Современные аккумуляторные батареи: Новые аккумуляторы в 10 раз мощнее литий-ионных и не взрываются

Содержание

Новинки IT-индустрии, обзоры и тесты компьютеров и комплектующих

  • ПК и комплектующие
    • Настольные ПК и моноблоки
    • Портативные ПК
    • Серверы
    • Материнские платы
    • Корпуса
    • Блоки питания
    • Оперативная память
    • Процессоры
    • Графические адаптеры
    • Жесткие диски и SSD
    • Оптические приводы и носители
    • Звуковые карты
    • ТВ-тюнеры
    • Контроллеры
    • Системы охлаждения ПК
    • Моддинг
    • Аксессуары для ноутбуков
  • Периферия
    • Принтеры, сканеры, МФУ
    • Мониторы и проекторы
    • Устройства ввода
    • Внешние накопители
    • Акустические системы, гарнитуры, наушники
    • ИБП
    • Веб-камеры
    • KVM-оборудование
  • Цифровой дом
    • Сетевые медиаплееры
    • HTPC и мини-компьютеры
    • ТВ и системы домашнего кинотеатра
    • Технология DLNA
    • Средства управления домашней техникой
  • Гаджеты
    • Планшеты
    • Смартфоны
    • Портативные накопители
    • Электронные ридеры
    • Портативные медиаплееры
    • GPS-навигаторы и трекеры
    • Носимые гаджеты
    • Автомобильные информационно-развлекательные системы
    • Зарядные устройства
    • Аксессуары для мобильных устройств
  • Фото и видео
    • Цифровые фотоаппараты и оптика
    • Видеокамеры
    • Фотоаксессуары
    • Обработка фотографий
    • Монтаж видео
  • Программы и утилиты
    • Операционные системы
    • Средства разработки
    • Офисные программы
    • Средства тестирования, мониторинга и диагностики
    • Полезные утилиты
    • Графические редакторы
    • Средства 3D-моделирования
  • Мир интернет
    • Веб-браузеры
    • Поисковые системы
    • Социальные сети
    • «Облачные» сервисы
    • Сервисы для обмена сообщениями и конференц-связи
    • Разработка веб-сайтов
    • Мобильный интернет
    • Полезные инструменты
  • Безопасность
    • Средства защиты от вредоносного ПО
    • Средства управления доступом
    • Защита данных
  • Сети и телекоммуникации
    • Проводные сети
    • Беспроводные сети
    • Сетевая инфраструктура
    • Сотовая связь
    • IP-телефония
    • NAS-накопители
    • Средства управления сетями
    • Средства удаленного доступа
  • Корпоративные решения
    • Системная интеграция
    • Проекты в области образования
    • Электронный документооборот
    • «Облачные» сервисы для бизнеса
    • Технологии виртуализации

Наш канал на Youtube

Архив изданий

19991234567891011
12
2000123456789101112
2001123456789101112
20021234567891011
12
2003123456789101112
2004123456789101112
2005123456789101112
2006123456789101112
2007123456789101112
2008123456789101112
2009123456789101112
2010123456789101112
2011123456789101112
2012
123456789101112
2013123456789101112

  • О нас
  • Размещение рекламы
  • Контакты

Популярные статьи

Моноблок HP 205 G4 22 AiO — одно из лучших решений для офисной и удаленной работы

В настоящем обзоре мы рассмотрим модель моноблока от компании HP, которая является признанным лидером в производстве компьютеров как для домашнего использования, так и для офисов.

Моноблок HP 205 G4 22 — модель нового семейства, которая построена на базе процессоров AMD последнего поколения и отличается неплохой производительностью вкупе с привлекательной ценой

Logitech G PRO X Superlight — легкая беспроводная мышь для профессиональных киберспортсменов

Швейцарская компания Logitech G представила беспроводную игровую мышь Logitech G PRO X Superlight. Новинка предназначена для профессиональных киберспортсменов, а слово Superlight в ее названии указывает на малый вес этой модели, который не превышает 63 г. Это почти на четверть меньше по сравнению с анонсированным пару лет тому назад манипулятором Logitech G PRO Wireless

Материнская плата для домашнего майнинга ASRock h210 Pro BTC+

Как показало недавнее исследование Кембриджского университета — количество людей, которые пользуются сегодня криптовалютами, приближается к размеру населения небольшой страны и это только начало, мир меняется. Поэтому компания ASRock разработала и выпустила в продажу весьма необычную материнскую плату — h210 PRO BTC+, которую мы и рассмотрим в этом обзоре

Верхняя панель клавиатуры Rapoo Ralemo Pre 5 Fabric Edition обтянута тканью

Компания Rapoo анонсировала в Китае беспроводную клавиатуру Ralemo Pre 5 Fabric Edition. Новинка выполнена в формате TKL (без секции цифровых клавиш) и привлекает внимание оригинальным дизайном. Одна из отличительных особенностей этой модели — верхняя панель, обтянутая тканью с меланжевым рисунком

Изогнутый экран монитора MSI Optix MAG301 CR2 обеспечит максимальное погружение в игру

Линейку компьютерных мониторов MSI пополнила модель Optix MAG301 CR2, адресованная любителям игр. Она оборудована ЖК-панелью типа VA со сверхширокоформатным (21:9) экраном изогнутой формы (радиус закругления — 1,5 м). Его размер — 29,5 дюйма по диагонали, разрешение — 2560×1080 пикселов

Комплект SilverStone MS12 позволяет превратить SSD типоразмера M.2 2280 в портативный накопитель

Каталог продукции компании SilverStone пополнил комплект MS12. Он позволяет создать портативный накопитель на базе стандартного SSD типоразмера M.2 2280 с интерфейсом PCI Express

SSD-накопители ADATA XPG Spectrix S20G сочетают производительность с эффектным дизайном

Компания ADATA Technology анонсировала твердотельные накопители серии XPG Spectrix S20G. Они предназначены для оснащения игровых ПК и, как утверждают их создатели, сочетают высокую производительность и эффектный внешний вид

Видеокарта ASUS GeForce RTX 3070 Turbo оснащена системой охлаждения с одним центробежным вентилятором

Линейку видеоадаптеров ASUS на базе графических процессоров NVIDIA пополнила модель GeForce RTX 3070 Turbo (заводской индекс TURBO-RTX3070-8G), предназначенная для оснащения игровых ПК. Одной из особенностей новинки является конструкция системы охлаждения

КомпьютерПресс использует

Типы аккумуляторных батарей для систем автономного электроснабжения

  • 1 Основные типы аккумуляторов
    • 1.1 Свинцово-кислотные аккумуляторы
    • 1.2 Щелочные аккумуляторы
    • 1.3 Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы
  • 2 Как выбрать правильную батарею?
    • 2. 1 Для маленьких, маломощных электронных устройств
    • 2.2 Для цифровых фотоаппаратов и камер, радиоприемников и фонариков
    • 2.3 Для солнечных электростанций
    • 2.4 Почему не применяются щелочные и метал-гидридные аккумуляторы в солнечных электросистемах, предлагаемых компанией «Ваш Солнечный Дом»?
  • 3 Выбор батарей: итоговые замечания
    • 3.1 Литиевые батареи
    • 3.2 Никель-металгидридные батареи
    • 3.3 Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы

В этой заметке содержатся общие советы по выбору аккумуляторов для систем с возобновляемыми источниками энергии. В заметке затронуты 3 основные технологии: литий-ионные, никель-металл-гидридные и свинцово-кислотные (AGM, или Gel).

Мы постараемся избегать формул и научных обоснований, просто приведем причины, по которым нужно выбирать тот или иной тип аккумуляторов в зависимости от конкретного применения системы электроснабжения.

Основные типы аккумуляторов

Существует 3 лидирующих технологии аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, щелочные и литий-ионные. Каждая из этих технологий имеет свои уникальные достоинства и недостатки, которые определяют их применение в различных случаях. Смотрите по ссылкам для более подробной информации о каждом из типов аккумуляторов:

  • свинцово-кислотные
    • стартерные (автомобильные)
    • AGM (герметичные)
    • герметичные гелевые
    • герметичные гелевые с трубчатыми электродами (OPzV)
    • заливные с намазными пластинами (серия OPzS)
    • тяговые (обычно с жидким электролитом)
    • карбоновые
  • щелочные
    • никель-железные
    • никель-кадмиевые
    • никель-металгидридные
  • литий-ионные (в последнее время цена на них снизилась и появились аккумуляторы с большим сроком службы — литий-железо-фосфатные)

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Наиболее распространенным типом АБ являются свинцово-кислотные, как с жидким электролитом, так и герметизированные (в последнее время становятся все более популярными вследствие снижения цены).

Специальные батареи с намазными пластинами для использования в системах автономного электроснабжения часто собираются из отдельных аккумуляторов с напряжением 2 вольта, соединенных вместе. АБ меньшей емкости с напряжением 6 и 12 вольт также используются, но реже. Такие батареи выпускаются в основном в Европе и в США. Они сравнительно дорогие. В последнее время на российском рынке появились такие аккумуляторы китайского производства. При практически таких же характеристиках, китайские аккумуляторы значительно (в полтора-два раза) дешевле.

Тяговые аккумуляторы, как с жидким электролитом, так и герметизированные, предназначены для цикличных режимов работы. Аналогичными параметрами обладают и модификации deep cycle (глубокого разряда). Они более подходят для автономных систем энергоснабжения. Они дороже обычных герметизированных АБ, но и срок службы у них больше.

Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы имеют аналогичный принцип действия, как и обычные автомобильные стартерные аккумуляторы. Это наиболее зрелая технология, и по некоторым уникальным параметрам ей до сих пор не найдена замена. Эти аккумуляторы нельзя выбрасывать просто на свалку, так как они содержат высокотоксичные свинец и серную кислоту. Однако они очень легко утилизируются и свинец может быть использован повторно. Эти аккумуляторы заряжаются гораздо медленнее, чем другие аккумуляторы (примерна в 5 раз медленнее), но зато в состоянии обеспечивать гораздо больше мощности для питания мощных потребителей.

Самым большим недостатком свинцово-кислотных аккумуляторов является их вес. Из-за этого они имеют наихудшие показатели по удельной плотности энергии. Однако, широкое распространение элементов, используемых в этих аккумуляторах и простота их производства обуславливают не только их широкое применение, но и намного меньшую цену.

Подробно различные типы свинцово-кислотных АБ рассмотрены в статье «Типы свинцово-кислотных аккумуляторов«.

Щелочные аккумуляторы

Кислотный аккумулятор не переносит глубокой разрядки, но не прочь подзаряжаться порциями при каждом удобном случае. Щелочной наоборот, не любит отдавать больших токов, зато токи в количестве примерно 1/10 емкости готов отдавать долго и до изнеможения. То есть полный разряд он не только допускает, но и всячески приветствует (поскольку, если зарядить не разряженный полностью щелочной аккумулятор, он не наберет полной емкости — действует так называемый «эффект памяти», наиболее выраженный у никель-кадмиевых аккумуляторов). Короче, заряжать/разряжать щелочной аккумулятор порциями нельзя — только "от и до". Зато при правильной эксплуатации (помимо зарядки/разрядки она подразумевает промывку банок и замену электролита раз в сезон ) щелочники служат до 20 лет (точнее, 1000-1500 полных циклов). Также, щелочные аккумуляторы плохо заряжаются малыми токами. То есть, ток через них течет, а заряда нет.

Этим объясняется тот факт, что щелочные аккумуляторы не нашли широкого применения в системах автономного электроснабжения с возобновляемыми источниками энергии. Никель-кадмиевые и никель-металгидридные герметичные батареи могут использоваться в некоторых случаях. Хотя они намного дороже кислотных, зато имеют очень большой срок службы и имеют более стабильное напряжение в процессе разряда. Применяются обычно в переносных или мобильных источниках питания, т.к. позволяют запасать большее количество энергии на кг веса.

NiMh аккумуляторы появились на массовом рынке в 1980-х годах как более экологически чистая альтернатива никель-кадмиевым аккумуляторам. NiCd батареи используют высокотоксичный элемент кадмий в своем составе, и так как массовый бытовой потребитель не особо задумывается об утилизации отработанных аккумуляторов, это представляло большую проблему для окружающей среды. К недостаткам NiMh батарей относится сравнительно высокий саморазряд, который приводит к потере примерно 30% энергии в течение 1 месяца. Они также заряжаются в 2 раза дольше, чем литиевые или никель-кадмиевые аккумуляторы.

Хотя электрические параметры NiMh батарей не такие хорошие, как у NiCd, никель-металлгидридные батареи более стабильны и не так страдают от «эффекта памяти» никель-кадмиевых батарей. Их не нужно полностью разряжать перед зарядом, так как это требуют NiCd аккумуляторы, для предотвращения роста внутренних кристаллов, которые приводят к трещинам корпуса NiCd батареи. NiMh аккумуляторы формата «АА» соответствуют обычным алкалиновым батарейкам, и поэтому наиболее популярны при использовании в цифровых фотоаппаратах и камерах, портативных плеерах, радиоприемниках и фонариках.

Никель-кадмиевые и никель-железные аккумуляторы с жидким электролитом дешевле герметичных, но содержат жидкий электролит, выделяют газы при заряде и требуют периодического обслуживания и специального вентилируемого помещения. По стоимости запасенной энергии в цикле заряд-разряд сопоставимы или даже дешевле герметичных свинцово-кислотных батарей.

Мы рекомендуем использовать никель-железные аккумуляторы (обычно их используют в качестве тяговых на электротранспорте, а также на железной дороге) только в одном случае — в составе автономной дизель-аккумуляторной системы, в которой топливный генератор является единственным источником энергии. Из нашего опыта знаем, что свинцово-кислотные АБ не долго держатся в таких системах — глубокие циклы и хронический недозаряд делают свое черное дело. В этих условиях работы можно смириться с такими недостатками щелочных АБ, как невозможность заряда малыми токами (можно от генератора выставить любой, и даже лучше если ток будет большой — быстрее зарядится), эффект памяти (циклы будут как раз глубокие) и низкий КПД заряда. Для генераторной системы эффект памяти не важен — АБ разряжаются как можно сильнее, чтобы запускать генератор как можно реже.

По поводу КПД — если щелочные АБ можно заряжать большим током, то его низкий КПД с лихвой окупится более эффективным режимом работы генератора. Ведь для дозаряда свинцовых АБ требуется долго заряжать их малыми токами, т.е. практически на холостом ходу генератора. А у щелочных ограничения при заряде — это температура аккумуляторов, а также газовыделение.

Еще раз подчеркнем, что не для всякой резервной или автономной системы подходят щелочные аккумуляторы. Если есть солнечные батареи или ветроустановки, т.е. источники, которые выдают разные токи, в т.ч. и малые, щелочные аккумуляторы ставить смысла нет — энергия малых токов будет просто теряться без пользы.

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы

Это одна из наиболее новых технологий, которая развивается быстрее других. Существуют несколько вариаций химических процессов литий-ионных технологий, но их обсуждение здесь не затрагивается. Литий-ионные аккумуляторы широко применяются в малых электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, гаджеты и аудиоплееры, электронные часы, карманные компьютеры и ноутбуки. Эти аккумуляторы очень хорошо снабжают малой мощностью в течение длительного времени. Они имеют очень высокую удельную плотность заряда, что значит они могут хранить значительное количество электрической энергии в малом объеме. Однако, такая концентрация энергии приводит в определенной уязвимости литий-ионных батарей.

Химия процесса литий-ионных аккумуляторов требует строгого соблюдения технологии изготовления, и загрязнения при производстве этих аккумуляторов часто приводят к ухудшению качества аккумуляторов. Многие возможно помнят отзыв тысяч ноутбуков Dell и Apple летом 2006 года, когда оказалось, что их аккумуляторы, произведенные Sony, содержат загрязнители, приводящие к их перегреву. Литиевые батареи не переносят перегрев, поэтому часто имеют встроенные электронные схемы, которые обеспечивают их безопасность за счет предотвращения перезаряда — заряд прекращается, если напряжение достигло предельного значения.

Литий-полимерные батареи, которые разработаны в последнее время, являются ‘сухой’ версией литий-ионных батарей. Они лучше себя ведут при высоких температурах (более 25C), а также позволяют изготавливать исключительно плоские батареи, вплоть до толщины кредитной карты. Вследствие особенностей технологии производства, эти батареи очень дороги, и редко их использование оправдано по сравнению с более обычными литий-ионными батареями.

Для систем электроснабжения лучше всего подходят литий-железо-фосфатные аккумуляторы. См. по ссылке подробную информацию по этому типу аккумуляторов. Купить такие аккумуляторы можно в нашем магазине.

В последнее время на российском рынке появились относительно недорогие литий-железо-фосфатные аккумуляторы производства завода Лиотех. Выпускаемые емкости — от 250 А*ч, поэтому их применение ограничено относительно мощными системами автономного или резервного электроснабжения.  Также, есть неоднозначные отзывы об этих батареях.

Одни из новейших разработок — литий-титанатные аккумуляторы. Они имеют срок службы до 25000 тысяч циклов.

Как выбрать правильную батарею?

Итак, главный вопрос — какая батарея наиболее подходит для моего случая? Ответ довольно прост, а предопределяется природой каждой из вышеперечисленных технологий аккумуляторов.

Для маленьких, маломощных электронных устройств

Литиевые аккумуляторы применяются в карманных компьютерах, мобильных телефонах, и т. п. Они обеспечивают быстрый заряд, малый вес и компактные размеры, и не требуют обслуживания. Обычно вы скорее замените свое электронное устройство, чем литиевая батарея выработает своей ресурс.

Автомобильные адаптеры существуют для большинства этих электронных устройств, и эти же адаптеры можно использовать с 12V солнечной батареей (обычно мощностью до 10 Вт).

Для цифровых фотоаппаратов и камер, радиоприемников и фонариков

Здесь применяются NiMh аккумуляторы как замена стандартных алкалиновых элементов типа ‘AA’ или ‘AAA’. Они питают достаточно хорошо вспышки фотоаппаратов, доступны повсеместно и есть очень много зарядных устройств хорошего качества в любом специализированном магазине.

основным недостатком NiMh аккумуляторов является их неспособность сохранять заряд в течение длительного времени. В 2008 году появились новые технологии NiMh батарей, которые преодолевают эти недостатки (например PowerEx Imedion).

Когда дело доходит до заряда АА батарей, появляются много возможностей. Но лучше купить хорошее зарядное устройство. Многие зарядные устройства, которые позволяют быстро заряжать аккумуляторы, приводят к их перегреву. Помните, что оптимальный ток заряда составляет 200-300 мА. Появившиеся в последнее время мощные зарядные устройства с током до 1 А не позволяют полностью заряжать ваши батареи и сокращают их срок службы.

Для солнечных электростанций

Когда нужно сохранить энергию, выработанную солнечными батареями, королями по прежнему являются свинцово-кислотные аккумуляторы. Домашние фотоэлектрические системы используют специальные аккумуляторы глубокого разряда (похожие на аккумуляторы для гольф-каров). Они имеют низкую цену, широко доступны и способны сохранять энергию месяцами при очень малом саморазряде. когда вы инвестируете в солнечные батареи, очень важно не терять так дорого достающуюся электроэнергию. Работа свинцово-кислотных батарей показала в течение многих лет эксплуатации их стабильность и предсказуемость.

Маленькие переносные устройства с солнечными батареями используют маломощные литиевые аккумуляторы для того, чтобы обеспечить их малый вес и не повлиять отрицательно на их дизайн.

Почему не применяются щелочные и метал-гидридные аккумуляторы в солнечных электросистемах, предлагаемых компанией «Ваш Солнечный Дом»?

Химические процессы в литиевых и метал-гидридных аккумуляторах становятся нестабильными при больших размерах батарей. Сложность регулирования и схемы управления сильно возрастает при увеличении емкости литиевых аккумуляторов. Было бы конечно заманчиво иметь батарею намного более легкую, чем свинцово-кислотная, но, к сожалению, сейчас литиевые и металгидридные аккумуляторы наиболее подходят только для маломощных потребителей постоянного тока. Исключение составляют современные литий-железо-фосфатные аккумуляторы. При правильном подборе системы управления зарядом они могут быть заменой свинцово-кислотным аккумуляторам в системах автономного и резервного электроснабжения.

NiMh батареи трудно сделать большими, и максимальная емкость одного аккумулятора из тех, которые есть на рынке, составляет 4 А*ч. При неправильном заряде, NiMh аккумуляторы могут выделять водород . Это не проблема для пальчиковых батарей, но если аккумуляторная батарея довольно большая, то это нужно учитывать при эксплуатации. Также, если NiMh батарея выходит из строя, это происходит практически сразу. т.е. один день она работает хорошо, но на следующий день она может выдать не более 50% емкости — это не очень хорошо, если вы находитесь далеко от электрической розетки.

Литиевые батареи содержать специальные электронные схемы для обеспечения безопасной работы, и которые не позволяют их заряжать слишком быстро или перезаряжать, а также ограничивают разрядные токи. Большинство литиевых батарей не смогут выдать больше, чем их двойная номинальная емкость. Это означает, что самые большие батареи для ноутбука не могут обеспечить более 100Вт мощности. Попробуйте подключить инвертор к 12В литиевой батареи, и он даже не сможет распознать, что к нему подключена батарея. Почти все аккумуляторные батареи на литиевых аккумуляторах не поддерживают даже самые маленькие инверторы, если к ним подключена нагрузка. Также, как и NiMh аккумуляторы, литиевые выходят из строя неожиданно, когда приближается окончание их срока службы. Многие замечали, что их сотовые телефоны неожиданно начинают работать намного меньше, чем совсем недавно. Это также не добавляет уверенности в работе аккумуляторов, если вы уезжаете далеко от электрической розетки, от которой можно в любое время подзарядить аккумулятор.

Поэтому, для использования в автономных системах электроснабжения остаются только «медленные» свинцово-кислотные аккумуляторы. Они имеют большой срок службы, просты в эксплуатации и предсказуемы в работе. Эти батареи работают как резервуары, которые хранят вашу солнечную энергию до тех пор, пока она не понадобится. Они также работают как буфер для тех моментов, когда ваша солнечная батарея не может полностью обеспечить нагрузку. Они могут быть подключены к оборудованию и заряжаться одновременно — в отличие от литиевых аккумуляторов. Даже 7 А*ч аккумулятор, такой как используется в комплекте для ноутбука, может питать ноутбуки, зарядные устройства для батарей, может заряжаться от солнечных батарей и весит не так уж много.

Почитайте разделы по солнечным батареям и по контроллерам заряда, чтобы иметь более ясное представление о том, как работает солнечная энергосистема, какие режимы заряда и разряда необходимы для обеспечения надежного обеспечения энергией вдали от сетей централизованного электроснабжения.

Выбор батарей: итоговые замечания

Литиевые батареи
  • могут обеспечивать до 5000 зарядных циклов
  • Наиболее длительный срок службы при разряде на 80%
  • Могут заряжаться за 1-2 часа
  • Могут работать при минусовых температурах, но заряжать нужно при плюсовых температурах
  • Не могут заряжаться малыми токами
  • Требуют обслуживания,  выравнивания и специальной системы управления зарядом и разрядом
  • Саморазряд на уровне примерно 10% в месяц
  • Можно хранить в холодном месте при заряженности не менее 40% от полной
  • Низкая токсичность, но желательно утилизировать после окончания срока службы
Никель-металгидридные батареи
  • Могут обеспечить до 3000 зарядных циклов
  • Заряд происходит за 2-4 часа
  • Могут работать при минусовых температурах
  • Не могут заряжаться малыми токами, низкая устойчивость к перезаряду
  • Могут обеспечивать большие токи при мощности до 200Вт (для самых больших NiMh батарей)
  • Требуют периодического обслуживания и выравнивания (каждые 3 месяца)
  • Саморазряд на уровне примерно 30% в месяц
  • Можно хранить в холодном месте при заряженности не менее 40% от полной
  • Низкая токсичность, но желательно утилизировать после окончания срока службы
Герметичные свинцово-кислотные аккумуляторы
  • Могут обеспечить до 3000 зарядных циклов
  • Заряжаются за 8-16 часов
  • Могут работать при минусовых температурах
  • Могут заряжаться малыми токами
  • Не требуют обслуживания, но желательно следить за уровнем заряженности и периодически проводить тренировочные циклы
  • Могут обеспечить высокие разрядные токи при больших мощностях
  • Желательно не разряжать более, чем на 50%
  • Саморазряд — около 3% в месяц
  • Хранить при комнатной температуре и полностью заряженными
  • Содержат токсичные материалы и должны быть утилизированы после окончания срока службы

Подробно о видах и применении свинцово-кислотных аккумуляторов в статье Типы свинцово-кислотных аккумуляторов

Эта статья прочитана 42258 раз(а)!

Продолжить чтение

  • Аккумуляторные батареи. Ликбез

    68

    Как продлить срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов? Зачастую представляет определенные трудности использовать напрямую энергию, генерируемую солнечными, ветровыми или микрогидроэлектрическими установками. Поэтому электричество обычно сохраняется в специальных аккумуляторных батареях для последующего использования. Эти батареи очень часто работают по тому же принципу, что…

  • Online калькулятор емкости АКБ

    64

    Какая емкость аккумуляторной батареи нужна в  системе электроснабжения? При расчете системы автономного или резервного электроснабжения очень важно правильно выбрать емкость аккумуляторной батареи. Калькулятор емкости АКБ в конце статьи. Специалисты компании «Ваш Солнечный Дом» помогут Вам правильно рассчитать необходимую емкость АБ…

  • 12 вариантов уничтожения аккумулятора

    59

    Двенадцать вариантов уничтожения нового АКБ Приведем наиболее часто встречающиеся нарушения правил эксплуатации: Заряд током чрезмерно большой силы, превышающим нормальный в несколько раз. Перегрев электролита, коробление электродов, реже — разрушение сепараторов, осыпание активной массы и т.п. Это обычно происходит при форсированных…

  • Руководство покупателя АКБ для систем электроснабжения

    58

    Аккумуляторы для систем электроснабжения. Руководство покупателя В интернете есть много разрозненной информации по разным типам аккумуляторов, их возможностям, характеристикам, областям применения, достоинствам и недостаткам. При этом во многих случаях информация эта однобокая — связано это бывает или с недостаточными знаниями…

  • Аккумуляторы — FAQ

    55

    Как правильно заменять аккумуляторные батареи, какое напряжение выдают аккумуляторы, что такое гелевый аккумулятор, в чем преимущества литиевых аккумуляторов, как соединять аккумуляторы параллельно и последовательно для увеличения емкости и напряжения — ответы на эти и другие часто задаваемые вопросы вы получите…

  • Эксплуатационный ресурс герметичных АБ

    54

    Эксплуатационный ресурс герметичных свинцовых аккумуляторных батарей в составе электронного оборудования Мерунко Александр Анатольевич Технический директор ООО «Диск», г. Томск В настоящее время на потребительском рынке вторичных источников тока лидирующее положения (вследствие относительно низкой стоимости) занимают герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Их применяют…

Батареи

1.) Основы

Базовая конструкция: Батарея состоит из двух или более элементов. Каждая ячейка состоит из двух различные материалы с электролитом между ними. Ранние инженеры обнаружили, что при использовании правильных материалов отрицательно заряженные ионы притягиваются к катоду (-), при этом положительно заряженные ионы притягиваются к аноду (+) (другой электрод). Есть много типов батарей, см. наш раздел истории для получения дополнительной информации о том, как несколько известных примеров работа.
12-минутное видео с описанием основного химического состава батареи >
Видео о сборке алюминиево-угольной батареи в домашних условиях >

Катод — электроны «выходят» из батареи с этого электрода и попадают в электрическое устройство, находящееся под напряжением, маркируется черным цветом или (-). это негатив терминал, потому что атомы с дополнительными электронами (- заряженными ионами) притягиваются к этому терминалу.
Анод — электроны «попадают» в аккумулятор с этого электрода, который отмечен в красный или (+).
Примечание: термины «анод» и «катод» также могут использоваться на устройстве, они помогают указано, как подключить устройство. В устройстве (например, светодиоде) электроны «входят» в устройство через катод и выход через анод (это на обратной стороне батареи).
Безопасность!
* Подсоединение аккумулятора к устройству обратным разрушать электрические устройства, особенно полупроводниковые устройства.
* Замыкание аккумулятора путем соединения клеммы (-) с клеммой (+) может привести к химическому возгоранию или взрыву.
* Попадание кислоты из батарейки на пальцы и одежду может привести к ожогу кожи, проеданию дыр в одежде прикосновение к глазам может привести к слепоте. Не вскрывайте батареи, кроме как в контролируемом среде и с соблюдением надлежащих мер предосторожности.


Два способа классификации батарей:
Первичные батареи — этот тип батареи готов к электрическому заряду, как только как он построен
Дополнительные батареи — этот тип батареи необходимо заряжать после ее изготовления

Инженер с опытом работы в области электрохимии или нанотехнологий может работать над улучшением батареи и преодолевая установленные барьеры на пути к совершенствованию. Улучшение хотя бы одного угла производительности, таких как: плотность энергии, низкотемпературные характеристики, накопление энергии продолжительность, скорость перезарядки, форма, движение к использованию менее токсичного или менее дорогого материала может внести существенные изменения в наш мир. Например, гибридный и полностью электрический автомобиль существует уже целое столетие, но именно более совершенные батареи позволили первым массовое использование электромобилей в 1990-е.

1.a) Типы батарей

Есть много способов сделать аккумулятор, некоторым моделям более 200 лет, а другим (например, те, которые используют углеродные нанотрубки) быстро продвигаются прямо сейчас!

Первичный Батареи:

(не перезаряжаемые)

Цинк хлорид
Цинк углерод
Alkaline
Oxy nickel hydroxide
Lithium Copper Oxide
Lithium Iron Disulfide
Lithium Iron sulfide
Lithium Manganese Dioxide
Lithium Copper oxyphosphate
Lithium Silver oxide+vanadium
Lithium Silver chromate
Lithium Carbon monofluoride pentoxide (SVO)
Li-I2
Li -CuO
Li-CuS

Li-MnO2 (Li-Mn, «CR»)
Тионилхлорид
Li-SOCl2,BrCl, Li-BCX
Sulfuryl chloride
Li-SO2
Li-PbCuS
Li-Bi2Pb2O5
Li-V2O5
Li-Bi2O3
Li-CoO2
Mercury Oxide
Zinc-air
Silver Oxide
Плутониевые батареи и
прочие ядерные батареи

 

Среднее Аккумуляторы:

(можно заряжать)

NiCd или NiCad Никель-кадмиевые 1899
Свинцово-кислотные 1859
NiMH
NiZn
Щелочные (некоторые перезаряжаемые)
Литий-ионные Литий-ион
Литий-ионный полимер
Литий-оксид титана
Литий-железо-фосфатные батареи
Литий-железо-магний-фосфат
Никель-железные батареи (NiFe)
NIh3
Ni-цинк
LiFePO4
Li-сера
LiFePO4 907 Титанатная пленка 90 ZnBr
V редокс 10
NaS
Расплавленная соль
Серебро-цинк (Ag-цинк)

2.

) История батарей

Вверху: изображение вольтовой батареи, питающей экспериментальную дуговую лампу, первую форму электрическое освещение

2.a) 1800: Voltaic Pile — первая батарея, непосредственно вызвавшая электрическую революцию

Алессандро Вольта из Комо, Италия, создал первую современную батарею примерно в 1800 году. образование в области химии и физики, преподавал в государственной школе, а затем Королевская школа в Комо. Он использовал цинковый и медный (или серебряный) электрод с электролитом. серной кислоты или смеси соляных растворов (соль и вода). Цинк реагировал с отрицательно заряженный сульфат. Положительно заряженные ионы водорода захватывают электроны из меди образуя газообразный водород. Затем цинковый диск стал отрицательным. электрод и медно-серебряный диск положительный. Первая батарея Volta появилась в результате 9лет обучения, начиная с «электричества животных» или изучения электрических тока внутри тела. Подобно всем великим новаторам, он продвигал работы своих предшественников. в данном случае это было Луиджи Гальвани и его работа над «животным электричеством». >

Вверху: см. модель батареи Вольта в Смитсоновском институте .

Батарея Вольта быстро привлекла внимание всего мира. Исследователи из России в США начали экспериментировать с версиями своей батареи для проведения экспериментов. гальваника, разделение элементов для научных исследований, электрического освещения и электромагнетизма все исследования быстро продвигались благодаря стопке Вольты. Его назвали «кучей», потому что дополнительные блоки цинка/меди могут быть установлены на устройство для увеличения мощности. Даже сегодня латинские языки используют слово «пила» для обозначения батареи.

Недостатки батареи Вольты заключались в том, что тканевый материал, пропитанный солевым раствором, должен был оставаться влажным, а также электролит вытекал сбоку и вызывал короткое замыкание. Химические отложения на меди вызвал изоляционный слой, который остановил батарею примерно через час. В течение следующего три десятилетия другие, такие как Уильям Стерджен и Джозеф Генри, улучшили конструкцию батарей.

Вверху: разработана гальваническая батарея Джозефа Генри (сделанная из цинковых и медных пластин). производить разную интенсивность в зависимости от по необходимости с помощью комплекта подвижных соединителей и чашек ртутных. Сегодня устройство, которое мы будем использовать для обеспечения изменяющихся уровней мощности для эксперимента, будет вариак (автотрансформатор), подключенный к сети. Генри нужны были переменные уровни мощности проводить свои опыты по электромагнетизму.
Подробнее о Батарея Генри с этого скана из Принстона >

2.b) 1857-1900-е годы Grenet Cell «Бутылочная батарея»

Ячейка Grenet стала важным шагом в истории аккумуляторов и использовалась более 60 лет. Этот мокрая камера была мощной и надежной. Он был наполнен кислотой и мог быть использован повторно. К 1880-м годам устройства могли работать месяцами. или годы без заправки, хотя для некоторых целей его нужно было заправлять каждые несколько недель. Томас Эдисон использовал ячейки Grenet для своих экспериментов. Медицинские работники также использовали ячейку для всего: от питания инструментов в больницах до к экспериментам над пациентами. Ячейки были разных размеров, колбы также можно было ставить последовательно, чтобы генерировать больше энергии.

Конец ячейки Гренет наступил из-за ее слабости, которая включала раздражение заправки его, вес и то, что он может пролиться. Резиновая герметичная доска (гидростат) со временем сожмется, что приведет к протечкам сверху. Как и многие батареи в то время он был сделан из стекла, и хотя он был построен из толстого стекла, он все же мог разбиться.

Ячейка Гренет была усовершенствована доктором Бирном (Бруклин) в 1878 году. Современные сухие ячейки сегодня также используют цинко-угольный элемент, однако для электролита используют влажный картон вместо жидких кислот Grenet Cell.

Свинцово-кислотная батарея


1859 — Гастон Плант из Франции изобретает наиболее часто используемый большая батарея сегодня: свинцово-кислотная батарея. Подробнее о свинцово-кислотный аккумулятор >

Сегодняшние свинцово-кислотные аккумуляторы (например, установленные в вашем автомобиле) имеют плотность энергии около 30 ватт-часов на килограмм.


2.c) Сухая камера

В 1886 году были разработаны сухие элементы, и это было огромным улучшением для некоторых приложений. батарея. В сухом элементе использовался пастообразный электролит, что позволяло использовать батарею в любом положении. и улучшил область портативных батарей. Карл Гасснер и разработал сухую ячейку, используя гипс, смешанный с другими химическими веществами. Первая модель для продажи производилась на 1,5 вольта. Позже гипс был заменен свернутым картоном. Колумбия произвела первую массу выпускаемые модели.

Внизу слева: классические сухие элементы Columbia на 1,5 В на выставке в Техническом центре Эдисона.
Внизу справа: 3 классических сухих элемента, использовавшихся в ранних радиостанциях.

Информацию о литиевых, щелочных и других современных формах сухих батарей см. ниже.

2.d) Томас Эдисон и батареи

Томас Эдисон сосредоточился на создании лучшей батареи для использования в электромобилях. Существующие батареи, такие как Grenet Cell, были сделаны из стекла и не соответствовали требованиям. Эдисон оставил свой след в мире аккумуляторов со многими улучшениями. Ячейка Эдисона-Лаланда было знаковым улучшением аккумуляторов, оно имело повышенная износостойкость и прослужила около года при хранении. Эдисон давно интерес к батареям всех размеров для питания его изобретений, таких как электрическая ручка. Последним крупным усовершенствованием батарей, сделанным Эдисоном, была разработка практического железо-никелевого сплава. батарея (NiFe). Ранний Эдисон NiFe батареи использовали толстый стеклянный корпус для хранения гидроксида калия электролит. Некоторые модели этих аккумуляторов могут сохранять заряд в течение многих лет. Железнодорожная отрасль до сих пор использует аккумуляторы NiFe десятилетней давности для резервного питания коммутаторов. и другое оборудование из-за его долгосрочной надежности.


Вверху: оригинальные батареи Edison, использовавшиеся в автомобиле Detroit Electric 1914 года, принадлежавшем Steinmetz


Щелочной AA является наиболее распространенная в мире одноразовая батарея

3.

) Современные батареи:

Сегодня в мире преобладают батареи на основе цинка, свинца и лития. Они более безопасны и меньше, чем батареи того же типа были в первые дни. Меркурий и другие химические вещества были сокращены в состав, и улучшения плотности энергии за эти годы сделали для использования меньше материала на ватт.

Щелочная батарея:

Щелочные батареи сегодня являются наиболее распространенными одноразовыми батареями (выпущено 10 миллиардов штук). ежегодно по всему миру). Они используют цинк и диоксид марганца. Щелочные батареи заменили угольно-цинковые батареи 1800-х годов из-за к более высокой плотности энергии.
Проблемы со щелочами включают утечку гидроксида калия (видны белые перистые кристаллы). когда батарея стареет). Щелочная батарея изготовлена ​​из дешевых материалов, поэтому ее переработка нерентабельна, т.к. в результате он выбрасывается в основные отходы, что приводит к увеличение токсичных отходов на свалках.

3.a) Литий-ионные батареи (LIB)

Литиевые батареи в настоящее время являются самыми популярными батареями для мобильных устройств. (автомобили, портативные устройства) благодаря малому весу и большой плотности энергии (количество энергии, которое вы можете хранить в килограмм веса). Литиевые батареи бывают разных форм:


Литий-железо-фосфат (LFeP) — 120+ ватт-часов на килограмм

Примечание: значения плотности энергии для любой из этих батарей может измениться, поскольку лучшие версии батареи развитый.

Слева: 20 Ач, здесь показана плоская батарея призматического типа, но ее можно выполнен в спиральной конфигурации (цилиндр).

Посмотрите наше видео о пионерах инженерного дела Энди Берк рассказывает о тестировании аккумуляторов LFeP >


Литий-кобальт-оксидная батарея (LiCoO2) — 100+ ватт-часов на килограмм, используется в мобильных устройствах. телефоны и другие небольшие устройства. Этот тип батареи используется в ноутбуках для его высокая плотность энергии, проблемы включают тепловой разгон, который может вызвать пожар.

Слева: литиевая батарея со спиральной обмоткой, это от камеры Sony.


Титанат лития (LTO) — Они безопаснее, чем другие формы литиевых батарей (менее вероятность теплового разгона). У них есть срок службы 10-20 000 циклов и 70-80 ватт-часов на килограмм (в 3 раза больше, чем у стандартного свинцово-кислотная батарея).

Слева: экспериментальный модуль титаната лития 16 В в Калифорнийском университете в Дэвисе

Другое: Разрабатываются новые формы литиевых батарей, однако некоторые другие общий типы включают литий-никель-кобальт-оксид алюминия, оксид лития, никеля, марганца, кобальта и литий-серные аккумуляторы.


Смотрите наше видео здесь с Тестирование литиевых батарей в лаборатории доктора Энди Берка: три типа лития Аккумуляторы:

Нанотехнологии улучшат литий-ионные аккумуляторы: Углеродные нанотрубки можно использовать в качестве катода и это позволяет реакции накопления лития на поверхности трубки, что происходит намного быстрее чем обычные реакции интеркаляции лития. Подробнее здесь >

4.) Границы инноваций в области батарей

Tesla Motors, General Electric и другие соревнуются в том, чтобы развиваться лучше и дешевле. батареи. Новые разработки аккумуляторов, такие как натрий-ион, натрий-никель-хлорид (часть бренда аккумуляторов GE Durathon) обещают заменить крупномасштабные свинцово-кислотные аккумуляторы. аккумуляторы, используемые в электросетях и локомотивах.

Чтобы аккумуляторы действительно преуспели в приложениях для электромобилей, эксперты поставили перед собой цели. что батареи должны будут выдерживать более 15 лет глубоких разрядов и быть в состоянии перезаряжается так быстро, как бензиновый топливный бак может заполниться топливом. Это трудные цели, но над ними работают сейчас. Используя нанотрубки в литиевой батарее, возможно, удастся перезарядить батарею намного быстрее, однако обеспечение более длительного жизненного цикла будет более сложной задачей. Подробнее здесь >

5.) Аккумуляторы доэлектрического возраста:

Стоит упомянуть, что до появления современных электрических возраст. Поскольку они не связаны с основной временной шкалой истории электротехники, мы перечислили их. здесь.

Первая батарея 248 г. до н.э.: Багдадская батарея была построена в парфянской или сасанидской период ~248 г. до н.э. — 226 г. н.э. Батарея состояла из угольного стержня в центре глиняная ваза. Стержень был окружен неизвестным электролитом (вероятно, апельсиновым или лимонным соком), потом медь, потом асфальт. Каждая батарея имела вес около 2 килограммов и производила 0,4-0,5 вольта при разомкнутых контактах. Эти батареи были очень слабыми. «Багдадская батарея» был найден в 1936 и считается подлинным многими авторитетными источниками.

Египтяне: Некоторые утверждают, что у древних египтян были батареи, подобные Багдадской батарее.

Ковчег Завета: было высказано предположение, что Ковчег Завета (золотая коробка) возможно, использовали ранние батареи для питания золотого корпуса. Тогда коробка сможет дать иллюзия магических сил, шокируя тех, кто к ней прикоснулся. Это только теория, но было бы интересное использование электричества для создания чувства благоговения и страха.

6.) ETC Видео с батареями:

Tesla Model S — аккумуляторы, кузов и подвеска >

Лаборатория аккумуляторов для гибридных автомобилей с Энди Берком >

История о аккумуляторном бизнесе GE, доктор Оливер Винн (бывший менеджер) >

В электрическом автомобиле Baker использовались свинцово-кислотные аккумуляторы Эдисона. 1901 >

Первый компьютеризированный гибридный автомобиль HTV1 (свинцово-кислотные аккумуляторы) 1978-1982 >


Похожие темы:

Тепловозы электрические

Электромобили

Фотогальваника

Конденсаторы

Полупроводниковая электроника

Еще

Статья MW

Источники:
Эпоха телеграфа и телефона. Д. Макникол. 1915
Университет Санта-Клары
Университет Рутгерса: документы Томаса Эдисона
The New York Medical Journal, январь-июнь 1889 г.
Progressive Dynamics Inc.
Energizer
Wikipedia
IEEE Spectrum
General Electric
Трактат о нервных и психических заболеваниях Лэндона Картера Грея. 1893 г. Corrosion-doctors.org
Доктор Эндрю Берк. Калифорнийский университет в Дэвисе. 2010
Фото/Видео:
Технический центр Edison
Whelan Communications

Для использования изображений и видео Технического центра Edison см. наше лицензионное соглашение.

современных батарей — 2-е издание

Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDemocratic Republic of the CongoDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Islands (Malvinas )Фарерские островаФедеративные Штаты МикронезииФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернсиГвинеяG uinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia и Южные Сандвичевы острова Южная Кор eaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe

Purchase options

Bundle (Paperback, eBook) 50% off $150. 90 $75.44

Print — Paperback 30% off $76.95 $53.86 Available

eBook 30% off $73.95 51,76 $

Налог с продаж рассчитывается при оформлении заказа

Бесплатная доставка по всему миру

Минимальный заказ отсутствует

Описание

Основанная на успешном первом издании, эта книга дает общее теоретическое введение в электрохимические элементы питания (за исключением топливные элементы) с последующим всесторонним рассмотрением основных типов батарей, включая химический состав, характеристики изготовления и области применения. За последнее десятилетие в этой области произошло много изменений, и многие новые системы были коммерциализированы. С недавним появлением потребительских товаров с батарейным питанием (мобильные телефоны, видеокамеры, ноутбуки и т. д.) усовершенствованные источники питания стали гораздо более важными. В этом тексте содержится актуальная информация о батареях, доступная для всех, кто имеет базовые знания в области химии и физики.

Аудитория

Промежуточные/старшие студенты и аспиранты в области химии, физики и техники (особенно электроники). Профессиональные инженеры-электронщики, электрохимики и физики, которым требуется базовое понимание типов аккумуляторов.

Содержание

  • Введение * Теоретическая основа * Первичные водные элементы * Первичные литиевые элементы * Вторичные свинцово-кислотные элементы * Вторичные щелочные элементы * Перезаряжаемые литиевые батареи * Высокотемпературные элементы * Различные элементы.

Product details

  • No. of pages: 368
  • Language: English
  • Copyright: © Butterworth-Heinemann 1997
  • Published: September 26, 1997
  • Imprint: Butterworth-Heinemann
  • Paperback ISBN: 9780340662786
  • ISBN электронной книги: 9780080536699

Об авторах

К.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *