Все об аккумуляторных батареях: 403 — Доступ запрещён – устройство и правила выбора — AVTOkapitan
Всё, что нужно знать про аккумуляторы и аккумуляторные батареи
Аккумулятор (от лат. accumulator — собиратель), устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования. Электрический аккумулятор преобразует электрическую энергию в химическую и по мере надобности обеспечивает обратное преобразование; используют как автономный источник электроэнергии. Аккумулятор, как электрический прибор, характеризуется следующими параметрами: электрохимической системой, напряжением, электрической емкостью, внутренним сопротивлением, током саморазряда и сроком службы. А его состояние оценивается по совокупности значений трех его основных характеристик: реальной емкости, внутреннего сопротивления и тока саморазряда. При недооценке или игнорировании какого-либо из этих параметров или преувеличении важности одного из них (как правило, емкости) можно оказаться в ситуации «у разбитого корыта».
Типы аккумуляторов. По электрохимической системе в настоящее время для питания портативных устройств и оборудования наиболее широко распространены свинцово-кислотные SLA аккумуляторы, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH) и литий-ионные (Li-ion). Начинают появляться литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы.
Напряжение аккумулятора определяется тем устройством, для питания которого он предназначен. Если требуемое значение напряжения не обеспечивается одним элементом, то аккумулятор собирается из нескольких элементов, соединенных последовательно. Так например, для питания сотовых телефонов используются аккумуляторы с номинальным значением напряжения 2.4 В ( 2 NiMH элемента по 1.2 В), 3.6 В (1 Li-ion элемент или 3 NiMH элемента по 1.2 В), 4.8 В ( 4 NiMH элемента по 1.2 В), 6.0 В ( 5 NiCd или NiMH элемента по 1.2 В), 7.2 В ( 2 Li-ion элемента или 6 NiCd или NiMH элементов по 1.2 В).
Номинальное значение емкости аккумулятора часто обозначается буквой “C”, поэтому здесь и далее часто встречаются ссылки, подобные следующим: С, 1/10 C или C/10. Когда говорят о разряде аккумулятора, равном 1/10 C, это означает разряд током, величина которого равна десятой части от величины номинальной емкости аккумулятора. Так например, для аккумулятора емкостью 600 мА*час это будет разряд током 600/10 = 60mA. Подобно вышесказанному о разряде аккумуляторов, при заряде значение 1/10 C означает заряд током, равным десятой части заявленной емкости аккумулятора.
Внутреннее сопротивление аккумулятора, измеряемое в миллиомах (мОм, mOm), — это хранитель аккумулятора и в значительной степени определяет длительность его работы. При более низком внутреннем сопротивлении, аккумулятор может отдать в нагрузку больший пиковый ток, а значит и большую пиковую мощность. Высокое значение сопротивления делает аккумулятор ‘мягким’ и приводит к резкому уменьшению напряжения при резком увеличении тока нагрузки. Такой коллапс напряжения характеризует ‘слабость’ внешне хорошего аккумулятора, потому что запасенная энергия не может быть полностью выдана в нагрузку (вспомните закон Ома, примеч. переводчика). С другой стороны, ‘крепкий’ аккумулятор с низким внутренним сопротивлением отдает почти всю свою энергию в нагрузку. Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от емкости элемента и числа элементов в аккумуляторе, соединенных последовательно. Измеряется внутреннее сопротивление аккумуляторов на специальных приборах — анализаторах аккумуляторов, например, типа Cadex C7000. Примерные значения внутреннего сопротивления для аккумуляторов различных электрохимических систем для сотовых телефонов при напряжении аккумулятора 3.6 В приведены в таблице:
Явление саморазряда характерно в большей или меньшей степени для всех типов аккумуляторов и заключается в потере ими своей емкости после того, как они были полностью заряжены. Для количественной оценки саморазряда удобно использовать величину потерянной ими за определенное время емкости, выраженную в процентах от значения, полученного сразу после заряда. За промежуток времени, как правило, принимается интервал времени, равный одним суткам и одному месяцу. Так, например, для исправных NiCd аккумуляторов считается допустимым саморазряд до 10% в течение первых 24 часов после окончании заряда, для NiMH — немного больше, а для Li-ion пренебрежимо мал и оценивается за месяц. Следует отметить, что саморазряд аккумуляторов максимален именно в первые 24 часа после заряда, а затем значительно уменьшается. Так NiCd аккумуляторы за месяц могут потерять до 20% емкости, NiMH — до 30% и Li-ion до 8% от своей емкости. Величина саморазряда аккумулятора в значительной степени зависит от температуры окружающей среды. Так, при повышении окружающей температуры на 10 градусов по отношению с комнатной возможно увеличение саморазряда в два раза.
Эффект памяти — это обратимая потеря Јмкости, вызванная укрупнением кристаллических образований активного вещества аккумулятора и тем самым уменьшением площади его активной поверхности. Часто на эффект памяти списывают потерю емкости, вызванную неправильной эксплуатацией и (или) неправильным обслуживанием аккумуляторов. NiCd и в меньшей степени NiMH аккумуляторы подвержены воздействию эффекта памяти.
Восстановление NiCd и NiMH аккумуляторов — процесс с физической точки зрения обратный эффекту памяти — разукрупнение кристаллических образований до мелкодисперсной структуры путем контролируемого разряда небольшим током до напряжения 0.4 вольта на элемент по специальному алгоритму и на специальных приборах — анализаторах аккумуляторов, например, типа Cadex 7000.
Условия эксплуатации аккумуляторов определяются условиями эксплуатации элементов, которые находятся внутри аккумулятора. Для различных типов элементов разных производителей эти условия различны. Отличия заключаются в способности работы элементов в области минусовых температур и в температурных условиях для быстрого заряда. Соблюдая несложные правила приведенные ниже, вы обеспечите бесперебойную работу вашего аккумулятора в течение всего гарантийного срока эксплуатации:Для увеличения срока службы и сохранения емкости аккумулятора не оставляйте его в холодных или теплых местах, например, в автомобилях летом и зимой или около радиаторов отопления. Всегда старайтесь хранить аккумулятор при температуре от 15 до 25°С (предельное значение температуры, как правило, от -10 до 45°С). Телефон с холодным аккумулятором временно может не работать, даже если он полностью заряжен, а при повышенной температуре быстро саморазряжается.
Время заряда зависит от типа аккумулятора и типа зарядного устройства (обратитесь за более подробными сведениями к руководству по эксплуатации своего телефона). Время заряда также зависит от температуры окружающего воздуха, оптимальная температура от 15°С до 25°С градусов. Никогда не заряжайте теплый или холодный аккумулятор. Сделайте выдержку времени для достижения аккумулятором комнатной температуры.
Старайтесь приобретать фирменные зарядные устройства, рассчитанные на заряд фирменных аккумуляторов. Дело в том, что дешевые универсальные настольные и автомобильные зарядные устройства сторонних производителей могут не обеспечивать требуемого алгоритма заряда фирменных аккумуляторов. Заряжайте Li-Ion аккумуляторы только в специально предназначенных для них устройствах.
Для надежной работы контакты аккумулятора и соответствующие контакты в телефоне должны быть чистыми и не иметь следов окисления. При необходимости удалите следы окисления резиновым ластиком.
Не допускайте соприкосновения и замыкания электрических контактов аккумулятора с металлическими предметами. Это огнеопасно и приведет к его повреждению. Храните аккумулятор в защитной упаковке.
типовые данные для NiMH и Li-ion аккумуляторов.
— Стандартное (ночное) зарядное устройство
– заряд постоянным током, равным 1/10 от величины номинальной емкости аккумулятора, в течение примерно 15 часов.— Быстрый зарядное устройство — заряд постоянным током, равным 1/3 от величины номинальной емкости аккумулятора в течение примерно 5 часов. Такие зарядные устройства снабжаются устройством разряда аккумулятора.
— Ускоренный или дельта V (D V) заряд
– заряд с начальным током заряда, равным величине номинальной емкости аккумулятора, при котором постоянно измеряется напряжение на аккумулятора и заряд заканчивается после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно 1 час. Прекращение заряда основано на регистрации отрицательного перепада (спада) напряжения (Negative Delta V — NDV), появляющегося в герметичных NiCd и NiMH батареях при достижении ими состояния полного заряда. В NiMH этот спад меньше по величине, чем в NiCd, и потому используется в совокупности с другими методами для прекращения режима быстрого заряда NiMH батареи.Анализаторы аккумуляторов. В отличие от зарядного устройства анализатор аккумуляторов — это прибор, специально разработанный для проведения технического обслуживания различных типов аккумуляторов и обеспечивающий:
-Оптимальный разряд и заряд аккумуляторов в соответствии с рекомендациями их изготовителей.
-Количественную оценку емкости и других параметров аккумуляторов.
-Восстановление потерянной в результате эксплуатации номинальной емкости NiCd и NiMH аккумуляторов.
-Одновременное независимое обслуживание аккумуляторов различных типов.
Конструкция аккумулятора для сотового телефона представляет собой пластмассовый корпус, в который помещены один или несколько элементов, соединенных последовательно, как правило со схемой управления. Непосредственно в элементах запасается электрическая энергия при заряде. От их качества зависит и качество аккумулятора. Мы используем в наших аккумуляторах элементы ведущих мировых производителей: Panasonic, Maxell, GS-Melcotec, Samsung, B&K. Схема управления обеспечивает управление процессом заряда и разряда, а в некоторых случаях дополнительно идентификацию аккумулятора. В NiMH аккумуляторах схема управления содержит минимум пассивных электрорадиоэлементов, в Li-ion и Li-polymer – она может содержать и микроконтроллер.
Покупка аккумулятора. При покупке нового телефона в комплекте, как правило, никаких проблем с аккумулятором на протяжении примерно года и даже более не возникает. Если Вы, конечно, не нарушаете общих правил эксплуатации аккумулятора, а также правил, характерных для данного типа аккумуляторов. Дело в том, что производители комплектуют свои телефоны оригинальными (фирменными) аккумуляторами, произведенными с полным соблюдением технологического процесса изготовления и контроля качества. Единственно, что требуется от потребителя, — это проконтролировать наличие в комплекте фирменного нового аккумулятора и правильно ввести его в эксплуатацию. Последовательность действий, совершаемых при этом, всегда приводится в инструкции по эксплуатации телефона, которая, безусловно, должна быть на русском языке. Но беда в том, что потребители инструкцию часто не читают.
Если вы приобретаете аккумулятор стороннего производителя (на них, как правило, вместо фирменного обозначения типа пишется что-нибудь вроде «For Motorola», «For Nokia» или вообще название какой-либо другой фирмы), то попытайтесь найти тех, кто их недавно покупал, покупал именно в этом месте, и узнайте их мнение.
-В любом случае заручитесь возможностью вернуть аккумулятор обратно, если он вас не устроит, или продумайте, как вы будете отстаивать свои права в случае возврата аккумулятора с точки зрения закона о защите прав потребителя.
-Сразу после покупки и проведения подготовки к эксплуатации несколько раз проконтролируйте время работы телефона с новым аккумулятором и сравните его с указанным в инструкции по эксплуатации для данного значения емкости. Хотя и приблизительно, но это позволит оценить его емкость. Сравните полученную продолжительность времени работы со временем работы на прежнем аккумуляторе (учтите разницу в емкости).
-При покупке обратите внимание на то, что литий-ионный аккумулятор обязательно должен быть заряжен не менее чем на 60 — 80 %. Этот тип аккумуляторов не допускается хранить в разряженном состоянии. Никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы могут быть в разряженном состоянии.
-Следует отметить и наличие небольшой вероятности приобретения новых, не соответствующих норме фирменных аккумуляторов, не говоря уже об аккумуляторах сторонних производителей. Это своего рода брак, вызванный или поставкой недоброкачественных аккумуляторов (а такие случаи бывают) по более низкой цене и выдаваемых продавцом за нормальные, или неправильными условиями их хранения на складах продавца.
-Оптимальный вариант — это покупка аккумулятора, прошедшего проверку на специальном приборе (например, анализаторе аккумуляторов типа Cadex 7000) и процедуру подготовки к эксплуатации.
Все что нужно знать об аккумуляторных батареях (АКБ) » 24Warez.Ru
Все что нужно знать об аккумуляторных батареях (АКБ)Немного истории
Все аккумуляторы похожи друг на друга как родные братья: большая банка с кислотой, из которой торчат два свинцовых токовода. Принцип действия всех современных аккумуляторов одинаков. Он не изменился за последние 147 лет с того момента как впервые в 1860 году Гастон Планте подарил Французской Академии наук первую аккумуляторную батарею. Ее активная площадь занимала 10 квадратных метров и такой аккумулятор требовал для подзарядки месяцы, а то и годы.
Удивительно, но несмотря на все разговоры ученых о том, что мы стоим на пороге революции в накопителях тока, их принципиальная конструкция остается неизменной. Напрочь презирая новомодные кадмиево-никелевые системы и загадочные «топливные ячейки» автомобилисты всего мира используют все ту же кислоту и тот же свинец.
Тем не менее отличия современных аккумуляторов от тех, что использовал Гастон Планте почти так же велики, как и разница между дешевыми конструкциями, в которых действительно только банка с кислотой и больше ничего и сложными системами, вобравшими в себя технический опыт прошедших 147 лет. Усовершенствования аккумуляторных батарей произошли в области материала пластин, общей конструкции и, в частности, решении вопроса сбора и возвращения испаряющейся воды (системы кондиционирования).
Материал пластин аккумуляторов
Чистый свинец, из которого первоначально делались и пластины и паста практически непригоден при современной поточной технологии изготовления аккумуляторов. Для изготовления решетчатой структуры (обычно литьем) и последующего нанесения пасты нужен материал с более высокими механическими свойствами. Для их достижения в свинец добавляли сурьму.
Легирование свинца сурьмой, обычно от 6 до 12 %, приводит к тому, что гидролиз воды (электролитическое разложение на водород и кислород) происходит уже при 12 В. Это означает, что даже при нормальном состоянии электрической системы автомобиля вода постоянно расходуется, улетучиваясь в воздух в виде газа. Не нужно быть экспертом, чтобы понять, что при неисправностях электросистемы автомобиля, ведущих к повышению и скачкам напряжения в ней, этот процесс многократно усиливается.
Это было привычно и понятно и аккумулятор у советских автомобилистов прочно ассоциировался с необходимостью по крайней мере раз в год откручивать крышки и проверять уровень воды. Если ее было недостаточно и на ее поверхности проявлялись верхние края решетки, необходимо было искать дистиллир
Устройство аккумуляторов, виды и типы
Аккумулятор это химический источник тока, для исправной работы которого должны протекать определенные химические процессы. В процессе разряда аккумулятора, серная кислота «прилипает» к отрицательному электроду, образуя нерастворимый сульфат свинца, оставл
Очень часто от продавцов в автомагазинах можно услышать рекомендации о гибридных аккумуляторах. Так что же такое гибридный аккумулятор? Гибридный аккумулятор для автомобиля внешне не отличим от других кислотных аккумуляторов, не считая обозначения на этик
В жигулевскую эпоху завести одну машину от другой было в порядке вещей. А сейчас?
Каждый автомобилист рано или поздно начинает интересоваться устройством автомобильного аккумулятора и принципом его работы. Автомобильный аккумулятор служит сердцем любого современного автомобиля — благодаря ему мы запускаем двигатель, слушаем музыку в ма
Как-то раз, главный редактор сайта аккумуляторы-даром купил автомобиль и решил заменить аккумулятор. Через полчаса у него возникло желание продать его обратно — не так то просто это оказалось
При наступлении лета автомобилисты сталкиваются с новой проблемой, причина которой ясна не всем — кипит аккумулятор.
Как часто надо прибегать к этой операции зависит от соотношения мощности генератора автомобиля и мощности потребителей, а также от условий езды. Летом практически для любой машины можно обойтись без дополнительных подзарядок АКБ. Двигатель заводится легко
По статистике одна из 50 аккумуляторных батарей является бракованным и подлежит замене
Перед тем, как отправиться в магазин за покупкой аккумуляторной батареи, необходимо определиться с параметрами, которым она должна соответствовать, чтобы нормально функционировать в сочетании с другим электрооборудованием автомобиля.
Очень часто задают вопрос – сколько нужно времени, что бы зарядить аккумулятор? Что бы хорошо ЗАРЯДИТЬ аккумулятор, его нужно заряжать 10-12 часов током, не превышающим 0,1 емкости аккумулятора.
Трудно переоценить роль и значение в автомобиле такого элемента, как аккумулятор.
Сел аккумулятор и не знаете что делать? Не беда!
Генератор – аккумулятор – стартер – цепь электрооборудования, бесперебойная работа которой обеспечивает запуск двигателя в мороз. Напомним, генератор заряжает аккумулятор, аккумулятор питает стартер, стартер запускает двигатель.
Обычно, аккумулятор емкостью, превышающей, рекомендованную производителями автомобилей, устанавливают, если автомобиль находится в зоне низких температур, либо при использовании дополнительного оборудования. В таком случае основным условием эксплуатации п
Использование таких батарей категорически запрещено во избежание поломки электрического оборудования автомобиля, поскольку внутреннее сопротивление у батарей отличается так же, как и характер реакции при отдаче и приеме заряда.Как правило, уровень электролита в аккумуляторе рекомендуется проверять 1 раз в 2 месяца, однако при жаркой температуре проверку необходимо проводить 1 раз в месяц.
Для повышения уровня электролита до нормы необходимо долить дистиллированную воду, но ни в коем случае не электролит. Помните, что при заряде уровень электролита повышается, поэтому, доливка больше необходимого может привести к выбросу электролита на пов
1) убедитесь в том, что двигатель донора заглушен; 2) возьмите провод (как на рисунке) и соедините плюс севшего АКБ и плюс АКБ донора красным проводом, минус АКБ донора с металлом двигателя ближе к генератору (стартеру), если это невозможно, то с минусом
При глубоком разряде необходимо не позднее двух дней совершить заряд аккумулятора от стационарного устройства
Электролит замерзает в зависимости от своей плотности, которая, в свою очередь, снижается при разряде аккумулятора, при этом снижается показатель удельного количества серной кислоты, вследствие чего образуется вода и электролит замерзает. Чем глубже разря
Как правило, на срок службы аккумулятора оказывает множество факторов, таких, как условия, при которых эксплуатируется аккумулятор от погодных до характера движения, состояние электрического оборудования и наличие дополнительных устройств в системе, регул
Не используйте разряженный аккумулятор, особенно в зимний период года, так как нагрузка зимой увеличивается из-за увеличения расхода энергии. Аккумулятор плохо переносит разряженное состояние, чем дольше он разряжен, тем интенсивнее разрушаются пластины.
Если это кальциевые (Ca/Ca) аккумуляторы, то они могут храниться от 8 до 12 месяцев, если гибридные (Ca/Sb) – 5 — 8 месяцев, малосурьмяные (Sb/Sb) – 3 — 5 месяцев. Не сливайте электролит при хранении. Храните батарею в заряженном состоянии. Срок хранения
Основной аккумулятор использовать не рекомендуется во избежание его глубокого разряда. Для подобных целей предлагаем использовать резервную аккумуляторную батарею
Проверка такого рода категорически запрещается во избежание повреждений кремниевых выпрямителей генератора, вызванных размыканием цепи, в которой протекает электрический ток. Эти повреждения снижают отдачу генератора и при неработающем двигателе аккумуля
Вес аккумулятора для автомобиля не маленький, и колеблется от 15 до 50 килограмм, в зависимости от емкости АКБ. Вес — также может являтсья показателем качества батареи, т.е. количества свинца, которое производитель потратил на ее изготовление.
Масса аккумулятора как правило представлена минусовой клеммой. Если быть технически корректным, то у аккумулятора массы нет, масса есть у автомобиля.
Как снять или заменить аккумулятор на автомобиле? Какие шаги нужно проделать, чтобы заменить авто аккумулятор? Как правильно установить аккумулятор? На эти вопросы мы ответим в нашей статье специально для сайта «Аккумуляторы Даром».
Иногда даже опытный автомобилист задается вопросом — как определить полярность аккумулятора? Здесь мы рассмотрим понятие полярности, узнаем как определить полярность аккумулятора и какая клемма является массой на вашем автомобиле, что будет если перепутал
Наверняка Вы можете припомнить случай, когда морозным утром в понедельник, спеша на работу, Вы падали на сиденье любимого автомобиля, вставляли ключ в замок зажигания и вместо довольного урчания двигателя слышали слабое «барахтанье» стартера. Безнадежно с
Какой аккумулятор лучше купить? Таким вопросом задаются многие автомобилисты. Для того, чтобы ответить на вопрос, аккумулятор какой фирмы лучше, необходимо разобраться в том как устроен аккумулятор и принцип работы аккумулятора на автомобиле.
Аккумулятор 60 А/ч 6 ст является самым распространенным среди АКБ. Такой аккумулятор подойдет и на Форд Фокус, и на ВАЗ, и на Шевроле Круз.
При эксплуатации аккумулятора рано или поздно приходится сталкиваться с его обслуживанием. Обслуживание аккумулятора всегда подразумевает знакомство с понятием напряжение аккумулятора и плотность электролита. Как проверить плотность, как поднять плотность
Часто случается, что для обслуживания или диагностики автомобильного аккумулятора необходим доступ к электролиту, что подразумевается собой снятие крышки.
С советских времен перед запуском двигателя многие опытные водители рекомендуют включать на 20-30 секунд дальний свет фар, для того, чтобы «автомобиль лучше заводился».
Почему аккумулятор разряжается и садится или не принимает заряд — этот вопрос рано или поздно интересует многих автомобилистов.
Гелевый и AGM аккумулятор. Устройство, технические характеристики, зарядка и восстановление
Сульфатация аккумулятора является одной из основных неисправностей аккумулятора. Что такое сульфатация аккумулятора, из-за чего она возникает и как убрать сульфатацию — все это мы расскажем в этой статье.
Пусковой ток – ток холодный прокрутки, который способна отдать батарея за единицу времени. Чем выше пусковой ток, тем быстрее стартер прокручивает коленчатый вал и лучше искра на свечах зажигания, т.е. выше вероятность успешного запуска двигателя.
Случается, что возникает необходимость зарядить аккумулятор, но при этом сам аккумулятор не полностью разряжен, или точнее, заряжен, но не полностью.
Вы когда-нибудь заглядывали внутрь автомобильных аккумуляторных батарей? А мы решили заглянуть «внутрь» производства АКБ. Единственное белорусское предприятие, которое выпускает аккумуляторы для легковых автомобилей, находится в Пинске и на 75% принадлежи
В 2012 году на автомобильный рынок страны вышел новый сегмент дешевых аккумуляторов — эконом. Где купить такие аккумуляторы, на что обратить внимание и сколько они прослужат — все это в нашей статье.
Когда мы готовили материал о системах start-stop (АР №2, 2013), то подивились троекратной цене особых аккумуляторов для этих систем. И правда, почему так дорого? За ответом я отправился на специальный завод Varta в Цвиккау, где производят батареи по техно
При зарядке или установке аккумулятора некоторые автомобилисты, несмотря на отличающийся размер разнополярных клемм, могут перепутать полярность и подключить минус к плюсу и, соответственно, плюс к минусу. Если подобный случай произошел с вами, то эта ста
Иногда утром, повернув ключ зажигания на любимом автомобиле, владелец может услышать тишину. Одна из причин этого может крытсья в аккумуляторе. Не топропитесь бежать за новым аккумулятором — попробуйте провести зарядку аккумулятора.
В данной статье мы рассмотрим как выбрать зарядное устройство для аккумулятора
Как полагают многие автомобилисты, современные аккумуляторы при замене не требуют смазки клемм, т.к. на них стоят современные токоотводы. Так ли это, мы рассмотрим в данной статье сайта «Аккумуляторы Даром».
Короткое замыкание АКБ является редким дефектом, но все же иногда с ним сталкиваются автомобилисты
В данной статье мы расскажем, какие приборы и инструменты понадобятся Вам для зарядки аккумулятора, поможем определиться с выбором зарядного устройства, подскажем, как измерить уровень заряда батареи, а также подробно опишем процесс зарядки. Все эти совет
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ 1.0-2004
Большинство современных автомобильных аккумуляторов с заводов изготовителей комплектуются встроенными глазками-индикаторами заряда аккумуляторной батареи. Также можно приобрести аккумулятор, в котором глазок является не встроенным, а съемным и вкручиваетс
Для того чтобы двигатель транспортного средства «заработал», его сначала необходимо запустить. Остались в далёком прошлом времена, когда водителю приходилось мучительно вращать рычаг стартера, чтобы запустить двигатель. Сегодня с этой неприятной обязаннос
На автомобилях, оборудованных системой Старт4стоп, в настоящее время могут применяться усовершенствованные АКБ с жидким электролитом. Такие АКБ обозначены надписью EFB на крышке. EFB — это аббревиатура от английского Enhanced Flooded Battery (улучшенная,
Маркировка автомобильного аккумулятора является обязательным условием выпуска АКБ. В зависимости от страны производителя маркировка АКБ может отличаться (6ст-60).
Аккумулятор – товар, дата изготовления которого существенно влияет на его потребительские характеристики. От свежести аккумулятора зависит его работоспособность и долговечность. Поэтому внимательные автовладельцы при покупке аккумулятора оценивают не толь
При продаже кислотного автомобильного аккумулятора честный продавец тестирует ее нагрузочной вилкой. Он показывает, что продает АКБ готовую к эксплуатации, а не залежавшуюся на складе полуразяженную батарею с первыми признаками сульфатации.
И только экзотические электромобили обходятся без «свинца», предпочитая литийионные источники электричества. Пробуем разобраться в перспективах источников питания для автомобилей.
Всё об автомобильных аккумуляторах
С технической точки зрения наиболее важными для аккумуляторной батареи являются три следующие характеристики: емкость, пусковая мощность и резервная емкость. Рассмотрим их более подробно.
Емкость выражается в ампер-часах (Ah) и характеризует способность аккумулятора давать определенный ток в течение определенного времени. Например, емкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.).
Пусковая мощность – это максимальная величина выходной мощности, которую аккумулятор способен выдавать в течение 30 секунд при температуре минус 18 градусов С. Этот показатель характеризует способность аккумулятора запускать холодный двигатель.
Резервная емкость показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25А. Т.е. другими словами данный параметр показывает, в течение какого времени аккумулятор способен заменять собой вышедший из строя генератор.
Как устроен автомобильный аккумулятор
Конструкция аккумулятора не менялась с доисторических времен — свинцовые пластины и кислота. Стандартный автомобильный аккумулятор состоит из шести 2-х вольтовых элементов, что дает на выходе 12 вольт. Каждый элемент состоит из свинцовых решетчатых пластин, покрытых активным веществом и погруженных в кислотный электролит. Отрицательные пластины покрыты мелкопористым свинцом, а положительные двуокисью свинца. Когда к аккумулятору подключают нагрузку, активное вещество вступает в химическую реакцию с сернокислотным электролитом, вырабатывая электрический ток. На пластинах при этом осаждается сульфат свинца, и электролит, соответственно, истощается. При зарядке эта реакция проходит в обратном направлении, и способность аккумулятора давать ток восстанавливается.
Автомобильный аккумулятор выполняет три функции: во-первых, он запускает двигатель, во-вторых, питает некоторые электрические устройства, например, сигнализацию и телефон, когда двигатель не работает. И, наконец, он «помогает» генератору, когда тот не справляется с нагрузкой.
Чего боится Аккумулятор?
Аккумулятор обычно находится в непосредственной близости от двигателя, который, как известно, при работе имеет привычку нагреваться. А аккумуляторы как раз высокой температуры не переносят. Ведь верхний предел рабочей температуры этих устройств — 100 градусов С, дальше электролит просто закипает. Но даже если температура и не достигает рокового предела, а только к нему приближается, срок службы батарей все равно снижается в три-четыре раза.
Другой серьезный враг аккумулятора — простаивание автомобиля в зимних «пробках”. Работающие одновременно вентилятор, фары, обогреватель заднего окна и стеклоочистители способны забрать больше тока, чем производит генератор. За 45 минут такой работы средний аккумулятор может истощиться настолько, что повторный запуск выключенного двигателя окажется уже невозможным. Для восстановления потребуется не меньше 30 минут нормальной езды, прежде чем можно будет снова остановиться.
Казалось бы, чтобы избавить аккумулятор от воздействия высоких температур в моторном отсеке, достаточно убрать аккумулятор подальше от двигателя. Однако в этом случае придется тянуть к стартеру более длинный провод, который будет «съедать» часть энергии, что потребует увеличить мощность аккумулятора. К тому же этот «ящик с кислотой» может оказаться в опасной близости к пассажирскому отсеку. И все же такие автопроизводители, как Audi, BMW, Jaguar и Rolls-Royse убрали аккумулятор из двигательного отсека, а недостатки наличия дополнительного провода уравновесили повышенной надежностью батареи.
Существуют и другие решения. Например, в Peugeot 406 установили аккумулятор с двойным корпусом. Между стенками прогоняется воздух, что предохраняет батарею от перегрева.
Почему они ломаются?
По причине простоты конструкции, в самом аккумуляторе ломаться особо нечему. По крайней мере, причины большинства неисправностей связаны не с дефектами самого аккумулятора, а с наличием дополнительного оборудования, например, сигнализации и мобильного телефона. Эти устройства особенно любят преподносить «сюрпризы» во время длительных стоянок автомобиля.
Хотя конечно и сам аккумулятор в процессе службы изнашивается и выходит из строя. Это происходит по причине коррозии пластин, обеднения их активного покрытия и истощения электролита. Обычно срок службы батареи составляет около четырех лет, но в большой степени это зависит от режима эксплуатации. Например, аккумулятор может быстрее выйти из строя из-за повышенной вибрации при его эксплуатации. После высокой температуры и электрической перегрузки, это — основная причина износа батарей. Механизм данного воздействия прост: любая «болтанка” постепенно стряхивает активное вещество с пластин. Поэтому проследите, чтобы аккумулятор был прочно закреплен.
Аккумулятор требует заботы
Уход за аккумулятором прост и на практике сводится к регулярным проверкам уровня электролита. Низкий уровень может свидетельствовать об излишней зарядке, что обычно вызвано неисправностью генератора. Если же электролита недостает только в одном из элементов, то выход из строя всего аккумулятора уже не за горами. В теплую погоду он еще кое-как поработает, но первые же холода его доканают.
Доливая аккумулятор, помните об одной особенности. Во время зарядки уровень электролита несколько повышается, поэтому доливать следует с учетом этого эффекта. А что может сотворить кислота, попавшая на корпус батареи или на детали кузова, легко представить.
Электрическая зарядка!
Ушли в прошли времена, когда аккумулятор просто подключали к зарядному устройству и оставляли на ночь. Зарядку аккумулятора нужно производить с определенной «скоростью”, иначе вас могут ожидать различные неприятности.
В идеале зарядный ток для обычной свинцово-кислотной батареи должен составлять 10% от ее ампер-часовой характеристики. Например, полностью разрядившийся аккумулятор емкостью 50 ампер-часов следует заряжать при силе тока 5 ампер в течение десяти часов. Зарядка должна проходить со снятыми крышками. Быстрее заряжать нельзя — это может привести к перегреву, а то и к закипанию электролита. Могут покоробиться и пластины, тогда аккумулятору — конец. Если же ваш аккумулятор герметичный, «не требующий ухода», то его приходится заряжать еще медленнее — не более 2,5% от ампер-часовой характеристики. Так, в том же примере полностью разрядившийся герметичный аккумулятор на 50 ампер-часов требует тока зарядки 1,25 ампер в течение 40 часов. Для частично разрядившихся аккумуляторов это время будет, конечно, меньше.
Подавляющее большинство современных зарядных устройств снабжено регулятором зарядного тока. Особенно удобно, если есть режим «снижающейся зарядки». В этом случае по мере заряжения аккумулятора зарядный ток автоматически уменьшается, что позволяет предотвратить возможный перезаряд.
Друг, дай «прикурить»!
При «севшем» аккумуляторе самым быстрым решением является запуск двигателя от внешнего источника. Для этого, помимо внешнего источника, нужен еще и кабель. Стартовые кабели выпускаются самых разнообразных видов, и часто автомобилисты покупают первый попавшийся на глаза комплект, не задумываясь о его качестве. Это очень прискорбно, так как качество стартовых кабелей зачастую бывает просто чудовищным — ведь в продажу поступает множество «левых», кустарно сделанных кабелей. Иногда, при первом же использовании, изоляция (а то и сама жила) кабеля плавится (ведь по нему течет большой ток). Если такой кабель и уцелел, то все равно он будет греться, отчего теряется энергия и возникает опасность пожара. Поэтому не экономьте и покупайте хорошие стартовые кабели «с репутацией».
Порядок соединения:
Соедините красный кабель с клеммой (+) на заряженном аккумуляторе.
Соедините другой конец красного кабеля с клеммой (+) на севшем аккумуляторе.
Соедините черный кабель с клеммой (-) на заряженном аккумуляторе.
Соедините другой конец черного кабеля с чистой точкой заземления на блоке двигателя или на шасси, главное — подальше от аккумулятора, карбюратора, топливных шлангов и т.п. В момент подсоединения будьте готовы к небольшой искре.
Следите, чтобы оба кабеля не касались движущихся деталей.
Запустите автомобиль с заряженным аккумулятором и дайте ему поработать не менее одной минуты.
Попробуйте запустить автомобиль с севшим аккумулятором. Если двигатель не заведется, то подождите несколько минут и повторите попытку. Если же заведется, то дайте ему поработать несколько минут в таком положении.
Выключите автомобиль с заряженным аккумулятором.
При отсоединении кабеля следуйте описанной выше процедуре в обратной последовательности.
какими могут быть аккумуляторы будущего / Mail.ru Group corporate blog / Habr
В последние годы мы часто слышали, что вот-вот — и человечество получит аккумуляторы, которые будут способны питать наши гаджеты неделями, а то и месяцами, при этом очень компактные и быстрозаряжаемые. Но воз и ныне там. Почему до сих пор не появились более эффективные аккумуляторы и какие существуют разработки в мире, читайте под катом.
Сегодня ряд стартапов близки к созданию безопасных компактных аккумуляторов со стоимостью хранения энергии около 100 долларов за кВт⋅ч. Это позволило бы решить проблему электропитания в режиме 24/7 и во многих случаях перейти на возобновляемые источники энергии, а заодно снизило бы вес и стоимость электромобилей.
Но все эти разработки крайне медленно приближаются к коммерческому уровню, что не позволяет ускорить переход с ископаемых на возобновляемые источники. Даже Илон Маск, который любит смелые обещания, был вынужден признать, что его автомобильное подразделение постепенно улучшает литий-ионные аккумуляторы, а не создаёт прорывные технологии.
Многие разработчики верят, что будущие аккумуляторы станут иметь совсем другую форму, строение и химический состав по сравнению с литий-ионными, которые в последнее десятилетие вытеснили иные технологии со многих рынков.
Основатель компании SolidEnergy Systems Кичао Ху (Qichao Hu), в течение десяти лет разрабатывавший литий-металлический аккумулятор (анод металлический, а не графитовый, как в традиционных литий-ионных), утверждает, что главная проблема при создании новых технологий хранения энергии заключается в том, что при улучшении какого-то одного параметра ухудшаются остальные. К тому же сегодня существует столько разработок, авторы которых громко утверждают о своём превосходстве, что стартапам очень трудно убедить потенциальных инвесторов и привлечь достаточно средств для продолжения исследований.
Согласно отчёту Lux Research, за последние 8—9 лет компания вложила в исследование хранения энергии около 4 млрд долларов, из которых стартапам, создающим «технологии нового поколения», в среднем досталось по 40 млн долларов. При этом Tesla вложила около 5 млрд долларов в Gigafactory, занимающуюся производством литий-ионных аккумуляторов. Такой разрыв очень трудно преодолеть.
По словам Герда Седера (Gerd Ceder), профессора в области материаловедения Калифорнийского университета в Беркли, создание маленькой производственной линии и решение всех производственных проблем для налаживания выпуска аккумуляторов обходится примерно в 500 млн долларов. Автопроизводители могут годами тестировать новые аккумуляторные технологии, прежде чем решить, приобретать ли создавшие их стартапы. Даже если новая технология выходит на рынок, нужно преодолеть опасный период наращивания объёмов и поиска клиентов. К примеру, компании Leyden Energy и A123 Systems потерпели неудачу, несмотря на перспективность их продуктов, поскольку финансовые потребности оказались выше расчётных, а спрос не оправдал ожиданий. Ещё два стартапа, Seeo и Sakti3, не успели выйти на массовые объёмы производства и значительный уровень дохода и были куплены за гораздо меньшие суммы, чем ожидали первичные инвесторы.
В то же время три основных мировых производителя аккумуляторов — Samsung, LG и Panasonic — не слишком заинтересованы в появлении инноваций и радикальных переменах, они предпочитают незначительно улучшать свою продукцию. Так что все стартапы, предлагающие «прорывные технологии», сталкиваются с основной проблемой, о которой они предпочитают не упоминать: литий-ионные аккумуляторы, разработанные в конце 1970-х, продолжают совершенствоваться.
Но всё же — какие технологии могут прийти на смену вездесущим литий-ионным аккумуляторам?
Литий-воздушные «дышащие» аккумуляторы
В литий-воздушных аккумуляторах в качестве окислителя используется кислород. Потенциально они могут быть в разы дешевле и легче литий-ионных аккумуляторов, а их ёмкость способна оказаться гораздо больше при сравнимых размерах. Главные проблемы технологии: значительная потеря энергии за счёт теплового рассеивания при зарядке (до 30 %) и относительно быстрая деградация ёмкости. Но есть надежда, что в течение 5—10 лет эти проблемы удастся решить. Например, в прошлом году была представлена новая разновидность литий-воздушной технологии — аккумулятор с нанолитическим катодом.
Зарядное устройство Bioo
Это устройство в виде специального горшка для растений, использующего энергию фотосинтеза для зарядки мобильных гаджетов. Причём оно уже доступно в продаже. Устройство может обеспечивать две-три сессии зарядки в день с напряжением 3,5 В и силой тока 0,5 А. Органические материалы в горшке взаимодействуют с водой и продуктами реакции фотосинтеза, в результате получается достаточно энергии для зарядки смартфонов и планшетов.
Представьте себе целые рощи, в которых каждое дерево высажено над таким устройством, только более крупным и мощным. Это позволит снабжать «бесплатной» энергией окружающие дома и будет веской причиной для защиты лесов от вырубки.
Аккумуляторы с золотыми нанопроводниками
В Калифорнийском университете в Ирвайне разработали нанопроводниковые аккумуляторы, которые могут выдерживать более 200 тыс. циклов зарядки в течение трёх месяцев без каких-либо признаков деградации ёмкости. Это позволит многократно увеличить жизненный цикл систем питания в критически важных системах и потребительской электронике.
Нанопроводники в тысячи раз тоньше человеческого волоса обещают светлое будущее. В своей разработке учёные применили золотые провода в оболочке из диоксида марганца, которые помещены в гелеобразный электролит. Это предотвращает разрушение нанопроводников при каждом цикле зарядки.
Магниевые аккумуляторы
В Toyota работают над использованием магния в аккумуляторах. Это позволит создавать маленькие, плотно упакованные модули, которым не нужны защитные корпуса. В долгосрочной перспективе такие аккумуляторы могут быть дешевле и компактнее литий-ионных. Правда, случится это ещё не скоро. Если случится.
Твердотельные аккумуляторы
В обычных литий-ионных аккумуляторах в качестве среды для переноса заряженных частиц между электродами используется жидкий легковоспламеняющийся электролит, постепенно приводящий к деградации аккумулятора.
Этого недостатка лишены твердотельные литий-ионные аккумуляторы, которые сегодня считаются одними из самых перспективных. В частности, разработчики Toyota опубликовали научную работу, в которой описали свои эксперименты с сульфидными сверхионными проводниками. Если у них всё получится, то будут созданы аккумуляторы на уровне суперконденсаторов — они станут полностью заряжаться или разряжаться всего за семь минут. Идеальный вариант для электромобилей. А благодаря твердотельной структуре такие аккумуляторы будут гораздо стабильнее и безопаснее современных литий-ионных. Расширится и их рабочий температурный диапазон — от –30 до +100 градусов по Цельсию.
Учёные из Массачусетского технологического института в содружестве с Samsung также разработали твердотельные аккумуляторы, превосходящие по своим характеристикам современные литий-ионные. Они безопаснее, энергоёмкость выше на 20—30 %, да к тому же выдерживают сотни тысяч циклов перезарядки. Да ещё и не пожароопасны.
Топливные ячейки
Совершенствование топливных ячеек может привести к тому, что смартфоны мы будем заряжать раз в неделю, а дроны станут летать дольше часа. Учёные из Пхоханского университета науки и технологии (Южная Корея) создали ячейку, в которой объединили пористые элементы из нержавеющей стали с тонкоплёночным электролитом и электродами с минимальной теплоёмкостью. Конструкция оказалась надёжнее литий-ионных аккумуляторов и работает дольше них. Не исключено, что разработка будет внедрена в коммерческие продукты, в первую очередь в смартфоны Samsung.
Графеновые автомобильные аккумуляторы
Многие специалисты считают, что будущее — за графеновыми аккумуляторами. В компании Graphenano разработали аккумулятор Grabat, который может обеспечить запас хода электромобиля до 800 км. Разработчики утверждают, что аккумулятор заряжается всего за несколько минут — скорость зарядки/разрядки в 33 раза выше, чем у литий-ионных. Быстрая разрядка особенно важна для обеспечения высокой динамики разгона электромобилей.
Ёмкость 2,3-вольтового Grabat огромна: около 1000 Вт⋅ч/кг. Для сравнения, у лучших образцов литий-ионных аккумуляторов — на уровне 180 Вт⋅ч/кг.
Микросуперконденсаторы, изготовленные с помощью лазера
Учёные из Университета Райса добились прогресса в разработке микросуперконденсаторов. Один из главных недостатков технологии — дороговизна изготовления, но применение лазера может привести к существенному удешевлению. Электроды для конденсаторов вырезаются лазером из пластикового листа, что многократно снижает трудоёмкость производства. Такие аккумуляторы могут заряжаться в 50 раз быстрее литий-ионных, а разряжаются медленнее используемых сегодня суперконденсаторов. К тому же они надёжны, в ходе экспериментов продолжали работать даже после 10 тыс. сгибаний.
Натрий-ионные аккумуляторы
Группа французских исследователей и компаний RS2E разработала натрий-ионные аккумуляторы для ноутбуков, в которых используется обычная соль. Принцип работы и процесс изготовления держатся в секрете. Ёмкость 6,5-сантиметрового аккумулятора — 90 Вт⋅ч/кг, что сравнимо с массовыми литий-ионными, но он выдерживает пока не более 2 тыс. циклов зарядки.
Пенные аккумуляторы
Другая тенденция в разработке технологий хранения энергии — создание трёхмерных структур. В частности, компания Prieto создала аккумулятор на основе субстрата пенометалла (меди). Здесь нет легковоспламеняющегося электролита, у такого аккумулятора большой ресурс, он быстрее заряжается, его плотность в пять раз выше, а также он дешевле и меньше современных аккумуляторов. В Prieto надеются сначала внедрить свою разработку в носимую электронику, но утверждают, что технологию можно будет распространить шире: использовать и в смартфонах, и даже в автомобилях.
Быстрозаряжаемый «наножелток» повышенной ёмкости
Ещё одна разработка Массачусетского технологического института — наночастицы для аккумуляторов: полая оболочка из диоксида титана, внутри которой (как желток в яйце) находится наполнитель из алюминиевой пудры, серной кислоты и оксисульфата титана. Размеры наполнителя могут меняться независимо от оболочки. Применение таких частиц позволило в три раза увеличить ёмкость современных аккумуляторов, а длительность полной зарядки снизилась до шести минут. Также снизилась скорость деградации аккумулятора. Вишенка на торте — дешевизна производства и простота масштабирования.
Алюминий-ионный аккумулятор сверхбыстрой зарядки
В Стэнфорде разработали алюминий-ионный аккумулятор, который полностью заряжается примерно за одну минуту. При этом сам аккумулятор обладает некоторой гибкостью. Главная проблема — удельная ёмкость примерно вдвое ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов. Хотя, учитывая скорость зарядки, это не так критично.
Alfa battery — две недели на воде
Если компании Fuji Pigment удастся довести до ума свой алюминий-воздушный аккумулятор Alfa battery, то нас ждёт появление носителей энергии, ёмкость которых в 40 раз больше ёмкости литий-ионных. Более того, аккумулятор перезаряжается доливкой воды, простой или подсоленной. Как утверждают разработчики, на одном заряде Alfa сможет работать до двух недель. Возможно, сначала такие аккумуляторы появятся на электромобилях. Представьте себе автозаправку, на которую вы заезжаете за водой.
Аккумуляторы, которые можно сгибать, как бумагу
Компания Jenax создала гибкий аккумулятор J.Flex, похожий на плотную бумагу. Его даже можно складывать. К тому же он не боится воды и потому очень удобен для использования в одежде. Или представьте себе наручные часы с аккумулятором в виде ремешка. Эта технология позволит и уменьшить размер самих гаджетов, и увеличить носимый объём энергии. Другой сценарий — создание гибких складных смартфонов и планшетов. Нужен экран побольше? Просто разверните сложенный вдвое гаджет.
Как утверждают разработчики, тестовый образец выдерживает 200 тыс. складываний без потери ёмкости.
Эластичные аккумуляторы
Над созданием гибких носителей энергии работают во многих компаниях. А команда учёных из Университета штата Аризона пошла дальше и с помощью особой механической конструкции создала аккумулятор в виде эластичной ленты. Не исключено, что идея будет развита и позволит встраивать аккумуляторы в одежду.
Мочевой аккумулятор
В 2013 году Фонд Билла Гейтса вложился в продолжение исследований Bristol Robotic Laboratory по созданию аккумуляторов, работающих на моче. Весь цимес в использовании «микробных топливных ячеек»: в них содержатся микроорганизмы, расщепляющие мочу и вырабатывающие электричество. Кто знает, возможно, скоро поход в туалет будет не только потребностью, но и в буквальном смысле полезным занятием.
Ryden — углеродные аккумуляторы с быстрой зарядкой
В 2014 году компания Power Japan Plus сообщила о планах по выпуску аккумуляторов, в основе которых лежат углеродные материалы. Их можно было производить на том же оборудовании, что и литий-ионные. Углеродные аккумуляторы должны работать дольше и заряжаться в 20 раз быстрее литий-ионных. Был заявлен ресурс в 3 тыс. циклов зарядки.
Органический аккумулятор, почти даром
В Гарварде была создана технология органических аккумуляторов, стоимость производства которых составляла бы 27 долларов за кВт⋅ч. Это на 96 % дешевле аккумуляторов на основе металлов (порядка 700 долларов за кВт⋅ч). В изобретении применяются молекулы хинонов, практически идентичные тем, что содержатся в ревене. По эффективности органические аккумуляторы не уступают традиционным и могут без проблем масштабироваться до огромных размеров.
Просто добавь песка
Эта технология представляет собой модернизацию литий-ионных аккумуляторов. В Калифорнийском университете в Риверсайде вместо графитовых анодов использовали обожжённую смесь очищенного и измельчённого песка (читай — кварца) с солью и магнием. Это позволило повысить производительность обычных литий-ионных аккумуляторов и примерно втрое увеличить их срок службы.
Быстрозаряжаемые и долгоживущие
В Наньянском технологическом университете (Сингапур) разработали свою модификацию литий-ионного аккумулятора, который заряжается на 70 % за две минуты и служит в 10 раз дольше обычных литий-ионных. В нём анод изготовлен не из графита, а из гелеобразного вещества на основе диоксида титана — дешёвого и широко распространённого сырья.
Аккумуляторы с нанопорами
В Мэрилендском университете в Колледж-Парке создали нанопористую структуру, каждая ячейка которой работает как крохотный аккумулятор. Такой массив заряжается 12 минут, по ёмкости втрое превосходит литий-ионные аккумуляторы такого же размера и выдерживает около 1 тыс. циклов зарядки.
Генерирование электричества
Энергия кожи
Тут речь идёт не столько об аккумуляторах, сколько о способе получения энергии. Теоретически, используя энергию трения носимого устройства (часов, фитнес-трекера) о кожу, можно генерировать электричество. Если технологию удастся достаточно усовершенствовать, то в будущем в некоторых гаджетах аккумуляторы станут работать просто потому, что вы носите их на теле. Прототип такого наногенератора — золотая плёнка толщиной 50 нанометров, нанесённая на силиконовую подложку, содержащую тысячи крошечных ножек, которые увеличивают трение подложки о кожу. В результате возникает трибоэлектрический эффект.
uBeam — зарядка по воздуху
uBeam — любопытный концепт передачи энергии на мобильное устройство с помощью ультразвука. Зарядное устройство испускает ультразвуковые волны, которые улавливаются приёмником на гаджете и преобразуются в электричество. Судя по всему, в основе изобретения лежит пьезоэлектрический эффект: приёмник резонирует под действием ультразвука, и его колебания генерируют энергию.
Схожим путём пошли и учёные из Лондонского университета королевы Марии. Они создали прототип смартфона, который заряжается просто благодаря внешним шумам, в том числе от голосов людей.
StoreDot
Зарядное устройство StoreDot разработано стартапом, появившимся на базе Тель-Авивского университета. Лабораторный образец смог зарядить аккумулятор Samsung Galaxy 4 за 30 секунд. Сообщается, что устройство создано на базе органических полупроводников, изготовленных из пептидов. В конце 2017 года в продажу должен поступить карманный аккумулятор, способный заряжать смартфоны за пять минут.
Прозрачная солнечная панель
В Alcatel был разработан прототип прозрачной солнечной панели, которая помещается поверх экрана, так что телефон можно заряжать, просто положив на солнце. Конечно, концепт не идеален с точки зрения углов обзора и мощности зарядки. Но идея красивая.
Год спустя, в 2014-м, компания Tag Heuer анонсировала новую версию своего телефона для понтов Tag Heuer Meridiist Infinite, у которого между внешним стеклом и самим дисплеем должна была быть проложена прозрачная солнечная панель. Правда, непонятно, дошло ли дело до производства.
Аккумуляторные батареи. Виды и устройство. Применение
АКБ или аккумуляторные батареи – это оборудование, которое состоит из нескольких аккумуляторов. Оно может накапливать, хранить и расходовать энергию. Благодаря обратимости химических процессов, происходящих внутри аккумулятора, такие устройства могут заряжаться и разряжаться многократно.
Сфера применения аккумуляторов весьма обширна. Они применяются в автомобилях и различной бытовой технике, например, в пультах ДУ и ноутбуках. Но также и в качестве резервных источников питания в медицинской сфере, производстве, космической отрасли, дата-центрах.
Виды и типы АКБ
Сегодня производят около 30 типов аккумуляторов. Такое большое количество обуславливается возможностью применять в качестве электродов и электролитов различные химические элементы. Именно от материала электрода и состава электролита зависят все характеристики аккумулятора.
Мы не будем приводить все типы, а лишь дадим небольшую таблицу с описанием наиболее распространенных:
Устройство
1 — Отрицательный электрод
2 — Разделительный слой
3 — Положительные электроды
4 — Отрицательный контакт
5 — Предохранительный клапан
6 — Положительные электроды
7 — Положительный контакт
Аккумуляторные батареи состоят из нескольких банок аккумуляторов, соединенных либо параллельно, либо последовательно. Последовательное соединение применяют в целях увеличения напряжения, а параллельное для увеличения силы тока.
Каждый из отдельно взятого аккумулятора в АКБ состоит из двух электродов и электролита, помещенных в корпус из специального материала.
Электрод с отрицательным зарядом – анод, с положительным зарядом – катод. Анод содержит восстановитель, катод – окислитель. Внутри корпуса аккумулятора стоит разделительная пластина, которая не позволяет электродам замыкаться.
Электролит – водный раствор, в который погружены оба электрода.
При разрядке аккумулятора восстановитель анода начинает окисляться и выделяются электроны. Электроны затем попадают в электролит и оттуда движутся к катоду, при этом создавая разрядный ток. Попадая в катод электроны восстанавливают его окислитель. Простыми словами можно описать процесс так: электроны идут от отрицательного электрода к положительному и создают разрядный ток.
При зарядке аккумулятора электроды меняются своим химическим составом и происходит обратная реакция. Электроны здесь двигаются от положительного анода к отрицательному катоду.
Особенности разных типов АКБ
Свинцово-кислотные аккумуляторы
Разработан Гастоном Планте в 19 веке. Эти аккумуляторные батареи сегодня наиболее актуальны благодаря дешевизне и универсальности. Сфера их применения обширна ввиду большого количества разновидностей этого типа. В качестве отрицательно заряженных электродов здесь используется оксид свинца. Положительные электроды выполняются из свинца. Электролит – серная кислота.
У свинцовых-кислотных батарей есть следующие разновидности:
- LA – аккумуляторы с напряжением 6 или 12 Вольт. Традиционное устройство для осуществления запуска двигателей автомобилей. Требуют постоянного обслуживания и вентиляции.
- VRLA – напряжением 2, 4, 6 или 12 Вольт. Клапанно-регулируемая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея. Как видно из названия этот АКБ укомплектован разгрузочным клапаном. Его роль – минимизировать выделение газа и расход воды. Такие батареи можно устанавливать в жилых помещениях.
- AGM VRLA – как и предыдущий тип оснащен клапаном, но имеет совсем другие свойства. В аккумуляторах, сделанных по технологии AGM роль сепаратора играет стекловолокно. Его микропоры пропитаны жидким электролитом. Такие АКБ не требуют обслуживания и устойчивы к вибрациям.
- GEL VRLA – подвид свинцово-кислотных аккумуляторов с гелеобразным электролитом. Благодаря этому увеличен их ресурс заряда/разряда. Не требуют обслуживания.
- OPzV – герметичные аккумуляторы используемые в области телекоммуникации и для аварийного освещения. Электролит, как и в предыдущем случае гелевый. В электродах содержится кальций, благодаря которому срок службы такого типа батарей – 20 лет.
- OPzS – катод таких аккумуляторов имеет трубчатую структуру. Это существенно повышает циклический ресурс этого типа батарей. Служит также около 20 лет. Выпускается в виде АКБ с напряжением от 2 до 125 В.
Литий-ионные аккумуляторы
Был впервые выпущен Sony в 1991 году и с тех пор активно применяется в бытовой технике, электронных устройствах. Практически все мобильные телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры оснащены таким видом батарей. Роль катода здесь играет литий-ферро-фосфатная пластина. Отрицательный анод – каменноугольный кокс. Положительный ион лития переносит заряд в таких батареях. Он может проникать в кристаллическую решетку других материй и образовывать с ними химическую связь. Преимуществом этого типа является высокая энергоемкость, низкий саморазряд и отсутствие нужды в обслуживании.
Литий-ионные аккумуляторные батареи также, как и их свинцовые аналоги имеют большое количество подтипов. В данном случае подтипы отличаются между собой составом катода и анода. Напряжение литий-ионных аккумуляторов варьируется в пределах от 2,4 до 3,7 В.
Одним из самых известных подтипов является литий-полимерные аккумуляторные батареи. Они появились сравнительно недавно и быстро завоевал популярность. Она обусловлена тем, что в литий-полимерных батареях используется твердый полимерный электролит. Это позволяет создавать батареи любой формы. При этом стоимость этих батарей всего лишь на 15% выше обычных литий-ионных.
Похожие темы:
Все что нужно знать об аккумуляторных батареях (АКБ)
Все что нужно знать об аккумуляторных батареях (АКБ)Немного истории
Все аккумуляторы похожи друг на друга как родные братья: большая банка с кислотой, из которой торчат два свинцовых токовода. Принцип действия всех современных аккумуляторов одинаков. Он не изменился за последние 147 лет с того момента как впервые в 1860 году Гастон Планте подарил Французской Академии наук первую аккумуляторную батарею. Ее активная площадь занимала 10 квадратных метров и такой аккумулятор требовал для подзарядки месяцы, а то и годы.
Удивительно, но несмотря на все разговоры ученых о том, что мы стоим на пороге революции в накопителях тока, их принципиальная конструкция остается неизменной. Напрочь презирая новомодные кадмиево-никелевые системы и загадочные «топливные ячейки» автомобилисты всего мира используют все ту же кислоту и тот же свинец.
Тем не менее отличия современных аккумуляторов от тех, что использовал Гастон Планте почти так же велики, как и разница между дешевыми конструкциями, в которых действительно только банка с кислотой и больше ничего и сложными системами, вобравшими в себя технический опыт прошедших 147 лет. Усовершенствования аккумуляторных батарей произошли в области материала пластин, общей конструкции и, в частности, решении вопроса сбора и возвращения испаряющейся воды (системы кондиционирования).
Материал пластин аккумуляторов
Чистый свинец, из которого первоначально делались и пластины и паста практически непригоден при современной поточной технологии изготовления аккумуляторов. Для изготовления решетчатой структуры (обычно литьем) и последующего нанесения пасты нужен материал с более высокими механическими свойствами. Для их достижения в свинец добавляли сурьму.
Легирование свинца сурьмой, обычно от 6 до 12 %, приводит к тому, что гидролиз воды (электролитическое разложение на водород и кислород) происходит уже при 12 В. Это означает, что даже при нормальном состоянии электрической системы автомобиля вода постоянно расходуется, улетучиваясь в воздух в виде газа. Не нужно быть экспертом, чтобы понять, что при неисправностях электросистемы автомобиля, ведущих к повышению и скачкам напряжения в ней, этот процесс многократно усиливается.
Это было привычно и понятно и аккумулятор у советских автомобилистов прочно ассоциировался с необходимостью по крайней мере раз в год откручивать крышки и проверять уровень воды. Если ее было недостаточно и на ее поверхности проявлялись верхние края решетки, необходимо было искать дистиллированную воду, спрашивать у друзей или соседей по гаражу странный предмет под названием денсиметр (похож на клизму со встроенным поплавком) и пускаться в домашние химические опыты. Теперь внимание, попробуйте запомнить! Ни в коем случае нельзя вливать воду в серую кислоту, только наоборот. Иначе может произойти минивзрыв и не только ваши джинсы будут прожжены кислотой (вполне нормально, было хоть раз с каждым), вам практически гарантированы тяжелые травмы и ожоги.
Лень и чувство самосохранения автолюбителей Запада заставили их решить проблему испарения воды. Если количество сурьмы свести к минимуму или заменить ее другим элементом, то аккумулятор можно сделать практически необслуживаемым. Американцы из фирм Delco Remy и GNB в 50-е годы реализовали так называемый кальциевый свинец, а европейцы — малосурьмянистый (Baren, Varta, Bosch). Полученные в результате конструкции обеспечивали стойкость к гидролизу при напряжениях до 16 В и выше, а значит при нормально работающей электросистеме (напряжения в пределах 14 В) вода практически не испаряется и аккумулятор можно сделать герметично закрытым на все время его эксплуатации.
Таким образом, сегодня различают четыре основных разновидности аккумуляторов — «классические» обслуживаемые (сурьмянистый свинец), малосурьмянистые, кальциевые и гибридные (комбинированные). В последних отрицательные пластины делают из кальциевого свинца, а положительные из малосурьмянистого. Такой выбор, как вы догадываетесь, не случаен. При всех достоинствах кальциевых аккумуляторов (они — панацея от практически любых бед, согласно рекламе фирм-производителей) один «смертельный» недостаток у них все-таки есть. При длительной глубокой разрядке их положительные пластины покрываются сульфатом кальция, блокирующего электрохимические реакции. Этот процесс, в отличие от образования знаменитого сульфата свинца, необратим.
От чего «умирают» аккумуляторы
«Две вещи в жизни неизбежны — смерть и налоги» — говаривал один знаменитый американец. Россияне успешно оспорили вторую часть этого высказывания, но вот с первой дела обстоят сложнее. Так же как и люди, аккумуляторы умирают. Все, независимо от того, сколько они стоили при жизни.
Главной причиной смерти аккумуляторов является физика электрохимического процесса зарядки и разрядки.
Получая и отдавая ток, пластины с нанесенной на них пастой расширяются и сжимаются. Это происходит циклично много сотен и тысяч раз и в результате происходит механическое разрушение их структуры. Нанесенная на решетчатые пластины паста опадает с них, скапливаясь на дне. Как результат, еще до того как рабочие поверхности оголятся и потеряют способность удерживать заряд, накопившийся шлам замкнет положительные и отрицательные пластины.
Временное решение существует. Первоначально на дне аккумуляторов делались дополнительные емкости-отстойники, перегороженные ребрами, в которые собирался шлам. Дальнейшие труды конструкторов и разработчиков привели к появлению конвертов-сепараторов. Сепараторы, как следует из названия, разделяют отрицательные и положительные пластины. Выполненные из пористого материала (полиэтилен в последнее время), они как губка пропитаны электролитом и позволяют пластинам быть расположенными практически вплотную друг к другу.
Это значительно уменьшает размеры аккумуляторов и повышает их стойкость к механическим нагрузкам, ведь теперь внутри их находятся плотно упакованные «пакеты», а не болтающиеся решетки. Дальше, если сепараторы закрыть с трех сторон, они превращаются в своеобразные конверты, в которых и накапливается опадающая с поверхности каждой пластины отработанная свинцовая паста. В результате этого потребность в отстойнике отпадает, пакеты пластин можно фиксировать прямо на дне, что еще больше повышает стойкость и сопротивляемость к вибрациям и ударам. Высвобождается также дополнительное пространство по высоте. Его используют, создавая дополнительные резервы электролита (повышает общее время жизни аккумулятора) и систему конденсирования и сбора испаряющейся воды (см. предыдущую скобку).
Аккумуляторы одинаково боятся перезаряда и глубокой разрядки.
В первом случае происходит интенсивное окисление, разрушение и осыпание материала положительных пластин, а во втором начинается оплывание пасты с отрицательных решеток. Перезаряд может наступить как на работающем автомобиле в случае неисправности электросистемы, так и при стационарной зарядке аккумулятора, когда вы отвлеклись, забыли, в общем прозевали момент, когда он начал бурлить, интенсивно разлагая воду. Кальциевые и гибридные аккумуляторы в гораздо меньшей степени подвержены этой угрозе потому, что состав их свинца обеспечивает свойства своеобразной «самовыключаемости» — они перестают принимать ток когда заряжены на 95-97 %.
Глубокая разрядка происходит чаще всего по вине электросистемы (неисправный генератор), по причине ослабленного ремня генератора, окисления многочисленных контактов, а также замыканий на корпус, когда ток идет не к батарее, а на нагревание окружающего воздуха всей массой автомобиля. Возникшие неполадки легко заметить по неожиданно появившимся проблемам пуска двигателя. Устраняются они стационарной зарядкой, а также поиском и устранением собственно причины потери тока.
При разрядке опасны здесь не только долгосрочные последствия (разрушение отрицательных пластин). Вполне реально перейти за «границу невосстанавливаемости» — 2 В, когда аккумулятор уже нельзя будет зарядить никакими самыми умными зарядными устройствами. Другая ситуация более простая, но не менее опасная. Электролит разряженного аккумулятора стремительно стремится превратиться в обычную воду, а она, как известно, замерзает при минусовой температуре. Так вот, если заряженный аккумулятор вполне сносно переносит морозы потому, что серная кислота не замерзает, то в разряженном варианте он вполне может «рвануть», не выдержав очередной морозной ночи.
Выбор аккумуляторной батареи
Главным критерием при выборе аккумулятора является его емкость.
Автомобилестроители тщательно подбирают все компоненты электрической системы, включая генератор и аккумулятор по совместимости друг с другом так, чтобы получить баланс. Исходным параметром здесь является двигатель — его объем и количество навесных агрегатов, включая компрессор кондиционера, которые в сумме и определяют с какой силой все это необходимо будет прокручивать при старте. С другой стороны, генератор должен будет заряжать и этот аккумулятор и подавать достаточно тока на остальные, в том числе и вспомогательные системы — отопители, стеклоподъемники и т.д.
«маленьким» по емкости, по сравнению с током генератора. При этом батарея будет постоянно получать больше тока, чем ей надо для нормальной зарядки. В случае обратном, при покупке «танкового» аккумулятора для вашего «Жигуленка» он, безусловно, будет «голодать» и находиться в состоянии недостаточной заряженности. Опасности и разрушительное влияние пере- и недо- заряженности подробно описаны в предыдущей части этой статьи. Вывод прост: если производитель вашего автомобиля определил ему аккумулятор в 36, 54 или 72 ампер-часа — старайтесь найти замену как можно более точно повторяющую оригинал.
В мире распространены три с половиной стандарта аккумуляторов: европейский, японский, североамериканский и южноамериканский, последний, впрочем сделан на основе первого и практически его повторяет. Различия здесь касаются формы, а не содержания, сложились исторически также, как, например «левый руль» в Японии и также не поддаются логическому объяснению.
Американский стандарт предполагает тоководы, расположенные не на верхней крышке аккумулятора, а сбоку и, к тому же, имеющие конструкцию «резьба во-внутрь». Таким образом, купив Jeep Cherokee или Chevrolet Suburban и уехав на нем далеко от цивилизации (от нормальных магазинов запчастей) вы можете столкнуться с ситуацией когда продаваемые в магазинах аккумуляторы несовместимы с электрическими проводами автомобиля. Настоятельно рекомендуем не резать последние и не изобретать самодельных переходников — электрическая система не любит подобных грубых вторжений. Придется искать настоящий «американский» аккумулятор.
Похожая ситуация с японскими автомобилями. Создавая крошечные транспортные средства, японские конструкторы настолько плотно заполнили подкапотное пространство, что и аккумуляторная батарея стала уже своих европейских и американских собратьев. Покупая «настоящий» (не европейской сборки) японский или корейский автомобиль надо быть готовым к тому, что на положенное ему место встанет только «фирменный» агрегат. Альтернативой является разгром и перестройка подкапотного пространства, что легче и дешевле — решать вам.
При выборе аккумулятора необходимо правильно прочитать его параметры, записанные на его этикетке. Встречаются, например, такие условные обозначения и сокращения:
12V, 55Ah, R.C. 90 min, LOAD TEST 200 A, CCA (-18 C): BCI 400, IEC 275, DIN 255
12V — номинальное напряжение 12 Вольт;
55 Ah — емкость аккумулятора, в данном случае 55 ампер/часов.
Емкость, по определению, это сколько электричества «помещается» в аккумуляторе. Причем размеры (длина-ширина-высота) здесь не так важны как особенности конструкции и, следовательно, внутренние возможности накапливать энергию. Для сравнения это можно представить в виде ящика, в который можно поставить 3-х литровую банку и тогда емкость будет от 0 до 3 литров, или 1 литровую, и тогда тот же показатель будет ограничен цифрой 1.
Для определения емкости аккумулятора полностью заряженную батарею разряжают низким током (в случае 55-го аккумулятора — порядка 2,75А) при температуре электролита в 25 С на протяжении 20 часов, при этом в конце такой разрядки напряжение на полюсах аккумулятора не должно быть ниже 10,5 Вольт. Таким образом, 100-амперный аккумулятор должен «выдавать на гора» ток в 5А на протяжении 20 часов так, чтобы после разрядки этим током его напряжение не опустилось ниже 10,5 Вольт.
R.C. 90 min. — Резервная емкость (Reserve Capacity) — 90 минут.
Резервная емкость — это время (в минутах), в течение которого аккумулятор способен поддерживать напряжение не ниже 10,5 вольт при токе разрядки в 25А.
Физическое значение резервной емкости — это время, которое можно проехать ночью при минимальной электрической нагрузке автомобиля при неработающем аккумуляторе.
LOAD TEST 200 A — Нагрузочный тест 200 А.
Нагрузочный тест показывает исправен ли аккумулятор и способен ли он держать нагрузку, необходимую для пуска двигателя. Для проверки к тоководам присоединяют сопротивление, соответствующее сопротивлению электрической системы при пуске автомобиля. В бытовых и гаражных условиях это пробник (устройство N Э108, не путать с Э107!). После примерно 15 секунд под нагрузкой аккумулятор должен давать напряжение не меньше 9,5 вольт при температуре 21 С. О той энергии, которую высвободил за эти секунды аккумулятор говорит раскалившееся до красна сопротивление пробника. Чем меньше (по емкости) аккумулятор, тем меньший по размеру двигатель он должен крутить и, соответственно меньше нагрузочный тест. Точное его значение (в нашем случае — 200 А) указано на этикетке.
CCA (-18 C): BCI 400, IEC 275, DIN 255 — Ток холодного пуска (Cold Cranking Amperes).
Важнейший показатель, говорящий о том, насколько мощный ток выдаст аккумулятор в условиях зимнего пуска. Для его определения батарею выдерживают несколько часов при температуре -18 С (0 F) и замеряют ток, который она затем выдает на протяжении 30 секунд.
Ток холодного пуска измеряется по трем разным методикам: BCI (Battery Council International), IEC (International Electrotechnical Commission и DIN (Deutche Industri Normen). Отличаются они деталями (30, 60 или 150 секунд, 7,2, 8,4 или 6,0 вольт конечное напряжение) и , как результат, определяют различные итоговые значения. То, как производители аккумуляторов наносят их на этикетки и является последним тестом качественности батарей. Серьезные фирмы указывают все три значения, а сомнительные компании — только один, конечно же самый большой, и, как правило, без его расшифровки.
P.S. Спасибо BSAOR за текстовку!!!