Характеристики аккумуляторов: Параметры аккумуляторов

Содержание

Основные характеристики аккумуляторных батарей — на что обратить внимание?

Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
Опубликовано 23.06.2015 13:56
Автор: Abramova Olesya

Аккумуляторная батарея – важнейшая составляющая систем резервного и автономного электроснабжения отдельных электрических приборов или целых объектов промышленного и бытового назначения. На сегодняшний день широкое применение получили аккумуляторы свинцово-кислотного типа (AGM VRLA и GEL VRLA), OPZS, OPZV, а также никель-кадмиевые (Ni-Cd) и литий-ионный типы (Li-ion, LiFePO4, Li-pol).

Возникновение химических источников питания началось еще в 1800 году, когда известный итальянский ученый Алессандро Вольта поместил пластины из меди и цинка в кислоту и получил непрерывное напряжение (Вольтов столб). Современные свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженным элементом является свинец, а отрицательно заряженным – оксид свинца. Самая распространенная аккумуляторная батарея состоит из шести банок по 2В и имеет общее напряжение 12В.

Технические характеристики аккумуляторных батарей

Качество аккумуляторов можно определить по нескольким важным свойствам:

  • Емкость, Ампер/час;

  • Напряжение, Вольт;

  • Допустимая глубина разряда, %;

  • Срок службы, лет;

  • Диапазон рабочих температур, °С;

  • Саморазряд, %;

  • Габариты, мм;

  • Вес, кг;

  • Ток заряда, А;

Совет!strong> Обязательно учитывайте, что все приведенные производителем характеристики батарей указываются для температуры 20 – 25 °С, при снижении и повышении температуры окружающей среды, где будет эксплуатироваться аккумулятор, показатели характеристик изменяются, как правило, он снижаются.

Емкость аккумулятора

Данный параметр отражает количество энергии, которую может сохранить батарея, измерение производится в Ампер*часах. На текущий момент в Украине можно купить аккумуляторы емкостью от 0,6 до 4000Ач. К примеру, батарея с емкостью 200Ач способна обеспечить электропитанием нагрузку током 2А в течение 100 часов, или током 8А в течение 25 часов и т. д. Обязательно учитывайте, что при увеличении потребляемого тока будет происходить снижение емкость аккумуляторной батареи, именно по этой причине производители указывают емкость с дополнительным параметром – С.

Дополнительная, но очень важная характеристика маркируемая латинской буквой «C» с числовым параметром, как правило от 1 до до 48 часов и указывает на емкость аккумуляторной батареи при разряде в определенный промежуток времени (C1, C5, C10, C20 и т.д.). Значение C10 принято считать стандартным значением и подавляющее количество производителей указывает емкость при 10-ти часовом разряде. К примеру, емкость 100Ач при C10 означает, что батарея обеспечит данную емкость при 10-ти часовом разряде, эта же батарея при C5 будет иметь меньшую емкость – 80Ач при C5, а если разряд будет происходить с течение 20 часов, то емкость возрастет и составит около 115Ач при С20. Таким образом, при выборе емкости аккумуляторной батареи необходимо обязательно учитывать время в течение которого будет осуществляется разряд, это имеет большое значение.

Рисунок №1. Зависимость емкости аккумулятора AGM VRLA от времени разряда.

Совет! Обратите внимание, что некоторые производители и торгующие организации могут указывать значение емкости при C20. Это сделано для искусственного завышение показателя при неизменной стоимости аккумулятора.

В процессе эксплуатации емкость будет постепенно снижаться, это естественный процесс «старения» батареи, который возникает из-за снижения плотности свинцовых пластин и частичной потери первичного свинца положительных и отрицательных пластин. Высокая интенсивность использования и глубокие разряда приведут к быстрому износу положительных и отрицательных платин аккумулятора и выходу его из строя. Чтобы этого не происходило, необходимо предусматривать резервный запас емкости. Для увеличения емкости батарейного кабинета применяются несколько аккумуляторов с параллельным соединением.

Напряжение батареи

Уровень напряжения – ключевая характеристика по которой происходит выбор аккумулятора. На сегодняшний день распространены элементы и аккумуляторы со следующими значениями напряжения: 1.2, 2.4, 6, 12В. Батарейной банк с более высоким напряжением (24, 48, 96В и т. д.) собирается при помощи нескольких 12В аккумуляторов с последовательным типом подключения.

При помощи измерения уровня напряжения можно оценить степень заряженности и степень износа необслуживаемых типов батарей (AGM и GEL VRLA) Измерение напряжения производится в течение нескольких часов, когда аккумулятор полностью бездействует и отключен от зарядного устройства. Нормальный уровень для AGM батарей считается от 13 до 13,2В.

Допустимая глубина разряда

Различные типы и подтипы аккумуляторов имеют рекомендованные параметры глубины разряда. Ниже приведена таблица №1 в которой указаны наиболее распространенные характеристики аккумуляторов допустимой и рекомендованной глубины разряда.

Тип батареи

Допустимый разряд, %

Рекомендованный разряд, %

VRLA

70

40

AGM VRLA

80

50

GEL VRLA

90

50

OPZV

90

60

OPZS

90

60

Li-ion

100

90

Ni-Cd

100

70

Таблица №1. Значения допустимых и рекомендованных значений разряда аккумуляторов.

Уровень разряда является ключевым фактором в сроке службы аккумулятора на ряду с интенсивностью эксплуатации. Даже самую дорогую и качественную свинцово-кислотную батарею можно вывести из строя за 7-10 дней, если производить полный 100% разряд до напряжения 9В несколько раз подряд.

Наиболее стойким к глубоким разрядам являются литий-ионные и никель-кадмиевые, а также специализированные свинцово-кислотные батареи, которые были оптимизированы разработчиками для глубоких разрядов. Обычно такие серии содержат в названии слово «Deep», что в переводе означает «Глубоко».

Разряды в пределах рекомендованных значений обеспечат существенное увеличения срока службы.

Срок службы аккумулятора

Современные свинцово-кислотные батареи оптимизированы для разнообразных режимов работы. Одни имеют меньший срок службы, но обеспечивают более высокую разрядную характеристику, другие – больший, но подходят для редких разрядов и работы в буферном режиме и т. д. Поэтому если производителем указан срок службы 10 лет, это информация соответствует идеальному режиму эксплуатации, когда не превышается циклический ресурс и, что еще более важно, глубина разряда. Приведем пример: если производитель указал, что срок службы аккумулятора 10 лет и допускается число циклов заряд/разряд – 600 с глубиной 50%. Аккумулятор может отслужить указанный срок при идеальных условиях эксплуатации и не более чем пяти циклах в месяц. Этот режим полностью соответствует буферному типу.

Срок эксплуатации целиком зависит от количества совершенных циклов заряда и разряда, а также зависит от окружающей среды, где установлена батарея. Как уже отмечалось выше, чем сильнее разряжается аккумулятор и чем дольше он находятся разряженном состоянии, тем меньше он прослужит. Чем выше окружающая температура, тем активнее проходит химическая реакция и тем сильнее поддаются разрушению свинцовые пластины.

В таблице №2 приведены примерные значения срока службы и циклического ресурса аккумуляторов в зависимости от их типов. Данные соответствуют для оптимальной температуры эксплуатации 20 – 25°С.

Тип аккумулятора

Циклический ресурс при глубине разряда

Срок службы, лет

25%

50%

75%

100%

VRLA

700 – 1000

350 – 500

230 – 400

150 – 300

3 – 5

AGM VRLA

800 – 2100

500 – 1200

300 – 800

200 – 600

5 – 15

GEL VRLA

2500 – 3000

1200 – 1750

800 – 1000

600 – 800

10 – 15

OPzV

2500 – 3000

1200 – 1750

800 – 1000

600 – 800

10 – 15

OPzS

5000 – 6000

3000 – 3500

1500 – 1750

1000 – 1200

20 – 25

Ni-Cd

<6000

<4000

<2000

<1500

20 – 25

Li-ion

<7000

<5000

<2000

<1500

20 – 25

Таблица №2. Ресурс в зависимости от типа аккумуляторов.

Рисунок №2. Зависимость циклического ресурса от глубины разряда.

Диапазон рабочей температуры

За исключением литий-ионного типа, где используется минерал – литий, принцип работы аккумуляторов основан на химических элементах и взаимодействии между ними. Поэтому практически все основные характеристики аккумуляторов зависят от температуры окружающей среды. Как правило, при повышении температуры срок эксплуатации снижается, причем если температура выше ~35°С, срок службы свинцово-кислотные AGM батарей сократится вдвое.

Уровень температуры окружающей среды также оказывает влияние на доступную емкость аккумулятора. При снижении температуры происходит падение емкости. При –20°С емкость батареи снизится на 30 – 40% от номинального значения.

Рисунок №3. Зависимость срока службы аккумулятора AGM VRLA от температуры окружающей среды.

Рисунок №4. Зависимость емкости аккумулятора AGM VRLA от температуры окружающей среды.

Саморазряд аккумулятора

Саморазряд – характерное явления для аккумуляторов всех типов. Данный показатель отражает степень самопроизвольной потери емкости в процессе простоя после полного заряда. Характеристика саморазряда указывается в процентном соотношении за определенный промежуток времени, чаще всего в месяц.

В качестве примера можно рассмотреть 100Ач батарею AGM VRLA типа, которая была полностью заряжена и в течение месяца не использовалась. Среднее значение саморазряда для AGM VRLA типа составляет порядка 1,5%, соответственно через месяц емкость составит порядка 98,5Ач.

На показатели саморазряда оказывает влияние температура окружающей среды. При повышении температуры, показатель будет расти. Причиной возникновения саморазряда служит выделение молекул кислорода на электроде положительного заряда, а повышение температуры является катализатором данного процесса.

Рисунок №5. Саморазряд аккумуляторов AGM VRLA.

Ток заряда

Сила тока которым осуществляется заряд аккумуляторной батареи напрямую зависят от емкости заряжаемой батареи. Свинцово-кислотные АКБ заряжаются 10 – 30% током от номинальной емкости, в зависимости от системы, могут применяться и менее мощные зарядные устройства.

Внимание! Нельзя заряжать аккумуляторы высоким током, это ведет к необратимым химическим реакциями существенно снижает эксплуатационные характеристики батареи.

Рисунок №6. Зарядная характеристика AGM VRLA.

Габариты и вес батарей

В зависимости от емкости аккумуляторов размеры и вес изменяются, за редким исключением могут быть изменения размера при одинаковой емкости. Существуют общепризнанные размеры небольших аккумуляторов до 250Ач, которые применяются как встроенные источники питания для систем бесперебойного питания, детских игрушек, гольф-каров, поломоечных машин и т. д. В зависимости от производителя присоединительные размеры могут отличаться от десятых до нескольких миллиметров.

Совет! Обращайте внимание на высоту аккумулятора без клемм и с клеммами, некоторые производители указывают два значения высоты.

Вес аккумулятора является дополнительным показателем его качества. Если проводить сравнение между характеристиками аккумуляторов разных серий или производителей, обращайте внимание на показатели массы, чем батарея тяжелее, тем больше в ней свинца. Это говорит о том, что пластины взаимодействующие с кислотой толще и химический источник питания обеспечит больший циклический ресурс и срок службы.

какие параметры аккумуляторных батарей нужно проверять и как это сделать?

При использовании аккумуляторных батарей на любых объектах, особенно в системах бесперебойного питания, за их состоянием нужно следить и регулярно проводить проверки. В этом материале мы рассмотрим основные параметры АКБ, а также рассмотрим, какими приборами и как можно провести их контроль и проверку!

Основная задача при проверке состояния любой аккумуляторной батареи – выяснить, обладает ли она достаточной емкостью, может ли обеспечить заявленные производителем характеристики в течение необходимого времени. Однако непосредственно средствами измерения определяются только несколько основных параметров – напряжение, сила тока. В обслуживаемых аккумуляторах можно также замерить плотность электролита. Измерения можно проводить неоднократно, фиксируя изменение значений с течением времени. Все остальные параметры и характеристики не измеряются напрямую, а выводятся по разработанной изготовителем методике, причем она зависит и от типа АКБ, и от рекомендаций производителя, и от вида подключенной нагрузки. При этом необходимо учитывать, что многие зависимости, характеризующие работу АКБ, носят нелинейный характер. Могут сказываться и другие факторы, например, влияние температуры.

При выполнении краткосрочных измерений при использовании даже самых совершенных методик тестирование носит не точный количественный, а качественный характер. Единственный достоверный способ измерения емкости АКБ – его полная разрядка в течение многих часов с тщательной фиксацией параметров в ходе всего процесса. Но использовать столь продолжительную процедуру на практике можно далеко не всегда, особенно если батарей много. Тем не менее, и краткосрочных оценочных измерений достаточно для того, чтобы отличить работоспособный аккумулятор от изношенного, утратившего емкость, и вовремя произвести замену АКБ.

Способы проверки АКБ

1. Подключение нагрузки

К АКБ на некоторое время подключается рабочая или второстепенная нагрузка той или иной величины. Вольтметром или мультиметром измеряется падение напряжения. Если процедура выполняется несколько раз, между измерениями выжидается определенное время, чтобы батарея восстановилась. Полученные данные сопоставляются с параметрами, заявленными производителем АКБ для данного типа батареи и данной величины нагрузки.

2. Измерения при помощи нагрузочной вилки

Строение простейшей нагрузочной вилки показано на схеме:

Устройство оснащено вольтметром, параллельно которому установлен большой по мощности нагрузочный резистор, и имеет два щупа. В старых моделях вольтметры аналоговые; новые модели, как правило, оснащены ЖК-дисплеем и цифровым вольтметром. Существуют нагрузочные вилки с усложненной схемой, использующие несколько нагрузочных спиралей (сменных сопротивлений), рассчитанные на разные диапазоны измерения напряжений, предназначенные для тестирования кислотных либо щелочных аккумуляторов. Есть даже вилки, которыми тестируют отдельные банки аккумуляторов. В состав продвинутых устройств помимо вольтметра может входить амперметр.

Получаемые при измерениях данные также необходимо сопоставлять с параметрами, заявленными производителями для данного типа батарей и данного сопротивления.

3. Измерения при помощи специальных устройств, тестеров анализаторов АКБ

Приборы Кулон

Принципиальным развитием идеи нагрузочной вилки можно считать семейство цифровых приборов-тестеров Кулон (Кулон-12/6f, Кулон-12m, Кулон-12n и другие) для проверки состояния свинцовых кислотных аккумуляторов, а также другие подобные устройства. Они позволяют проводить быстрые замеры напряжения, приближенно определять емкость АКБ без контрольного разряда и сохранять в памяти несколько сотен, а иногда и тысяч измерений.

Приборы Кулон питаются от аккумулятора, на котором проводятся измерения. Входящие в комплект провода с разъемами «крокодил» имеют части, изолированные друг от друга, что обеспечивает четырехзажимное подключение к аккумулятору и устраняет влияние на показания прибора сопротивления в точках подключения зажимов. По заявлению разработчика, прибор анализирует отклик аккумулятора на тестовый сигнал специальной формы, при этом измеряемый параметр примерно пропорционален площади активной поверхности пластин аккумулятора и, таким образом, характеризует его емкость. Фактически, точность показаний зависит от достоверности методики, разработанной производителем.

Емкость аккумулятора – электрический заряд, отдаваемый полностью заряженным аккумулятором – измеряется в ампер-часах и представляет собой произведение тока разряда на время. Для точного определения емкости необходимо произвести разряд батареи (процесс длительный, многочасовой), постоянно фиксируя величину заряда, отдаваемого батареей. При этом относительная емкость АКБ в зависимости от времени изменяется нелинейно. Например, для аккумуляторной батареи типа LCL-12V33AP относительная емкость меняется со временем следующим образом:

Время разряда, часы Относительная емкость, %
0,1 37
1,3 48
0,7 53
1,9 76
4,2 84
9,2 92
20 100

Прибор Кулон при помощи быстрого измерения ориентировочно определяет емкость полностью заряженного аккумулятора. Он не предназначен для оценки степени заряженности АКБ, все измерения необходимо проводить на полностью заряженной батарее. Устройство кратковременно подает тестовый сигнал, регистрирует отклик от батареи и через несколько секунд выдает ориентировочную емкость АКБ в ампер-часах. Одновременно на экран выводится измеренное напряжение. Полученные значения можно сохранять в памяти прибора.

Производитель подчеркивает, что устройство не является прецизионным измерителем, но позволяет оценочно определять емкость свинцовой кислотной батареи, особенно если пользователь самостоятельно откалибровал прибор при помощи аккумулятора такого же типа, что и тестируемый, но с известной емкостью. Процедура калибровки подробно изложена в инструкции к прибору.

Тестеры PITE

Следующая разновидность устройств для тестирования АКБ – тестеры PITE: модель PITE 3915 для измерения внутреннего сопротивления и модель PITE 3918 для оценки проводимости батарей.

Управление осуществляется при помощи цветного сенсорного экрана, но основные управляющие кнопки вынесены на клавиатуру в нижней части корпуса. Прибором можно тестировать батареи емкостью от 5 до 6000 А·ч, с элементами аккумулятора 1.2 В, 2 В, 6 В и 12 В. Диапазон измерения напряжения – от 0.000 В до 16 В, сопротивления – от 0.00 до 100 мОм. Прибор позволяет задать тип проверяемых батарей, выполнить измерение напряжения и сопротивления (модель 3915) или напряжения и проводимости (модель 3918), и на их основании судить о том, соответствует емкость батареи заявленной производителем или нет. При этом параметр Capacity (емкость батареи) выводится в процентах.

Интерфейс прибора позволяет проводить как одиночные измерения, так и последовательные (до 254 измерений в каждой последовательности, совокупное количество результатов более 3000), что удобно при проверке большого количества однотипных АКБ (в последнем случае результаты сохраняются автоматически, помимо данных в них фиксируется также порядковый номер измерения). В зависимости от настроек прибор может использовать для выдачи результата (статуса Good, Pass, Warning или Failed) собственные критерии либо значения, заданные пользователем. Результаты тестирования через порт USB могут быть перенесены на компьютер для просмотра и последующей подготовки отчетов.

Анализаторы Fluke

Более глубокое развитие той же идеи – приборы Fluke Battery Analyzer серии 500 (BT 510, BT 520, BT 521), которые позволяют измерять и сохранять в памяти напряжение, внутреннее сопротивление стационарной батареи, температуру минусовой клеммы, напряжение при разрядке. При наличии дополнительных аксессуаров можно измерять и сохранять в памяти и другие параметры. Тесты можно проводить как в режиме отдельных измерений, так и в последовательном режиме; используя настраиваемые профили. Есть возможность задать пороговые значения для различных параметров. Встроенный порт USB позволяет передавать собранные записи (до 999 записей каждого типа) на компьютер для подготовки отчетов с помощью программного обеспечения Analyze Software, входящего в комплект поставки.

Щупы прибора имеют специальную конструкцию: внутренний подпружиненный контакт предназначен для измерения тока, внешний – для измерения напряжения. Если на щуп надавить, внутренний наконечник смещается внутрь таким образом, что оба контакта каждого щупа касаются поверхности одновременно. В результате одни и те же щупы позволяют организовать как 2-проводное, так и 4-проводное подключение к полюсам батареи (последнее необходимо для измерения Кельвина).

  • Прибор позволяет измерять следующие параметры:

  • Внутреннее сопротивление батареи (измерение занимает менее 3 с).

  • Напряжение батареи (производится одновременно с измерением внутреннего сопротивления)

  • Температура минусовой клеммы (рядом с черным наконечником на щупе BTL21 Interactive Test Probe предусмотрен ИК-датчик)

  • Напряжение при разрядке (определяется несколько раз в ходе разрядки или во время теста на нагрузку)

Также возможно измерение пульсирующего напряжения, измерение переменного и постоянного тока (при наличии токовых клещей и адаптера), выполнение функций мультиметра. С анализаторами Fluke можно использовать интерактивный тестовый щуп BTL21 Interactive Test Probe со встроенным датчиком температуры. С приборами совместимо большое разнообразие дополнительных аксессуаров (токовые клещи, удлинители разного размера, съемный фонарик и т. п.).


 


 

Хотя прибор обладает богатым функционалом, ключевым этапом в определении состояния АКБ остается сопоставление измеренных показателей с расчетными или заданными изготовителем для данного конкретного типа батарей. Устройства Fluke Battery Analyzer серии 500 удобны для массовой инспекции состояния батарей. Последовательный режим и система профилей позволяют выполнять необходимые измерения одно за другим, результаты запоминаются прибором и хранятся в упорядоченной форме, последовательно пронумерованные и разбитые на группы. Но прибор не имеет функции прямого или косвенного измерения емкости АКБ в ампер-часах – хотя бы потому, что для батарей разного типа на сегодняшний день вряд ли возможно разработать единую точную методику такого определения.

Все перечисленные выше устройства, хоть и отличаются друг от друга по размеру, относятся к классу портативных. В отдельную группу можно выделить стационарные комплексы для проверки АКБ, которые могут проводить быстрые испытания с определением внутреннего сопротивления, контролировать все параметры, включая активную и реактивную составляющие сопротивления, управлять процессом разряда/заряда и т. п. Подобные комплексы адресованы скорее исследовательским лабораториям, промышленным производителям АКБ и разработчикам нового оборудования, чем конечным пользователям.

Анализаторы Vencon

Промежуточное положение занимает анализатор Vencon UBA5, предназначенный для работы с аккумуляторными батареями, используемыми в портативных средствах связи (мобильных телефонах, носимых радиостанциях, разнообразных гаджетах и т. п.), портативных инструментах и других устройствах напряжением до 18.5 В, емкостью от 10 мА·ч до 100 А·ч. Анализатор Vencon UBA5 совмещен с зарядным устройством и может использоваться в ремонтных мастерских, центрах обслуживания компьютерной техники, мобильной электроники и других устройств.

Прибор предназначен для различных типов АКБ (никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных, литий-ионных, литий-полимерных, свинцовых кислотных и др.), позволяет задавать токи зарядки и разрядки, изменять алгоритмы работы устройства, тестировать емкость батарей при помощи однократных и многократных измерений, сохранять результаты измерений в памяти и выводить их через порт USB, готовить графические отчеты при помощи программного обеспечения.

Характерная особенность устройства – два измерительных канала (по 2 измерительных провода каждый), причем для проведения различных измерений их можно комбинировать, в том числе и от нескольких устройств UBA5. Дополнительно могут заказываться датчики температуры.
 

Прибор способен генерировать зарядный ток до 2А на каждом канале, ток нагрузки – до 3А (45 Вт) на каждом канале (в комплект входит адаптер питания). Более точные характеристики зависят от конкретной модели устройства – в серию UBA5 входит 5 различных моделей приборов.
 

В данном типе прибора, как и во всех описанных ранее, ключевым для определения состояния батареи является сопоставление измеренных показателей с параметрами, заявленными производителями АКБ.

4. Полная разрядка/зарядка

На сегодняшний день полная разрядка и зарядка – это единственный прямой и максимально достоверный способ определения емкости АКБ. Специализированные устройства контроля разряда/заряда батареи (УКРЗ) позволяют выполнить глубокую разрядку и последующую полную зарядку батареи с постоянным контролем емкости. Однако эта процедура занимает очень много времени: 15-17-20-24 часа, иногда и более суток, в зависимости от емкости и текущего состояния батареи. Хотя метод дает наиболее точные результаты, из-за временных затрат его применение ограничено.

5. Измерение плотности электролита

В обслуживаемых аккумуляторах для определения их состояния можно измерять плотность электролита, поскольку между этим параметром и емкостью АКБ существует непосредственная зависимость. Плотность электролита может меняться в силу разных причин, которые вдобавок взаимосвязаны (частый глубокий разряд батареи, сульфатация, неоптимальная плотность электролита, испарение и утечка раствора и т. д.). Аккумулятор начинает быстрее разряжаться, отдает меньше заряд. При этом необходимо понимать, что плотность электролита даже в исправном аккумуляторе, находящемся в идеальном состоянии – не константа, она меняется с температурой и степенью зарядки аккумулятора. Более того, для разных регионов рекомендованная плотность электролита отличается в зависимости от типовых климатических условий.

Результаты измерения плотности ареометром можно сопоставить со следующей диаграммой для кислотных аккумуляторов.

В зависимости от того, больше или меньше плотность электролита, чем требуемая (а для батареи вредно отклонение и в ту, и в другую сторону), можно частично или полностью заменить электролит, залить дистиллированную воду или раствор необходимой концентрации, обязательно обеспечив перемешивание. Как и при использовании всех ранее описанных способов проверки состояния АКБ ключевым является сопоставление измеренных значений с рекомендациями производителя батареи и следование всем предусмотренным процедурам обслуживания.

Выводы

Каждый способ определения текущего состояния аккумуляторной батареи имеет свои преимущества и недостатки. Каким из них пользоваться – зависит от ваших задач и возможностей. Сориентироваться вам поможет эта сводная таблица.

Способ определения состояния АКБ Преимущества Недостатки
Подкл ючение нагрузки Достаточно реалистичные результаты без использования специализированного оборудования Времязатратность при многократных измерениях Измеренные параметры документируются вручную
Нагрузочная вилка, специализированные анализаторы и тестеры

Портативность устройств

Простота использования

Быстрое проведение измерений, особенно многократных

Некоторые модели способны проводить измерения без выведения АКБ из режима эксплуатации

Специализированные модели позволяют сохранять результаты и переносить их на компьютер для подготовки отчетов

Часть параметров АКБ определяется по косвенным методикам Оценочная точность измерений
Полный разряд/заряд Единственный достоверный способ оценки емкости АКБ Очень продолжительная процедура – многие часы, иногда сутки
Измерение плотности электролита ρ Непосредственное определение состояния батареи по концентрации электролита Способ применяется только для обслуживаемых батарей
 

Материал подготовлен
техническими специалистами компании “СвязКомплект”.

Характеристики аккумулятора ноутбуков

Основные характеристики аккумуляторов ноутбуков напрямую влияют на время автономной работы устройства, а также на продолжительность срока использования. При выборе новой батареи взамен отработавшего свой срок аккумулятора необходимо обращать внимание на такие характеристики как тип аккумуляторного элемента, емкость, внутреннее напряжение и срок саморазряда. Кроме того, батарея подбирается по размерам и конфигурации, иначе ее будет просто невозможно подключить к устройству.

Тип аккумуляторной батареи

При выборе прежде всего нужно определиться с типом элемента питания. В маркировке указываются обозначения NiCad, NiMh, LiIon и LiPoly. Что они означают, и какой из них лучше?

  • Устаревшими типами аккумуляторов считаются NiCad (никель-кадмиевые) и NiMh (никель-металлогидридные). Второй вариант является более современным: такие аккумуляторы меньше подвержены эффекту памяти и обладают в два раза большей емкостью. В новых ноутбуках известных марок они практически не используются.
  • LiIon – литий-ионные аккумуляторы, на сегодня являющиеся наиболее востребованными, они имеют небольшие размеры, эффект памяти отсутствует, количество циклов заряда и разряда достигает 600.
  • LiPoly – литий-полимерные аккумуляторы, в которых отсутствует жидкий электролит, что полностью исключает утечку. Это инновационные элементы питания с высокой емкостью, они являются наиболее безопасными, но и самыми дорогими.

Технические характеристики аккумуляторов ноутбука

Основной параметр, на который нужно обратить внимание при выборе – это емкость, от которой напрямую зависит продолжительность автономного использования. Емкость измеряется в mWh – миллиВатт/часах или mAh – миллиАмпер/часах. Как правило, на корпусе аккумулятора она указывается в обоих системах измерения: перевести из одной в другую можно по формуле E = q · U, в которой q – это запасаемый заряд, а U – напряжение.

Фактическую емкость и ее отличие от расчетной можно узнать без всяких дополнительных утилит, для этого достаточно войти в командную строку и ввести команду powercfg-energy. Система создаст отчет и сохранит его в файле energy-report.html. Там будет указан тип батареи, производитель, расчетная емкость и последняя полная зарядка. Как только емкость уменьшается на 50%, можно искать другую батарею для замены изношенной. Тем, кто предпочитает долго работать с ноутбуком в автономном режиме, можно подобрать совместимую батарею увеличенной емкости.

Напряжение аккумуляторной батареи зависит от количества элементов питания. Так стандартные трехсекционные батареи имеют напряжение 3х3.6=10.8 V, так как один элемент имеет напряжение 3,6 V. Если же оно увеличено до 3,7V, то общее напряжение батареи составляет 11,1 V. Элементы питания с разницей напряжения не более 0,5 V считаются взаимозаменяемыми, так как каждый современный ноутбук комплектуется контроллером, выравнивающим небольшую разницу. Однако если она превышает 0,5 Вольт, контроллер напряжения будет испытывать постоянную повышенную нагрузку и быстрее выйдет из строя.

Еще один важный параметр при выборе – внутреннее сопротивление аккумулятора. Считается, что чем оно меньше, тем лучше для работы устройства. При напряжении элемента питания в 3,6 V в норме внутреннее сопротивление составляет 150-250 Ом.

Знание основных характеристик поможет правильно подобрать аккумулятор для замены изношенной батареи питания. Если вы затрудняетесь в выборе, воспользуйтесь помощью консультантов нашего магазина и получите всю необходимую информацию.


Аккумуляторные батареи: виды, принцип действия, характеристики

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


Содержание:

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

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

Принцип действия

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

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

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

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

Технические характеристики

При выборе аккумуляторов необходимо учитывать следующие параметры:

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

Виды аккумуляторов

Все многообразие моделей аккумуляторов можно разделить на несколько больших групп:

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

Правила эксплуатации

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

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

Автомобильные аккумуляторы: типы и характеристики

Автомобильный аккумулятор (сокращенно называемый АКБ) – это один из видов электрического аккумулятора, устанавливаемого в мото- и автотранспорте. Энергия, производимая аккумулятором, используется для работы стартера, блока, управляющего двигателем, инжектора и светового оборудования. В случае установки АКБ на электротранспорт они служат основным, а не вспомогательным энергоисточником и носят название тяговые аккумуляторные батареи.

Различные типы АКБ

Автомобильные аккумуляторы различаются по габаритам, полярности, типу батареи и крепления, диаметру контактных клемм, а также необходимости обслуживания.

  • Тип батареи. Обычно в современных автомобилях устанавливают свинцово кислотные аккумуляторы. Используется в них обычный электролит, который собой представляет смесь из серной кислоты и дистиллированной воды. Однако все чаще стали применять АКБ, созданные на основе технологии AGM (аббревиатура Absorbent Glass Mat), в которых электролит абсорбирован в специальном стеклянном волокне. Не менее популярны и гелевые аккумуляторы. В них электролит загущается силикагелем до гелеобразного состояния. Такая технология получила название GEL.
  • Полярность – прямая или обратная – определяется расположением на корпусе аккумулятора электродов. Для авто отечественного производства характерна, к примеру, прямая полярность (минусовая клемма при этом находится справа, а плюсовая – слева).
  • Диаметр клемм контактных отличается для японского, к примеру, и европейского автомобильных рынков. Так, при типе Euro 1 диметр минусовой клеммы – 17,9 мм, а плюсовой – 19,5 мм. При типе Asia 3 диаметр минусовой клеммы – 11,1 мм, а плюсовой – 12,7 мм.
  • Тип крепления – нижнее и верхнее
  • Габариты. Размеры АКБ, предназначенных для японских или европейских авто, абсолютно разные.
  • Необходимость обслуживания. АКБ делятся на необслуживаемые и обслуживаемые. Согласно ГОСТ, необслуживаемый аккумулятор обозначается как безуходный. В современных авто такой АКБ используется практически повсеместно, тогда как обслуживаемый аккумулятор стал все реже применяться (в основном в старых моделях).

Характеристики наиболее распространенных типов АКБ

Гелевые АКБ

Современные гелевые аккумуляторы обладают множеством преимуществ и превосходят обычные свинцово-кислотные АКБ. Они долговечны, устойчивы к скачкам напряжения и воздействию окружающей среды, не имеют так называемого ярко выраженного эффекта памяти. Кроме того, такие аккумуляторы отличает экономичность, значительная устойчивость к циклическому эксплуатационному режиму и повышенная безопасность. Также эти АКБ способны выдержать большое число циклов заряда/разряда, долго могут находиться в разряженном состоянии и обладают достаточно низким саморазрядом. Как правило, срок службы гелевых АКБ превышает пять лет (они при этом способны работать при температурах от -40 до +40 градусов по Цельсию). Все гелевые аккумуляторы относятся к разряду необслуживаемых: в процессе эксплуатации им не нужна доливка электролита.

Аккумуляторы AGM

АКБ, изготовленные по технологии AGM, имеют ряд важных преимуществ, благодаря которым их взяли на вооружение большинство немецких автопроизводителей. Несмотря на то что Absorbent Glass Mat отличается от гелевой технологии GEL, и те и другие аккумуляторы имеют несколько сходных свойств, среди которых абсолютная герметичность, высокие пусковые токи, увеличенный срок службы и повышенная виброустойчивость. От обычных АКБ свинцово-кислотного типа AGM аккумуляторы отличаются тем, что содержат не жидкий, а абсорбированный электролит. Благодаря этому они в обслуживании не нуждаются и устанавливать их можно в любом положении.

Кальциевые АКБ

Также достаточно часто используются кальциевые АКБ. Их решетки сделаны из свинца, который был легирован кальциевым составом. Такой аккумулятор относится к разряду необслуживаемых. Он обладает высокими токовыми характеристиками, однако критично реагирует на глубокие разряды. Кроме того, кальциевый аккумулятор обладает долгим сроком эксплуатации (даже при ежедневном использовании). АКБ такого типа не выкипает, его саморазряд минимален, уровень электролита в нем не требуется контролировать.

Серебряно-цинковые АКБ

В серебряно-цинковых АКБ в качестве электролита применяется чистый раствор гидроксида калия. Катод в них – это смесь пыли и окиси цинка, а анод – оксид серебра. Все серебряно цинковые аккумуляторы отличаются повышенной удельной энергоемкостью и достаточно небольшим внутренним сопротивлением. Они способны отдавать в нагрузку колоссальной силы токи (до 50 Ампер) и обладают отличной стабильностью разрядных характеристик.

Автомобильные аккумуляторы: виды и характеристика

Автомобильный аккумулятор (аккумуляторная кислотная батарея, или АКБ) – вещь сезонная, хоть и используется круглый год. Ведь крутить коленвал в тёплое время года несложно. Но стоит похолодать, и сразу в полный рост встаёт вопрос о нелёгкой судьбе стартёра. Именно он норовит превратиться в чисто активное сопротивление, потребляющее очень большой ток. В итоге аккумулятор пытается отказать. Если он неисправен, то двигатель машины в штатном режиме завести не удастся. Как предупредить «умирание» аккумулятора, как выбрать хорошую и трудоспособную батарею – об этом речь в данной статье.

Для чего нужны АКБ в автомобилях

Назначение аккумулятора заключается в запуске двигателя, а также выполнении функций источника питания в бортовой сети машины при заглушённом моторе. Автомобильный аккумулятор также выступает в роли стабилизатора напряжения бортовой сети транспортного средства.

Наиболее распространёнными являются АКБ с номинальным напряжением 12 вольт. Их можно встретить на легковых автомобилях, микроавтобусах, легких и средних грузовиках. Аккумуляторы с напряжением 6 вольт применяются на мотоциклетной технике. А батареи с напряжением 24 вольта эксплуатируются на тяжёлых грузовиках, специальной и военной технике.

Для запуска двигателя требуется его прокрутка, которую обеспечивает стартёр. А питание стартёра обеспечивает аккумуляторная батарея. Поэтому их ещё часто называют стартёрными АКБ. В этот момент стартёр потребляет большой ток (несколько сотен ампер), разряжая батарею автомобиля. После того, как машина завелась, выработку электроэнергии в бортовой сети обеспечивает генератор. Схема построена так, что при поездке на автомобиле, аккумулятор подзаряжается и восполняет заряд, который был отдан при запуске мотора.

Принцип действия аккумулятора

Принцип действия свинцово-кислотного аккумулятора базируется на основе электрохимических реакциях Pb и PbO2 в электролите. В качестве электролита используется водный раствор серной кислоты. В автомобильном аккумуляторе протекают десятки различных реакций, но мы рассмотрим только основные. Когда на выводы аккумуляторной батареи подаётся внешняя нагрузка, запускается электрохимический процесс взаимодействия электролита с оксидом свинца. В результате протекания этой реакции металлический Pb окисляется до PbSO4. При разряде АКБ на аноде идёт процесс восстановления PbO2, а на катоде происходит окисление Pb. В процессе заряда аккумуляторной батареи для автомобиля протекает обратный процесс. Когда сульфат свинца расходуется, начинается процесс электролиза воды. В ходе его протекания на катоде и аноде выделяются водород и кислород, соответственно. В результате выделения водорода и кислорода создается впечатление, что электролит кипит. Лучше избегать этого процесса, поскольку при нём расходуется вода, растёт плотность электролита, а из-за гремучей смеси (водород + кислород) повышается опасность взрыва.

Чтобы поддерживать необходимый уровень электролита, в элементы АКБ при необходимости доливают дистиллированную воду.

Характеристики АКБ авто

 

Ёмкость аккумулятора характеризует количество отдаваемого электричества при разрядке до минимально допустимого напряжения. Единица измерения ёмкости – ампер-часы.

Ток холодной прокрутки ещё называется пусковым током. Согласно ГОСТ проверка на заявленный пусковой ток проводится после охлаждения АКБ до -18 градусов Цельсия. Автомобильный аккумулятор разряжается пусковым током 30 секунд. После этого его напряжение должно быть не меньше 8,4 вольта. В случае разряда продолжительностью 150 секунд напряжение должно быть не меньше 6 вольт.

Электродвижущая сила батареи (ЭДС) – параметр, показывающий напряжение на выводах батареи, на которую не повешена внешняя нагрузка и нет утечек. ЭДС можно измерить при помощи вольтметра или мультиметра.

Внутреннее сопротивление АКБ автомобиля объединяет в себе сопротивление сепараторов, электродов, электролита, выводов и прочих элементов батареи.

Степень заряженности зависит от множества факторов, и точное значение узнать сложно. Но ориентировочно степень заряженности оценивается по ЭДС и плотности электролита.

Саморазряд АКБ – процесс уменьшения ёмкости аккумулятора. Он вызван окислительно-восстановительными процессами на электродах.

Кроме того, важно учитывать срок хранения АКБ. Аккумулятор может храниться некоторое время в сухозаряженном состоянии прежде, чем попадет к потребителю. Немаловажно знать и срок эксплуатации, ну и особенности конструкции АКБ (вес, типоразмер).

Виды АКБ автомобиля

Сурьмянистые АКБ ушли в прошлое и сегодня для автомобилей не используются. В электродах этих батарей содержится больше пяти процентов сурьмы. Малосурьмянистые: пластины с уменьшенным содержанием сурьмы стали использовать для того, чтобы снизить разложение воды на кислород и водород. Но проблема обслуживания в них до сих пор актуальна. На сегодняшний день один из наиболее распространённых видов АКБ. Кальцием стали легировать свинцовые решетки для решения проблемы расхода воды и снижения саморазряда. При этом добавилась проблема потери ёмкости при глубоком разряде. Гибридные батареи – современные автомобильные аккумуляторы, которые стали попыткой найти компромисс между малосурьмянистыми и кальциевыми аккумуляторами. AGM и гелевые батареи – относительно новые аккумуляторы для автомобилей. Они стали следующим шагом в обеспечении безопасной эксплуатации автомобильных аккумуляторов. Щелочные аккумуляторы – вместо кислоты роль электролита выполняет щелочь. Наиболее распространены аккумуляторы никель-железо и никель-кадмий. Литий-ионные АКБ довольно перспективны, но на сегодняшний день не получили широкого применения на автомобилях из-за ряда нерешённых проблем.

Даже если в вашем авто нет проблем с аккумулятором, не забудьте в дорогу и международное водительское удостоверение, а если его у вас ещё нет – приглашаем быстро и легко его оформить – на нашем сайте.

Характеристики автомобильных аккумуляторов

Без аккумулятора автомобиль превращается в бесполезную недвижимость — лишь редкие современные машины допускается заводить с толчка. Аккумулятор служит источником питания не только для стартера, но и для многочисленных электронных устройств, отвечающих за безопасность либо комфортабельность транспортного средства. Именно поэтому к подбору батареи стоит относиться очень серьёзно — неподходящее устройство может стать причиной отказа автомобиля в неподходящий момент либо даже его повреждения. Чтобы не допускать подобных ошибок, стоит внимательно рассмотреть основные характеристики аккумулятора для автомобиля.

Совместимость

Современные аккумуляторы максимально унифицированы, что позволяет облегчить их выбор, но между батареями всё же имеется немало различий. Главной отличительной чертой аккумулятора является его номинальное напряжение. Выделяют три основных вида батарей:

  • 6 Вольт — для мопедов, багги, некоторых квадроциклов и прочей лёгкой техники;
  • 12 Вольт — все легковые автомобили, большинство мотоциклов и квадроциклов;
  • 24 Вольт — тяжёлые дизельные грузовики, спецтехника.

Конечно, существуют и нестандартные аккумуляторы, однако ими комплектуется только техника, изготовленная в единичном экземпляре.

Большинство современных батарей по-прежнему имеет классическую свинцово-кислотную компоновку. Её нельзя назвать наиболее эффективной, однако такая технология позволяет достичь оптимального баланса между характеристиками аккумулятора и его стоимостью. В последнее время начали набирать популярность гелевые батареи. Принцип их действия аналогичен, однако такие аккумуляторы содержат очень густой электролит, который не допускает выхода газов наружу — это позволяет улучшить характеристики устройства и сделать его максимально безопасным. Существуют батареи, созданные с применением никель-металлгидридной технологии и литиевые аккумуляторы (литий-ионные, литий-полимерные, литий-фосфатные) — обычно они предназначаются для гибридных транспортных средств и несовместимы с электросетью обычного автомобиля.

При покупке аккумулятора необходимо обращать внимание на его клеммы, которые различаются по толщине и полярности. В отечественных и европейских автомобилях применяется прямая полярность батарей, что предполагает расположение плюсовой клеммы справа. Японские и некоторые американские автомобили требуют установки батарей с обратной полярностью — теоретически, можно использовать и другой аккумулятор, но для этого понадобится существенно удлинить провода. Толщина клемм может соответствовать двум стандартам — наиболее распространён европейский, которому соответствует диаметр 19,5 мм у контакта «+» и 17,9 мм у «-». Альтернативой ему служит азиатский стандарт, у которого диаметр клемм равен 12,7 и 11,1 мм соответственно.

Нельзя забывать о наружных габаритах батареи, например, в лёгких грузовиках могут использоваться 12-вольтовые приспособления с крупным корпусом, которые точно не подойдут для установки на легковушку. Покупателю рекомендуется обращать внимание и на тип крепления аккумулятора, который может быть верхним либо нижним. Закрепить батарею можно и с помощью самодельного фиксатора, но никто не даст гарантию надёжности электросистемы в этом случае. Чтобы не допустить ошибки при покупке, лучше перепишите всю информацию со старого аккумулятора либо возьмите с собой инструкцию по эксплуатации транспортного средства. Продавец поможет вам разобраться в условных обозначениях и подберёт подходящую батарею.

Электротехнические параметры

Главной характеристикой любого аккумулятора — в том числе и не автомобильного, является его ёмкость, которая измеряется в Ампер-часах (Ач). Подбор оптимальной батареи в этом случае осуществляется по рекомендациям производителя — в инструкции по эксплуатации транспорта должна указываться минимально допустимая ёмкость для гарантированного запуска мотора. Специалисты дают следующие рекомендации по выбору аккумуляторов:

  • До 40 Ач — малолитражные легковые авто, использующиеся в тёплом климате;
  • До 60 Ач — бензиновые авто в умеренном климате;
  • До 80 Ач — бензиновые и некоторые дизельные авто в холодном климате;
  • До 100 Ач — любые бензиновые и дизельные легковые машины;
  • Свыше 100 Ач — коммерческая и специальная техника.

Покупать батарею чрезмерно большой ёмкости не рекомендуется, поскольку генератор не будет успевать подзаряжать её и со временем произойдёт накопление серы в ячейках. В условиях суровой зимы неполная зарядка мощного аккумулятора способна уменьшить срок его службы почти вдвое.

Перед покупкой следует внимательно изучить характеристики аккумулятора

Очень большое значение имеет ток холодной прокрутки — он показывает, какой будет отдача аккумулятора при попытке завести автомобиль после ночи, проведённой под открытым небом на морозе. Существует два стандарта измерения этого показателя, которые отличаются базовыми условиями — DIN и EN. Продавцы иногда идут на махинации, пытаясь выдать ток по EN за DIN и привлечь клиента завышенными характеристиками аккумулятора — чтобы избежать этого, нужно самостоятельно взглянуть на изделие и найти соответствующие буквы после обозначения тока холодной прокрутки. Нормальным значением согласно DIN является ток выше 250 А, в соответствии с EN — 420 А и выше.

Рассматривая характеристики автомобильного аккумулятора, обязательно обратите внимание на резервную ёмкость такого компонента. В отличие от основного параметра, она измеряется не в Ампер-часах, а минутах, в течение которых батарея сможет работать без подзарядки с нагрузкой в 25 А. Такой стандарт измерения соответствует ситуации, в которой генератор выходит из строя холодной зимней ночью. Показатель позволяет узнать, хватит ли заряда, чтобы доехать домой либо до СТО с включёнными фарами, обогревом салона и всеми электронными системами. Резервная ёмкость батареи должна превышать 40 минут — оптимальным вариантом считаются модели с показателем, составляющим 60–120 минут непрерывной автономной работы автомобиля.

Технологии

Наибольшее распространение на территории России получили обслуживаемые аккумуляторы, которые требуют регулярного долива дистиллированной воды для поддержания свойств электролита. Главное преимущество подобной технологии — невысокая себестоимость изделия, а также его превосходная надёжность. Обслуживаемый аккумулятор не боится глубокого разряда и может быть восстановлен после длительного хранения автомобиля под открытым небом на морозе. Очень популярная модификация таких батарей — малообслуживаемые устройства, которые требуют восполнения запаса дистиллированной воды примерно один раз в год против 2–3 раз у обычных обслуживаемых аккумуляторов. Такие приспособления имеют увеличенный срок эксплуатации и большую морозостойкость.

Однако в последнее время на российский рынок вышли необслуживаемые батареи, которые вовсе не требуют долива электролита и могут работать без вмешательства человека в течение всего срока годности. Жидкость в их банках может быть впитана в специальный стекловолоконный наполнитель, который препятствует её испарению. Кроме того, недавно были разработаны и гелевые аккумуляторы, технические характеристики которых также позволяют называть их необслуживаемыми. Благодаря добавлению кремния в электролит, он превращается в густой гель, не испаряющийся и не меняющий своего объёма даже под воздействием сильного нагрева. Гелевые аккумуляторы считаются наиболее безопасными — благодаря полному отсутствию газообразования их можно хранить даже в жилых помещениях.

Поскольку свинец достаточно плохо переносит длительное пребывание в агрессивной среде, которую представляет собой электролит на базе серной кислоты, его необходимо легировать для получения требуемых параметров надёжности. Чаще всего используется сурьма, которая делает батарею намного более устойчивой к таким воздействиям, как нагрев и переохлаждение. Однако аккумуляторы с большим количеством сурьмы имеют достаточно серьёзный недостаток, который представлен закипанием электролита при значительных отклонениях электротехнических параметров от нормы. Чтобы устранить этот недостаток, были разработаны батареи с другими легирующими веществами — наибольшую популярность получил кальций.

Кальциевые батареи очень надёжны и долговечны, а также практически не подвержены разрушению при воздействии на них ударных нагрузок и вибраций. Образующийся при контакте с серной кислотой сульфат кальция покрывает свинцовые пластины аккумулятора, защищая их от коррозии и чрезмерного перегрева при перезарядке. Как результат, устройства кальциевого типа выдерживают скачки напряжения в пределах 25% без существенных повреждений. Казалось бы, кальциевые батареи, эффективные и недорогие в производстве, должны полностью вытеснить с рынка устройства другого типа. Однако стоит обратить внимание на значительные недостатки таких аккумуляторов:

  • Потеря половины ёмкости при первом глубоком разряде без возможности её последующего восстановления;
  • После потери 70% ёмкости существует вероятность полного выхода из строя батареи — это может произойти, если автомобиль долгое время будет стоять с включённым электрооборудованием;
  • Кальциевые устройства запрещается использовать в автомобилях с неисправным электрооборудованием — это гарантированно нарушает их нормальную работу;
  • При температуре ниже -30 градусов хранить кальциевый аккумулятор лучше в тёплом помещении — иначе гарантию его исправности получить не удастся;
  • Для перезарядки такого приспособления потребуется дорогостоящее зарядное устройство с электронным управлением.

Чтобы избавиться от недостатков кальциевых и сурьмянистых аккумуляторов, многие крупные компании начали выпуск гибридных батарей, в которых используется оба легирующих элемента. Они имеют умеренную надёжность и ёмкость, но не повреждаются при глубоком разряде и не требуют соблюдения столь же строгих правил. Существуют и альтернативные гибридные батареи, в которых вторым легирующим элементом кроме кальция является серебро. Такие устройства очень надёжны и долговечны, а также невосприимчивы к быстрому глубокому разряду, но по понятным причинам дороги. Выпускаются и малосурьмянистые аккумуляторы, в которых содержание легирующего элемента не превышает 3% — они невосприимчивы к нагреву и глубокому разряду, но имеют ограниченный срок пригодности.

Дополнительная информация

Обслуживаемые аккумуляторы позволяют контролировать уровень электролита без малейших проблем — достаточно открутить пробку одной банки, чтобы увидеть, требуется ли долив дистиллированной воды. Однако малообслуживаемые и необслуживаемые устройства такой возможности не предоставляют — без помощи специалиста получить доступ к внутренним компонентам таких батарей не удастся. Контроль плотности электролита осуществляется в них с помощью специального индикатора, называемого «магическим глазком». В зависимости от степени износа батареи он меняет свой цвет с зелёного на красный, сигнализируя о необходимости обслуживания либо замены источника питания. В моделях с белыми стенками уровень электролита удаётся замерить, посветив на них фонариком.

Многие современные аккумуляторы оснащены полиэтиленовым пористым сепаратором, который устанавливается внутри их корпуса — такое приспособление предотвращает замыкание пластин между собой и существенно повышает срок эксплуатации устройства. Сепаратор улучшает характеристики источника питания, предотвращая его разрушение при длительном воздействии вибраций или сильных ударов. Ещё одним защитным компонентом для батареи является отсекатель пламени, который предотвращает возгорание и взрыв при попадании на корпус искры. Он применяется в качественных устройствах обслуживаемой и малообслуживаемой компоновки, повышая уровень защиты автомобиля.

При сильном нагреве батареи серная кислота, содержащаяся в электролите, способна испаряться, образуя едкий аэрозоль. Его появление представляет собой угрозу для безопасности транспорта, а также снижает остаточный срок эксплуатации приспособления. Чтобы устранить эти проблемы, аэрозоль необходимо улавливать и осаждать обратно в резервуары. Для этого применяют крышки аккумуляторов с лабиринтной формой — она позволяет осаждать электролит в форме конденсата, стекающего в банки через специальные каналы.

Аккумуляторы могут комплектоваться защитными крышками и колпачками, которые предотвращают случайный контакт клемм с металлическими деталями автомобиля или проводами — с их помощью удаётся избежать появления серьёзных неполадок электросистемы. Некоторые модели нестандартных размеров, например, азиатские батареи либо изделия для специальной техники, могут комплектоваться набором переходников. В них часто включены накладки, обеспечивающие фиксацию широких клемм на тонких стержнях, а также провода увеличенной длины для быстрой смены полярности. Среди особенностей батарей нужно назвать и наличие ручки для переноски — она выручает автомобилистов, которым приходится поднимать источник питания на высокий этаж многоквартирного дома для его прогрева.

Оптимальный выбор

При подборе аккумуляторной батареи обязательно обратите внимание на её совместимость с вашим автомобилем — достаточно перепутать напряжение или полярность, чтобы устройство не подошло для транспортного средства. Оцените объём двигателя и климатические условия, в которых будет эксплуатироваться автомобиль — от этих параметров зависит ёмкость и сила тока холодной прокрутки. Только после определения этих характеристик приступайте к выбору аккумулятора по технологии его изготовления. Если автомобиль будет использоваться в тёплом климате, стоит отдать предпочтение кальциевой модели, а в холодном — гибридной либо малосурьмянистой. Не забывайте проверять, соответствует ли выбранная вами батарея стандартам надёжности и безопасности.

DoITPoMS - Батарейки библиотеки TLP

При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:

1) Тип

См. Страницу первичных и вторичных батарей.

2) Напряжение

Теоретическое стандартное напряжение ячейки может быть определено из электрохимической серии с использованием значений E или :

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

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

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

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

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

3) Кривая расхода

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

4) Вместимость

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

.

$$ Q = xnF $$

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

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

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

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

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

5) Плотность энергии

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

6) Удельная энергия

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

7) Удельная мощность

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

8) Температурная зависимость

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

9) Срок службы

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

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

Батареи также могут быть подвержены преждевременной смерти:

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

Задержка напряжения

Смерть батареи из-за старения

10) Физические требования

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

11) Цикл зарядки / разрядки

Есть много аспектов цикла, которые требуют рассмотрения, например:

  • Напряжение, необходимое для зарядки
  • Время, необходимое для зарядки
  • Наличие источника заряда
  • Потенциальная угроза безопасности при зарядке / разрядке

12) Срок службы

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

13) Стоимость

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

14) Возможность глубокого разряда

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

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

Никель-кадмиевые батареи

15) Требования к приложению

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


предыдущая | следующий

Характеристики аккумуляторных батарей

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

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

    6.

    12: Характеристики батареи - Engineering LibreTexts

    При выборе батареи необходимо учитывать следующие характеристики батареи:

    Напряжение

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

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

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

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

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

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

    Кривая нагнетания

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

    Вместимость

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

    .

    \ [Q = x n F \]

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

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

    \ [Q = \ frac {n F} {M_ {r}} \]

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

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

    Плотность энергии

    Плотность энергии - это энергия, которая может быть получена равной единице объема веса ячейки.

    Удельная энергия

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

    Плотность мощности

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

    Температурная зависимость

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

    Срок службы

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

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

    Батареи также могут быть подвержены преждевременной смерти:

    • Чрезмерная зарядка
    • Перегрузка
    • Короткое замыкание
    • Потребляет больше тока, чем предусмотрено для производства
    • Воздействие экстремальных температур
    • Подвержены физическим ударам или вибрации

    Задержка напряжения

    В некоторых аккумуляторных системах может происходить пассивация .Пассивация - это процесс, при котором образующийся восстановленный продукт (часто оксид) не растворяется в электролите и не отпадает от электрода, а вместо этого образует пленку на поверхности электрода. Это может значительно затруднить реакцию, поскольку электрический контакт внутри элемента уменьшается. Это может существенно продлить срок хранения батареи, однако, когда батарея разряжается, начальное напряжение может быть ниже ожидаемого до тех пор, пока покрытие не будет разрушено. Это известно как задержка напряжения .

    Смерть батареи из-за старения

    За время жизни клетки морфология компонентов будет меняться, что пагубно сказывается на функционировании клетки.

    • Кристаллы в ячейке растут, увеличивая импеданс,
    • Металлические дендриты растут на клетках, вызывая набухание электродов, заставляя их сближаться и увеличивая саморазряд,
    • Дендриты могут проникать в сепаратор, вызывая очень высокий саморазряд или даже короткое замыкание.

    В конечном итоге внутренний импеданс и саморазряд станут настолько высокими, что аккумулятор больше не будет использоваться.

    Металлические дендриты (подробности смотрите на микрофотографии)

    Физические требования

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

    Цикл зарядки / разрядки

    Есть много аспектов цикла, которые требуют рассмотрения, например:

    • Напряжение, необходимое для зарядки
    • Время, необходимое для зарядки
    • Наличие источника заряда
    • Потенциальная угроза безопасности при зарядке / разрядке

    Срок службы

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

    Стоимость

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

    Возможность глубокого разряда

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

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

    Никель-кадмиевые батареи

    Исключением являются никель-кадмиевые батареи, поскольку их частичный разряд вызывает «эффекты памяти»; батарея, кажется, «запоминает», какой уровень заряда используется, и будет перезаряжать только это количество, а не полный заряд.

    Фактически, повторяющаяся неглубокая зарядка вызывает изменение кристаллической структуры в батарее: кристаллы в ячейке становятся больше, увеличивая импеданс и тем самым уменьшая ее емкость.

    Требования к приложениям

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

    3 Важные характеристики аккумуляторной батареи

    Аккумулятор (или аккумуляторная батарея) обладает тремя важными характеристиками: 1.Напряжение 2. Емкость 3. КПД.

    Характеристика # 1. Напряжение:

    Средняя ЭДС ячейки составляет примерно 2,0 вольта. Значение ЭДС ячейки не остается постоянным, но изменяется в зависимости от изменения удельного веса электролита, температуры и продолжительности времени с момента последней зарядки.

    ЭДС ячейки увеличивается с увеличением удельного веса электролита и наоборот, но увеличение удельного веса электролита также вызывает увеличение внутреннего сопротивления ячейки; следовательно, его значение не должно превышать 1.22. Наилучшие результаты дает электролит с удельным весом 1,21.

    ЭДС ячейки хоть и не сильно, но немного увеличивается с повышением температуры.

    Напряжение на клеммах аккумулятора выше во время зарядки, чем во время разрядки, по следующим причинам.

    Внутреннее напряжение, возникающее в результате химического воздействия, зависит от прочности электролита и немного увеличивается по мере того, как кислота становится сильнее, а концентрация электролита увеличивается из-за образования H 2 SO 4 во время зарядки и уменьшается из-за образования воды во время разряда.

    Кроме того, поскольку кислота образуется в порах активного материала во время зарядки, а вода образуется во время разряда, и поскольку требуется время для диффузии кислоты или воды, отсюда следует, что сила электролита, который находится в фактическом контакте с Активный материал во время зарядки значительно больше, чем средняя сила электролита (кислоты), тогда как во время разряда она значительно меньше средней. Следовательно, ЭДС элемента больше во время зарядки, чем во время разряда.

    Напряжение на клеммах аккумулятора равно E + Ir во время зарядки и E - Ir при разрядке, где I - ток заряда или разряда, а r - внутреннее сопротивление элемента.

    Характеристика № 2. Вместимость:

    Способность аккумулятора работать и отдавать ток называется номинальной мощностью или емкостью. В то время как напряжение ячейки определяется ее химическим составом, емкость ячейки может изменяться бесконечно.

    Емкость ячейки - это, по сути, количество электронов, которые могут быть получены из нее.Поскольку ток - это количество электронов в единицу времени, емкость ячейки - это интеграция тока, подаваемого ячейкой с течением времени. Таким образом, емкость элемента выражается в ампер-часах (А-ч) и равна произведению указанного разрядного тока в амперах на количество часов до того, как элемент разрядится до указанной степени. Таким образом, номинальная выходная мощность (или емкость) 10 ампер-часов означает, что ток в один ампер может потребляться в течение 10 часов или ток в половину ампер в течение 20 часов.

    Таким образом, емкость батареи можно определить как полезное количество электроэнергии, которое может быть получено от батареи при заданной скорости разряда до того, как она упадет до заданного значения напряжения, равного 1,75 В, умноженного на количество ячеек. . Емкость батареи зависит от нескольких факторов, главными из которых являются площадь поверхности пластины; количество, расположение и пористость активного материала, используемого при изготовлении пластин; количество и удельный вес используемого электролита; и пористость сепараторов. Скорость разряда и температура также играют важную роль.

    Емкость ячейки увеличивается с увеличением площади поверхности пластины. Приблизительное правило для оценки емкости батареи - это площадь поверхности положительных пластин в мм 2 , умноженная на количество таких пластин и разделенная на 1000. Например, емкость батареи, имеющей 5 положительных пластин размером 100 и 50 мм каждая, будет (100 × 50 × 5) / 1000, то есть 25 Ач.

    Поскольку электричество производится в результате химического воздействия внутри элементов, емкость батареи напрямую зависит от типа и количества используемого активного материала.Теоретически требуется примерно 4 грамма металлического свинца на каждом элементе, чтобы превратить его в губчатый свинец или перекись свинца, чтобы произвести один ампер-час электроэнергии. На практике требуется от четырех до шести раз больше.

    Причина этого в том, что невозможно уменьшить весь активный материал, привести каждую частицу в контакт с электролитом или вызвать проникновение тока в каждую часть. Эксперимент показывает, что от 15 до 22 граммов губчатого свинца и от 16 до 24 граммов металлического свинца, преобразованного в PbO 2 , требуются на их соответствующих элементах для получения разряда в один ампер-час при обычных коммерческих расходах.

    Емкость ячейки зависит от концентрации или удельного веса электролита, так как она влияет на внутреннее сопротивление и интенсивность химической реакции, протекающей в ячейке. Он увеличивается с увеличением удельного веса электролита.

    При определенной температуре емкость элемента зависит от скорости его разряда. Например, батарея емкостью 100 ампер-часов, способная обеспечить непрерывный разряд 10 А в течение 10 часов, теоретически должна давать постоянный разряд 20 А в течение 5 часов или 50 А в течение 2 часов или 100 А в течение одного часа, но на самом деле, емкость в ампер-часах уменьшается с увеличением скорости разряда.

    С увеличением скорости разряда напряжение элемента падает быстрее из-за внутреннего сопротивления элемента; химические реакции ускоряются, ослабляя пластины и уменьшая емкость ячейки. Если элемент разряжается слишком быстро, это может привести к поломке пластин, а в случае приклеенных пластин очень внезапный разряд приведет к смещению пасты. Емкость хлоридных трубчатых стационарных свинцово-кислотных элементов при различных скоростях разряда, выраженная в процентах от ампер-часов, доступных при 10-часовой скорости.

    Емкость батареи увеличивается с повышением температуры, поскольку при высокой температуре химические реакции, происходящие внутри элемента, становятся более интенсивными, кислотостойкость снижается, а диффузия электролита улучшается. Однако при высокой температуре паста быстро превращается в сульфат свинца, что всегда сопровождается расширением пасты, особенно на положительных пластинах, что приводит к короблению и растрескиванию сетки.

    При высокой температуре решетка из сурьмяно-свинцового сплава, клеммные колодки и деревянные разделители также подвергаются воздействию кислоты.Таким образом, не рекомендуется эксплуатировать свинцово-кислотные аккумуляторы при температуре выше 40 ° C. С понижением температуры химические реакции замедляются, внутреннее сопротивление элемента увеличивается и диффузия электролита ухудшается.

    Следовательно, емкость элемента уменьшается с понижением температуры до точки замерзания (-35 ° C при удельном весе электролита 1,22) емкость уменьшается до нуля, даже если в противном случае аккумулятор полностью заряжен.

    Характеристика № 3. КПД:

    Эффективность ячейки может быть определена двумя способами, перечисленными и объясненными ниже:

    а. Количество или эффективность в ампер-часах (A-H):

    Так как при определении этой эффективности не принимаются во внимание изменения конечного потенциала элемента во время заряда и разряда, а конечный потенциал элемента во время заряда выше, чем во время разряда, то количественная эффективность всегда выше, чем энергоэффективность, в какие вариации оконечного потенциала ячейки учитываются.

    Поскольку обычно эффективность определяется как отношение выходной мощности к входной, аналогично количественная эффективность или эффективность в ампер-часах определяется как отношение ампер-часов разряда и ампер-часов заряда.

    Количественный КПД свинцово-кислотного элемента варьируется от 90 до 95%. Было бы 100 процентов, если бы не выделение газа на заряде, которое представляет собой необратимую химическую реакцию.

    Если зарядку прекращать каждый раз, как только выделение газа становится заметным, эффективность в ампер-часах будет почти 100%, но емкость в ампер-часах будет уменьшена, и рекомендуется время от времени полностью заряжать аккумулятор. во избежание порчи неиспользованного сульфата свинца.Количественная эффективность также снижается из-за саморазряда пластин, вызванного местными реакциями, и из-за утечки тока, вызванной неисправной изоляцией между элементами и батареей.

    г. Эффективность использования энергии или ватт-часов:

    Энергоэффективность определяется как отношение энергии, отдаваемой элементом в ватт-часах во время разряда, и энергии, потребляемой в ватт-часах во время зарядки.

    ‘’

    Работа при низкой скорости заряда и разряда и при пониженной емкости в ампер-часах приводит к повышению эффективности в ватт-часах.Фактическая эффективность в ватт-часах или энергии, достигаемая на практике, колеблется от 75 до 85 процентов.

    BAJ Website | Характеристики и применение батареи

    Одноразовые одноразовые одноразовые первичные батареи



    Угольно-цинковый аккумулятор

    Цинково-угольный аккумулятор эксплуатируется долгое время. Подходит для устройств, которые могут работать на малой мощности. Он подходит для использования в настенных часах, настенных часах, пультах дистанционного управления и других устройствах, требующих небольшого электрического заряда в течение длительного периода времени, а также в системах автоматического зажигания для газовых и масляных обогревателей, которым требуется большая электрическая мощность сверх короткий промежуток времени.

    Щелочная марганцевая батарея

    Большинство сухих батарей - это щелочно-марганцевые батареи. Они подходят для устройств, требующих большого количества электроэнергии. Они служат вдвое дольше, чем угольно-цинковые батареи. Щелочные марганцевые батареи подходят для приложений, требующих относительно длительного использования, таких как цифровые фотоаппараты, магнитофоны для компакт-дисков, стереосистемы для наушников, игрушки с электродвигателями

    Первичная батарея на никелевой основе

    Первичные батареи на основе никеля - это новые сухие батареи, которые были представлены в 21 веке.Они служат примерно в 1,2–1,5 раза дольше, чем щелочные марганцевые батареи, и могут обеспечивать питание цифровой камеры примерно в два раза дольше. Они рекомендуются для использования с ЖК-дисплеями и аналогичными устройствами, требующими большого количества электроэнергии.

    Серебряно-оксидная батарейка кнопочного типа

    Напряжение батарей с оксидом серебра чрезвычайно стабильно. Он поддерживает примерно такое же напряжение до конца срока службы и подходит для питания кварцевых часов, экспонометров и других точных устройств.

    Батарея воздушно-цинковая таблеточная

    В эту батарею можно уложить много цинка, который составляет отрицательный электрод батареи, потому что она использует кислород из воздуха в качестве положительного электрода. Это производит большее количество электроэнергии, чем батареи из оксида серебра и другие батареи кнопочного типа. Он имеет более длительный срок службы, чем другие батареи того же размера, и подходит для использования в слуховых аппаратах, пейджерах и других устройствах, которые используются постоянно.

    Щелочная марганцевая батарейка-таблетка

    Батарея из оксида серебра имеет положительный электрод из оксида серебра, который является очень дорогим материалом.Щелочная марганцевая батарейка является более дешевой версией батарейки из оксида серебра и обеспечивает такое же напряжение, но по более низкой цене, поскольку в ней используется относительно дешевый диоксид марганца. Это делает его более экономичным, но при использовании падает напряжение. Он широко используется для портативных игровых автоматов и шагомеров.

    Цилиндрическая литиевая батарея

    Литиевые батареи цилиндрического типа обеспечивают 3 вольта, что является относительно высоким показателем. Они легкие по весу и имеют низкую скорость саморазряда (скорость естественного разряда, который происходит, когда аккумулятор не используется).Они используются в фотоаппаратах, поскольку могут обеспечивать большое количество электроэнергии. Также они используются в счетчиках газа и воды.
    Существуют типы 1,5 В, в которых используется другой материал положительного электрода, и они имеют большую мощность, чем щелочно-марганцевые батареи, и используются в камерах.

    Литиевая батарейка типа монет

    Эти батареи 3 В имеют те же преимущества, что и батареи цилиндрического типа, и используются для запоминания (хранения в памяти) и резервного питания часов на таких устройствах, как персональные компьютеры, видеомагнитофоны и рисоварки.Они также широко используются в системах доступа без ключа для автомобилей, карманных компьютеров и карманных фонарей.

    Перезаряжаемые многоразовые малые аккумуляторные батареи


    Никель-кадмиевый аккумулятор

    При напряжении 1,2 В эти батареи, как и никель-металлогидридные батареи, совместимы с щелочно-марганцевыми батареями (они имеют такую ​​же форму) и подходят для устройств, требующих частой замены батарей, что делает их экономичными. Однако для них требуется специальное зарядное устройство.
    Эти батареи используются в беспроводных телефонах, электрических зубных щетках, электробритвах, электроинструментах и ​​других устройствах, требующих большого количества электроэнергии, а также в аварийных осветительных приборах.

    Никель-металлогидридная батарея

    Никель-металлогидридные батареи имеют те же преимущества, что и никель-кадмиевые батареи, а также обеспечивают питание 1,2 В. Они также совместимы с щелочно-марганцевыми батареями. Их мощность примерно в два раза выше, чем у никель-кадмиевых батарей того же размера.Аккумуляторы небольшого размера используются в стереосистемах для наушников, электробритвах, портативных компьютерах и аналогичных устройствах, а модели среднего размера используются в гибридных транспортных средствах, велосипедах с усилителем и т. Д.

    Литий-ионный аккумулятор

    Литий-ионные батареи

    обеспечивают мощность 3,7 В, что примерно в три раза превышает мощность никель-металлогидридных батарей, но при этом они легкие и обеспечивают большую мощность. Они используются в мобильных телефонах, портативных компьютерах, видеокамерах, цифровых камерах и подобных устройствах.Это самые современные аккумуляторы и жизненная сила мобильных устройств.

    Перезаряжаемые многоразовые аккумуляторные батареи


    Свинцово-кислотный аккумулятор

    Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют мощность 2 В на аккумулятор, и несколько аккумуляторов соединены последовательно, чтобы обеспечить питание автомобилей 12 В. Эти батареи используются в автомобилях, мотоциклах, электромобилях и вилочных погрузчиках. Промышленные применения включают источники бесперебойного питания (ИБП), аварийное питание для больниц и общественных учреждений, и они широко используются для многих приложений в качестве аккумуляторных батарей.

    Щелочная аккумуляторная батарея

    Это крупногабаритные никель-кадмиевые батареи, которые используются в качестве аварийных источников питания для больниц и аналогичных учреждений. Они имеют относительно более длительный срок службы по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами.

    Другие батареи


    Солнечная батарея

    Солнечные батареи - это устройства, преобразующие солнечную энергию в электрическую. Их часто используют в электрических калькуляторах и наручных часах. Они также используются для беспилотных маяков, радиорелейных станций и дорожных знаков.

    Топливная батарея

    Топливные батареи - это устройства для выработки электроэнергии, которые используют реакцию водорода и кислорода для непосредственного производства электроэнергии. Они все еще находятся на экспериментальной стадии; однако они используются для выработки электроэнергии в автомобилях и в домашних условиях, а модели меньшего размера используются для компьютеров и аналогичных устройств.

    Преимущества и ограничения литий-ионной батареи

    В течение многих лет никель-кадмиевый аккумулятор был единственным подходящим аккумулятором для портативного оборудования от беспроводной связи до мобильных компьютеров.В начале 1990-х появились металлогидридные никель-металлогидридные и литий-ионные продукты, которые боролись лицом к лицу за признание потребителей. Сегодня литий-ионные аккумуляторы - это наиболее быстро развивающаяся и многообещающая химия для аккумуляторов.

    Литий-ионный аккумулятор

    Пионерские работы с литиевой батареей начались в 1912 году под руководством Г. Льюиса, но только в начале 1970-х годов, когда в продажу поступили первые неперезаряжаемые литиевые батареи. литий - самый легкий из всех металлов, имеет наибольший электрохимический потенциал и обеспечивает наибольшую удельную энергию для веса.

    Попытки разработать перезаряжаемые литиевые батареи не увенчались успехом из-за проблем с безопасностью. Из-за присущей металлическому литию нестабильности, особенно во время зарядки, исследования переключились на неметаллическую литиевую батарею, использующую ионы лития. Хотя литий-ионный аккумулятор немного ниже по плотности энергии, чем металлический литий, он безопасен при соблюдении определенных мер предосторожности при зарядке и разрядке. В 1991 году корпорация Sony выпустила на рынок первый литий-ионный аккумулятор. Другие производители последовали их примеру.

    Плотность энергии литий-иона обычно вдвое больше, чем у стандартного никель-кадмиевого сплава. Есть потенциал для более высоких плотностей энергии. Нагрузочные характеристики достаточно хорошие и с точки зрения разряда ведут себя так же, как никель-кадмиевые. Высокое напряжение ячеек 3,6 В позволяет создавать аккумуляторные батареи только с одним элементом. Большинство современных мобильных телефонов работают на одной соте. Для блока на основе никеля потребуются три последовательно соединенных 1,2-вольтовых элемента.

    Литий-ионная батарея не требует особого обслуживания, а это преимущество, на которое не может претендовать большинство других химикатов.Память отсутствует, и для продления срока службы батареи не требуется регулярных циклов. Кроме того, саморазряд меньше чем наполовину по сравнению с никель-кадмиевым, что делает литий-ионные аккумуляторы хорошо подходящими для современных датчиков уровня топлива. литий-ионные элементы при утилизации не причиняют особого вреда.

    Несмотря на свои общие преимущества, литий-ионный имеет свои недостатки. Он хрупкий и требует схемы защиты для обеспечения безопасной работы. Схема защиты, встроенная в каждую батарею, ограничивает пиковое напряжение каждой ячейки во время зарядки и предотвращает слишком низкое падение напряжения ячейки при разряде.Кроме того, контролируется температура ячейки, чтобы предотвратить перепады температур. Максимальный ток заряда и разряда на большинстве блоков ограничен от 1С до 2С. При соблюдении этих мер предосторожности возможность появления металлического литиевого покрытия из-за перезарядки практически исключается.

    Старение является проблемой для большинства литий-ионных аккумуляторов, и многие производители умалчивают об этой проблеме. Некоторое ухудшение емкости заметно через год, независимо от того, используется аккумулятор или нет.Батарея часто выходит из строя через два-три года. Следует отметить, что другие химические вещества также обладают возрастными дегенеративными эффектами. Это особенно верно для никель-металлогидрида при воздействии высоких температур окружающей среды. В то же время известно, что литий-ионные аккумуляторы в некоторых приложениях служат пять лет.

    Производители постоянно совершенствуют литий-ионные. Новые и улучшенные химические комбинации вводятся каждые шесть месяцев или около того. При таком быстром прогрессе сложно оценить, насколько долго обновленная батарея устареет.

    Хранение в прохладном месте замедляет процесс старения литий-ионных (и других химических веществ). Производители рекомендуют хранить при температуре 15 ° C (59 ° F). Кроме того, при хранении аккумулятор должен быть частично заряжен. Производитель рекомендует заряд 40%.

    Самый экономичный литий-ионный аккумулятор с точки зрения удельной стоимости - это цилиндрический 18650 (размер 18 мм x 65,2 мм). Эта ячейка используется для мобильных вычислений и других приложений, не требующих ультратонкой геометрии.Если требуется тонкий корпус, лучшим выбором будет призматический литий-ионный элемент. Эти клетки имеют более высокую стоимость с точки зрения накопленной энергии.

    Преимущества

    • Высокая плотность энергии - потенциал для еще большей мощности.
    • В новом состоянии не требует длительного грунтования. Достаточно одной регулярной зарядки.
    • Относительно низкий саморазряд - саморазряд в два раза меньше, чем у никелевых аккумуляторов.
    • Низкие эксплуатационные расходы - периодическая разрядка не требуется; нет памяти.
    • Специальные элементы могут обеспечивать очень высокий ток для таких приложений, как электроинструменты.

    Ограничения

    • Требуется схема защиты для поддержания напряжения и тока в безопасных пределах.
    • Подвержены старению, даже если они не используются - хранение в прохладном месте при 40% -ном заряде снижает эффект старения.
    • Ограничения на транспортировку - отгрузка больших объемов может подлежать регулирующему контролю.Это ограничение не распространяется на ручные аккумуляторные батареи.
    • Дороговизна в производстве - примерно на 40 процентов дороже, чем никель-кадмиевые.
    • Не до конца зрелые - металлы и химия постоянно меняются.

    Литий-полимерный аккумулятор

    Литий-полимерный отличается от обычных аккумуляторных систем типом используемого электролита. В оригинальной конструкции 1970-х годов используется сухой твердый полимерный электролит.Этот электролит напоминает пластиковую пленку, которая не проводит электричество, но позволяет обмениваться ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов). Полимерный электролит заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

    Конструкция из сухого полимера упрощает изготовление, надежность, безопасность и геометрию тонкого профиля. При толщине ячейки всего один миллиметр (0,039 дюйма) конструкторы оборудования предоставлены самому себе в плане формы, формы и размера.

    К сожалению, сухой литий-полимер имеет плохую проводимость. Внутреннее сопротивление слишком велико и не может обеспечить всплески тока, необходимые для питания современных устройств связи и раскрутки жестких дисков мобильного вычислительного оборудования. Нагревание ячейки до 60 ° C (140 ° F) и выше увеличивает проводимость, что не подходит для портативных приложений.

    Для компромисса было добавлено немного гелеобразного электролита. В коммерческих элементах используется мембрана сепаратор / электролит, изготовленная из того же традиционного пористого полиэтилена или полипропиленового сепаратора, заполненного полимером, который гелеобразуется при заполнении жидким электролитом.Таким образом, коммерческие литий-ионные полимерные элементы очень похожи по химическому составу и материалам на их аналоги с жидким электролитом.

    Литий-ионный полимер не прижился так быстро, как ожидали некоторые аналитики. Его превосходство над другими системами и низкие производственные затраты не были реализованы. Никаких улучшений в увеличении емкости не достигается - фактически, емкость немного меньше, чем у стандартной литий-ионной батареи. Литий-ионный полимер находит свою рыночную нишу в тонких пластинах, таких как батареи для кредитных карт и другие подобные приложения.

    Преимущества

    • Очень низкий профиль - возможны батареи, напоминающие профиль кредитной карты.
    • Гибкий форм-фактор - производители не ограничиваются стандартными форматами ячеек. При большом объеме можно экономично произвести любой разумный размер.
    • Легкие гелеобразные электролиты позволяют упростить упаковку за счет отсутствия металлической оболочки.
    • Повышенная безопасность - более устойчивая к перезарядке; меньше шансов на утечку электролита.

    Ограничения

    • Более низкая плотность энергии и меньшее количество циклов по сравнению с литий-ионным.
    • Дорого в производстве.
    • Стандартных размеров нет. Большинство ячеек производится для массовых потребительских рынков.
    • Более высокое соотношение стоимости и энергии, чем у литий-ионного

    Ограничения по содержанию лития для авиаперелетов

    Авиапутешественники задают вопрос: «Сколько лития в батарее мне разрешено брать с собой на борт?» Мы различаем два типа аккумуляторов: литий-металлические и литий-ионные.
    Большинство литий-металлических батарей не подлежат перезарядке и используются в пленочных фотоаппаратах. Литий-ионные аккумуляторы служат для питания ноутбуков, сотовых телефонов и видеокамер. Оба типа батарей, включая запасные, разрешены в ручной клади, но не могут превышать следующего содержания лития:
    - 2 грамма для литий-металлических или литиевых батарей
    - 8 граммов для литий-ионных батарей

    Литий-ионные батареи весом более 8 граммов, но не более 25 граммов могут перевозиться в ручной клади, если они имеют индивидуальную защиту от короткого замыкания и ограничены двумя запасными батареями на человека.

    Как узнать содержание лития в литий-ионной батарее? С теоретической точки зрения в типичной литий-ионной батарее нет металлического лития. Однако необходимо учитывать эквивалентное содержание лития. Для литий-ионного элемента это рассчитывается как 0,3 номинальной емкости (в ампер-часах).

    Пример: Литий-ионный аккумулятор емкостью 2 Ач 18650 содержит 0,6 грамма лития. На типичном аккумуляторе 60 Вт · ч для ноутбука с 8 ячейками (4 последовательно и 2 параллельно) это в сумме дает 4.8г. Максимальный аккумулятор, который вы можете взять с собой, составляет 96 Втч, чтобы не превышать 8-граммовый предел ООН. Этот пакет может включать ячейки 2,2 Ач в структуре из 12 ячеек (4s3p). Если бы вместо этого использовалась ячейка 2,4 Ач, необходимо было бы ограничить батарею 9 ячейками (3s3p).

    Ограничения на отгрузку литий-ионных аккумуляторов

    • Любой, кто отправляет литий-ионные аккумуляторы оптом, несет ответственность за соблюдение правил перевозки. Это касается внутренних и международных перевозок по суше, морю и воздуху.
    • Литий-ионные элементы, эквивалентное содержание лития которых превышает 1,5 грамма или 8 граммов на аккумуляторную батарею, должны транспортироваться как «прочие опасные материалы класса 9». Емкость элементов и количество элементов в упаковке определяют содержание лития.
    • Исключение составляют упаковки, содержащие менее 8 граммов лития. Однако, если посылка содержит более 24 литиевых элементов или 12 литий-ионных аккумуляторных батарей, потребуются специальная маркировка и отгрузочные документы.На каждой упаковке должно быть указано, что она содержит литиевые батареи.
    • Все литий-ионные батареи должны быть испытаны в соответствии со спецификациями, указанными в UN 3090, независимо от содержания лития (Руководство ООН по испытаниям и критериям, часть III, подраздел 38.3). Эта мера предосторожности защищает от транспортировки неисправных батарей.
    • Элементы и батареи должны быть разделены во избежание короткого замыкания и упакованы в прочные коробки.

    *** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

    Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык и избегать спама и дискриминации.

    Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев, чтобы Battery University Group (BUG) могла поделиться им.

    Или перейти к другому архиву

    Батареи и характеристики элементов - Сделайте это легко с ScienceProg

    Батареи - дешевый, компактный и относительно безопасный способ получить портативный источник энергии. Есть много типов батарей с разными характеристиками и назначениями. Вероятно, многие из вас слышали, что термины «батарея» и «элемент» относятся к одному и тому же. Но с технической точки зрения это разные вещи: клетка - это единое целое, в котором происходит единственная химическая реакция и вырабатывается электричество.В то же время аккумулятор - это пачка ячеек.

    Номинальное напряжение элементов и напряжение батареи

    Например, одну батарею AA можно назвать ячейкой, потому что это единый блок, в котором в результате одной химической реакции генерируется напряжение 1,5 В. Тем не менее, автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор имеет шесть ячеек, каждая из которых выдает 2,0 В, а все батареи - 12 В. Первое, что нужно помнить, это то, что отдельный элемент может производить определенное номинальное напряжение элемента, которое зависит от химической реакции.Напротив, напряжение батареи , , , представляет собой объединенное напряжение нескольких элементов, соединенных последовательно (или параллельно).

    Емкость ячейки

    Итак, мы знаем, что характеристики батареи напрямую зависят от характеристик ячеек внутри. Второй важный параметр аккумуляторов - это ёмкость ячеек , которая измеряется в ампер-часах. На меньших батареях используется мА / ч, поскольку емкость относительно мала, как у автомобильных аккумуляторов.Так что же такое емкость ячейки? Это определенное количество тока, подаваемого до того, как напряжение элемента упадет ниже заданного порога - или, проще говоря, количество энергии, высвобождаемой до того, как батарея разрядится или разрядится. Если мы возьмем простую батарею AA на 1,5 В, которая рассчитана примерно на 1000 мА / ч, это означает, что батарея может обеспечивать непрерывный ток 1 А в течение одного часа, прежде чем она разрядится и напряжение упадет до 0,9 В (щелочная батарея). Обычно емкость батареи проверяется дольше, например, в течение 20 часов.Если аккумулятор рассчитан на 1 А / ч, значит, он должен обеспечивать постоянный ток 50 мА в течение двадцати часов. Если батарея разряжается быстрее, можно предположить, что ее емкость меньше, чем указано на этикетке.

    Плотность мощности ячейки

    Этот параметр имеет тенденцию быть очень важным сегодня, поскольку все электронное оборудование сжимается; потребность в мощности растет из-за растущей функциональности. Аккумуляторы необходимо интегрировать в устройства меньшего размера и обеспечивать большую мощность. Это настоящая головная боль для ученых о том, как вложить больше энергии в меньшее пространство.Таким образом, ячейки характеризуются другим параметром - удельной мощности , что означает емкость на единицу веса. Самые дешевые батареи, такие как угольно-цинковые, имеют самую низкую удельную мощность среди всех типов ячеек, в то время как более высокая удельная мощность принадлежит литий-ионным полимерным батареям.

    Кривая разряда аккумуляторной батареи

    Емкость и удельная мощность не могут дать четкого представления о качестве батареи. Дело в том, что когда батарея разряжается, ее напряжение падает в течение срока службы элемента. Различные типы ячеек имеют свои собственные кривые разряда. Как и у щелочных батарей, общее время разряда линейно падает. По линейным характеристикам легко определить, насколько разряжена батарея, но некоторым устройствам для нормальной работы требуется постоянное напряжение. Так что у других аккумуляторов есть резкие характеристики падения. Это означает, что напряжение падает в какой-то момент, когда он разряжен. А сколько разряжена батарея определить сложно.

    Внутреннее сопротивление ячейки

    Сопротивление присутствует везде, где протекает электрический ток.Батарейные элементы - не исключение. Каждая ячейка имеет собственное внутреннее сопротивление . Когда ток выводится из ячейки, на этом внутреннем сопротивлении падает некоторое напряжение. Таким образом, каждый элемент батареи можно смоделировать как идеальный источник напряжения и резистор, соединенные последовательно. Внутреннее сопротивление является важным параметром, поскольку оно определяет максимальную скорость, с которой может потребляться энергия из элемента. Более высокий ток протекает через резистор; тем больше тепла выделяется из-за сопротивления.Если этот ток слишком велик, он может расплавить изоляцию, провода и другие элементы. То же самое и с батареями. Например, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы имеют низкое внутреннее сопротивление, поэтому они идеально подходят для высвобождения большого количества тока во время запуска двигателя. С другой стороны, если в камерах со вспышками используются щелочные батареи, для зарядки конденсаторов вспышки требуется время. Он не может заряжаться мгновенно, так как это приведет к перегреву. И, конечно же, никакие батареи не любят быстрой разрядки из-за химических реакций.Короткое замыкание батарей может повредить батареи, а некоторые типы могут даже взорваться.

    Возможность подзарядки элементов

    Итак, есть два типа аккумуляторов: аккумуляторные и нет. Оба они используются сегодня из-за разницы в стоимости, технологии и назначении.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *