Компьютерные аккумуляторы кислотные: аккумуляторы компьютерные кислотные неповрежденные отработанные

Содержание

Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике | Батарейки и аккумуляторы | Блог

Аккумуляторы окружают нас повсеместно. Их можно встретить как в привычных каждому пользователю мобильных гаджетах, так и в сложных системах резервного электропитания. В каждой из областей используется свой тип аккумуляторной батареи, в которой ее характеристики «раскрываются» наилучшим образом. В данном материале поговорим о типах аккумуляторных элементов, областях применения и основных правилах эксплуатации.

Аккумуляторы. Общие принципы

По историческим меркам аккумулятор — довольно «молодое» изобретение, которому немногим более 160 лет. Основной принцип работы любого аккумуляторного элемента — протекание в нем обратимой электрохимической реакции, т. е. при приложении к контактам элемента  постоянного напряжения, на его пластинах (электродах) накапливается электрическая энергия, при приложении нагрузки — происходит ее расходование. Причем протекает такая реакция на протяжении большого количества циклов заряда/разряда. Как правило, возможное количество перезарядок  зависит от типа аккумуляторного элемента, но в среднем, современный аккумулятор способен обеспечить 300–1000 полных циклов.

Работоспособным считается аккумулятор, остаточная емкость которого составляет 70–80 % от начальной. Элементы с меньшими показателями остаточной емкости считаются непригодными для дальнейшей эксплуатации, поскольку не могут обеспечить расчетную автономность.

Какого бы типа не был аккумулятор, костяк конструкции и основной принцип действия у них остается неизменным. В каждом аккумуляторе есть два электрода (положительный и отрицательный, иначе именуемые анод и катод), погруженные в специальную среду — электролит, являющуюся прекрасным «поставщиком» ионов вследствие электролитической диссоциации.

Ион — атом или молекула, несущая на себе электрический заряд. Если ион положительно заряжен — его называют катион, если отрицательно — анион.

В зависимости от используемого материала электродов и применяемого типа электролита существуют различные вариации аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет свои конструкционные и эксплуатационные особенности. Ниже поговорим о наиболее распространенных типах аккумуляторов, сферах их применения и особенностях эксплуатации.

Свинцовые аккумуляторы

Несмотря на преклонный возраст технологии, свинцовые аккумуляторы до сих пор успешно применяются в системах резервного питания, автомобильном транспорте, системах аккумулирования возобновляемых источников энергии (солнечная и ветряная энергетика, гидроэнергетика и т. д.).

Как видно из названия, в качестве основного материала, из которого изготавливают электроды, выступает свинец. Точнее, для производства положительных электродов — просто свинец, а для изготовления отрицательных электродов — оксид свинца. В качестве электролита, как правило, выступает раствор серной кислоты.

Существует большое количество конструкций свинцового аккумулятора, направленных на улучшение его эксплуатационных характеристик. Поскольку свинец сам по себе достаточно мягкий металл с невысокой физической прочностью, в чистом виде он слабо противостоит вибрационным нагрузкам, поэтому для использования аккумуляторов, например, в транспорте, в сплав свинца добавляют кальций, делающий структуру металла более прочной.

Для использования свинцового аккумулятора в источниках бесперебойного питания, дабы не допустить контакт пользователя с кислотой, исключить необходимость обслуживания, а также не создавать условия для взрыва водорода, выделяемого из АКБ, при ее заряде, используют свинцовые аккумуляторы определенного типа. Такими аккумуляторами являются источники питания типа AGM (Absorbent Glass Mat), в которых абсорбированным электролитом (не жидким) пропитан специальный пористый мат из стекловолокна.

Довольно часто свинцовые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM, ошибочно называют гелевыми. На самом деле это не так. Гелевые аккумуляторы — отдельная ветвь развития свинцовых источников питания.

Аккумуляторы, электролитом в которых выступает раствор серной кислоты в желеобразном состоянии, называются гелевыми. Они рассчитаны на медленную отдачу энергии, поэтому основная область их применения — использование в инертных системах накопления и расходования электроэнергии (солнечная энергетика, питание моторов кресел для инвалидов, гольф-каров и т. д.).

К неоспоримым преимуществам свинцовых аккумуляторов относятся их невысокая стоимость и возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды (от - 40 до + 40 ° С).

Один свинцовый аккумуляторный элемент выдает напряжение порядка 2 В и способен выдать удельной энергии из расчета 30–60 Вт*ч с 1 кг массы, что в сравнении с другими типами — достаточно мало. Такие аккумуляторы имеют высокие значения саморазряда, а их глубокий разряд приводит к разрушению и осыпанию пластин электродов и безвозвратной порче аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Следующим типом аккумуляторных элементов, активно использующихся во многих сферах, являются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Их можно встретить в детских игрушках, пультах управления, фонариках, ручном аккумуляторном электроинструменте и т. д.

Конструкция элемента не претерпела изменений, только в качестве материала для изготовления электродов используются никель и кадмий, а точнее гидраты закиси этих металлов. В качестве электролита применяют гидроксид калия. Один элемент на основе этих металлов может выдать напряжение 1,2–1,35 В, а значение удельной энергии находится в диапазоне 40–80 Вт*ч/кг.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — одни из самых морозоустойчивых. Они работают без существенной потери своей емкости при температурах, близких к –50 ° С, к тому же, абсолютно не боятся глубокого разряда, и после цикла зарядки полностью восстанавливают свои эксплуатационные характеристики.

Хранить NiCd аккумуляторы рекомендуется полностью разряженными.

К отрицательным моментам относят их малую удельную емкость, высокий саморазряд, длительное время зарядки (восполнять энергию нужно малыми зарядными токами) и ярко выраженный «эффект памяти».

Чтобы не испортить аккумулятор, его необходимо заряжать только после полного разряда! Пренебрежение этим правилом повлечет быструю потерю емкости и выход элемента из строя.

Заряжают NiCd-элементы малыми зарядными токами, значения которых составляет порядка 10 % от емкости аккумулятора.

Логическим продолжением никель-кадмиевых аккумуляторов стали никель-металлогидридные (NiMH) элементы питания. В них учтены и практически устранены недостатки предшественников. Аккумуляторы при тех же массогабаритных показателях имеют большую в 2–3 раза емкость, обладают высокой надежностью, с легкостью переносят глубокий разряд и перезаряд, менее подвержены эффекту памяти.

Немаловажную роль в популяризации и широком распространении NiMH элементов сыграл тот факт, что они не содержат в своем составе кадмия, очень вредного для окружающей среды металла. Следовательно, с повестки дня снимаются вопросы правильного хранения и утилизации таких элементов.

Для производства анода используют гидрид никеля с лантаном или литием — так называемый металлогидридный электрод. В качестве катода — оксид никеля. Электролитом выступает соединение гидроксида калия.

Заряжают никель-металлогидридные аккумуляторы большими (в сравнении с NiCd-элементами) токами, величины которых составляют порядка 20–25 % от емкости аккумулятора, но очень важно контролировать температуру элемента во время заряда. Если она превышает 45 °С, нужно немедленно прервать процесс зарядки, в противном случае существует риск порчи элемента.

Зарядку для NiMH-аккумуляторов можно использовать в паре с NiCd-элементами. Обратная совместимость недопустима! Алгоритмы зарядки никель-кадмия более примитивны, они могут причинить вред NiMH-элементу.

Никель-металлогидридные аккумуляторы хранят полностью заряженными. Поскольку этому типу элементов присущ высокий саморазряд, для сохранения работоспособности элемента его нужно периодически подвергать полному циклу разряда/заряда.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используют в тех же сферах, что и никель-кадмиевые, однако, благодаря повышенной емкости, их охотно применяют в фототехнике, использующей для питания элементы типа АА и ААА.

NiMH элементы — самые морозоустойчивые. Они без проблем переносят эксплуатацию при экстремально низких температурах, достигающих -60 °С. По этой причине их довольно успешно применяют в электроинструменте, используемом при выполнении работ на открытом воздухе в зимнее время.

Один элемент генерирует 1,2–1,25 в ЭДС, а его удельная энергия составляет 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчетный «потолок» этого параметра находится на уровне 300 Вт*ч/кг, но видимо технологии производства NiMH-элементов, еще не до конца совершенны.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные мобильные устройства уже сложно представить без литий-ионных аккумуляторов. Именно их разработка дала мощный толчок к развитию легких и миниатюрных решений источников питания, и, как следствие, миниатюризации всего сегмента мобильных гаджетов.

Сильными сторонами Li-ion являются высокая плотность аккумулируемой энергии, ее удельное значение, в большинстве случаев, составляет солидные 280 Вт*ч/кг, недостижимые при использовании аккумуляторов другого типа. Именно по этой причине Li-ion аккумуляторы используются не только для питания персональных гаджетов, но и для приведения в движение различных самокатов, велосипедов с электродвигателем и даже автомобилей.

Справедливости ради следует сказать, что «литий-ионный аккумулятор» — это обобщенное название целой группы электрохимических элементов, переносчиком заряда в которых выступают ионы лития. Разница заключается в составе материала катода и типе электролита.

Наибольшее распространение в бытовом сегменте получили литий-полимерные аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется специальный твердый полимер, а катодный и анодный материал нанесены на тонкие слои алюминиевой и медной фольги соответственно. Такое конструктивное решение позволяет производить аккумуляторы любой формы и размера, изящно «вписывая» их в разрабатываемые устройства.

Существенный недостаток твердого полимера — его плохая проводимость при нормальной температуре окружающей среды (+ 25 °С). Наилучшие показатели достигаются при увеличении температуры до + 60 °С, а это уже опасно с точки зрения обычного использования. Поэтому производители идут на небольшие ухищрения, добавляя к полимеру электролит в жидком или желеобразном состоянии.

Существенное отличие конструкции литий-ионных аккумуляторов от традиционной конструкции заключается в обязательном наличии разделительного сепаратора, исключающего свободное перемещение ионов лития, в моменты, когда аккумулятор не используется.

Другой элемент, который должен обязательно присутствовать в схеме аккумулятора — BMS-контроллер (Battery Management System), отвечающий за корректную и сбалансированную зарядку ячеек аккумулятора.

Li-ion аккумуляторы при высокой удельной емкости обладают малым весом. Для их зарядки нужно не так уж много времени. У них практически отсутствует эффект памяти и саморазряд. К аккумуляторам литий-ионного типа не предъявляется особых требований к соблюдению циклов заряда/разряда. Заряжать их можно в любое удобное время, не привязываясь к величине остаточного заряда элемента. Хранить Li-ion батареи рекомендуется наполовину заряженными.

Самым существенным недостатком литий-ионного элемента является его категорическое «нежелание» полноценно работать при отрицательных температурах. Эксплуатация литиевого элемента на морозе очень быстро приблизит его выход из строя.

аккумуляторы компьютерные кислотные неповрежденные отработанные

×

Оставьте заявку на разработку паспорта «аккумуляторы компьютерные кислотные неповрежденные отработанные »

Ваше имя

Ваш телефон *

Ваш email

Ваш регион г. Санкт-Петербургг. МоскваРеспублика АдыгеяРеспублика АлтайРеспублика БашкортостанРеспублика БурятияРеспублика ДагестанРеспублика ИнгушетияКабардино-Балкарская республикаРеспублика КалмыкияКарачаево-Черкесская республикаРеспублика КарелияРеспублика КомиРеспублика Крым Республика Марий ЭлРеспублика МордовияРеспублика Саха (Якутия)Республика Северная Осетия — АланияРеспублика ТатарстанРеспублика ТываУдмуртская республикаРеспублика ХакасияЧеченская республикаЧувашская республикаАлтайский крайЗабайкальский крайКамчатский крайКраснодарский крайКрасноярский крайПермский крайПриморский крайСтавропольский крайХабаровский крайАмурская областьАрхангельская областьАстраханская областьБелгородская областьБрянская областьВладимирская областьВолгоградская областьВологодская областьВоронежская областьИвановская областьИркутская областьКалининградская областьКалужская областьКемеровская областьКировская областьКостромская областьКурганская областьКурская областьЛенинградская областьЛипецкая областьМагаданская областьМосковская областьМурманская областьНижегородская областьНовгородская областьНовосибирская областьОмская областьОренбургская областьОрловская областьПензенская областьПсковская областьРостовская областьРязанская областьСамарская областьСаратовская областьСахалинская областьСвердловская областьСмоленская областьТамбовская областьТверская областьТомская областьТульская областьТюменская областьУльяновская областьЧелябинская областьЯрославская областьМоскваСанкт-ПетербургСевастопольЕврейская автономная областьНенецкий автономный округХанты-Мансийский автономный округ - ЮграЧукотский автономный округЯмало-Ненецкий автономный округ

Отправить

Кислотные аккумуляторы; чтобы больше не было отвратительно читать то что люди о них пишут

Случайно узрел статью с комментариями к ней, и так злость во мне закипела по поводу безграмотности людей в области кислотных (свинцовых в простонародье) аккумуляторов, что не выдержал и решил написать «гикам» (чтобы быть гиком, как оказывается, мало купить дорогой телефон) краткую статью об аккумуляторах. С рассмотрением тех ошибок, которые мне постоянно мусолят глаза и вызывают праведное желание их исправить.

Начнем с названия. Я очень часто вижу что тремя буквами А-К-Б называют все что можно зарядить, абсолютно любой аккумулятор. Особенно тремя буквами люди любят называть аккумуляторы типа Li-ion. На самом-же деле АКБ аббревиатура от Аккумуляторная Кислотная Батарея. Под ними подразумевается лишь один тип аккумулятора — свинцовый кислотный. С современной точки зрения это название вызывает некоторый когнитивный диссонанс т.к. на данный момент значение слова «батарейка» т.е. гальванического элемента который зарядить нельзя перешло на слово «батарея». И получается как будто бы из-за слова «аккумуляторная» это аккумулятор который зарядить можно, а из-за слова «батарея» это как будто батарейка которую зарядить нельзя. В реальности-же батарея — просто цепь гальванических элементов и со словом «батарейка» имеет общий лишь корень.

Далее перейдем к некоторым мифам, а именно главный миф — АКБ для автомобиля имеет некие существенные отличия от АКБ для ИБП. И вот нельзя их применять и там и там.

С химической точки зрения любые АКБ абсолютно одинаковы. Как-же они устроены? Очень кратко — если аккумулятор заряжен, то один электрод представляет собой свинцовую решетку с нанесенной на нее пастой из PbO2, второй -такую-же решетку с пастой губчатого свинца. Электролитом служит раствор серной кислоты. В процессе разряда PbO2 восстанавливается и взаимодействуя с серной кислотой образует PbSO4. Свинец на другом электроде окисляется и опять-же образует PbSO4. В конце разрядки мы имеем обе решетчатые пластины заполненные (более или менее) сульфатом свинца. При зарядке аккумулятора происходит электролиз и из сульфата свинца вновь образуется диоксид и металлический свинец. Конечно-же, тут нужно подчеркнуть, что электроды при этом не равны и путать их полярность не стоит т.к. еще на стадии производства в намазку электродов вводятся соответствующие добавки, улучшающие их эксплуатационные свойства. При этом добавки полезные для одного электрода вредны для другого. В очень старые времена, где-то в начале прошлого века, в условиях простых аккумуляторов, вероятно, была допустима переполюсовка аккумулятора по ошибке или с какими-то целями и он какое-то время после этого работал. В том что она допустима сейчас я сомневаюсь.

Таких ячеек в 12В аккумуляторе 6 шт, в 6В — 3 шт. и т.д. Многих вводит в заблуждение значение напряжения на аккумуляторах. Причем значений напряжения номинального, заряда, разряда. С одной стороны, аккумуляторы называются 12В (и 6В, 24В тоже есть, по-моему, даже 4В изредка встречаются) но на корпусе тех-же аккумуляторов для ИБП производитель указывает напряжение выше 13.5В.

Например:


Тут мы видим, что в форсированном режиме напряжение заряда может быть аж 15В.

Все разъяснит кривая напряжения на АКБ:

Слева мы видим напряжение для аккумулятора из 12 ячеек (24В номинальных), 6 (12В номинальных) и, самое полезное, для одной ячейки. Там-же отмечены области нежелательных напряжений при разряде/ заряде. Из кривой можно сделать выводы:

1 Напряжение 12В, 24В и т.д. являются номинальными и показывают лишь число гальванических ячеек (путем деления на два) в батарее. Это просто название для удобства.

2 Напряжение при заряде могут достигать 2.5 В/ ячейку что для 12В аккумулятора соответствует 15В.

3 Напряжение заряженной батареи считается допустимым при значении 2.1-2.2 В/ячейку, что для 12В аккумулятора соответствует 12.6-13.2В.

Теоретически, батарею можно зарядить и до значений 2.4 В/ячейку или даже немного выше, однако, такая зарядка будет негативно сказываться как на состоянии электродов, так и на концентрации электролита. Однажды, перед сдачей в утиль, я легко зарядил 12В батарею до напряжения ок. 14.5В (уже не помню точное значение).

Итак, автор статьи с которой я начал, решил, что напряжение заряда автомобильной АКБ и АКБ от ИБП отличаются. Это неверно, у них одинаковый тип электродов и одинаковая концентрация серной кислоты в электролите (подобранная давным-давно экспериментальным путем, чтобы предоставлять максимальное напряжение и минимальном саморазряде). Однако, что-же происходит в батарее, почему ее нельзя заряжать при слишком высоком значении напряжения?

Почему в автомобильную АКБ нужно подливать воду, а в АКБ от ИБП не нужно? Эти вопросы позволяют нам плавно перейти в область напряжения разложения воды. Как я написал выше, при зарядке аккумулятора происходит электролиз. Однако, не весь ток расходуется на превращение PbSO4 в PbO2 и Pb. Часть тока будет неизбежно расходоваться и на разложение воды, составляющей значительную часть электролита:

2H2O = 2H2 + O2

Теоретический расчет дает значение напряжения для этой реакции ок. 1.2В. Напоминаю, что напряжение на ячейке при заряде заведомо более 2В. К счастью, активно вода начинает разлагаться только выше 2В, а в промышленности для получения водорода и кислорода из нее процесс ведут и вовсе при 2.1-2.6В (при повышенной температуре). Как бы то ни было, тут мы приходим к выводу, что в конце процесса заряда АКБ будет неизбежно происходить процесс разложения воды в электролите на элементы. Образующиеся кислород и водород попросту улетучиваются из сферы реакции. Про них бытуют следующие мифы:

1. Водород крайне взрывоопасен! Перезарядишь аккумулятор и как минимум лишишься комнаты где тот был!

На самом деле, водорода в процессе электролиза выделяется ничтожно мало по сравнению с объемом комнаты. Водород взрывается при концентрации от 4% в воздухе. Если мы допустим, что электролиз ведется в комнате размером 3*3*3 метра или 27 метров куб., то нам понадобится наполнить помещение 27*0.04=1.1 метров куб. водорода. Для получения такого количества h3 нужно было бы полностью разложить ок. 49 моль воды или 884 грамма ее. Если кто-то наблюдал электролиз, то поймет насколько это много. Или попробуем перейти ко времени. При силе тока в стандартной зарядке для крупногабаритных АКБ в 6А, уравнение Фарадея дает время, необходимое для получения этого количества водорода, аж 437 часов или 18.2 дня. Чтобы наполнить комнату водородом до взрывоопасной концентрации нужно забыть про зарядку на 2 с половиной недели! Но даже если это случится, концентрация серной кислоты просто будет расти пока ее раствор не приобретет слишком высокое сопротивление для жалких 12В зарядки и сила тока не станет ничтожной. Да и водород попросту улетучится.

Очень редко случаются взрывы непосредственно в корпусах крупногабаритных АКБ из-за того, что выделяющийся водород по какой-то причине не может покинуть замкнутого пространства. Но и в этом случае нечего страшного не бывает — чаще всего взрыва хватает только на небольшую деформацию верхней части корпуса, но не на разрыв свинцовых соединений. И АКБ еще может работать дальше даже после таких повреждений.

2. При электролизе может образоваться смертельно ядовитый и, не менее взрывоопасный чем водород, сероводород!

Не наш, периодически попадался миф в англоязычных постах. Теоретически конечно возможно подать такое большое напряжение и создать т.о. такую большую силу тока, что на катоде начнется процесс восстановления сульфат-иона. Напряжение для этого будет достаточным, а продукты восстановления не будут успевать диффундировать подальше от электрода и восстановление будет идти дальше. Но зарядка в пределах десятка-трех вольт и с ограничением силы тока в 6А на такое едва ли способна. Однажды, я наблюдал процесс восстановления сульфата до SO2, да, это возможно; однокурсницы по ошибке что-то сделали не то во время опыта. Но это большая редкость т.к. там концентрация серной кислоты была заметно выше той, что используется в АКБ, была иная конструкция электрода и иной его материал и, естественно, напряжения и сила тока были были непомерными. И SO2 не H2S.

3. При электролизе мышьяк и сурьма из материала решеток будут восстанавливаться до ядовитых арсина и стибина!

Действительно, решетки содержат относительно много сурьмы, мышьяка в современных решетках, вероятно, нет вообще. При работе АКБ та решетка на которой происходит восстановление, т.е. катод, разрушению не может подвергаться. Выделяйся даже каким-то образом стибин, он бы тут-же взаимодействовал с PbSO4, восстанавливая его до металла.

Однако, некоторая практическая неприятность тут есть. Газообразные водород и кислород могут увлекать за собой капельки электролита, создавая аэрозоль серной кислоты. Аэрозоль серной кислоты, даже концентрированной, для человека не опасен и просто вызывает кашель. Однако, серная кислота — кошмар для тканей и бумаги. Стоит даже небольшому количеству серной кислоты попасть на одежду и там обязательно появятся дырки или ткань разорвется по этому месту. Через недели, если кислоты много, через месяц, но одежда истлеет.

Так что газовыделения опасаться не стоит с бытовой точки зрения или стоит, но нужно ориентироваться именно на аэрозоль серной кислоты.

Итак, вода начала разлагаться на водород кислород, ее в электролите становится все меньше, что-же дальше? Если это АКБ в котором электролит просто налит в виде слоя жидкости, то начнется повышение саморазряда из-за повышения концентрации серной кислоты. Занятно, что это будет сопровождаться небольшим повышением напряжения (концентрация кислоты растет) на ячейке. Именно поэтому автовладельцы должны постоянно контролировать концентрацию серной кислоты в своих АКБ (при помощи ареометра) и доливать туда воду. Процедура доливания воды — необходимая часть процесса обслуживания любой АКБ. Кроме одного их типа, и мы сейчас об этом поговорим.

Иметь аккумулятор в котором болтается слой едкой, по отношению к металлам, жидкости конечно-же неудобно, а потому попытки избавиться непосредственно от жидкости предпринимались давно, начались чуть ли не в первой половине 20-го века. К слову сказать, не то чтобы слой серной кислоты прямо плескался вокруг электродов. В реальности она неплохо распределена между электродами и окружающими их сепараторами даже в дешевых моделях. Итак, первым вариантом было использование стекловолокна. Достаточно просто окружить электроды стекловолокном которое пропитано серной кислотой и большинство проблем решится. Этот тип АКБ носит название AGM (absorbent glass mat) и таких АКБ для ИБП подавляющее большинство. Хотя такие АКБ малого форм-фактора и зачастую позиционируются как те, которые можно эксплуатировать в любом положении, с этим нельзя вполне согласиться. Вскрытие крышки стандартного дешевого AGM аккумулятора показывает, что никаких особых крышек там нет, а следовательно, электролит от вытекания удерживают лишь капиллярные силы. Я почти уверен, что если погонять AGM аккумулятор перевернутым вверх дном, то уже после одной зарядки из него польется серная кислота под давление газов.

Второй распространенный тип интереснее, это т.н. гелевые АКБ. А получаются они благодаря следующему. Если подкислять растворимые силикаты, то будет происходить выделение кремневой кислоты:

Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SiO2 + H2O

Если исходный раствор силиката не отличается качеством, то кремневая кислота будет выделяться в виде стекловидной массы, но если он достаточно чист, то кремневая кислота осадится в виде красивого куска однородного полупрозрачного геля. На этом и основан способ получения гелевых АКБ — простое добавление силикатов к электролиту вызывает его затвердение в гелеобразную массу. Соответственно, вытекать оттуда уже нечему и АКБ действительно можно эксплуатировать в любом положении. Сам по себе процесс образования геля не повышает емкости АКБ и не улучшает его качеств, однако, производители его используют при производстве наиболее качественных моделей, а потому эти АКБ отличаются высоким качеством и большей емкостью. Занятно, что в обоих случаях носителем электролита является SiO2 в той или иной форме.

Оба типа АКБ объединяются в славный тип VRLA — valve-regulated lead-acid battery который и применяется в ИБП. Формально они считаются необслуживаемыми и терпящими эксплуатацию в любом положении, но это не совсем так. Более того, многие уже встречались с эффектом, когда буквально несколько мл воды возвращают к жизни, казалось бы, дохлую АКБ от ИБП. Так получается, потому что и эти аккумуляторы не капли не застрахованы от электролиза воды в электролите, а следовательно, и пересыхания. Все происходит точно так-же, как в крупногабаритных АКБ. А вот самые дорогие и крутые необслуживаемые АКБ содержат катализатор для рекомбинации выделяющихся газов обратно в воду и вот уже у них корпус действительно выполнен абсолютно герметичным. Обращаю внимание, что по-настоящему герметичным и необслуживаемым может быть и аккумулятор типа AGM и GEL, но они-же могут ими и не быть и не содержать катализатора рекомбинации кислорода и водорода. Тогда, несмотря на казалось бы продвинутую конструкцию, пользователю придется либо чаще покупать новые аккумуляторы, либо доливать воду при помощи шприца.

Хотелось бы добавить несколько слов о режимах разряда. Производители АКБ указывают какой ток максимально допустим для той или иной модели, но нужно понимать, что аккумулятор — просто смесь химических веществ и ЭДС генерируется исключительно химическим путем. Это не конденсатор который, по электрогидравлической аналогии, можно сравнить с неким механическим сосудом (с гибкой мембраной). Хотя АКБ могут выдавать очень большие значения силы тока, в реальности они лучше всего эксплуатируются как раз при небольших токах, что в разряде, что в заряде. Поэтому ИБП, рассчитанные на заряды небольших АКБ, при работе с крупногабаритными будут заряжать их в наиболее щадящем режиме. Впрочем, в течении далеко не одних суток. Интересно обратить внимание на то, что чем выше мощность ИБП, тем больше аккумуляторов последовательно предпочитает собирать производитель. Тут все логично — большие токи разряда маленькие АКБ выдерживают очень плохо.

Подводя итоги:

1. Малогабаритные и крупногабаритные АКБ идентичны по устройству.

2. Для подавляющего большинства АКБ любого размера доливание воды является необходимой частью текущего обслуживания.

3. Лишь немногие из дорогих моделей АКБ содержат механизм рекомбинации газов и могут быть названы действительно необслуживаемыми.

4. Сам по себе водород, который выделяется при заряде (а это равно постоянной работе в ИБП) АКБ, не является существенной угрозой или проблемой.

5. Нужно очень внимательно работать с АКБ, тщательно избегая пролива даже малейших капель электролита, или лишитесь одежды.

6. Разряд и заряд малыми токами являются наиболее предпочтительными режимами эксплуатации АКБ.

азбука импульсного заряда / Habr

Тема импульсного заряда свинцовых аккумуляторов (СА) и состоящих из них кислотных батарей (АКБ) в последние годы набирает актуальность. В продаже появляются инновационные зарядные устройства, публикуются статьи, на специализированных форумах идёт активная исследовательская работа с жаркими спорами на сотни страниц.

О чём спорим?


Важнейшими эксплуатационными характеристиками АКБ являются ёмкость, токоотдача, срок службы, надёжность. Новые методы заряда и реализующие их устройства призваны служить цели повышения этих характеристик. В чём суть таких методов, и почему они актуализируются именно сейчас, мы и рассмотрим.

В чём сложность?


СА — сложная физико-химическая система, в которой происходят, как минимум, десятки известных процессов, испытывающих взаимовлияние и влияние внешних факторов, прежде всего, электрического воздействия и температуры. Особую сложность добавляет то, что кинетика, то есть динамика скорости развития и распространения, у процессов разная.

На протяжении десятилетий исследователи изучали эти процессы и вырабатывали способы взаимодействия с ними, при помощи имевшегося в их распоряжении оборудования. Фиксировались осциллограммы, графики самописцев, таблицы результатов измерений, разрабатывались и испытывались экспериментальные установки, и вывод чаще всего был один: СА — предмет сложный для понимания и эксплуатации, многие теоретические и практические вопросы остаются открытыми.

Почему этого не придумали раньше?


Но техника и техническая культура не стоят на месте. Появились и стали доступными электронные вычислительные машины (ЭВМ), причём в виде не только персональных компьютеров, но и компактных, недорогих, экономичных микроконтроллеров (МК), представляющих собой микроЭВМ с развитой периферией, выполненную на одном кристалле кремния размером меньше тетрадной клетки, и при этом способную выполнять миллионы операций в секунду. Аналоговая микроэлектроника также не отставала в развитии, предоставив всем желающим компоненты с невиданными ранее характеристиками точности, стабильности, диапазона применений.

Итак, сегодня самое время вернуться к старому доброму изобретению Гастона Планте, вот уже много десятилетий несущему верную службу во множестве отраслей бытовой и профессиональной жизни, — свинцовому аккумулятору, — на предмет поиска более адекватных методов его эксплуатации с их реализацией на современной элементной базе.

Теория двойной сульфатации


Аккумулятор, он же вторичный химический источник тока (ХИТ), осуществляет накопление электрической энергии путём обратимого преобразования химического состава электродов (пластин), для дальнейшего полезного использования. В наипростейшем грубом приближении, называемом теорией двойной сульфатации, процессы заряда и разряда СА могут быть выражены следующей формулой.

PbO2 + Pb + 2H2SO4 = PbSO4 + PbSO4 + H2O

Реакция разряда происходит слева направо, заряда — справа налево. Активная масса (АМ) заряженной плюсовой (положительной) пластины, — ПАМ, — образована оксидом свинца, минусовой (отрицательной), — ОАМ, — губчатым свинцом. Как видим, и ПАМ, и ОАМ при разряде преобразуются в сульфат свинца, при образовании которого расходуется серная кислота и образуется вода.

Концентрация серной кислоты, а соответственно, плотность электролита, снижается при разряде и повышается при заряде. Это азбука свинцовых аккумуляторов. Но далее мы увидим, что одних букв азбуки недостаточно, их ещё надо связать в слова, предложения и текст, годный в качестве руководства к действию.

Упрощённые химические формулы носят статистический характер и не учитывают множества последовательных и параллельных переходных процессов, а также модификаций участвующих в них веществ, потому должны рассматриваться лишь как вводные данные, и ни в коем случае не как исчерпывающие и закрывающие вопрос ответы.

Структуры и функции


В отличие от школьного экзамена и конкурса эрудитов, на практике необходимы действующие и доступные к повторению способы (функции) и структуры (устройства) для их реализации. Это означает необходимость определиться, (и корректировать по ходу развития темы), с приоритетами: что, в данном приложении, мы учитываем прежде всего, а чем, опять же в данном приложении, можно пренебречь. Иначе получится презентация либо энциклопедия, но никак не прикладная, реализующая функцию структура. Презентации и энциклопедии тоже нужны, но это структуры для других функций.

Эта страшная сульфатация


Из рассмотрения самой упрощённой, азбучной формулы, мы уже видим, что сульфатация, да ещё и двойная, — отнюдь не побочный эффект, а самая основа процесса разряда СА, будь то саморазряд или полезный разряд, ради которого АКБ и строится. Каким образом сульфатация становится патологической и губит аккумулятор, и как этого избежать, наш текущий вопрос.

Поляризующее воздействие и зарядный ток


Сульфат свинца — труднорастворимый диэлектрик. Для его растворения, точнее, преобразования в активную массу пластин, необходимо приложить поляризующее воздействие, то есть разность потенциалов, она же электрическое напряжение, а также затратить электрический заряд для его усвоения в химической форме, т.е. пропустить зарядный ток в течение какого-то времени. Таким образом, электрическая энергия будет запасена в химической форме, и совершится заряд СА.

Упрощённо, напряжение (вольты), помноженное на ток (амперы), даёт мощность (вольт*амперы, ватты), ток на время — заряд (кулоны или ампер*часы, по 3600 кулон каждый), мощность на время или заряд на напряжение — энергию (джоули или ватт*часы, также равные 3.6 килоджоуля, т.к. в часе 60 минут по 60 секунд).

Что такое зарядное устройство


Поляризующее воздействие и зарядный ток образуют зарядное воздействие на АКБ, функция которого осуществляется структурой, называемой зарядным устройством (ЗУ), или встраиваемым контроллером заряда, или эксплуатационным контроллером (драйвером).
Казалось бы, чего проще: приложить напряжение и создать ток. Такое любой источник питания может. Но мы воздействуем на СА — сложную структуру, и для поддержания её полезных функций должны взаимодействовать адекватно, с обратной связью. Иначе воздействие будет разрушать структуру, а её функции деградировать, и это будет нехорошо.

Проводимость-Структура-Прочность


Ёмкость, токоотдача, срок службы, надёжность, с которых мы начинали нашу беседу, являются функциями АКБ. Выполнять функции призвана структура. Для токотдачи нужны высокая проводимость активной массы и токоведущих частей конструкции, причём эта проводимость должна быть сбалансирована для равномерного распределения токов и мощностей, а также контакт АМ с электролитом, позволяющий отдавать максимум полезной ёмкости при заданном токе. Потому активной массе необходима развитая поверхность, достигаемая разными конструкциями электродов. Конечно же, эта развитая структура должна быть механически прочной и долговечной при эксплуатации, то есть, приёме, хранении и отдаче аккумулятором энергии.

Формовка


Формовкой называется процесс и результат (состояние) подготовки электродов к приёму зарядного и отдаче разрядного тока, соответственно с накоплением и возвращением полезной энергии. Так как накопление и отдача энергии связаны с физико-химическими превращениями активной массы, напрашивается очевидный вывод, что формовка вторичного ХИТ, в отличие от первичного, происходит не единовременно при его производстве и вводе в эксплуатацию, а при каждом заряде.

Сульфаты свинца


Как уже упрощённо говорилось, сульфат свинца — диэлектрик, то есть, имеет высокое удельное сопротивление и низкую электропроводность. При саморазряде и полезном разряде он образуется на поверхности активной массы, изолируя её участки и электрически, и механически, препятствуя доступу к ней электролита. Таким образом он вредит упомянутым критериям проводимости и структуры СА, снижая и полезную ёмкость (энергию), и способность принимать и отдавать ток (мощность).

Найти общий язык с заклятым другом АКБ сульфатом представляется возможность двумя известными способами. Во-первых, снять его с активной массы возможно путём перенапряжения, или даже электрического пробоя. Последним занимаются энтузиасты экстремальной десульфатации, и эта тема, как и сомнительные, по мнению многих коллег, способы грубого разрушения сульфатной корки сверхтоками, а также химической промывки, выходят за рамки нашей беседы.

Напряжение зарядного воздействия: выше — лучше?


Пока просто отметим, что развивать повышенное напряжение между пластинами СА при заряде (обслуживании) весьма полезно для разрушения сульфата, причём при этом, (если избежать нежелательных побочных эффектов, о них ниже), он не выпадает в осадок (шлам), но возвращает свой, грубо говоря, сульфат-ион в серную кислоту электролита, а свинец, в виде металла или оксида, пластинам, то есть, совершается полезный заряд.

Зарядный ток: больше — лучше??


Во-вторых, оксиды свинца на положительной пластине могут образовываться при заряде АКБ в разных модификациях, из которых известны и важны для нас две, называемые альфа и бета. Альфа-оксид имеет меньшую удельную поверхность, а также изоморфную с сульфатом кристаллическую решётку, что при разряде ведёт к образованию плотного слоя сульфата. Всё это минусы для структуры и проводимости, по сравнению с бета-оксидом. Правда, альфа-модификация механически более прочна, но практика показывает это несущественным.

Итак, желательно заряжать СА таким образом, чтобы способствовать преимущественному формированию бета-оксида свинца, с более развитой поверхностью и отсутствием склонности обрастать плотным слоем сульфата. А способствует этому более высокая плотность зарядного тока.

Отметим: зарядные устройства, значительно снижающие ток к концу заряда, (а таковых большинство), и тем более «подзарядники», компенсирующие саморазряд малым током, формируют альфа-оксид, снижая эксплуатационные характеристики батареи.

Электролит и электролиз


Но мы пока начали разбираться только с пластинами, упомянув о важнейшей составляющей СА, — электролите, — лишь вскользь. Электролит свинцового аккумулятора представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде, причём и кислота, и вода, как мы видели в уравнении двойной сульфатации, расходуются и образуются при заряде и разряде. Согласитесь, эта простая уравновешенная система вызывает восхищение. Но только пока она уравновешена.

Если разность потенциалов между пластинами достигнет так называемого водородного перенапряжения, в банке, т.е. ячейке АКБ, начнётся процесс электролиза воды, её разложения на кислород и водород. Этот нехитрый и почти экологически чистый процесс для СА, мягко говоря, вреден крайне и многогранно. Рассмотрим, почему.

Во-первых, это потеря воды, которую в обслуживаемые наливные аккумуляторы приходится доливать, а в так называемые необслуживаемые (maintenance free, MF), особенно гелевые (с загущённым электролитом) и AGM (с абсорбирующими сепараторами из стекловолокна) это сделать несколько проблематично.

Разработчики СА прилагают немало усилий для рекомбинации кислорода и водорода обратно в воду и её возвращения в электролит. Эта функция возложена на структуры в виде клапанов в герметичных, точнее, герметизированных клапанами VRLA, загущение электролита силикагелем в GEL батареях, впитывающие стекломаты AGM, а также специальные пробки-рекуператоры, характерные для стационарных решений. Способность возвращать воду у всех этих решений, кроме, пожалуй, громоздких и недешёвых спецпробок, сильно ограничена, и избыточное давление газов, если оно образовалось, просто стравливается в атмосферу.

Во-вторых, что это за газы? Кислород, в присутствии серной кислоты агрессивно и с выделением теплоты разъедающий свинец, причём не только отрицательных пластин, но и несущих и токоведущих элементов конструкции, и водород, экологичный, но в смеси с кислородом воздуха крайне пожаровзрывоопасный. А при потере воды, к пластинам открывается доступ ещё и атмосферного кислорода.

Если газовыделение из АКБ идёт полным ходом, («кипение» электролита), экологичным данный процесс уже не назвать, так как происходит разбрызгивание и распыление капель серной кислоты, да не чистой, а с пылинками шлама, содержащими, как легко догадаться, соединения свинца, сурьмы и других материалов, употребляемых в качестве присадок при производстве СА.

Как деды аккумуляторы кипятили


«Кипение» перемешивает электролит и разрушает, в частности, слой сульфата на поверхности электродов. Потому в старые дикие времена оно было нормой эксплуатации АКБ. Изношенный верхний слой активной массы отрывался пузырьками газов и оседал в шлам, для которого внизу банок было предусмотрено место, обнажались для работы свежие слои.

Критерии долговечности, экономичности и экологичности при этом страдали, зато аккумуляторы отрабатывали нормированные для них по тем временам характеристики, будучи заряжаемыми и обслуживаемыми простыми средствами. Трансформатор с диодами, хорошо, если есть амперметр и реостат или переключатель обмоток, ареометр с грушей, трубка-уровнемер, воронка да две бутыли, с раствором кислоты и дистиллированной водой, — вот и весь дедовский инструментарий. Вольтметр, нагрузочная вилка — уже роскошь. А в аккумуляторных мастерских батареи разбирали, из исправных пластин сваривали блоки, и собирали вновь.

Плотность электролита: чем выше, тем лучше???


Раз уж упомянули ареометр, или денсиметр, (один или несколько калиброванных поплавков, простейший из них — индикаторный глазок в некоторых АКБ), самое время поговорить о плотности электролита, состоящего, не забываем, из аккумуляторной кислоты и воды. Серная кислота тяжелее воды, потому плотность их смеси тем выше, чем больше её концентрация.

Согласно уже знакомому нам упрощённому уравнению Гладстона и Трайба, по концентрации кислоты, т.е. плотности электролита, можно судить о степени заряженности аккумулятора. Но это не исчерпывающий критерий, ведь потери и доливки воды и кислоты точно так же влияют на плотность, как и процессы заряда-разряда.

Существует формула, связывающая напряжение разомкнутой цепи (НРЦ), оно же электродвижущая сила (ЭДС) без нагрузки, с соотношением количества кислоты и воды в электролите, а также температурой. Формула эта тоже упрощённая, так как не учитывает других свойств СА, части которых мы коснёмся ниже. И приводить её здесь не будем, она есть в книгах, а нашу беседу только перегрузит.

Чем выше концентрация кислоты, а следовательно, ЭДС, тем большую полезную работу способен произвести каждый кулон и ватт-час, отдаваемый батареей, то есть, растёт энергоёмкость. Также, избыток кислоты в электролите повышает его стойкость к замерзанию, потому в автомобилях на зиму принято устанавливать повышенные плотность электролита и напряжение заряда.

При понижении температуры полезная ёмкость АКБ снижается, при повышении — растёт. Это учитывается при зимних пусках двигателя и серьёзно ограничивает эксплуатацию транспортных средств со свинцовыми тяговыми батареями в холодное время года, ведь в автомобиле с ДВС, как только он заведён, начинает работать генератор, компенсируя разряд, а тяговой АКБ придётся отдавать ток на протяжении всего пути.

Тяговый и буферный режимы


Коль заговорили, продолжим. Режимы работы АКБ подразделяются на тяговый, или циклический (cycle use), когда происходит разряд значительной части ёмкости средним (относительно последней) по величине током, после чего следует заряд, и буферный (standby), когда разряды относительно редки, (резервные батареи бесперебойного питания), и производится тем или иным образом компенсация саморазряда.

К буферному можно отнести и стартерный режим, когда за кратковременным неглубоким разрядом высоким током следует заряд в течение всей поездки автомобиля или мотоцикла. Близок к стартерному режим 15-минутного разряда резервных аккумуляторов компактных источников бесперебойного питания, служащих для безопасного завершения работы с сохранением данных, в отличие от тягового режима АКБ в мощных фонарях и ИБП для поддержания автоматики, связи, медицинского оборудования и др. в течение нескольких часов.

Характерный отличительный признак АКБ, специально предназначенных для 15-минутного разряда, — обозначение мощности в ваттах, отдаваемой одной банкой в этом режиме, маркировкой на корпусе и даже в артикуле батареи. Например, HR12-34W означает, что маленькая батарея «7-амперного» форм-фактора способна отдавать 6*34 = 204 ватта в течение четверти часа! На первый взгляд, это «всего-навсего» 4,25 ампер*часа, но знающих разрядные кривые СА и их природу такая характеристика порадует основательно, и весьма.

Накопители энергии в ветряной, и особенно солнечной энергетике, работают в тяговом, циклическом режиме. Когда энергия поступает, надо её по максимуму усвоить, чтобы затем отдавать, пока солнечные батареи и ветрогенераторы не дают ток. Габариты и масса стационарных накопителей, в отличие от транспортных, не критичны, потому стараются обеспечить по возможности избыточную их ёмкость и неглубокие циклы. Ведь чем глубже разряд, тем выше износ АКБ.

Вред перезаряда и повышенной концентрации кислоты


Если при повышенных температуре, ЭДС и концентрации кислоты аккумулятор выдаёт больше энергии и мощности, почему же его берегут, (должны, по крайней мере), от перегрева, и при наступлении тепла вручную или автоматически корректируют напряжение генератора и плотность электролита вниз?

Дело в том, что повышенная химическая активность кислоты в избыточной концентрации действует на активную массу, несущие и токоведущие части СА разрушительно. Способствует этому и высокая температура. Повышаются саморазряд, сульфатация, коррозия, могущие происходить с выделением тепла и газов.

Тот же самый эффект случается при избыточных напряжении, токе, мощности, энергии зарядного воздействия. Все те лишние кулоны, киловатт-часы и рубли на оплату последних, что не усваиваются активной массой, идут на электролиз воды, нагрев и разрушение батареи, причём в любом случае, хотя и с разной скоростью.

Маленький ток «подзарядника» будет подтачивать вашу АКБ исподтишка, вы даже не заметите нагрева и газовыделения, настолько слабого, что с ним, возможно, справится штатная рекомбинация. Но формовка активной массы из свинца тоководов и несущих конструкций происходить будет. И в результате, — нет, полезная ёмкость не возрастёт, зато рассыпется внутренняя структура.

Снимали когда-нибудь крышки и колпачки клапанов с отказавшей АКБ компьютерного ИБП? Видели, во что превратились токоведущие шины? Это оно самое.

Немного техники безопасности


Серная кислота едкая, водород взрывоопасен. Это надо иметь в виду при эксплуатации СА. Но самую большую опасность представляет активная масса, как «настоящая», так и «паразитная», наработанная коррозией держателей и тоководов. АМ обладает развитой поверхностью и по праву зовётся активной. Даже небольшая её крупица является системным ядом и нейротоксином, способным вызывать увечья (свинцовые параличи), потому категорически запрещается прикасаться к внутренностям АКБ голыми руками, допускать попадания на кожу, слизистые оболочки, внутрь. При попадании немедленно смыть большим количеством воды.

Теперь знаем об аккумуляторах всё?


Итак, слишком низкие и слишком высокие напряжения, токи, концентрации электролита, температуры для АКБ вредны. Это значит, что для циклического, буферного, стартерного и т.д. режимов работы можно определить оптимальные напряжения, токи, формализованные законы термокомпенсации, реализовать их в зарядном устройстве, реле-регуляторе, контроллере заряда, и мы тем самым повысим ёмкость, токотдачу, срок службы?

Да, значит. Но опять упрощённо. Данные о термокомпенсированных параметрах заряда производители размещают в справочных листках и на корпусах АКБ. Их соблюдение в эксплуатационных контроллерах значительно улучшает практику применения СА, но не является идеалом. Можно, и нужно совершенствоваться дальше.

Взглянем на целостную картину


Подытожим изученное. СА представляет собой два блока пластин с активной массой, имеющей развитую поверхность. Пластины окружены электролитом, — водным раствором серной кислоты, — путём погружения в жидкий раствор, разделения пропитанных последним сепараторами из стекловолокна, или помещения в желеобразный, загущённый силикагелем электролит.

Заряженная ПАМ образована оксидом свинца, ОАМ — свинцом. При разряде та и другая превращаются в диэлектрический и труднорастворимый сульфат свинца с затратой серной кислоты и образованием воды, при заряде — наоборот, с затратой воды и образованием кислоты. Свинец электродов, его оксид и сульфат не переходят в раствор, (по упрощённой теории; на самом деле образуют ионы, которые должны тут же осаждаться в АМ), зато из раствора берутся, и возвращаются ему ионы, а именно гидросульфат-ион и протон (ядро атома водорода).

И вот здесь начинается самое интересное. Ионы для токообразующих реакций должны поступать из электролита в активную массу, активность которой, как помним, обеспечивается структурой с развитой поверхностью, т.е. губкой. AGM-сепаратор — ещё одна впитывающая губка, служащая многим целям, в частности, повышению рекомбинации воды, а гель — вязкая субстанция, перемещения вещества в которой затруднены.

Итак, мы имеем смачивание и капиллярный эффект, как минимум, в двух губках АМ, к которому может добавляться влияние сепаратора и геля. В результате, движения вещества в банке аккумулятора замедлены, и для осуществления заряда и разряда, особенно глубинных слоёв АМ, требуется время, причём разное, зависящее от текущего состояния активной массы и электролита.

И это состояние отнюдь не исчерпывается НРЦ, плотностью и температурой! При работе СА электролит расслаивается, различные ионы движутся в электрическом поле с разной скоростью (электроосмос), встречают преграды структуры, а серная кислота ещё и тяжелее воды, за счёт чего стремится под действием силы тяжести опуститься вниз, вытеснив воду вверх!!! В случае геля и AGM этому мешает структура, а вот наливные АКБ страдают гравитационным градиентом плотности электролита в полной мере.

Где в розетке плюс и минус?


Итак, существует ли такое значение тока или напряжения, которое, будучи рассчитанным исходя из НРЦ, плотности электролита, (плотности где?! она неравномерна!), температуры, и приложенным к клеммам СА, обеспечит полный заряд, компенсацию саморазряда и десульфатацию, при этом избежав и медленно убийственного сульфатирующего недозаряда, и электролиза воды, и коррозии структуры?!

Нет, НРЦ, (хоть даже с таблицей замеров ЭДС под разными нагрузками), температура, (которая тоже очень даже бывает неравномерной в массивной неоднородной АКБ), и плотность электролита, хоть «средняя по больнице», хоть измеренная сверху банки или у дна, или обе разом, в статической совокупности не дают исчерпывающих данных о кинетике, динамике химических реакций в банке СА и всей батарее.

Они пригодятся для оценки состояния аккумулятора и принятия решения о его дальнейшем обслуживании, но оптимальных значений тока и напряжения, чтобы выставить на регуляторах зарядного устройства, не дадут. Потому что эти значения меняются в ходе взаимодействующих процессов, происходящих с разными скоростями!

Зато динамика изменения тока и напряжения может рассказать о ходе токообразующих реакций всё. Точнее, всё нужное для управления зарядным током и поляризующим воздействием. Если, конечно, уметь обрабатывать эти данные в реальном времени, (то есть, с нормированными задержками). Для этого и понадобится микроэлектроника, и скорее всего, даже вычислительная машина. К счастью, она бывает, как помним, размером с тетрадную клетку.

Вопрос о том, какое именно электрическое воздействие является потребностью АКБ в данный момент, сродни вопросу, где плюс и минус в розетке. Человек на него ответить не может: пока будет говорить, плюс и минус сменят друг друга 50 раз в секунду. Но для электронного прибора такое быстродействие пара пустяков. И мы можем точно определить фазы напряжения и тока, с нужной привязкой ко времени. Конечно, в СА мы увидим нечто посложней синусоид, сдвинутых друг относительно друга. И увидим уже скоро.

Повторенье — мать ученья. Это упрощёная формулировка третьего закона диалектики, частичного возврата к старому на новом уровне, и мы ею снова воспользуемся.

Имеем две губки активных масс, между которых жидкость, гель или ещё одна губка. Нам нужно, чтобы необходимые ионы для токообразующих реакций достигли каждого слоя губок, причём эти слои частично закупорены сульфатами, требующими перенапряжения для диссоциации, и без этого перенапряжения мы потеряем и ёмкость, и токоотдачу, и долговечность, вследствие хронического недозаряда, ведущего к прогрессирующей сульфатации.

Однако перенапряжение чревато перезарядом с электролизом и коррозией. Как общепринятый в седой древности дозаряд «кипячением» с терморазгоном и полезным, но слишком дорогой ценой, перемешиванием электролита, так и сменившее его снижение тока в конце заряда, смягчающее, но не исключающее вредные побочные явления, и вдобавок ведущее к замазыванию ПАМ орторомбическим оксидом свинца, нельзя считать решениями, адекватными в полной мере.

Чем заряжается аккумулятор?


И наконец, после первого знакомства с химией и физикой СА, настаёт время посмотреть на его электрические характеристики, а именно, отклик ХИТ на зарядное воздействие. Только сначала повторим характеристики самого этого воздействия: напряжение, ток, время, заряд, мощность, энергия.

Так как ХИТ имеет электродвижущую силу, то есть создаёт (сам устанавливает) разность потенциалов, естественно предположить, что зарядное воздействие осуществляется током. Действительно, при приложении тока от зарядного источника к клеммам СА, напряжение на последнем начинает расти, (предполагаем, что источник способен развить нужную ЭДС, на то он и зарядный), что и является критерием оценки хода заряда.

В начале пропускания тока, разность потенциалов клемм резко подскакивает на величину падения этого тока на внутреннем сопротивлении СА или батареи. По высоте получающейся ступеньки, зная силу тока, можно вычислить внутреннее сопротивление, что очевидно, и используется в экспресс-тестах. На этом «просто вольтамперная характеристика» заканчивается, и начинается сложный процесс изменения напряжения во времени. Силу тока будем считать постоянной, стабилизированной средствами источника.

Дальше на ленте самописца, экране осциллографа с медленной развёрткой или диаграмме с логгера мы увидим суперпозицию (наложение) нескольких откликов на зарядное воздействие, главных из которых два. Очень медленная экспонента собственно полезного заряда АМ, состоящая из суперпозиции разных слоёв, и ещё одна экспонента, гораздо более быстрая, напоминающая заряд конденсатора.

Два подхода к двойному слою


Это и есть конденсатор, точнее, ионистор, иногда называемый паразитным, а чаще ёмкостью двойного электрического слоя. Ёмкость эта сложна, так как в её образовании участвует расслоение электролита, нами уже упоминавшееся. Но для первого приближения к пониманию перспективных путей оптимизации эксплуатационного взаимодействия с СА, достаточно просто уяснить факт её существования.

Зарядное воздействие вызывает поляризацию двойного слоя, и отношение к этому у разных теоретиков и практиков разное. Одни считают паразитный ионистор вредным явлением, препятствующим максимально эффективному, с точки зрения скорости, заряду АКБ, и предлагают осуществлять в паузах между импульсами заряда деполяризующее воздействие в виде разрядного импульса.

Воздействие асимметричным (переменным с постоянной составляющей) током, или с применением разрядной нагрузки, включаемой только в паузах или подключенной постоянно, используется для заряда и восстановления свинцово-кислотных батарей уже давно.

При заряде никелевых аккумуляторов асимметричное воздействие настоятельно рекомендуется, а для экспериментального восстановления марганцево-цинковых элементов обязательно необходимо, так как препятствует росту дендритов, характерному для этих ХИТ, и вызывающего их аварийные отказы вследствие короткого замыкания.

Для СА активная деполяризация может обрести смысл в свете актуализации исследования полупроводниковых свойств сульфатированных пластин в поисках новых способов десульфатации и подведения теоретической базы под уже известные в течение многих лет. С другой стороны, разрядное воздействие снижает КПД заряда, а ускорение последнего таким способом может снижать срок службы АКБ, потому применимость подобных методов следует признать ограниченной.

Для восстановительного обслуживания и экспресс-заряда при нормированном износе использование принудительной деполяризации двойного слоя может быть одобрено, но не для профилактики и повседневного заряда с приоритетами энергоэффективности и продления жизни АКБ.

Волшебный ионистор


Что произойдёт с ионистором двойного слоя, если просто снять с аккумулятора внешнее зарядно-поляризующее воздействие, разорвав цепь, например, транзисторным ключом? — Он деполяризуется (релаксирует), разряжаясь и отдавая накопленные заряд и энергию активной массе, то есть, совершая полезный заряд СА!

Более того, поляризация двойного слоя зарядными импульсами с последующей релаксационной паузой позволяет создать десульфатирующее перенапряжение, и если импульсы достаточно коротки, газообразование при этом не успеет начаться! Те кислород и водород, что выделились за период перенапряжения, успеют рекомбинировать и вернуться в электролит, вместо участия во вредных и опасных явлениях.

Это и есть принцип релаксационного, импульсного или прерывистого заряда, разрешающий целый клубок диалектических противоречий, например, необходимости и недопустимости перенапряжения. То же и с плотностью тока: амплитуду зарядного импульса можно (и нужно) установить равной двойному току 20-часового разряда, или даже выше, если есть уверенность в алгоритме контроллера.

Закон сохранения энергии?


Здесь вдумчивого читателя одолеют сомнения. Двойной ток 20-часового разряда — это 0.1C20, тот самый ток, что рекомендован для заряда СА в непрерывном режиме, и заряжает полностью разряженную АКБ за 10-12 часов.

Прерывистый заряд предполагает между импульсами тока паузы для усвоения заряда активной массой, поступления ионов в её глубину, выравнивания в ней плотности электролита. Сколько же тогда ждать завершения заряда? Ведь средний ток, совокупные заряд и энергия, сообщённые аккумулятору зарядным устройством, за, например, час, при прерывании паузами окажутся ниже, чем в случае «нормальной» непрерывной подачи тока той же силы!

Продвинутое релаксационное ЗУ зарядит полностью разряженную исправную АКБ током 0.1С20 за 8-12 часов, в зависимости от её состояния. То есть, даже быстрее, чем если бы ток не прерывался. Как такое возможно, и можно ли этому верить?

Дело всё в том, что при классической CC (constant current) зарядке «лишняя» энергия, которую не успевает усвоить активная масса, идёт в нагрев АКБ, электролиз воды, коррозию структуры. А умное ЗУ эти лишние кулоны и джоули просто не подаёт, ожидая готовности ХИТ принять новую порцию заряда, либо снижая параметры модулированного воздействия.

Это не означает КПД 100 «и более» процентов, абсолютного пресечения газообразования и нагрева, гарантии быстрого заряда при любом состоянии батареи. Изношенные, сульфатированные, предаварийные и аварийные АКБ могут немного нагреваться и шуршать пузырями при восстановлении, которое может продлиться долго или очень долго, если с одной или несколькими банками всё совсем плохо. Что совсем не означает лишних затрат времени и денег: ЗУ ведь автоматическое, и электроэнергией распоряжается добросовестно, экономно.

Зато на порядки повышается вероятность успешного восстановления аккумулятора, который в противном случае однозначно пошёл бы в утиль, создавая нагрузку на экологию и экономику, т.е. ваше здоровье и кошелёк, (а ещё точнее, ресурсы свободы плодотворной счастливой жизни). А если беречь АКБ смолоду, получим и повышение, по сравнению с традиционной практикой заряда, её эксплуатационных характеристик, (также являющихся упомянутыми ресурсами).

Так как же реализовать этот импульсный заряд?


На сегодняшний день существует множество способов осуществления импульсного или модулированного зарядного воздействия, управления им с помощью различных обратных связей, устройств для их реализации. Актуальность высока и растёт, идёт постоянное совершенствование, текущими и прекрасными результатами которого можно пользоваться уже сейчас.

Выше мы упомянули о суперпозиции нескольких, (опять упрощённо, число на самом деле не целое), электрических сигнатур в сигнале напряжения с клемм аккумулятора при подаче зарядного импульса. Сигнал в паузе также образован наложением сигнатур токообразующих реакций и побочных явлений в банке СА. А таких банок в самой распространённой 12-вольтовой АКБ целых 6, соединённых последовательно, и подключиться к перемычкам между ними чаще всего невозможно или неудобно.

Добавим к этому наводки помех, прежде всего, из электросети и самого источника питания ЗУ, и мы поймём, что задача аналоговой и цифровой обработки электрического сигнала с клемм АКБ для определения амплитудных и временны́х параметров оптимального зарядного воздействия нетривиальна. Надо знать, что именно искать, и суметь научить этому автомат.

Можно просто приобрести современное зарядно-восстановительное устройство, но даже в этом случае желательно иметь представление о сути его работы, без которого трудно выбрать наиболее подходящий для себя инструмент и пользоваться им по максимуму. А можно поставить собственные эксперименты, на радость и пользу себе и окружающему миру. В любом случае не помешает составить краткую классификацию зарядных методов и устройств.

CC/CV


Constant current, constant voltage — стабилизация или ограничение тока и/или напряжения на заданных уровнях. Может дополняться термокомпенсацией, а также реализацией многоступенчатого заряда, с переключением критериев стабилизации по достижении некоторых условий, таких как: напряжение или ток на клеммах, время с начала заряда, сообщённые АКБ количество электричества или энергия, а в эксплуатационных контроллерах учитывать и предшествовавший разряд АКБ.

Усложнение логики работы таких устройств может (должно) давать лучшие, по сравнению с простой зарядкой от стабилизированного или нестабилизированного блока питания, однако не разрешает в полной мере упомянутых выше диалектических противоречий, не учитывает тонкостей кинетики и не даёт гарантии адекватности зарядного воздействия текущим потребностям АКБ, то есть способности принимать полезный заряд, не говоря уже о десульфатации.

Качели


Если добавить к CC/CV ЗУ критерии окончания и возобновления заряда, например, по напряжению на клеммах, получится один из простейших способов и приборов прерывистого заряда, называемый «качелями», «двухпороговым компаратором» или «компаратором с гистерезисом», в честь основных управляющих элементов. По достижении, например, 14.22 вольта, ЗУ отключает заряд, а при падении НРЦ до, например, 13.1В, возобновляет. Получается релаксационный генератор.

Так должны достигаться и неснижение зарядного тока в конце, компенсация саморазряда при хранении, и оптимизирующий дозаряд глубинных слоёв АМ («добивка ёмкости»), и десульфатирующее перенапряжение, причём со значительным снижением (предотвращением) нагрева, газовыделения и коррозии.

Периодичность качелей может быть от секунд до часов и более, и они нуждаются в ручной или автоматизированной, например, запоминанием достигнутых данной АКБ уровней, подстройке, а также и термокомпенсации. Без чуткого контроля компетентным человеком, (который вынужден следить за процессом), или цифровой обработки электрических сигнатур происходящих в СА процессов, опираясь на одно лишь напряжение или ток, простые качели зачастую не дают того эффекта, который могли бы при лучшем управлении.

Неподходящие для данной конкретной АКБ настройки прерывистого и/или модулированного (см. ниже) заряда могут не замедлить или обратить вспять, а напротив, ускорить, усугубить её деградацию, например, короткое замыкание (КЗ) отдельных банок.

Моргалка


Одной из проблем качелей является слишком быстрое достижение или слишком долгое, (вплоть до бесконечности), ожидание неверно установленного, или переставшего быть верным в ходе процессов, порога, что может вести как к затягиванию обслуживания и недозаряду, так и перезаряду, со всеми вытекающими. Вариант решения этой проблемы — отведение для импульса и паузы определённого времени.

Простейшие устройства прерывистого заряда вообще имеют только таймер (мультивибратор, прерыватель) включения и отключения зарядного тока, и носят название мигалок или моргалок, хотя моргалкой иногда называют любое импульсное ЗУ, в том числе реализующее сложный алгоритм при помощи микроконтроллера.

Использование автомобильного реле поворотов для подачи зарядного воздействия импульсами известно давно, и многим помогло осуществить восстановительный предзаряд аварийно разряженных и сильно засульфатированных АКБ. Это и были первые моргалки.

Модуляция


А вот устройствами модулированного заряда, как ни странно, являются и дедовский выпрямитель, и автомобильный или мотоциклетный генератор, опять же с выпрямителем, дающим несглаженный пульсирующий ток. Чем же прерывистый заряд отличается от модулированного? — Терминологическим критерием. Там, где частоты ниже нескольких герц, говорят о прерывистом заряде, выше — модулированном. Тот и другой относят к импульсным, пульсирующим.

Одно не исключает другого, и в циклах с периодом единицы-сотни секунд импульс зарядного воздействия может представлять собой пачку импульсов более высокой частоты. Это может создавать как дополнительные возможности для дозаряда глубинных слоёв, выравнивания концентрации реактивов и десульфатации, так и сложности, связанные, например, с электромагнитными помехами, влиянием проводов и разъёмов, побочные явления, которые ещё предстоит исследовать и научиться применять или предотвращать. Разные авторы пишут о разных частотах, принимая во внимание кинетику разных процессов, составляющих заряд АМ или влияние на него.

Уже дедовский выпрямитель и генератор авто создают возможности для релаксационных явлений в СА, улучшающих его характеристики в сравнении с насильственной подачей стабилизированного сглаженного тока или, того хуже, удержанием сглаженного напряжения, (причина, по которой в недалёком прошлом некоторые пришли к выводу о непригодности импульсных источников питания, не путать с импульсными ЗУ, для заряда АКБ).

Выводы и перспективы


Исследование реактивных характеристик СА и их откликов на всё совершенствующиеся методы воздействий продолжает открывать перед нами всё расширяющийся и углубляющийся спектр релаксационных, квазирезонансных, резонансных и волновых явлений. Всё это просто захватывающе интересно и приносит полезные плоды.

Сегодня является актуальным, к примеру, изучение явления задержки распространения электричества в свинцовом аккумуляторе, ведущего к часто наблюдаемому многими усиленному износу крайних (электрически) банок и батарей, причём это нельзя списать на одну лишь неравномерность температуры. Пора вырабатывать методы и устройства для обслуживания СА с АМ, легированной углеродными нанотрубками, а также исследовать возможности создания на её основе компактных «сухих» аккумуляторов для лёгких мобильных применений.

В краткой беседе мы так и не коснулись разрядных характеристик, а ведь режимом разряда можно тоже управлять. Предстоит в скором времени испытать возможности рекуперативного торможения с возвратом энергии в тяговую свинцовую батарею, изучить, насколько значительную мощность при продвинутом управлении процессом она способна принять без вреда для себя, а также проверить гипотезу о том, что импульсы зарядного воздействия могут позволить использовать больше полезной ёмкости, скомпенсировав известный эффект снижения последней при повышении тока разряда.

Свинец и серная кислота — наши добрые друзья, если обращаться с ними чутко и добросовестно. Волшебный мир свинцово-кислотных аккумуляторов ждёт своих исследователей, изобретателей и просто всех тех, кому скромные массивные ящички принесут пользу, свободу и радость!

Герметичные кислотно-свинцовые аккумуляторы

Конструкция, характеристики и области применения герметичных аккумуляторов

Герметичные кислотно-свинцовые аккумуляторы получили широкое применение в системах охранной сигнализации, системах пожарной безопасности, приборах аварийного освещения, в различных контрольно-измерительных приборах, кассовых аппаратах, электронных весах, резервных источниках питания телекоммуникационных систем, источниках бесперебойного питания компьютеров и систем видеонаблюдения, детских электромобилях, легкомоторной технике в качестве бортового аккумулятора и электрифицированных инвалидных креслах.

Отличительные качества герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторных батарей

Сфера применения герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов очень велика за счёт простоты обслуживания подобных аккумуляторов и большого разнообразия корпусного оформления батарей, а также богатого выбора ёмкостей аккумуляторов от единиц (1,2 А * ч) до десятков ампер-часов (24 и 38 А * ч).

Номинальные напряжения герметичных свинцово-кислотных батарей: 2, 4, 6, 12 Вольт. Наиболее распространены аккумуляторы на номинальное напряжение 6 и 12 вольт.

Аккумуляторы на 6 Вольт обычно используются в детских электромобилях.

Особенность герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов заключается в том, что электролит в них не жидкий, а гелеобразный. Корпус аккумуляторов герметичен. Эти качества позволяют использовать аккумуляторную батарею в любом положении, не боясь утечки электролита. Гелиевые кислотно-свинцовые батареи не требуют периодического пополнения электролита.

Кроме перечисленных качеств герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы не боятся глубокого разряда, могут длительное время храниться в заряженном состоянии при малом токе саморазрядки. Также гелиевые аккумуляторы лишены “эффекта памяти”.

За счёт использования электродов из эффективного свинцово-кальциевого сплава аккумуляторные батареи имеют длительный срок службы и работоспособны при интервале температур от -200 С до +500 C.

Герметичные кислотно-свинцовые аккумуляторы пригодны и в радиолюбительской практике для резервирования питания различных самодельных электронных приборов.

Максимальный пятисекундный ток разрядки герметичного аккумулятора может достигать 360 Ампер! (у аккумуляторов ёмкостью 38 А * ч и номинальным напряжением 12 вольт).

Зарядное напряжение при циклическом режиме работы (для 12 вольтовых аккумуляторов) составляет 14,4 – 15 Вольт. Для резервного режима 13,5 – 13,8 Вольт (такой режим используется в автоматических охранных и пожарных системах).

Конструкция герметичного свинцово-кислотного аккумулятора

Конструкция герметичного аккумулятора мало отличается от традиционной. Корпус батареи изготавливается из ударопрочной пластмассы и разделён на отдельные секции (“банки”).

Катодные и анодные пластины разделены сепараторами из стекловолокна. Основная составляющая электролита – серная кислота. В верхней части крышки аккумулятора размещены резиновые перепускные клапаны по одному на секцию. Клапаны служат для удаления газа, который может образоваться во время работы. Сверху перепускные клапаны плотно закрыты съёмной пластмассовой крышкой.

Снаружи аккумулятора выводятся два пластинчатых электрода – “+” и “-”. Плюсовой вывод помечен красным квадратом, а минусовой – чёрным. Электроды представляют собой ответную часть самофиксирующегося разъёма и изготавливаются из латуни.

Недостатки герметичных аккумуляторных батарей

На практике бывало, что герметичная батарея “раздувалась”, деформировался пластмассовый корпус аккумулятора, хотя аккумулятор сохранял свою работоспособность. Связано это с избыточным выделением газа или c производственным браком перепускных клапанов.

Несмотря на корпус из ударопрочного пластика не стоит надеяться на его надёжность. Если на корпусе аккумулятора есть трещины и сколы, то вскоре сквозь эти трещины начнёт просачиваться электролит, особенно если трещина на донной части корпуса. Так как электролит в герметичных батареях в виде геля, то утечка электролита слабая. Утечку электролита можно предотвратить, плотно заклеив трещину в корпусе, например скотчем. Работоспособность аккумулятора при таком дефекте, как правило, сохраняется.

Будьте осторожны – электролит вреден для кожи рук, особенно если на кожном покрове есть раны! Используете для рук защитные средства!

Как уже говорилось, для герметичных аккумуляторов не страшен глубокий разряд, и батарея восстанавливает свою работоспособность после последующей зарядки. Несмотря на это лучше использовать блоки бесперебойного питания с автоматической защитой от глубокого разряда.

Нередки случаи окисления выводов питания аккумуляторных батарей. Связано это с тем, что ответные контактные разъёмы приборов выполнены из металлов, образующих гальваническую пару, что и приводит к образованию “кораллов” – сильному окислу контактов.

Маркировка герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов

На корпусах герметичных аккумуляторных батарей, как правило, указаны основные характеристики, правда, в основном на английском языке:

“GS 7-12” – аккумуляторная батарея ёмкостью 7 Ампер-часов и номинальным напряжением 12 Вольт.
“SEALED LEAD-ACID BATTERY” - герметичная свинцово-кислотная батарея.

“Constant voltage charge” - постоянное напряжение заряда при:
“Standby use: 13,5-13,8 V” - резервном режиме: 13,5-13,8 Вольт
“Cycle use: 14,4-15 V” - циклическом режиме: 14,4-15 Вольт
“Initial current: 2,1 A max” - начальный зарядный ток: 2,1 Ампер максимум.

 

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Как выбрать аккумулятор для фонаря: 18650 или АА, ААА

Большое разнообразие типов фонарей и фонариков порождает некую неопределенность при выборе аккумуляторов для них. В данном обзоре подробно рассмотрены современные литий-ионные аккумуляторные батарейки (акб) для светодиодного фонаря типоразмеров 18650, 16340, 14500, а также произведено их сравнение с ранее популярными классическими аккумуляторами для фонариков АА, ААА, R14, R20.

Данная статья поможет разобраться с тем, на что влияют такие важные технические характеристики, как химический состав, напряжение, емкость, ток отдачи. Понимание этих параметров поможет сделать правильный выбор аккумулятора для вашей модели фонаря.

Характеристики аккумуляторов для фонаря

К основным характеристикам аккумуляторов для фонаря относятся:

  1. Химический состав.
  2. Типоразмер
  3. Напряжение.
  4. Емкость.
  5. Рабочий ток.
  6. Эффект памяти.
  • От химического состава акб (литий-ионный или никель-металл-гидридный) зависят все основные параметры: удельная емкость, напряжение одного элемента, максимальный рабочий ток, "эффект памяти", число циклов заряд-разряд, Соответственно, от этого зависит длительность работы фонаря, яркость луча, количество элементов питания.
  • Типоразмер - это формат акб (круглый, прямоугольный) и размеры. Это один из первых параметров при выборе аккумулятора. Фонарь рассчитан на элементы определенного типоразмера. Акб большего формата не поместятся в аккумуляторный отсек, а меньшего - там не зафиксируются. Типоразмер имеет цифровое или цифро-буквенное обозначение. У литий-ионных аккумуляторов: 18650, 16340 (CR123A), 14500. У никель-металл-гидридных: АА, ААА, R14, R20. 
    • 18650 обозначает диаметр 18 мм и длину 65 мм, 16340 - 16 мм и 34 мм, 14500 - 14 мм и 50 мм.
    • АА - 14 мм и 50 мм, ААА - 10 мм и 44 мм, R14 - 26 мм и 50 мм, R20 - 34 мм и 62 мм.
      Как видим, аккумуляторные батарейки АА имеют тот же размер, что и акб 14500, но они не взаимозаменяемы из-за разного напряжения.
  • Напряжение - разность потенциалов между положительным и отрицательным полюсами элемента питания, измеряется в Вольтах (В или V). Необходимо использовать аккумуляторные элементы с тем напряжением, на которое рассчитан фонарь. Так, применив три LI-Ion акб 3.7V вместо трех Ni-MH 1.5V элементов, мы получим суммарное напряжение около 12 Вольт (вместо 4.5 Вольта). Важна также величина изменения напряжения в процессе разряда. Различают несколько значений напряжения аккумулятора:
    • максимальное - после полного заряда,
    • минимальное - в конце разряда.
    • номинальное - в середине разряда.
  • Емкость показывает как долго будет разряжаться аккумуляторная батарейка при номинальном токе. Измеряется в Ампер*часах (Ач), или, по-английски, в Amper*hour (Ah). Емкости небольшой величины выражают в миллиАмпер*часах или в milliAmper*hour (mAh). Надо понимать, что реальная емкость аккумулятора может быть заметно меньше заявленной, если рабочий ток значительно превышает номинальный ток.
  • Рабочий ток измеряется в Амперах или миллиАмперах (А или мА), в зарубежном обозначении Amper или milliAmper (A или mA). Чем выше ток, тем большую энергию в единицу времени может отдавать аккумуляторная батарейка, а значит она сможет питать более мощную лампочку в фонаре. Надо разделять понятия максимального рабочего тока, который может отдавать акб, и номинального рабочего тока, при котором обеспечивается заявленная производителем емкость. Литий-ионные аккумуляторы длительно могут отдавать большой ток лампочке или светодиоду фонаря, чем обеспечивается более яркий луч, чем при использовании Ni-MH акб.
  • Эффект памяти проявляется в уменьшении емкости никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторных батареек при неполном разряде перед началом зарядки. Эффект памяти характерен для Ni-Cd, снижен у Ni-MH и отсутствует у Li-Ion акб.

Виды аккумуляторов для фонариков

Несмотря на большое разнообразие аккумуляторов для фонариков, все их можно поделить на встроенные или съемные. Встроенные модели в данной статье не рассматриваются. А съемные аккумуляторы для фонарей разделяются на несколько видов:

  1. Литий-ионные стандартные.
  2. Литий-ионные специализированные.
  3. Никель-металл-гидридные.
  4. Свинцово-кислотные.

Какой аккумулятор для фонарика лучше: 18650, 16430, 14500 или АА, ААА, R14, R20?

Литий-ионные аккумуляторы 18650, 16340 (CR123A), 14500 для фонарика, несомненно, лучше. Как и все литий-ионные акб, они имеют следующие преимущества:

  1. Большая емкость.
  2. Повышенное напряжение.
  3. Высокий ток отдачи.
  4. Нет эффекта памяти.

Почему же до сих пор в некоторых моделях фонариков используются никель-металл-гидридные аккумуляторные батарейки типов АА, ААА? А в более мощных фонарях - акб R14, R20?

Потому что никель-металл-гидридные аккумуляторы АА, ААА, R14, R20 также имеют ряд преимуществ:

  1. Низкая цена.
  2. Недорогие зарядные устройства.
  3. Выдерживают перезаряд и переразряд.
  4. Работают со старыми типами фонариков.

Использование никель-металл-гидридных аккумуляторных батареек часто обусловлено конструктивным расчетом фонарика старого типа под использование этого типа акб. 

Важно. Непосредственно заменить Ni-MH на Li-Ion, даже если размеры совпадают, нельзя из-за разных напряжений. Однако, вместо трех Ni-MH элементов АА можно использовать один Li-Ion аккумулятор 14500, заменив остальные два - элементами АА-пустышками, внутри которых находится просто перемычка. 

Вместе с тем, специально на замену аккумуляторным батарейкам АА выпускаются литий-ионные аккумуляторы 14500 1.5v. Такие акб содержат в одном корпусе литиевый элемент 3.6 v и преобразователь на 1.5v.

Многие современные фонарики рассчитаны на работу как с литий-ионными аккумуляторами, так и с никель-металл-гидридными. Такие фонари имеют встроенный преобразователем напряжения. 

Разновидности литий-ионных аккумуляторов 18650 для фонарей

Несмотря на общую технологию производства, литий-ионные аккумуляторы 18650 (также 16340 и 14500) делятся на разновидности, в зависимости от материала катода. В каждом из этих типов акб усилено какое-либо свойство, полезное для использования фонаря. Разновидности литий-ионных акб: 

  1. Литий-кобальтовые.
  2. Литий-марганцевые.
  3. Литий-марганец-никелевые.
  4. Литий-железо-фосфатные.

Не вдаваясь глубоко в конструктивные различия, отметим полезные для фонарей качества каждой разновидности литий-ионных аккумуляторов 18650.

Преимущества для фонарей литий-ионных акб 18650 разных типов

Химический тип акб 18650 Усиленные полезные качества
Литий-кобальтовые большая емкость (длительность работы фонаря)
Литий-марганцевые, литий-марганец-никелевые увеличенный разрядный ток (большая яркость фонаря)
Литий-железо-фосфатный
самый высокий разрядный ток, большое число циклов заряд-разряд

Как выбрать аккумулятор 18650 для фонарика светодиодного

В зависимости от назначения светодиодного фонарика, основным параметром выбора аккумулятора 18650 может быть:

  1. Максимальный отдаваемый ток.
  2. Максимальная емкость.
  • Максимальный отдаваемый ток важен для мощных светодиодных фонарей и батарейных прожекторов.
  • Максимальная емкость аккумуляторных элементов 18650 необходима для фонариков, от которых требуется длительная работа без подзарядки.

Например, для светодиодного фонарика в поход рекомендуем выбирать литий-кобальтовые акб 18650 с большой емкостью.

Когда необходим очень яркий луч фонарика (большая мощность), предпочтение стоит отдавать высокотоковым аккумуляторам 18650.

Если же, для мощного фонарика нужен высокотоковый аккумулятор 18650 с достаточно высокой емкостью, то рекомедуем выбрать одну из следующих моделей: LG HG2 (3000 mAh 20 A) или Samsung 25R (2500 mAh 20 A).

Особенность выбора для фонаря аккумулятора 18650

При выборе аккумулятора 18650 для фонаря следует также учитывать одну особенность. Акб 18650 могут быть:

  1. С платой защиты.
  2. Без защиты.
  • Литий-ионные аккумуляторные батарейки 18650 при перезаряде и разряде слишком большим током склонны с самовозгоранию. Особенно это касается литий-кобальтовых акб. Для защиты от превышения заряда или переразряда аккумуляторы 18650 могут снабжаться встроенной платой защиты.   Важно. 18650 аккумуляторы с защитой имеют длину на 1-2 мм больше, чем без защиты. Это надо учитывать при выборе аккумуляторной батарейки 18650 для конкретной модели фонаря.
  • При использовании элементов без защиты, функции предохранения акб от перезаряда берет на себя зарядное устройство (ЗУ). А защита от превышения тока и отключение аккумуляторного элемента при достижении нижнего порога напряжения возлагаются на фонарь. 

Если же фонарь не содержит защитной платы, советуем применять защищенные аккумуляторы 18650.

Выбор аккумулятора для налобного фонаря: 18650 или АА,ААА

Выбор аккумулятора для налобного фонаря заслуживает отдельного рассмотрения. Какие лучше использовать аккумуляторные батарейки: 18650 или АА, ААА? Все параметры выбора, описанные выше, подходят и для акб налобных фонариков. Поэтому предпочтительно применять 18650, как более высокоемкие и более токовые аккумуляторы. Но, поскольку налобные фонари располагаются непосредственно на голове, то на первое место выходит критерий безопасности использования.

Для налобных фонариков подходят:

  1. Защищенные аккумуляторы 18650.
  2. Высокоемкие аккумуляторные батарейки АА.
  3. Высокоемкие аккумуляторы ААА.
  4. Специализированные акб для налобных фонарей.
  5. Литий-железофосфатные акб 18650 без защиты.

Выбор производителя аккумуляторов для фонарей

Выбор лучшего производителя зависит от типоразмера аккумулятора для фонаря. Разные производители добились выдающихся результатов в определенной нише. Представляем рейтинг лучших моделей по различным форматам.

  1. Аккумуляторные батарейки для фонариков АА и ААА. По сумме характеристик (высокая емкость и рекордно низкий уровень саморазряда) здесь безусловный лидер - компания Panasonic с серией Eneloop. 
  2. Акб формата R14 и R20. В сегменте R14 рекомендуем производителя Ansmann. Аккумуляторы 4500 mAh maxE обладают не только высокой емкостью, но и имеют низкий саморазряд, большое число циклов заряд-разряд и даже допускают быструю зарядку большим током. В сегменте R20 рекомендуем к использованию акб производителя Robiton.
  3. Аккумуляторы 18650 и 16340 (CR123A). Среди литий-ионных акб 18650 лучшими является линейка компании Sony VTC4, VTC5, VTC6. Лучшие акб 16340 (CR123A) производит Fenix. 
  4. В сегменте акб 14500 рекомендуем модели производителя Fenix на 3.6v и 1.5v. 

Купить аккумуляторы для фонаря светодиодного или налобного с доставкой в ваш город Вы можете в нашем интернет-магазине "Вольта". Предлагаем широкий выбор аккумуляторных батареек типоразмеров 18650, 16340 (CR123A), 14500, АА, ААА, R14, R20 по выгодной цене. В нашем интернет-магазине представлены лучшие модели ведущих производителей: Sony, LG, Panasonic, Fenix, GP, Robiton, Varta, A123 Systems, Ansmann, Petzl, Duracell, Westinghouse, Fujitsu, ZMI. Выбрать и купить аккумулятор 18650, АА или ААА для налобного фонарика или мощного светодиодного фонаря с необходимыми параметрами очень просто, используя фотографии и точные описания для каждой модели.

Контроль качества свинцово-кислотных аккумуляторов в соответствии с испытанием их состояния для поставщиков и производителей ИБП

Риск нехватки нефтяных ресурсов заставил людей делать упор на приобретение и хранение энергии. Чтобы избежать такой ситуации, данное исследование стремится изучить эффективное управление свинцово-кислотными аккумуляторами для эффективного использования в соответствии с промышленными требованиями.

1. Введение

Развитие информационных технологий повысило требования людей к качеству жизни.Тем не менее, риск нехватки нефтяных ресурсов заставил людей сделать упор на приобретение и хранение энергии. В 2006 году два типа аккумуляторов вошли в десятку лучших технологий США, в которых на свинцово-кислотные батареи приходилась треть валовых продаж в аккумуляторной промышленности. В дополнение к тесной связи с энергетикой, дорожным движением и информацией свинцово-кислотные батареи представляли собой управляющую силу в транспорте, например, в транспортных средствах и различных системах бесперебойного питания, чтобы стать необходимым продуктом в жизни человека.Свинцово-кислотные батареи [1] станут новой системой зеленой энергии с лучшими разработками и применением в 21 веке.

Бум «зеленой» промышленности делает реинжиниринг ресурсов и энергосбережение ключевыми вопросами для предприятий, которые вкладывают большие средства в защиту окружающей среды. Например, зеленая экономика или зеленая промышленность рассматривались в качестве ключевого направления в 12-м пятилетнем плане Китая. Судя по всему, зеленая промышленность - это не только развивающаяся отрасль, но и тренд.В частности, глобальное внимание к защите энергии в последние годы способствовало развитию концепций энергосбережения и сокращения выбросов углерода. Кроме того, дефицит добычи нефти, природного газа и угля делает использование ресурсов чрезвычайно важным. Поэтому многие исследователи постоянно изучают сбережение энергии, стремясь эффективно использовать имеющиеся на Земле ресурсы для получения максимальной пользы. Это исследование направлено на достижение энергосбережения и защиты окружающей среды за счет эффективного управления свинцово-кислотными батареями.

Согласно отчетам материкового Китая, производителей свинцово-кислотных аккумуляторов просят утилизировать продукцию в соответствии с требованиями промышленного управления материкового Китая, поскольку это воплощение социальной ответственности, а также ключ к устойчивому развитию зеленая экономика. Для предприятий вторичный свинец в качестве холодного железа в снижении затрат и повышении эффективности сыграл решающую роль в увеличении производства свинцово-кислотных аккумуляторов [2]. Между тем, риск загрязнения возрастает при вторичной переработке свинца, которую страна продвигает в сфере вторичной переработки.Экологическая емкость системы рециркуляции свинцово-кислотных аккумуляторов практикуется в стране на основе провинций, и порог для отраслей повышен. Судя по всему, официальные лица материкового Китая постоянно планировали и инвестировали в «зеленую» экономику и представили правила производства свинцово-кислотных аккумуляторов, чтобы защитить здоровье граждан и экономическое развитие от ущерба из-за загрязнения свинцово-кислотными аккумуляторами.

Производство свинцово-кислотных аккумуляторов является ключевым в развитии вторичной энергии, которую производители аккумуляторов подчеркнули в своих приложениях к потребительским товарам.Свинцово-кислотные батареи, которые в основном применяются для хранения энергии в транспортных средствах, источниках бесперебойного питания (ИБП), электромобилях, медицинском оборудовании и устройствах связи, использовались в течение столетия при условии, что структура рынка является зрелой и стабильной. Чтобы поддерживать нормальную работу прецизионных инструментов на высокотехнологичных предприятиях и в медицинской промышленности, часто используется источник бесперебойного питания для поддержания стабильности источника питания. Тем не менее, для обеспечения бесперебойного питания требуется большое количество свинцово-кислотных аккумуляторов [3], что может привести к загрязнению тяжелыми металлами и поставить под угрозу здоровье граждан при отсутствии надлежащего управления.Более того, электромобили с подзарядкой от электросети, как одна из семи стратегически развивающихся отраслей, считаются многообещающими, но все еще сталкиваются с проблемами, связанными с расходами, рынками и безопасностью, что свидетельствует о чрезвычайной важности управления свинцово-кислотными аккумуляторами в загрязнении окружающей среды. Чтобы избежать такой ситуации, в данном исследовании исследуется эффективное управление свинцово-кислотными батареями для эффективного использования в соответствии с промышленными требованиями.

Свинцово-кислотные батареи широко применяются и играют основную роль в человеческих потребностях, таких как информационное оборудование, телекоммуникации, транспорт, промышленность и медицинские системы.Свинцово-кислотные батареи в основном применяются на высокотехнологичных предприятиях и в медицинской промышленности, особенно в источниках бесперебойного питания, которые необходимо выбрасывать каждые несколько лет, поскольку они используются в качестве запасных. Химическое загрязнение свинцом и серной кислотой в процессе обращения с использованными батареями может серьезно повлиять на окружающую среду. Следовательно, эффективное управление свинцово-кислотными аккумуляторами считается важной проблемой [4, 5]. Тем не менее, в настоящее время непросто проверить остаточную емкость и срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов, на которые влияют структура аккумулятора, температура окружающей среды, глубина предыдущего разряда, саморазряд аккумуляторов, ток разряда, метод заряда и т. Д. и напряжение конца разряда [6, 7].Кроме того, изменение емкости во время разряда свинцово-кислотных аккумуляторов не является линейным, и некоторые старые аккумуляторы будут иметь пониженное напряжение. В реальной ситуации не все батареи можно измерить в автономном режиме, а измеренное в режиме онлайн напряжение заряда может привести к неправильной оценке напряжения батареи. Кроме того, не все старые батареи будут иметь пониженное напряжение. В этом случае напряжение батареи не может полностью использоваться для оценки старения батареи. Испытание свинцово-кислотных аккумуляторов рассматривается как дилемма [8].В результате на рынке предлагается множество технологий определения емкости аккумулятора, включая напряжение холостого хода, удельный вес электролита, напряжение нагрузки, внутреннее сопротивление, мониторинг пульсирующего тока заряда и автономное управление нагрузкой для различных условий [9–12 ]. Принимая во внимание время, точность и обнаружение в режиме онлайн, это исследование направлено на обсуждение состояния доступности, остаточной емкости и срока службы свинцово-кислотных аккумуляторов с введением управления сценами.

Динамические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов сложны и могут измениться с возрастом аккумулятора.Тем не менее, исследования по управлению тестированием свинцово-кислотных аккумуляторов имеют тенденцию изучать эффективность свинцово-кислотных аккумуляторов, чтобы пользователи могли понять источник питания, емкость и время утилизации, чтобы обеспечить стабильность системы и максимальную эффективность. Стоимость обслуживания может быть снижена за счет проверки работоспособности каждой батареи и предоставления управленческих стратегий для обеспечения времени утилизации батарей, а стратегия обслуживания корректируется с перехода от текущей регулярной утилизации к текущему состоянию на основанную на состоянии в соответствии с реальной разгрузкой

История развития аккумуляторов

Аккумуляторы прошли долгий путь с момента их появления в 250 г. до н.э.Предоставлено: Flickr / Patty, CC BY-NC-SA.

Батареи сегодня настолько распространены, что они почти незаметны для нас. Тем не менее, это замечательное изобретение с долгой и легендарной историей и не менее интересным будущим.

Аккумулятор - это, по сути, устройство, в котором накапливается химическая энергия, которая преобразуется в электричество. По сути, батареи - это небольшие химические реакторы, в которых в результате реакции образуются энергичные электроны, готовые протекать через внешнее устройство.

Батареи у нас давно. В 1938 году директор Багдадского музея обнаружил в подвале музея то, что сейчас называют «Багдадской батареей». Анализ датировал его примерно 250 г. до н.э. и датировал его месопотамским происхождением.

Споры вокруг этого самого раннего примера батареи, но предлагаемые варианты использования включают гальваническое покрытие, обезболивание или религиозное покалывание.

Американский ученый и изобретатель Бенджамин Франклин впервые использовал термин «батарея» в 1749 году, когда проводил эксперименты с электричеством с использованием набора соединенных конденсаторов.

Первая настоящая батарея была изобретена итальянским физиком Алессандро Вольта в 1800 году. Вольта сложил диски из меди (Cu) и цинка (Zn), разделенных тканью, пропитанной соленой водой.

Провода, подключенные к любому концу стопки, производили непрерывный стабильный ток. Каждая ячейка (набор из дисков Cu, Zn и рассола) производит 0,76 Вольт (В). Это значение, кратное этому значению, определяется количеством ячеек, сложенных вместе.

Один из самых долговечных аккумуляторов, свинцово-кислотный, был изобретен в 1859 году и до сих пор используется для запуска большинства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.Это старейший образец аккумуляторной батареи.

Сегодня батареи бывают разных размеров, от больших мегаваттных размеров, которые накапливают энергию солнечных ферм или подстанций, чтобы гарантировать стабильное энергоснабжение целых деревень или островов, до крошечных батарей, подобных тем, которые используются в электронных часах.

Батареи

имеют различный химический состав, которые генерируют базовые напряжения элементов, как правило, в диапазоне от 1,0 до 3,6 В. Последовательное соединение ячеек увеличивает напряжение, а их параллельное соединение увеличивает подачу тока.Этот принцип используется для суммирования требуемых напряжений и токов вплоть до мегаваттных размеров.

В настоящее время многие ожидают, что технология аккумуляторов совершит еще один скачок с разработкой новых моделей, обладающих достаточной емкостью для хранения энергии, вырабатываемой домашними солнечными или ветряными системами, и затем для некоторых обеспечит подачу энергии в дом в более удобное (обычно ночное) время. дней

Как работают аккумуляторы?

Когда батарея разряжается, в результате химической реакции образуются дополнительные электроны.Примером реакции, в которой образуются электроны, является окисление железа с образованием ржавчины. Железо реагирует с кислородом и отдает электроны кислороду с образованием оксида железа.

Стандартная конструкция батареи заключается в использовании двух металлов или соединений с разными химическими потенциалами и разделении их с помощью пористого изолятора. Химический потенциал - это энергия, запасенная в атомах и связях соединений, которая затем передается движущимся электронам, когда им разрешается перемещаться через подключенное внешнее устройство.

Проводящая жидкость, такая как соль и вода, используется для переноса растворимых ионов от одного металла к другому во время реакции и называется электролитом.

Металл или соединение, которое теряет электроны во время разряда, называется анодом, а металл или соединение, которое принимает электроны, называется катодом. Этот поток электронов от анода к катоду через внешнее соединение - это то, что мы используем для работы наших электронных устройств.

Первичные и аккумуляторные батареи

Типичный автомобильный аккумулятор.Предоставлено: Flickr / Асим Бхарвани, CC BY-NC-ND.

Когда реакция, которая вызывает поток электронов, не может быть обращена вспять, батарею называют первичной батареей. Когда один из реагентов израсходован, батарея разряжена.

Наиболее распространенной первичной батареей является угольно-цинковая батарея. Было обнаружено, что, когда электролитом является щелочь, батареи служат намного дольше. Это щелочные батареи, которые мы покупаем в супермаркете.

Проблема утилизации таких первичных батарей заключалась в том, чтобы найти способ их повторного использования путем подзарядки батарей.Это становится более важным по мере того, как батареи становятся больше, и частая их замена коммерчески нецелесообразна.

Одна из первых аккумуляторных батарей, никель-кадмиевая батарея (NiCd), также использует щелочь в качестве электролита. В 1989 году были разработаны никель-металл-водородные батареи (NiMH), которые имели более длительный срок службы, чем никель-кадмиевые батареи.

Батареи этого типа очень чувствительны к перезарядке и перегреву во время зарядки, поэтому скорость заряда контролируется ниже максимальной.Сложные контроллеры могут ускорить зарядку, не занимая меньше нескольких часов.

В большинстве других более простых зарядных устройств процесс обычно занимает всю ночь.

Портативные приложения, такие как мобильные телефоны и портативные компьютеры, постоянно ищут максимальную и максимально компактную накопленную энергию. Хотя это увеличивает риск сильной разрядки, с этим можно справиться с помощью ограничителей скорости тока в аккумуляторах мобильных телефонов из-за их малого формата.

Но по мере того, как рассматриваются более крупные применения батарей, безопасность большого формата и большого количества элементов становится более важным соображением.

Первый большой скачок вперед: литий-ионные батареи

Новые технологии часто требуют более компактных, более емких, безопасных перезаряжаемых батарей.

В 1980 году американский физик профессор Джон Гуденаф изобрел новый тип литиевой батареи, в которой литий (Li) мог мигрировать через батарею от одного электрода к другому в виде иона Li +.

Литий - один из самых легких элементов в периодической таблице, и он имеет один из самых больших электрохимических потенциалов, поэтому эта комбинация дает одни из самых высоких возможных напряжений в самых компактных и легких объемах.

Это основа литий-ионного аккумулятора. В этой новой батарее литий сочетается с переходным металлом, таким как кобальт, никель, марганец или железо, и кислородом, образуя катод. При подаче напряжения во время перезарядки положительно заряженный ион лития с катода мигрирует к графитовому аноду и становится металлическим литием.

Поскольку литий обладает сильной электрохимической движущей силой, которая должна окисляться, если это разрешено, он мигрирует обратно на катод, чтобы снова стать ионом Li + и отдает свой электрон обратно иону кобальта.Движение электронов в цепи дает нам ток, который мы можем использовать.

Второй большой скачок вперед: нанотехнологии

В зависимости от переходного металла, используемого в литий-ионном аккумуляторе, элемент может иметь более высокую емкость, но может быть более реактивным и подверженным явлению, известному как термический разгон.

В случае литий-кобальтовых батарей (LiCoO 2 ), произведенных Sony в 1990-х годах, это привело к возгоранию многих таких батарей.О возможности изготовления аккумуляторных катодов из наноразмерного материала и, следовательно, более реактивного материала не могло быть и речи.

Но в 1990-х годах Гуденаф снова совершил огромный скачок в технологии аккумуляторов, представив стабильный литий-ионный катод на основе литий-железа и фосфата.

Этот катод термически устойчив. Это также означает, что наномасштабные материалы из фосфата лития-железа (LiFePO 4 ) или феррофосфата лития (LFP) теперь можно безопасно превращать в крупноформатные элементы, которые можно быстро заряжать и разряжать.

Сейчас для этих новых элементов существует множество новых приложений, от электроинструментов до гибридных и электромобилей. Возможно, наиболее важным применением будет хранение бытовой электроэнергии для домашних хозяйств.

Первый мобильный телефон имел большую батарею и короткое время автономной работы - современные мобильные телефоны и смартфоны требуют меньших батарей, но более продолжительного заряда.

Электромобили

Лидером в производстве аккумуляторов нового формата для транспортных средств является компания Tesla, занимающаяся электромобилями, которая планирует построить «гига-заводы» для производства этих аккумуляторов.

Размер литиевой аккумуляторной батареи для Tesla Model S составляет впечатляющие 85 кВтч.

Этого также более чем достаточно для бытовых нужд, поэтому было так много слухов относительно того, что основатель Tesla Илон Маск готовится раскрыть на этой неделе.

Модульная конструкция батареи позволяет создавать батареи, которые в некоторой степени взаимозаменяемы и подходят как для автомобилей, так и для бытовых применений, без необходимости переделки или реконструкции.

Возможно, мы скоро станем свидетелями смены поколений в производстве и хранении энергии, обусловленной постоянно улучшающимися возможностями скромной батареи.


Помимо литий-ионных аккумуляторов - значительный шаг к более производительной батарее

Эта история любезно опубликована The Conversation (по лицензии Creative Commons-Attribution / Без производных).

Ссылка : История и развитие батарей (2015, 30 апреля) получено 16 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2015-04-history-battery.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Подготовка к испытаниям ASE - Свинцово-кислотные батареи

1.Аккумулятор электролит представляет собой смесь воды и:

2. Таблички разряженного аккумулятора есть?

3. Что из следующего верно для автомобильного аккумулятора на 12 В?

4.Правильное соотношение воды и серной кислоты в электролите аккумулятора приблизительно:

5. Удельный вес от 1,170 до 1,190 при 80 ° F означает что уровень заряда аккумулятора составляет примерно:

6.Каждая ячейка полностью заряженной шестиячеечной батареи дает:

7. Емкость аккумулятора определяется его:

8. Аккумулятор от коррозии можно очистить с помощью:

9.Чтобы проверить разряд батареи, вы должны подключить амперметр. между:

10. Для правильного и точного проведения испытаний под большой нагрузкой на аккумуляторах аккумулятор должен быть не ниже:

11.При выполнении теста емкости аккумулятора (при большой нагрузке) на Аккумулятор 12 вольт, напряжение не должно опускаться ниже

12. При испытании под большой нагрузкой аккумулятор разряжается на:

13.Уровень заряда герметичной батареи необходимо оценить. исходя из его напряжения холостого хода. Полностью заряженный аккумулятор который простоял несколько часов, будет иметь обрыв напряжение не менее:

14. Аккумулятор 400-CCA проходит нагрузочные испытания.Правильная нагрузка будет быть:

15. Какое показание на ДВОМ при выполнении обрыва цепи испытание напряжения на АКБ при 50% заряда:

12.0 вольт.
12,2 вольт.
12,4 вольт.
12,6 вольт

16. Аккумулятор, который долгое время недозарядился, будет стать:

17.Чтобы определить, заряжена ли аккумуляторная батарея с вентиляционными крышками или выписан, техник будет использовать:

18. Что нужно делать с аккумулятором, который показал следующие значения удельного веса электролита при 80 градусах f:

Ячейка 1: 1.270
Ячейка 2: 1.260
Ячейка 3: 1.245
Ячейка 4: 1.190
Ячейка 5: 1.250
Ячейка 6: 1.260

нагрузочный тест батареи.
зарядите аккумулятор.
заменить аккумулятор.
выполните 3-минутный тест заряда.

19. Тестер, который быстро разряжает аккумулятор для определения его вместимость:

20. Что нужно делать с аккумулятором, который показал следующие значения удельного веса электролита при 80 градусах F.

Ячейка 1: 1.265
Ячейка 2: 1.250
Ячейка 3: 1.245
Ячейка 4: 1.260
Ячейка 5: 1.245
Ячейка 6: 1.250

нагрузочный тест батареи.
зарядите аккумулятор.
заменить аккумулятор.
выполните 3-минутный тест заряда.

21. Необслуживаемая батарея имеет напряжение холостого хода 12,6 вольт и испытание на нагрузку (емкость) 8,9 вольт. Который из следующего необходимо сделать:

22.Какой тест выполняется на иллюстрации ниже:

Испытание под большой нагрузкой.
Стартовый тест на рисование.
Падение напряжения на кабеле аккумулятора.
Проверка выходной мощности системы зарядки.

23. При использовании тестера аккумуляторов Midtronics, показанного ниже. Чтобы правильно Проверить аккумулятор на состояние заряда:

должно быть заряжено не менее 50%.
должно указывать на напряжение холостого хода не менее 5,5 вольт.
должно указывать на то, что напряжение холостого хода не ниже 9,6 вольт.
должно быть не менее 75% заряда.

24. Тестер аккумуляторов Midtronics будет:

25.Аккумулятор неоднократно сильно разряжался перед он перезаряжается. Техник А говорит, что этот глубокий цикл сокращает срок службы батареи. Техник B говорит, что это будет не влияет на время автономной работы. Кто прав?

26. Проверяется аккумулятор переменного тока Delco со встроенным ареометром.Техник А говорит, что ТЕМНО-ЗЕЛЕНЫЙ глаз указывает на аккумулятор. достаточно заряжен для дальнейшего тестирования. Техник Б говорит, что ЧИСТЫЙ глазок ареометра означает, что аккумулятор должен быть заменены.

Верх страницы

Завод качественных свинцово-кислотных батарей

и свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла из Китая Завод

герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов и свинцово-кислотных аккумуляторов глубокого цикла из Китая
    • Название Модели: 6FM100
    • Размер: 330 * 171 * 214 мм
    • Напряжение: 12 В
    • Название Модели: 6FM100D
    • Размер: 330 * 171 * 214 мм
    • Напряжение: 12 В
    • Название Модели: 6FM140G
    • Размер: 342 * 172 * 280 мм
    • Напряжение: 12 В
    • Название Модели: 6FM10
    • Размер: 151 * 98 * 95 мм
    • Напряжение: 12 В
    • Название Модели: GFM200
    • Размер: 171 * 111 * 330 мм
    • Напряжение: 2 В
    • Название Модели: 6FM200FG
    • Размер: 546 * 125 * 317 мм
    • Напряжение: 12 В
    • Название Модели: 6FM9
    • Размер: 151 * 65 * 94 мм
    • Напряжение: 12 В
    • Название Модели: 6FM15
    • Размер: 181 * 77 * 167 мм
    • Напряжение: 12 В

Rolls Аккумулятор | Премиум аккумуляторные батареи глубокого цикла

Батареи глубокого разряда

Rolls премиум-класса представляют собой надежные решения по хранению энергии для морских судов, двигателей, железных дорог и возобновляемых источников энергии.

Линия продуктов Rolls предлагает батареи глубокого разряда премиум-класса с широким диапазоном значений напряжения и емкости. Торговая марка Rolls и ярко-красные корпуса хорошо известны во всем мире и отражают нашу давнюю приверженность обеспечению высочайшего качества, надежности и поддержки. Залитые и герметичные батареи в рулонах снова и снова выбираются профессионалами отрасли и клиентами.

История

Основанная в 1935 году компания Surrette Battery Company Ltd.гордится тем, что является одним из ведущих производителей свинцово-кислотных аккумуляторов в Северной Америке и единственным независимым производителем аккумуляторов в Канаде. С 1959 года компания находится в Спрингхилле, Новая Шотландия, где мы производим широкий ассортимент премиальных аккумуляторов глубокого цикла под брендом Rolls для использования в возобновляемых источниках энергии, судостроении, энергетике и железной дороге. Залитые и герметичные рулоны Продукция AGM & GEL VRLA признана во всем мире за ее надежность, срок службы и выдающееся качество.

Наличие
Батареи

Rolls продаются исключительно через наших уважаемых дистрибьюторов и дилеров. Как многолетний производитель, Surrette Battery Company добилась успеха в переговорах и установлении ключевых партнерских отношений с ведущими дистрибьюторами и дилерами аккумуляторов в Северной Америке и во всем мире. Благодаря спецификациям и весу продукта эти соглашения и возможность отгрузки и складирования в больших объемах позволили нам сократить время выполнения заказа и минимизировать связанные с этим расходы на перевозку, улучшив доступ и доставку продукта для дилеров и их клиентов.

Производство

Производственное предприятие Surrette Battery Company Ltd. зарегистрировано в ISO, где безопасность так же важна, как и качество продукции. Удовлетворяя потребности наших дистрибьюторов, которые обслуживают растущие рынки возобновляемой энергии и движущей силы по всему миру, мы завершили многочисленные расширения и обновления в последние годы и продолжаем совершенствовать наши производственные мощности и процессы для удовлетворения спроса.

Мы гордимся своей репутацией лидера отрасли в предоставлении высококачественных и надежных продуктов и считаем удовлетворение запросов и поддержку клиентов ключом к будущему успеху.Тщательный осмотр и тестирование гарантируют, что каждая батарея будет обеспечивать производительность, которую наши клиенты ожидают от бренда Rolls.

Школа Ягуара Майя Гватемала

После длительной гражданской войны многие деревни и отдаленные общины были сформированы теми, кто искал доступную землю и безопасность. В результате только 80% территории страны подключено к электросети.

Читать больше

Остров Эйгг, Шотландия

1 февраля 2008 года крошечный шотландский остров был впервые подключен к собственной электросети.Электроэнергия вырабатывается с помощью солнечной системы и трех гидроэнергетических систем.

Читать больше

Stephen Mazujian School Камбоджа

85% населения страны проживает в сельской местности с дорогими, ненадежными или недоступными электросетями. Установка автономных фотоэлектрических систем соответствующего размера оказалась рентабельной. Читать больше

Ассоциации и членство

Введение в свинцово-кислотные батареи

(Эти пояснения несколько упрощены.)

Залитый: Это традиционный аккумулятор для запуска двигателя и тяги. Жидкий электролит может свободно перемещаться в отсеке ячейки. Пользователь имеет доступ к отдельным элементам и может добавлять дистиллированную воду по мере высыхания батареи.

Запечатано: Этот термин может относиться к ряду различных конструкций, включая лишь небольшую модификацию стиля затопления. В этом случае, даже если у пользователя нет доступа к отсекам элементов, внутренняя структура в основном такая же, как и у залитой батареи.Единственное отличие состоит в том, что производитель гарантирует, что в батарее будет достаточное количество кислоты для поддержания химической реакции при нормальном использовании в течение гарантийного срока батареи. Другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также герметичны, как описано ниже.

VRLA: Это означает свинцово-кислотную батарею с регулируемым клапаном. Это тоже герметичный аккумулятор. Регулирующий механизм клапана позволяет безопасно удалять водород и кислород во время зарядки.

AGM: Как указывалось ранее, конструкция из абсорбированного стеклянного матового материала позволяет суспендировать электролит в непосредственной близости от активного материала пластины.Теоретически это увеличивает эффективность разряда и перезарядки. Фактически, аккумуляторы AGM представляют собой вариант аккумуляторов Sealed VRLA. Этот особый стиль в последнее время стал очень популярным во многих приложениях для запуска двигателей и силовых видов спорта.

Примечание: Маркетологи отрасли нередко проявляют некоторую литературную лицензию при описании различных рабочих характеристик свинцово-кислотных аккумуляторов. Креативный маркетолог, хотя и имеет хорошие намерения, создавая узнаваемую нишу на слишком часто сером и непривлекательном рыночном пейзаже, иногда произносит фразу, которая не только улавливает, но и порождает некоторую путаницу.Одна из таких фраз - «Сухие батареи». Это описание является расширением эксплуатационных характеристик линейки очень высококачественных аккумуляторов AGM и предназначено для подчеркивания минимального количества свободной кислоты (практически никакого), которая будет вытекать в случае разрыва стенки аккумуляторной батареи. К сожалению, путаница возникает из-за противоречий с обязательным набором предупреждений, продиктованным стандартом UL-1236 лаборатории Underwriter для зарядных устройств, используемых при запуске двигателя. Эта формулировка из подпункта 47.4.11 h): «... Не используйте зарядное устройство для зарядки сухих аккумуляторных батарей, которые обычно используются в бытовой технике ...» Обычному конечному пользователю неочевидно, что цель предупреждения UL-1236 , написанная в июне 1994 года, призвана избежать попыток перезарядить первичные неперезаряжаемые элементы, такие как D, C, AA, щелочные элементы, которые используются в таких вещах, как фонарики, фотоаппараты и т. д. Существуют типы перезаряжаемых батарей этих размеров, для тех же применений бытовой техники, но по большей части химический состав элемента не свинцово-кислотный.Технический персонал Deltran неоднократно задавал вопросы о совместимости зарядных устройств Battery Tender с «сухими батареями». После того, как марка батареи будет идентифицирована как герметичная, AGM, свинцово-кислотная, можно не беспокоиться о совместимости с зарядными устройствами Deltran.

GEL: Гелевый элемент аналогичен стилю AGM, потому что электролит находится во взвешенном состоянии, но отличается, потому что технически аккумулятор AGM по-прежнему считается влажным элементом. Электролит в гелевом элементе содержит добавку диоксида кремния, которая заставляет его затвердеть или затвердеть, сначала как Jell-O, а затем после последующих циклов разряда / заряда, более похожего на хрупкость арахиса.В гелеобразном электролите образуются микротрещины, которые обеспечивают пути реакций рекомбинации кислорода между положительной и отрицательной пластинами. Напряжение перезарядки у этого типа элементов ниже, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов других типов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *