електричний акумулятор

  1. Свинцево-кислотний акумулятор [ правити | правити код ]
  2. Літій-іонний акумулятор [ правити | правити код ]
  3. Ємність аккумулятору [ правити | правити код ]
  4. Щільність енергії [ правити | правити код ]
  5. саморозряд [ правити | правити код ]
  6. Температурний режим [ правити | правити код ]
  7. Тип акумулятора [ правити | правити код ]
  8. Форм-фактори [ правити | правити код ]
  9. Методи заряду акумуляторів [ правити | правити код ]

Електричний акумулятор - хімічне джерело струму, джерело ЕРС багаторазового дії, основна специфіка якого полягає в оборотності внутрішніх хімічних процесів, що забезпечує його багаторазове циклічне використання (через заряд-розряд) для накопичення енергії та автономного електроживлення різних електротехнічних пристроїв і обладнання, а також для забезпечення резервних джерел енергії в медицині, виробництві, транспорті і в інших сферах.

Термін «акумулятор» використовується для позначення окремого елемента: наприклад, акумулятор, акумуляторна банку, акумуляторна осередок. Але, розмовної мови на побутовому рівні може також застосовуватися щодо кількох окремих елементів, з'єднаних послідовно (для збільшення напруги) або паралельно (для збільшення сили струму) один з одним, тобто для позначення акумуляторної батареї .

Перший прообраз акумулятора, який, на відміну від батареї Алессандро Вольти , Можна було багаторазово заряджати, був створений в 1803 році Іоганном Вільгельмом Ріттером . Його акумуляторна батарея представляла собою стовп з п'ятдесяти мідних кружечків, між якими було прокладено вологе сукно. Після пропускання через даний пристрій струму від вольтова стовпа воно саме починало вести себе як джерело електрики [1] .

Принцип дії акумулятора заснований на оборотності хімічної реакції. Працездатність акумулятора може бути відновлена ​​шляхом заряду, тобто пропусканням електричного струму в напрямку, протилежному напрямку струму при розряді. Кілька акумуляторів, об'єднаних в одну електричну ланцюг, складають акумуляторну батарею.

Свинцево-кислотний акумулятор [ правити | правити код ]

Принцип роботи свинцево-кислотних акумуляторів заснований на електрохімічних реакціях свинцю і діоксиду свинцю в розчині сірчаної кислоти.

Хімічна реакція (зліва направо - розряд, справа наліво - заряд):

P b + S O 4 2 - - 2 e - ⇆ P b S O 4 {\ displaystyle Pb + SO_ {4} ^ {2 -} - 2e ^ {-} \ leftrightarrows PbSO_ {4}} P b + S O 4 2 - - 2 e - ⇆ P b S O 4 {\ displaystyle Pb + SO_ {4} ^ {2 -} - 2e ^ {-} \ leftrightarrows PbSO_ {4}}   P b O 2 + SO 4 2 - + 4 H + + 2 e - ⇆ P b SO 4 + 2 H 2 O {\ displaystyle PbO_ {2} + SO_ {4} ^ {2 -} + 4H ^ {+} + 2e ^ {-} \ leftrightarrows PbSO_ {4} + 2H_ {2} O} P b O 2 + SO 4 2 - + 4 H + + 2 e - ⇆ P b SO 4 + 2 H 2 O {\ displaystyle PbO_ {2} + SO_ {4} ^ {2 -} + 4H ^ {+} + 2e ^ {-} \ leftrightarrows PbSO_ {4} + 2H_ {2} O}

Літій-іонний акумулятор [ правити | правити код ]

Літій-іонний акумулятор складається з електродів (катодного матеріалу на алюмінієвій фользі і анодного матеріалу на мідній фользі), розділених просоченими електролітом пористими сепараторами. Переносником заряду в літій-іонному акумуляторі є позитивно заряджений іон літію, який впроваджується ( інтеркаліруется ) В кристалічну решітку інших матеріалів (наприклад, в графіт, оксиди і солі металів) з утворенням хімічного зв'язку (наприклад: в графіт з утворенням LiC6, оксиди (LiMO2) і солі (LiMRON) металу).

Алюміній-іонний акумулятор складається з металевого алюмінієвого анода, катода з графіту у вигляді піни і рідкого іонного незаймистого електроліту. Батарея працює за принципом електрохімічного осадження: відбувається розчинення алюмінію на аноді, далі в середовищі рідкого електроліту аніони хлоралюміната інтеркаліруют в графіт. Кількість можливих перезаряджень батареї - понад 7,5 тис. Циклів без втрати потужності [2] [3] .

Ємність аккумулятору [ правити | правити код ]

За ємність акумулятора найчастіше приймають кількість електрики рівне 1 Кл, при силі струму 1 А протягом 1 с, (при перекладі часу в годинник отримуємо 1 А * ч = 3600 Кл). Однак приймають, а не вимірюють. Існує поширена помилка, що ємність акумулятора вимірюється в А * год, це не зовсім так, т. К. В 1 А * з = 1 Кл або 1 А * ч = 3600 Кл вимірюється кількість електрики або електричний заряд; за формулою Q = I * t, де Q-кількість електрики або електричний заряд, I - сила струму, t - час протікання електричного струму. Наприклад, позначення «12 В на 55 А * год» означає, що акумулятор видає кількість електрики 198 Ккл (кіло Кулон) за будь-яким контуру, при струмі розряду 55 А за 1 год (3600 с) до порогового напруги 10,8 В . Розрахунок показує, що при струмі розряду в 255 А акумулятор розрядиться за 12,9 хвилин. Як видно 55 А * год - це не ємність (електрична ємність вимірюється в Фарадах, 1 Ф = 1 Кл / В). Тому на акумуляторі написано кількість електрики Q, яке він видає при певному струмі розряду і певному часу його проходження. [ Джерело не вказано 821 день ]

Щільність енергії [ правити | правити код ]

Щільність енергії - кількість енергії на одиницю об'єму або одиницю ваги акумулятора (див. Ст. щільність енергії ).

саморозряд [ правити | правити код ]

Саморозряд - це втрата акумулятором заряду після повної зарядки при відсутності навантаження. Саморозряд проявляється по-різному у різних типів акумуляторів, але завжди максимальний в перші години після заряду, а після - сповільнюється.

Для Ni-Cd акумуляторів вважають допустимим не більше 10% саморазряда за перші 24 години після проведення зарядки. Для Ni-MH саморазряд трохи менше. У Li-ion він дуже малий і значно себе проявляє тільки протягом декількох місяців.

У свинцево-кислотних герметичних акумуляторах саморазряд становить близько 40% за 1 рік зберігання при 20 ° С, 15% - при 5 ° С. Якщо температури зберігання вищі, то саморазряд зростає: батареї при 40 ° С втрачають ємності 40% всього за 4-5 місяців.

Температурний режим [ правити | правити код ]

Слід берегти акумулятори від вогню і води, надмірного нагрівання і охолоджування, різких перепадів температур.

Не слід використовувати акумулятори при температурах вище + 50 ° С і нижче -25 ° С. При експлуатації акумулятора в умовах «холодної зими» рекомендується його знімати і зберігати в теплому приміщенні. Порушення температурного режиму може привести до скорочення терміну служби або втрати працездатності.

Тип акумулятора [ правити | правити код ]

Тип акумулятора визначається використовуваними матеріалами. Розрізняють такі:

  • Cn-Po - Графен-полімерний акумулятор.
  • La-Ft - лантан-фторідний акумулятор
  • Li-Ion - літій-іонний акумулятор (3,2-4,2 V), загальне позначення для всіх літієвих акумуляторів
    • Li-Co - літій-кобальтові акумулятор , (3,6 V), на базі LiCoO2, технологія в процесі освоєння
    • Li-Po - літій-полімерний акумулятор (3,7 V), полімер в якості електроліту
    • Li-Ft - літій-фторової акумулятор
    • Li-Mn - літій-марганцевий акумулятор (3,6 V) на базі LiMn2O4
    • LiFeS - літій-залізно-сульфідні акумулятор (1,35 V) [ Джерело не вказано 420 днів ]
    • LiFeP або LFP - Літій-залізно-фосфатний акумулятор (3,3 V) на базі LiFePO4
      • LiFeYPO4 - літій-залізо-ітрій-фосфатний (Добавка ітрію для поліпшення властивостей)
    • Li-Ti - літій-тітанатний акумулятор (3,2 V) на базі Li4Ti5О12
    • Li-Cl - літій-хлорний акумулятор (3,99 V)
    • Li-S - літій-сірчаний акумулятор (2,2 V)
    • LMPo - літій-метал-полімерний акумулятор
  • Fe-air - залізо-повітряний акумулятор
  • Na / NiCl - нікель-сольовий акумулятор (2,58 V)
  • Na-S - натрій-сірчаний акумулятор , (2 V), високотемпературний акумулятор
  • Ni-Cd - нікель-кадмієвий акумулятор (1,2 V)
  • Ni-Fe - залізо-нікелевий акумулятор (1,2-1,9 V)
  • Ni-H2 - нікель-водневий акумулятор (1,5 V)
  • Ni-MH - нікель-метал-гідридний акумулятор (1,2 V)
  • Ni-Zn - нікель-цинковий акумулятор (1,65 V)
  • Pb - свинцево-кислотний акумулятор (2 V)
  • Pb-H - свинцево-водневий акумулятор
  • Ag-Zn - срібно-цинковий акумулятор (1,85 V)
  • Ag-Cd - срібно-кадмієвий акумулятор (1,6 V)
  • Zn-Br - цинк-бромний акумулятор (1,8 V)
  • Zn-air - цинк-повітряний акумулятор
  • Zn-Cl - цинк-хлорний акумулятор
  • RAM (Rechargeable Alkaline Manganese) - перезаряджається різновид марганцево-цинкового лужного гальванічного елемента (1,5 V) [ Джерело не вказано 748 днів ]
  • Ванадієвий акумулятор (1,41 V) [ Джерело не вказано 748 днів ]
  • Алюмінієво-графітний акумулятор (2 V) [ Джерело не вказано 748 днів ]
  • Алюмінієво-іонний акумулятор (2 V) [4]

Електричні та експлуатаційні характеристики акумулятора залежать від матеріалу електродів і складу електроліту. Зараз найбільш поширені такі акумулятори:

Тип ЕРС (В) Область застосування свинцево-кислотні

Pb

2,1 тролейбуси , трамваї , повітряні судна , автомобілі , мотоцикли , електронавантажувачі , штабелери , електротягачі , Аварійне електропостачання, джерела безперебійного живлення нікель-кадмієві

Ni-Cd

1,2 заміна стандартного гальванічного елемента , будівельні електроінструменти , тролейбуси , повітряні судна нікель-метал-гидридні

Ni-MH

1,2 заміна стандартного гальванічного елемента , електромобілі літій-іонні

Li-ion

3,7 мобільні пристрої, будівельні електроінструменти, електромобілі літій-полімерні

Li-pol

3,7 мобільні пристрої, електромобілі нікель-цинкові

Ni-Zn

1,6 заміна стандартного гальванічного елемента

Форм-фактори [ правити | правити код ]

Зовнішній акумулятор [ правити | правити код ]

Зовнішній акумулятор (акумуляторна батарея) ( англ. power bank) - пристрій для багаторазового підзарядки мобільного пристрою ( телефону , Смартфона, планшетного комп'ютера) при відсутності джерела змінного струму (електромережі).

Причиною появи цих пристроїв стало те, що при активному використанні сучасних смартфонів і планшетів заряду їх акумуляторів вистачає на порівняно короткий час - півдня чи день. Для їх зарядки в польових умовах і були розроблені портативні акумулятори [5] [6] . Типовий вага таких пристроїв - від декількох сотень грам, ємність від декількох тисяч мА * ч до 10-20 А * ч [7] . З їх допомогою можна зарядити телефон 2-3 рази. Найчастіше вони надають для підключення порт USB. Деякі з них мають роз'єми або перехідники для популярних роз'ємів мобільних телефонів. Зовнішні акумулятори великих ємностей можуть мати перехідники для зарядки ноутбуків. Іноді на зовнішніх акумуляторах є індикатор заряду або вбудований світлодіодний ліхтарик .

У більшості випадків можливість систематичного використання акумуляторів є тільки в портативних пристроях радіозв'язку та іншої цифрової техніки, де використовуються літій-іонні акумулятори і система контролю заряду-розряду вбудована в пристрій. У бюджетному сегменті «прості» нікель-метал-гидридні і нікель-кадмієві акумулятори використовуються в якості бюджетної заміни лужних елементів живлення (батарейок). Як джерело струму для бюджетного акумуляторного електроінструменту використовуються нікель-кадмієві акумулятори.

Якщо в першому випадку зазвичай є можливість вибирати між бюджетним пристроєм «стандартного» заряду і зарядним пристроєм з контролем заряду (крапельний заряд, імпульсний заряд, прискорений заряд з контролем напруги і т. Д.), То в другому випадку виріб комплектується, як правило, з трансформаторним джерелом живлення для зарядки постійним струмом, що при недотриманні технічних умов експлуатації акумулятора знижує термін його служби.

У міру вичерпання хімічної енергії напруга і струм падають, акумулятор перестає діяти. Зарядити акумулятор (батарею акумуляторів) можна від будь-якого джерела постійного струму з великим напруженням при обмеженні струму. Найбільш поширеним вважається зарядний струм (в амперах ), Пропорційний 1/10 умовної номінальної ємності акумулятора (в ампер⋅часах ).

Однак, грунтуючись на технічному описі, що постачається виробниками широко застосовуються електричних акумуляторів (NiMH, NiCd), можна зробити припущення про те, що даний режим заряду, звичайно іменований стандартним, розраховується виходячи з тривалості восьмигодинного робочого дня , Коли розряджений в кінці робочого дня акумулятор підключається до мережевого зарядного пристрою до початку нового робочого дня. Застосування такого режиму заряду для цих типів акумуляторів при систематичному використанні дозволяє дотримати якісно-вартісний баланс експлуатації виробу. Таким чином, з подачі виробника даний режим можна застосовувати тільки для нікель-кадмієвих та нікель-метал-гідридних акумуляторів.

Багато типів акумуляторів мають різні обмеження, які необхідно враховувати при зарядці і подальшої експлуатації, наприклад NiMH-акумулятори чутливі до перезаряду, літієві - до перерозряду, напрузі і температурі. NiCd- і NiMH-акумулятори мають так званий ефект пам'яті , Що полягає в зниженні ємності в разі, коли зарядка здійснюється при повному обсязі розрядженому акумуляторі. Також ці типи акумуляторів мають помітним саморазрядом, тобто вони поступово втрачають заряд, не будучи підключеними до навантаження. Для боротьби з цим ефектом може застосовуватися крапельна підзарядка .

Методи заряду акумуляторів [ правити | правити код ]

Для заряду акумуляторів застосовується кілька методів; як правило, метод заряду залежить від типу акумулятора [8] .

Повільний заряд постійним струмом

заряд постійним струмом , Пропорційним 0,1-0,2 умовної номінальної ємності Q, протягом приблизно 15-7 годин відповідно.

Найтриваліший і безпечний метод заряду. Підходить для більшості типів акумуляторів.

Швидкий заряд

Заряд постійним струмом, пропорційним 1/3 Q протягом приблизно 3-5 годин.

Прискорений або «дельта-V» заряд

Заряд з початковим струмом заряду, пропорційним величині умовної номінальної ємності акумулятора, при якому постійно вимірюється напруга акумулятора і заряд закінчується після того, як акумулятор повністю заряджений. Час заряду - приблизно годину-півтора. Можливий розігрів акумулятора і навіть його руйнування.

реверсивний заряд

Виконується чергуванням довгих імпульсів заряду з короткими імпульсами розряду. Реверсивний метод найбільш корисний для заряду NiCd і NiMH акумуляторів, для яких характерний т. Н. «Ефект пам'яті».

Главное меню
Реклама

Архив новостей
Права на автомат и на механику: отличия в 2018 году
В 2017 году национальное водительское удостоверение Российской федерации привели в соответствие с Венской Конвенцией «О дорожном движении». В документе появились дополнительные подкатегории транспортных

Коробка передач автомобиля ГАЗ-66
Строительные машины и оборудование, справочник К атегория:     Устройство автомобиля Коробка передач четырехступенчатая, с синхронизатором на 3—4-й передачах. Передаточные отношения

Вариатор (вариаторная коробка передач): что это такое, принцип работы. Подробно + видео
У меня много статей про автоматические коробки передач (особенно сильно я люблю обычную АКПП). Однако второй по распространению я считаю вариатор или CVT, достаточно много автомобилей выпускается именно

Устройство АКПП: принцип работы и схема автоматической коробки
Что такое АКПП? Автоматическая Коробка Переключения Передач (АКПП) – вид трансмиссии в машине, в котором переключение скоростей осуществляется за счет электроники, не требуя внимания водителя.

Как правильно пользоваться коробкой автомат (АКПП)
Содержание статьи На сегодняшний день большинство водителей не представляет как бы они ездили на автомобиле, который не имеет автоматической коробки передач. Некоторые новички, приходят в ужас от одной

Автоматическая коробка передач (АКПП): что это такое, устройство и принцип работы для чайников
Двигатели внутреннего сгорания не способны обеспечить движение автомобиля в разных режимах без специальных устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств для этого

Как пользоваться автоматической коробкой передач?
Уважаемые автомобилисты! Прежде, чем мы с вами рассмотрим основные положения, как управлять автоматической коробкой передач, давайте поймем, что это такое. Нет, мы не станем углубляться в процессы, происходящие

Как пользоваться коробкой автомат АКПП (видео)
Как водит на автомате? Таким вопросом задается практически каждый человек, который раньше ездил на механической коробке, а теперь собирается приобрести автомобиль на автомате. Опасения на счет поломок

Какую автоматическую коробку передач выбрать (какие бывают коробки автомат): роботизированные, вариатор, гидротрансформатор
Более правильным называнием было бы — механическая КПП с автоматическим сцеплением, поскольку с «автоматом» её роднит только количество педалей. «Робот» полностью повторяет схему работы обычной механической

Mercedes-Benz переходит на 9 ступенчатую коробку-автомат
Немецкий автоконцерн Daimler начал оснащать Mercedes-Benz 9-ступенчатой автоматической трансмиссией. «Автомат», получивший название 9G-Tronic, уже используется в серийном Mercedes E350 BlueTec. Пока эта

Реклама

© 2013 mexpola.h1a25414f