Щелочные аккумуляторы их краткая характеристика и применение: Типы и основные параметры щелочных аккумуляторов и батарей

Содержание

Страница не найдена — Энциклопедия аккумуляторов

Для телефонов

В современных смартфонах и планшетах батарея разряжается довольно быстро. Это своеобразная плата за сочетание

Автомобильные

В продаже сегодня предлагается широкий выбор АКБ для автомобилей от самых разных производителей. Есть

Обзор

Независимые элементы питания сейчас стали одними из наиболее востребованных устройств, изобретённых людьми. Конструкция большинства

Автомобильные

Аккумуляторная батарея — это цепь соединённых последовательно банок, наполненных специальным токопроводящим раствором. От его

Автомобильные

Раствор электролита является катализатором электрохимической реакции, благодаря которой аккумуляторная батарея работает. Он на 65%

Литиевые

Тяжело представить себе жизнь современного общества без различных гаджетов и электронных приборов. Смартфоны, планшеты,

Аккумуляторы виды и характеристики. Типы аккумуляторных батарей. Тип АКБ «Без корпуса» или «гибкие» батареи

  • Свинцовые аккумуляторы. В этих аккумуляторах реагентом является диоксид свинца и сам свинец, а электролитом раствор серной кислоты. Еще их называют свинцово-кислотными. Разделяют на четыре группы: стационарные, стартерные, портативные (герметизированные) и тяговые. Наибольшее распространение получили стартерные аккумуляторы, их используют для запуска двигателей внутреннего сгорания и обеспечения энергией устройств в машине. Их недостатком можно назвать невысокие значения удельной энергии, не очень хорошую сохранность заряда и выделение водорода.
  • Никель-кадмиевые аккумуляторы. Здесь реагентами выступают гидроксид никеля и кадмий соответственно, а электролитом раствор гидроксида калия, в связи с этим их еще называют щелочными аккумуляторами. Подразделяются на ламельные, безламельные и герметичные. Ламельный никель-кадмиевые аккумуляторы довольно дешевые, характеризуются плоской разрядной кривой, высоким ресурсом работы и прочностью.
    Применяются для питания шахтных электровозов, подъёмников, средств связи, электронных приборов, стационарного оборудования, для запуска дизелей и авиационных двигателей.
  • Герметичные аккумуляторы характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокой скоростью разряда и способностью работать при низкой температуре, но стоят дороже и обладают эффектом памяти. Применяют их для питания портативной аппаратуры, бытовых приборов, детских игрушек. Большой недостаток этих аккумуляторов заключается в токсичности применяемого кадмия.
  • Никель-железные аккумуляторы. От вышеописанной проблемы ушли используя вместо кадмия железо. Аккумуляторы не содержат токсичный кадмий, дешевле стоят, имеют долгий срок службы и высокую прочность, но из-за выделения водорода в начале заряда производятся только в негерметичном варианте. Характеризуются высоким саморазрядом, низкой отдачей энергии, при температурах ниже -10 градусов практически неработоспособны. В основном их используют как тяговые источники тока в электровозах и промышленных подъемниках.
  • Никель-металлогидридные аккумуляторы. Здесь активным материалом электрода выступает интерметаллид, который сорбирует водород, т.е. фактически он является водородным электродом с восстановленной формой в абсорбированном состоянии. У аккумулятора разрядная кривая такая же, как и у никель-кадмиевых аккумуляторов, но энергия и удельная емкость в 1,5-2 раза выше, плюс к этому они не содержат токсичный кадмий! Сделаны в герметичном исполнении различных форм (цилиндр, призма, диск). Применяют для питания аппаратуры и портативных приборов.
  • Никель-цинковые аккумуляторы. Это щелочные аккумуляторы с цинковым электродом. Их удельная энергия в 2 раза больше, чем у никель-кадмиевых. Характеризуются горизонтальной разрядной кривой, высокой удельной мощностью и довольно невысокой ценой, но зато их ресурс довольно мал из-за чего они не вошли в массовое использование. Применяют для портативной аппаратуры.
  • Серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые аккумуляторы. В них активными материалами выступают оксид серебра, цинк и кадмий, а электролитом — щелочи. Характеризуются высокими энергиями и мощностями, низким саморазрядом, но за счёт этого и дорого стоят. У серебряно-цинковых небольшой ресурс, выпускаются в форме призмы или диска, служат для питания портативных приборов, а также военной техники.
  • Никель-водородные аккумуляторы. В таких аккумуляторах отрицательным электродом выступает пористый газодиффузионный электрод, у которого платиновый катализатор. Характеризуются высокой удельной энергией, высоким ресурсом, но быстро разряжаются и дорого стоят. Нашли применение в космической промышленности.
  • Литий-ионные аккумуляторы. Анодом является углеродистый материал, в который внедрены ионы лития. Положительным электродом служит чаще всего кобальт, в который также внедрены ионы лития. Электролит — соль лития в неводном растворителе. Характеризуются высокой удельной энергией, ресурсом и способностью работать при низких температурах. Поэтому их производство в последнее время резко выросло. Применяют в мобильных телефонах, ноутбуках и др. устройствах
  • Литий полимерные аккумуляторы. Здесь отрицательный электрод представлен углеродистым материалом с внедренными ионами лития, а положительный электрод — оксиды кобальта либо марганца. Электролит — раствор соли лития в неводном растворителе, заключен в маленькую полимерную матрицу. По сравнению с описанным выше аккумулятором имеет еще более высокую удельную энергию и ресурс, более безопасен. Применяется в питании электронных портативных устройств.
  • Перезаряжаемые марганцево-цинковые источники тока. Это такие источники тока с щелочным элкетролитом, которые способны электрически перезаряжаться. Высокая удельная энергия, низкий саморазряд, небольшая стоимость. Герметичное исполнение, но очень маленький ресурс, всего 20-50 циклов.

Причин искать новый аккумулятор для своего автомобиля может быть много. Основная — крайний износ или отказ старого: постоянно снимать на подзарядку батарею или «прикуривать» автомобиль по утрам людям быстро надоедает. При доработках автомобиля часто приходится устанавливать дополнительный аккумулятор или более емкий на замену штатному — это нужно для питания лебедки внедорожника или мощной аудиосистемы шоу-кара.

Что нужно знать при выборе аккумулятора? Во-первых, варианты его конструкции:

  • Свинцово-кислотные аккумуляторы — простейший и самый старый тип. Они состоят из шести банок, в которых свинцовые пластины погружены в раствор серной кислоты. Такие аккумуляторы дешевы, возможность замены электролита позволяет «реанимировать» их в ряде случаев. Ряд моделей, однако, выпускается необслуживаемыми (без возможности вывернуть пробки банок). Они стойко переносят перезаряд, но при глубоком разряде могут необратимо потерять емкость или вообще перестать набирать заряд (происходит разрушение пластин).
  • Гелевые аккумуляторы вместо жидкого электролита используют загущенную кремниевыми соединениями кислоту. Благодаря этому они не только герметичны, но и продолжают работать при любом угле наклона.
    Гелевые аккумуляторы способны сохранять работоспособность при глубоком разряде, но более требовательны к условиям заряда. Кроме того, их цена наиболее высока.
  • Выполненные по технологии AGM аккумуляторы сочетают в себе элементы конструкции и стандартных батарей, и гелевых: в них используется жидкий электролит, пропитывающий наполнитель (обычно — стекловолокно) между пластинами. Они могут работать практически при любом наклоне (переворачивать вверх дном не рекомендуется). Аккумуляторы AGM стойки к вибрациям, так как наполнитель не дает пластинам разрушаться. Но, в отличие от обычных и гелевых батарей, они чувствительны и к глубокому разряду, и к перезаряду одновременно.

Для старой машины лучшим вариантом станет дешевый свинцово-кислотный аккумулятор. Владельцу нового автомобиля, у которого нет оснований опасаться неисправности генератора, можно посоветовать аккумулятор, выполненный по технологии AGM: несмотря на требовательность к условиям цикла заряда/разряда, он обеспечит больший стартовый ток и быстрое восстановление заряда. Гелевые же аккумуляторы из-за высокой цены чаще всего становятся элементом тюнинга автомобилей. Благодаря высокой токоотдаче и переносимости сильного разряда их часто используют для питания мощных аудиосистем (штатный аккумулятор при этом отвечает за питание основной электрики автомобиля).

Также нужно знать полярность аккумулятора , то есть порядок расположения клемм на его корпусе. Большинство моделей автомобилей имеют слишком короткие или неудобно расположенные силовые провода, чтобы на них можно было ставить батареи «неправильного» типа. Если повернуть аккумулятор клеммами к себе, то у батареи с прямой («российской») полярностью плюсовая клемма будет находиться слева, у батареи с обратной («европейской») — справа.

Пусковой ток аккумулятора, указываемый на его этикетке, может измеряться по разным методикам:

  • EN (европейская методика измерения): измеряется максимальный ток, который аккумулятор может отдавать в течение 10 секунд при температуре -18˚С при напряжении не ниже 7,5 В;
  • DIN (немецкий промышленный стандарт): при той же температуре измеряется средний ток за 30 секунд, при этом напряжение не должно падать ниже 9 В;
  • SAE (американский стандарт): ток измеряется при -18˚С в течении 30 секунд, максимальное падение напряжения — 7,2 В.

Как видно из этого описания, наиболее жесткая методика измерения — стандарт DIN (аккумулятор, выдающий ток 365 А по DIN, по методике EN получит маркировку 600 А). Выбирая аккумуляторную батарею, следует ориентироваться на этот показатель, что позволит рассчитывать на уверенный запуск зимой.

Так как автомобильные аккумуляторы в пределах одной и той же производственной линейки могут иметь разную полярность, емкость и цену, мы за основу рейтинга возьмем наиболее востребованный вариант: аккумуляторы с емкостью от 55 до 70 А*ч.

Аккумуляторная батарея – это источник постоянного тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Подавляющее число типов аккумуляторных батарей основано на циклическом преобразовании химической энергии в электрическую, это позволяет многократно заряжать и разряжать батарею.

Еще в 1800 году Алессандро Вольта произвел поразительное открытие, когда опустил в банку, наполненную кислотой, две металлические пластины – медную и цинковую, после чего доказал, что по соединяющей их проволоке протекает электрический ток. Спустя более чем 200 лет, современные аккумуляторные батареи продолжают производить на основе открытия Вольта.

Виды аккумуляторных батарей

Со времени изобретения первого аккумулятора прошло не больше 140 лет и сейчас сложно представить современный мир без резервных источников питания на основе батарей. Аккумуляторы применяются всюду, начиная с самых безобидных бытовых устройств: пульты управления, переносные радиоприемники, фонари, ноутбуки, телефоны, и заканчивая системами безопасности финансовых учреждений, резервными источниками питания для центров хранения и передачи данных, космической отраслью, атомной энергетикой, связью и т. д.

Развивающийся мир нуждается в электрической энергии столь сильно, сколько человеку нужен кислород для жизни. Поэтому конструкторы и инженеры ежедневно ведут работу по оптимизации имеющихся типов аккумуляторов и периодически разрабатывают новые виды и подвиды.

Основные виды аккумуляторов приведены в таблице №1.

Применение

Обозначение

Рабочая температура, ºC

Напряжение элемента, В

Удельная энергия, Вт∙ч/кг

Литий-ионный (Литий-полимерный, литий-марганцевый, литий-железно-сульфидный, литий-железно-фосфатный, литий-железо-иттрий-фосфатный, литий-титанатный, литий-хлорный, литий-серный)

Транспорт, телекоммуникации, системы солнечной энергии, автономное и резервное электроснабжение, Hi-Tech, мобильные источники питания, электроинструмент, электромобили и т. д.

Li-Ion (Li-Co, Li-pol, Li-Mn, LiFeP, LFP, Li-Ti, Li-Cl, Li-S)

никель-солевой

Автомобильный транспорт, Ж\Д транспорт, Телекоммуникации, Энергетика, в том числе альтернативная, Системы накопления энергии

никель-кадмиевый

Электрокары, речные и морские суда, авиация

железо-никелевый

Резервное электропитание, тяговые для электротранспорта, цепи управления

никель-водородный

никель-металл-гидридный

электромобили, дефибрилляторы, ракетно-космическая техника, системы автономного энергоснабжения, радиоаппаратура, осветительная техника.

никель-цинковый

Фотоаппараты

свинцово-кислотный

Системы резервного питания, бытовая техника, ИБП, альтернативные источники питания, транспорт, промышленность и т. д.

серебряно-цинковый

Военная сфера

серебряно-кадмиевый

Космос, связь, военные технологии

цинк-бромный

цинк-хлорный

Таблица №1. Классификация аккумуляторных батарей.

Исходя из приведенных данных в таблице №1, можно прийти к выводу, что существует достаточно много видов аккумуляторов, отличных по своим характеристикам, которые оптимизированы для применения в разнообразных условиях и с различной интенсивностью. Применяя для производства новые технологии и компоненты, ученым удается достигать нужных характеристик для конкретной области применения, к примеру, для космических спутников, космических станций и другого космического оборудования были разработаны никель-водородные аккумуляторы. Конечно, в таблице приведены далеко не все типы, а лишь основные, которые получили распространение.

Современные системы резервного и автономного электропитания для промышленного и бытового сегмента основаны на разновидностях свинцово-кислотных, никель-кадмиевых (реже применяются железо-никелевый тип) и литий-ионных аккумуляторах, поскольку эти химические источники питания безопасны и имеют приемлемые технические характеристики и стоимость.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи

Этот тип является самым востребованным в современном мире по причине универсальных особенностей и невысокой стоимости. Благодаря наличию большого количества разновидностей, свинцово-кислотные аккумуляторы применяется в областях систем резервного питания, системах автономного электроснабжения, солнечных электростанций, ИБП, различных видах транспорта, связи, системах безопасности, различных видах портативных устройств, игрушках и т. д.

Принцип действия свинцово-кислотных батарей

Основа работы химических источников питания основана на взаимодействии металлов и жидкости – обратимой реакции, которая возникает при замыкании контактов положительных и отрицательных пластин. Свинцово-кислотные аккумуляторы, как понятно из названия, состоят из свинца и кислоты, где положительно заряженными пластинами является свинец, а отрицательно заряженными – оксид свинца. Если подключить к двум пластинам лампочку, цепь замкнется и возникнет электрический ток (движение электронов), а внутри элемента возникнет химическая реакция. В частности, происходит коррозия пластин батареи, свинец покрывается сульфатом свинца. Таким образом, в процессе разряда аккумулятора на всех пластинах будет образовываться налет из сульфата свинца. Когда аккумулятор полностью разряжен, его пластины покрыты одинаковым металлом – сульфатом свинца и имеют практически одинаковый заряд относительно жидкости, соответственно, напряжение батареи будет очень низким.

Если к батарее подключить зарядное устройство к соответствующим клеммам и включить его, ток будет протекать в кислоте в обратном направлении. Ток будет вызывать химическую реакцию, молекулы кислоты – расщепляться и за счет этой реакции будет происходить удаление сульфата свинца с положительных и отрицательных пластилин батареи. В финальной стадии зарядного процесса пластины будут иметь первозданный вид: свинец и оксид свинца, что позволит им снова получить разный заряд, т. е. батарея будет полностью заряжена.

Однако на практике все выглядит немного иначе и пластины электродов очищаются не полностью, поэтому аккумуляторы имеют определенный ресурс, по достижении которого емкость снижается до 80-70% от изначальной.

Рисунок №3. Электрохимическая схема свинцово-кислотного аккумулятора (VRLA).

Типы свинцово-кислотных батарей

    Lead–Acid , обслуживаемые – 6, 12В батареи. Классические стартерные аккумуляторы для двигателей внутреннего сгорания и не только. Нуждаются в регулярном обслуживании и вентиляции. Подвержены высокому саморазряду.

    Valve Regulated Lead–Acid (VRLA) , необслуживаемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Недорогие аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые можно использовать в жилых помещениях, не требуют дополнительной вентиляции и обслуживания. Рекомендованы для использования в буферном режиме.

    Absorbent Glass Mat Valve Regulated Lead–Acid (AGM VRLA) , необслуживаемые – 4, 6 и 12В батареи. Современные аккумуляторы свинцово-кислотного типа с абсорбированным электролитом (не жидкий) и стекловолоконными разделительными сепараторами, которые значительно лучше сохраняют свинцовые пластины, не давая им разрушаться. Такое решение позволило значительно снизить время заряда AGM батарей, поскольку зарядный ток может достигать 20-25, реже 30% от номинальной емкости.

    Аккумуляторы AGM VRLA имеют множество модификаций с оптимизированными характеристиками для циклического и буферного режимов работы: Deep – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – для удобного расположения в телекоммуникационных стойках, Standard – общего назначения, High Rate – обеспечивают лучшую разрядную характеристику до 30% и подходят для мощных источников бесперебойного питания, Modular – позволяют создавать мощные батарейные кабинеты и т. д.

    Рисунок №4.

    GEL Valve Regulated Lead–Acid (GEL VRLA) , необслуживаниемые – 2, 4, 6 и 12В батареи. Одна из последних модификаций свинцово-кислотного типа аккумуляторов. Технология основана на применение гелеобразного электролита, который обеспечивает максимальный контакт с отрицательными и положительными пластинами элементов и сохраняет однообразную консистенцию по всему объему. Данный тип аккумуляторов требует «правильного» зарядного устройства, которое обеспечит требуемый уровень тока и напряжения, лишь в этом случае можно получить все преимущества по сравнению с AGM VRLA типом.

    Химические источники питания GEL VRLA, как и AGM, имеют множество подвидов, которые наилучшим образом подходят для определенных режимов работы. Самыми распространенными являются серии Solar – используются для систем солнечной энергии, Marine – для морского и речного транспорта, Deep Cycle – для частых глубоких разрядов, фронт-терминальные – собраны в специальных корпусах для телекоммуникационных систем, GOLF – для гольф-каров, а также для поломоечных машин, Micro – небольшие аккумуляторы для частого использования в мобильных приложениях, Modular – специальное решение по созданию мощных аккумуляторных банков для накопления энергии и т. д.

    Рисунок №5.

    OPzV , необслуживаемые – 2В батареи. Специальные свинцово-кислотные элементы типа OPZV произведены с применением трубчатых пластин анода и сернокислотным гелеобразным электролитом. Анод и катод элементов содержат дополнительный металл – кальций, благодаря которому повышается стойкость электродов к коррозии и увеличивается срок службы. Отрицательные пластины – намазные, эта технология обеспечивает лучший контакт с электролитом.

    Аккумуляторы OPzV устойчивы к глубоким разрядам и обладают длительным сроком службы до 22 лет. Как правило, для изготовления подобных элементов питания применяются только лучшие материалы, чтобы обеспечить высокую эффективность работы в циклическом режиме.

    Применение OPzV аккумуляторов востребовано в телекоммуникационных установках, системах аварийного освещения, источниках бесперебойного питания, системах навигации, бытовых и промышленных системах накопления энергии и солнечной электрогенерации.


    Рисунок №6. Строение OPzV аккумулятора EverExceed.

    OPzS , малообслуживаемые – 2, 6, 12В батареи. Стационарные заливные свинцово-кислотные аккумуляторы OPzS производятся с трубчатыми пластинами анода с добавлением сурьмы. Катод также содержит небольшое количество сурьмы и представляет собой намазной решетчатый тип. Анод и катод разделены микропористыми сепараторами, которые предотвращают короткое замыкание. Корпус аккумуляторов выполнен из специального ударопрочного, устойчивого к химическому воздействию и огню прозрачного пластика, а вентилируемые клапаны относятся к пожаробезопасному типу и обеспечивают защиту от возможного попадания пламени и искр.

    Прозрачные стенки позволяют удобно контролировать уровень электролита при помощи отметок минимального и максимального значения. Специальная структура клапанов дает возможность без их снятия доливать дистиллированную воду и промерять плотность электролита. В зависимости от нагрузки, долив воды осуществляется раз в один – два года.

    Аккумуляторные батареи типа OPzS обладают самыми высокими характеристиками среди всех других видов свинцово-кислотных батарей. Срок службы может достигать 20 – 25 лет и обеспечивать ресурс до 1800 циклов глубокого 80% разряда.

    Применение подобных батарей необходимо в системах с требованиями среднего и глубокого разряда, в т.ч. где наблюдаются пусковые токи средней величины.

    Рисунок №7.

Характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов

Анализируя приведенные в таблице №2 данные, можно прийти к выводу, что свинцово-кислотные аккумуляторы обладают широким выбором моделей, которые подходят для различных режимов работы и условий эксплуатации.

AGM VRLA

GEL VRLA

Емкость, Ампер/час

Напряжение, Вольт

Оптимальная глубина разряда, %

Допустимая глубина разряда, %

Циклический ресурс, D.O.D.=50%

Оптимальная температура, °С

Диапазон рабочих температур, °С

Срок службы, лет при +20°С

Саморазряд, %

Макс. ток заряда, % от емкости

Минимальное время заряда, ч

Требования к обслуживанию

1 – 2 года

Средняя стоимость, $, 12В/100Ач.

Таблица №2. Сравнительные характеристики по видам свинцово-кислотных батарей.

Для анализа использовались усредненные данные более чем 10-ти производителей батарей, продукция которых представлена на рынке Украины в течение длительного времени и успешно применяется во многих областях (EverExceed, B.B. Battery, CSB, Leoch, Ventura, Challenger, C&D Techologies, Victron Energy, SunLight, Troian и другие).

Литий-ионные (литиевые) аккумуляторные батареи

История прохождения происхождения уходит в 1912 год, когда Гилберт Ньютон Льюис работал над вычислением активностей ионов сильных электролитов и проводил исследования электродных потенциалов целого ряда элементов, включая литий. С 1973 года работы были возобновлены и в результате появились первые элементы питания на основе лития, которые обеспечивали только один цикл разряда. Попытки создать литиевый аккумулятор затруднялись активностью свойств лития, которые при неправильных режимах разряда или заряда вызывали бурную реакцию с выделением высокой температуры и даже пламени. Компания Sony выпустила первые мобильные телефоны с подобными аккумуляторами, но была вынуждена отозвать продукцию обратно после нескольких неприятных инцидентов. Разработки не прекращались и в 1992 году появились первые «безопасные» аккумуляторы на основе ионов лития.

Аккумуляторы литий-ионного типа обладают высокой плотностью энергии и благодаря этому при компактном размере и легком весе обеспечивают в 2-4 раза большую емкость по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами. Несомненно, большим достоинством литий-ионных батарей является высокая скорость полной 100% перезарядки в течение 1-2 часов.

Li-ion батареи получили широкое применение в современной электронной технике, автомобилестроении, системах накопления энергии, солнечной генерации электроэнергии. Крайне востребованы в высокотехнологичных устройствах мультимедиа и связи: телефонах, планшетных компьютерах, ноутбуках, радиостанциях и т. д. Современный мир сложно представить без источников питания литий-ионного типа.

Принцип действия литиевых (литий-ионных) батарей

Принцип работы заключается в использовании ионов лития, которые связаны молекулами дополнительных металлов. Обычно, в дополнение к литию применяются литийкобальтоксид и графит. При разряде литий-ионного аккумулятора происходит переход ионов от отрицательного электрода (катода) к положительному (аноду) и наоборот при заряде. Схема аккумулятора предполагает наличие разделительного сепаратора между двумя частями элемента, это необходимо для предотвращения самопроизвольного перемещения ионов лития. Когда цепь аккумулятора замкнута и происходит процесс заряда или разряда, ионы преодолевают разделительный сепаратор стремясь к противоположно заряженному электроду.

Рисунок №8. Электрохимическая схема литий-ионного аккумулятора.

Благодаря своей высокой эффективности, литий-ионные аккумуляторы получили бурное развитие и множество подвидов, например, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4). Ниже приведена графическая схема работы этого подтипа.

Рисунок №9. Электрохимическая схема процесса разряда и разряда LiFePO4 батареи.

Типы литий-ионных аккумуляторов

Современные литий-ионные аккумуляторы имеют множество подтипов, основная разница которых заключается в составе катода (отрицательно заряженного электрода). Также может изменяться состав анода для полной замены графита или использования графита с добавлением других материалов.

Различные виды литий-ионных аккумуляторов обозначаются по их химическому разложению. Для рядового пользователя это может быть несколько сложно, поэтому каждый тип будет описан максимально подробно, включая его полное название, химическое определение, аббревиатуру и краткое обозначение. Для удобства описания будет использоваться сокращенное название.

    Литий кобальт оксид (LiCoO2) – Обладает высокой удельной энергией, что делает литий-кобальтовый аккумулятор востребованным в компактных высокотехнологичных устройствах. Катод батареи состоит из оксида кобальта, тогда как анод – из графита. Катод имеет слоистую структуру и во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду. Недостатком этого типа является относительно короткий срок службы, невысокая термическая стабильность и лимитированная мощность элемента.

    Литий-кобальтовые батареи не могут разряжаться и заряжаться током, превосходящим номинальную емкость, поэтому аккумулятор с емкостью 2,4Ач может работать с током 2,4А. Если для заряда будет применяться большая сила тока, то это вызовет перегрев. Оптимальный зарядный ток составляет 0,8C, в данном случае 1,92А. Каждый литий-кобальтовый аккумулятор комплектуется схемой защиты, которая ограничивает заряд и скорость разряда и лимитирует ток на уровне 1C.

    На графике (Рис. 10) отражены основные свойства литий-кобальтовых аккумуляторов с точки зрения удельной энергии или мощности, удельная мощность или способность обеспечивать высокий ток, безопасности или шансы воспламенения при высокой нагрузке, рабочая температура окружающей среды, срок службы и циклический ресурс, стоимость.

    Рисунок №10.

    Литий Оксид Марганца (LiMn2O4, LMO) – первая информация об использовании лития с марганцевыми шпинелями была опубликована в научных докладах 1983 года. Компания Moli Energy в 1996 году выпустила первые партии аккумуляторов на основе литий-оксид-марганца в качестве материала катода. Такая архитектура формирует трехмерные структуры шпинели, что улучшает поток ионов к электроду, тем самым снижая внутреннее сопротивление и повышая возможные токи заряда. Также преимущество шпинели в термической стабильности и повышенной безопасности, однако циклический ресурс и срок службы ограничен.

    Низкое сопротивление обеспечивает возможность быстрого заряда и разряда литий-марганцевого аккумулятора с высоким током до 30А и кратковременно до 50А. Применяется для мощных электроинструментов, медицинского оборудования, а также гибридных и электрических транспортных средств.

    Потенциал литий-марганцевых аккумуляторов примерно на 30% ниже по сравнению с литий-кобальтовыми батареями, однако эта технология обладает примерно на 50% лучшими свойствами, чем аккумуляторы на основе никелевых химических компонентов.

    Гибкость конструкции позволяет инженерам оптимизировать свойства батареи и достичь длительного срока службы, высокой емкости (удельная энергия), возможности обеспечивать максимальный ток (удельная мощность). Например, с длительным сроком эксплуатации типоразмер элемента 18650 имеет емкость 1,1Ач, тогда как элементы, оптимизированные на повышенную емкость, – 1,5Ач, но при этом они имеют меньший срок службы.

    На графике (Рис. 12) отраженны не самые впечатляющие характеристики литий-марганцевых аккумуляторов, однако современные разработки позволили существенно повысить эксплуатационных характеристики и сделать этот тип конкурентным и широко применяемым.

    Рисунок №11.

    Современные аккумуляторы литий-марганцевого типа могут производиться с добавлениями других элементов – литий-никель-марганец-кобальт оксид (NMC), подобная технология существенно продлевает срок службы и повышает показатели удельной энергии. Этот состав привносит лучшие свойства из каждой системы, так называемые LMO (NMC) применяются для большинства электромобилей, таких как Nissan, Chevrolet, BMW и т. д.

    Литий-Никель-Марганец-Кобальт оксид (LiNiMnCoO2 или NMC) – ведущие производители литий-ионных батарей сосредоточились на сочетании никеля-марганца-кобальта в качестве материалов катода (NMC). Похожий на литий-марганцевый тип, эти аккумуляторы могут быть адаптированы для достижения показателей высокой удельной энергии или высокой удельной мощности, однако, не одновременно. К примеру, элемент NMC типа 18650 в состоянии умеренной нагрузки имеет емкость 2,8Ач и может обеспечить максимальный ток 4-5А; NMC элемент, оптимизированный к параметрам повышенной мощности, имеет всего 2Втч, но может обеспечить непрерывный ток разряда до 20А. Особенность NMC заключается в сочетании никеля и марганца, в качестве примера можно привести поваренную соль, в которой основные ингредиенты натрий и хлорид, которые в отдельности являются токсичными веществами.

    Никель известен своей высокой удельной энергией, но низкой стабильностью. Марганец имеет преимущество формирования структуры шпинели и обеспечивает низкое внутреннее сопротивление, но при этом обладает низкой удельной энергией. Комбинируя эти два металла, можно получать оптимальные характеристика NMC аккумулятора для разных режимов эксплуатации.

    NMC аккумуляторы прекрасно подходят для электроинструмента, электровелосипедов и других силовых агрегатов. Сочетание материалов катода: треть никеля, марганца и кобальта обеспечивают уникальные свойства, а также снижают стоимость продукта в связи с уменьшением содержания кобальта. Другие подтипы, как NCM, CMN, CNM, MNC и MCN имеют отличное соотношение тройки металлов от 1/3-1/3-1/3. Обычно, точное соотношение держится производителем в секрете.

    Рисунок №12.

    Литий-Железо-Фосфатные (LiFePO4) – в 1996 в университете штата Техас (и другими участниками) был применен фосфат в качестве катодного материала для литиевых аккумуляторов. Литий-фосфат предлагает хорошие электрохимические характеристики с низким сопротивлением. Это стало возможным с нано-фосфатом материала катода. Основными преимуществами являются высокий протекающий ток и длительный срок службы к тому же, хорошая термическая стабильность и повышенная безопасность.

    Литий-железо-фосфатные аккумуляторы терпимее к полному разряду и менее подвержены «старению», чем другие литий-ионные системы. Также LFP более устойчивы к перезаряду, но как и в других аккумуляторах литий-ионного типа, перезаряд может вызвать повреждение. LiFePO4 обеспечивает очень стабильное напряжение разряда – 3,2В, это же позволяет использовать всего 4 элемента для создания батареи стандарта 12В, что в свою очередь позволяет эффективно заменять свинцово-кислотные батареи. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы не содержат кобальт, это существенно снижает стоимость продукта и делает его более экологически чистым. В процессе разряда обеспечивает высокий ток, а также может быть заряжен номинальным током всего за один час до полной емкости. Эксплуатация при низких температурах окружающей среды снижает производительность, а температура свыше 35ºС – несколько сокращается срок службы, но показатели намного лучше, чем у свинцово-кислотных, никель-кадмиевых или никель-металлогидридных аккумуляторов. Литий-фосфат имеет больший саморазряд, чем другие литий-ионные аккумуляторы, которые могут вызвать потребность балансировки батарейных кабинетов.

    Рисунок №13.

    Литий-Никель-Кобальт-Оксид Алюминия (LiNiCoAlO2) – литий-никель-кобальто-оксид алюминиевые батареи (NCA) появились в 1999 году. Этот тип обеспечивает высокую удельную энергию и достаточную удельную мощность, а также длительный срок службы. Однако существуют риски воспламенения, в следствие чего был добавлен алюминий, который обеспечивает более высокую стабильность электрохимических процессов, протекающих в аккумуляторе при высоких токах разряда и заряда.

    Рисунок №14.

    Литий-титанат (Li4Ti5O12) – аккумуляторы с анодами из литий-титаната были известны с 1980-х годов. Катод состоит из графита и имеет сходство с архитектурой типичной литий-металлической батареи. Литий-титанат имеет напряжение элемента 2,4В, может быть быстро заряжен и обеспечивает высокий разрядный ток 10C, который в 10 раз превышает номинальную емкость батареи.

    Литий-титанатные аккумуляторы отличаются повышенным циклическим ресурсом по сравнению с другими Li-ion видами батарей. Обладают высокой безопасностью, а также способны работать при низких температурах (до –30ºC) без ощутимого снижения рабочих характеристик.

    Недостаток заключается в достаточно высокой стоимости, а также в небольшом показателе удельной энергии, порядка 60-80Втч/кг, что вполне сопоставимо с никель-кадмиевыми аккумуляторами. Области применения: электрические силовые агрегаты и источники бесперебойного питания.

    Рисунок №15.

    Литий-полимерные аккумуляторы (Li-pol, Li-polymer, LiPo, LIP, Li-poly) – литий полимерные аккумуляторы отличаются от литий-ионных тем, что в них используется специальный полимерный электролит. Возникший ажиотаж к этому виду батарей с 2000-х годов длится до сегодняшнего времени. Основан он не безосновательно, т. к. при помощи специальных полимеров удалось создать батарею без жидкого или гелеобразного электролита, это дает возможность создавать батареи практически любой формы. Но основная проблема заключается в том, что твердый полимерный электролит обеспечивает плохую проводимость при комнатной температуре, а лучшие свойства демонтирует в разогретом состоянии до 60°С. Все попытки ученых обнаружить решение этой задачи оказали тщетны.

    В современных литий-полимерных батареях применяется небольшое количество гелевого электролита для лучшей проводимости при нормальной температуре. А принцип работы построен на одном из описанных выше типов. Самым распространенным является литий-кобальтовый тип с полимерным гелеобразным электролитом, который применяется в большинстве случаев.

    Основная разница между литий-ионными аккумуляторами и литий-полимерными заключается в том, что микропористый полимерный электролит заменяется традиционным разделительным сепаратором. Литий-полимер имеет немного больший показатель удельной энергии и дает возможность создавать тонкие элементы, но стоимость на 10-30% выше, чем литий-ионных. Существенная разница есть и в структуре корпуса. Если для литий-полимерных применяется тонкая фольга, которая дается возможность создавать настолько тонкие элементы питания, что они похожи на кредитные карты, то литий-ионные собираются в жестком металлическом корпусе для плотной фиксации электродов.

    Рисунок №17. Внешний вид Li-polymer аккумулятора для мобильного телефона.

Характеристики литий-ионных аккумуляторов

В таблице отсутствует максимальная емкость элементов, т. к. технология литий-ионных аккумуляторов не позволяет производить мощные отдельные элементы. Когда необходима высокая емкость или постоянный ток, батареи соединятся параллельно и последовательно при помощи перемычек. Состояние обязательно должна контролировать система батарейного мониторинга. Современные батарейные кабинеты для ИБП и солнечных электростанций на основе литиевых элементов могут достигать напряжения 500-700В постоянного тока с емкостью около 400А/ч, а также емкости 2000 – 3000Ач с напряжением 48 или 96В.

Параметр \ Тип

Напряжение элемента, Вольт;

Оптимальная температура, °С;

Срок службы, лет при +20°С;

Саморазряд в мес., %

Макс. ток разряда

Макс. ток заряда

Минимальное время заряда, ч

Требования к обслуживанию

Уровень стоимости

Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи

Изобретателем является шведский ученый Вальдемар Юнгнер, который запатентовал технологию производства никель кадмиевого типа в 1899 году. D 1990 году возник патентный спор с Эдисоном, который Юнгнер проиграл в силу того, что не владел таким средствами, как его оппонент. Компания «Ackumulator Aktiebolaget Jungner», основанная Вальдемаром, оказалась на грани банкротства, однако, сменив название на «Svenska Ackumulator Aktiebolaget Jungner», предприятие все же продолжило свое развитие. В настоящее время предприятие, основанное разработчиком, носит название «SAFT AB» и производит одни из самых надежных никель-кадмиевых аккумуляторов в мире.

Никель-кадмиевые аккумуляторы относятся к очень долговечному и надежному типу. Существуют обслуживаемые и необслуживаемые модели с емкостью от 5 до 1500Ач. Обычно поставляются в виде сухо-заряженных банок без электролита с номинальным напряжением 1,2В. Несмотря на схожесть конструкции со свинцово-кислотными, никель- кадмиевые батареи имеют ряд существенных преимуществ в виде стабильной работы при температуре от –40°С, возможности выдерживать высокие пусковые токи, а также оптимизированы моделями для быстрого разряда. Ni-Cd батареи устойчивы к глубокому разряду, перезаряду и не требуют моментального заряда как свинцово-кислотный тип. Конструктивно производятся в ударопрочном пластике и хорошо переносят механические повреждения, не боятся вибрации и т.п.

Принцип действия никель-кадмиевых батарей

Щелочные аккумуляторы, электроды которых состоят из гидрата окиси никеля с добавлениями графита, окиси бария и порошкового кадмия. В качестве электролита, как правило, выступает раствор с 20%-ным содержанием калия и добавлением моногидрата лития. Пластины разделены изолирующими сепараторами во избежании замыкания, одна отрицательно заряженная пластина расположена между двумя положительно заряженными.

В процессе разряда никель-кадмиевой батареи происходит взаимодействие между анодом с гидратом окиси никеля и ионами электролита, образуя гидрат закиси никеля. В это же время катод из кадмия образует гидрат окиси кадмия, тем самым создавая разность потенциалов до 1,45В обеспечивая напряжение внутри аккумулятора и во внешней замкнутой цепи.

Процесс заряда никель-кадмиевых аккумуляторов сопровождается окислением активной массы анодов и переходом гидрата закиси никеля в гидрат окиси никеля. Одновременно катод восстанавливается с образованием кадмия.

Достоинством принципа действия никель-кадмиевой батареи является то, что все составляющие, которые образуются в процессе циклов разряда и заряда, почти не растворяются в электролите, а также не вступают в какие-либо побочные реакции.

Рисунок №16. Строение Ni-Cd аккумулятора.

Типы никель-кадмиевых аккумуляторов

В настоящее время батареи Ni-Cd используют чаще всего в промышленности, где требуется обеспечивать питанием разнообразные приложения. Некоторые производители предлагают несколько подвидов никель-кадмиевых аккумуляторов, которые обеспечивают наилучшую работу в определенных режимах:

    время разряда 1,5 – 5 часов и более – обслуживаемые батареи;

    время разряда 1,5 – 5 часов и более – необслуживаемые батареи;

    время разряда 30 – 150 минут – обслуживаемые батареи;

    время разряда 20 – 45 минут – обслуживаемые батареи;

    время разряда 3 – 25 минут – обслуживаемые батареи.

Характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов

Параметр \ Тип

Никель-кадмиевые / Ni-Cd

Емкость, Ампер/час;

Напряжение элемента, Вольт;

Оптимальная глубина разряда, %;

Допустимая глубина разряда, %;

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

Оптимальная температура, °С;

Диапазон рабочих температур, °С;

Срок службы, лет при +20°С;

Саморазряд в мес., %

Макс. ток разряда

Макс. ток заряда

Минимальное время заряда, ч

Требования к обслуживанию

Малообслуживаемые или необслуживанемые

Уровень стоимости

средняя (300 – 400$ 100Ач)

Высокие технические характеристики делают этот тип аккумуляторных батарей очень привлекательным для решения производственных задач, когда требуется высоконадежный источник резервного питания с длительным сроком службы.

Никелево-железные аккумуляторные батареи

Впервые были созданы Вальдемаром Юнгнером в 1899 году, когда он пытался найти более дешевый аналог кадмию в составе никель-кадмиевых батарей. После долгих испытаний Юнгнер отказался от применения железа, т. к. заряд осуществлялся слишком медленно. Несколькими годами позднее, Томас Эдисон создал никель-железный аккумулятор, который осуществлял питание электромобилей «Baker Electric» и «Detroit Electric».

Дешевизна производства позволили никель-железным аккумуляторам стать востребованными в электротранспорте в качестве тяговых батарей, также применяются для электрификации пассажирских вагонов, питания цепей управления. В последние годы о никель-железных аккумуляторах заговорили с новой силой, т. к. они не содержат токсичных элементов вроде свинца, кадмия, кобальта и т. д. В настоящее время некоторые производители продвигают их для систем возобновляемой энергетики.

Принцип действия никелево-железных батарей

Аккумуляция электроэнергии происходит при помощи никель оксида-гидроксида, применяемого в качестве положительных пластин, железа – в качестве отрицательных пластин и жидкого электролита в виде едкого калия. Никелевые стабильные трубки или «карманы» содержат активное вещество

Никелево-железный тип очень надежный, т.к. выдерживает глубокие разряды, частые перезаряды, а также может находится в недозаряженном состоянии, что очень пагубно для свинцово-кислотных батарей.

Характеристики никелево-железных аккумуляторов

Параметр \ Тип

Никель-кадмиевые / Ni-Cd

Емкость, Ампер/час;

Напряжение элемента, Вольт;

Оптимальная глубина разряда, %;

Допустимая глубина разряда, %;

Циклический ресурс, D.O.D.=80%;

Оптимальная температура, °С;

Диапазон рабочих температур, °С;

Срок службы, лет при +20°С;

Саморазряд в мес., %

Макс. ток разряда

Макс. ток заряда

Минимальное время заряда, ч

Требования к обслуживанию

Малообслуживаемые

Уровень стоимости

средняя, низкая

Использованные материалы

Исследования компании Boston Consulting Group

Техническая документация ТМ Bosch, Panasonic, EverExceed, Victron Energy, Varta, Leclanché, Envia, Kokam, Samsung, Valence и других.

Аккумулятор — это многоразовый источник тока, который предназначен для накопления и хранения энергии. Его работа основана на обратимых окислительно-восстановительных реакциях, что дает возможность использовать батарею многократно. Для создания аккумуляторной батареи, несколько аккумуляторов соединяют в одну цепь.

Виды аккумуляторов

Для бытовых приборов и инструментов используется несколько типов аккумуляторных батарей, которые отличаются по используемым для их изготовления материалам.

Никель-кадмиевые (NiCd)

Этот аккумулятор выдерживать большое количество разрядов и зарядов, устойчив к низким температурам и у него большой допустимый ток разряда. Одними из основных его достоинств является низкая цена и большой срок службы. Недостатки указанного вида в том, что он быстро саморазряжается и имеет низкую плотность энергии.

Основным недостатком такого оборудования является «эффект памяти», что приводит к снижению полезной емкости при неполном разряде батареи. Для восстановления номинальной мощности, надо полностью разрядить, а потом снова зарядить это устройство. Чтобы увеличить срок службы такого оборудования, необходимо полностью его разряжать и только потом ставить на зарядку. Для заряда надо использовать только то устройство, которое шло в комплекте, либо таким, которое соответствует требованиям производителя батареи.

Никель-металлогидридные (NiMh)

Такие батареи появились позже, и они являются более перспективными. Сейчас они массово используются для разной бытовой техники, но для телефонов и ноутбуков применяются еще более прогрессивные виды.

Литий-ионные (LiIon)

Такой аккумулятор чаще всего используется для питания ноутбуков, фотоаппаратов и другой техники, но в современных телефонах он уже используюется редко, так как вытесняется более прогрессивным типом батарей. Их основной недостаток в высокой чувствительности к перезаряду, поэтому в устройствах, где используются такие батареи, обязательно устанавливают контроллер, который ограничивает заряд.

Литий-полимерные (LiPol)

Самые современные устройства, основным их отличием является то, что электролит гелеобразный, поэтому такие аккумуляторы могут быть очень тонкими. Они чаще всего применяются в мобильных телефонах, плеерах и другой технике, имеющей небольшие размеры. Так как такие батареи также чувствительны к перезаряду, использовать их в устройствах с неисправным контроллером заряда нельзя. Если нарушается герметичность также нельзя эксплуатировать такую батарею.

Устройство

Раньше аккумуляторные батареи для бытовой техники и телефонов по своему строению были точной копией тех, что используются в автомобилях. Современные технологии позволили разработать литий-ионные батареи, у которых катод покрыт алюминиевой, а анод медной фольгой. В литий-полимерных моделях в качестве банок используются мягкие пакеты, которые заполняются гелеобразным раствором лития в полимере.

Чтобы контролировать заряд, такая аккумуляторная батарея обязательно имеет устройство, которое выполнено в виде электронной платы. Вместо привычных двух контактов, такие батареи с платой телефона соединяются при помощи конвектора — многополюсного соединения.

Принцип работы

Независимо от типа, любой аккумулятор работает благодаря наличию разности напряжения между пластинами из металла, погруженными в электролит.

Химические процессы, происходящие в батарее, являются обратимыми, поэтому после ее разряжения, есть возможность при помощи заряда восстановить работоспособность. Во время заряда ток пропускают в противоположном направлении, которое будет при разряде аккумуляторной батареи.

Основной характеристикой является емкость, то есть величина заряда, которую полностью заряженная батарея может отдать при разряде до наименьшего допустимого значения. Для ее измерения обычно используются Ач.

Области применения

Аккумулятор используется в различных отраслях и имеет широкое применение. Аккумуляторные батареи применяют для освещения вагонов, питания различной апертуры на автомобилях, в мобильных телефонах, в бытовой технике и электронике.

Для того чтобы обезопасить компьютер и имеющуюся информацию при внезапном исчезновении питания, используются . Основным его элементом является АКБ. Первоначальный запуск любого автомобиля не возможет без заряженной аккумуляторной батареи.

Как выбрать аккумулятор

Рассмотрим особенности выбора АКБ для мобильного телефона. Сначала надо разобраться, какая батарея установлена в вашем телефоне, так как она может быть съемной или несъемной.

Если ее можно снять, то открывают заднюю крышку телефона и внимательно изучают характеристики батареи:

  • Емкость.
  • Модель.
  • Напряжение.

При наличии и несъемной АКБ, ее данные можно узнать из паспорта телефона или на сайте производителя. Современный рынок предлагает оригинальные аккумуляторы, аналогичные и «ноунейм». На последний вариант лучше вообще не обращать внимания, так как такая батарея может не только вывести из строя телефон, а даже взорваться.

Между собой оригинальные и аналоговые изделия практически ничем не отличаются по своим характеристикам, но оригинальные батареи будут намного дороже. Учтите, что некоторые производители не делают оригинальные запчасти, поэтому в таком случае придется приобретать аналогичный источник питания.

Аккумулятор для автомобиля

В этом случае надо обращать внимание на такие характеристики как емкость, пусковой ток и габариты изделия. Важно, чтобы емкость и величина пускового тока не очень отличались от той аккумуляторной батареи, что была установлена на заводе-производителе, так как генератор и другое оборудование рассчитаны на определенные их значения.

Кроме описанных характеристик, обращают внимание на наличие дополнительных элементов: ручка для удобной транспортировки, защита клемм, наличие встроенного индикатора заряда.

Достоинства и недостатки

Рассмотрим, какие есть преимущества и недостатки у разных типов батарей.

Преимущества NiCd устройств:
  • Быстрая зарядка, можно использовать ток, который равен и даже превышает емкость батареи, злоупотреблять часто большим зарядным током нельзя и если требуется быстрый заряд, то используют устройства, определяющие полный заряд батареи, после чего они должны отключаться.
  • Могут давать в нагрузку ток большого значения.
  • Если соблюдаются правила эксплуатации, то срок службы будет большим.
  • Возможность восстановления при понижении емкости.
  • Доступная стоимость.
Недостатки будут такие:
  • Наличие «эффекта памяти».
  • Высокий уровень саморазряда.
  • Большой вес и размеры.
  • Требуется специальная утилизация из-за наличия кадмия.
Особенности NiMh батарей:
  • Больше плотность электроэнергии, поэтому они имеют меньший вес и размеры.
  • Срок службы зависит от глубины разряда, чтобы батарея дольше служила, лучше ее эксплуатировать не с полным, а с поверхностным разрядом.
  • Зарядка не может проводиться так быстро, как в предыдущем варианте.
  • «Эффект памяти» выражен намного меньше.
  • У них небольшое количество рабочих циклов.
  • Высокий саморазряд, который достигает 30% в месяц.
LiIon батареи имеют следующие достоинства:
  • Небольшой вес и размеры, достигается это за счет высокой плотности электроэнергии.
  • Незначительный саморазряд.
  • На протяжении всего срока службы не требуют никакого обслуживания.
Недостатки таких АКБ следующие:
  • Высокая цена.
  • Хранить такие батареи надо только заряженными.
  • Даже если они не используются, происходит процесс старения, уже через два года, если ими не пользоваться, они обычно выходят из строя.

LiPol устройства являются самыми современными, но пока массово они не применяются, поэтому объективно оценить их преимущества и недостатки пока нельзя.

Если сравнивать их с другими типами, то в таких устройствах меньше рабочих циклов, и они рассчитаны на небольшой ток нагрузки. Технология их изготовления позволяет создавать тонкие и пластичные геометрические формы, что нехарактерно для других типов батарей. Как и у всего нового, стоимость таких батарей пока высокая.

Сейчас в электронных устройствах в основном используются NiMh и LiIon аккумуляторы. У первых будет больше срок службы при умеренных нагрузках и ниже стоимость, у вторых простое обслуживание и большой срок службы при интенсивных нагрузках. Никель-кадмиевые устройства уже практически не используются, а литий-полимерные только завоевывают рынок.

Автомобильные аккумуляторы отличаются по типам и характеристикам, что достаточно сильно усложняет процесс их выбора для автовладельцев. Ведь характеристики аккумуляторных батарей для автомобилей определяют не только работоспособность автомобиля, но и дополнительных электронных устройств – магнитолы, кондиционера, прикуривателя. В вопросе, какие виды аккумуляторов есть, мы и попробуем сегодня разобраться, приведя краткое описание каждого из них.

Особенности традиционных «сурьмянистых» автомобильных аккумуляторов

Традиционный тип аккумуляторной батареи содержит в своих свинцовых пластинах более 5% сурьмы. Для современных аккумуляторов это уже не характерно, так как процент сурьмы в них разительно снизили. Необходимо это было для того, чтобы предотвратить резкое усиление процесса электролиза, который из-за сурьмы активизируется уже по достижении показателя напряжения в 12 В. Еще одним недостатком таких аккумуляторов является необходимость заливать в них дистиллированную воду, так как из-за испарения воды верхние края электродов постоянно выходят наружу.

Взирая на все это, хотя бы раз в месяц приходится проверять такой аккумулятор и контролировать, на каком уровне находится вода и достигает ли плотность электролита необходимого показателя.

Для чего же тогда в свинец нужно было добавлять сурьму? Делали это исключительно для увеличения прочности пластин внутри аккумулятора. Благодаря прогрессу необходимость в использовании сурьмы сегодня отпала, поэтому встретить так называемые «традиционные» аккумуляторные батареи для авто уже практически невозможно. Использовать такие батареи рационально только на стационарных установках, где они будет проявлять себя как неприхотливые в обслуживании.

Достоинства и недостатки малосурьмянистых батарей

Этот вид аккумуляторных батарей содержит менее 5% сурьмы, благодаря чему отпала необходимость в постоянном контроле уровня электролита в аккумуляторе. К тому же, малосурьмянистые батареи не так интенсивно разряжаются во время простоя (хранения).

В сравнении с сурьмянистыми аккумуляторами, данный тип батарей практически не приходится обслуживать, хотя необходимость в пополнении запаса воды все же периодически возникает. Самым большим достоинством этих аккумуляторов принято считать их «неприхотливость» к электронному оборудованию автомобиля. То есть, даже если к электрической сети будут подключены некачественные приборы, из-за которых постоянно будет меняться напряжение, необратимых изменений с аккумулятором не произойдет (как известно, более современные аккумуляторы в таком случае могут безвозвратно терять свою емкость).


Важно! Характеристики малосурьмянистых аккумуляторных батарей для автомобиля позволяют их использовать только на старых авто, произведенных еще в СССР или в России. Подходят они для таких автомобилей и своей низкой стоимостью.

Чем отличаются кальциевые аккумуляторы?

В этом случае вместо сурьмы в решетки электролитов добавляется кальций, на что при покупке вам укажет специальная маркировка «Са/Са» (маркировка гласит, что в состав пластин обоих полюсов входит кальций). Добиться дополнительной энергоемкости кальциевых аккумуляторных батарей удалось еще и благодаря добавлению в состав их пластин небольших частичек серебра. Благодаря серебру также было снижено внутреннее сопротивление аккумулятора, и значительно вырос коэффициент полезного действия.

К достоинствам данного типа аккумуляторной батареи также следует отнести:

Отсутствие необходимости обслуживать такую батарею, поскольку в процессе ее эксплуатации вода из нее практически не испаряется. Благодаря этому кальциевые аккумуляторы стали необслуживаемыми.

По сравнению малосурьмянистыми аккумуляторами, кальциевые практически не подвергаются саморазрядке. Эта разница между двумя типами батарей составляет около 70%, что говорит о длительном сроке службы кальциевых батарей, а также о возможности их длительного хранения.

Кальциевым батареям не так страшен перезаряд, а электролиз в них благодаря наличию кальция начинается с 16 В.

Но вот если слишком интенсивной зарядки эти батареи не боятся, то если их несколько раз подряд посадить «в ноль», они сразу же потеряют половину своей емкости. Зачастую подобное приводит к необходимости полной замены аккумулятора. Еще один недостаток – чувствительность к перепадам напряжения, поэтому при установке кальциевого аккумулятора необходимо проверить исправность бортовой сети автомобиля.

Встретить такие аккумуляторы чаще всего удается на иномарках, которые относятся к среднему ценовому диапазону. Если же говорить о стоимости самой кальциевой батареи, то она в разы дороже вышеописанных, однако это компенсируется сроком ее службы (но, чтобы он был как можно более длительным, батареей необходимо правильно пользоваться и не допускать полной разрядки).

Общая характеристика гибридных аккумуляторов

Из названия понятно, что данный вид аккумуляторной батареи имеет набор разных пластин. При этом положительные изготавливаются с добавлением сурьмы (но меньше 5%), а отрицательные – с добавлением кальция. Поэтому и обозначаются такие аккумуляторы как «Са+». Благодаря такому подходу удалось добиться:

1. Снижения расхода воды по сравнению с малосурьмянистыми аккумуляторами.

2. Повышения устойчивости батареи к перепадам напряжения, а также к слишком интенсивной зарядке и разрядке.

Таким образом, гибридные аккумуляторы не превосходят по своим качествам вышеописанные, а находятся ровно посередине между ними, если оценивать их качество.

Гелевые и AGM аккумуляторы – в чем особенности?

Если вы интересовались вопросом, какие виды аккумуляторов есть, то наверняка сталкивались и с гелевыми батареями, и с батареями AGM. От всех остальных автомобильных аккумуляторов их отличает то, что электролит внутри них находится не в жидком, а в гелеобразном состоянии.

Необходимость в использовании гелеобразного электролита возникла по причине того, что жидкий электролит очень часто может вытекать из корпуса аккумулятора. Поскольку он является раствором воды и серной кислоты, такая жидкость повреждала не только корпус самой батареи, но и все другие системы автомобиля. К тому же, такой электролит со временем приводил к разрушению свинцовых пластин, что автоматически снижало мощность аккумулятора.

Добиться решения всех этих проблем получилось путем использования гелеобразного электролита. При этом в батареях AGM, помимо гелеобразного электролита, для предотвращения осыпания частичек электродов используется специальный пористый материал, изготовленный из абсорбирующего стекловолокна. Но в целом гелевые и AGM не имеют существенных различий между собой и отличаются следующими преимуществами:

Такие виды аккумуляторов совершенно не боятся наклонов, поэтому даже для эксплуатации их можно устанавливать в любом удобном положении, но все же переворачивать их вверх дном не стоит.

Устойчивы к воздействию вибраций, так как они не приводят к обсыпанию поверхности электродов.

Имеют низкую скорость саморазряда, поэтому если их хранить в заряженном состоянии, они даже через несколько месяцев будут оставаться пригодными для эксплуатации.

Не боятся переразряда, и когда батарея садится, автомобиль этого не чувствует, поскольку высота тока при этом не падает.


Но есть у них и недостатки – гелеобразные батареи очень боятся перезаряда, да и сам процесс зарядки обязательно необходимо проводить постепенно, при использовании низкого тока. Специально для этого выпускаются особые зарядные устройства, которыми мы и рекомендуем пользоваться.

Стоит также учитывать, что гелевые батареи очень плохо работают на морозе, хотя, если не допускать их к эксплуатации при низких температурах и правильно заряжать, они могут прослужить около 10 лет. Но и стоят они при этом недешево, поэтому встретить такой тип аккумуляторной батареи вам может посчастливится только на престижном авто.

Изучаем характеристики щелочных батарей для авто

В автомобильных аккумуляторах роль электролита может выполнять и щелочь. При этом можно встретить сразу два типа таких батарей:

1. Никель-кадмиевые. Положительные пластины электродов в таких аккумуляторах покрываются гидроксидом никеля, а отрицательные – кадмием и железом.

2. Никель-железные. Положительные электроды имеют тот же состав, что и в никель-кадмиевых батареях, а вот отрицательные изготавливаются из железа без использования каких-либо примесей.

Но, независимо от типа пластин, электролит в таких аккумуляторах применяется один – раствор едкого калия КОН. При этом, по сравнению с кислотными батареями, щелочные имеют следующие преимущества:

1. Не боятся переразрядов, и допускается даже хранение в полностью разряженном состоянии.

2. Не боятся избыточной зарядки.

3. Хорошо функционируют при отрицательных температурах.

4. Саморазряд еще ниже, чем в кислотных калиевых батарей.

5. Испарения щелочи не являются вредными для человеческого организма.

6. Такие батареи отличаются большой емкостью.

Что же касается недостатков, то щелочные батареи не способны выдавать одновременно большое количество тока. Это и объясняет большие размеры щелочных батарей, поскольку в них приходится вставлять больше «банок». К тому же и стоят такие батареи дороже, нежели кислотные.

Важно! Щелочные аккумуляторы чаще используются не для старта, а для тяговых функций, поэтому и применяются они преимущественно на грузовых авто.

Какими преимуществами отличается литий-ионный тип аккумуляторных батарей?

Литий-ионные батареи являются наиболее перспективными в современном автомобилестроении. При этом разработчики их постоянно совершенствуют, делая менее токсичными и более доступными в ценовом аспекте.

Преимуществами литий-ионного типа аккумуляторов являются следующие характеристики:

Максимально высокая емкость заряда батареи, которой не достигает ни один другой тип автомобильных аккумуляторов.

Высокое выдаваемое напряжение, позволяющее сделать аккумулятор максимально компактным.

Отсутствие интенсивного процесса саморазряда.

Но все же присутствует у них и целый ряд недостатков , по причине чего сегодня чаще используются свинцово-кислотные аккумуляторы для авто:

Когда температура падает до отрицательных отметок, сила тока, которую отдает аккумулятор, существенно снижается.

Литий-ионный аккумулятор может «пережить» только 500 процедур зарядки-разрядки.

Им характерен процесс «старения» – снижения емкости с возрастом. За 2 года уходит около 20% емкости.

Нельзя допускать глубокой разрядки литий-ионного аккумулятора.

Мощность такого аккумулятора не обеспечивает старт двигателя.

Тем не менее, согласно прогнозам, именно литий-ионные батареи в скором времени будут использоваться на автомобилях. Правда, инженерам придется хорошенько поработать, чтобы устранить все озвученные недостатки данного типа аккумуляторных батарей.

Следует заключить, что на сегодняшний день не существует идеального типа аккумуляторной батареи для авто, поскольку у каждого из существующих есть свои недостатки. По этой причине, при выборе аккумулятора каждый автовладелец должен ориентироваться на особенности своего автомобиля и личные предпочтения.

Аккумуляторы электрические щелочные — Справочник химика 21

    Несмотря на то, что щелочные аккумуляторы значительно отличаются от свинцовых, ответить на вопрос, какого типа аккумулятор лучще, нельзя. Щелочные аккумуляторы, обладающие многими положительными особенностями, в известных случаях не могут заменить свинцовых, так как по некоторым электрическим характеристикам сильно от них отличаются. [c.161]

    Аккумулятор — это гальваническая система, способная накапливать под действием электрического тока химическую энергию и отдавать ее во внешнюю цепь в виде электрической энергии. В химических лабораториях используются различные аккумуляторы свинцовые (кислотные), кадмиево-никелевые, железо-никеле-вые. Последние два относятся к щелочным аккумуляторам, В свинцовом аккумуляторе активным веществом положительного электрода является двуокись свинца, отрицательного — губчатый металлический свинец. Электролитом служит раствор серной кислоты уд. в. 1,18. Щелочные аккумуляторы по сравнению с кислотными имеют некоторые преимущества, в частности за ними проще уход, при применении они имеют меньший саморазряд и не выделяют вредных испарений. [c.237]


    Здесь опять возможна реплика придирчивого читателя о какой химической стойкости может идти речь, когда в предыдущем абзаце говорилось о защите серебряного покрытия родиевой пленкой Противоречия, как это ни странно, нет. Химическая стойкость — понятие многогранное. Серебро лучше многих других металлов противостоит действию щелочей. Именно поэтому стенки трубопроводов, автоклавов, реакторов и других аппаратов химической промышленности нередко покрывают серебром как защитным металлом. В электрических аккумуляторах с щелочным электролитом многие детали подвергаются опасности воздействия на них едкого калия или натрия высокой концентрации. В то же время детали эти должны обладать высокой электропроводностью. Лучшего материала для них, чем серебро, обладающее устойчивостью к щелочам и замечательной электропроводностью, не [c.279]

    В гальванических элементах и аккумуляторах электрическая энергия получается в результате химических реакций, протекающих в них. Гальванические элементы обычно имеют малую э. д. с. (1,1—1,5 в) и могут давать небольшие количества электроэнергии (от 5 до 250 вт-ч). Аккумуляторы имеют напряжения свинцовый, примерно 2,7—2,8 в, щелочной 1,8 в. Сила тока в аккумуляторах зависит от размеров электродов и количества электролита. [c.10]

    Микропористые сепараторы, широко применяемые в свинцовых аккумуляторах, в щелочных ламельных аккумуляторах пока не используют. Микропористые сепараторы имеют большее электрическое сопротивление, чем перечисленные выше разделители и стоят дороже. Кроме того, и без них при достаточном зазоре между пластинами можно избежать коротких замыканий. Губчатые осадки на ребрах отрицательных электродов здесь почти не образуются, а ламели удерживают активные массы от сильного оплывания. Ограниченное количество шлама успевает упасть на дно. Для того чтобы при сборке батарей стальные сосуды не контактировали друг с другом, аккумуляторы укрепляют в рамках с помощью изолированных цапф, либо на них надевают резиновые изоляционные мешки. Существуют ламельные аккумуляторы в пластмассовых сосудах. В табл. 44 приведены общие характеристики некоторых ламельных аккумуляторов. [c.495]

    Аккумулятором электрической энергии называется такое устройство, с помощью которого можно создавать запас энергии с возможностью использования ее в нужный момент. Проводя электролиз н превращая электрическую энергию в химическую энергию продуктов электролиза, можно, когда потребуется, вновь получить ее обратно, если использовать эту цепь в качестве гальванического элемента. Наибольщее распространение имеют два вида аккумуляторов — свинцовый и щелочной. [c.335]

    Режим импульсного подзаряда характерен тем, что величина тока ИЗТ устанавливается в зависимости от напряжения буферной батареи, тем самым поддерживаются постоянными напряжения на зажимах батареи (2,1. .. 2,2 В на аккумулятор для стационарных кислотных батарей и 1,50. .. 1,6 В на аккумулятор для щелочных батарей). На рис. 97 изображена принципиальная электрическая схема выпрямительного устройства (ВУ) для буферной работы в режиме импульсного подзаряда [18]. Если в процессе разряда на нагрузку напряжение, например кислотной батареи, упадет ниже 2,1 В на аккумулятор, реле контроля напряжения (РКН) отпускает якорь, выключает реле зарядного тока (РЗТ) и его контакты замкнут накоротко резистор / увеличению тока в управляющей обмотке (УО) дросселя насыщения (Др). Это приводит к возрастанию напрян ВУ. В результате ток ВУ превысит ток нагрузки и за счет избытка тока батарея начнет заряжаться. Когда [c.126]

    Тогда при коротком замыкании электродов с помощью проводника первого рода из-за разности величин электродных потенциалов ячейка работает самопроизвольно — в цепи течет ток, т.е. выделяется электрическая энергия. Это происходит до тех пор, пока потенциалы электродов не достигнут одинаковых значений. Поэтому такие элементы могут служить источником постоянного тока (например, сухие батареи, кислотные и щелочные аккумуляторы и др.). Подобные электрохимические ячейки принято называть гальваническими элементами, разность потенциалов электродов в которых представляет собой электродвижущую силу (э.д.с.) элемента. [c.125]

    Параллельно с усовершенствованием первичных источников тока проводились работы по созданию электрических аккумуляторов. Первый аккумулятор с кислым электролитом был построен Планте в 1860 г. Позднее появились щелочные аккумуляторы. [c.13]

    Электрические характеристики щелочных аккумуляторов [c.88]

    На процессах окисления — восстановления основана работа широко распространенных химических источников электрического тока — свинцового и щелочного аккумуляторов. Это также гальванические элементы, но материалы в них подобраны с таким расчетом, чтобы была возможна максимальная обратимость процесса, иными словами, чтобы многократное повторение циклов зарядки и разрядки совершалось без необходимости добавления участвующих в их работе веществ. В настоящее время аккумуляторы получили широкое разнообразное применение в различных областях народного хозяйства. Они являются необходимой принадлежностью всех машин, на которых установлены двигатели внутреннего сгорания. Шахтные электровозы, грузовые электрокары, подводные лодки также работают на использовании свинцовых аккумуляторов. Не менее широкое распространение имеет свинцовый аккумулятор и в повседневной лабораторной практике, так как является дешевым и удобным источником тока. [c.271]

    Электродвижущая сила железо-никелевого аккумулятора составляет обычно 1,33—1,35 в. Эти аккумуляторы более удобны в обращении. Однако они обладают более низким коэффициентом отдачи — отдают в форме электрического тока приблизительно лишь 50% энергии, поглощенной при зарядке. Найдено, что прибавка ЫОН к электролиту улучшает работу щелочного аккумулятора. [c.355]

    Никель образует оксиды, аналогичные оксидам кобальта. Полутораокись никеля при нагревании выше 300—400° С разлагается, переходя сначала в N 304, а затем в NiO. Являясь сильным окислителем, N 203, а также Ni(0H)3 применяются в щелочных аккумуляторах. Гидроксид никеля (HI) получают окислением на аноде (в процессе зарядки), обратный процесс сопровождается выделением электрической анергии  [c.130]

    Задачи электрохимической промышленности весьма многочисленны и разнообразны. Важнейшими йз них являются 1) рафинирование цветных и благородных металлов, 2) получение цветных металлов из руд, 3) получение щелочных, щелочноземельных и других легких металлов, 4) получение металлических сплавов, 5) получение хлора и щелочей, водорода и кислорода, 6) получение неорганических солей и окислителей, 7) декоративные покрытия металлами, 8) защита металлов от коррозии, 9) изготовление металлических копий с неметаллических образцов, 10) изготовление электрических аккумуляторов и других гальванических элементов. [c.10]

    Гидроксиды Со + и Со в зависимости от образования аквакомплексов и количества гидратирующих молекул воды изменяют свою окраску с розовой на синюю. Гидроксиды Ni + и Ni + обладают различной устойчивостью, и это широко используется в технике (с. 293), так как на окислительной способности Ni основано действие щелочных аккумуляторов. Гидроксид Ni(0H)2 окисляется как электрическим током на аноде, так и свободными галогенами  [c.384]

    Значительное место в достижениях отечественной электрохимии занимают работы но химическим источникам тока усовершенствованы марганцевые, щелочные и свинцовые аккумуляторы, созданы серебряно-цинковые и многие другие элементы и аккумуляторы, топливные элементы, позволяющие осуществлять непосредственное преобразование химической энергии в электрическую. [c.62]

    Книга является общим курсом технологии электрохимических производств. В первой части излагается технология химических источников электрической энергии — гальванических элементов, свинцовых и щелочных аккумуляторов. Вторая часть посвящена электрокинетическим процессам, технологии электролитических производств водорода и кислорода, хлора и щелочей, а также продуктов окисления и восстановления. В третьей части разбираются вопросы электрометаллургии и гальванотехники. [c.2]

    В 1860 г. был предложен первый электрический аккумулятор с кислым, а в 1900 г. со щелочным электролитом. [c.14]

    Аккумуляторами или вторичными элементами называются гальванические элементы, в которых вещества, израсходованные при разряде, регенерируются при обратном пропускании электрического тока. В соответствии с этим, очевидно, все обратимые гальванические элементы могут принципиально служить электрическими аккумуляторами. Однако практическое применение в качестве аккумуляторов имеют немногие из них. Техническую ценность имеют лишь те элементы, электролит которых состоит из одной жидкости, а в результате токообразующей реакции на электродах образуются твердые, практически нерастворимые вещества. В настоящее время большое практическое значение имеют только аккумуляторы двух типов — свинцовые и щелочные. [c.81]

    Одной из самых важных и интересных проблем технологии химических источников электрической энергии является создание аккумуляторов с большой удельной емкостью. Известным успехом в этом направлении можно считать разработку щелочных аккумуляторов. [c.140]

    А. Теория и электрические характеристики щелочных аккумуляторов [c.140]

    Свет шахтера . Лампы (рис. 1У-34) состоят из головки из прочного стекла 4 с электрической лампочкой 5 внутри и металлического корпуса 1 со щелочным аккумулятором 2. Лампочка включается поворотом головки по часовой стрелке. Крышка 3 корпуса лампы снабжена магнитным затвором 6, препятствующим открытию лампы, что в загазованном помещении меняет привести к взрыву. Открыть затвор можно только при помощи электромагнита. [c.138]

    Применяют для получения туалетных мыл, некоторых красителей и органических соединений, а также в бумажной, нефтяной и металлургической промышленности, в медицине, для щелочных электрических аккумуляторов и др. [c.108]

    Принципиальная компенсационная схема для измерения э. д. с. гальванического элемента приведена на рис. 28, а. Источник тока Б (обычно кислотный или щелочной аккумулятор или высокоемкостный сухой гальванический элемент на 1,56—1,66 В) присоединен к концам А п В электрического сопротивления (или просто сопротивление) Rab- Выбирают источник тока с учетом того, что по принципу компенсационного метода э. д. с. испытуемого гальванического элемента должна быть меньше э. д. с. источника тока ЕБ Считают, что возникающее на концах сопротивления А yi В напряжение Vab незначительно отличается от напряжения на клеммах источника тока. Цепь АБВ называют большой или цепью главного питания. Между клеммой А и нуль-инструментом Г включают переключателем П испытуемый гальванический элемент с . Для кратковременных включений служит ключ К, который соединен одним концом с подвижным контактом Д, снимающим различное напряжение, а другим с нуль-инструментом Г. Цепь АхД называют малой или боковой. Замыкают собранную электрическую цепь одним легким кратковременным нажимом на головку ключа. Передвижением контакта Д вдоль сопротивления подбирают такое положение контакта, при котором ток в малой цепи практически отсутствует. Точку компенсации проверяют передвижением контакта влево и вправо от нее по сопротивлению на возможно меньшую, по равную величину так, чтобы индикатор нуля на н у л ь — и 1 с т р у м е н т е отклонялся от нулевого положения в разных направлениях на одинаковую величину. Компенсация означает, что падение на-прял[c.137]

    Во время зарядки обычного щелочного аккумулятора на его аноде образуется некоторое количество кислорода, а на катоде после окончания зарядки — водород. Однако выделение газа может быть устранено соответствующей конструкцией аккумулятора или с помощью химических катализаторов. 0 дает возможность получать герметически закрытые сухие аккумуляторы. Элемент изготавливается таким образом, чтобы емкость отрицательного электрода была намного больше емкости положительного тогда зарядка положительного электрода заканчивается гораздо раньше, чем отрицательного, последний остается частично незаряженным, и выделения водорода не происходит. Выделение кислорода на аноде в результате таких мер не уменьшается, но образование пузырьков газа можно предотвратить. Так как электроды расположены очень близко друг к другу и аккумулятор содержит лишь минимум электролитной жидкости, необходимой для пропитывания пор электродов и находящихся между ними пористых пластин, то образованный при зарядке кислород в растворенном состоянии легко диффундирует к отрицательному электроду и окисляет его. Этот процесс может быть ускорен с помощью катализаторов. Окисленная часть отрицательного электрода снова восстанавливается зарядным током. В этих условиях нэт необходимости прерывать процесс зарядки для уменьшения газовыделения — газ не выделяется, даже если зарядный ток не выключают. С экономической точки зрения перезарядка, конечно, означает потерю энергии, ибо после каждого восстановления положительного электрода выделяющийся на одном электроде кислород с помощью зарядного тока снова переводится в раствор на другом электроде. Таким образом, этот ток вызывает ненужный процесс. Однако у маленьких аккумуляторов стоимость потраченной напрасно электрической энергии с избытком возмещается тем удобством, что процесс зарядки не нуждается в контроле. [c.224]

    Отчет должен содержать задание изложение теории щелочного аккумулятора с окисно-никелевым электродом техническое описание аккумулятора электрическую схему и описание хода выполнения работы опытные и расчетные данные в виде таблиц и графйков, а также распшфрованные диаграммы напряжение — время , снятые с самопишущего вольтметра краткое обсуждение полученных результатов. [c.211]

    Компенсационный метод измерения свободен от этих недостатков. Компенсационная схема для измерения э.д.с. гальванического элемента приведена на рис. IX. 15. В цепь ЛВАк — цепь источника тока, которыми обычно служат кислотный или щелочной аккумулятор или сухой гальванический элемент большей электрической емкости,— последовательно включается переменное сопротивление Я, соизмеримое с сопротивление реохорда АВ. В простейшем случае он представляет собой проволоку с относительно большим удельным сопротивлением (нихром), туго натянутую вдоль градуированной линейной шкалы. Падение напряжения на единице длины шкалы стандартизируется с помощью нормального элемента Вестона (НЭ)  [c.555]

    Характерное для НЖ-аккумулятора высокое внутреннее омическое сопротивление объясняется как относительно низкой электрической проводимостью активных масс, заключенных в ламе.ли, так и своеобразием конструкции самих ламелей. Площадь перфорации ламелей не превышает 18 % от их полной поверхности. Поэтому именно омическое падение напряжения в электродах определяет заметное снижение разрядного напряжения по мерс увеличения разрядного тока. Ощутимое уменьшение разрядной емкости связано также с пассивируемостью железного электрода. Недостатком НЖ-аккумуляторов является высокий саморазряд, составляющий 50—80 % в месяц, что связано с электрохимической неустойчивостью железа в щелочном электролите, а также с наличием примесей в активной массе и электролите. [c.222]

    Применение щелочных металлов в качестве отрицательных электродов источников тока всегда представлялось заманчивым из-за высокого отрицательного потенциала и больших токов обмена. Однако в водных растворах использование щелочных металлов связано с чрезвычайно большими трудностями. В современных вариантах источников тока со щелочными металлами применяют расплавы солей, органические растворители (апротонные растворители) или твердые электролиты. Наиболее перспективны две последние группы источников тока. В химических источниках тока с апротонными растворителями в качестве анода используют литий, что позволяет достигать значительных ЭДС (до 3—4 В) и высоких значений удельной энергии. В качестве материала катода применяют галогениды, сульфиды, оксиды и другие соединения. Особый интерес представляют катоды ща основе фторированного углерода. Это вещество нестехиометрического состава с общей формулой ( F r)n получают при взаимодействии углерода с фтором при 400—450 °С. При работе такого катода образуются углерод и ион фтора. Разработаны литиевые источники тока с жидкими окислителями (системы SO b — Li и SO2 — Li). Предпринимаются попытки создания аккумуляторов с использованием литиевого электрода в электролитах на основе апротонных растворителей. Литиевые источники тока предназначаются в основном для питания радиоэлектронной аппаратуры, кардиостимуляторов, электрических часов и т. д. [c.266]

    Полезное применение явления поляризации находят для целей накопления электрической энергии. Используемые для этого в технике усггройства называются аккумуляторами. Их употребление целесообразно, если они имеют высокий к. п. д., большую энергоемкость при малой массе и компактность. Этим требованиям удовлетворяют только свинцовые (кислотные) и никелевые (щелочные) аккумуляторы, а также разработанные в последнее время особенно энергоемкие цинк-серебряные и никель-кадмиевые. Последние в сочетании с солнечными батареями составляют бортовую энергетику космических кораблей. [c.195]

    Благодаря большому сечению захвата тепловых нейтронов кадмием пз нето изготовляют регулирующие стёрж н и в атом]Тых реак-торах. Важнейшее применение кадмия — про11зводство щелочных аккумуляторов (кадмиевые электроды). Кадмиевая бронза применяется для изготовления телеграфных и телефонны.х проводов, так как по сравнению с чистой медью она обладает большей прочностью, износостойкостью при несколько пониженной электрической проводимости. Ртуть (ртутные катоды) применяют при получении гидроксида натрия и хлора, а также для комплексной переработки полиметаллического сырья (амальгамная металлургия). Кроме того, ртуть используют в ядерных реакторах для отвода теплоты. [c.137]

    Рассчитайте падение напряжения в электролите межэлектродного пространства щелочного аккумулятора типа НЖ-22, имеющего две положительные пластины габаритами 140 x 95 мм и три отрицательные пластины габаритами 145х Х99,5 мм при разрядном токе 22 А. Межэлектродное расстояние 1,2 мм. Электролит—раствор КОН, плотностью 1,20 (21,15%-ный раствор КОН) с удельной электрической проводимостью Хи 0,520 См-см- . [c.71]

    Преимущества свинцового аккумулятора — большая электрическая емкость, устойчивость в работе, большое количество циклов (разрядка — зарядка). Недостатки — большая масса, и следовательно малая удельная емкость, выделение водорода при зарядке, негерметичность при наличии концентрированного раствора Н2504. В этом отношении лучше щелочные аккумуляторы. [c.253]

    Концентрационные цепи без переноса могут быть использованы для определения чисел переноса ионов и диффузионных потенциалов. Они незаменимы во всех случаях, когда в потенциометрических измерениях необходимо устранить ошибки, вносимые в измерение э. д. с. диффузионным потенциалом. Большое применение такие элементы нашли также и в технике. Главная область использования элементов без переноса ионов — производство химических источников электрической энергии. Для этой цели преимущественно используют щелочные и свинцовые аккумуляторы, а также цинкдвуокисномар-ганцевые и свинцовые, окисномедные, цинкугольные, магнийсеребряные и другие гальванические элементы, которые работают с одним раствором электролита, т. е. при отсутствии диффузионных потенциалов. [c.189]

    Помимо окисления Ы1(ОН)г чисто химическим путем, перевод его в гидроксид может быть достигнут электроокислением в щелочной среде. Процесс этот, наряду с использованием для обратного получения электрического тока сильных окислительных свойств Ы (ОН)з, лежит в основе действия т.н. щелочного аккумулятора. Последний содержит один электрод, сформованный нз порошка металлического Ре, другой — из гидроксида никеля. Э.пектроды опущены в раствор КОН. Процессы при разрядке и зарядке могут быть переданы схемой [c.448]

    Основная часть никеля (85—87%) расходуется на производство сплавов с железом, хромом, медью и другими металлами. Эти сплавы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, магнитными и электрическими свойствами. Сплавы никеля с алюминием (а также с магнием и кремнием) используют в качестве исходного вещества для получения никеля Ренея — никелевого катализатора скелетного типа, образующегося при действии щелочи на эти сплавы. Никель применяется в производстве щелочных аккумуляторов и в гальванотехнике. В 1980 г. производство никеля составило в капиталистических и слаборазвитых странах около 1 млн. т, в ближайшие 7—10 лет оно возрастет еще на 7% в год. [c.403]

    Приборы системы ИКХХВ АН УССР. Прибор для контроля осветления воды в отстойниках АОВ-1 работает на принципе турбиди-метрии — поглощения света суспензиями, образующимися при очистке воды, Прибор состоит из первичного датчика и вторичного прибора. В герметических камерах первичного датчика помещены фотоэлемент и освещающая его электрическая лампочка. Датчик снабжен кабелем, по которому осуществляется передача ЭДС от фотоэлемента к вторичному прибору, а также подвод тока к лампочке. Этот кабель служит тросом, на котором датчик опускается в отстойник. Во вторичном приборе размещен источник питания (батарея щелочных аккумуляторов) и магнитоэлектрический вольтмикроамперметр. [c.834]

    Электродвижущая сила такого аккумулятора равна 1,33—l,35iS. Преимуществами щелочных аккумуляторов по сравнению со свинцовым является меньший вес, больший срок службы и простота ухода, а недостатками — значительное уменьшение напряжения по мере разрядки и более низкий коэффициент отдачи при работе они отдают в форме электрического тока лишь около половины того количества энергии, которое они поглотили при зарядке, так как остальная часть ее расходуется на побочные процессы. [c.306]


Технические Характеристики ICD-UX530 | Диктофоны

Входы и выходы

Входы и выходы

Входы и выходы

Входы и выходы

Входы и выходы

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Характеристики записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Длительность работы от аккумулятора во время записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Длительность работы от аккумулятора во время записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Максимальная продолжительность записи

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции воспроизведения

Функции редактирования

Функции редактирования

Функции редактирования

Функции редактирования

Функции редактирования

Функции редактирования

Функции редактирования

Дополнительные функции

Дополнительные функции

Дополнительные функции

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Программное обеспечение и принадлежности в комплекте

Краткое руководство пользователя

Краткое руководство пользователя

Краткое руководство пользователя

Встроенная память

Подключение к компьютеру

Встроенный микрофон

Формат записи

Формат воспроизведения

Максимальное число папок

Максимальное число файлов

Максимальное число файлов в одной папке

Разъем для наушников

Вход микрофона

Разъем входа постоянного тока

Слот для карты памяти

Режим выбора сцены Scene Select

Запись FM-радио

Запись AM-радио

Ручное регулирование уровня записи

Фильтр верхних частот

Функция ограничителя

Добавление записи/Запись поверх существующей

Предварительная запись

Запись на разные носители — встроенные и съемные

Функция синхронной записи

Контроль записи

MP3 8 кбит/с (монофоническая)

MP3 48 кбит/с (монофоническая)

LPCM 44,1 кГц, 16 бит

LPCM 96,1 кГц, 24 бит

HVXC 2 кбит/с (монофоническая)

MP3 8 кбит/с (монофоническая)

MP3 48 кбит/с (монофоническая)

LPCM 44,1 кГц, 16 бит

LPCM 96,1 кГц, 24 бит

HVXC 2 кбит/с (монофоническая)

MP3 8 кбит/с (монофоническая)

MP3 48 кбит/с (монофоническая)

LPCM 44,1 кГц, 16 бит

LPCM 96,1 кГц, 24 бит

Цифровое шумоподавление

Полностью цифровой усилитель

Цифровое регулирование высоты (контроль скорости)

Кнопочное управление

Уменьшение шума

Функция Digital Voice Up

Графический эквалайзер

Легкость поиска

Воспроизведение в заданное время

Разметка дорожки

Перемещение файла

Изменение имени папки (без компьютера)

Поиск по календарю

Подсветка ЖК-экрана

Зарядка через USB-разъем

Мощность динамика

Тип аккумулятора (в комплекте)

Размеры (мм, Ш х В х Г)

Вес (г, с аккумуляторами)

Прикладное ПО (Sound Organizer)

Прикладное ПО (Dragon Naturally Speaking/DVD-ROM)

Стереонаушники

Чехол/футляр для переноса

Аккумулятор (NiMH, размер AAA)

Сухая батарея (щелочная, размер AAA)

Стереомикрофон с зажимом для одежды

Дополнительный кабель USB

Ремешок для руки

Язык упаковки

щелочные аккумуляторы устройство и эксплуатация

Щелочные никель-железные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Аккумуляторные помещения — СЦБИСТ — железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть

Щелочные никель-железные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Аккумуляторные помещения … на никель-железные, никель-кадмиевые, серебряно-цинковые, по способу исполнения — на герметичные и … 3/11/2016 · Никель-кадмиевые аккумуляторы сегодня можно встретить в различных устройствах и технике. Пора рассмотреть их характеристики, устройство, плюсы и минусы. Аккумуляторы серии НК являются щелочными аккумуляторами с ламельной конструкцией электродов и соответствуют… Никель-железные аккумуляторы формируют в растворе, содержащем 190 — 230 кг / м3 NaOH и 4 кг / м3 Li ( ОН), никель-кадмиевые аккумуляторы — в растворе КОН с ЫОН. Украина: г.Александрия тел./факс +38 05235 77193 Бухгалтерия +38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

Никель-кадмиевые аккумуляторы … Подогреватели и аккумуляторы горячей воды … На тепловозах применяются стартерные кислотные аккумуляторные батареи 32ТН-450 и 48ТН-450, состоящие из 32 или 48 … Новые аккумуляторы имеют обозначения НЖЛ и предназначены для замены соответствующих типов аккумуляторов НК и НЖ: НЖ-22 и НК-28 на НЖЛ-36; НЖ-45 и НК-55 на НЖЛ-60; НЖ-60 и … Правила эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов. Несмотря на то, что никель-кадмиевые аккумуляторы с этого года запрещены к производству в странах Евросоюза, эти неустанные труженики до сих пор используются во … Все чаще мы можем слышать, что Никель называют ядом во рту. Так ли это? Действительно ли металлокерамика на Никеле в отличие от диоксида циркония, золота, титана, кобальта — не просто самая дешевая, но и чрезвычайно … Саксонские горняки произвели несколько открытий в химической области. Как-то не без их участия был обнаружен кобальт, который назвали по имени гнома. Позднее, причем в том же месте жил пусть и не такой злой, но тоже …

Применение аккумуляторов Аккумуляторы применение в технике презентация

Аккумулятор
Аккумулятор- это источник электрического тока, действие
которого основано на химических реакциях. Аккумулятор
можно заряжать и разряжать большое число раз.
Возможность накопления заряда и возможность перезарядки
выделяют аккумуляторы в отдельный класс устройств,
широко используемых как на производстве, так и в быту.

Виды


Существует множество видов аккумуляторов, основными являются:
Свинцово-кислотный аккумулятор
Литий-ионный аккумулятор
Литий-полимерный аккумулятор
Алюминий-ионный аккумулятор

Принцип действия


Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность
аккумулятора может быть восстановлена путём заряда.
Свинцово-кислотный
Pb (2V)
Литий-ионный
Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на
электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в среде серной
кислоты.
Li-Ion (3.2V-4.2V)
Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов, разделенных
пропитанными электролитом пористыми сепараторами. Переносчиком
заряда в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный
ион лития, который имеет способность внедряться в кристаллическую
решетку других материалов с образованием химической связи.
Литий-полимерный
Li-Po (3.7V)
В качестве электролита используется полимерный материал с включениями
гелеобразного литий-проводящего наполнителя.
Алюминий-ионный
Алюминий-ионный аккумулятор состоит из металлического алюминиевого
анода, катода из графита в виде пены и жидкого ионного
невоспламеняющегося электролита. Батарея работает через
электрохимическое осаждение и растворение алюминия на аноде, и
интеркаляцию / деинтеркаляцию анионов хлоралалюмината в графит,
используя ионный жидкий электролит. Количество возможных перезарядок
батареи — более 7,5 тыс. циклов без потери мощности. Время перезарядки 1 минута

Характеристики


Ёмкость-максимально возможный полезный заряд аккумулятора.
Плотность энергии-количество энергии на единицу объёма или единицу веса
аккумулятора.
Саморазряд-это потеря аккумулятором ёмкости после полной зарядки при отсутствии
нагрузки.
Температурный режим-Берегите аккумуляторы от огня и воды, чрезмерного
нагревания (охлаждения), резких перепадов температур. Не используйте
аккумуляторы при температурах выше +40°С и ниже -25°С. Нарушение
температурного режима может привести к сокращению срока службы или потере
работоспособности.

Заряд аккумулятора


Методы заряда аккумулятора:
Медленный заряд постоянным током. Заряд постоянным током величиной 0.1 0.2 С в течение примерно 6-8 часов. Самый длительный и безопасный метод
заряда. Подходит для большинства типов аккумуляторов.
Быстрый заряд. Заряд постоянным током, равным 1/3 С в течение примерно 3-5
часов.
Ускоренный (Дельта V заряд). Заряд с начальным током, равным величине C, при
котором постоянно измеряется напряжение аккумулятора и заряд заканчивается
после того, как аккумулятор полностью заряжен. Время заряда примерно 11.5ч.Возможен разогрев аккумулятора и даже его разрушение.
Реверсивный заряд. Выполняется чередованием длинных импульсов заряда с
короткими импульсами разряда. Реверсивный метод наиболее полезен для
заряда NiCd и NiMH аккумуляторов, для которых характерен «эффект памяти».

Применение


Свинцово-кислотный(Pb)– самый распространённый тип аккумуляторной батареи, который
используется в автомобилях, или же как источники бесперебойного питания в аварийных
случаях.
Литий-ионные(Li-ion)– применяется в современных бытовых и строительных приборах, а так
же в мобильных устройствах.
Литий-полимерные (Li-Po)– используется в мобильных устройствах и цифровой технике
Никель-кадмиевые (NiCd)– наибольшее распространение получили как замена стандартного
гальванического элемента, так же применяются в электрокарах, трамваях и троллейбусах для
осуществления питания цепей управления.


Аккумулятор — это источник электрического тока, действие которого основано на химических реакциях. В отличие от обычного гальванического элемента аккумулятор можно заряжать и разряжать большое число раз. Возможность накопления заряда и возможность перезарядки выделяют аккумуляторы в отдельный класс устройств, широко используемых как на производстве, так и в быту.

Последние годы двадцатого века – это годы широкого распространения таких портативных устройств, как плееры, пейджеры, сотовые телефоны, различные переносные компьютеры и т. д. В качестве источника для них не только удобно использовать аккумуляторы, но и невозможно использовать что-либо иное. Несмотря на некоторые различия, всем аккумуляторам для портативных электронных устройств присущи много общих свойств: большая емкость (аккумулятор должен долго работать без перезарядки), небольшие размеры и масса (человеку, использующее данное устройство, должно быть легко и удобно его носить), высокая надежность (аккумуляторов не должна быть восприимчивым к различным ударам, встряскам, перепадам температур и т. д.).Всем этим требованиям лучшим образом удовлетворяют литий-металл- гидридные аккумуляторы.


Если раньше компьютер был инструментом для ученых, то в настоящее время он распросторанился и в быту, и в бизнесе. В последнем случае при внезапном отключении электричества могут быть потеряны важные данные, что приведет к серьезным убыткам. Если же подобное произойдет с крупным сервером, то последствия могут быть даже катастрофическими. Чтобы подобного не произошло, используют источник бесперебойного питания (ИБП), важнейшим элементом которого является аккумулятор. Требования к нему несколько другие, чем к аккумулятору для портативных устройств. Аккумулятор должен работать долго без перезарядки и должен давать на своих выходах напряжение достаточное для нормальной работы компьютера. Для нее иногда требуется выходная мощность 500 Вт и более.Если раньше компьютер был инструментом для ученых, то в настоящее время он распросторанился и в быту, и в бизнесе. В последнем случае при внезапном отключении электричества могут быть потеряны важные данные, что приведет к серьезным убыткам. Если же подобное произойдет с крупным сервером, то последствия могут быть даже катастрофическими. Чтобы подобного не произошло, используют источник бесперебойного питания (ИБП), важнейшим элементом которого является аккумулятор. Требования к нему несколько другие, чем к аккумулятору для портативных устройств. Аккумулятор должен работать долго без перезарядки и должен давать на своих выходах напряжение достаточное для нормальной работы компьютера. Для нее иногда требуется выходная мощность 500 Вт и более.

Кроме широкого распространения аккумуляторов в вышеперечисленных устройствах, основное свое применение аккумулятор нашел в автомобилестроении. В автомобилях он используется для начального запуска двигателя. Несмотря на в целом более низкие показатели последнего по сравнению с литий-металл- гидридным, в автомобилях используется именно свинцовые аккумуляторы из- за простоты в эксплуатации, относительной дешевизны и просто традиций автомобилестроения.

Уже довольно долго человечество пытается построить электромобиль- автомобиль, работающий не на жидком топливе, а на электрическом токе. Основным преимуществом электромобиля по сравнению с обычным автомобилем является экологическая чистота. Источником тока должны стать большие батареи аккумуляторов. Именно из-за размеров аккумуляторов электромобили до сих пор не стали серьезными конкурентами автомобилей на бензине или на дизельном топливе.


Аккумуляторная батарея предназначена для питания основных потребителей вагона на стоянках, в аварийных режимах и при малых скоростях движения поезда. Основные потребители вагона, цепи сигнализации, защиты и управления могут получать питание от аккумуляторной батареи не только на остановках, но и при внезапном выходе генератора из строя во время движения. Кроме того, аккумуляторная батарея выполняет защитную функцию: она снижает величину коммутационных перенапряжений, возникающих при отключении потребителей во время работы генератора. Аккумуляторная батарея также даёт возможность контролировать работу основных потребителей, цепей управления, устройств защиты и сигнализации при осмотрах приёмке вагонов перед отправлением в рейс и по прибытии из него. Аккумуляторные батареи размещаются под вагоном в специальных ящиках, оборудованных вентиляцией для удаления взрывоопасной смеси, образующейся при заряде батареи.

На вагонах без кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети 50 В устанавливают аккумуляторные батареи, состоящие из 26 кислотных или щелочных аккумуляторов. На вагонах с установками кондиционирования воздуха с номинальным напряжением электрической сети 110 В устанавливают батареи, состоящие из 56 кислотных или щелочных аккумуляторов.



Аккумуляторы при заряде выделяют водород и кислород, которые при определенной концентрации образуют взрывоопасную смесь (гремучий газ). Содержание его в воздухе свыше 9% считается взрыво­опасным. Поэтому подвагонные аккумуляторные ящики 5 оборудуют вентиляцией, которая состоит из заборных жалюзи 6 на дне аккумуляторного ящика и дефлекторов / (коленообразных патруб­ков), расположенных на боковой стенке ящика или на его крышке. Вентиляция осуществляется в результате подсоса воздуха через за­борные жалюзи благодаря разрежению, возникающему вокруг головки дефлектора при движении поезда. Во избежание загрязнения внутренней поверхности подвагонного ящика отверстия в заборных жа­ люзи выполнены в виде лабиринта. Для применяемых на вагонах ак­кумуляторных батарей с зарядным током около 60 А объем свежего воздуха для вентиляции должен быть м3/ч. В некоторых вагонах для усиления воздухообмена в подвагонных аккумуляторных ящиках при заряде аккумуляторов на стоянках предусмотрена система принудительной вентиляции. Она состоит из электрического вентилятора, который включается автоматически при пуске в ход электродви­гателя, приводящего во вращение вагонный генератор на стоянках с целью заряда аккумуляторной батареи.

Принцип действия кислотной аккумуляторной батареи. У заряженного аккумулятора активная масса положительных пластин состоит из диоксида свинца PbO2, отрицательных-из губчатого свинца Pb. Пластины погружены в электролит-водный раствор серной кислоты, плотность которого в зависимости от времени года, эксплуатации аккумулятора и его типа может колебаться в пределах 1,22- 1,28г/см 3

Устройство кислотного аккумулятора призма призма пространство для шлама пространство для шлама отрицательные пластины отрицательные пластины трубка трубка свинцовый стержень свинцовый стержень сепаратор сепаратор положительные пластины положительные пластины предохранительный щиток предохранительный щиток мостик положительных пластин мостик положительных пластин выводной штырь положительных пластин выводной штырь положительных пластин эбонитовый бак эбонитовый бак крышка крышка резиновое кольцо резиновое кольцо пробка пробка гайка гайка указатель уровня электролита указатель уровня электролита выводной штырь отрицательных пластин выводной штырь отрицательных пластин мостик отрицательных пластин мостик отрицательных пластин металлический поддон металлический поддон амортизаторы амортизаторы положительный зажим положительный зажим медная шина медная шина деревянный ящик деревянный ящик положительная шина положительная шина отрицательная шина отрицательная шина отрицательный зажим отрицательный зажим зажим зажим ручка для переноски ручка для переноски






Щелочные аккумуляторные батареи обладают большой механической прочностью, не выходят из строя в результате действия низких температур, имеют большой срок службы, не требуют такого тщательного ухода, как кислотные. Вследствие этого щелочные батареи получают большее распространение. Однако основными щелочных батарей являются низкий КПД и значительное их внутреннее сопротивление.

На пассажирских вагонах устанавливают щелочные аккумуляторы с ламельными пластинами, которые собраны из специальных коробочек, изготовленных из никелированной стальной ленты. Ламели, заполнены активной массой, соединены между собой в замок и скрепленные друг с другом с двух сторон рёбрами, к которым приварена контактная планка. В результате образуется прочная неразборная конструкция. Для свободного доступа электролита к активной массе в стенках ламелей имеется большое количество мелких отверстий с небольшим диаметром, поэтому активная масса не высыпается. Активная масса положительных пластин щелочных аккумуляторов состоит в основном из гидрата окиси никеля, к которому добавляют для увеличения электропроводности % графита и активную добавку- гидрат окиси бария. Активная масса отрицательных пластин никель-железного аккумулятора состоит из порошкового железа и его окислов с добавлением небольшого количества сернокислого никеля и сернистого железа. На пассажирских вагонах устанавливают щелочные аккумуляторы с ламельными пластинами, которые собраны из специальных коробочек, изготовленных из никелированной стальной ленты. Ламели, заполнены активной массой, соединены между собой в замок и скрепленные друг с другом с двух сторон рёбрами, к которым приварена контактная планка. В результате образуется прочная неразборная конструкция. Для свободного доступа электролита к активной массе в стенках ламелей имеется большое количество мелких отверстий с небольшим диаметром, поэтому активная масса не высыпается. Активная масса положительных пластин щелочных аккумуляторов состоит в основном из гидрата окиси никеля, к которому добавляют для увеличения электропроводности % графита и активную добавку- гидрат окиси бария. Активная масса отрицательных пластин никель-железного аккумулятора состоит из порошкового железа и его окислов с добавлением небольшого количества сернокислого никеля и сернистого железа.

Щелочной аккумулятор корпус корпус чехол резиновый чехол резиновый отрицательный полублок отрицательный полублок отверстие для залива отверстие для залива откидная крышка откидная крышка выводной штырь выводной штырь сепараторы сепараторы положительный полублок положительный полублок

Разряд и заряд щелочного аккумулятора При разряде щелочного аккумулятора гидрат окиси никеля Ni(OH)3 на положительном электроде, взаимодействуя с ионами электролита, переходит в гидрат закиси никеля Ni(OH)2, а железо или кадмий отрицательного электрода превращается в гид­рат окиси железа Fe(OH)2 или гидрат окиси кадмия Cd(OH)2. В процессе возникающих при этом электрохимических реакций хими­ческая энергия переходит в электрическую и между электродами возникает разность потенциалов около 1,5 в, обеспечивающая про­текание тока по внешней цепи и внутри аккумулятора. При разряде щелочного аккумулятора гидрат окиси никеля Ni(OH)3 на положительном электроде, взаимодействуя с ионами электролита, переходит в гидрат закиси никеля Ni(OH)2, а железо или кадмий отрицательного электрода превращается в гид­рат окиси железа Fe(OH)2 или гидрат окиси кадмия Cd(OH)2. В процессе возникающих при этом электрохимических реакций хими­ческая энергия переходит в электрическую и между электродами возникает разность потенциалов около 1,5 в, обеспечивающая про­текание тока по внешней цепи и внутри аккумулятора. Электролит в процессе электрохимических реакций не рас­ходуется, поэтому плотность его при работе щелочного аккумуля­тора не изменяется. При заряде аккумулятора под действием электрической энер­гии, подводимой от внешнего источника тока, происходит окисление активной массы положительных пластин, сопровождаемое переходом гидрата закиси никеля Ni(OH)2 в гидрат окиси никеля Ni(OH)3. В то же время активная масса отрицательных пластин восстанавли­вается с образованием губчатого железа Fe или губчатого кадмия Cd. Для полного использования емкости отрицательного электрода положительный электрод должен иметь вдвое большую активную массу.Щелочные аккумуляторы, как правило, лучше перезарядить, чем недозарядить, так как глубокие разряды и неполные заряды способствуют преждевременному выходу их из строя. Повышение температуры свыше 45° также приводит к быстрому разрушению активной массы электродов.


Щелочной аккумулятор Устройство. В щелочном аккумуляторе активная масса положительного электрода состоит из гидрата окиси никеля Ni(ОН)3, а активная масса отрицательного электрода из губчатого железа Fe (железо-никелевые аккумуляторы) или из смеси губчатого кадмия Cd и губчатого железа Fe (кадмиево- никелевые аккумуля­торы). Электролитом служит 20%-ный раствор едкого кали КОН с примесью едкого лития. Эта при­месь значительно увеличивает срок службы аккумулятора. Железо-никелевые аккумулято­ры, выпускаемые отечественной промышленностью, имеют обозна­чение ЖН, кадмиево-никелевые КН. Оба электрода в этих акку­муляторах изготовляют в виде стальных никелированных решеток, в ячейки которых впрес­ сованы наполненные активной мас­сой коробочки (ламели) из никели­рованной жести с большим коли­чеством мелких отверстий для дос­тупа электролита к активной мас­се. Каждая отрицательная пласти­на расположена между двумя положительными; для предотвра­щения короткого замыкания меж­ду ними устанавливают сепараторы, выполненные в виде эбонитовых стержней. Сосуд, в котором поме­щают пластины и элект­ролит, также изготовляется из ни­келированной жести и имеет при­варенную крышку с отверстиями для выводных токопроводящих штырей и для выхода газов и на­ливания электролита. Для придания сосуду механической проч­ности стенки его выполняют гофрированными.

На пассажирских вагонах устанавливают щелочные аккумуляторы с ламельными пластинами, которые собраны из специальных коробочек, изготовленных из никелированной стальной ленты. Ламели, заполнены активной массой, соединены между собой в замок и скреплены друг с другом с двух сторон рёбрами, к которым приварена контактная планка. На пассажирских вагонах устанавливают щелочные аккумуляторы с ламельными пластинами, которые собраны из специальных коробочек, изготовленных из никелированной стальной ленты. Ламели, заполнены активной массой, соединены между собой в замок и скреплены друг с другом с двух сторон рёбрами, к которым приварена контактная планка.





Монтаж аккумуляторных батарей Аккумуляторные батареи монтируют в специальных ящиках, которые прикреплены под кузовом вагона. Эти ящики вы­полнены из листовой стали, окрашены кислотоупорной краской и име­ют откидывающиеся крышки с направляющими, по которым можно выдвинуть аккумуляторы при замене, осмотре или доливке электро­лита. Крышки уплотнены фасонными резиновыми прокладками. Кислотные аккумуляторы в большинстве случаев устанавливают в подвагонном аккумулятор­ном ящике в один ряд. Продольные перемещения аккумуляторов предотвращаются деревянными распорными брусками. Имеющиеся на аккумуляторах деревянные упорные бруски, упирающиеся в крышку при закрытии подвагонного аккумуляторного ящика, предохраняют аккумуляторы от поперечных перемещений. Для повышения сопротив­ления изоляции батареи и уменьшения тока утечки аккумуляторы ус­танавливают на изоляторы, при этом между дном ящика и аккумуля­тором образуется зазор. На вагонах зарубежной постройки аккумуля­торы устанавливают на продолговатые керамические угловые изоля­торы, которые одновременно облегчают выдвижение аккумуляторов из ящика для осмотра и обслуживания. На корпусе ящика установлен плавкий предохранитель аккумуляторной батареи, закрытой кожухом. Чтобы определить состояние аккумуляторной батареи во время приёмки вагонов перед рейсом, начальник, поездной электромеханик и проводник должны знать, какой тип аккумуляторных батарей установлен на принимаемых вагонах. Признаком заряженности батареи является постоянное значение её напряжения после включения нагрузки. Падение напряжения ниже минимально допустимого указывает на то, что батарея разряжена. В этом случае её необходимо зарядить или заменить. Электролит должен заполнять банку не ниже 50 мм и не выше 65 мм относительно верхнего края пластин. Перед проверкой нужно выключить все потребители энергии. Во время рейса следует проверить амперметр при положении выключается Генераторный режим. Если генератор правильно работает, стрелка амперметра отклоняется в зависимости от подключенных потребителей. Если стрелка остаётся в положении 0, об этом следует информировать начальника поезда для предотвращения сильной разрядки батареи. Если батарея разрядилась при длительной стоянке или же не была достаточно заряжена из-за низкой скорости движения, следует зарядить батарею от постороннего источника постоянного тока. Аккумуляторные батареи должны храниться технически исправными, в заряженном состоянии, со снятыми предохранителями. Перед отправлением вагонов в отстой аккумуляторные батареи осматривают, очищают от солей, пыли, грязи, снега, насухо протирают, при необходимости нейтрализуют поверхность каждого аккумулятора, проверяют уровень и плотность электролита, корректируют её, измеряют напряжение каждого аккумулятора нагрузочной вилкой с сопротивлением, соответствующим току 5-часового разряда аккумуляторных батарей. Выявленные при проверке «остающиеся» аккумуляторы, а также имеющие внутренний обрыв, короткозамкнутые или переполюсованные заменяют равноценными большинству аккумуляторов осматриваемой батареи. При замене аккумуляторов батареи заряжают, после чего каждый аккумулятор проверяют нагрузочной вилкой. Кислотные аккумуляторные батареи в отстое необходимо ежемесячно подзаряжать.

На вагон устанавливают только технически исправные нормально заряженные батареи, которые должны быть надёжно закреплены. По условиям безопасности и санитарии их размещают в специальных аккумуляторных ящиках, которые находятся под кузовом вагона. Ящики и стеллажи должны быть чистыми и сухими. Необходимо плотно закреплять наконечники межаккумуляторных соединений, так как при неплотном контакте может возникнуть искрение. После окончания монтажа и проверки сопротивления изоляции аккумуляторной батареи по отношению к корпусу вагона все борны аккумуляторов, перемычки, гайки покрывают тонким слоем вазелина. При осмотре и ремонте аккумуляторных батарей необходимо соблюдать особую осторожность, обусловленную тем, что аккумуляторы при зарядке выделяют водород и кислород, которые при определённой концентрации образуют взрывоопасную смесь. Категорически запрещается осматривать батареи при открытом огне, а также выявлять неисправные аккумуляторы путём замыкания их выводных зажимов металлическими предметами, что приводит к образованию искр.


«Применение аккумуляторов».

Аккумулятор- это источник электрического тока, действие которого основано на химических реакциях. В отличие от обычного гальванического элемента аккумулятор можно заряжать и разряжать большое число раз. Возможность накопления заряда и возможность перезарядки выделяют аккумуляторы в отдельный класс устройств, широко используемых как на производстве, так и в быту.

Последние годы двадцатого века – это годы широкого распространения таких портативных устройств, как плееры, пейджеры, сотовые телефоны, различные переносные компьютеры и т. д. В качестве источника для них не только удобно использовать аккумуляторы, но и невозможно использовать что-либо иное. Несмотря на некоторые различия, всем аккумуляторам для портативных электронных устройств присущи много общих свойств: большая емкость (аккумулятор должен долго работать без перезарядки), небольшие размеры и масса (человеку, использующее данное устройство, должно быть легко и удобно его носить), высокая надежность (аккумуляторов не должна быть восприимчивым к различным ударам, встряскам, перепадам температур и т. д.).Всем этим требованиям лучшим образом удовлетворяют литий-металл-гидридные аккумуляторы.Последние годы двадцатого века – это годы широкого распространения таких портативных устройств, как плееры, пейджеры, сотовые телефоны, различные переносные компьютеры и т. д. В качестве источника для них не только удобно использовать аккумуляторы, но и невозможно использовать что-либо иное. Несмотря на некоторые различия, всем аккумуляторам для портативных электронных устройств присущи много общих свойств: большая емкость (аккумулятор должен долго работать без перезарядки), небольшие размеры и масса (человеку, использующее данное устройство, должно быть легко и удобно его носить), высокая надежность (аккумуляторов не должна быть восприимчивым к различным ударам, встряскам, перепадам температур и т. д.).Всем этим требованиям лучшим образом удовлетворяют литий-металл-гидридные аккумуляторы.

Аккумуляторы.

Если раньше компьютер был инструментом для ученых, то в настоящее время он распросторанился и в быту, и в бизнесе. В последнем случае при внезапном отключении электричества могут быть потеряны важные данные, что приведет к серьезным убыткам. Если же подобное произойдет с крупным сервером, то последствия могут быть даже катастрофическими. Чтобы подобного не произошло, используют источник бесперебойного питания (ИБП), важнейшим элементом которого является аккумулятор. Требования к нему несколько другие, чем к аккумулятору для портативных устройств. Аккумулятор должен работать долго без перезарядки и должен давать на своих выходах напряжение достаточное для нормальной работы компьютера. Для нее иногда требуется выходная мощность 500 Вт и более.Если раньше компьютер был инструментом для ученых, то в настоящее время он распросторанился и в быту, и в бизнесе. В последнем случае при внезапном отключении электричества могут быть потеряны важные данные, что приведет к серьезным убыткам. Если же подобное произойдет с крупным сервером, то последствия могут быть даже катастрофическими. Чтобы подобного не произошло, используют источник бесперебойного питания (ИБП), важнейшим элементом которого является аккумулятор. Требования к нему несколько другие, чем к аккумулятору для портативных устройств. Аккумулятор должен работать долго без перезарядки и должен давать на своих выходах напряжение достаточное для нормальной работы компьютера. Для нее иногда требуется выходная мощность 500 Вт и более.

Кроме широкого распространения аккумуляторов в вышеперечисленных устройствах, основное свое применение аккумулятор нашел в автомобилестроении. В автомобилях он используется для начального запуска двигателя. Несмотря на в целом более низкие показатели последнего по сравнению с литий-металл-гидридным, в автомобилях используется именно свинцовые аккумуляторы из-за простоты в эксплуатации, относительной дешевизны и просто традиций автомобилестроения.Кроме широкого распространения аккумуляторов в вышеперечисленных устройствах, основное свое применение аккумулятор нашел в автомобилестроении. В автомобилях он используется для начального запуска двигателя. Несмотря на в целом более низкие показатели последнего по сравнению с литий-металл-гидридным, в автомобилях используется именно свинцовые аккумуляторы из-за простоты в эксплуатации, относительной дешевизны и просто традиций автомобилестроения.

Уже довольно долго человечество пытается построить электромобиль- автомобиль, работающий не на жидком топливе, а на электрическом токе. Основным преимуществом электромобиля по сравнению с обычным автомобилем является экологическая чистота. Источником тока должны стать большие батареи аккумуляторов. Именно из-за размеров аккумуляторов электромобили до сих пор не стали серьезными конкурентами автомобилей на бензине или на дизельном топливе.Уже довольно долго человечество пытается построить электромобиль- автомобиль, работающий не на жидком топливе, а на электрическом токе. Основным преимуществом электромобиля по сравнению с обычным автомобилем является экологическая чистота. Источником тока должны стать большие батареи аккумуляторов. Именно из-за размеров аккумуляторов электромобили до сих пор не стали серьезными конкурентами автомобилей на бензине или на дизельном топливе.

Щелочные элементы энергии — Первичные батареи общего назначения

Характеристики

Многие химические элементы батарей используют щелочные электролиты, но «Щелочные батареи» обычно относятся к первичным элементам из щелочного диоксида марганца , описанным ниже.

Первичный элемент 1,5 В

Самый популярный аккумулятор общего назначения премиум-класса.

В щелочном элементе электрическая энергия в основном получается из реакции металла с кислородом.

Батарея из щелочного диоксида марганца является вариантом элемента Лекланше. Как и в ячейке Лекланше, электроды изготовлены из диоксида цинка и марганца, а электролит — из гидроксида калия (КОН).

Недавно стали доступны перезаряжаемые элементы, использующие эту химию.Известные как (RAM) перезаряжаемые щелочно-марганцевые батареи, они предлагают все функции и преимущества щелочных первичных элементов, с дополнительным преимуществом перезарядки, но без недостатка «эффекта памяти».

Гидроксид калия (КОН)

Гидроксид калия — это электролит, используемый в большинстве первичных щелочных элементов и никелевых аккумуляторных элементах, таких как NiCad, NiMH и NiFe элементы.Он также является одним из основных ингредиентов бытового отбеливателя, очистителей сточных вод и мягкого мыла.

Преимущества

Подобен цинково-угольным элементам Лекланше и взаимозаменяем с ними, но с удвоенной плотностью энергии.

В четыре раза больше, чем у аккумуляторных никель-кадмиевых или никель-металлогидридных элементов аналогичного размера.

Срок службы в четыре-девять раз больше, чем у эквивалентной ячейки Лекланше.

Постоянная пропускная способность в широком диапазоне утечек тока.

Подходит для приложений с высокой скоростью слива.

Хороший срок хранения

Лучшие характеристики при низких температурах, чем угольно-цинковый. Продолжайте работать при минусовых температурах.

Меньшая утечка, чем у ячеек Лекланше

Доступен в широком диапазоне размеров, включая размеры AAA, AA, C, D и 9 Вольт.

Подходит для широкого спектра потребительских приложений

Изготовлен из нетоксичных химикатов

Недостатки

Более высокая стоимость, чем у основных конкурирующих цинк-угольных элементов Leclanché

Обычно не перезаряжается

На 25% тяжелее элементов Leclanché

Ячейки RAM

имеют ограниченный срок службы около 100 циклов и доступны только в размерах AA и AAA.

Приложения

Премиум товаров

Игрушки

Пульт дистанционного управления

Фонари

Частоты

Потребительские приложения

Ячейки RAM

могут быть заменены стандартными щелочными ячейками (но не смешаны в одном приложении).

Стоимость

Низкая стоимость, но примерно на 50% выше, чем у цинк-угля, однако эти элементы более рентабельны из-за более длительного срока службы.

Щелочные элементы в основном заменили цинк-углеродные первичные элементы.

17,5 Батареи и топливные элементы

Цели обучения

К концу этого модуля вы сможете:

  • Батареи классифицируются как первичные или вторичные
  • Список некоторых характеристик и ограничений батарей
  • Дайте общее описание топливного элемента

Батарея — это электрохимический элемент или серия элементов, вырабатывающих электрический ток.В принципе, в качестве аккумулятора можно использовать любой гальванический элемент. Идеальная батарея никогда не разряжалась бы, не вырабатывала постоянного напряжения и была способна выдерживать экстремальные температуры и влажность окружающей среды. Настоящие аккумуляторы обеспечивают баланс между идеальными характеристиками и практическими ограничениями. Например, масса автомобильного аккумулятора составляет около 18 кг или около 1% от массы среднего автомобиля или малотоннажного грузовика. Этот тип батареи будет обеспечивать почти неограниченное количество энергии, если используется в смартфоне, но будет отклонен для этого приложения из-за своей массы.Таким образом, ни одна батарея не является «лучшей», и батареи выбираются для конкретного применения с учетом таких вещей, как масса батареи, ее стоимость, надежность и текущая емкость. Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Далее описаны несколько батарей каждого типа.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше об аккумуляторах.

Первичные батареи

Первичные батареи — это одноразовые батареи, потому что они не подлежат перезарядке. {\ circ} = — 0.{-} [/ латекс]

с общим потенциалом элемента, который изначально составляет около 1,5 В, но уменьшается по мере использования батареи. Важно помнить, что напряжение, подаваемое батареей, одинаково независимо от ее размера. По этой причине все батареи D, C, A, AA и AAA имеют одинаковое номинальное напряжение. Однако более крупные батареи могут доставить больше молей электронов. Поскольку цинковый контейнер окисляется, его содержимое в конечном итоге вытекает, поэтому этот тип батареи не следует оставлять в любом электрическом устройстве на длительное время.

Рис. 1. На схеме показано поперечное сечение батареи фонарика — угольно-цинкового сухого элемента.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о угольно-цинковых батареях.

Щелочные батареи (рис. 2) были разработаны в 1950-х годах отчасти для решения некоторых проблем с производительностью сухих цинк-угольных элементов. Они производятся, чтобы быть точной заменой сухих угольно-цинковых элементов. Как следует из названия, в этих типах батарей используются щелочные электролиты, часто гидроксид калия.{\ circ} = \ text {+1,43 V} \ end {array} [/ latex]

Щелочная батарея может обеспечивать в три-пять раз больше энергии, чем угольно-цинковые сухие элементы аналогичного размера. Щелочные батареи склонны к утечке гидроксида калия, поэтому их также следует снимать с устройств для длительного хранения. Некоторые щелочные батареи можно перезаряжать, но большинство — нет. Попытки перезарядить щелочную батарею, которая не является перезаряжаемой, часто приводят к разрыву батареи и утечке электролита гидроксида калия.

Рис. 2. Щелочные батареи были разработаны как прямая замена угольно-цинковым (сухим) батареям.

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о щелочных батареях.

Вторичные батареи

Вторичные батареи перезаряжаемые. Это типы батарей, которые используются в таких устройствах, как смартфоны, электронные планшеты и автомобили.

Никель-кадмиевые батареи или NiCd (рис. 3) состоят из никелированного катода, кадмиевого анода и электрода из гидроксида калия.{-} \ left (aq \ right) \\ \\ \ text {general:} & \ text {Cd} \ left (s \ right) + {\ text {NiO}} _ {2} \ left (s \ right) + {\ text {2H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \ longrightarrow {\ text {Cd (OH)}} _ {2} \ left (s \ right) + {\ text {Ni (OH)}} _ {2} \ left (s \ right) \ end {array} [/ latex]

Напряжение составляет от 1,2 В до 1,25 В по мере разряда батареи. При правильном обращении никель-кадмиевый аккумулятор можно заряжать около 1000 раз. Кадмий — это токсичный тяжелый металл, поэтому никель-кадмиевые батареи нельзя открывать или выбрасывать в обычный мусор.

Рисунок 3.В никель-кадмиевых батареях используется конструкция «желейно-роликовая», которая значительно увеличивает ток, который может выдавать батарея, по сравнению с щелочной батареей аналогичного размера.

Посетите этот сайт для получения дополнительной информации о никель-кадмиевых аккумуляторных батареях. {-} + x {\ text {C}} _ ​​{6} \ rightleftharpoons x {\ text {LiC}} _ ​​{6} \\ \\ \ text {общий:} & {\ text {LiCoO}} _ {2} + x {\ text {C}} _ ​​{6} \ rightleftharpoons {\ text {Li}} _ {x-1} {\ text {CoO}} _ {2} + x {\ text {LiC}} _ ​​{6} \ end {array} [/ latex]

С коэффициентами, представляющими моль, x не более чем примерно 0.5 моль. Напряжение батареи составляет около 3,7 В. Литиевые батареи популярны, потому что они могут обеспечивать большой ток, легче, чем сопоставимые батареи других типов, вырабатывают почти постоянное напряжение при разряде и только медленно теряют заряд при хранении.

Рис. 4. В литий-ионной батарее заряд проходит между электродами, когда ионы лития перемещаются между анодом и катодом.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о литий-ионных батареях.{-} \ longrightarrow {\ text {PbSO}} _ {4} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \\ \\ \ text {total:} & \ text {Pb} \ left (s \ right) + {\ text {PbO}} _ {2} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} {\ text {SO}} _ {4} \ left (aq \ right) \ longrightarrow {\ text {2PbSO}} _ {4} \ left (s \ right) +2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ left (l \ right) \ end {array} [/ latex]

Каждая ячейка вырабатывает 2 В, поэтому шесть ячеек соединены последовательно, чтобы получить 12-вольтовый автомобильный аккумулятор. Свинцово-кислотные батареи тяжелые и содержат едкий жидкий электролит, но часто по-прежнему являются предпочтительными батареями из-за их высокой плотности тока.Поскольку эти батареи содержат значительное количество свинца, их всегда следует утилизировать надлежащим образом.

Рис. 5. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея в вашем автомобиле состоит из шести последовательно соединенных ячеек, обеспечивающих напряжение 12 В. Их низкая стоимость и высокий выходной ток делают их отличными кандидатами для питания автомобильных стартеров.

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию о свинцово-кислотных аккумуляторах.

Топливные элементы

Топливный элемент — это устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую.Топливные элементы похожи на батареи, но требуют постоянного источника топлива, часто водорода. {2 -} \\ \\ \ text {total:} & 2 {\ text {H}} _ {2} + {\ text {O }} _ {2} \ longrightarrow 2 {\ text {H}} _ {2} \ text {O} \ end {array} [/ latex]

Напряжение около 0.9 В. КПД топливных элементов обычно составляет от 40% до 60%, что выше, чем у обычного двигателя внутреннего сгорания (от 25% до 35%), и, в случае водородного топливного элемента, в качестве выхлопа выделяется только вода. В настоящее время топливные элементы довольно дороги и содержат функции, которые приводят к их выходу из строя через относительно короткое время.

Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о топливных элементах.

Ключевые концепции и резюме

Батареи — это гальванические элементы или серия элементов, вырабатывающих электрический ток.Когда элементы объединяются в батареи, потенциал батареи является целым числом, кратным потенциалу отдельной ячейки. Батареи бывают двух основных типов: первичные и вторичные. Первичные батареи предназначены для одноразового использования и не подлежат перезарядке. Сухие элементы и (большинство) щелочные батареи являются примерами первичных батарей. Второй тип перезаряжаемый и называется вторичным аккумулятором. Примеры вторичных батарей включают никель-кадмиевые (NiCd), свинцово-кислотные и литий-ионные батареи. Топливные элементы похожи на батареи в том, что они генерируют электрический ток, но требуют постоянного добавления топлива и окислителя.Водородный топливный элемент использует водород и кислород из воздуха для производства воды и обычно более эффективен, чем двигатели внутреннего сгорания.

Упражнения

  1. Каковы желательные качества электрической батареи?
  2. Перечислите некоторые моменты, которые обычно учитываются при выборе батареи для нового приложения.
  3. Рассмотрим батарею, состоящую из одного полуэлемента, состоящего из медного электрода в растворе 1 M CuSO 4 и другого полуэлемента, состоящего из свинцового электрода в 1 M Pb (NO 3 ) 2 раствор. {\ circ} = — \ текст {0.{\ circ} = \ text {+0,53 V} \ end {array} [/ latex]
    Подойдет ли этот аккумулятор для смартфонов? Почему или почему нет?
  4. Почему батареи выходят из строя, а топливные элементы — нет?
  5. Объясните, что происходит с напряжением батареи при использовании батареи, используя уравнение Нернста.
  6. Используя информацию, полученную до сих пор в этой главе, объясните, почему электроника с батарейным питанием плохо работает при низких температурах.
Показать ответ

2. Соображения включают: стоимость материалов, из которых изготовлена ​​батарея, токсичность различных компонентов (что составляет надлежащую утилизацию), если это первичная или вторичная батарея, требования к энергии («размер» батареи / продолжительность ее использования. это последнее), будет ли утечка конкретной батареи, когда новое устройство используется в соответствии с указаниями, и его масса (общая масса нового устройства).{-9} М [/ латекс]

6. Батареи автономны и имеют ограниченный запас реагентов, которые нужно расходовать до того, как они разрядятся. В качестве альтернативы, побочные продукты реакции аккумулятора накапливаются и мешают реакции. Поскольку топливный элемент постоянно пополняется реагентами, а продукты удаляются, он может продолжать работать до тех пор, пока поступают реагенты.

8. E Ячейка , как описано в уравнении Нернста, имеет член, прямо пропорциональный температуре.При низких температурах этот член уменьшается, что приводит к более низкому напряжению элемента, подаваемому батареей на устройство — тот же эффект, что и разряженная батарея.

Глоссарий

Щелочная батарея : основная батарея , в которой используется щелочной (часто гидроксид калия) электролит; разработан, чтобы быть точной заменой сухого элемента, но с большим накоплением энергии и меньшей утечкой электролита, чем типичный сухой элемент

батарея : гальванический элемент или серия элементов, вырабатывающих ток; по идее любой гальванический элемент

Сухой элемент : первичная батарея , также называемая угольно-цинковой батареей; может использоваться в любой ориентации, поскольку в качестве электролита используется паста; имеет тенденцию к утечке электролита при хранении

топливный элемент: устройств, вырабатывающих электрический ток при непрерывной добавке топлива и окислителя; эффективнее двигателей внутреннего сгорания

Свинцово-кислотная батарея : вторичная батарея , состоящая из нескольких элементов; свинцово-кислотный аккумулятор, используемый в автомобилях, имеет шесть ячеек и напряжение 12 В.

литий-ионный аккумулятор : очень популярный аккумулятор ; использует ионы лития для проведения тока, легкий, перезаряжаемый и создает почти постоянный потенциал при разряде

Никель-кадмиевый аккумулятор : вторичный аккумулятор (никель-кадмиевый аккумулятор), в котором используется кадмий, который является токсичным тяжелым металлом; тяжелее литий-ионных аккумуляторов, но с аналогичными характеристиками

первичная батарея: одноразовая неперезаряжаемая батарея

вторичная батарея: аккумулятор с возможностью подзарядки

Объяснение различий — Центр ИТ-ресурсов Daffodil

Технологии играют большую роль в нашей жизни.Постоянно выпускаются новые поколения ноутбуков, мобильных телефонов, планшетов и других умных гаджетов, каждый из которых имеет новые функции и инструменты, облегчающие выполнение повседневных дел и помогающие нам лучше использовать время — или иногда тратить его впустую, если вы занимаетесь играми и платформы социальных сетей!

Чтобы эти новые технологии были портативными и давали нам свободу передвижения, они работают от перезаряжаемых или одноразовых батарей. Аккумуляторы прошли долгий путь от огромных жидких медных горшков, наполненных раствором медного купороса.Теперь они представляют собой тонкие, легкие и компактные литиевые формы, которые доступны по цене и имеют гораздо большую емкость, чем их старые аналоги.

Самыми популярными формами одноразовых батарей являются литиевые и щелочные батареи. Итак, в чем разница между этими двумя и тем, у кого больше возможностей и дольше?

Щелочные батареи названы в честь содержащегося в них щелочного электролита калия. Они по-прежнему составляют самый большой сегмент продаж одноразовых батарей в мире.Они обычно используются в небольшой электронике, такой как детские игрушки и пульты дистанционного управления.

Сильноточный выход.

Хорошие характеристики при низких и высоких температурах.

Длительный срок хранения — потеря около 5% емкости в год.

Безопаснее — не требует специальных методов утилизации, так как не содержит ртути и других тяжелых металлов.

Подходит для вторичной переработки.

Более тяжелый и имеет более крупную и громоздкую форму по сравнению с литиевыми батареями, когда требуется большая плотность энергии.Это делает этот тип аккумуляторов неудобным для технологий, где более легкие и тонкие характеристики являются важным аргументом в пользу продажи, например для ноутбуков и мобильных телефонов.

Неправильное обращение может привести к утечке и повреждению этих батарей. Они также могут взорваться из-за внутреннего давления, вызванного скоплением газа при повреждении.

Литиевые батарейки раньше назывались маленькими круглыми батарейками, используемыми в наручных часах и калькуляторах. Новые формы одноразовых литиевых батарей (AA и AAA) недавно появились на рынке, чтобы составить конкуренцию щелочным батареям.У них гораздо более высокая плотность хранения энергии и более длительный срок хранения. Они также очень легкие, что делает их широко используемыми в портативной электронике.

Более высокая плотность хранения энергии.

Отлично работают даже при экстремальных температурах — горячих или холодных.

Намного легче, чем щелочные батареи.

Разработаны, чтобы служить дольше — они вырабатывают в два раза больше напряжения, чем щелочные батареи.

Очень долгий срок хранения — потеря емкости всего 0.5% в год.

Эти предметы запрещены к перевозке некоторыми авиакомпаниями из-за высокого риска разряда при коротком замыкании.

Дороже щелочных батарей.

И последнее…

Важно различать литиевые батареи и литий-ионные аккумуляторы. Первый тип — это одноразовые аккумуляторы, которые нельзя перезаряжать, а вторые — это аккумуляторные батареи, которые часто используются в смартфонах.

Следите за обновлениями нашего блога, мы расскажем о литий-ионных батареях в наших следующих статьях.

Следите за нами и ставьте лайки:

Green Chemistry Challenge: Академическая награда 2019 | Зеленая химия

Профессор Санджой Банерджи, заслуженный профессор химической инженерии Городского колледжа Нью-Йорка и директор Городского университета Нью-Йорка — Энергетического института

в партнерстве с Urban Electric Power, Inc., Сандийскими национальными лабораториями, Брукхейвенской национальной лабораторией и Программой исследований по хранению энергии в Управлении электричества Министерства энергетики

Перезаряжаемые щелочные Zn-MnO 2 Батареи для сетевых хранилищ

Проф.Санджой Банерджи, Городской колледж Нью-Йорка и Энергетический институт Городского университета Нью-Йорка, в партнерстве с Urban Electric Power, Inc., Sandia National Laboratories, Брукхейвенской национальной лабораторией и программой исследований в области накопления энергии в Управлении электричества в городах Министерства энергетики США. Компания Electric Power, Inc. получила признание за создание крупномасштабных цинково-марганцевых оксидных батарей, которые можно перезаряжать тысячи раз без обычного сокращения срока службы батареи.Эти батареи не имеют некоторых ограничений литий-ионных и свинцово-кислотных аккумуляторов, и в них используются материалы, которые широко распространены в существующих цепочках поставок.

Краткое изложение технологии:

Цинк (Zn) и диоксид марганца (MnO 2 ) представляют собой электрохимические аккумуляторы энергии с высокой плотностью энергии, низкой стоимостью и установленными характеристиками безопасности, о чем свидетельствует широкое использование щелочных первичных батарей. Zn и MnO 2 легко доступны в большом количестве в США.С. и Канада. Эти материалы являются ключевыми компонентами первичных (неперезаряжаемых) щелочных батарей, которые в настоящее время доминируют на рынке одноразовых батарей. Преобразование этой технологии в перезаряжаемую систему в масштабе энергосистемы позволит создать революционную недорогую экологически чистую технологию, способную удовлетворить критические потребности электросетей США. Но традиционный химический состав, используемый в первичных щелочных батареях, приводит к необратимой деградации электроактивных компонентов, что делает их непригодными для тысяч циклов заряда / разряда, необходимых для перезаряжаемых систем хранения энергии сетевого масштаба.

Городской университет Нью-Йорка — Энергетический институт (CUNY-EI) недавно совершил прорыв, используя химические примеси, такие как ионы меди, для стабилизации катодов MnO 2 в этих батареях, позволяя заряжать их тысячи раз без деградация емкости. Параллельно с этим был достигнут прогресс в структурировании и стабилизации Zn анодов с добавками электродов и электролитов, которые позволяют полностью использовать емкость батареи, одновременно уменьшая проблемы, которые ухудшают срок службы Zn-анода, такие как образование дендритов, изменение формы и пассивация.Полученные батареи имеют плотность энергии, приближающуюся к 200 Втч / л, и выбросы CO 2 в течение жизненного цикла, сравнимые с выбросами свинцово-кислотных аккумуляторов. Аккумуляторы также не имеют температурных ограничений литий-ионных и свинцово-кислотных аккумуляторов. Они обладают водным химическим составом, негорючие и используют материалы, которых много и которые уже используются в существующих цепочках поставок.

Компания

Urban Electric Power построила опытно-промышленный завод в Перл-Ривер, штат Нью-Йорк, и занимается коммерциализацией аккумуляторной технологии, разработанной в CUNY-EI.При крупносерийном производстве батареи могут быть произведены по цене <50 долл. США / кВтч, что позволяет расширить производство возобновляемой энергии и внести значительный вклад в сокращение генерируемого CO 2 . Например, хранение 20% энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, позволяет станции использовать эти возобновляемые источники энергии для генерации базовой нагрузки, обычно минимальной мощности, подаваемой с постоянной скоростью, что еще больше вытесняет традиционное производство электроэнергии. Это приводит к дополнительному уменьшению на 0.4 G Тонны CO 2 в год.


Другие ресурсы:


Примечание: Заявление об ограничении ответственности

Вернуться к списку всех победителей, включая победителей премии 2019 года.

% PDF-1.3 % 360 0 объект > эндобдж xref 360 203 0000000016 00000 н. 0000004412 00000 н. 0000005429 00000 н. 0000005647 00000 н. 0000008107 00000 н. 0000008300 00000 н. 0000008522 00000 н. 0000008902 00000 н. 0000009126 00000 н. 0000009167 00000 н. 0000009376 00000 п. 0000009934 00000 н. 0000010164 00000 п. 0000010662 00000 п. 0000010884 00000 п. 0000011321 00000 п. 0000011734 00000 п. 0000011964 00000 п. 0000012189 00000 п. 0000012598 00000 п. 0000012893 00000 п. 0000013049 00000 п. 0000013071 00000 п. 0000013967 00000 п. 0000013989 00000 п. 0000014713 00000 п. 0000014735 00000 п. 0000015358 00000 п. 0000015380 00000 п. 0000015978 00000 п. 0000016000 00000 н. 0000016541 00000 п. 0000016563 00000 п. 0000017204 00000 п. 0000017226 00000 п. 0000017808 00000 п. 0000017994 00000 п. 0000018177 00000 п. 0000018360 00000 п. 0000018546 00000 п. 0000018748 00000 п. 0000018953 00000 п. 0000019158 00000 п. 0000019341 00000 п. 0000019542 00000 п. 0000019765 00000 п. 0000019966 00000 п. 0000020152 00000 п. 0000020335 00000 п. 0000020521 00000 п. 0000020701 00000 п. 0000020887 00000 п. 0000021069 00000 п. 0000021252 00000 п. 0000021435 00000 п. 0000021615 00000 п. 0000021835 00000 п. 0000022040 00000 п. 0000022263 00000 п. 0000022464 00000 п. 0000022647 00000 п. 0000022833 00000 п. 0000023029 00000 п. 0000023212 00000 п. 0000023417 00000 п. 0000023603 00000 п. 0000023805 00000 п. 0000024025 00000 п. 0000024234 00000 п. 0000024423 00000 п. 0000024603 00000 п. 0000067105 00000 п. 0000067285 00000 п. 0000067471 00000 п. 0000067651 00000 п. 0000067834 00000 п. 0000068057 00000 п. 0000068240 00000 п. 0000068420 00000 н. 0000068600 00000 п. 0000068807 00000 п. 0000068993 00000 п. 0000069176 00000 п. 0000069377 00000 п. 0000069582 00000 п. 0000069778 00000 п. 0000069989 00000 н. 0000070169 00000 п. 0000070355 00000 п. 0000070538 00000 п. 0000070724 00000 п. 0000070919 00000 п. 0000071120 00000 п. 0000071303 00000 п. 0000071486 00000 п. 0000071669 00000 п. 0000071852 00000 п. 0000072057 00000 п. 0000072246 00000 п. 0000072432 00000 п. 0000072612 00000 п. 0000072798 00000 н. 0000073021 00000 п. 0000073230 00000 н. 0000073435 00000 п. 0000073618 00000 п. 0000073801 00000 п. 0000074002 00000 п. 0000074203 00000 п. 0000074426 00000 п. 0000074622 00000 п. 0000074805 00000 п. 0000074984 00000 п. 0000075170 00000 п. 0000075350 00000 п. 0000075570 00000 п. 0000075750 00000 п. 0000075933 00000 п. 0000076113 00000 п. 0000076299 00000 п. 0000076501 00000 п. 0000076706 00000 п. 0000076895 00000 п. 0000077081 00000 п. 0000077283 00000 п. 0000077469 00000 п. 0000077651 00000 п. 0000077834 00000 п. 0000078023 00000 п. 0000078203 00000 п. 0000078386 00000 п. 0000078566 00000 п. 0000078746 00000 п. 0000078929 00000 п. 0000079138 00000 п. 0000079361 00000 п. 0000079578 00000 п. 0000079779 00000 п. 0000079965 00000 н. 0000080151 00000 п. 0000080377 00000 п. 0000080572 00000 п. 0000080755 00000 п. 0000080941 00000 п. 0000081137 00000 п. 0000081355 00000 п. 0000081556 00000 п. 0000081739 00000 п. 0000081919 00000 п. 0000082102 00000 п. 0000082285 00000 п. 0000082468 00000 п. 0000082673 00000 п. 0000082878 00000 п. 0000083067 00000 п. 0000083253 00000 п. 0000083439 00000 п. 0000083648 00000 п. 0000083868 00000 п. 0000084070 00000 п. 0000084092 00000 п. 0000084855 00000 п. 0000099520 00000 н. 0000099727 00000 н. 0000106674 00000 н. 0000121205 00000 н. 0000143824 00000 н. 0000144042 00000 н. 0000146720 00000 н. 0000146799 00000 н. 0000173773 00000 н. 0000184162 00000 н. 0000195238 00000 н. 0000201977 00000 н. 0000202160 00000 н. 0000202340 00000 н. 0000202520 00000 н. 0000202703 00000 н. 0000202889 00000 н. 0000203078 00000 н. 0000203264 00000 н. 0000203469 00000 н. 0000203671 00000 н. 0000203880 00000 н. 0000204100 00000 н. 0000204323 00000 н. 0000204528 00000 н. 0000204729 00000 н. 0000204925 00000 н. 0000205111 00000 п. 0000205294 00000 н. 0000205477 00000 н. 0000205660 00000 н. 0000205843 00000 н. 0000206032 00000 н. 0000206218 00000 н. 0000206419 00000 н. 0000206639 00000 н. 0000206859 00000 н. 0000207070 00000 н. 0000207252 00000 н. 0000004509 00000 н. 0000005407 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 361 0 объект > эндобдж 561 0 объект > поток HTYOQ> S8t3j «(.’g9f2

Стоит ли смешивать батареи разных марок

Идеально для использования в наших походных фонариках, кухонных весах и т. Д. Батарейках разных типов. То есть при условии, что каждое отдельное устройство содержит только одну марку. Но на этом свобода действий заканчивается. Не следует использовать в одном устройстве батареи разных производителей. Несмотря на то, что многие люди утверждают обратное, что мы можем.

Мы никогда не должны позволять подобным городским легендам править нашей жизнью.Это просто современный фольклор, который по умолчанию становится правдой, потому что никто не оспаривает их. Это верно, даже если они ссылаются на опыт третьих лиц как на доказательства. Некоторые люди называют эти бессмысленно убедительные сообщения в социальных сетях фейковыми новостями. Возможно, должно быть какое-то правило против этого, но это уже другая история.

Нельзя смешивать батареи разных марок

Мы не смешиваем разные типы шин на наших автомобилях, потому что знаем, что у них разные характеристики управляемости.Точно так же литиевые, щелочные и никель-кадмиевые батареи работают по-разному, потому что у них разный химический состав. Даже щелочные батареи разных марок имеют разные характеристики. Их соединение может привести к их разрыву. Таким же образом, как мы объясняли на днях со свежими и старыми батареями.

Одинаково заманчиво смешивать разные батареи одного размера. Скажем, нам срочно нужна портативная энергия, но наши батареи — смешанная партия. Мы ищем в Интернете, пока не находим городскую легенду, которая нам подходит и уверяет, что они в безопасности.Но лучше остановиться и спросить себя: «Если это безопасно, то почему предупреждающие знаки на батареях? Стоит ли рисковать, если мы можем аннулировать нашу страховку? »

Давайте попросим ведущего поставщика аккумуляторов разрешить спор

Мы посетили FAQ Energizer и обнаружили тему «Можно ли смешивать батареи разных марок?» Их ответ однозначный: «Поскольку химический состав и напряжение различаются в зависимости от типа и марки батарей, мы рекомендуем вам не смешивать батареи.

«Смешивание ячеек может привести к утечке аккумулятора и неоптимальной работе устройства. Для достижения наилучших результатов заменяйте все батареи той же марки, химического состава, напряжения и размера, когда производительность устройства становится неудовлетворительной ». В UPS Battery Center мы поддерживаем их совет.

Связанные

Смешивание старых и новых батарей

Краткая история мира батарей

Изображение для предварительного просмотра: Dead Cells

Часто задаваемые вопросы по Energizer: можно ли смешивать батареи разных марок

Ссылка для обмена видео: https: // youtu.be / EfgDShcgKvM

Лучшие практики LoRa по выбору батареи, основные параметры батареи

  • Первичный

    Первичные батареи не перезаряжаются. Эти батареи состоят из электрохимических элементов, которые вызывают необратимую химическую реакцию. Следовательно, вы не можете перезарядить эти батареи; вы должны заменить их, когда они закончатся. Первичные батареи часто имеют определенную энергию, а устройства, которые их используют, рассчитаны на низкое энергопотребление, что позволяет батарее прослужить как можно дольше.Самыми популярными типами химии первичных батарей являются литиевые, щелочные и угольно-цинковые. Эти батареи также экологичны и надежны. Однако низкий ток нагрузки в этих батареях ограничивает их применение устройствами с низким потреблением тока, такими как пульты дистанционного управления и датчики дыма.

  • Перезаряжаемые

    Эти батареи представляют собой стандартный источник питания для многих продуктов, особенно для портативных устройств, таких как цифровые фотоаппараты, портативные компьютеры, планшеты и сотовые телефоны.Поскольку их можно перезаряжать, использование этих батарей значительно сокращает количество отходов, отправляемых на свалки в виде первичных батарей. Чтобы перезарядить батарею, измените электрохимические реакции, подав на батарею напряжение в противоположном направлении.

    Начальная стоимость аккумуляторных батарей больше, чем неперезаряжаемых батарей. Однако, поскольку их можно заряжать несколько раз, в конечном итоге они могут быть более экономичными.

    Вы можете разделить аккумуляторные батареи на подтипы в зависимости от их химического состава.Это важно, потому что химический состав определяет некоторые характеристики батареи, включая ее удельную энергию, срок службы, срок годности и цену. Самые популярные типы аккумуляторных батарей по химии:

    • Литий-ионный (Li-ion)
    • Никель-кадмий (Ni-Cd)
    • Никель-металлогидрид (Ni-MH)
    • Свинцово-кислотный
  • Суперконденсаторы

    Суперконденсатор или ультраконденсатор отличается от батареи.Суперконденсаторы заряжаются за секунды с очень небольшим снижением емкости. Они могут выдерживать практически неограниченные циклы зарядки. Традиционно суперконденсаторы используются в приложениях, которые испытывают внезапные всплески энергии или используют энергию всплесками. Чтобы справиться с высокими пиковыми токами, используйте суперконденсатор для разгрузки батареи. В периоды сильного тока суперконденсатор действует как первичный источник питания. В периоды низкого тока батарея является основным источником энергии и заряжает конденсатор.

    В идеале используйте суперконденсаторы, когда вам нужна кратковременная быстрая зарядка. Комбинация суперконденсатора и батареи в гибридную батарею удовлетворяет как краткосрочные, так и долгосрочные потребности в энергии и снижает нагрузку на батарею, что приводит к увеличению срока службы. Недостатком суперконденсаторов является необходимость уравновешивания напряжений, когда несколько последовательно размещаются для достижения более высоких напряжений.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *