Что такое аккумуляторная батарея


Аккумуляторные батареи. Виды и устройство. Применение

АКБ или аккумуляторные батареи – это оборудование, которое состоит из нескольких аккумуляторов. Оно может накапливать, хранить и расходовать энергию. Благодаря обратимости химических процессов, происходящих внутри аккумулятора, такие устройства могут заряжаться и разряжаться многократно.

Сфера применения аккумуляторов весьма обширна. Они применяются в автомобилях и различной бытовой технике, например, в пультах ДУ и ноутбуках. Но также и в качестве резервных источников питания в медицинской сфере, производстве, космической отрасли, дата-центрах.

Виды и типы АКБ

Сегодня производят около 30 типов аккумуляторов. Такое большое количество обуславливается возможностью применять в качестве электродов и электролитов различные химические элементы. Именно от материала электрода и состава электролита зависят все характеристики аккумулятора.

Мы не будем приводить все типы, а лишь дадим небольшую таблицу с описанием наиболее распространенных:

Устройство

1 — Отрицательный электрод
2 — Разделительный слой
3 — Положительные электроды
4 — Отрицательный контакт
5 — Предохранительный клапан
6 — Положительные электроды
7 — Положительный контакт

Аккумуляторные батареи состоят из нескольких банок аккумуляторов, соединенных либо параллельно, либо последовательно. Последовательное соединение применяют в целях увеличения напряжения, а параллельное для увеличения силы тока.

Каждый из отдельно взятого аккумулятора в АКБ состоит из двух электродов и электролита, помещенных в корпус из специального материала.

Электрод с отрицательным зарядом – анод, с положительным зарядом – катод. Анод содержит восстановитель, катод – окислитель. Внутри корпуса аккумулятора стоит разделительная пластина, которая не позволяет электродам замыкаться.

Электролит – водный раствор, в который погружены оба электрода.

При разрядке аккумулятора восстановитель анода начинает окисляться и выделяются электроны. Электроны затем попадают в электролит и оттуда движутся к катоду, при этом создавая разрядный ток. Попадая в катод электроны восстанавливают его окислитель. Простыми словами можно описать процесс так: электроны идут от отрицательного электрода к положительному и создают разрядный ток.

При зарядке аккумулятора электроды меняются своим химическим составом и происходит обратная реакция. Электроны здесь двигаются от положительного анода к отрицательному катоду.

Особенности разных типов АКБ
Свинцово-кислотные аккумуляторы

Разработан Гастоном Планте в 19 веке. Эти аккумуляторные батареи сегодня наиболее актуальны благодаря дешевизне и универсальности. Сфера их применения обширна ввиду большого количества разновидностей этого типа. В качестве отрицательно заряженных электродов здесь используется оксид свинца. Положительные электроды выполняются из свинца. Электролит – серная кислота.

У свинцовых-кислотных батарей есть следующие разновидности:
  • LA – аккумуляторы с напряжением 6 или 12 Вольт. Традиционное устройство для осуществления запуска двигателей автомобилей. Требуют постоянного обслуживания и вентиляции.
  • VRLA – напряжением 2, 4, 6 или 12 Вольт. Клапанно-регулируемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея. Как видно из названия этот АКБ укомплектован разгрузочным клапаном. Его роль – минимизировать выделение газа и расход воды. Такие батареи можно устанавливать в жилых помещениях.
  • AGM VRLA – как и предыдущий тип оснащен клапаном, но имеет совсем другие свойства. В аккумуляторах, сделанных по технологии AGM роль сепаратора играет стекловолокно. Его микропоры пропитаны жидким электролитом. Такие АКБ не требуют обслуживания и устойчивы к вибрациям.
  • GEL VRLA – подвид свинцово-кислотных аккумуляторов с гелеобразным электролитом. Благодаря этому увеличен их ресурс заряда/разряда. Не требуют обслуживания.
  • OPzV – герметичные аккумуляторы используемые в области телекоммуникации и для аварийного освещения. Электролит, как и в предыдущем случае гелевый. В электродах содержится кальций, благодаря которому срок службы такого типа батарей – 20 лет.
  • OPzS – катод таких аккумуляторов имеет трубчатую структуру. Это существенно повышает циклический ресурс этого типа батарей. Служит также около 20 лет. Выпускается в виде АКБ с напряжением от 2 до 125 В.
 Литий-ионные аккумуляторы

Был впервые выпущен Sony в 1991 году и с тех пор активно применяется в бытовой технике, электронных устройствах. Практически все мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры оснащены таким видом батарей. Роль катода здесь играет литий-ферро-фосфатная пластина. Отрицательный анод – каменноугольный кокс. Положительный ион лития переносит заряд в таких батареях. Он может проникать в кристаллическую решетку других материй и образовывать с ними химическую связь. Преимуществом этого типа является высокая энергоемкость, низкий саморазряд и отсутствие нужды в обслуживании.

Литий-ионные аккумуляторные батареи также, как и их свинцовые аналоги имеют большое количество подтипов. В данном случае подтипы отличаются между собой составом катода и анода. Напряжение литий-ионных аккумуляторов варьируется в пределах от 2,4 до 3,7 В.

Одним из самых известных подтипов является литий-полимерные аккумуляторные батареи. Они появились сравнительно недавно и быстро завоевал популярность. Она обусловлена тем, что в литий-полимерных батареях используется твердый полимерный электролит. Это позволяет создавать батареи любой формы. При этом стоимость этих батарей всего лишь на 15% выше обычных литий-ионных.

Похожие темы:

Как работает аккумулятор - принцип работы АКБ простыми словами

Аккумулятор или сокращённо (АКБ), это основное и необходимое устройство в любом автомобиле. Каждый водитель знает, что серце его машины — это конечно же аккумулятор, и нет таких машин с двигателем внутреннего сгорания, где бы его не было. Как бы это устройство не менялось за 150 лет с момента его изобретения, принцип работы аккумуляторной батареи остался низменным. Однако, современность внесла серьёзные коррективы в технологические процессы их изготовления. В этой статье вы ознакомитесь с и используемыми материалами, из чего состоит аккумулятор и как он работает. Итак, как работает аккумулятор (АКБ)?

Как работает аккумулятор (АКБ)

Понятие аккумулятор и его устройство

В общем понимании этого слова в технике под термином «Аккумулятор» подразумевается устройство, позволяющие при разных условиях эксплуатации накапливать определенный вид энергии, либо же — расходовать ее для человеческих нужд.

Хотите узнать, как построить энергосберегающий дом? Смотрите секреты строительства  дома , который сам экономит

Применимы в тех ситуациях, когда необходимо собрать энергию за определенное время, после чего использовать ее для совершения больших трудоемких процессов. Так — гидравлические аккумуляторы, используемые в шлюзах, позволяют поднимать корабли на новый уровень русла реки.

Электрические аккумуляторы работают с электроэнергией по такому же принципу: когда вначале накапливают (аккумулируют) электричество от внешнего источника заряда, а после отдают его подключенным приборам для совершения дальнейшей работы. По своей природе они относятся к химическим источникам тока, способным совершать много раз периодические циклы разряда и заряда.

В процессе работы постоянно происходят химические реакции между компонентами электродных пластин с заполняющим их веществом — электролитом.

Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.

На рисунке ниже изображена схема устройства аккумулятора. Изображен тот вид, когда в корпус сосуда вставлены две пластины из разнородных металлов с выводами для обеспечения электрических контактов. Между пластинами залит электролит.

Устройство аккумулятора

Как работает аккумулятор (АКБ) при разряде

В момент, когда к электродам подключена нагрузка в виде лампочки, создается замкнутая электрическая цепь, через которую протекает ток разряда. Его формированию способствует движение электронов в металлических частях и анионов с катионами в электролите.

Этот процесс условно показан на схеме с никель-кадмиевой конструкцией электродов.

Заряд и разряд аккумулятора

В данном примере в качестве материала положительного электрода используют окислы никеля с добавками графита, которые повышают электрическую проводимость. Металлом отрицательного электрода работает губчатый кадмий.

Во время разряда частицы активного кислорода из окислов никеля выделяются в электролит и направляются на отрицательные пластины, где окисляют кадмий.

Общее устройство и маркировка аккумуляторных батарей

Работа аккумулятора при заряде

Беря за основу отключенную нагрузку на клеммы пластин, подаем постоянное (в определенных ситуациях пульсирующее) напряжение большей величины, чем у заряжаемого аккумулятора с той же полярностью, когда плюсовые и минусовые клеммы источника и потребителя совпадают.

Таким образом мощность зарядного устройства всегда больше, чем та, которая «подавляет» оставшуюся в аккумуляторе энергию и создает электрический ток с направлением, противоположным разряду. Это приводит к изменениям внутренних химических процессов между электродами и электролитом. К примеру на банке с никель кадмиевыми пластинами положительный электрод обогащается кислородом, а отрицательный — восстанавливается до состояния чистого кадмия.

При разряде и заряде аккумулятора происходит изменение химического состава материала пластин (электродов), а электролита не меняется.

Способы соединения аккумуляторов (как работает аккумулятор)

Параллельное соединение (как работает аккумулятор)

Величина разряда тока, зависит от многих факторов, хотя в первую очередь от конструкции, примененных материалов и их габаритов. Чем значительнее площадь пластин у электродов, тем больший ток они могут выдерживать.

Этот принцип используется для параллельного подключения однотипных банок у аккумуляторов при необходимости увеличения тока на нагрузку. Чтобы зарядить такую конструкцию потребуется поднять мощность источника. Этот способ используется редко для готовых конструкций, в настоящее время куда проще сразу приобрести необходимый аккумулятор. Но им пользуются производители кислотных АКБ, соединяя различные пластины в единые блоки.

Последовательное соединение (как работает аккумулятор)

В зависимости от применяемых материалов, между двумя электродными пластинами распространенных в быту аккумуляторов может быть выработано напряжение 1,2/1,5 или 2,0 вольта. На самом деле этот диапазон гораздо шире. И многим электрическим приборов его явно недостаточно. Поэтому однотипные аккумуляторы подключают последовательно, делают это зачастую в едином корпусе.

Примером подобной конструкции служит широко распространенная автомобильная разработка на основе серной кислоты и свинцовых пластин-электродов.

Часто среди водителей транспорта, под понятием «аккумулятор» принято понимать любое устройство, независящее от количества его составных элементов — банок. Это не является правильным. Собранная из нескольких последовательно подключенных банок конструкция считается уже батареей, за которой закрепилось сокращенное название «АКБ». Ее внутреннее устройство показано на рисунке.

Устройство кислотной аккумуляторной батареи (АКБ)

Любая банка состоит из двух блоков с набором пластин для положительного и отрицательного электродов. Блоки входят друг в друга без металлического контакта с возможностью надежной гальванической связи через электролит.

При этом контактные пластины имеют дополнительную решетку и отдалены между собой разделительной пластиной — сепаратором.

Благодаря соединению пластин в блоки увеличивается их рабочая площадь. Это снижает общее удельное сопротивление всей конструкции, позволяет повышать мощность подключаемой нагрузки.

Компоновка АКБ

С внешней стороны корпуса такая АКБ имеет элементы, показанные на рисунке ниже.

Компоновка кислотной аккумуляторной батареи (АКБ)

Из него видно, что прочный пластмассовый корпус закрыт герметично крышкой и сверху оборудован двумя клеммами. Они обычно имеют конусную форму, для подключения к электрической схеме автомобиля. На их выводах выбита маркировка полярности: «+» и «-». При этом есть одно правило: во избежании ошибок при подключении, диаметр положительной клеммы немного больше, чем у отрицательной.

У обслуживаемых аккумуляторных батарей сверху каждой банки помещена заливная горловина, чтобы контролировать уровень электролита либо доливки дистиллированной воды при эксплуатации. В нее вворачиваются пробка, предохраняющая внутренние полости банки от попадания загрязнений и одновременно не дает выливаться электролиту при наклонах АКБ.

Для того, чтобы предотвратить бурное выделение газов из электролита, который возможен при интенсивной езде, в пробках делаются отверстия для предотвращения повышения давления внутри банки. И через эти отверстия выходят кислород и водород, а также пары электролита. Такие ситуации, связанные с чрезмерными токами заряда, желательно избегать.

На том же рисунке выше показано соединение элементов между банками и расположение пластин-электродов.

Стартерные автомобильные АКБ (свинцово-кислотные) работают по принципу двойной сульфатации. На них во время разряда/заряда происходит электрохимический процесс, что сопровождается изменением химического состава активной массы электродов с выделением или поглощением в электролит (серную кислоту) воды.

Этим явлением можно объяснить повышение удельной плотности электролита при заряде, а так же снижение при разряде батареи. Иными словами, величина плотности дает возможность оценивать электрическое состояние АКБ. Для ее замера используют специальный прибор — автомобильный ареометр.

В состав электролита кислотных батарей входит дистиллированная вода. Она же при отрицательной температуре переходит в твердое состояние — лед. Поэтому, чтобы автомобильные аккумуляторы не замерзали в холодное время, необходимо применять специальные меры, предусмотренные правилами эксплуатации.

Виды аккумуляторов

Классификация АКБ по составу активного вещества

Свинцовые пластины, используемые в старых аккумуляторах перестали устраивать потребителей. Таким образом, возникала необходимость по улучшению качества работы АКБ. Сначала добавили сурьму к свинцу, что позволило заметно продлить срок эксплуатации батареи. На следующем этапе – уменьшили процентное содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Такой подход привел к созданию малообслуживаемых аккумуляторов, характерной чертой которых является более редкий процесс долива воды.

При использовании металлического кальция для покрытия пластин появились кальциевые энергосберегающие источники. В предыдущих моделях потери воды из-за электролиза на 12 вольт нуждались в постоянном доливе, а кальций позволил повысить этот порог до 16 вольт. Так появилась возможность в производстве необслуживаемых аккумуляторов и использовать герметичный, неразборной корпус.

Виды АКБ

  • Сурьмянистые батареи. Этот вид относится к классике из-за повышенного состава сурьмы, которая ускоряет процесс электролиза.
  • АКБ со свинцом. В малосурьмянистых АКБ материалом для пластин служит свинец с небольшой примесью сурьмы. В них степень саморазряда значительно меньше, чем в сурьмянистых АКБ.
  • Калициевые источники. При производстве кальциевых источников свинцовые пластины легированы до 0,1% кальцием. Они могут иметь различные заряды, как отрицательный, так и положительный.
  • Гибридные источники энергии вытесняют кальциевые. При их производстве, две объединенные основные технологии имеют конструктивные отличия: одна, когда пластины формируются из сплава свинца и сурьмы, положительные электроды, а другая – когда пластины формируются из сплава свинца и кальция, отрицательные электроды.
  • EFB является улучшенной жидкозаполненной батареей. Свинцовые пластины в ЕФБ аккумуляторах в два раза толще, чем у обычных, вследствие чего увеличивается их ёмкость. Каждая платина закрыта в пакет из специальной ткани, который наполнен жидким сернокислотным электролитом.
  • В гелевых аккумуляторах применяется гелеобразный электролит. Суть такой технологии в том, что она позволяет снизить текучесть электролита, который содержит агрессивную серную кислоту.
  • В литиевых АКБ используется жидкий электролит, представляющий собой раствор фторсодержащих солей лития в смеси эфиров угольной кислоты.
  • AGM имеет отличительную особенность в электролите, где с помощью специальной технологии между пластинами вставляются стекловолоконные микропористые прокладки.
  • Во всех щелочных батареях применяется растворенная в воде щёлочь.

Классификация батарей по типу электролита

Электролиты бывают кислотными и щелочными.

Щелочные растворы применяются в заправке аккумуляторных батарей. Щелочные аккумуляторные жидкости этот такие жидкости, которые проявляют большую активность по отношению к металлам и кислотам. При реакциях с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей подвергаются гидролизу. Химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электрической энергии в аккумуляторе.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в автомобильных аккумуляторах. Составы этого типа легко можно приобрести в специализированных магазинах либо, при желании, приготовить самостоятельно на дому. На заводе процесс изготовления таких смесей осуществляется в масштабном производстве по ГОСТу. В домашней обстановке его приготовление так же возможно при соблюдении обязательных пропорций и правил техники безопасности. Для этого нужно смешать кислоту с дистиллированной водой.

Как работает аккумулятор — АКБ

Как работает аккумулятор (АКБ)

Принцип работы аккумулятора основан на электрохимической реакции окисления свинца в растворе серной кислоты и воды.

При разрядке батареи на положительной пластине происходит окисление металлического свинца, в то время, как на отрицательной пластине восстанавливается уже диоксид свинца.

При зарядке происходит обратный процесс, количество диоксида свинца на отрицательной пластине уменьшается, а на положительной пластине увеличивается количество металла.

Так же при разрядке АКБ уменьшается количество серной кислоты в электролите и увеличивается количество воды. А при зарядке происходит обратный процесс.

Материалы АКБ

Пластины

На данный момент наиболее качественные батареи потерпели небольшие изменения. И связаны эти изменения с материалом пластин. Теперь пластины делают не из чистого свинца, а из его сплава с серебром. При этом удалось снизить массу батареи на треть, а срок её службы увеличить на 20 %.

Кроме этого, изменилась сама технология их изготовления. Если первые пластины производились путём их литья, то сегодня их делают из тонкого свинцового листа, путём штамповки. Такой метод дешевле и при этом пластины получаются прочнее и тоньше.

Сепараторы

Одной из причин выхода АКБ из строя является короткое замыкание положительных и отрицательных пластин.

Когда из пластин осыпается активная зона внизу банок происходит замыкание. Чтобы этого не случилось на помощь приходят сепараторы, которые делают в виде конвертов, запаянных снизу, под пластинами. Таким образом, когда активная зона осыпается она остаётся внутри конверта и не замыкает.

Литий-ионные аккумуляторы

Эти батареи получили широкое распостранение благодаря мобильным телефонам и иным гаджетам. Сегодня же, существуют разработки и для автомобилей. Однако, невзирая на все свои достоинства, в автотехнике данный вид АКБ не прижился из-за ряда принципиальных недостатков.

Литий-ионные аккумуляторы
  1. Они резко теряют свою мощность из-за низкой температуры.
  2. Для зарядки таких батарей требуется строгое соответствие зарядному току, а это требует переделки электронной части генераторов.
  3. И самое главное, данные АКБ имеют стоимость в 15 раз дороже обычного кислотного аккумулятора.

Электролит

Как было указано выше, электролит представляет собой раствор серной кислоты и воды. Под действием низких температур, известно, что вода замерзает, однако с электролитом этого не происходит.

Но тем не менее она заметно загустевает и теряет свои свойства, из-за чего ёмкость батареи заметно снижается. Что бы избежать этого, сегодня, в электролит добавляют разнообразные присадки.

Гелевые электролиты

Их по праву можно считать вершиной эволюции кислотных батарей. Такие АКБ называются попросту, гелевыми. В этих устройствах электролит модифицирован настолько, что представляет собой нечто наподобие желе.

Такая модификация, в комплексе с другими вышеописанными инновациями дала поистине волшебные результаты. В итоге батареи стали практически вечными, невосприимчивыми к переворачиванию, практически не теряющими свои свойства зимой и при этом на много легче по массе.

Графен-полимерные аккумуляторы

Это, пожалуй, самые перспективные батареи для использования, как в автомобилях, оснащённых ДВС, так и электрической силовой установкой. В производстве этих АКБ использованы нанотехнологии.

Графен-полимерные аккумуляторы

Принцип работы этих поистине чудесных аккумуляторов заключается в следующем: их ёмкость, практически в три раза больше литий-ионных и при этом имеет меньшую стоимость, поскольку в их производстве не используется дорогостоящий литий. Кроме этого они не теряют своих свойств под действием низких температур.

Основные технические характеристики аккумуляторов

Технические характеристики аккумуляторов

Номинальная емкость аккумулятора

Номинальная емкость элемента – способность накапливать и отдавать электроэнергию постоянного тока, определяет время автономной работы ИБП. Емкость электрического аккумулятора показывает время питания подключенной к нему нагрузки.

Важно! Полностью емкость не характеризует энергию аккумулятора, то есть энергию, которая может быть накоплена в полностью заряженном аккумуляторе. Чем больше напряжение аккумулятора, тем больше накопленная в нем энергия.

Емкость всегда указывается на корпусе АКБ, а также на упаковке. Именно по этому критерию, большинство пользователей выбирают нужную модель.

Пусковой ток

Это величину, характеризующая параметр тока, который протекает в стартере автомобиля в момент пуска силового узла. Пусковой или стартерный ток возникает в тот момент, когда в замке зажигания поворачивается ключ и начинает проворачиваться стартер. Единица измерения величины – Ампер. Тот же ток холодной прокрутки является показателем поведения аккумулятора в морозную погоду и сможет запускать двигатель при минусовых показателях. Определяется мощностью тока, которую батарея может выдать в течение первых 30 секунд при температуре -18°С. При высоких показателях пускового тока увеличиваются шансы завести машину при минусовой температуре.

Полярность

Порядок расположения на крышке аккумулятора присоединительных клемм, которые являются токовыводящими соединительными элементами, называется полярностью. Имеет два полюса – положительный и отрицательный и варианты расположения – прямое и обратное.

Прямая полярность – отечественная разработка. Дла ее определения нужно повернуть аккумулятор таким образом, чтобы этикетка была перед глазами. При расположении плюсовой клеммы слева, а минусовой справа, можно утверждать, что АКБ с прямой полярностью. На иномарках устанавливаются аккумуляторные батареи обратной полярности.

Прямая и обратная полярность АКБ

Устройство корпуса

У большинства аккумуляторов корпус состоит из ударопрочного полипропилена. Он характеризуется как легкий материал, не вступающий в химическую реакцию с агрессивным электролитом АКБ. Полипропилен имеет весьма хорошую стойкость к перепадам температур, возникающих под капотом автомобиля, где нагрев может достигать до +60 ̊С, а при морозах до -30°С. Корпус большинства АКБ состоит из ручки для переноса, пробок, индикатора заряда, клемм для подключения к электросети. Вес АКБ емкостью 55Ач около 16,5 кг. Известными типами аккумуляторов, обладающих спросом являются: американский, европейский, азиатский и российский типы корпусов.

Европейский тип корпуса характерен тем, что АКБ клеммы находятся в углублении, их верхний край не выступает над плоскостью крышки. В некоторых случаях клеммы дополнительно защищаются от внешнего воздействия специальными крышечками. Азиатский тип корпуса – это коробка, на которой клеммы расположились на верхней крышке. Верхний край клемм является самой высокой точкой аккумулятора.

Российский стандарт АКБ

ОбозначениеОписание букв
ААКБ имеет общую крышку для всего корпуса
ЗКорпус батареи залит и она является полностью заряженной изначально
ЭКорпус-моноблок АКБ выполнен из эбонита
ТКорпус-моноблок АБК выполнен из термопластика
МВ корпусе использованы сепараторы типа минпласта из ПВХ
ПВ конструкции использованы полиэтиленовые сепараторы-конверты
Аккумулятор (АКБ) ALPHALINE 60 Ач

Тип крепления аккумулятора

Особое внимание при выборе АКБ следует уделять типу крепления АКБ, при котором батарея может крепиться снизу или сверху. С помощью специальной монтажной рамки, которая охватывает аккумулятор, элемент крепится вверху. Крепление аккумулятора происходит с помощью планки и двух шпилек. Чаще всего такой вид установки и фиксации аккумуляторной батареи встречается на автомобилях китайского или корейского производства.

Тип крепления на АКБ

Нижнее крепление применимо на европейских автомобилях. На нижней части корпуса АКБ находится выступ. За этот выступ аккумулятор прижимается к платформе с помощью пластины и винта.

Выступ для фиксации АКБ

Заключение

Теперь вы знаете, как работает аккумулятор. Его роль в работе приборов трудно оспорить. Данный источник энергии применяться почти во всех отраслях. Что доказывает его значимость и необходимость знаний о принципе работы АКБ. А также ее внутреннем содержимом. Аккумуляторы широко используются в автомобилях, разнообразных электроприборах, кондиционерах, мультимедийных центрах. Там, где, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. И тогда в «игру» вступает АКБ, которая кроме подпитки энергией еще и выполняет основную функцию, обеспечивая электроэнергией стартер двигателя. Водителю необходимо знать, как устроен аккумулятор. Ведь в нужное время придется устранять сбои в работе источника энергии. К тому же, важно иметь представление о назначении и видах аккумулятора, чтобы правильно использовать ресурс, подобрать батарею к условиям эксплуатации и автомобилю.

Как работает аккумулятор (АКБ)

Что такое аккумулятор?

Аккумулятор - химический источник тока, в котором энергия химической реакции многократно преобразуется в электрическую и наоборот. Таким образом, аккумулятор, имея возможность преобразовывать химическую энергию в электрическую, способен запасать ее и хранить в течение длительного времени. Заряжаясь, аккумулятор накапливает электрическую энергию, разряжаясь, отдает ее потребителю.

Первый аккумулятор (прототип современного свинцово-кислотного) был создан в 1860 г. Гастоном Планте и представлял собой две свинцовые полосы, разделенные пористым изолятором и помещенные в раствор серной кислоты. Выполненный по такой схеме единичный аккумуляторный элемент способен обеспечивать напряжение на выходе около 2 вольт. Емкость такого аккумулятора была невелика, и рабочие характеристики достигались только после многократных зарядно-разрядных циклов. Аккумулятор, аналогичный по своей конструкции современному, был создан в 1881 г. Пластины в нем представляли собой пакеты свинцовых решеток с запрессованной в них активной массой - пастой двуокиси свинца. Точно также и в современном свинцово-кислотном аккумуляторе активными веществами являются свинец и двуокись свинца, а электролитом - водный раствор серной кислоты.

Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO2), а электрод со знаком минус - решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1.27-1.29 г/см3).

Если к аккумулятору подключить нагрузку, то свинцовые пластины с активной массой, электролит и нагрузка образуют замкнутую цепь. Внутри аккумулятора начинается химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет менять первоначальный состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца PbSO4), а плотность электролита начинает падать. В итоге, в цепи образуется направленное движение ионов, и течет электрический ток. Такой процесс представляет собой разряд аккумулятора. При подключении к аккумулятору внешнего источника тока начинается обратный процесс - заряд. При заряде активная масса пластин восстанавливает свой первоначальный состав, плотность электролита растет. Эти химические процессы можно описать следующими уравнениями:

1 – отpицательная пластина;
2 – сепаpатоp;
3 – положительная пластина;
4 – пpедохpанительная сетка;
5 – баpетка;
6 – штыpь;
7 – моноблок;
8 – уплотнительная мастика;
9 – положительный вывод;
10 – пpобка наливного отвеpстия;
11 – межэлементная пеpемычка;
12 – кpышка;
13 – отpицательный вывод
- на положительной пластине:

PbO2 + H2SO4 = PbSO4+ H2O + 2e

- на отрицательной пластине:

Pb + H2SO4 = PbSO4+ H2 - 2e

Батареи первого поколения - батареи с жидким электролитом

Активной массой положительного электрода обычной батареи служит двуокись свинца, отрицательного - чистый свинец, а электролитом - водный раствор серной кислоты. При разряде батареи активные массы пластин вступают в химическую реакцию с электролитом, вырабатывая электрический ток. При этом они преобразуются в сульфат свинца, а в электролит выделяется вода. При заряде происходит обратный процесс.

Для повышения твердости и коррозионной стойкости электродов свинцовые решетки, удерживающие активную массу, сначала легировали добавками сурьмы и мышьяка. Но сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации. Такое неудобство, как необходимость обслуживания классических батарей, заставила производителей искать способы упрощения эксплуатации. Сначала было снижено содержание сурьмы в пластинах, затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Гибридные АКБ продолжали требовать долива воды, но уже гораздо реже. Применение кальция в положительных пластинах привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако, кальциевые батареи имеют другой недостаток: они плохо переносят глубокие разряды. Чтобы повысить устойчивость АКБ к глубоким разрядам, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро (Ag). Так возникли самые распространенные на сегодняшний день необслуживаемые АКБ.

Батареи второго поколения - герметизированные гелевые батареи (Gelled Electrolite)

В таких батареях кислотный электролит находится в гелеобразном состоянии благодаря добавлению в него соединений кремния. Гелевый электролит позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри сильно развитой системы пор в массе геля. Это решает проблему необслуживаемости АКБ.

Однако аккумуляторы с загущенным электролитом имеют несколько худшие нагрузочные характеристики по сравнению с классическими АКБ: большие токи с них снять сложнее из-за более высокого внутреннего сопротивления. Батареи с жидким электролитом лучше работают при высоких токах нагрузки при коротких режимах. Кроме того, гелевые батареи критичны к температуре окружающей среды и стабильности зарядного напряжения. Для их подзаряда нужно использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже +/- 1% для предотвращения обильного газовыделения.

Батареи типа GEL наиболее устойчивы к глубоким разрядам и не нуждаются в обслуживании в течение всего срока службы при нормальных условиях эксплуатации. Но при их нарушении происходит быстрое старение батареи.

Батареи третьего поколения - герметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролитом AGM (Absorptive Glass Mat)

AGM-технология вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, размещенных между электродами. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, в которой каппилярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции газов. Принцип рециркуляции такой же, как у гелевых АКБ: блуждая по порам сепаратора, газы успевают «вернуться» в электролит, не покидая корпус аккумулятора. Таким образом, AGM батареи также не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации.

Конструкция AGM батарей позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. Они нечувствительны к колебаниям температуры, долговечны и виброустойчивы.

Но главное преимущество таких батарей - в стойкости к глубоким разрядам. Происходит это за счет повышенной плотности сборки блока пластин и удержания активной массы. Электролит «связан», и разряд аккумулятора не сопровождается его выпариванием с последующим окислением пластин, как это случается с традиционными АКБ.

Но, как и гелевые, AGM батареи чувствительны к превышению зарядного напряжения, только причиной здесь является существенно меньшее количество электролита в них. Поэтому единственным условием для длительной эксплуатации такого рода аккумуляторов является правильный выбор зарядного устройства.

Версия для печати

принцип работы, из чего состоит, назначение и схема акб

Автор Aluarius На чтение 10 мин. Просмотров 2.2k. Опубликовано

Принципиально устройство аккумулятора больше чем за 150 лет с момента его изобретения не изменилось, хотя современность внесла серьёзные новшества в технологические процессы их изготовления и используемые материалы, из чего состоит аккумулятор.

Автономный источник энергии

 

Что такое аккумулятор

Аккумулятор – автономный источник электричества, который накапливает, сохраняет и отдает энергию. Аккумуляторная батарея – важный элемент электрооборудования транспортного средства. Назначение акб определяется в запуске двигателя и обеспечении подачи электричества в бортовую сеть. Все электроприборы, когда выключен мотор, и не работает генератор, работают от батареи. Накопитель помогает в пробке, когда энергии генератора не хватает.

 

Устройство и принцип работы аккумулятора

Для того, чтобы разобраться, как работает аккумулятор, необходимо знать устройство акб, что внутри аккумулятора обеспечивает работу прибора. Основной принцип работы аккумулятора заключается в разности потенциалов при погружении двух пластин в электролит. В 12-ти вольтовой батарее объединены шесть аккумуляторов, каждый из которых вырабатывает 2 вольта. Все они объединены совместным корпусом, который образует единое целое конструкции.

Аккумулятор в разрезе

При работе этой конструкции, пластинки из-за действия серной кислоты выделяют сульфат свинца, в результате чего образуется электрический ток. Также выделяется вода, и поэтому концентрация электролита становится менее плотной. Во время зарядки АКБ процесс осуществляется в обратном порядке, свинец снова обретает металлическую форму, электролит становится более концентрированным. Принцип работы аккумулятора основан на методе двойной сульфатации, который позволяет полностью восстанавливать первоначальные свойства батареи. Срок службы аккумулятора зависит от качества используемых материалов, из чего состоит акб.

 

Схема строения

 

Схема строения

Виды аккумуляторов

Классификация акб по составу активного вещества

Свинцовые пластины, используемые в старых аккумуляторах перестали устраивать потребителей. Возникала необходимость по улучшению качества работы акб. Сначала добавили сурьму к свинцу, что позволило заметно продлить срок эксплуатации батареи. На следующем этапе – уменьшили процентное содержания сурьмы до оптимальной концентрации. Такой подход привел к созданию малообслуживаемых аккумуляторов, потому что в них уже намного реже требовался долив воды.

При использовании металлического кальция для покрытия пластин появились кальциевые энергосберегающие источники. В предыдущих моделях потери воды из-за электролиза на 12 вольт требовали постоянного долива, а кальций позволил повысить этот порог до 16 вольт. Так появилась возможность в производстве необслуживаемых аккумуляторов использовать герметичный, неразборной корпус.

  • Сурьмянистые батареи относятся к классике из-за повышенного состава сурьмы, которая ускоряет процесс электролиза.
  • В малосурьмянистых акб материалом для пластин служит свинец с небольшой примесью сурьмы. В них степень саморазряда значительно меньше, чем в сурьмянистых АКБ.
  • При производстве кальциевых источников свинцовые пластины легированы до 0,1% кальцием. Они могут иметь различные заряды, как отрицательный, так и положительный.
  • Гибридные источники энергии вытесняют кальциевые. Конструктивные отличия состоят в том, что при их производстве объединили две технологии: одна, когда пластины формируются из сплава свинца и сурьмы, положительные электроды, а другая – когда пластины формируются из сплава свинца и кальция, отрицательные электроды.
  • EFB является улучшенной жидкозаполненной батареей. Свинцовые пластины в ЕФБ аккумуляторах в два раза толще, чем у обычных, вследствие чего увеличивается их ёмкость. Каждая из пластин закрыта в пакет из специальной ткани, который наполнен жидким сернокислотным электролитом.
  • В гелевых аккумуляторах применяется гелеобразный электролит. Такая технология позволила снизить текучесть электролита, в котором содержится агрессивная серная кислота.
  • В литиевых акб используется жидкий электролит, представляющий собой раствор фторсодержащих солей лития в смеси эфиров угольной кислоты.
  • Отличительной особенностью AGM является то, что в электролит с помощью специальной технологии между пластинами вставляются стекловолоконные микропористые прокладки.
  • Во всех щелочных батареях применяется растворенная в воде щёлочь.

Классификация батарей по типу электролита

Электролиты бывают кислотными, щелочными. Щелочные растворы используются в заправке аккумуляторных батарей. Щелочные аккумуляторные жидкости представляют собой сильные основания, которые проявляют большую активность по отношению к металлам и кислотам. При реакциях с кислотами образуются соль и вода. Растворы щелочей подвергаются гидролизу. Химические свойства позволяют использовать этот тип электропроводящей жидкости для накопления электрической энергии в аккумуляторе.

Кислотные смеси с дистиллированной водой применяются в основном в автомобильных аккумуляторах. Такие составы можно приобрести в специализированных магазинах или же приготовить самостоятельно в домашних условиях. На заводе процесс изготовления таких смесей осуществляется в масштабном производстве по ГОСТу. В домашней обстановке также возможно довольно точно при соблюдении обязательных пропорций и правил техники безопасности смешать кислоту с дистиллированной водой.

Важно! вода при минусовых температурах превращается в лед. Всегда при морозе нужно применять меры, необходимые для предотвращения замерзания аккумулятора.

 

Основные технические характеристики аккумуляторов

Номинальная емкость аккумулятора

Номинальная емкость элемента – способность накапливать и отдавать электроэнергию постоянного тока, определяет время автономной работы ИБП. Емкость электрического аккумулятора показывает время питания подключенной к нему нагрузки.

Важно! Емкость не характеризует полностью энергию аккумулятора, т.е. энергию, которая может быть накоплена в полностью заряженном аккумуляторе. Чем больше напряжение аккумулятора, тем больше накопленная в нем энергия.

Емкость всегда указывается на корпусе АКБ, а также на упаковке, ведь именно по этому критерию большинство пользователей выбирают нужную модель.

Пусковой ток

Величину, характеризующую параметр тока, протекающего в стартере автомобиля в момент пуска силового узла, принято считать пусковым током. Пусковой ток или стартерный возникает в момент, когда в замке зажигания поворачивается ключ и начинает проворачиваться стартер. Единица измерения величины – Ампер. Он же ток холодной прокрутки является показателем, как аккумулятор поведет себя в морозную погоду и сможет запустить двигатель при минусовых показателях. Определяется мощностью тока, которую батарея может выдать в течение первых 30 секунд при температуре -18°С. При высоких показателях пускового тока увеличиваются шансы завести машину при минусовой температуре.

Полярность

Порядок расположения на крышке аккумулятора присоединительных клемм, которые являются токовыводящими соединительными элементами, называется полярностью. Полюса всего два – положительный и отрицательный, вариантов расположения – прямое и обратное.

Прямая полярность – отечественная разработка. Чтобы ее определить, нужно повернуть аккумулятор таким образом, чтобы этикетка была перед глазами. При расположении плюсовой клеммы слева, а минусовой справа, можно утверждать, что акб с прямой полярностью. На иномарках устанавливаются аккумуляторные батареи обратной полярности.

Прямая, обратная полярность

Исполнение корпуса

Корпус большинства аккумуляторов состоит из ударопрочного полипропилена, который характеризуется как материал легкий, не вступающий в химическую реакцию с агрессивным электролитом АКБ. Полипропилен довольно стоек к перепадам температур, возникающих под капотом автомобиля, нагрев может достигать до +60 ̊С, а при морозах до -30°С. Корпус большинства АКБ состоит из ручки для переноса, пробок, индикатора заряда, клемм для подключения к электросети. Вес АКБ емкостью 55Ач около 16,5 кг. Традиционно появились американский, европейский, азиатский и российский типы корпусов.

Европейские корпусы и американские имеют идентичные габариты. Например, у батарей емкостью 60 Ач общая высота от 17,5 до 19 сантиметров. У азиатских этот показатель немного выше, до 22 сантиметров за счет верхнего расположения электродов. Именно поэтому важно корректно анализировать возможности посадочного места под капотом, чтобы надежно закрепить АКБ прижимной планкой и избежать замыкания при случайном касании токоотводами металлических частей кузова.

У АКБ с европейским типом корпуса клеммы находятся в углублении, их верхний край не выступает над плоскостью крышки. Иногда клеммы дополнительно защищены от внешнего воздействия специальными крышечками. Азиатский тип корпуса – это коробка, на которой клеммы расположились на верхней крышке, верхний край клемм является самой высокой точкой аккумулятора. Какую клемму снимать с аккумулятора первой читайте здесь. 

Важно! При приобретении акб нужно знать, что европейские производители указывают габаритные размеры аккумулятора по корпусу. На азиатских корпусах могут указывать высоту батареи с учетом клемм или без них.

Российский стандарт акб

Обозначение Описание букв
А АКБ имеет общую крышку для всего корпуса
З Корпус батареи залит и она является полностью заряженной изначально
Э Корпус-моноблок АКБ выполнен из эбонита
Т Корпус-моноблок АБК выполнен из термопластика
М В корпусе использованы сепараторы типа минпласта из ПВХ
П В конструкции использованы полиэтиленовые сепараторы-конверты

 

Европейские корпусы и американские имеют идентичные габариты

Тип и размер клемм

Распространены аккумуляторы с клеммами трех разных стандартов: тип Euro – Type 1, и Asia –Type 3, «под болт» – американский стандарт. В типе Euro плюсовая клемма имеет диаметр 19,5 мм, минусовая клемма – 17,9 мм. В типе Asia клемма плюс имеет диаметр 12,7 мм, клемма минусовая – 11,1 мм. Клеммы «под болт» находятся на боковой стенке аккумулятора и сверху. Болт, соединённый с проводом, продевается в отверстие клеммы и фиксируется гайкой.

Американский стандарт

Тип крепления

При выборе акб особое внимание следует обращать на тип крепления АКБ, при котором батарея может крепиться снизу или сверху. Вверху крепится элемент с помощью специальной монтажной рамки, которая охватывает аккумулятор. Крепление аккумулятора происходит с помощью планки и двух шпилек. Чаще такой вид установки и фиксации аккумуляторной батареи встречается на автомобилях китайского или корейского производства.

Тип крепления встречается на «азиатах»

 

Нижнее крепление применимо на европейских автомобилях. На нижней части корпуса акб находится выступ, за который аккумулятор прижимается к платформе с помощью пластины и винта.

Нижнее крепление

Назначение аккумуляторных батарей

Автомобильная аккумуляторная батарея выступает как источником электрического тока, необходимого для пуска двигателя, так и резервным источником питания, в случае, если энергии, вырабатываемой генератором, оказывается мало для электроснабжения авто. Аккумуляторная батарея действует как стабилизатор напряжения, так как она выполняет роль накопителя электроэнергии, отдающего во время пуска двигателя за короткое время большой ток, и пополняемого постепенно генератором автомобиля в процессе подзарядки.

Важно! Перед проверкой системы электроснабжения и электрического пуска, необходимо убедиться в том, что аккумуляторная батарея находится в заряженном состоянии и готова к эксплуатации.

В каких сферах используется

Аккумуляторные батареи используются как дополнительный или основной источник питания. Надежность, простота в использовании позволяет применять батареи в различных областях:

  • автомобильная промышленность;
  • освещение в аварийном состоянии;
  • переносное электрооборудование;
  • медицинское оборудование;
  • игрушки;
  • сигнализация в разных сферах применения;
  • телекоммуникационное оборудование.

 

Применение батареи в игрушках

Роль акб в работе приборов не оспорима. Применение источника энергии практически во всех отраслях доказывает значимость и необходимость знаний о внутреннем содержимом батарей. С использованием в автомобилях широкого разнообразия электроприборов, кондиционеров, мультимедийных центров, генераторы не всегда справляются с обеспечением их энергией. В этом случае подпитка энергией поступает от АКБ, который кроме этого выполняет основную функцию, обеспечивает электроэнергией стартер двигателя. Водителю необходимо знать, как устроен аккумулятор, чтобы выявить сбои в работе источника энергии, назначение аккумулятора, чтобы правильно использовать ресурс, подобрать батарею к условиям эксплуатации и автомобилю. О способах и рекомендациях как проверить аккумулятор читай тут.

Что такое аккумулятор? - Рассказываем максимально доступно

Знаете ли вы, что первые автомобили были именно электрическими и использовали свинцово-кислотные аккумуляторы? То, что мы привыкли считать машинами будущего – электромобили – появились до изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС). С тех пор прошло больше 100 лет, но современный АКБ автомобильный изменился только качественно, оставшись принципиально таким же, как и столетие назад.

Сегодня аккумулятор в автомобиле считается расходником, требующим периодической замены. Сколько именно проработает АКБ – вопрос к качеству изготовления, режиму работы, даже к состоянию дорог, но рано или поздно его меняют на «свежий». 

Аккумулятор - химический источник тока, в котором энергия химической реакции многократно преобразуется в электрическую и наоборот. Таким образом, аккумулятор, имея возможность преобразовывать химическую энергию в электрическую, способен запасать ее и хранить в течение длительного времени. Заряжаясь, аккумулятор накапливает электрическую энергию, разряжаясь, отдает ее потребителю. 

Первый аккумулятор (прототип современного свинцово-кислотного) был создан в 1860 г. Гастоном Планте и представлял собой две свинцовые полосы, разделенные пористым изолятором и помещенные в раствор серной кислоты. Выполненный по такой схеме единичный аккумуляторный элемент способен обеспечивать напряжение на выходе около 2 вольт. Емкость такого аккумулятора была невелика, и рабочие характеристики достигались только после многократных зарядно-разрядных циклов. Аккумулятор, аналогичный по своей конструкции современному, был создан в 1881 г. Пластины в нем представляли собой пакеты свинцовых решеток с запрессованной в них активной массой - пастой двуокиси свинца. Точно также и в современном свинцово-кислотном аккумуляторе активными веществами являются свинец и двуокись свинца, а электролитом - водный раствор серной кислоты. 

Положительно заряженная пластина (электрод) представляет собой свинцовую решетку с активной массой из двуокиси свинца (PbO2), а электрод со знаком минус - решетку с активной массой из губчатого свинца (Pb). Во избежание возникновения короткого замыкания между пластинами, их разделяют пористыми сепараторами из изоляционного материала. Собранные блоки помещаются в корпус и заливаются электролитом (раствором серной кислоты плотностью 1.27-1.29 г/см3). 

Если к аккумулятору подключить нагрузку, то свинцовые пластины с активной массой, электролит и нагрузка образуют замкнутую цепь. Внутри аккумулятора начинается химическая реакция, в результате которой активная масса обоих электродов начнет менять первоначальный состав, преобразуясь из губчатого свинца и его двуокиси в сернокислый свинец (сульфат свинца PbSO4), а плотность электролита начинает падать. В итоге, в цепи образуется направленное движение ионов, и течет электрический ток. Такой процесс представляет собой разряд аккумулятора. При подключении к аккумулятору внешнего источника тока начинается обратный процесс - заряд. При заряде активная масса пластин восстанавливает свой первоначальный состав, плотность электролита растет. Эти химические процессы можно описать следующими уравнениями:
 


 

1 – отpицательная пластина; 
2 – сепаpатоp; 
3 – положительная пластина; 
4 – пpедохpанительная сетка; 
5 – баpетка; 
6 – штыpь; 
7 – моноблок; 
8 – уплотнительная мастика; 
9 – положительный вывод; 
10 – пpобка наливного отвеpстия; 
11 – межэлементная пеpемычка; 
12 – кpышка; 
13 – отpицательный вывод
- на положительной пластине: 

PbO2 + H2SO4 = PbSO4+ H2O + 2e 

- на отрицательной пластине: 

Pb + H2SO4 = PbSO4+ H2 - 2e


Батареи первого поколения - батареи с жидким электролитом

Активной массой положительного электрода обычной батареи служит двуокись свинца, отрицательного - чистый свинец, а электролитом - водный раствор серной кислоты. При разряде батареи активные массы пластин вступают в химическую реакцию с электролитом, вырабатывая электрический ток. При этом они преобразуются в сульфат свинца, а в электролит выделяется вода. При заряде происходит обратный процесс. 

Для повышения твердости и коррозионной стойкости электродов свинцовые решетки, удерживающие активную массу, сначала легировали добавками сурьмы и мышьяка. Но сурьма способствует повышенному расходу воды и снижению ЭДС аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации. Такое неудобство, как необходимость обслуживания классических батарей, заставила производителей искать способы упрощения эксплуатации. Сначала было снижено содержание сурьмы в пластинах, затем из отрицательных пластин сурьму вытеснил кальций. Гибридные АКБ продолжали требовать долива воды, но уже гораздо реже. Применение кальция в положительных пластинах привело к появлению батарей, теоретически не требующих долива на протяжении всего срока эксплуатации. Однако, кальциевые батареи имеют другой недостаток: они плохо переносят глубокие разряды. Чтобы повысить устойчивость АКБ к глубоким разрядам, в свинцово-кальциевый сплав положительных пластин стали добавлять серебро (Ag). Так возникли самые распространенные на сегодняшний день необслуживаемые АКБ.

Батареи второго поколения - герметизированные гелевые батареи (Gelled Electrolite)

В таких батареях кислотный электролит находится в гелеобразном состоянии благодаря добавлению в него соединений кремния. Гелевый электролит позволяет добиться полной герметичности батареи, так как все газовыделение происходит внутри сильно развитой системы пор в массе геля. Это решает проблему необслуживаемости АКБ. 

Однако аккумуляторы с загущенным электролитом имеют несколько худшие нагрузочные характеристики по сравнению с классическими АКБ: большие токи с них снять сложнее из-за более высокого внутреннего сопротивления. Батареи с жидким электролитом лучше работают при высоких токах нагрузки при коротких режимах. Кроме того, гелевые батареи критичны к температуре окружающей среды и стабильности зарядного напряжения. Для их подзаряда нужно использовать зарядные устройства, обеспечивающие нестабильность напряжения заряда не хуже +/- 1% для предотвращения обильного газовыделения. 

Батареи типа GEL наиболее устойчивы к глубоким разрядам и не нуждаются в обслуживании в течение всего срока службы при нормальных условиях эксплуатации. Но при их нарушении происходит быстрое старение батареи.

Батареи третьего поколения - герметизированные батареи с абсорбированным сепараторами электролитом AGM (Absorptive Glass Mat)

AGM-технология вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах сепаратора из ультратонких стеклянных волокон, размещенных между электродами. Такой сепаратор представляет собой пористую систему, в которой каппилярные силы удерживают электролит. При этом количество электролита дозируется так, чтобы мелкие поры были заполнены, а крупные оставались свободными для свободной циркуляции газов. Принцип рециркуляции такой же, как у гелевых АКБ: блуждая по порам сепаратора, газы успевают «вернуться» в электролит, не покидая корпус аккумулятора. Таким образом, AGM батареи также не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации. 

Конструкция AGM батарей позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. Они нечувствительны к колебаниям температуры, долговечны и виброустойчивы. 

Но главное преимущество таких батарей - в стойкости к глубоким разрядам. Происходит это за счет повышенной плотности сборки блока пластин и удержания активной массы. Электролит «связан», и разряд аккумулятора не сопровождается его выпариванием с последующим окислением пластин, как это случается с традиционными АКБ. 

Но, как и гелевые, AGM батареи чувствительны к превышению зарядного напряжения, только причиной здесь является существенно меньшее количество электролита в них. Поэтому единственным условием для длительной эксплуатации такого рода аккумуляторов является правильный выбор зарядного устройства.

Источник: https://www.ap52.ru/content/battery.html

Как классифицируются автомобильные аккумуляторы, по каким типам и признакам, читайте на нашем сайте http://www.vk-sto.by/blog/klassifikacija_avtomobilnykh_akkumuljatorov/2019-11-06-35

Про восстановление АКБ и способы http://www.vk-sto.by/blog/vosstanovlenie_akb_svoimi_rukami/2019-11-07-36

Аккумуляторная батарея: устройство, принцип работы, типы

Мы не представляем жизни без них. Они окружают нас повсюду. Лежат у людей в карманах, висят дома на стенах, установлены в каждом автомобиле и общественном транспорте, даже стационарные компьютеры не работают без них, не говоря уже о ноутбуках. Человечество в окружении этих элементов под названием аккумуляторы. Но несмотря на такое разнообразие источников энергии, единицы знают, как они устроены и как ими правильно пользоваться. В этой статье рассмотрены некоторые виды аккумуляторных батарей, применяемых в большинстве сферах человеческой жизни.

История

Впервые свет увидел аккумулятор в 1859 году. Изобретенный блестящим физиком и профессором имя которого Луи́ Гасто́н Планте́. Это имя широко известно в узких кругах. Человечество уже на протяжении 160 лет пользуется этим изобретением, которое серьезно облегчает жизнь каждого человека. Начиная от часов на руках и заканчивая сложными аппаратами поддерживающими жизнь в больницах.

С каждым годом электромобили сильнее заполняют улицы городов. Самый дорогой элемент такого транспорта — аккумуляторная батарея. Работали над созданием и усовершенствованием батарей ученые умы, такие как Томас Эдисон, Камилл Фор, Пейкер, и другие. Подобные исследования продолжаются по сегодняшний день.

Обзор автомобильных аккумуляторов

Сурьмянистый АКБ

Название «Сурьмянистый» происходит из того факта, что в этом источнике питания большое количество сурьмы (Sb) – это вещество, которое придает свинцу твердость. Устройство батареи основано на сплаве сурьмы со свинцом (5-15% Sb), из которого изготовляют пластины применяемые. Когда в АКБ напряжение достигает 12 В — происходит бурная активизация процесса электролиза благодаря сурьме. В процессе выделяются водород и кислород. При такой работе понижается уровень электролита из которого начинают выступать пластины электродов. Как результат — частая доливка воды в аккумулятор. Это устаревший вид батарей, который уже не применяют, кроме старой аппаратуры. Современные АКБ содержат сурьму, но в меньшем количестве.

Малосурьмянистые АКБ

Это аккумуляторы идентичные описанным выше, но содержащие меньше пяти процентов сурьмы. Это сделали для меньшего испарения вода, в результате – проблема частой доливки воды уходит. Еще было достигнуто уменьшение уровня саморазряда батареи при простоях. Данный вид батарей принято называть необслуживаемыми, но через полгода лучше проверять уровень дистиллированной воды, т.к. в ходе химической реакции она испаряется.

Важно! Клеммы аккумуляторов «плюс» и «минус» изготавливают разной толщины. Преследовалась цель не дать клиенту перепутать контакты местами и сделать «короткое замыкание» в электрике автомобиля.

Модернизация вызвала повышение уровня стабильности батареи при нестабильности в сети автомобиля.  Данный вид батареи по стабильности стоит на первом месте среди других АКБ.

Кальциевый АКБ

Устройство аккумулятора этого типа отличается тем, что сурьму заменили кальцием, что привело к еще меньшему испарению воды, которое стремится к нулю. Обозначение Са/Са на корпусе свидетельствует, что это кальциевый аккумулятор причем Са расположен в решетках как положительных так и отрицательных электродов. Если сравнить такой накопитель с сурьмянистым, то мы заметим, что саморазряд батареи с кальцием на семьдесят процентов понизился. Еще увеличилось напряжение с 12 вольт до 16.

Гелиевые АКБ

Гелиевые аккумуляторы разработали, чтобы уйти от опасности вытекания электролита, который токсичен для человека. При повреждении этого источника энергии химический состав не вытекает как в других АКБ из-за вязкой структуры электролита. Преимущества таких АКБ положение установки, их можно устанавливать под углом, но меру знать тоже нужно. Еще такие аккумуляторы лучше других выдерживают вибрацию и способны до полной разрядки выдавать большой ток. Гелиевые батареи не боятся полной разрядки и способны восстанавливаться. Такие накопители лучше ставить на исправную машину в плане стабильности бортовой электрики, такой как генератор и др.

Принцип работы свинцово-кислотного АКБ

Это распространенные источники энергии, применяемые для механических транспортных средств. В первую очередь используются для заводки автомобиля и питания всей бортовой электрики.

Как работает аккумулятор? Принцип выглядит следующим образом: в сосуд с серной кислотой помещены свинец и диоксид свинца. В спокойном состоянии процесс не протекает, но как только к электродам подключается нагрузки происходит электрохимический процесс взаимодействия серной кислоты с оксидом свинца, который окисляется до сульфата свинца. Больше 60 химический реакций протекает во время этого процесса.  Формула выглядит так:

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Литий-ионные батареи зарекомендовали себя на мировом рынке лучшие накопители для современной техники, такой как смартфоны, ноутбуки, электромобили и другие виды домашней и производственной техники. В 1991 году впервые была выпущена литий-ионная батарея.

Напряжение такого источника составляет 3.7 В, около 800 циклов разряда/заряда способна выдержать это изобретение. Саморазряд составляет 2% в месяц. Работать такие элементы способны на температуре от -20 °C до +60 °C.

Принцип действия основан на электрохимической реакции лития при внедрении в кристаллическую решетку других материалов с образованием химической связи. Еще основной особенностью таких батарей является то, что они почти на 100% без эффекта памяти. Для определения этого факта проводили множество экспериментов и определили, что эффект памяти есть, но он настолько незначительный, что принято считать его нулевым.

Формула: 

Совет! Для водителей, которые желают быстро запускать свой автомобиль на морозе. За несколько минут до запуска двигателя включите ближний свет фар или другой потребитель. При этих действиях батарея «просыпается» и приходит в рабочее состояние. Были проведены эксперименты и установлено, что этот метод работает на практике.

Отличие Li-Pol, щелочных аккумуляторов от Ni-Cd и Ni-Mh.

Ni-Cd Никель-кадмиевые аккумуляторы

Данный вид аккумуляторов широко применяли несколько лет назад для различного инструмента. Такие источники в своей структуре содержат кадмий, который является тяжелым металлом и токсичен, но хорошо ведет себя на морозе и имеет не высокую стоимость.

Новые модели аккумуляторов раньше приходят в негодность, чем батареи выпущенные 20 лет назад. Но уровень технических характеристик присущий современным решениям намного выше, чем у их предшественников.

Ni-MH Никель-металлогидридные аккумуляторы

Такие батареи претерпели некоторые изменения по сравнению с Ni-Cd Никель-кадмиевыми. Избавились от токсичных металлов, стали легче по весу и теперь можно не боятся причинить вред окружающей среде при ликвидации таких аккумуляторов. Еще удалось повысить энергоемкость и уменьшить эффект памяти.

Li-Pol Литий-полимерный аккумуляторы

Вид этих аккумуляторов — улучшенная модернизация литий-ионных. Электролит был заменен полимерными материалами. Такие батареи установлены в смартфонах, планшетах, ноутбуках, цифровой фототехнике и др. Особенность таких источников энергии состоит в форме изготовления, она может быть очень тонкой, что позволяет поместить батарею в любой корпус. Главное преимущество литий-полимерных элементов питания в том, что они не имеют эффекта памяти и энергоемкие.

Щелочные аккумуляторы.

Широкое применение щелочные аккумуляторы нашли в бытовой технике. Известные модели таких батарей — тип ААА и АА. Они установлены в:

  • детских игрушках
  • портативных приборах
  • карманных фонарях
  • фото, видео аппаратуре
  • аудио магнитофонах, плеерах и пр.

Щелочной электролит впервые нашел применение в химически активных источниках тока благодаря Вальдемару Джангнеру в 1899 году. С этого времени ученые разных стран вовлечены в разработку щелочных источников питания.

Принцип действия аккумуляторной батареи таков: при работе щелочного элемента происходит химическая реакция, при которой цинк окислившись выделяет гидроксид цинка, далее последний распадается на оксид цинка и воду. При этом происходит восстановление оксида марганца на катоде. Формула выглядит следующим образом:

Таблица сравнения 4-х видов АКБ
Вид аккумулятора Ni-Cd Ni-Mh Щелочные АКБ Li-Pol
Работа при низких температурах + + +
быстро теряет емкость
Цена низкая средняя средняя Высокая
Быстрая зарядка + + +
Кол-во циклов разряда-заряда 1000 300-500 300 1000-2000
Токсичность +
Эффект памяти + низкий +
Саморазрядка + +

 

Обычный аккумулятор оказывается сложной и в то же время простой вещью, если разобраться с ней. Прежде чем выбрать для авто элемент питания, стоит изучить нюансы, которые в последствии могут сыграют весомую роль в вашей жизни.

Что такое аккумуляторная батарея? (с иллюстрациями)

Перезаряжаемый аккумулятор - это аккумулятор, который можно перезаряжать и использовать многократно. Она также известна как аккумуляторная батарея, поскольку она способна накапливать и хранить энергию, которая затем становится доступной пользователю, когда он использует батарею. Перезаряжаемую батарею также иногда называют вторичной ячейкой, в отличие от неперезаряжаемой разновидности, которая представляет собой первичный элемент.

Портативный MP3-плеер с аккумулятором.

Когда аккумулятор разряжен, он претерпевает электрохимические изменения. В неперезаряжаемой батарее эти изменения необратимы. Однако перезаряжаемая батарея обладает способностью эффективно обращать вспять химические изменения, которые происходят во время разряда, когда к ней прикладывается электрическая энергия. Таким образом, он полностью заряжается и снова готов к использованию.

Аккумуляторы.

Однако способность к обратной реакции - не единственная характеристика аккумуляторной батареи. Он также должен иметь возможность многократно эффективно и безопасно подвергаться обратной реакции. Например, некоторые батареи можно перезаряжать, но поскольку химические реакции полностью не меняются, они могут подвергаться процессу перезарядки лишь несколько раз, и их производительность каждый раз становится менее эффективной.Кроме того, иногда образуются опасные газы, вызывающие взрывы или возгорания во время или после перезарядки.

Аккумуляторы.

Одним из первых применений аккумуляторных батарей был автомобильный аккумулятор.Сегодня во многих электронных устройствах используются аккумуляторные батареи, среди которых сотовые телефоны, ноутбуки, MP3-плееры, видеокамеры и беспроводные электроинструменты. На самом деле, многие современные продукты рассчитаны на использование только аккумуляторных батарей.

Использование аккумуляторных батарей в фонарике - хорошая идея во время чрезвычайной ситуации.

Перезаряжаемые батареи бывают разных форм. Свинцовые и сернокислые, а также щелочные батареи могут быть перезаряжаемыми. Никель-кадмиевые (NiCd) батареи - это более старый тип перезаряжаемых батарей, которые позже были заменены никель-металлогидридными (NiMH) батареями. У никель-кадмиевых батарей была память, емкость которой со временем снижалась. Батареи NiMH гораздо менее подвержены потере памяти. Литий-ионные (Li-ion) и литий-ионные полимерные (Li-ion полимерные) батареи - это два других типа аккумуляторных батарей.

В автомобилях с дистанционным управлением обычно используются аккумуляторные батареи.

Хотя аккумуляторная батарея обычно дороже, чем одноразовая, в долгосрочной перспективе она более экономична, поскольку ее можно использовать сотни, если не тысячи раз.Кроме того, перезаряжаемые никель-металлгидридные или литий-ионные батареи намного дольше работают с электронным оборудованием с высоким энергопотреблением за одну зарядку, чем одноразовые щелочные батареи.

Использование аккумуляторных батарей также дает экологические преимущества. Поскольку одна аккумуляторная батарея может заменить сотни, даже тысячи одноразовых батарей, образуется гораздо меньше отходов.Резко сокращается и количество токсичных материалов, отправляемых на свалку.

Ограничения аккумуляторных батарей, такие как доступность различных размеров, быстро уменьшаются. Перезаряжаемые батареи производятся большего размера, чем раньше. Емкость аккумуляторов увеличивается, скорость саморазряда становится больше, время зарядки сокращается, а цены снижаются.Кроме того, зарядные устройства для аккумуляторов становятся умнее. Некоторые из них имеют микропроцессоры, которые могут считывать тип батареи, которая вставлена ​​в зарядное устройство, и предотвращают недозаряд или перезарядку батареи.

Если аккумулятор больше не держит заряд, его следует заменить..

Аккумуляторная батарея - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

В этой статье много вопросов . Пожалуйста, помогите исправить их или обсудите эти проблемы на странице обсуждения .
Эта статья не имеет источников . Вы можете помочь Википедии, найдя хорошие источники и добавив их. (август 2010 г.)

Перезаряжаемая батарея , также называемая аккумуляторной батареей или вторичным элементом , представляет собой аккумулятор, который можно заряжать (пополнять) много раз снова с электричеством.Батарея, которая не является перезаряжаемой, называется первичной ячейкой или одноразовой батареей (батарея, которую выбрасывают в мусор, когда ее больше нельзя использовать). Аккумуляторы можно утилизировать.

Перезаряжаемые батареи иногда лучше, чем одноразовые. Их можно использовать много раз, прежде чем выбросить. Благодаря этому они производят меньше загрязнения. Их повторное использование может стоить меньше денег, поскольку их можно использовать снова и снова.

Аккумуляторы иногда не годятся.Производство каждой батареи на заводе обходится дороже, и она содержит больше опасных ингредиентов, чем одноразовые батареи.

Перезаряжаемые батареи могут использоваться для многих небольших электронных устройств, таких как MP3-плееры и фонарики. Их используют почти все мобильные телефоны и портативные компьютеры. Они также используются для автомобильных аккумуляторов.

.

Знание батареи

О аккумуляторной батарее

В продаже имеется пять типов аккумуляторных батарей. В следующей таблице сравниваются их производительность и применение. В настоящее время наиболее популярными перезаряжаемыми аккумуляторами являются Ni-Cd, Ni-MH и Li-Ion в индустрии бытовой электроники, которые входят в число наших основных продуктов.

Использование перезаряжаемой батареи может сэкономить окружающую среду и сэкономить ваши деньги.Например, одну никель-металлгидридную батарею размера AA можно использовать не менее 500 раз, что эквивалентно 500 щелочным батареям AA, это будет стоить вам менее 0,002 доллара за каждый раз.

Сравнение характеристик различных аккумуляторных батарей

Параметры

Свинцово-кислотный

Никель-кадмиевый

Ni-M-H

Жидкость

Литий-ионный

Полимер

Литий-ионный

Напряжение (В)

2

1.2

1,2

3,6

3,6

Весовая плотность энергии (Втч / кг)

35

50

80

125

170

Объемная энергия Плотность (Втч / л)

80

150

200

320

400

Срок службы (раз)

300

500

500

800

1000

Саморазряд
(% / мес)

0

25-30

30-35

6-9

2-5

Состояние электролита

Жидкость

Жидкость

Жидкость

Жидкость

Полимерный гель

мин.толщина

> 10 мм

> 3 мм

> 3 мм

> 3 мм

<1 мм

Эффект памяти

да

Загрязнение

да

да

Себестоимость

самый низкий

Низкая

средний

Высокая

Средний

Преимущества

Большой ток стока и низкая стоимость

Средний ток стока и низкая стоимость, меньший объем

Средний ток стока и стоимость, большая емкость

большая емкость и меньший вес

Максимальная вместимость, меньший вес и гибкая форма

Недостатки

Слишком тяжелый

Экологичность не безопасна

Высший саморазряд и вес

Низкий ток стока и более высокая стоимость

Низкий ток стока и очень высокая стоимость

Приложения

Автомобиль и освещение

Электроинструмент, беспроводной телефон, аварийное освещение и т. Д.

Игрушка, КПК, MP3, цифровая камера и т. Д.

Сотовый телефон и портативный компьютер

Портативные компьютеры


Промышленные стандартные размеры цилиндрических батарей

Размер элемента Диаметр (мм) Длина (мм) NiCad Вес (граммы) NiMH Вес (граммы)
Размер A Аккумуляторы
AAAA 8.4 40,2 10 10
4/3 AAAA 8,4 67 12-13 13
1/4 AAA 10,5 14 2,5–3,5 2,5–4
1/3 AAA 10,5 16 5,5 5,5
1/2 AAA 10.5 22 7
2/3 AAA 10,5 30 6-8 8-9
AAA36 10,5 36 11
4/5 AAA 10,5 37 11
AAA38 10.5 38 11
3/4 AAA 10,5 39,5 12 12
AAA42 10,5 42 12
AAA 10,5 44,5 10 13
5/4 AAA 10.5 50 14 15
L-AAA 10,5 50 13 14
4/3 AAA 10,5 67 17 18
5/3 AAA 10,5 67 19 19
LL-AAA 10.5 67 17 18
3/2 AAA 10,5 67 19 20
6/4 AAA 10,5 67 20 20
7/5 AAA 10,5 66,5 15 15
7/4 AAA 10.5 76 19 20-21
7/3 AAA 10,5 80 23
SL AAA 10,5 80 23
1/3 AA 14,2 17,5 6,5 7
1/2 AA 14.2 30 12 15
2/3 AA 14,2 28,7 13-15 13-16
4/5 AA 14,2 43 20 22
AA 14,2 50 21 27
AA с плоским верхом 14.2 48 21 27

5/4 AA

14,2

64,5 29
L-AA 14,2 65 29 30
4/3 AA 14,2 65,2 30 30
7/5 AA 14.2 70 29 39
1/3 А 17 21
1/2 А 17 25 17 21
2/3 А 17 28,5 18-20 20-23
4/5 А 17 43 26-31 32-35
А 17 50 32 40
4/3 А 17 67 50 55
L-A 17 67 48 53
7/5 А 17 70 44.8 56
Жир А 18 50 38 42
4/3 жира A 18 67 56 60
L-жир A 18 67 55 60

Батареи размера Sub C

1/2 SC 23 26 30
2/3 SC 23 28 25 28
4/5 SC 23 34 38 42
SC (суб C) 23 43 52 55
5/4 Sub C 23 49.5 65-67 70
4/3 SC 23 50 60 66
L-SC 23 50 57 63

Размер C Батареи

1/2 С 26 24 31 34
3/5 В 26 30 40 44
2/3 К 26 31 45 50
К 26 46 72 80
5/4 К 26 58 90 100

Размер D Батареи

1/2 D 33 37 81-84 81
2/3 D 33 43.4 98-105 115
Д 33 58 105-145 105–160
4/3 D 33 89 140–190 175
3/2 D 33 90,3 195-236 240

F Батареи

ф 33 91.2 231 255
SF (супер F) 41,4 89,1 393 425
  • Диаметр и длина могут варьироваться от 0,1 мм до 1 мм у разных производителей
  • Вес ячейки зависит от производителя. Назначение столбца веса - дать представление о том, насколько тяжелой будет ячейка. Ваши результаты могут отличаться.

Каков срок службы аккумуляторной батареи?

Когда батарея заряжается и разряжается, мы называем цикл или период.В заявленных принципах зарядки и разрядки и снижении емкости до достижения установленного стандарта общее количество циклов, которые она может пройти, называется сроком службы аккумуляторной батареи.


Что такое саморазряд аккумуляторной батареи?

Первичная батарея или полностью заряженная вторичная батарея, если отложить ее на время, ее емкость снизится или потеряется, это явление вызывает саморазряд, то есть утечку электричества. Это определяется внутренней электрохимической системой, подобно утечке воды из пруда или водоема.


Что такое внутренний импеданс батареи?

Импеданс батареи - это сопротивление при протекании тока через рабочую ячейку, как правило, внутреннее сопротивление учитывается как постоянный ток. и переменного тока сопротивление. Поскольку сопротивление перезаряжаемого элемента невелико, электрод легко поляризовать, создавая поляризационное сопротивление при измерении постоянного тока. сопротивление, точное значение не может быть измерено.


Что такое эффект памяти?

Эффект памяти возникает только на никель-кадмиевых батареях.Как и в традиционной технологии, отрицательным элементом никель-кадмиевой батареи является спекание с толстым кристаллом никеля, если никель-кадмиевые батареи перезаряжаются до того, как они будут полностью разряжены, кристаллы никеля легко собираются, образуя агломерацию, в результате чего возникает платформа первичного разряда. Батарея сохраняет платформу, что будет считаться концом разряда для следующего цикла, даже если емкость решает, что аккумулятор может быть разряжен на более низкую платформу. Батарея сохранит этот процесс в своей памяти, поэтому во время следующей разрядки батарея запомнит только эту уменьшенную емкость.Точно так же любая дальнейшая неполная разрядка при каждом использовании усугубит эффект снижения емкости. Эффект Существует два метода устранения эффекта: во-первых, глубокий разряд при слабом токе (т.е. от 0,1C до 0V), во-вторых, несколько циклов при высоких токах (например, 1C).


Как температура окружающей среды влияет на работу аккумулятора?

Низкие температуры (например, -15 ° C), очевидно, уменьшат скорость разряда Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. При -20? электролит в точке замерзания, скорость заряда сильно снизится.При низкой температуре (ниже -15 ° C) заряд поднимет внутреннее давление газа и, возможно, откроет предохранительный клапан. Температура окружающей среды от 5? До 30? лучший диапазон для эффективного заряда. Обычно с повышением температуры эффективность заряда повышается. Но когда температура поднимется до 45? или выше, качество материалов в батарее ухудшится, и срок службы батареи значительно сократится.


Как "перезаряд" влияет на производительность аккумулятора?

«Избыточный заряд» описывается как непрерывная зарядка после полной зарядки аккумулятора определенным методом зарядки.Поскольку уровень емкости при положительной полярности выше, чем при отрицательной полярности, при положительной полярности будет генерироваться кислород, который может быть составлен из кадмия, полученного при отрицательной полярности через сепаратор. В общем случае внутреннее давление не будет значительно увеличиваться, однако, если зарядный ток, подаваемый на аккумулятор, слишком велик, время зарядки очень велико и, наконец, кислород не может быть израсходован вовремя, аккумулятор будет поврежден. из-за повышения давления, деформации батареи, утечки и т. д.Однозначно снизится и производительность аккумулятора


Как «Чрезмерный разряд» влияет на производительность аккумулятора?

Если напряжение элемента достигает расчетного значения, это означает, что аккумулятор разрядил сохраненную емкость, но, тем не менее, процесс разряда является непрерывным, что приведет к чрезмерной разрядке. Обычно конечное напряжение можно определить по току разряда, например, конечное напряжение установлено на уровне 1,0 В / элемент, а при разряде 0,2–2 ° C и 0.8 В / элемент при 3 ° C или более, например 5C или 10C. Чрезмерный разряд может вызвать катастрофу, особенно при сильном токе или многократном чрезмерном разряде. Обычно чрезмерная разрядка может вызвать повышение внутреннего давления в ячейке, и обратимость материалов активности как в положительном, так и в отрицательном смысле будет нарушена. Даже при зарядке восстанавливается только часть, и емкость явно уменьшается.


Как короткое замыкание влияет на работу аккумулятора?

Шунтирование любых проводящих материалов с внешними клеммами батареи приведет к короткому замыканию.В зависимости от аккумуляторной системы короткое замыкание может иметь серьезные последствия, например повышение температуры электролита или повышение внутреннего давления газа. Если значение внутреннего давления газа превышает ограничение срока службы крышки элемента, электролит вытечет, что серьезно повредит аккумулятор. Если безопасная вентиляция не сработает, произойдет даже взрыв. Поэтому не замыкайтесь.


Каковы характеристики никель-кадмиевого аккумулятора?

      • Низкая стоимость;
      • Отличная выносливость при перезарядке;
      • Отличная быстрая зарядка;
      • Длительный срок службы;
      • Широкий температурный диапазон;
      • Саморазряд средней степени;
      • Хорошие показатели безопасности.

Каковы характеристики никель-металлогидридной батареи?

      • Низкая стоимость;
      • Хорошая быстрая зарядка;
      • Длительный срок службы;
      • Нет накопления в памяти;
      • Зеленые источники энергии, без загрязнения;
      • Широкий температурный диапазон;
      • Хорошие показатели безопасности.

Каковы характеристики литий-ионного аккумулятора?

      • Высокая плотность энергии;
      • Высокое рабочее напряжение;
      • Нет накопления в памяти;
      • Длительный срок службы;
      • Без загрязнения;
      • Легкий вес;
      • Очень низкая скорость саморазряда.

Каковы характеристики литий-ионного полимерного аккумулятора?

      • Нет жидкого электролита, поэтому никогда не протекайте;
      • Может иметь различную форму;
      • Может быть изготовлен из тонкой батареи, например, 3,6 В, 400 мАч, толщина может уменьшиться до 0,5 мм;
      • Высокое напряжение в аккумуляторе: несколько аккумуляторов с жидким электролитом можно соединить последовательно, чтобы получить только высокое напряжение; литий-полимерный аккумулятор может получать высокое напряжение в ячейке посредством многопользовательской комбинации;
      • Емкость литий-полимерных аккумуляторов одинакового объема в два раза больше, чем у литий-ионных аккумуляторов.

Каковы характеристики литиевой батареи MnO2 и Li-SOCL2?

      • Высокая плотность энергии;
      • Длительный срок хранения;
      • Широкая рабочая температура;
      • Хорошая герметичность;
      • Постоянное напряжение разряда

Почему аккумуляторные батареи имеют нулевое или низкое напряжение?

(1) Напряжение одной из ячеек равно 0 В;

(2) Свечи имеют короткое замыкание, обрыв или плохой контакт;

(3) Провода отведены от пайки или плохо припаяны;

(4) Неправильное соединение аккумулятора или контакты соединительных пластин отсутствуют, плохо приварены или сломаны.


Меры предосторожности:

1. Внимательно прочтите спецификацию или проконсультируйтесь, как правильно использовать.
2. В соответствии с индикацией электроприбора правильно установите положительный и отрицательный полюсы аккумулятора.
3. Не используйте вместе новую и старую батареи или батареи другого типа и модели.
4. Не заряжайте основную батарею.
5. Не нагревайте и не разбирайте аккумулятор, даже не бросайте его в огонь или воду.
6.Не допускайте короткого замыкания в случае взрыва батареи, протечки или других травм.
7. При обнаружении исключительных условий, таких как ужасный запах, протечка, трещины и деформация корки батареи, немедленно прекратите использование батареи.
8. Поместите аккумулятор в недоступном для детей месте.
9. Если вытекшая жидкость попала в глаза, тщательно промойте глаза чистой водой не менее 15 минут, приподнимая верхние и нижние веки, пока не исчезнут следы химического вещества. Обратитесь за медицинской помощью.
10.Если электрический прибор не используется в течение длительного времени, выньте аккумулятор и храните его в прохладном, хорошо вентилируемом месте.


Почему литий-ионный аккумулятор имеет нулевое напряжение?

Из соображений безопасности наш литий-ионный аккумулятор имеет защиту печатной платы, которая защищает аккумуляторные блоки от чрезмерной зарядки и разрядки. Когда литий-ионный аккумулятор перезаряжается или разряжается, печатная плата автоматически отключается. Тогда вы можете обнаружить, что аккумулятор имеет нулевое напряжение.Это не означает, что аккумулятор разряжен. Вы можете просто зарядить его с помощью нашего зарядного устройства, и все вернется в норму. Убедитесь, что используете рекомендованные зарядные устройства batteryspace. Мы не несем ответственности за зарядные устройства других производителей. Однако это не относится к батарее, которая не заряжалась более двух месяцев. Вы должны заряжать аккумулятор каждые 2 месяца, чтобы он оставался свежим, если вы не используете его.


Как восстановить низкое напряжение аккумуляторной батареи 7,2–9,6 В NMh (уровень 0,5 В на элемент) методом электрошока?

Если напряжение NiMH аккумулятора меньше 1.0 В / элемент. Это не означает, что батарея неисправна или зарядное устройство не может распознать батарею. Ударьте аккумулятор или батарею от адаптера переменного тока 12 В постоянного тока 0,5 А в течение 1 минуты. Тогда ваше зарядное устройство распознает элемент или батарею и сможет заряжать номинальным зарядным током. Дополнительная информация, пожалуйста, скачайте инструкцию, как восстановить NiMH элемент / NiMH блок.


Как ухаживать за аккумуляторной батареей Powerizer Nimh / Nicd:

Все перезаряжаемые никель-кадмиевые / никель-металлгидридные аккумуляторы, которые мы отправляем, имеют , а не полностью заряженные.Это связано с соображениями безопасности при транспортировке. Чтобы аккумулятор (аккумулятор) прослужил вам долгое время, вам необходимо выполнить следующие действия, когда вы получите нашу аккумуляторную батарею (аккумулятор).

Для никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов (упаковка):

  1. Перед использованием полностью зарядите аккумулятор (блок).
  2. Полностью разрядите аккумулятор (блок) (до 1,0 В на элемент), прежде чем заряжать его снова или пока он не перестанет работать с вашим устройством.
  3. Повторите шаги 1 и 2 четыре (4) раза, чтобы подготовить аккумулятор, чтобы он мог достичь своей полной емкости
  4. Мы рекомендуем заряжать аккумулятор (блок) не реже одного раза в 2 месяца, чтобы поддерживать емкость аккумулятора.


Как ухаживать за литиевым аккумулятором Powerizer?

Загрузите литий-ионный аккумулятор Take Care.pdf


Какой аккумулятор самый лучший?

Ниже приводится сводная информация о силе и ограничениях популярных сегодня аккумуляторных систем. Хотя плотность энергии имеет первостепенное значение, другими важными атрибутами являются срок службы, характеристики нагрузки, требования к техническому обслуживанию, затраты на саморазряд и безопасность.Никель-кадмиевый аккумулятор - это первая аккумуляторная батарея небольшого формата, которая является стандартом, с которым обычно сравнивают другие химические вещества. Тенденция - к системам на основе лития.

Никель-кадмиевый - зрелый, но с умеренной плотностью энергии. Никель-кадмиевые используются там, где важны длительный срок службы, высокая скорость разряда и расширенный температурный диапазон. Основные области применения - двусторонняя радиосвязь, биомедицинское оборудование и электроинструменты. Никель-кадмий содержит токсичные металлы.

Металлогидрид никеля - имеет более высокую удельную энергию по сравнению с никель-кадмиевым за счет сокращения срока службы.Нет токсичных металлов. Приложения включают мобильные телефоны и портативные компьютеры. NiMH рассматривается как ступенька к системам на основе лития.

Свинцово-кислотный - наиболее экономичный для мощных систем, где вес не имеет значения. Свинцово-кислотный - предпочтительный выбор для больничного оборудования, инвалидных колясок, аварийного освещения и систем ИБП. Свинцово-кислотный недорогой и прочный. Он занимает уникальную нишу, которую сложно заменить другими системами.

Литий-ионный - самая быстрорастущая аккумуляторная система; предлагает высокую плотность энергии и малый вес.Схема защиты необходима для ограничения напряжения и тока по соображениям безопасности. Приложения включают ноутбуки и сотовые телефоны. Доступны сильноточные версии для электроинструментов и медицинских устройств.

В таблице 1 приведены характеристики распространенных батарей. Цифры основаны на средних рейтингах на момент публикации. Литий-ионный делится на три версии: традиционный кобальт, который обычно используется в сотовых телефонах, фотоаппаратах и ​​ноутбуках; марганец (шпинель), которым питаются высокопроизводительные электроинструменты, и новый фосфат, который прямо конкурирует со шпинелью.Литий-ионный полимер не выделен в отдельную систему. Его уникальная конструкция работает так же, как и литий-ионный на основе кобальта.

Таблица 1: Характеристики обычно используемых аккумуляторных батарей.

1) Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи зависит от номинала мАч, проводки и количества ячеек. Схема защиты литий-ионная добавляет около 100 мВт.
2) На основе размера ячейки 18650. Размер и конструкция ячейки определяют внутреннее сопротивление.Элементы большего размера могут иметь импеданс <15 мОм,
3) Срок службы батареи зависит от регулярного обслуживания батареи. Несоблюдение периодических циклов полной разрядки может сократить срок службы в три раза.
4) Срок службы зависит от глубины разряда. Мелкие разряды обеспечивают больше циклов, чем глубокие разряды.
5) Саморазряд максимален сразу после зарядки, а затем спадает. Потеря емкости никель-кадмий составляет 10% в первые 24 часа, а затем снижается примерно до 10% каждые 30 дней.Высокая температура увеличивает саморазряд.
6) Цепи внутренней защиты обычно потребляют 3% накопленной энергии в месяц.
7) Традиционное номинальное напряжение 1,25 В; 1,2 В чаще используется для согласования с литий-ионным (3 последовательно = 3,6 В).
8) Литий-ионный аккумулятор часто имеет номинальное напряжение выше 3,6 В. На основе среднего напряжения под нагрузкой.
9) Возможность сильноточных импульсов; нужно время, чтобы восстановить силы.
10) Относится только к разряду; диапазон температур заряда более ограничен.Обеспечивает меньшую производительность при более низких температурах.
11) Техническое обслуживание может осуществляться в форме «выравнивающего» или «добавочного» заряда для предотвращения сульфатации.

Ссылка на: Исидор Бухманн, генеральный директор Cadex Electronics Inc., Ванкувер, Британская Колумбия.


Как заменить новый датчик уровня топлива в литий-ионном аккумуляторе?

Нажмите здесь, чтобы загрузить инструкцию


.Перезаряжаемый аккумулятор

- wikiwand

Для более быстрой навигации этот iframe предварительно загружает страницу Wikiwand для Аккумуляторная батарея .

Подключено к:
{{:: readMoreArticle.title}}

Из Википедии, свободной энциклопедии

{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}} Эта страница основана на статье в Википедии, написанной участники (читать / редактировать).
Текст доступен под Лицензия CC BY-SA 4.0; могут применяться дополнительные условия.
Изображения, видео и аудио доступны по соответствующим лицензиям.
{{current.index + 1}} из {{items.length}}

Спасибо за жалобу на это видео!

Пожалуйста, помогите нам решить эту ошибку, написав нам по адресу support @ wikiwand.com
Сообщите нам, что вы сделали, что вызвало эту ошибку, какой браузер вы используете и установлены ли у вас какие-либо специальные расширения / надстройки.
Спасибо! .

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Схематический символ батареи

Аккумулятор преобразует химическую энергию в электрическую с помощью химической реакции. Обычно химические вещества хранятся внутри батареи. Он используется в цепи для питания других компонентов. Батарея производит электричество постоянного тока (DC) (электричество, которое течет в одном направлении и не переключается взад и вперед).

Использование электричества из розетки в здании дешевле и эффективнее, но аккумулятор может обеспечивать электричеством в районах, где нет распределения электроэнергии.Это также полезно для движущихся вещей, например электромобилей и мобильных телефонов.

Батареи могут быть первичными или вторичными. Первичная цепь выбрасывается, когда она больше не может обеспечивать электричество. Вторичный аккумулятор можно заряжать и использовать повторно.

Батарея может состоять из одной ячейки или нескольких элементов . Каждая ячейка имеет анод, катод и электролит. Электролит - это основной материал внутри батареи. Часто это кислота, к которой прикасаться опасно.Анод реагирует с электролитом с образованием электронов (это отрицательный конец или конец -). Катод реагирует с электролитом и забирает электроны (это положительный конец или + ). [1] Электрический ток возникает, когда провод соединяет анод с катодом, а электроны перемещаются от одного конца к другому. (Но аккумулятор может быть поврежден просто проводом, соединяющим два конца, поэтому между двумя концами также необходима нагрузка .Нагрузка - это то, что замедляет электроны и обычно делает что-то полезное, например, лампочка в фонарике или электроника в калькуляторе). [2]

Батареи, подключенные параллельно - показаны на схеме и на чертеже

Электролит может быть жидким или твердым. Батарея называется аккумулятором с влажным или сухим элементом, в зависимости от типа электролита.

Химические реакции, происходящие в батарее, являются экзотермическими реакциями. Этот тип реакции вызывает тепло.Например, если вы оставите ноутбук включенным на долгое время, а затем прикоснетесь к аккумулятору, он будет теплым или горячим.

Аккумуляторная батарея заряжается путем обращения вспять химической реакции, происходящей внутри батареи. Но перезаряжаемый аккумулятор можно заряжать только определенное количество раз (время зарядки). Даже встроенные батареи нельзя заряжать вечно. Более того, каждый раз, когда батарея заряжается, ее способность удерживать заряд немного снижается. Неперезаряжаемые батареи нельзя заряжать, так как могут вытечь различные вредные вещества, например гидроксид калия.

Элементы могут быть подключены, чтобы сделать батарею большего размера. Соединение плюса одной ячейки с минусом следующей ячейки называется соединением их последовательно . Напряжение каждой батареи складывается. Две батареи по шесть вольт, соединенные последовательно, будут составлять 12 вольт. [3]

Соединение плюса одной ячейки с плюсом другой, а минус с минусом называется соединением их параллельно . Напряжение остается прежним, но ток складывается.Напряжение - это давление, проталкивающее электроны по проводам, оно измеряется в вольтах. Ток - это то, сколько электронов может пройти одновременно, он измеряется в амперах. Комбинация тока и напряжения - это мощность (ватты = вольт x ампер) батареи.

Батареи бывают разных форм, размеров и напряжений.

Элементы AA, AAA, C и D, включая щелочные батареи, имеют стандартные размеры и форму и имеют напряжение около 1,5 В. Напряжение ячейки зависит от используемых химикатов.Электрический заряд, который он может передать, зависит от размера ячейки, а также от химических веществ. Заряд аккумулятора обычно измеряется в ампер-часах. Поскольку напряжение остается неизменным, больший заряд означает, что более крупный элемент может подавать больше ампер или работать в течение более длительного времени.

Первая батарея была изобретена в 1800 году Алессандро Вольта. В наши дни его аккумулятор называют гальваническим. [4]

В современных небольших батареях жидкость иммобилизируется в виде пасты, и все это помещается в герметичный корпус.Из-за этого ничего не может вылиться из аккумулятора. В более крупных аккумуляторах, таких как автомобильные, все еще есть жидкость, и они не герметичны. Разновидность батареи, в которой в качестве электролита используются расплавленные соли, была изобретена во время Второй мировой войны.

  • Сухие элементы, элементы, не содержащие жидкости (или содержащие иммобилизованную жидкость, такую ​​как паста или гель) в качестве электролита
    • Первичная ячейка, ячейки, которые нельзя перезарядить
      • Щелочная батарея, «щелочная», не перезаряжаемая
      • Батарея ртутная, неперезаряжаемая
      • Аккумулятор Leclanche, сверхтяжелый, не перезаряжаемый
      • Литиевая батарейка, неперезаряжаемая, «таблетка»
      • Батарея из оксида серебра, неперезаряжаемая, батарейка для часов
      • Вольтаическая свая, первая батарея Аллесандро Вольтаса
    • Вторичный элемент, элементы, которые можно заряжать
  • Влажные элементы, элементы, содержащие жидкость в качестве электролита
  • Топливный элемент, перезаряжаемый за счет добавления топлива

Топливные элементы и солнечные элементы не являются батареями, потому что они не накапливают энергию внутри себя.

Конденсатор не является батареей, потому что он не накапливает энергию в химической реакции. Конденсатор может накапливать электричество и производить электричество намного быстрее, чем батарея, но обычно он стоит слишком дорого, чтобы сделать его настолько большим, насколько может быть батарея. Ученые и инженеры-химики работают над улучшением конденсаторов и аккумуляторов для электромобилей.

Небольшие электрические генераторы, управляемые руками и ногами, могут обеспечивать питание небольших электрических устройств. Радиоприемники с часовым механизмом, заводные фонари и аналогичные устройства также имеют заводную пружину для хранения механической энергии.

.

NiMH аккумуляторы Ответы на общие вопросы

Q: Что означает NiMH?

A: Материал - никель-металлогидрид (NiMH), который имеет много преимуществ по сравнению с другими конструкционными материалами батарей.

Q: Что подразумевается под аккумуляторной памятью?

A: Старое поколение и батареи с другим химическим составом подвержены эффекту памяти. Это когда аккумулятор должен быть полностью разряжен перед подзарядкой или его емкость уменьшается. Аккумуляторы NIMH нового поколения не обладают эффектом памяти и могут заряжаться в любое время в течение цикла использования.Если вы не уверены в уровне заряда или состоянии аккумулятора, зарядите его.

Q: Что означает номинальная емкость мАч?

A: Это номинальная емкость накопителя энергии mAh = «миллиампер-часы». Так что, если вы сравниваете батареи с батареей AA с номиналом 2000 мАч, он будет иметь вдвое большую емкость, чем номинал 1000 мАч.

В: Какое применение лучше всего подходит для NiMH аккумуляторов?

A: NiMH относится практически ко всем приложениям, где существует высокий спрос и потребление энергии.Самые популярные приложения - цифровые фотоаппараты, фонарики и игрушки. Если вы постоянно покупаете щелочные батареи для какого-либо применения, вам следует подумать об использовании никель-металлгидридных аккумуляторных батарей.

В: Сколько раз можно заряжать NiMH аккумулятор?

A: Перезаряжаемые батареи AA меньшей емкости от 1700 до 2000 мАч можно заряжать до 1000 раз в режиме медленной зарядки в течение ночи, а аккумуляторы от 2100 до 2400 мАч можно заряжать до 600-800 раз в режиме медленной зарядки в течение ночи.

Новые аккумуляторные батареи AA большей емкости на 2500 мАч имеют большую емкость, но их можно заряжать только около 500 раз в ночном режиме. Увеличение емкости или быстрая зарядка всегда уменьшают количество циклов. Каждая ячейка, доступная на рынке, емкостью более 2100 мАч будет иметь менее 1000 циклов зарядки.

В: Какие приложения не подходят для использования NiMH аккумуляторов?

A: Любая ситуация, когда аккумулятор не используется в течение 30 дней или устройства с низким потреблением энергии, например, дымовые извещатели, аварийные фонарики, часы, пульты дистанционного управления телевизора и т. Д.

В: Почему никель-металлгидридные батареи не работают в некоторых приложениях, например, в пожарной сигнализации?

A: NiMH аккумуляторы саморазряжаются примерно на 1% в день, поэтому при использовании в устройстве с низким энергопотреблением или в режиме ожидания заряда аккумулятора хватит примерно на 90 дней, прежде чем потребуется подзарядка.

В: Могу ли я использовать в своем электронном устройстве аккумулятор емкостью более высокий номинал (например, 1800 мАч вместо 2000 мАч)?

A: Да, емкость мАч продлит время работы между подзарядками. Аккумулятор с более высоким номиналом мАч не влияет на электронные устройства, за исключением того, что они допускают более длительное использование.

В: Почему батареи AA и AAA рассчитаны на 1,2 В, а щелочные батареи - на 1,5 В?

A: Фактически, в процессе разрядки щелочные батареи в среднем составляют около 1,2 вольт. Основное отличие состоит в том, что щелочная батарея начинается с 1,5 вольт и постепенно падает до менее 1,0 вольт. Батареи NiMH остаются под напряжением около 1,2 В почти 80% своего цикла разряда. Когда щелочные батареи разряжаются до 50% емкости, они вырабатывают более низкое напряжение, чем никель-металлгидридные батареи.

В: Что вы НИКОГДА не хотите делать со сменными батареями?

А:

  • Никогда не используйте одновременно батареи разных производителей
  • Никогда не используйте одновременно батареи разной емкости
  • Никогда не используйте вместе батареи разного химического состава, например, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные, литиевые и т. Д.
  • Никогда не роняйте батарею, если вы можете помочь, так как NiMH батареи довольно легко повреждаются внутри
  • Никогда не храните NiMH в холодильнике
  • Никогда не подвергать воздействию высоких температур

В: Теряют ли NiMH аккумуляторы со временем емкость?

A: Да, но ничего радикального.Приблизительно от 10 до 15% емкости аккумулятора мАч будет потеряно на уровне заряда от 400 до 800. Это будет сильно варьироваться в зависимости от качества батареи и зарядного устройства, а также от того, как потребитель обращается с батареями.

Q: Когда я получу свои аккумуляторы, мне нужно будет их зарядить?

A: Да, перед первым использованием вам необходимо полностью зарядить NiMH аккумуляторы. Обратите внимание, что для новых никель-металлгидридных аккумуляторов часто необходимо циклически перезаряжать их не менее трех-пяти или более 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 до тех пор, пока аккумуляторы не структурируются внутри.

Q: Есть ли разница в зарядных устройствах. т.е. быстро, медленно, с микропроцессорным управлением и т. д.?

A: Да, сегодня на рынке есть разные зарядные устройства. Если зарядное устройство было разработано и продано в течение последних двух лет и специально предназначено для зарядки NiMH аккумуляторов, вы, вероятно, в порядке.В большинстве новых зарядных устройств для управления зарядом используется небольшой компьютерный чип, и вы должны получать не менее 500 зарядов от ваших батарей. Если нет, купите новое зарядное устройство. Некоторые из безымянных батарей иногда имеют короткий срок службы. Быстрые зарядные устройства также имеют тенденцию сокращать время автономной работы до менее 500 зарядов.

Q: Как утилизировать старые NiMH батареи?

A: Это просто! Хотя в большинстве штатов это безопасно и законно утилизировать NiMH аккумулятор вместе с обычным мусором, мы всегда поощряем переработку, когда это возможно.

Магазин NiMH аккумуляторы

Была ли эта информация полезной? Подпишитесь, чтобы получать обновления и предложения.

.

Смотрите также