Последняя оставленная запись:
Немного про аккумуляторы
2010-10-16 02:17:25 (читать в оригинале)
Возможно, наиболее широко используемых сегодня, зависящих от времени источник питания электрического аккумулятора. В конце концов, батареи не только электрическим, но также гидравлические, пневматические, механические (например, весной механические часы). Электрические аккумуляторы имеют оптимальные характеристики по сравнению с другими типами накопителей энергии - они легче и компактнее без движущихся частей, больше, экономить энергию без потерь, они имеют достаточно высокую эффективность. Таким образом, они нашли применение в различных электрических приборов и оборудования. В качестве основного источника питания батарей, используемых в портативных компьютерах, мобильных и радиотелефонов, фото и видео камер, а копию - в источники бесперебойного питания, а также в большинстве устройств с CMOS-памяти. Это ваш компьютер в BIOS, и настройки каналов на телевизоре и видеомагнитофон. И даже в мобильный телефон второй небольшой аккумулятор, который сохраняет свои настройки, когда основной аккумулятор удален. Но в этом процессе, особенно с ненадлежащим использованием, батарея может потерять свои свойства. Как восстановить аккумулятор, мы обсудим в этой статье.
Принцип действия аккумулятора
Батарея (от лат Accumulatio -. Накопления) - накопитель энергии для последующего использования. Электрический аккумулятор (больше - только "батареи") накапливает энергию через обратимый процесс химической - преобразует электрическую энергию во время зарядки в химическую, а затем по мере необходимости дает ее до потребителя. Аккумулятор представляет собой набор из последовательно соединенных аккумуляторов, и может быть дополнительно оборудован встроенным логических элементов, датчиков температуры и предохранители, которые контролируют процесс зарядки.
Основные принципы химических источников электрического тока были обнаружены в конце 18-го века, все современные аккумуляторы сделаны на их основе, и дизайн с тех пор не изменилась - там были только новых материалов и технологий, которые снизили размер и рост емкость батареи.
Если электролита (кислоты, щелочи, или соли, и расплавленные соли, которые содержат свободные ионы - часть молекул с положительным или отрицательным зарядом) для загрузки двух электродов из разных материалов (с различными химический потенциал), то они начнут осаждения заряженных ионов. В этом случае, анод - электрод с отрицательным потенциалом химического вещества (например, графитовый стержень) - будет сдан на хранение положительные ионы (катионы), и он становится положительным полюсом батареи. Соответственно, второй электрод - катод (например, цинк) - будет располагаться отрицательные ионы (анионы), и он становится отрицательным полюсом. Этот процесс электрохимической редокс называется "оцинкованной" (в честь Луиджи Гальвани - итальянский ученый, который обнаружил появление разности потенциалов металлов в контакте с электролитом). Основываясь на этой работе гальванической батареи - как одноразовые (элементы "первого порядка" элементы Leklanshe) и аккумуляторные (элементы "второго рода" - батареи), а также топливные элементы, в которых электролит для реакции непрерывно подается .
Перезарядка
Зарядка аккумуляторов возможна благодаря обратимости химических процессов путем пропускания электрического тока. В результате процесс восстановления материала электрода и насыщения электролитом (возвращение электродов, нанесенных на ионы в растворе). Поскольку химические процессы окислительно-восстановительных довольно медленно и сопровождаются выделением тепла (батареи во время зарядки и быстрого выполнения подогревом, кислота может быть вареной, и литий - даже не взорвалась), то заряда достаточно длительный процесс (8 -16 часов). Естественно, что и дает энергию непосредственно батареи не способны. Это отличает их от конденсаторов, которые не гальванических элементов - они просто накапливать заряд на поверхности пластины намного меньше, чем можно хранить электролита в той же степени, но могут оплатить весь заряд почти мгновенно.
Типы батарей
Наиболее распространенные батареи кислой (например, автомобиль) и "сухой" (для портативных компьютеров, сотовых телефонов и т.д.), где электролит либо закрытых или связанных в твердый материал или в гель-состояние. Среди отечественных клетки батареи сегодня являются наиболее распространенными из трех типов: никель-кадмиевые (Ni-Cd), никель-металл-гидридные (Ni-MH) и литий-ионные (Li-Ion).
Никель-кадмиевые батареи анода никеля и кадмия катода, рабочее напряжение 1,2 В. Несмотря на низкий потенциал Ni-Cd элементов (порядка 0.5-1 А для элементов формата АА - "пальчиковые батарейки), они имеют свои преимущества. Они имеют низкое внутреннее сопротивление, поэтому может подавать на выход достаточно сильный ток без падения напряжения до полной разрядки, обеспечивает большое количество циклов заряда / разряда (500-1000). Но использование кадмия в электролиза процесс выделения водорода, который может вызвать взрыв. Для предотвращения разрушения аккумулятора корпус делает его отверстия, через которое избыток водорода. По этой причине мы не можем герметичный, эти элементы, и батареи случае делать с отверстиями. Кроме того, кадмий токсичен и должны быть переработаны после удаления. Никель-кадмиевые батареи характеризуются саморазряд до 10% в первый день после зарядки на 10% каждый месяц. Саморазряд является результатом химических реакций в батареи, даже при отсутствии нагрузки.
Эффект "памяти" батареи
Основная проблема Ni-Cd аккумуляторы - это эффект "памяти" Уровень заряда: если элемент не в полной мере выполнять, то на аноде кристаллов кадмия, снижение полезной емкости батареи. По достижении же "полный" на следующем уровне капель напряжение разряда так же, как если аккумулятор полностью разряжен. Для восстановления первоначальной емкости необходимо провести "колебания" циклов "полный заряд -. Полной разрядки Кроме того, поскольку электронные устройства, когда напряжение падает просто отключили его для" глубокого "разряда требуется потребителю электроэнергии не отключается, когда напряжение падает (например, лампочку или резистор).
Причина батарея для питания памяти »Ni-Cd - материала катода. Для идеального материала катода водород, но при комнатной температуре и атмосферном давлении, он находится в газообразном состоянии. Но есть и металла, что позволяет привязки к структуре атома водорода в объеме в 1000 раз больше, чем их собственные. Это цинка, никеля и лития, связь которых с водородом было бы назвать "гидридов". Соответственно, Ni-MH анода никеля и никель-гидридные катода. Эти аккумуляторы практически не имеют памяти, являются экологически чистыми (из-за отсутствия токсичных металлов), имеют более высокую емкость (1,5-2 раза выше, чем у Ni-Cd), также может выдержать ток большой силы. Но Ni-MH аккумуляторы имеют существенные недостатки по сравнению с Ni-Cd. Ni-MH, более склонны к саморазряда: когда вы берете до 1,4 В напряжение падает до 1,2 в ранние часы, а иногда и минуты, то она остается постоянной до полного разряда. Батарея теряет свой заряд в течение 3-5% в день (80-100% в месяц), соответственно, при хранении они должны быть заряжать каждый месяц. Кроме того, Ni-MH аккумуляторов во время зарядки очень жарко, потому что они требуют наличия специальных зарядных устройств с контролем температуры.
Li-Ion
После химически активные вещества после водорода в периодической таблице лития (гелий, затем водорода - инертный газ, который не обладает химический потенциал). Это самый активный металл, и самый компактный аккумулятор изготовлен с литий катодов. Ли так активно, что может самовозгораться в воздухе, потому что в батареи он находится в ионной форме, связанных молекул оксидов металлов. Li-Ion аккумулятор состоит из углерода анод, литий-кобальт-dioksidnogo катод и жидкий электролит, который пропитан волокна нетканого синтетического материала. Эти батареи не имеют "память", имеют в 1.5-2 раза большую емкость, чем Ni-MH, напряжениях выше 1,5 В (обычно 3,6), но они тоже есть свои недостатки. Литий-ионные аккумуляторы не может выдавать ток большой силы из-за высокого внутреннего сопротивления. Соответственно, их применение полезным в устройствах с долгосрочными энергопотребление без резких изменений в мощности (телефоны, часы, фотоаппараты, ноутбуки). Они не входят в формат А.А., как для активных свойств лития необходимо контролировать системы зарядки, которые не так легко и просто разместить в таком маленьком пункта.
Борьба за мощность
В дополнение к улучшению емкость батареи за счет использования новых веществ, которые могут увеличить удельную мощность за счет более рационального использования пространства: батареи с элементами прямоугольной или плоскую форму можно увеличить мощность на 20% по сравнению с аккумуляторами цилиндрических элементов. В таких "нестандартных" элементов вместо жидкого электролита используется полимер (например, композитных материалов, таких как полиакрилонитрила), которая содержит соли лития. Соответственно, эти элементы не нужно герметичное сдерживания за счет уменьшения их веса и увеличение удельного расхода.
Но в литий-ионных батарей еще не исчерпан ресурс мощности. Эксперты из Sandia National Laboratories удалось увеличить емкость батареи в 10 раз за счет использования анода кремний-углерод. Но они столкнулись с проблемой сокращения емкости на каждый последующий заряд, связанный с разрушением анода под действием сильного тока. Замедление разрушение анода и уменьшение емкости управляется через использование композитных материалов, более устойчивы к высоким током. Хотя эти батареи находятся в стадии разработки, а их массовое производство, как ожидается, будет в случае, если мы можем замедлить снижение мощности до приемлемого уровня.
Батареи
Электрические параметры напряжение аккумулятора, емкость, ток заряда и разряда, внутреннее сопротивление.
Напряжение - разность электрических потенциалов катода и анода, которая происходит во время химической реакции. Это зависит прежде всего от химического потенциала электродов. Для большинства свинцово-кислотный аккумулятор напряжением 2 В, для никеля - 1,2 В для литий - 3,6 вольт. Для получения заданного напряжения, эти элементы объединены в серии аккумуляторов. Например, в машине на 12 вольт требуется 6 свинцово-кислотных элементов, и до 3,6 в мобильном телефоне - 3 никель или одного лития. Для создания потенциала в тех же элементов соединены параллельно. Например, в IBM батареи ноутбука часто используются трех последовательно соединенных блоков, каждый из которых подключен параллельно две пары последовательно соединенных аккумуляторов.
Емкость аккумулятора - это ее максимальный заряд, или время, что полностью заряженный аккумулятор будет постоянно предоставлять указанным ток:
C = Q [Kd] = I * T [ C], где Q - заряд, I - сила тока, T - время.
Для удобства, времени не указывает на количество секунд (как это принято в системе СИ), и часы:
C = I * т [А], которая равна 3600q [Cl].
Это означает, что вместо маркировки 5400 с * мы обычно видим более удобной и знакомой обозначение 1,5 А * ч
Характеристика тип батареи удельная мощность - мощность на единицу массы элемента [Вт · ч / кг]. Для Ni-Cd элементов, эта величина составляет 40-80, для Ni-MH - 60-80, для Li-Ion - 90-110, для литий-полимер - 130-150 Вт · ч / кг.
Максимальный ток
Другим важным параметром рабочей батареи - это максимальный ток. Если ток разряда - это всего лишь ограничение работоспособности, зарядный ток - это предел, выше которого принесет батарею. В электронных устройств, этот ток, как правило, существенно ниже, чем максимальное, увеличить срок службы батареи. В некоторых устройствах, нет заряда батареи и контроллер постоянно подзарядки малым током режиме. Со временем, этот ток не достаточно для достижения полного заряда - это осаждения продуктов реакции на электродах, и процесс восстановления требует более высокого тока. Часто, чтобы "оживить" nezaryazhayuschiesya батареи оказалось краткосрочным ток питания 2-раза больше мощности при напряжении 1,5 В, после чего заряд был проведен с номинальными параметрами.
Сила тока разряда, как правило, ограничивается производителя и находится в пределах 0.2-0.5 от емкости элемента. Сила зарядного тока определяется по правилу:
Я (ZAR) = K * C (бат) [], где С (BAT) - емкость батареи [Ач], К - коэффициент, зависящий от типа аккумулятора.
Для Ni-Cd может принимать К = 0,2, для Ni-MH это значение ниже: К = 0,1. Рекомендуемое время для зарядки Ni-Cd элементов - 6-8 часов, для Ni-MH - 14-16 часов.
Алгоритм реконструкции Ni-MH аккумулятора
Как указано выше, потери емкости батареи связано с осаждением продуктов реакции на электродах. Для восстановления батареи для возврата продукции в первоначальное состояние.
Вы должны иметь в своем распоряжении следующие:
источник питания с регулируемым напряжение, ток, и показатели стресса (вы можете также использовать отдельный вольтметр и амперметр);
подготовлен для зарядки аккумуляторных батарей;
нагрузки - реостат или лампочку, сопротивление которого необходимо выбрать на основе формулы:
R = U / I [Ом], где U - номинальное напряжение батареи [B], я - необходимые силы тока [A], которая берется из расчета I = 0,4 С (бат).
Желательно также иметь в своем распоряжении датчик или термостат, чтобы дать время, чтобы выключить ток в случае перегрева.
Перед зарядкой аккумулятора разряда до напряжения 1 В - подключить вольтметр и нагрузку параллельно элемента. Периодически контролировать напряжение (оно не должно опускаться ниже 0,9 - может начаться необратимые процессы). Периодически мониторинга температуры - она не должна подниматься выше 50 градусов по Цельсию. В противном случае, вы должны отключить нагрузку до элемент остынет до комнатной температуры. После выписки должны ждать, время для нормализации процесса в рамках элемента (15-20 минут). За это время, элемент "восстановить", напряжение возрастает, и это может быть dorazryadit до напряжения 0,9 В. Затем, после ожидания на 10-15 минут, вы можете начать зарядку.
Зарядка
Для подключения зарядки амперметр последовательно с заряженными клетки, источник питания и вольтметр - параллельно, один контакт для свободного полюс батареи, другой - свободной амперметр контакт. Датчик температуры или чувствительный элемент, термостат, желательно, чтобы исправить батареи с использованием термопасты для более точного измерения. Установить напряжение источника питания регулятора минимального напряжения (резистор - максимальное сопротивление). Затем - медленно поднимать напряжение, чтобы сила тока на амперметр достигла значения:
Я (ZAR) = 0,1 ° С (бат)
Например, батарея 1500 мАч максимальный ток 150 мА. Текущий силы будет постепенно уменьшаться, и, соответственно, необходимо увеличить напряжение. Первый - каждые 3-5 минут в течение первого часа, затем - каждый час. Как только напряжение достигает номинального 1.3 (1,4-1,5 вольта), необходимо оставить батарею на заряд, как это - то вы не можете поднять напряжение. Когда ток падает до значения, близкого к нулю (4-6 часов), чтобы отключить зарядку, подождать 15-20 минут для нормализации процесса, и положил плата за 8 часов. На протяжении заряда необходимо обеспечить, чтобы температура не поднималась выше 50 градусов по Цельсию. Если температура превышает это значение, - это необходимо уменьшить ток заряда (1.5-2 раза) до аккумулятор остынет до 30 градусов. Затем можно постепенно повышать тока номинальной стоимости. Для восстановления первоначальной емкости потребуется 3-4 таких циклов.
В случае с мобильными телефонами может действовать аналогично с помощью телефона:
полная разрядка перед отключением телефона;
ожидание восстановления (10-15 минут);
восстановление в полном разряде;
заявление от заряда до полного заряда (от индикатора уровня заряда аккумулятора, сообщение "Зарядка завершена");
Отключение зарядки (2-5 минут);
реинтеграции в плату за 8 часов.
Необходимо сделать заказ из трех таких циклов, и рекомендуется, чтобы сделать эти операции, как только покупка новой машины или нового аккумулятора, и каждые 3-6 месяца работы.
Советы и хитрости
1. Чтобы разобрать аккумулятор приклеен, вы можете использовать отвертку с пластиковой ручкой и короткий закругленный нож. Отвертка ручки крана на корпусе батареи шва, а затем вставить нож в щель, а также путем создания немало усилий, чтобы согнуть, продолжают крана батареи. Жилищный начинает расходиться, и нож будет двигаться вперед, к полной разборки батареи. Конечно, не все батареи можно легко понять, существует риск повреждения тонким корпусом, но с достаточной подготовки вы можете разобрать практически любой ламинированные тела быстро и без повреждений, а затем склеить их обратно.
2. Для восстановления батареи, возможно, потребуется замена элементов. Вы должны покупать товары не только одного типа (Ni-Cd и Ni-MH) и размер, но предпочтительно не превышать номинальную мощность "родных" элементов - в противном случае ток зарядки может быть выше или будет правильно работать схемы логического контроллера зарядки , что приведет к ошибочным заряда аккумулятора дисплей и задержкой отключения зарядного устройства.
До расстыковки рекомендуем элементов эскиза расположения элементов и соединений, с указанием полярности. Тогда с ножом, чтобы сократить подключения пластины. Во время сборки новых элементов не может избежать перегрева, поэтому подключение плиты должна propayat в первую очередь. Желательно, чтобы произвести новые медной фольги. Пункт связи, аккумуляторных батарей, в первую очищены от оксидной пленки, то эти точки находятся капли припоя кислоты. Лужение быстрое (половина второго), Touch паяльник и олово. Тогда, соединительных пластин накладываются на стороне propayannoy propayannye батареи сайте и паяльником нажатой в течение 1-2 секунд (до температуры плавления олова), то вам нужно быстро охладить элементов. По окончании пайки, чтобы убедиться, соединения элементов и измерить напряжение на клеммах аккумулятора. Если все сделано правильно, контакты будут полярности и напряжения находится в пределах 0.8-1.0 батарей номинальной.
3. Аккумуляторные батареи. Батареи должны храниться полностью заряжен! При хранении необходимо регулярно (раз в 1-2 месяца), чтобы проверить напряжение. Она не должна опускаться ниже 1 В. Если напряжение упадет, вам необходимо зарядить аккумулятор снова. Только такими аккумуляторами, которые могут храниться выгрузке - это Ni-Cd.
Саморазряд батареи из-за той же химической реакции из электродов и электролита, который происходит во время работы (разряда под нагрузкой), но без бремени эти процессы происходят гораздо медленнее. Кроме того, при более низких температурах, эти процессы замедляются, соответственно, уменьшить саморазряда батареи следует хранить в сухом прохладном месте. Для этих целей хорошо подходит холодильник. Но вы не можете поместить батареи в морозильнике - начинает конденсироваться влага, что приводит к коррозии и утечек. И из-за резкого падения температуры может отслаиваться электролита. Оптимальная температура хранения - 1-5 градусов по Цельсию.
Зачем сжимать "запустить вниз" батареи
Если вы сжимаете тела усохшие аккумулятор, а затем решить полости между электродов и электролита, в результате чего в процессе реакции. Электролит себя более равномерно распределены. Увеличение скорости реакции и текущее восстанавливается. Таким образом, батарея будет продлить на некоторое время. Главное - не переусердствовать и не закрывать электроды:).
Полезная информация для владельцев автомобилей. Зимой, когда мороз, медленные процессы в аккумулятор так, что ток даже полностью заряженный аккумулятор не достаточно для подключения стартера. Конечно, это также связано с нефтью утолщения, поэтому для облегчения запуска двигателя, как правило, сразу после выключения двигателя добавить немного бензина в картер и сделать 5,10 оборотов коленчатого вала стартером (без запуска двигателя) и начать Двигатель со сцеплением сокращаются. Но для увеличения текущей жизни батареи можно за счет тепла, которые могут быть получены в течение 10-15 минут, поворачивая фары ближнего света. Под влиянием потребительского аккумулятор нагревается, увеличивается скорость химической реакции, увеличивая ток (который можно увидеть для повышения яркости света). Этот ток будет достаточно, чтобы запустить двигатель. И еще:. Лучше больше непрерывного "круто стартера вместо того, чтобы запустить двигатель краткое включений Каждое включение сопровождается резким увеличением тока, что снижает как поощрение начинающих и меньше этих включений, тем больше времени будет Бегите от аккумулятора для запуска двигателя, и тем выше вероятность успешного запуска.
Проекты lomasm
Категории блога 
Записи в блоге
