлекать батареи для батарей, которые вы заряжаете раз в неделю или две, раз за разом, становится раздражающим. Даже если вам нужно заряжать батареи только раз в месяц, если вы имеете дело с домашним хозяйством, позвольте в одиночку бизнес или гимназию, с большим количеством аккумуляторных батарей, такое усердие может быть от пугающего до невозможного.Вот почему я предлагаю использовать зарядные устройства, описанные выше. Заплати немного больше и купи аккумулятор зарядные устройства, которые сделают всю работу за вас.

    Другие типы аккумуляторных батарей

    Существует еще один тип перезаряжаемых батарей размером AAA, AA, C, D и 9 вольт, многоразовые щелочные. На этой странице не рассматриваются щелочные батареи многоразового использования, поскольку они способны выдерживать всего около полдюжины циклов зарядки / разрядки. и, таким образом, не обеспечивают такого большого потенциала предотвращения отходов, как NiCd, NiMH или LSD батареи.

    Конечно, некоторые электрические устройства поставляются с аккумуляторными батареями, изготовленными на заказ. В сотовых телефонах, беспроводных телефонах, беспроводных электроинструментах, некоторых типах беспроводных бритв и цифровых фотоаппаратов, а также в других гаджетах используются батареи особых форм и размеров. Эти батареи могут быть никель-кадмиевыми, никель-металлогидридными или литиевыми. В этой статье эти батареи не рассматриваются, за исключением двух вещей:

    1. Чтобы эти батареи прослужили как можно дольше, не забудьте прогнать их до полного цикла разряда перед каждой третьей или четвертой зарядкой батареи.(Лучше более частые циклы полной разрядки.) Это наиболее важно для никель-кадмиевых аккумуляторов. Но даже никель-металлгидридные и перезаряжаемые литиевые батареи выигрывают от этого, согласно неофициальным отчетам пользователей, инструкциям, прилагаемым к некоторым из этих устройств, и некоторым заменяемым батареям.
    2. Ни один из этих аккумуляторов или любых других аккумуляторов нельзя выбрасывать в мусорную корзину в Калифорнии. Увидеть страницу батареи, чтобы получить дополнительную информацию о переработке и утилизации батареек.

    Емкость аккумулятора

    Обратите внимание на номинальную емкость мАч при сравнении двух разных никель-кадмиевых или двух разных никель-металлгидридных аккумуляторов. (Сравнение объясняется в следующем разделе.) Более высокие значения обычно соответствуют большему количеству часов или минут использования между зарядками.

    При покупке аккумуляторов обращайте внимание на емкость мАч. Эти характеристики сильно различаются в обычных NiMH и NiCd батареях. На момент написания этой статьи все батареи LSD данного размера производились почти с такой же рейтинг мАч.Обычные никель-металлгидридные батареи производятся с емкостью как выше, так и ниже батарей LSD. Не ожидайте найти никель-кадмиевые батареи с такой же емкостью, как никель-металлогидридные батареи. Обычно никель-кадмиевые батареи максимальной емкости вмещают половина или меньше половины емкости лучших NiMH аккумуляторов. Однако это автоматически не означает, что никель-кадмиевые батареи не так хороши. С учетом стоимости, типа использования, а иногда и температуры, NiCd может быть лучшим выбором, если новый Батарейки LSD недоступны.

    Производители иногда продают аккумуляторы одной марки и в одной упаковке, но с разными номиналами мАч, а в некоторых случаях очень разными. Батареи, которые выглядят почти одинаково, могут иметь очень разную емкость. Это не намеренно обманчивая практика. Эти производители просто дают вам возможность выбирать, сколько вы тратите. Вы должны прочитать номинал мАч, который производители обычно печатают для вас как на упаковке, так и на аккумуляторе. Конечно, если ёмкость мАч не указан в списке аккумуляторных батарей, будьте осторожны.К сожалению, на одноразовых батареях по какой-то причине обычно не указывается емкость.

    Что такое мАч?

    Емкость никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов измеряется в миллиампер-часах. Один миллиампер-час (мАч) — это одна тысячная ампер, переданная в течение одного часа. В случае батарей AAA, AA, C и D эта энергия куда-то доставляется. около 1,5 вольт.

    Если бы одна из этих 1,5-вольтных батарей могла обеспечить одну тысячную амперметра в течение одного часа, мы бы сказали, что ее емкость составляет 1 мАч.Если бы он мог обеспечить 2000 миллиампер в течение одного часа или 1 миллиампер в течение 2000 часов, его бы назвали аккумулятор на 2000 мАч.

    Амперы (часто называемые Амперами) можно рассматривать как количество электричества в движении или количество, которое доставляется в любой момент. Напряжение или вольт можно рассматривать как силу. Напряжение, поступающее от батареи, примерно постоянное. Он остается в окрестности 1,5 вольта. Однако сила тока, потребляемая или потребляемая любым конкретным электрическим устройством, может варьироваться от устройства к устройству.Например, настенные часы и пульты дистанционного управления используют очень мало, а цифровые камеры — сравнительно большое количество, хотя в обоих случаях используются лишь крошечные доли ампера, отсюда и измерение тысячных долей ампера.

    Строго говоря, мАч не является единицей измерения количества электроэнергии. Это всего лишь измерение в миллиампер во времени. Чтобы измерить количество электрической энергии, нам потребуется фактор напряжения. Это непрактично так как:

    1. Фактическое напряжение батарей AAA, AA, C и D (и 9 вольт) ослабевает по мере разряда батарей.
    2. Батареи разных типов начинаются с разного максимального напряжения. Батареи NiMH типоразмеров AAA, AA, C и D обеспечивают максимальное напряжение от 1,40 до 1,45 вольт. Одноразовая батарея на самом деле немного генерирует максимальное напряжение. более 1,5 вольт, когда он новый. Я измерил их до 1,7 вольт.

    Устройства с батарейным питанием рассчитаны на работу в диапазоне напряжений, генерируемых их батареями.

    Примечания и советы

    Производители аккумуляторов предупреждают, что разрядка аккумуляторных батарей настолько тщательной, что они совсем не заряжаются, может привести к повреждению или разрушению аккумуляторов.На этой странице термин «полностью разряженный» относится к практике использования батарей до тех пор, пока устройство, которое они питают, не работает нормально, или не использует батареи до тех пор, пока устройство, которое они питают, не скажет пользователю заменить батареи, или разрядит батареи до минимального безопасного уровня в «восстанавливающем» зарядном устройстве. Многие современные устройства со сложной электронной схемой отключаются при разрядке батарей. Однако простое устройство, такое как фонарик, может, если оставить его включенным, настолько сильно разрядить батареи, что они повредятся.

    Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи также могут быть повреждены из-за чрезмерной зарядки. После того, как аккумулятор был перезаряжен, рекомендуется, чтобы пользователи не пытались добавить дополнительный заряд к аккумулятору, отправив его на другой цикл перезарядки перед использованием аккумулятора. Это особенно актуально при использовании зарядных устройств, которые заряжаются в течение определенного периода времени при каждом включении зарядного устройства. Если вы используете зарядное устройство, которое либо прекращает зарядку, либо переключается на непрерывную подзарядку, когда аккумулятор полностью заряжен, вы значительно снижает риск перезарядки, хотя общепринято считать, что аккумуляторы не следует оставлять в режиме непрерывной зарядки на неопределенное время.

    Возможно, вам будет полезно написать дату покупки на каждой батарее перманентными чернилами, когда вы их заберете. Это поможет вам отслеживать, какие из них старые, и, возможно, подготовиться к неудаче. Это также может помочь вам определить, используете ли вы и заряжать аккумуляторы таким образом, чтобы они прослужили столько, сколько вы думаете.

    Возможно, вам будет удобнее иметь более одного зарядного устройства. У меня их три, и иногда я использую все три одновременно.Одно из моих зарядных устройств индивидуально восстанавливает и заряжает до десяти батарей, но только типоразмеров AAA и AA, а также довольно медленная скорость зарядки. Два других по отдельности восстанавливают и заряжают до четырех батарей типоразмеров AAA, AA, C и D с довольно высокой скоростью. Эти два зарядных устройства также заряжают по две 9-вольтовые батареи, но они не восстанавливают Батарейки на 9 вольт. Я не нашел зарядного устройства, которое восстанавливает 9-вольтовые батареи. Однако отсутствие цикла восстановления 9-вольтовых батарей не было для меня проблемой, потому что я обычно полностью разряжаю свои 9-вольтовые батареи в электрическом устройства, которые их используют.

    Похожие записи

    21.11.2024 0

    Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

    19.11.2024 0

    Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

    19.11.2024 0

    Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *