09.06.2017 Современные светодиодные фонарики Fenix Мир бесповоротно изменился и сегодня фонарь из узкоспециализированного устройства превратился в элемент повседневного обихода. Прошло время громоздких и длинных тубусов с огромными батарейками и слабым светом. В линейке фонарей Fenix каждый может найти модель для своих нужд. Подробнее 19.05.2017 Как выбрать нужный фонарь? Универсальный гид по выбору наиболее подходящего для вас фонаря. Мы собрали весь свой опыт общения с покупателями, и сделали концентрированную выжимку советов и рекомендаций, которая поможет вам ответить на массу вопросов, связанных с фонарной тематикой. Подробнее 27.03.2017 Новые рекомендации по выбору фонаря Fenix  Также вы всегда можете обратиться за помощью к нашим специалистам.Подробнее 23.03.2017 Рейтинг IP – что это такое и как его понимать? Что же такое рейтинг IP? Все эти IP67, IP68, IPX-8 и прочее. Оказывается всё очень просто и наглядно. А главное создано специально для удобства покупателей и помощи при выборе. Опираясь на информацию из нашей статьи вы легко во всём разберётесь. Подробнее 15.03.2017 Отзыв о фонаре MecArmy SGN7 от нашего пользователя Выбирая подарок на Новый год для своей супруги, автор обзора, обратился к нам практически случайно, а узнав что у нас есть, и посмотрев варианты быстро нашёл подходящий ему по цене и функционалу фонарь. Его отзыв получился большим и практически художественным обзором фонаря и процесса его получения. Поэтому мы решили опубликовать его отдельно. Подробнее 26. Обзор Фонаря Fenix FD41 от эксперта CandlePower CandlePower это международный форум посвящённый фонарям и всему, что с ними связано. Естественно, эксперты сообщества не могли пройти мимо новинки от Fenix – лидера в производстве портативной светотехники. В этот раз на обзор попал фонарь Fenix FD41, главной отличительной чертой которого является изменяемая в широких пределах фокусировка луча. Недавно появившийся подробный обзор этого инновационного фонаря был переведён на русский язык и предлагается вашему вниманию. Подробнее |
 03.2016Понимание того, что такое сила тока и как она воздействует на производительность вашего устройства – это важный фактор при выборе мощного фонаря. Разобраться с техническими особенностями фонарей может быть непросто. Что такое сила тока, как она влияет на напряжение, яркость и продолжительность жизни устройства? Совокупность многих условий воздействует на фонарь и элементы питания. Слишком высокая или низкая температура воздуха и влажность способны изменить электрическую ёмкость батареи. Однако при прочих равных правильное понимание силы тока и его значения для надёжной работы фонаря помогут вам подобрать фонарь, соответствующий вашим потребностям.Сила тока измеряется в амперах. Емкость батарей измеряется в миллиамперах в час (мАч), что является простым и удобным способом определить ёмкость батареи. Проще говоря, чем больше число мАч батареи, тем дольше проработает фонарь. Если батарея перезаряжаемая, то значение мАч покажет, сколько батарея продержится до следующей зарядки.  Этот показатель часто сравнивают с бензобаком автомобиля. мАч – это объем бака, а напряжение батареи – расход бензина. Чем больше «бензобак» батареи (т.е., показатель мАч), тем дольше фонарь будет работать.Мощные фонари, такие как Fenix RC09 или TK75, используют способность литиевых батарей накапливать большую силу тока в маленьком объеме, используя технологию перезаряжаемых литий-ионных батарей. Выбирая батарею для вашего фонаря, в первую очередь обратите внимание на те, которые получили оценку по стандартизированной шкале Американского Института Национальных Стандартов (ANSI). Эта система обеспечивает объективный рейтинг батарей разных производителей из разных стран. Все батареи Fenix входят в рейтинг ANSI, что подтверждает их качество. Понимание силы тока в батарее поможет вам подобрать правильный фонарь и безопасно его использовать. Наконец, литий-ионные батареи позволяют мощным фонарям использовать повышенную силу тока с меньшим внутренним сопротивлением, чтобы увеличить время работы с маленькой батареей. Fenix ARB-L18-3500 – это перезаряжаемая литий-ионная батарея высокой емкости, формата 18650, которая обладает внушительной ёмкостью 3500 мАч, при напряжении 3,6 В. Высокотехнологичная батарея идеальна для мощных фонарей и обладает встроенной защитой от короткого замыкания, перезаряда/переразряда и перегрева.
 Никогда не используйте одновременно литиевые и традиционные щелочные батареи. Fenix производит батареи специально для того, чтобы увеличить производительность своих фонарей. Эти батареи увеличивают мощность фонарей, особенно при работе в максимальных режимах. Эти высокотехнологичные батареи не только улучшают показатели производительности, но и помогают предотвратить короткие замыкания и перегрев, которые случаются с батареями других производителей.Текст: LumenHouse.ru Возврат к списку
|
01.2017
Какие есть источники постоянного тока
Постоянный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.
Постоянный ток — это такой ток, который почти (поскольку ничего идеального в мире нет) не изменяется во времени, ни по величине, ни по направлению. Исторически первые источники постоянного тока были исключительно химическими. Сначала они были представлены только гальваническими элементами, а позже появились и аккумуляторы.
Гальванические элементы и аккумуляторы имеют строго определенную полярность, и направление тока в них самопроизвольно не изменяется, поэтому химические источники тока — это принципиально источники постоянного тока.
Пальчиковая батарейка АА — яркий пример современного гальванического элемента. Цилиндрическая щелочная батарейка ( которую любят называть алкалиновой, тогда как слово «alkaline» переводится как «щелочная») содержит внутри раствор гидроксида калия в качестве электролита. На положительном полюсе батарейки находится диоксид марганца, а на отрицательном — цинк в виде порошка.
Когда внешняя цепь батарейки замыкается на нагрузку, на аноде (отрицательном полюсе) происходит химическая реакция окисления цинка, одновременно с этим на катоде (положительном полюсе) идет реакция восстановления оксида марганца четырехвалентного до оксида марганца трехвалентного.
В результате с отрицательного полюса электроны бегут в сторону положительного полюса через внешнюю цепь нагрузки. Так работает источник постоянного тока — гальванический элемент.
Химический процесс в гальваническом элементе не обратим, то есть пытаться заряжать его бесполезно. Напряжение между полюсами новой пальчиковой батарейки 1,5 вольта, что обусловлено потенциалами веществ, участвующих в химической реакции внутри нее.
Аккумулятор
Литий-ионный аккумулятор, в отличие от батарейки, можно после разрядки снова заряжать, поскольку химический процесс в нем обратим. С виду аккумулятор работает как батарейка, то есть тоже дает в цепь нагрузки принципиально только постоянный ток, но емкость у аккумулятора обычно больше чем у батарейки примерно такого же размера.
В ходе разрядки литиевого аккумулятора, химическая реакция на аноде (отрицательном электроде) состоит в отделении лития от углерода и его переходе в состав соли на катоде (положительном электроде). А при зарядке ионы лития вновь переходят к углероду на аноде.
Разность потенциалов между полюсами литий-ионного аккумулятора может доходить до 4,2 вольт. Максимальный ток зависит от площади взаимодействия электродов внутри аккумулятора с электролитом и соответственно друг с другом.
Генератор
В промышленных масштабах постоянный ток получают при помощи генераторов постоянного тока. Как правило, на статоре такой машины расположены неподвижные магниты либо электромагниты, наводящие во вращающихся контурах ЭДС по закону электромагнитной индукции.
Вращающиеся контуры соединены каждый с контактными пластинами щеточно-коллекторного узла, через которые посредством неподвижных щеток и снимается в цепь нагрузки генерируемый ток. Поскольку контуры контактируют с положительной и отрицательной щетками только при прохождении мимо определенных магнитных полюсов статора, ток во внешней цепи получается выпрямленным переменным, то есть пульсирующим постоянным.
Величина тока зависит от сечения проводов, индукции магнитного поля статора и площади статора. Величина напряжения — от скорости вращения ротора генератора и от индукции магнитного поля статора.
Солнечный элемент
Солнечные батареи также дают постоянный ток. Фотоны солнечного света попадая на фотоэлемент вызывают движение положительно заряженных дырок и отрицательно заряженных электронов через p-n-переход, и во внешней цепи получается таким образом постоянный ток.
Чем больше совокупная площадь фотоэлементов — тем больше электронов и дырок участвуют в образовании тока, тем больший ток можно получить от солнечной батареи. Генерируемое напряжение солнечной батареи зависит от интенсивности солнечного света и от количества соединенных последовательно фотоэлементов, входящих в конструкцию солнечной батареи.
Трансформатор с выпрямителем
Раньше в электронной аппаратуре для получения постоянного тока, при питании от бытовой сети переменного тока, сплошь и рядом использовались блоки питания с трансформаторами на железе.
Переменное сетевое напряжение понижалось при помощи трансформатора, а затем выпрямлялось при помощи лампового или диодного выпрямителя.
После выпрямителя в такой схеме всегда стоит фильтр, состоящий как минимум из конденсатора, а в лучшем случае — из конденсатора и дросселя, да еще и транзисторного стабилизатора напряжения, особенно если источник тока должен быть регулируемым.
Напряжение на выходе такого блока питания зависит от количества витков вторичной обмотки трансформатора, а максимальная величина тока — от номинальной мощности трансформатора.
Импульсный блок питания
Сегодня в радиоэлектронной аппаратуре для получения постоянного тока почти не используют блоки питания с низкочастотными трансформаторами на железе, на замену им пришли импульсные блоки питания. В них выпрямленное сетевое напряжение сначала понижается при помощи высокочастотного трансформатора и транзисторных ключей, а затем выпрямляется. Ток направляется через фильтр в конденсатор фильтра.
Конструкция импульсного блока питания получается гораздо меньше размером, чем с трансформатором на железе. Но шумов в выходном токе больше. Поэтому особое внимание при конструировании импульсных блоков питания уделяют фильтрации тока на выходе к нагрузке.
Напряжение на выходе импульсного блока питания зависит от устройства электронной схемы, а максимальный ток — от размера высокочастотного трансформатора и качества находящихся на схеме радиоэлектронных компонентов.
Конденсатор и ионистор
Источником постоянного электрического тока можно назвать в определенном смысле электрический конденсатор. Конденсатор накапливает электрическую энергию в форме постоянного электрического поля между своими обкладками, а затем может отдавать эту энергию в форме постоянного тока или импульсного разряда. И то и другое по сути — постоянный ток, отличающийся лишь длительностью проявления.
Но электролитические конденсаторы сегодня выпускаются на огромные емкости в тысячи и более микрофарад.
Особая разновидность конденсатора — ионистор (суперконденсатор) — он занимает промежуточное место между аккумулятором и конденсатором.
Химические процессы в ионисторе протекают практически с такой же скоростью как в конденсаторе, но в отличие от аккумулятора, ионистор обладает меньшим внутренним сопротивлением, что позволяет получать от ионисторов большие постоянные токи на протяжении более длительного времени. Чем больше емкость конденсатора — тем больший по величине и более продолжительный ток можно получить с его помощью.
Ранее ЭлектроВести писали, что встреча глав США и СССР в 1985 году подарила миру один из самых амбициозных технологических проектов: экспериментальный термоядерный реактор ITER (“путь”). В Провансе, на юге Франции, тысячи ученых и строителей готовят комплекс для научных экспериментов, способных открыть человечеству дорогу к термоядерным электростанциям будущего.
По материалам: electrik.info.
Откуда в батарейках электрический ток?
Ещё с давних времён люди замечали, что если потереть янтарь о шерсть то к нему начинают прилипать тонкие соломинки, это был первый опыт электрического явления.
При натирании янтарь получал заряд, который притягивал к себе кусочки сухой соломы. Намного позже, в средние века учёные применили этот опыт в своих исследованиях.
Они стали натирать различные предметы и увидели, что некоторые предметы, участвовавшие в эксперименте, притягивались друг к другу, а некоторые отталкивались. Данный опыт помог определить, что одна часть предметов была положительно заряжена, а другая отрицательно заряжена.
Между заряженными телами всегда происходит интересный процесс. Если положить рядом предметы с одинаковыми зарядами они начнут, как бы отталкивать друг друга, но если вы положите не далеко друг от друга предметы с разными зарядами, они начнут притягиваться друг к другу.
Многих учёных того времени удивляла способность морского ската наносить удар в виде электрического разряда, но ни кто не мог объяснить как удаётся этому существу накопить ток для разряда такой силы и откуда берётся ток в этой рыбе.
Итальянский химик и физик Вольта Алессандро обратил внимание на повторяющуюся комбинацию пластинок на спине ската и решил создать точный макет этой конструкции. Он скопировал комбинацию на спине ската, используя медные пластины круглой формы. На медную пластину он положил кусок картона смоченного в растворе кислоты и затем всё повторил, пока не получился столб из медных пластин и смоченных в кислоте картонок. Присоединив к концам столба провода, он ощутил ток, и полученный ток был постоянным, благодаря химической реакции, которая проходила между пластинами и кислотой. Электричество текло постоянно, как поток воды именно поэтому его назвали электрический ток.Это был прообраз современной батарейки.
Первые современные батарейки работали по такому же принципу. Если в раствор серной кислоты поместить металл он начнёт растворяться и в раствор перейдут положительно заряженные частицы, а отрицательно заряженные частички останутся в металле и он станет отрицательно заряженным.
Сегодня для создания батареек не используют кислоту. Состав современных батареек более сложный, но работают они по тому же принципу. Корпус батарейки сделан из цинка, в него помещён стержень из угля, а свободное пространство заполнено оксидом марганца и раствором соли. В результате химической реакции корпус батарейки становится отрицательно заряженным, а стержень положительно заряженным. Если к батарейки присоединить лампочку с помощью проводков, то отрицательные частички побегут к положительно заряженным частичкам стержня и зажгут лампочку.
Вы же помните, что частички с разными зарядами притягиваются друг к другу. Батарейка, в которой прекратилась химическая реакция не может вырабатывать ток и её меняют на новую.
Как проверить батарейку мультиметром на работоспособность
Большинство видов современной техники не будет работать без малогабаритных источников питания, даже если они устанавливаются только в пульт дистанционного управления.
Для этого используются различные виды батарей и аккумуляторов. Поэтому причиной того, что техника отказывается работать, в некоторых случаях является неисправная или потерявшая заряд батарейка.
Для проверки этих элементов существуют специальные приборы, но если это приспособление отсутствует, то можно применить обычный тестер. Но для этого необходимо знать, как проверить батарейку мультиметром.
Виды батареек
Существуют различные виды одноразовых источников питания, отличающихся удельной ёмкостью и ценой:
- Солевые батареи. Маркируются буквой “R” и отличаются низкой ценой, но при этом малой ёмкостью. Имеют малый срок хранения, при отрицательных температурах теряют до 40% ёмкости, поэтому в холодное время года эти элементы желательно приобретать в отапливаемых магазинах. Рекомендованы для установки в часы, пульты управления и другую аппаратуру с низким током потребления.
- Щёлочные, или алкалиновые.
На корпусе этих элементов нанесены буквы “LR” и слово “Alkaline”. Имеют достаточно большую ёмкость при доступной цене, поэтому такие батарейки используют в фотоаппаратах, МП3-плеерах, детских игрушках с мотором и других аппаратах с большим потреблением электроэнергии. - Ртутные. Имеют маркировку “РЦ”. Отличаются большой удельной ёмкостью, могут работать при низких температурах, но из-за наличия оксида ртути в быту не используются.
- Литиевые. Маркируются буквами “CR”, отличаются стабильными параметрами, низким током саморазряда и большим сроком хранения, до 12 лет. Используются литиевые батареи в электронных приборах, недостаток этих элементов – высокая стоимость.
- Серебряные. На корпусе таких батарей нанесена аббревиатура “SR”. Имеют очень высокие показатели ёмкости и срока хранения, но при этом из-за наличия серебряного катода эти элементы отличаются большой ценой, поэтому они применяются только в часах и высокоточной электронике.
На корпусе этих элементов нанесены буквы “LR” и слово “Alkaline”. Имеют достаточно большую ёмкость при доступной цене, поэтому такие батарейки используют в фотоаппаратах, МП3-плеерах, детских игрушках с мотором и других аппаратах с большим потреблением электроэнергии.
Кроме одноразовых элементов для питания электроприборов используются аккумуляторы. Они дороже аналогичных одноразовых батарей, но установка таких источников питания выгодна в долгосрочной перспективе.
Существуют разные виды аккумуляторных батарей, из которых для питания мобильных и малогабаритных устройств используются:
- Никель-кадмиевые (Ni-Cd). Морально устаревший тип аккумуляторов, заменяются более современными элементами, имеющими бОльшую ёмкость.
- Никель-металлогидридные (Ni-Mh). Более современные батареи, применяются в большинстве переносных аппаратов и инструментов.
- Литий-ионные или литиевые (Li-ion). Самые современные аккумуляторы, первоначально использовались только в мобильной технике, но в последнее время цена на такие элементы падает, поэтому они применяются и в других местах. Имеют высокую ёмкость и низкий ток саморазряда.
Проверка заряда батарейки
Для проверки имеющегося заряда и работоспособности батарейки можно использовать многофункциональный тестер.
Естественно, для этого необходимо знать, как пользоваться мультиметром.
Как проверить заряд без нагрузки
Без нагрузки получится измерить только выходное напряжение батареи. В электротехнике этот параметр носит название ЭДС – электродвижущая сила.
В отличие от аккумуляторной батарейки в одноразовых источниках питания при разряде падает не только напряжение, но и выходной ток, поэтому проверка без нагрузки должна сопровождаться другими видами измерений.
Перед тем, как померить батарейку 1.5 v мультиметром, её необходимо отключить или достать из корпуса прибора, после чего измерить потенциал на контактных площадках элемента и по результатам измерений можно сделать вывод об исправности элемента:
- более 1,35 В – батарейка исправна и пригодна для дальнейшей эксплуатации;
- 1,2-1,35 В – элемент имеет признаки разряда, но его допускается устанавливать в аппаратуру с низким током потребления;
- менее 1,2 В – батарею следует заменить новой.
| Информация! В никелевых аккумуляторах номинальным напряжением полного заряда является 1,2 В. |
Проверка батареек под нагрузкой
После измерения ЭДС в холостом режиме необходимо проверить этот параметр под нагрузкой. По степени падения выходного напряжения в рабочем режиме можно определить исправность элемента. Поэтому, перед тем, как проверить батарейку на работоспособность, необходимо провести измерения в отключенном состоянии.
Проверка под нагрузкой элемента АА производится в следующей последовательности:
- 1. к выводам батареи подключается резистор 3,9-4,2 Ом;
- 2. измерить напряжение на клеммах.
У исправной батарейки показания прибора практически не отличаются от номинала, но по мере разряда напряжение под нагрузкой падает и у разряженной батареи оно будет около 0,9В.
Информация! Существуют мультиметры со встроенной функцией проверки батареи под нагрузкой. |
Измерения тока короткого замыкания
В процессе эксплуатации батарейки её напряжение меняется незначительно, но при этом растёт внутреннее сопротивление и падает ток в цепи. Поэтому простая проверка батарейки мультиметром может производиться путём измерения тока короткого замыкания.
Перед тем, как проверить батарейку мультиметром, необходимо установить переключатель прибора на измерение постоянного тока и присоединить щупы к выводам источника питания.
Показания тестера могут отличаться в зависимости от модели батареи, но при этом они должны быть стабильными. Медленное, а тем более быстрое падение тока короткого замыкания указывает на неисправность элемента. Величина тока короткого замыкания зависит от типа батареи и может достигать 5 А и более.
| Важно! Измерения проводятся в течение 2-3 секунд, чтобы предотвратить перегрев батареи. |
Как проверить аккумулятор
Ни одно устройство не служит вечно, но чаще всего первым из строя выходит аккумулятор.
Для того чтобы точно знать, нуждается ли электронный прибор в ремонте, необходимо знать, как проверить емкость батарейки.
В чем правильно измерять емкость аккумулятора
На корпусе аккумуляторных батарей указывается ёмкость элемента, выраженная в миллиампер-часах (мАч). Это произведение силы тока подключённого к батарее электроприбора на время, которое он может отработать до полной разрядки аккумулятора. Это не совсем верно.
В некоторых электронных приборах устанавливаются преобразователи, изменяющие напряжение батареи до необходимой величины, а в характеристиках других аппаратов указывается мощность устройства. В этих случаях важно знать запас мощности, имеющейся в элементе.
Измерение ёмкости в ампер-часах не учитывает выходное напряжение источника питания и, соответственно, не показывает количество энергии, запасённой в батарее. Для определения этих данных необходимо умножить параметры, указанные на корпусе батареи между собой и измеряется полученная величина в Втч.
Например, в аккумуляторе АА ёмкостью 2,2 Ач или 2200 мАч и напряжением 1,2 В запас энергии будет 2,2х1,2=2,64 Втч, что может быть меньше, чем у элемента с меньшей ёмкостью и бОльшим напряжением, такого, как акумулятор кнопочной NOKIA ёмкостью 1100 мАч или 1,1 Ач и напряжением 3,7 В и запасом энергии 1,1х3,7=4,07 Втч и при установке их в светодиодные фонари одинаковой мощности последний будет светить почти в два раза дольше.
Определение емкости
Определить ёмкость аккумулятора можно при помощи мультиметра и секундомера:
- 1. зарядить батарею;
- 2. определить напряжение на клеммах;
- 3. подключить к элементу через амперметр резистор номиналом около 100 Ом или другую нагрузку;
- 4. включить секундомер;
- 5. измерить выходной ток аккумулятора;
- 6. засечь время до полной разрядки батареи.
Для расчёта ёмкости умножить выходной ток на время работы.
Измерение параметров аккумулятора смартфона
Измерение параметров аккумуляторной батареи мобильных приборов путём прямого измерения производится только после извлечения источника питания из корпуса, однако не все производители смартфонов предусматривают такую возможность.
В этих случаях необходимо использовать USB-тестер, который вставляется в гнездо USB аппарата и на собственном экране показывает параметры батареи.
Можно так же установить на аппарат одну из программ для контроля батареи, например, AccuBattery или Battery Monitor Widget. Они позволяют производить контроль заряда и разряда аккумулятора, определить самые энергоёмкие приложения и имеют другие функции по контролю режимов работы батареи и энергосбережению.
Сколько заряда осталось в батарейке
В некоторых ситуациях может быть необходимо определить количество оставшегося заряда в источнике питания.
Для аккумулятора необходимо определить соотношение следующих величин:
- Фактическое напряжение на клеммах батареи Uф. Измеряется вольтметром.
- Полный заряд Uн. Указан на корпусе устройства.
- Напряжение отключения Uот. Для батарей мобильных гаджетов составляет обычно 2,7В, для элементов с номинальным напряжением 1,2, заменяющих батарейки 1,5В Uот составляет 1В.
Определение оставшегося заряда рассчитывается по формуле (Uф-Uот)/(Uн-Uот)*100%.
| Совет! Для аккумуляторов с номинальным напряжением 1,2В можно использовать формулу (Uф-1)/200. |
Вывод
Знать, как проверить батарейку мультиметром необходимо, что бы не приобретать новый элемент питания взамен исправного или не ремонтировать электроприбор в том случае, если необходимо только поменять батарею.
Похожие материалы на сайте:
Понравилась статья – поделись с друзьями!
Как работают батарейки и аккумуляторы.
РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Основы электроники >Как работают батарейки и аккумуляторы.
Для каждого нового опыта с бутылками нам приходилось переливать воду из правой в левую. Для чего? А для того, чтобы создать разность уровней, чтобы возник ток воды в шланге. Постепенно вода перетекала из левой бутылки в правую, уровни сравнивались и ток прекращался.
Мы снова переливали воду, и процесс начинался заново. Значит, идея такова: чтобы ток воды не прекращался, надо постоянно поддерживать разность уровней воды.
Попробуем! Для этого надо взять какой-нибудь черпачок, например – кофейную чашечку. Этим черпачком мы будем вычерпывать воду из правой бутылки, и выливать её в левую. Причем надо вычерпывать с такой скоростью, чтобы количество переливаемой воды было не меньше количества поступающей по шлангу за то же время. Иначе, если отчерпывать меньше, чем за то же время переливается по шлангу – через некоторое время уровни все равно сравняются и ток прекратится.
Переходим к электричеству.
Итак, у нас есть две заряженные гайки от трактора Беларусь. Или лучше, давайте возьмем просто две металлические пластины. Потенциал одной – 10 В, другой – 15 В. Между ними напряжение – 5В. Подключаем к ним лампочку. Лампочка светится, ток идет. Идет, идет, идет… И вот уже не идет, и лампочка не горит! Почему? А потому что ток уровнял потенциалы двух пластин, и напряжение между ними стало 0В.
Чтобы лампочка загорелась снова, надо что? Надо перенести заряд с одной пластины на другую и тем самым снова создать разность потенциалов. Для этого надо привлечь к работе какие-то сторонние силы, которые бы занялись перекачкой зарядов. В опыте с бутылками этой сторонней силой являлся тот, кто вычерпывал воду. В электротехнике такой силой может служить, например, химическая реакция.
Любая батарейка или аккумулятор – это ни что иное, как две металлические пластины, помещенные в специальное химическое вещество – электролит. Одна пластина подключена к выводу «+», другая – к выводу «-». Допустим, батарейка рассчитана на 9 Вольт. Пока ее не трогают, напряжение между пластинами остается равным 9В. Но стоит подключить к батарейке нагрузку, например, лампочку, как от пластины «+» к пластине «-» потечет ток. Напряжение начнет уменьшаться. И тут же «включится» химическая реакция в электролите, которая начнет перекидывать электроны с «-» (отрицательной) пластины обратно на положительную, поддерживая тем самым разность потенциалов между ними.
Чем больше сила тока в нагрузке (чем больше мощность лампочки), тем интенсивнее будет протекать реакция.
Все реакции можно делить на две большие группы: те, в результате которых выделяется энергия, и те, для проведения которых необходима энергия извне. Реакция внутри батарейки относится к первому типу. К этому же типу относится реакция горения.
При горении, в результате соединения молекулы топлива с кислородом, выделяется энергия в виде тепла и света, и образуется новое вещество – окисленное топливо. Например, если топливом является уголь (состоящий, в-основном, из углерода) – при соединении с воздухом получается оксид углерода (углекислый газ). Углекислый газ не горит, и его мы больше использовать не можем. То есть – он является отходом, бесполезным продуктом реакции. По мере горения, количество исходных веществ (топлива и кислорода) уменьшается, а количество бесполезного продукта (углекислого газа) увеличивается. В конечном итоге, наступает момент, когда продукты реакции сгорают полностью, и реакция прекращается.
В электролите тоже протекает реакция, в ходе которой выделяется энергия в виде электрического тока. При этом, расходуются исходные вещества, и выделяется бесполезный продукт. Чем меньше остается расходных веществ – тем тяжелее батарейке поддерживать нужное напряжение между пластинами. Батарейка «садится».
Мы уже делили все реакции на два вида. Поделим еще раз, но по-другому.
Реакции бывают обратимыми и необратимыми.
Если продукт реакции можно снова преобразовать в исходные вещества – то такая реакция обратима. То есть, она идет «в обе стороны».
Если в результате реакции получается продукт, который нельзя преобразовать обратно, то реакция необратима.
«Фарш невозможно провернуть назад И мясо из котлет не восстановишь…»
Чем отличается батарейка от аккумулятора? Тем что батарейку нельзя заряжать, а аккумулятор – можно. То есть, в батарейке протекает необратимая реакция, а в аккумуляторе – обратимая.
Когда мы подключаем аккумулятор к зарядному устройству, ток внутри него начинает течь в обратном направлении, то есть – от «+» к
«-». И реакция в электролите также начинает идти в обратном направлении. В результате, продукт реакции разлагается на исходные вещества. Аккумулятор «заряжается»
Пожалуй, это все о батарейках и аккумуляторах.
<<–Вспомним пройденное—-Поехали дальше–>>
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Аккумуляторы против батареек / Хабр
Номинальное напряжение щелочных батареек 1.5 вольта, а номинальное напряжение NiMh-аккумуляторов 1.2 вольта, из-за этого многие думают, что аккумуляторы могут не работать в устройствах, предназначенных для работы от батареек. Я изучил, как меняется напряжение на батарейках и аккумуляторах при разрядке в разных режимах.
Для теста были использованы хорошие батарейки Lexman и аккумуляторы, использующие технологию Eneloop — Fujitsu AA 2500 mah и IKEA LADDA AAA 900 mAh.
Для тестирования ёмкости и нагрузочной способности батарейки и аккумуляторы разряжались в трёх режимах:
- Разряд постоянным током 200 мА. Такая нагрузка свойственна для электронных игрушек;
- Разряд импульсами (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза) 2500 мА для батареек AA и 1000 мА для AAA. Такая нагрузка свойственна для мощных устройств;
- Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА. Этот режим эмулирует работу фонаря или устройств с электромоторами.
Измерение делались при разряде до напряжения 0.7 В.
Разряд постоянным током 200 мА
Отданная энергия:
AA: аккумулятор — 2.97 Втч, батарейка – 2.52 Втч;
AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка – 1.00 Втч;
Аккумуляторы AA дают больше энергии на 15%, аккумуляторы AAA – на 7%.
Хоть начальное напряжение на аккумуляторах ниже, уже после разряда на треть оно становится равно напряжению на батарейках. При разряде батареек на 10% напряжение падает до 1.4 В и дальше при разряде до 90% оно плавно падает до 1 В. Аккумуляторы ведут себя по-другому. При первых 30% разряда напряжение плавно падает с 1.4 до 1.2В, а дальше остаётся почти неизменным до тех пор, пока аккумулятор не разрядится на 90%, в последние 10% работы аккумулятора напряжение начинает падать до 1 В и ниже.
Разряд в режиме «постоянное сопротивление» с начальным током 1000 мА
Отданная энергия:
AA: аккумулятор — 3.02 Втч, батарейка – 1.55 Втч;
AAA: аккумулятор — 1.08 Втч, батарейка – 0.59 Втч;
При большой нагрузке аккумуляторы AA дают больше энергии на 49%, аккумуляторы AAA – на 45%.
При такой нагрузке напряжение на батарейках уже после 1% разряда падает ниже напряжения на аккумуляторах!
Разряд импульсами 2500 мА (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза)
Отданная энергия: аккумулятор — 2.
61 Втч, батарейка – 0.82 Втч;
При сверхвысокой нагрузке разница между батарейками и аккумуляторами становится ещё больше: аккумулятор даёт более, чем втрое больше энергии.
На графике хорошо видно, что напряжение под нагрузкой у аккумулятора выше с первой секунды разрядки.
Аккумулятор выдерживает гораздо большую нагрузку, поэтому разница напряжения при подаче и снятии нагрузки у него не велика (около 0.1 В), а у батарейки она достигает 0.5 В.
Разряд импульсами 1000 мА (10 секунд нагрузка, 20 секунд пауза)
Отданная энергия: аккумулятор — 0.94 Втч, батарейка – 0.50 Втч;
Точно такая же картина при разряде сверхбольшим током батареек и аккумуляторов ААА.
аккумулятор даёт почти вдвое больше энергии и напряжение на нём выше в течение всего разряда.
Из моих экспериментов можно сделать следующие выводы:
- Аккумуляторы дают преимущества в любых режимах, но особенно большая разница наблюдается при питании мощной и сверхмощной нагрузки – аккумулятор может давать в три и более раз больше энергии.
- Несмотря на то, что номинальное напряжение у аккумуляторов меньше (1.2 В, а у батареек 1.5 В), фактически в процессе разряда оно становится больше, чем у батареек (с самого начала при большой нагрузке и приблизительно после трети разряда при маленькой).
- Аккумуляторы не очень целесообразно использовать в устройствах с очень маленьким потреблением (часы, пульты), где батарейки меняются реже, чем раз в год.
- В устройствах, батарейки в которых «садятся» чаще, чем раз в год, применение аккумуляторов даёт не только экономию, позволяет заботиться об экологии, но и обеспечивают более долгую работу без подзарядки (смены батареек).
© 2020, Алексей Надёжин
Как проверить батарейку мультиметром? Особенности проверки заряда и емкости батарейки с помощью мультиметра
От батареек и аккумуляторов функционирует подавляющее большинство переносных приборов.
Они в основном различаются по ёмкости и по типоразмеру – не будь данной классификации, вряд ли они получили бы такое широкое распространение в быту, оставшись лишь одним из оплотов резервного электропитания на производстве и в различных учреждениях. Однако их все объединяет общее свойство – способность к разряду: какими бы они ни были энергоёмкими, каждый такой элемент содержит в себе конечный объём электролита.
Как проверить заряд без нагрузки?
Для всех способов проверки понадобится мультиметр – измерительный прибор, работающий в качестве вольтметра и амперметра. Какой из этих двух режимов понадобится, покажет конкретный способ проверки пригодности питающего элемента.
Чтобы проверить заряд без нагрузки, понадобится выполнить определенную последовательность шагов.
- Переключите мультиметр в режим измерения постоянного тока. Если речь идёт о батарейке или аккумуляторе, не превышающем по напряжению 1,5 вольта в заряженном состоянии, выберите режим «2000 милливольт» (это и есть измерение напряжения до 2 В).
- Прежде чем измерить напряжение, убедитесь, что мультиметр исправен и работоспособен, а щупы подключены.
- Приложите красный щуп к выводу «+», а чёрный – к «минусу». Если вы перепутаете полярность – мультиметр покажет то же самое напряжение, но с минусом. Никаких нежелательных последствий ни для самого прибора, ни для элемента питания не наступит.
У сухих алкалиновых батареек оптимальным считается напряжение до 1,2 В. Если прибор показывает меньше – «доживать свой век» такая батарейка отправится в карманный радиоприёмник, часы или велокомпьютер. Литиевые батарейки не должны иметь значения меньше 2 В – при показаниях ниже этого предела электрический элемент считается непригодным. Свинцово-кислотные аккумуляторы считаются негодными при падении напряжения ниже 1,8 В. У литий-ионных разновидностей, применяемых в гаджетах, а также у моделей 14650, 18650 минимально допустимым является 2,5 В – при падении ниже этого предела происходит необратимая деградация рабочего слоя, а полностью заряженный элемент покажет 4,2 В.
Что касается аккумуляторов с электрохимией на основе никеля – допустимым является напряжение 1… 1,5 В. Частично саморазрядившиеся (при простое) элементы часто показывают 1,2 В.
Недостаток проверки заряда без нагрузки – неточная оценка. Батарейка, простоявшая в безмоторных настенных часах, работающих по импульсно-шаговому принципу и в момент ежесекундных импульсов потребляющих 100 микроампер, может выдавать 1,3 В и считаться пригодной.
Но, запитав от неё лампочку или карманный фонарь, вы убедитесь, что она не держит требуемую нагрузку – светодиод или лампочка накаливания после короткой вспышки тухнет.
Проверка элемента на заявленную ёмкость
Для проверки заряда под нагрузкой вам потребуется любой потребитель тока – лучше всего использовать любое эквивалентное сопротивление, потребляющее 100… 200 миллиампер в час.
Это может быть либо лампочка от карманного фонаря, либо светодиодная головка от другого похожего фонаря. Можно использовать любой гаджет, например карманный FM-радиоприёмник, звук в котором включён негромко.
- Соберите цепь из выключателя, потребителя и батарейки.
- Включите параллельно батарейке мультиметр в режиме вольтметра. Можно использовать второй тестер, включённый последовательно в цепь на измерение тока в режиме «200 мА» или «10 А».
- Оставьте цепь в рабочем состоянии и засеките время.
Задача – вовремя засечь момент, когда напряжение на каждой из батареек или аккумуляторов упадёт до 1 В. Если используются две батарейки (или два аккумулятора такого же типоразмера) – падение напряжения должно быть до 2 В. У потребителей 9-вольтовых батареек – до 6 В, но, если элемент одноразовый (неперезаряжаемые аккумуляторы), можно разряжать «до победного конца», пока гаджет не перестанет работать. Проверять одноразовые элементы смысла нет – их просто используют и выбрасывают, чего не скажешь об аккумуляторах.
Даже если аккумулятор изношен и запущен, он подвергается тренировке, т. е. разрушению металлических кристаллов в рабочем слое. Его ёмкость частично можно восстановить – и использовать его далее в маломощных потребителях.
Быстрая проверка проводится с помощью потребителя, равного ёмкости аккумулятора. Если, к примеру, тестируется никель-металлгидридный «пальчиковый» аккумулятор (типоразмер AA) на 1000 миллиампер-часов, то потребитель должен использовать столько же тока (в миллиамперах за час). Подключение производится не более, чем на минуту. Злоупотреблять быстрым разрядом аккумулятора не следует: виды на основе никеля «не любят» быстрый разряд – для них предпочтительно время разряда от 5 часов до суток. Литий-ионные, разряжаемые с 4,2 до 2,5 В, отдают заряд быстрее – не менее чем за 2 часа, без особо разрушительных последствий.
Когда любой из аккумуляторов запущен настолько, что восстановление ёмкости даже путём тренировок (медленный заряд и несколько обычных циклов разряда-заряда) не помогает – смело утилизируйте его. Никель-кадмиевые образцы, используемые в шуруповёртах, при тренировке разряжаются до 0,4 В на каждый элемент по «короткоимпульсному» методу.
- Подключить нагрузку – и держать её включённой, пока напряжение не упадёт до 0,4 В.
- Сразу же отключить её.
- Выждать требуемое количество секунд (или минуту), пока напряжение не поднимется свыше 1 В, например до штатных 1,2 В.
- Повторять этот шаг, пока напряжение не перестанет подниматься больше 1 В. Если сомневаетесь – повторите эти же действия, например, 3 раза.
- Поставить аккумулятор в режим медленного (с током на 1/24 его ёмкости) заряда. Теоретически он зарядится не за 10 часов, а за сутки.
Сегодня эту работу выполняют анализаторы аккумуляторов, в которых заложены все программы тренировок для каждого из типов – а в качестве «балласта» используется тест-нагрузка.
Эти аккумуляторы ещё можно попытаться «поднять» – но и им рано или поздно придёт конец.
Категорически запрещается помещать отработавшие своё элементы в городские отходы. Вредные для окружающей среды кадмий, никель, литий, щёлочи и кислоты подлежат специальной утилизации. Сдавайте этот «мёртвый груз» в пункты, откуда они отправляются на повторную переработку.
То же самое относится и к измерительным приборам, гаджетам, в состав которых могут входить несъёмные литий-ионные батареи.
Исследование на ток короткого замыкания
Этот варварский метод, использующий параллельное подключение мультиметра в режиме «10 А» к батарейке или аккумулятору, категорически не рекомендуется.
Померить ток таким способом – значит, замкнуть полюса аккумулятора накоротко, это можно было бы сделать обычным проводом с толстым сечением без каких бы то ни было измерений. Даже измерение тока короткого замыкания на пару секунд заметно подпортит аккумулятор, после чего ему как минимум потребуется полный цикл тренировки. Запомните: аккумуляторы тестируются только под адекватной нагрузкой, не приводящей к падению напряжения ниже минимального порога менее, чем хотя бы за несколько минут. Не слушайте горе-мастеров, советующих замерять токи таким способом. Если источник мощный (на 3 и более ампер-часов) – велик риск сжечь шунт и повредить прибор.
Заключение
В основном батарейки проверять смысла нет – ими нужно пользоваться, «выжимать» из них весь заряд, а после они выбрасываются.
Аккумуляторы можно протестировать лишь под нагрузкой или вхолостую. Других адекватных способов проверить их нет.
И неважно, что питает аккумулятор: смартфон или стартер автомобиля – на пригодность он тестируется при верно подобранной нагрузке, не превышающей его ёмкость по выдаваемому току.
О том, как проверить батарейку мультиметром, смотрите в следующем видео.
Объяснение мощности батареи – Любопытно
Все эти слова в основном описывают мощность батареи, но все они разные.
Напряжение = сила, при которой реакция, приводящая в действие аккумулятор, проталкивает электроны через элемент. Это также известно как электрический потенциал и зависит от разницы потенциалов между реакциями, происходящими на каждом из электродов. Чем выше напряжение, тем больше работы может совершить то же количество электронов.
Ток = количество электронов, которые проходят через любую точку цепи в данный момент времени.Чем выше ток, тем больше работы он может выполнять при том же напряжении.
Мощность = напряжение x ток. Чем выше мощность, тем быстрее батарея может работать – это соотношение показывает, насколько важны и напряжение, и ток для определения того, для чего подходит батарея.
Емкость = мощность батареи как функция времени, которая используется для описания продолжительности времени, в течение которого батарея может обеспечивать питание устройства. Аккумулятор большой емкости сможет проработать более длительный период, прежде чем разрядится / разрядится.
У некоторых батарей есть небольшая печальная особенность: если вы слишком быстро попытаетесь извлечь из них слишком много энергии, химические реакции не успеют поспеть, и емкость станет меньше! Итак, мы всегда должны быть осторожны, когда говорим о емкости батареи, и помнить, для чего она будет использоваться.
Еще один популярный термин – «плотность энергии». Это количество энергии, которое устройство может удерживать на единицу объема, другими словами, сколько энергии вы получите за свои деньги с точки зрения мощности по сравнению с размером. С батареей, как правило, чем выше плотность энергии, тем лучше, так как это означает, что батарея может быть меньше и компактнее, что всегда является плюсом, когда вам нужно заряжать то, что вы хотите держать в кармане.Это также плюс для электромобилей – аккумуляторы должны как-то подходить к машине!
Для некоторых приложений, таких как хранение электроэнергии на возобновляемых электростанциях, таких как ветряная или солнечная ферма, высокая плотность энергии не является обязательным требованием, поскольку, скорее всего, будет достаточно места для хранения батарей.
Основная цель такого использования – просто хранить как можно больше электроэнергии, как можно безопаснее и дешевле.
Эта статья была адаптирована из материалов веб-сайта Академии, проверенных следующими экспертами: Профессор Рэй Уизерс, Исследовательская школа химии FAA , Австралийский национальный университет
Текущее состояние и проблемы технологий производства автомобильных аккумуляторов
Йошио, М., Бродд, Р. Дж. И Кодзава, А. Литий-ионные батареи – наука и технологии (Спрингер, Нью-Йорк, 2009).
Pistoia, G. Литий-ионные батареи – достижения и применение . (Эльзевир, Амстердам, 2014 г.).
Google ученый
Вяюринен, А. и Салминен, Дж. Производство литий-ионных аккумуляторов. J. Chem. Термодин. 46 , 80–85 (2012).
Артикул Google ученый
Gallagher, K. G. et al. Оптимизация емкости за счет понимания ограничений литий-ионных электродов. J. Electrochem. Soc. 163 , A138 – A149 (2016). Изучено влияние процесса каландрирования и результирующей пористости на достижимую энергию и удельную мощность.
Артикул Google ученый
Haselrieder, W. et al. Измерение прочности сцепления покрытий электродов литий-ионных аккумуляторов. Внутр. J. Adhes. Клеи. 60 , 1–8 (2015).
Артикул Google ученый
Чжан С.С. Обзор сепараторов литий-ионных аккумуляторов с жидким электролитом. J. Источники энергии 164 , 351–364 (2007).
Артикул Google ученый
Ким, К. М., Чон, В. С., Чанг, И. Дж. И Чанг, С. Х. Влияние последовательностей смешивания на электродные характеристики литий-ионных аккумуляторных батарей.
J. Источники энергии 83 , 108–113 (1999).
Артикул Google ученый
Haselrieder, W. et al. Влияние метода приготовления и связанных процессов на структурные, электрические и электрохимические свойства электродов из смеси LMS / NCA. Прог. Solid State Chem. 42 , 157–174 (2014).
Артикул Google ученый
Лю З., Батталья В. и Мукерджи П. П. Мезомасштабное объяснение влияния последовательности смешивания при обработке электродов. Ленгмюр 30 , 15102–15113 (2014).
Артикул Google ученый
Bockholt, H., Indrikova, M., Netz, A., Golks, F. & Kwade, A. Взаимодействие последовательных этапов процесса производства электродов литий-ионных аккумуляторов с учетом конструктивных и электрохимические свойства. J. Источники энергии 325 , 140–151 (2016).
Исследовано влияние процесса смешивания и последовательного каландрирования на структуру сажи (как проводящего агента) и результирующие электрохимические характеристики.
Артикул Google ученый
Венцель В., Ниршл Х. и Нётцель Д. Проблемы приготовления суспензии литий-ионных аккумуляторов и возможность модификации структур электродов с помощью различных процессов перемешивания. Energy Technol. 3 , 692–698 (2015).
Артикул Google ученый
Бокхольт, Х. Стратегии разработки рецептур для оптимизации работы литий-ионных батарей. Кандидатская диссертация, Технический университет Брауншвейга (2016).
Liu, D. et al. Эффективное перемешивание суспензий литий-ионных аккумуляторов. Adv. Chem. Англ. Sci. 04 , 515–528 (2014).
Артикул Google ученый
Хазелридер, В., Иванов, С., Кристен, Д. К., Бокхольт, Х. и Кваде, А. Влияние процесса каландрирования на межфазную структуру и соответствующие электрохимические характеристики вторичных литий-ионных аккумуляторов. Транзакции ECS 50 , 59–70 (2013).
Артикул Google ученый
Dreger, H., Bockholt, H., Haselrieder, W. & Kwade, A. Непрерывная и непрерывная обработка суспензий аккумуляторных батарей с низким содержанием растворителей для электродов из литий-никель-кобальт-марганцево-оксидного электрода. J. Electron. Матер. 44 , 4434–4443 (2015).
Артикул Google ученый
Терашита К. и Миянами К. Замешивание и диспергирование материалов положительного электрода в литий-ионной вторичной батарее для пленки высокой плотности. Adv. Пудра Технол. 13 , 201–214 (2002).
Артикул Google ученый
Чен, Л.-C. и другие. Повышение эффективности литий-ионных аккумуляторов с использованием двухслойного катода за счет одновременного нанесения покрытия на кристаллы и щели. J. Energy Stor. 5 , 156–162 (2016).
Артикул Google ученый
Schmitt, M., Scharfer, P. & Schabel, W. Щелевое покрытие электродов литий-ионной батареи: исследования краевых эффектов для полосовых и узорчатых покрытий. J. Пальто. Technol. Res. 11 , 57–63 (2013).
Артикул Google ученый
Лиу, З. и Мукерджи, П. П. Эволюция микроструктуры при обработке электродов литий-ионных аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 161 , E3248 – E3258 (2014).
Артикул Google ученый
Вестфаль, Б. Г., Бокхольт, Х., Гюнтер, Т., Хазелридер, В. и Кваде, А. Влияние параметров конвективной сушки на характеристики электрода и физические свойства электрода.
Транзакции ECS 64 , 57–68 (2015).
Артикул Google ученый
Jaiser, S., Friske, A., Baunach, M., Scharfer, P. & Schabel, W. Разработка трехступенчатого профиля сушки на основе характерных стадий сушки анодов литий-ионных аккумуляторов. Сухой. Technol. 35 , 1266–1275 (2017).
Артикул Google ученый
Ахмед С., Нельсон П. А., Галлахер К. Г. и Дис Д. В. Энергетическое воздействие сушки катода и рекуперации растворителя при производстве литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 322 , 169–178 (2016).
Артикул Google ученый
Мейер, К., Бокхольт, Х., Хазелридер, В. и Кваде, А. Характеристика процесса каландрирования для уплотнения электродов для литий-ионных аккумуляторов. Дж.Матер. Процесс. Technol. 249 , 172–178 (2017).
Артикул Google ученый
Zheng, H., Tan, L., Liu, G., Song, X. & Battaglia, VS Влияние каландрирования на физические и электрохимические свойства LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 катод. J. Источники энергии 208 , 52–58 (2012).
Артикул Google ученый
Kang, H. et al. Геометрические и электрохимические характеристики электрода LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 электрода при различных условиях каландрирования. Электрохим. Acta 232 , 431–438 (2017).
Артикул Google ученый
Шиллинг, А., Шмитт, Дж., Дитрих, Ф. и Дродер, К. Анализ изгибных напряжений на катодах литий-ионных аккумуляторов, вызванных процессом сборки. Energy Technol. 4 , 1502–1508 (2016).
Артикул Google ученый
Ли, С. С., Ким, Т. Х., Ху, С. Дж., Цай, В. В. и Абелл, Дж. А. Объединение технологий для производства автомобильных литий-ионных аккумуляторов – обзор. В Int. Manuf. Sci. Англ. Конф . 1 , 541–549 (ASME, 2010).
Knoche, T. et al. In situ Визуализация процесса заполнения электролита растворителем методом нейтронной радиографии. J. Источники энергии 331 , 267–276 (2016). Нейтронная радиография признана ценным методом исследования процесса заполнения и смачивания электролита на месте.
Артикул Google ученый
Knoche, T., Surek, F. & Reinhart, G. Модель процесса для заполнения электролитом литий-ионных батарей. Proc. CIRP 41 , 405–410 (2016).
Артикул Google ученый
Ан, С. Дж., Ли, Дж., Ду, З., Дэниел, К. и Вуд, Д. Л. Цикл быстрого формирования литий-ионных батарей. J. Источники энергии 342 , 846–852 (2017). Представлен протокол формирования, который позволяет значительно сократить время формирования, не влияя на производительность ячейки, что приводит к значительному потенциалу экономии при производстве элементов.
Артикул Google ученый
Li, S., Wang, H., Lin, Y.-T., Abell, J. & Hu, S.J. Сравнительный анализ конструкции аккумуляторного модуля / блока большой емкости для системы автоматической сборки. В Int. Manuf. Sci. Англ. Конф . 1–13 (ASME, 2010).
Со, Л. Х., Й. и Тай, А. О. Вопросы интеграции литий-ионной батареи в аккумуляторную батарею электромобилей. J. Clean. Prod. 113 , 1032–1045 (2016).
Артикул Google ученый
Арора С., Шен В. и Капур А. Обзор механической конструкции и методики стратегического размещения надежной аккумуляторной батареи для электромобилей. Обновить. Sust. Energ. Ред. 60 , 1319–1331 (2016).
Артикул Google ученый
Günther, T. et al. Производство электродов: ключевой процесс будущего успеха литий-ионных батарей. Adv. Мат. Res. 1140 , 304–311 (2016).
Google ученый
Бауэр, В., Нётцель, Д., Венцель, В. и Ниршл, Х. Влияние сухого перемешивания и распределения проводящих добавок в катодах литий-ионных батарей. J. Источники энергии 288 , 359–367 (2015).
Артикул Google ученый
Пейти, Т. Дж., Хинтеннах, А., Ла Мантиа, Ф. и Новак, П. Электродная инженерия наночастиц для литий-ионных аккумуляторов – роль метода диспергирования.
J. Источники энергии 189 , 590–593 (2009).
Артикул Google ученый
Пейовник, С., Доминко, Р., Беле, М., Габершек, М., Ямник, Дж. Электрохимическое связывание и разводка в материалах аккумуляторных батарей. J. Источники энергии 184 , 593–597 (2008).
Артикул Google ученый
Чо, К. Ю., Квон, Ю. И., Юн, Дж. Р. и Сонг, Ю. С. Оценка характеристик суспензии для перезаряжаемых литий-ионных батарей. Mater. Res. Бык. 48 , 2922–2926 (2013).
Артикул Google ученый
Bockholt, H., Haselrieder, W. & Kwade, A. Интенсивное порошковое перемешивание для сухого диспергирования сажи и его актуальность для катодов литий-ионных аккумуляторов. Порошок Технол. 297 , 266–274 (2016).
Артикул Google ученый
Накадзима, Х., Китахара, Т., Хигашинака, Ю. и Нагата, Ю. Влияние условий смешивания электродов на характеристики литий-ионных аккумуляторов проанализировано с помощью спектроскопии электрохимического импеданса с быстрым преобразованием Фурье. Транзакции ECS 64 , 87–95 (2015).
Артикул Google ученый
Битч, Б.и другие. Новая концепция суспензии для изготовления электродов литий-ионных аккумуляторов с полезными свойствами. J. Источники энергии 265 , 81–90 (2014).
Артикул Google ученый
Jaiser, S., Sanchez Salach, N., Baunach, M., Scharfer, P. & Schabel, W. Влияние условий сушки и свойств влажной пленки на адгезию и отверждение пленки анодов литий-ионных батарей . Сухой. Technol. 35 , 1807–1817 (2017).
Артикул Google ученый
Hagiwara, H., Suszynski, W. J. & Francis, L. F. Спектроскопический метод комбинационного рассеяния света для определения распределения связующего в электродах во время сушки. J. Пальто. Technol. Res. 11 , 11–17 (2014).
Артикул Google ученый
Jaiser, S. et al. Исследование затвердевания пленки и миграции связующего при сушке анодов литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 318 , 210–219 (2016). Физические процессы во время сушки электродов вызывают миграцию связующих, которую можно минимизировать с помощью соответствующих профилей сушки.
Артикул Google ученый
Tran, H.Y. et al. Влияние подготовки электродов на электрохимические характеристики LiNi 0,8 Co 0,15 Al 0,05 O 2 композитных электродов для литий-ионных аккумуляторов.
J. Источники энергии 210 , 276–285 (2012).
Артикул Google ученый
Шилхер К., Мейер К. и Кваде А. Структурные и электрохимические свойства каландрированных катодов ЖМО. Energy Technol. 4 , 1–8 (2016).
Артикул Google ученый
Парк, Ю. С., О, Э. С. и Ли, С. М. Влияние типа полимерного связующего на термостойкость и устойчивость к прессованию сферических анодов из природного графита для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 248 , 1191–1196 (2014).
Артикул Google ученый
Чен, Й.-Х., Ван, Ч.-В., Чжан, X. и Састри, А.М. Оптимизация пористого катода для литиевых элементов: ионная и электронная проводимость, емкость и выбор материалов. J. Источники энергии 195 , 2851–2863 (2010).
Артикул Google ученый
Тан, М., Альбертус, П. и Ньюман, Дж. Двумерное моделирование осаждения лития во время зарядки элементов. J. Electrochem. Soc. 156 , A390 – A399 (2009 г.).
Артикул Google ученый
Pfleging, W. & Pröll, J. Новый подход к быстрому смачиванию электролита в ленточных литых электродах для литий-ионных аккумуляторов. J. Mater. Chem. А 2 , 14918–14926 (2014). Представлен метод лазерного структурирования катода для ускорения смачивания электролита, увеличения срока службы элемента и увеличения емкости.
Артикул Google ученый
Xie, Y. et al. Повышение смачиваемости сепаратора литиевых батарей по отношению к неводным электролитам. J. Membrane Sci. 503 , 25–30 (2016).
Артикул Google ученый
Juang, RS, Liang, CH, Ma, WC, Tsai, CY & Huang, C.
Влияние плазменной модификации поверхности смеси этан / азот при низком давлении на смачивание и электрохимические характеристики полимерного сепаратора для литий-полимерных материалов. ионные батареи. J. Тайваньский институт. Chem. E 45 , 3046–3051 (2014).
Артикул Google ученый
Knoche, T. & Reinhart, G. Электролитное заполнение крупномасштабных литий-ионных батарей: проблемы технологии производства и возможные подходы. Заявл. Мех. Матер. 794 , 11–18 (2015).
Артикул Google ученый
Ахмед С., Нельсон П. А. и Дис Д. В. Исследование сухой комнаты на заводе по производству аккумуляторов с использованием модели процесса. J. Источники энергии 326 , 490–497 (2016).
Артикул Google ученый
Trask, S.E. et al. От плоских аккумуляторов до карманных аккумуляторов емкостью 400 мАч: повышение производительности литий-ионных аккумуляторов большой емкости за счет изменения конструкции и изготовления электродов. J. Источники энергии 259 , 233–244 (2014).
Артикул Google ученый
Карулкар, М., Вен, Х., Кудла, Б. и Блазер, Р. Оценка клеток на основе кремния и важность увеличения масштабов. Транзакции ECS 72 , 197–206 (2016).
Артикул Google ученый
Du, Z. et al. Возможность водной обработки толстых электродов без трещин. J. Источники энергии 354 , 200–206 (2017).
Артикул Google ученый
Нельсон, П. А., Шаббир, А., Галлахер, К. Г. и Дис, Д. У. Экономия затрат при производстве литиевых батарей на гибком заводе. J. Источники энергии 283 , 506–516 (2015).
Артикул Google ученый
Вуд, Д. Л., Ли, Дж. И Дэниел, К. Перспективы снижения стоимости обработки литий-ионных батарей. J. Источники энергии 275 , 234–242 (2015).
Артикул Google ученый
Патри, Г., Романьи, А., Мартине, С. и Фрёлих, Д. Моделирование стоимости литий-ионных аккумуляторных элементов для автомобильных приложений. Energy Sci. Англ. 3 , 71–82 (2015).
Артикул Google ученый
Schuenemann, J. -H. Модель затрат для подтверждения себестоимости литий-ионных батарей.Кандидатская диссертация, Технический университет Брауншвейга (2015).
Schuenemann, J.-H., Dreger, H., Bockholt, H. & Kwade, A. Интеллектуальная обработка электродов для снижения стоимости батареи. Транзакции ECS 73 , 153–159 (2016).
Артикул Google ученый
Peelamedu, R. D. и Seccombe, D. A. Jr. Исследование характеристик электродов литий-ионных аккумуляторов, высушенных с использованием встроенной гибридной микроволновой системы. Ceram. Англ. Sci. Proc. 36 , 101–115 (2016).
Google ученый
Бхаттачарья, М. и Басак, Т. Обзор микроволновой обработки материалов с помощью датчика. Энергетика 97 , 306–338 (2016).
Артикул Google ученый
Al-Shroofy, M. et al. Процесс нанесения сухого порошкового покрытия без использования растворителей для недорогого производства LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 катодов в литий-ионных батареях. J. Источники энергии 352 , 187–193 (2017).
Артикул Google ученый
Людвиг, Б., Чжэн, З., Шоу, В., Ван, Ю. и Пан, Х. Производство электродов для литий-ионных батарей без использования растворителей. Sci. Отчет 6 , 23150 (2016).
Артикул Google ученый
Chiang, Y. M. et al. Полутвердые аккумуляторные батареи и способ изготовления.Патент WO2012088442 A3 (2014).
Хопкинс, Б. Дж., Смит, К. К., Слокум, А. Х. и Чианг, Ю.-М. Сравнение стоимости компонентов и производительности проточных и статических батарей. J. Источники энергии 293 , 1032–1038 (2015).
Артикул Google ученый
Чой, Дж. У. и Аурбах, Д. Перспективы и реальность постлитий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Nat.Rev. Mater. 1 , 16013 (2016). В этом обзоре представлен подробный и критический обзор материалов и систем аккумуляторов, которые, согласно сегодняшней перспективе, могут заменить литий-ионные аккумуляторы .
Артикул Google ученый
Chen, T., Wu, J., Zhang, Q. & Su, X. Недавнее развитие анодов на основе SiOx для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 363 , 126–144 (2017).
Артикул Google ученый
Вуд, В. и Эбнер, М. О. Дж. Способ производства электродов и электродов, изготовленных с использованием такого метода. Патент WO 2014170024 A1 (2014).
Эбнер, М., Чанг, Д.-В., Гарсия, Р. Э. и Вуд, В. Анизотропия извилистости в электродах литий-ионных аккумуляторов. Adv. Energy Mater. 4 , 1–6 (2014).
Артикул Google ученый
Айдемир, М., Глодде, А., Мой, Р. и Бах, Г. Повышение производительности при сборке z-образных композитных материалов электрод-сепаратор для литий-ионных аккумуляторов. CIRP Ann.-Manuf. Technol. 66 , 25–28 (2017).
Артикул Google ученый
Ким, Ю. Дж., Ли, Х. С., Ким, Г. С. и Ву, Дж. М. Способ изготовления уложенных друг на друга электродов путем намотки электродов в стопку и, таким образом, уложенных друг на друга электродов.Патент США US20100319187 A1 (2010).
Baumeister, M. & Fleischer, J. Интегрированный модуль разрезания и размещения для высокопроизводительного производства литий-ионных элементов. CIRP Ann.-Manuf. Technol. 63 , 5–8 (2014).
Артикул Google ученый
Haselrieder, W. Систематическая корректировка характеристик электрода батареи каландрированием. Кандидатская диссертация, Технический университет Брауншвейга (2017).
Diekmann, J. et al. Экологическая переработка литий-ионных аккумуляторов электромобилей с упором на механические процессы. J. Electrochem. Soc. 164 , A6184 – A6191 (2017).
Артикул Google ученый
Шмитт, Дж. Исследования процесса производства сборки электрод-сепаратор для литий-ионных батарей . Кандидатская диссертация, Технический университет Брауншвейга (2015).
Chiang, Y. M., Duduta, M., Holman, R., Limthongkul, P. & Tan, T. Полутвердые электроды с высокой производительностью. Патент WO / 2014/093876 (2015).
Расположение батарей и мощность | HowStuffWorks
Во многих устройствах, в которых используются батареи, таких как портативные радиоприемники и фонарики, вы не используете только одну ячейку за раз. Обычно вы группируете их вместе в последовательном порядке для увеличения напряжения или в параллельном для увеличения тока .На схеме показаны эти две схемы.
Верхняя диаграмма показывает параллельное расположение . Четыре батареи, включенные параллельно, вместе будут производить напряжение одного элемента, но подаваемый ими ток будет в четыре раза больше, чем у одного элемента. Ток – это скорость, с которой электрический заряд проходит через цепь, измеряется в амперах. Батареи измеряются в ампер-часах или, в случае небольших бытовых батарей, в миллиампер-часах (мАч). Типичный бытовой элемент, рассчитанный на 500 миллиампер-часов, должен обеспечивать ток 500 миллиампер на нагрузку в течение одного часа.Вы можете сократить количество миллиампер-часов разными способами. Батарея на 500 миллиампер-час может также производить 5 миллиампер в течение 100 часов, 10 миллиампер в течение 50 часов или, теоретически, 1000 миллиампер в течение 30 минут. Вообще говоря, батареи с более высокими значениями ампер-часов имеют большую емкость.
Нижняя диаграмма изображает серийное устройство . Четыре батареи, соединенные последовательно, вместе будут производить ток одной ячейки, но напряжение, которое они подают, будет в четыре раза больше, чем у одной ячейки. Напряжение – это количество энергии на единицу заряда, которое измеряется в вольтах. В батарее напряжение определяет, насколько сильно электроны проталкиваются через цепь, так же как давление определяет, насколько сильно вода проталкивается через шланг. Большинство батареек AAA, AA, C и D имеют напряжение около 1,5 В.
Представьте, что батареи, показанные на схеме, рассчитаны на 1,5 вольта и 500 миллиампер-часов. Четыре батареи, подключенные параллельно, будут вырабатывать 1,5 вольта при 2000 миллиампер-часах. Четыре батареи, расположенные в ряд, будут вырабатывать 6 вольт при 500 миллиампер-часах.
Аккумуляторные технологии значительно продвинулись вперед со времен вольтова сваи. Эти разработки четко отражаются в нашем быстро меняющемся портативном мире, который больше, чем когда-либо, зависит от портативного источника питания, предоставляемого батареями. Можно только представить, что принесет следующее поколение меньших, более мощных и долговечных батарей.
Для получения дополнительной информации о батареях и связанных темах перейдите по ссылкам ниже.
Часто задаваемые вопросы об аккумуляторах
Что такое энергия аккумулятора?
Энергия в батарее выражается в ватт-часах (символ Wh), которые представляют собой напряжение (В), которое обеспечивает батарея, умноженное на то, какой ток (амперы) она может обеспечить в течение заданного времени (обычно в часах). ).
Какие бывают типы батарей?
Обычный химический состав (или типы) батарей включает: цинк-углеродные, щелочные, литий-ионные (перезаряжаемые) и свинцово-кислотные (также перезаряжаемые). Исследователи также в настоящее время разрабатывают «воздушную» батарею, в которой электроды будут состоять из лития и кислорода из воздуха.
Сколько стоит автомобильный аккумулятор?
Ожидайте, что вы заплатите от 50 до 120 долларов за типичный автомобильный аккумулятор и от 90 до 200 долларов или больше за аккумулятор с более длительной гарантией, лучшими характеристиками в холодную погоду или за использование в роскошном автомобиле.
Какой источник энергии у аккумулятора?
Батареи вырабатывают энергию в результате электрохимической реакции. Проще говоря, реакция на аноде создает электроны, а реакция на катоде их поглощает. Чистый продукт – электричество.
Какого типа бывают аккумуляторные батареи?
Наиболее распространенными перезаряжаемыми батареями на рынке являются литий-ионные (LiOn), хотя никель-металлогидридные (NiMH) и никель-кадмиевые (NiCd) батареи также были довольно распространены.
Первоначально опубликовано: 1 апреля 2000 г.
Статьи по теме
Дополнительные ссылки
Источники
- Американское химическое общество. «История батареи». Национальные исторические химические достопримечательности. 2005 г. (23 июня 2011 г.) http://acswebcontent.acs.org/landmarks/drycell/history.html
- «Батареи». Введение в физические вычисления, Нью-Йоркский университет. 19 апреля 2011 г. (23 июня 2011 г.) http://itp.nyu.edu/physcomp/Notes/Batteries
- Брэнд, Майк, Шеннон Нивс и Эмили Смит.«Музей электричества и магнетизма». Национальная лаборатория сильного магнитного поля. 2011 г. (25 июня 2011 г.) http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/museum/index.html
- Buckle, Kenneth. “Как аккумуляторы хранят и разряжают электричество?” Scientific American. 29 мая 2006 г. (23 июня 2011 г.) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=how-do-batteries-store-an
- CalRecycle. «Аккумуляторы и зарядные устройства: личная перспектива». 9 сентября 2009 г. (25 июня 2011 г.) http: // www.calrecycle.ca.gov/ReduceWaste/power/rechbattinfo.htm
- Энергетическая комиссия Калифорнии. «Лимонная сила». 2006. (22 июня 2011 г.) http://www.energyquest.ca.gov/projects/lemon.html
- Coyne, Kristen Eliza. «Интерактивные учебники». Национальная лаборатория сильного магнитного поля. 2011. (23 июня 2011 г.) http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/java/index.html
- Дэвидсон, Майкл В. «Электричество и магнетизм: батареи». 28 января 2003 г. (22 июня 2011 г.) http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/electricity/batteries/index.html
- Decker, Franco. «Вольта и« куча »». Энциклопедия электрохимии. Январь 2005 г. (23 июня 2011 г.) http://electrochem.cwru.edu/encycl/art-v01-volta.htm
- Duracell. «Энергетическое образование». 2010. (23 июня 2011 г.) http://www.duracell.com.au/en-AU/power-education/index.jspx
- Energizer. “Центр обучения.” 2011. (22 июня 2011 г.) http://www.energizer.com/learning-center/Pages/facts-history-care.aspx
- Агентство по охране окружающей среды. «Батареи». 1 декабря 2010 г.(22 июня 2011 г.) http://www.epa.gov/osw/conserve/materials/battery.htm
- Frood, Arran. «Загадка« Багдадских батарей »». BBC News. 27 февраля 2003 г. (23 июня 2011 г.) http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/2804257.stm
- GreenBatteries. «Информация об экологически чистых аккумуляторных батареях». 2011 г. (25 июня 2011 г.) http://www.greenbatteries.com/faqs.html
- Общественное телевидение Айдахо. «Факты об электричестве». 2011 г. (25 июня 2011 г.) http://idahoptv.org/dialogue4kids/season6/electricity/facts.cfm
- Иггулден, Хал. «Опасная книга для мальчиков». Нью-Йорк: HarperCollins Publishers, Inc., 2007.
- Komando, Kim. «Узнайте, как увеличить производительность батареи». USA Today. 7 августа 2005 г. (25 июня 2011 г.) http://www.usatoday.com/tech/columnist/kimkomando/2005-08-07-battery-life_x.htm
- Манджу, Фархад. «Лучшие батареи спасут мир». Шифер. 21 июня 2011 г. (23 июня 2011 г.) http://www.slate.com/id/2297125/
- Рахим, Сакиб. «Спасет ли литий-воздушная батарея водителей электромобилей от« беспокойства о дальности полета »?» The New York Times.7 мая 2010 г. (22 июня 2011 г.) http://www.nytimes.com/cwire/2010/05/07/07climatewire-will-lithium-air-battery-rescue-electric-car-37498.html?pagewanted = 1
- Сэвидж, Нил. «Батареи, которые дышат». DiscoveryNews. 8 февраля 2011 г. (22 июня 2011 г.) http://news.discovery.com/tech/batteries-that-breathe-110208.html
- Гавайский университет HAM Club. «Батареи в фактах и вымыслах». Август 1999 г. (22 июня 2011 г.) http://www.chem.hawaii.edu/uham/bat.html
| Какие типы аккумуляторов рекомендуются? | Мастер оборудован преобразователями. Свинцово-кислотный аккумулятор глубокого цикла, AGM, гелевый элемент Размер батареи не должен быть меньше размера преобразователя в AMPS. | аккумулятор |
| Повлияет ли выравнивание на аккумуляторы AGM? | Выравнивание в обычном смысле слова для зарядных устройств LA означает напряжение до 15,5 В в течение периода, часто превышающего час. Цикл выравнивания, который мы используем, мягкий, 14,4 В в течение 15 минут каждые 21 час в режиме хранения. Доказано, что это помогает снизить сульфатирование свинцово-кислотных аккумуляторов.Это также не влияет на AGM. Производители AGM заверили нас, что профиль, который мы используем, подходит для аккумуляторов AGM. | |
| Разряжаются ли свинцово-кислотные батареи, когда они не используются? | Все батареи, независимо от их химического состава, будут саморазряжаться. Скорость саморазряда свинцово-кислотных аккумуляторов зависит от температуры хранения или эксплуатации. При температуре 80 градусов по Фаренгейту свинцово-кислотный аккумулятор саморазрядится со скоростью примерно 4% в неделю.Батарея с номиналом 125 ампер-часов будет саморазрядиться со скоростью примерно пять ампер в неделю. Помните об этом, если аккумулятор емкостью 125 Ач хранится в течение четырех месяцев (16 недель) зимой без зарядки, он потеряет 80 ампер из своей 125-амперной емкости. Он также будет сильно сульфатирован, что приведет к дополнительной потере емкости. Держите аккумуляторы заряженными, когда они не используются! | свинцово-кислотный |
| Развивают ли свинцово-кислотные батареи память? | Свинцово-кислотные батареи не имеют памяти. | свинцово-кислотный |
| Нужно ли мне полностью разрядить свинцово-кислотный аккумулятор перед его зарядкой? | Нет, на самом деле никогда не следует разряжать свинцово-кислотный аккумулятор ниже 80% от его номинальной емкости. Разряд ниже этой точки или 10,5 В может повредить его. | свинцово-кислотный |
| Когда мне нужно выполнить выравнивающий заряд? | Выравнивание должно выполняться при первой покупке аккумулятора (это называется освежающим зарядом) и регулярно (каждые 10 циклов разрядки или не реже одного раза в месяц).Снижение производительности также может быть признаком того, что необходим уравнительный заряд. | свинцово-кислотный |
| Что такое уравнительный заряд? | Для выравнивающего заряда 12-вольтовой батареи необходимо, чтобы она заряжалась напряжением не менее 14,4 вольт в течение не менее одного часа один раз в месяц или каждые 10 циклов разрядки. Выравнивающий заряд предотвращает расслоение батареи и снижает сульфатирование, ведущую причину выхода батареи из строя. | свинцово-кислотный |
| Когда нужно доливать воду в батареи? | Частота полива зависит от того, как часто вы используете и заряжаете батареи.Также использование батареек в жарком климате потребует более частого полива. Лучше часто проверять уровень воды в аккумуляторе и при необходимости доливать дистиллированную воду. Никогда не добавляйте воду из-под крана в аккумулятор. Водопроводная вода содержит минералы, которые уменьшают емкость аккумуляторов и увеличивают скорость их саморазряда. Предупреждение. В новой батарее может быть низкий уровень электролита. Сначала зарядите аккумулятор, а затем при необходимости долейте воды. Добавление воды в аккумулятор перед зарядкой может привести к переливу электролита. | свинцово-кислотный |
| Каков правильный уровень электролита? | Уровень электролита в аккумуляторной батарее должен быть чуть ниже дна вентиляционного колодца, примерно на ½ – ¾ дюйма выше верхних частей сепараторов. Никогда не позволяйте уровню электролита опускаться ниже верха пластин. | свинцово-кислотный |
| Нужно ли добавлять кислоту в аккумулятор? | При нормальных условиях эксплуатации кислоту добавлять не нужно. Для достижения рекомендованного уровня электролита следует добавлять только дистиллированную или деионизированную воду. | свинцово-кислотный |
| Могут ли мои батареи замерзнуть? | Если аккумулятор частично разряжен, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе может замерзнуть. При 40% -ном уровне заряда электролит замерзнет, если температура упадет примерно до -16 градусов F. Когда аккумулятор полностью заряжен, электролит не замерзнет, пока температура не упадет примерно до -92 градусов F. | свинцово-кислотный |
| Какие наиболее частые ошибки допускают владельцы свинцово-кислотных аккумуляторов? | Недостаточная зарядка – обычно возникает из-за того, что зарядное устройство не позволяет полностью зарядить аккумулятор после использования.Постоянная работа аккумулятора в частичном состоянии заряда или хранение аккумулятора в разряженном состоянии приводит к образованию сульфата свинца (сульфатации) на пластинах. Сульфатирование снижает производительность аккумулятора и может вызвать преждевременный выход аккумулятора из строя. Перезарядка – Непрерывная зарядка вызывает ускоренную коррозию положительных пластин, чрезмерное потребление воды и, в некоторых случаях, снижение температуры внутри батареи. Свинцово-кислотные батареи следует заряжать после каждого разряда более чем на 50% от номинальной емкости, а также во время или после длительного хранения в течение 30 дней или более. Недополив – В свинцово-кислотных аккумуляторах вода теряется в процессе зарядки. Если уровень электролита упадет ниже верхушки пластин, может произойти непоправимый ущерб. Часто проверяйте уровень воды в аккумуляторе. Чрезмерный полив – Чрезмерный полив батареи приводит к дополнительному разбавлению электролита, что приводит к снижению производительности батареи. Добавляйте воду в аккумулятор после того, как он полностью заряжен, но никогда, если аккумулятор частично разряжен. | свинцово-кислотный |
| Могу ли я уменьшить потребность в добавлении воды в аккумулятор, снизив напряжение зарядки до 13 В или ниже? | Понижение зарядного напряжения уменьшит потребность в добавлении воды, но это вызовет состояние, известное как расслоение батареи.Расслоение батареи возникает, когда серная кислота в смеси электролитов отделяется от воды и начинает концентрироваться на дне батареи. Эта повышенная концентрация кислоты увеличивает образование сульфата свинца (сульфатирование). Чтобы предотвратить расслоение, аккумулятор должен получать периодический уравнительный заряд (повышение напряжения зарядки до 14,4 В или выше). | свинцово-кислотный |
| Как работают свинцово-кислотные батареи? | Основные сведения об аккумуляторах | свинцово-кислотные AGM |
| Как ухаживать за свинцово-кислотными аккумуляторами? | Управление батареями 101 | свинцово-кислотный AGM |
| Какого размера аккумуляторная батарея? | Калькулятор аккумуляторной батареи RV | свинцово-кислотный |
| Аккумуляторная батарея какого размера для инвертора? | Калькулятор аккумуляторной батареи RV | свинцово-кислотный |
Емкость аккумулятора
Емкость аккумулятораВот некоторые консервативные оценки мощности щелочно-марганцевого соединения хорошего качества. диоксидные батареи доступны в местном продуктовом магазине.
| Тип батареи | Вместимость (мАч) | Типичный слив (мА) |
| D | 13000 | 200 |
| С | 6000 | 100 |
| AA | 2400 | 50 |
| AAA | 1000 | 10 |
| N | 650 | 10 |
| 9 В | 500 | 15 |
| 6 Вольт Фонарь | 11000 | 300 |
Емкость батареи будет лучше при меньших токах утечки.Чтобы определить Срок службы батареи, разделите емкость на фактический ток нагрузки, чтобы получить часы работы. А Схема, потребляющая 10 мА от прямоугольной батареи на 9 В, будет работать около 50 часов: 500 мАч / 10 мА = 50 часов Напряжение щелочных элементов постоянно падает с использование от 1,54 вольт до примерно 1 вольта в разряженном состоянии. Напряжение около 1,25 вольт при точка сброса 50%. Щелочные элементы проявляют немного повышенную емкость при нагревании. и производительность значительно падает при температурах ниже точки замерзания.Меркурий и серебро оксидные батареи имеют почти вдвое большую емкость, чем щелочные батареи того же размера, но текущие рейтинги значительно ниже. Щелочные батареи также имеют хороший срок хранения. что делает их идеальными для домашних электронных проектов. Аккумуляторы имеют меньше емкость, чем у первичных ячеек, как показано на следующей диаграмме. Эта диаграмма показывает емкость в процентах от емкости щелочной батареи тех же размеров.
| Тип батареи | % Вместимость |
| Свинцово-кислотный | 35 |
| Никель-кадмиевый | 30 |
| Серебро-цинк | 85 |
Новый тип перезаряжаемых щелочных батарей выходит на рынок во время это письмо и может предложить лучшее соотношение цены и качества, чем ni-cads.Никель-кадмиевые элементы имеют номинальное напряжение 1,2 В и обычно заряжаются при 1/10 ампер-часа. В зарядка занимает более 10 часов, так как эта скорость зарядки может зависеть от зарядки. неэффективность. Полная зарядка обычно занимает не менее 14 часов. Специальные ячейки Ni-CAD могут выдерживают скорость зарядки, приближающуюся к номинальной ампер-часу, но специальные зарядные устройства, которые сокращают требуется зарядный ток, когда аккумулятор нагревается. Свинцово-кислотные клетки имеют номинальное напряжение 2 В и может заряжаться с высокой скоростью, обычно выше ампер-часа темп.Зарядное устройство может быть простым источником напряжения с ограничением по току, обеспечивающим 2,33 В на каждый. ячейка при комнатной температуре с температурным коэффициентом -4 мВ / C.
Разные емкости аккумуляторов
| Тип батареи | мАч | Типовой слив | Примечания |
| 223 Литий-марганцевый, 6 В | 1500 | 50 мА | Отлично подходит для кратковременных высоких токов |
| 28L Литий-марганцевый, 6 В | 160 | 5 мА | Отлично подходит для легких нагрузок |
См .: http: // www1.duracell.com/oem/productdata/default.asp
BU-402: Что такое C-rate? – Battery University
Посмотрите, как масштабируются скорости заряда и разряда и почему это важно.
Скорость заряда и разряда батареи определяется коэффициентом заряда. Емкость батареи обычно оценивается в 1С, что означает, что полностью заряженная батарея номиналом 1 Ач должна обеспечивать 1 А в течение одного часа. Тот же аккумулятор, разряжающийся при 0,5 ° C, должен обеспечивать ток 500 мА в течение двух часов, а при 2 ° C – 2 А в течение 30 минут.Потери при быстром разряде сокращают время разряда, и эти потери также влияют на время заряда.
C-rate 1C также известен как одночасовая разрядка; 0,5C или C / 2 – это двухчасовая разрядка, а 0,2C или C / 5 – 5-часовая разрядка. Некоторые высокопроизводительные батареи можно заряжать и разряжать выше 1С при умеренной нагрузке. В таблице 1 показано типичное время при различных скоростях C.
| C-rate | Время | Таблица 1: C-скорость и время обслуживания при зарядке и разрядке батарей 1 Ач (1000 мАч) | 12 мин |
| 2C | 30 мин | ||
| 1C | 1h | ||
| 0.5C или C / 2 | 2h | ||
| 0,2C или C / 5 | 5h | ||
| 0,1C или C / 10 | 10h | 20h |
Емкость аккумулятора или количество энергии, которое может удерживать аккумулятор, можно измерить с помощью анализатора аккумулятора. (См. BU-909: Оборудование для тестирования аккумуляторов.) Анализатор разряжает аккумулятор калиброванным током, одновременно измеряя время до достижения напряжения конца разряда.Для свинцово-кислотных аккумуляторов окончание разряда обычно составляет 1,75 В на элемент, для NiCd / NiMH – 1,0 В на элемент и для литий-ионных аккумуляторов – 3,0 В на элемент. Если батарея емкостью 1 Ач обеспечивает 1 А в течение одного часа, анализатор, отображающий результаты в процентах от номинального значения, покажет 100 процентов. Если разряд длится 30 минут до достижения напряжения отключения конца разрядки, то емкость аккумулятора составляет 50 процентов. Стоимость новой батареи иногда переоценивается, и ее емкость может превышать 100 процентов; другие недооценены и никогда не достигают 100% даже после заливки.
При разрядке батареи с помощью анализатора батареи, способного применять различные скорости C, более высокая скорость C приведет к более низкому показанию емкости и наоборот. При разрядке батареи 1 Ач с более высокой скоростью 2C, или 2A, в идеале батарея должна обеспечить полную емкость за 30 минут. Сумма должна быть такой же, поскольку одинаковое количество энергии распределяется за более короткое время. В действительности внутренние потери превращают часть энергии в тепло и снижают результирующую мощность примерно до 95 процентов или меньше.Разряд той же батареи при 0,5 ° C или 500 мА в течение 2 часов, вероятно, увеличит емкость до более 100 процентов.
Чтобы получить достаточно хорошие показания емкости, производители обычно оценивают щелочные и свинцово-кислотные батареи как очень низкие 0,05 ° C, или 20-часовую разрядку. Даже при такой низкой скорости разряда свинцово-кислотные батареи редко достигают 100-процентной емкости, так как номиналы аккумуляторов переоценены. Производители предоставляют компенсацию мощности для корректировки несоответствий, если она разряжается с более высокой скоростью, чем указано.(См. Также BU-503: Как рассчитать время работы батареи.) На рисунке 2 показано время разряда свинцово-кислотной батареи при различных нагрузках, выраженное в C-скорости.
| Рис. 2: Типичные кривые расхода свинцово-кислотной кислоты в зависимости от C-rate. Аккумуляторы меньшего размера рассчитаны на скорость разряда 1С. Из-за вялого поведения свинцово-кислотная кислота рассчитана на 0,2 ° C (5 часов) и 0,05 ° C (20 часов). |
Хотя свинцовые и никелевые батареи могут разряжаться с высокой скоростью, схема защиты предотвращает разряд литий-ионного элемента питания при температуре выше 1 ° C.Ячейка питания с активным материалом из никеля, марганца и / или фосфата может выдерживать скорость разряда до 10 ° C, и порог тока устанавливается соответственно выше.
Батареи в портативном мире
Материал по Battery University основан на обязательном новом 4-м издании « Batteries in a Portable World – A Handbook on Battery for Non-Engineers », которое доступно для заказа через Amazon.com.
Цепь индикатора тока батареи– отключение зарядки по току
В этом посте мы узнаем о простом датчике тока батареи со схемой индикатора, который определяет количество тока, потребляемого батареей во время зарядки. Представленные конструкции также имеют автоматическое отключение, когда аккумулятор перестает потреблять ток при полном уровне заряда.
Почему ток падает при зарядке аккумулятора
Мы уже знаем, что при первоначальной зарядке аккумулятор потребляет большее количество тока, и по мере того, как он достигает полного уровня заряда, это потребление начинает снижаться, пока не достигнет почти нуля.
Это происходит потому, что изначально аккумулятор находится в разряженном состоянии и его напряжение ниже, чем напряжение источника. Это вызывает относительно большую разницу потенциалов между двумя источниками.
Из-за этой большой разницы потенциал от более высокого источника, которым является выход зарядного устройства, начинает стремиться к батарее с гораздо большей интенсивностью, вызывая большее количество тока, поступающего в батарею.
По мере того, как батарея заряжается до полного уровня, разность потенциалов между двумя источниками начинает закрываться, пока два источника не будут иметь одинаковые уровни напряжения.
Когда это происходит, напряжение от источника питания не может протолкнуть дополнительный ток к батарее, что приводит к снижению потребления тока.
Это объясняет, почему разряженная батарея изначально потребляет больший ток и минимальный ток, когда он полностью заряжен.
Обычно большинство индикаторов зарядки аккумулятора используют уровень напряжения аккумулятора для индикации состояния зарядки, здесь вместо напряжения для измерения состояния зарядки используется величина тока (в амперах).
Использование тока в качестве параметра измерения позволяет более точно оценить состояние зарядки аккумулятора. Схема также способна отображать мгновенное состояние подключенной батареи, переводя ее текущую потребляемую мощность во время зарядки.
Использование LM338 Простая конструкция
Простую схему зарядного устройства с отсечкой по току можно построить, соответствующим образом изменив стандартную схему регулятора LM338, как показано ниже:
Я забыл добавить диод на положительной линии аккумулятора, поэтому, пожалуйста, убедитесь, что добавьте его, как показано на следующей исправленной диаграмме.
Как это работает
Работа вышеуказанной схемы довольно проста.
Мы знаем, что когда контакт ADJ микросхемы LM338 или LM317 замыкается на линию заземления, микросхема отключает выходное напряжение. Мы используем эту функцию отключения ADJ для реализации текущего обнаруженного отключения.
При подаче входного питания конденсатор 10 мкФ отключает первый BC547, так что LM338 может нормально функционировать и обеспечивать необходимое напряжение для подключенной батареи.
Это подключает аккумулятор, и он начинает зарядку, потребляя указанное количество тока в соответствии с его номиналом в ампер-часах.
Это создает разность потенциалов на резисторе Rx, считывающем ток, который включает второй транзистор BC547.
Это гарантирует, что первый BC547, подключенный к выводу ADJ IC, останется отключенным, в то время как батарея будет заряжаться нормально.
По мере зарядки аккумулятора разность потенциалов на Rx начинает падать. В конечном итоге, когда аккумулятор почти полностью заряжен, этот потенциал падает до уровня, при котором он становится слишком низким для второго базового смещения BC547, что приводит к его отключению.
Когда второй BC547 выключается, первый BC547 включается и заземляет контакт ADJ IC.
LM338 теперь отключается, полностью отключая аккумулятор от источника питания.
Rx можно рассчитать по формуле закона Ома:
Rx = 0,6 / минимальный ток заряда
Эта схема LM338 поддерживает батарею емкостью до 50 Ач с IC, установленным на большом радиаторе. Для аккумуляторов с более высоким номиналом Ач может потребоваться модернизация микросхемы внешним транзистором, как описано в этой статье.
Использование микросхемы LM324
Вторая конструкция представляет собой более сложную схему с использованием микросхемы LM324, которая обеспечивает точное пошаговое определение состояния аккумулятора, а также полное отключение аккумулятора, когда потребляемый ток достигает минимального значения.
Как светодиоды показывают состояние батареи
Когда батарея потребляет максимальный ток, КРАСНЫЙ светодиод горит.
По мере того, как аккумулятор заряжается и ток на Rx пропорционально падает, КРАСНЫЙ светодиод погаснет, а ЗЕЛЕНЫЙ светодиод загорится.
По мере дальнейшей зарядки батареи зеленый светодиод погаснет, а желтый загорится.
Затем, когда аккумулятор почти полностью заряжен, желтый светодиод погаснет, а белый загорится.
Наконец, когда аккумулятор полностью заряжен, белый светодиод также выключится, что означает, что все светодиоды выключатся, указывая на нулевое потребление тока аккумулятором из-за полностью заряженного состояния.
Работа схемы
Обращаясь к показанной схеме, мы можем увидеть четыре операционных усилителя, сконфигурированных как компараторы, где каждый операционный усилитель имеет свои собственные предварительно настраиваемые входы измерения тока.
Резистор Rx высокой мощности формирует компонент преобразователя тока в напряжение, который определяет потребляемый ток аккумулятором или нагрузкой, преобразует его в соответствующий уровень напряжения и подает его на входы операционных усилителей.
Вначале батарея потребляет наибольшее количество тока, которое вызывает соответствующее наибольшее падение напряжения на резисторе Rx.
Предустановки настроены таким образом, что, когда батарея потребляет максимальный ток (полностью разряженный уровень), неинвертирующий контакт 3 всех 4 операционных усилителей имеет более высокий потенциал, чем контрольное значение контакта 2.
Поскольку в этот момент на выходах всех операционных усилителей высокий уровень, загорается только КРАСНЫЙ светодиод, подключенный к A4, а остальные светодиоды остаются выключенными.
Теперь, когда батарея заряжается, напряжение на Rx начинает падать.
В соответствии с последовательной настройкой предустановок, напряжение на выводе 3 A4 падает немного ниже вывода 2, в результате чего на выходе A4 становится низкий уровень, а КРАСНЫЙ светодиод гаснет.
При низком уровне вывода A4 загорается светодиод вывода A3.
Когда аккумуляторная батарея заряжается немного больше, потенциал контакта 3 операционного усилителя A3 падает ниже его контакта 2, в результате чего на выходе A3 становится низкий уровень, в результате чего гаснет ЗЕЛЕНЫЙ светодиод.
При низком уровне вывода A3 загорается светодиод вывода A2.
Когда аккумулятор немного заряжается, потенциал контакта 3 контакта A3 падает ниже его контакта 2, в результате чего выходной сигнал A2 становится нулевым, что приводит к отключению желтого светодиода.
При низком уровне выходного сигнала A2 загорается белый светодиод.
Наконец, когда батарея почти полностью заряжена, потенциал на выводе 3 A1 падает ниже его вывода 2, в результате чего выход A1 становится нулевым, и белый светодиод гаснет.
Когда все светодиоды выключены, это означает, что батарея полностью заряжена, а ток через Rx достиг нуля.
Принципиальная схема
Список деталей для предлагаемой схемы индикатора тока батареи
- R1 —- R5 = 1k
- P1 —– P4 = 1k предустановок
- A1 —– A4 = LM324 IC
- Диод = 1N4007 или 1N4148
- Rx = Как объяснено ниже
Во-первых, мы должны рассчитать диапазон максимального и минимального напряжения, развиваемого на Rx в зависимости от диапазона тока. расходуется аккумулятором.
Предположим, что заряжаемая батарея – это батарея 12 В 100 Ач, а максимальный предполагаемый диапазон тока для нее составляет 10 ампер. И мы хотим, чтобы этот ток развивался около 3 В по Rx.
Используя закон Ома, мы можем вычислить значение Rx следующим образом:
Rx = 3/10 = 0,3 Ом
Мощность = 3 x 10 = 30 Вт.
Теперь 3 В – это максимальный диапазон в руке. Теперь, поскольку контрольное значение на выводе 2 операционного усилителя установлено с помощью диода 1N4148, потенциал на выводе 2 будет около 0.6 В.
Таким образом, минимальный диапазон может составлять 0,6 В. Таким образом, это дает нам минимальный и максимальный диапазон между 0,6 В и 3 В.
Мы должны установить такие предустановки, чтобы при 3 В все напряжения на контакте 3 А1 на A4 выше, чем на выводе 2.
Далее, мы можем предположить, что операционные усилители отключаются в следующей последовательности:
При 2,5 В на Rx выход A4 становится низким, при 2 В выход A3 становится низким, при 1,5 В A2 выход становится низким, при 0,5 В выход A1 становится низким
Помните, хотя при 0.5 В на Rx все светодиоды выключены, но 0,5 В все еще может соответствовать току в 1 ампер, потребляемому батареей. Мы можем рассматривать это как уровень плавающего заряда и позволять батарее оставаться подключенной в течение некоторого времени, пока мы, наконец, не удалим ее.
Если вы хотите, чтобы последний светодиод (белый) оставался гореть до тех пор, пока на Rx не будет достигнуто почти нулевое напряжение, в этом случае вы можете удалить эталонный диод с вывода 2 операционных усилителей и заменить его резистором, чтобы этот резистор вместе с R5 создает падение напряжения около 0.2 В на выводе 2.
Это гарантирует, что белый светодиод на A1 отключится только тогда, когда потенциал на Rx упадет ниже 0,2 В, что, в свою очередь, будет соответствовать почти полностью заряженному и съемному аккумулятору.
Как установить предустановки.
Для этого вам понадобится фиктивный делитель потенциала, построенный с использованием потенциометра 1K, подключенного к клеммам питания, как показано ниже.
Сначала отсоедините предварительно установленную связь P1 — P4 от Rx и соедините ее с центральным контактом потенциометра 1 K, как указано выше.
Сдвиньте центральные рычаги всех предустановок операционного усилителя в сторону потенциометра 1K.
Теперь отрегулируйте потенциометр 1K так, чтобы напряжение 2,5 В проходило через его центральное плечо и заземляющее плечо. Вы увидите, что в этот момент горит только КРАСНЫЙ светодиод. Затем отрегулируйте предустановку A4 P4 так, чтобы КРАСНЫЙ светодиод просто погас. Это мгновенно включит зеленый светодиод A3.
После этого отрегулируйте потенциометр 1K, чтобы снизить напряжение на его центральном выводе до 2V. Как указано выше, отрегулируйте предварительную настройку A3 P3 так, чтобы зеленый просто отключался. При этом загорится желтый светодиод.
Затем отрегулируйте потенциометр 1K так, чтобы на его центральном контакте было 1,5 В, и отрегулируйте предустановку P2 для A2 так, чтобы желтый светодиод просто погас. При этом загорится белый светодиод.
Наконец, отрегулируйте потенциометр 1K, чтобы понизить потенциал его центрального вывода до 0,5 В. Отрегулируйте предустановку A1 P1 так, чтобы белый светодиод просто отключался.
На этом предустановленные настройки окончены и сделаны!
Удалите потенциометр 1K и повторно подключите предустановленную выходную ссылку обратно к Rx, как показано на первой диаграмме.
Вы можете начать зарядку рекомендованного аккумулятора и посмотреть, как светодиоды будут реагировать соответствующим образом.
Добавление автоматического отключения
Когда ток снижается почти до нуля, реле может быть отключено для обеспечения автоматического отключения цепи аккумуляторной батареи, измеряемой током, как показано ниже:
Как это работает
При отключении питания При включении конденсатор 10 мкФ вызывает кратковременное заземление потенциала контакта 2 операционных усилителей, что позволяет на выходе всех операционных усилителей повышаться до высокого уровня.
Транзистор драйвера реле, подключенный к выходу A1, включает реле, которое соединяет аккумулятор с источником заряда через замыкающие контакты.
Теперь батарея начинает потреблять заданное количество тока, вызывая необходимый потенциал для развития на Rx, который определяется контактом 3 операционных усилителей через соответствующие предварительные настройки P1 — P4.
Тем временем, 10 мкФ заряжается через R5, который восстанавливает опорное значение на выводе 2 операционного усилителя до 0,6 В (падение напряжения на диоде).
Когда батарея заряжается, выходы операционного усилителя реагируют соответственно, как объяснялось ранее, до тех пор, пока батарея не будет полностью заряжена, в результате чего выход A1 станет низким.
При низком уровне на выходе A1 транзистор выключает реле и аккумулятор отключается от источника питания.
Еще одна полезная конструкция отсечки батареи с датчиком тока
Работа этой конструкции на самом деле проста. Напряжение на инвертирующем входе фиксируется предустановкой P1 на уровне, который чуть ниже падения напряжения на группе резисторов R3 — R13, что соответствует рекомендуемому току зарядки аккумулятора.
При включении питания C2 вызывает появление высокого уровня при неинвертировании операционного усилителя, что, в свою очередь, вызывает высокий уровень на выходе операционного усилителя и включение полевого МОП-транзистора.