Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Интересные факты

Популярные типы аккумуляторных батарей

Устройство (в нескольких словах), достоинства и недостатки. Свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-металлогидридные и литиево-ионные батареи.

Популярные типы аккумуляторных батарей Аккумуляторная техника незаметно и прочно вошла в нашу жизнь. Радиотелефоны, сотовые телефоны, аккумуляторный электроинструмент, фотоаппараты, разнообразные игрушки… Если бы все это получало электроэнергию только от обыкновенных кислотных или щелочных батареек, то на батарейки тратилась бы существенная доля бюджета каждой российской семьи. Поэтому часто ловишь себя на такой мысли: а как же мы вообще раньше жили без бытовых аккумуляторов?

Аккумуляторы – это электрохимические аппараты, способные накапливать и отдавать электроэнергию. Однако за таким простым определением кроется большое разнообразие конструкций и принципов работы различных аккумуляторов. Эволюция и технический прогресс коснулись их в полной мере и сегодня в промышленности существуют аккумуляторные батареи, способные работать с максимальной мощностью буквально годами безо всякой подзарядки.

Однако рядовому обывателю хорошо знакомы лишь несколько типов аккумуляторных батарей. Остановимся на них подробнее.

В системах бортового электропитания наших автомобилей применяются стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы. Современные аккумуляторы этой группы не требуют обслуживания. Электролитом в них является раствор серной кислоты, а действующими реагентами – оксид свинца и собственно свинец. При разряде реагенты восстанавливаются на аноде и катоде до сульфата свинца, а через электролит проходит электрический ток. При заряде происходит обратная химическая реакция, и ток проходит в обратном направлении.

Стартерными автомобильные аккумуляторы называются, потому что от них требуется готовность отдавать большой начальный ток даже в самых экстремальных условиях, например, при температуре окружающего воздуха -30 градусов Цельсия или ниже.

Стартерные аккумуляторы и свинцово-кислотные аккумуляторы вообще отличаются полным отсутствием «эффекта памяти». Это означает, что им абсолютно все равно, с какой частотой и до какой степени они заряжаются, их емкость от неравномерной и неполной зарядки не снижается.

Вдобавок свинцово-кислотные аккумуляторные батареи в минимальной степени подвержены саморазряду, имеют относительно небольшую стоимость и способны выдерживать до одной тысячи циклов зарядки.

Но вместе с тем, у стартерных аккумуляторов есть и недостатки. Например, емкость свинцового аккумулятора, отнесенная к единице его объема и массы, невелика. Поэтому свинцовый аккумулятор никак не назовешь компактным и легким. Другим недостатком этого типа аккумуляторных батарей является боязнь глубоких разрядов. Оптимальным для стартерного аккумулятора будет разряд не более чем на половину емкости.

В бытовой и общепромышленной компактной технике до недавнего времени абсолютное лидерство по распространенности удерживали никель-кадмиевые аккумуляторные батареи (Ni-Cd). Это щелочные батареи, в них используется гидроксид калия в качестве электролита. А действующими веществами в них являются кадмий и гидроксид никеля (отсюда и название).

Уникальны никель-кадмиевые батареи своим отношением к глубокому разряду. Он им «по нраву» и благотворно влияет на емкость и количество возможных циклов перезаряда. Вообще, никель-кадмиевый аккумулятор хорош тем, что на протяжении всего цикла разряда способен работать с постоянной мощностью, выдавая один и тот же ток.

Как и свинцовые аккумуляторы, батареи с никелем и кадмием способны выдерживать перепады температуры и готовы к большому количеству циклов перезаряда.

Стоимость никель-кадмиевых батарей несколько выше, чем стоимость батарей свинцовых, однако нельзя сказать, что первые особенно дороги.

Главным же недостатком никель-кадмиевых аккумуляторов является ярко выраженный «эффект памяти». Поэтому такие аккумуляторы очень вредно постоянно держать «на зарядке» и разряжать не до конца. Еще не следует забывать, что кадмий – это яд, из-за которого при утилизации никель-кадмиевых батарей могут быть некоторые сложности.

Чтобы решить проблему токсичности кадмия и добиться более высоких эксплуатационных характеристик, в конце 80-х годов прошлого века были разработаны никель-металлогидридные аккумуляторные батареи (Ni-Mh). Отличие этих батарей от никель-кадмиевых состоит в том, что катод их содержит в себе абсорбированный водород (интерметаллид). Никель-металлогидридные аккумуляторы меньше подвержены «эффекту памяти», имеют более высокую удельную емкость.

Но вместе с тем у этих батарей более высокая стоимость по сравнению с кадмиевыми, они способны выдержать меньшее количество циклов заряда-разряда и неспособны отдавать большие токи в течение длительного времени. Из-за этих недостатков металлогидридные батареи так и не смогли составить полноценную конкуренцию кадмиевым аккумуляторам.

Одним из самых передовых и, в то же самое время, популярных типов батарей являются литиево-ионные аккумуляторы. На их стороне и малый вес, и большой ресурс, и отсутствие «эффекта памяти» и саморазряда.

Устройство литиево-ионных батарей достаточно сложное: катод выполняется из графита, а анод – из кобальта или марганца. Оксид лития во время работы аккумулятора попеременно находится то на положительном, то на отрицательном электроде.

К недостаткам литиево-ионных аккумуляторов можно отнести, прежде всего, высокую их стоимость. Добавить к этому можно и малый диапазон рабочих температур. Однако эти недостатки нельзя считать существенными, и производство литиево-ионных батарей непрерывно набирает обороты. Тем более, что более современные типы батарей, такие как литиево-полимерные, пока не получили широкого распространения.

Александр Молоков


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Интересные факты

Другие статьи:

  • Современные аккумуляторные батарейки - достоинства и недостатки
  • Источники электропитания
  • Как определить время работы цифрового фотоаппарата от аккумуляторов
  • Как увеличить срок службы литий-ионных аккумуляторов
  • Алюминиевые аккумуляторы
  • Аккумуляторы MNB Battery

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: ddd | [цитировать]

     
     

    В Ni-MH интерметаллид - анод, а не катод. Катод из оксида никеля.

      Комментарии:

    #2 написал: восставший | [цитировать]

     
     

    Утилизация использованных никель-кадмиевых и никель – металлгидридных батареек-аккумуляторов пальчиковых. Передвижной пункт приёма любых типов старых батареек Ni-Cd и NiMH от 200 кг по Москве. Сбор аккумуляторов для сотовых телефонов, электроинструмента, ноутбуков… Мы платим деньги - 2 000 руб./200 кг. Тел.+74956614500; E-mail: info@company-acc.ru

      Комментарии:

    #3 написал: gken | [цитировать]

     
     

    Устройство для текущего содержания (десульфатации) эксплуатируемых АКБ.

    С проблемой сульфатации АКБ столкнулся несколько лет назад, с холодами дизель моего авто стал плохо заводиться. При заряженной АКБ стартер крутил, но как-то вяло. Просмотрел материалы Бэттери Фактор (с их маловразумительной осцилограммой), схему Вальравена (хорошая идея, но безграмотное техническое решение) и др. Проникся идеей активизации процесса десульфатации импульсами тока с крутыми передними фронтами. Собрал несложную схему на макете, установил ее на ночь на АКБ и утром без проблем завел машину. Т.о. я дотянул до конца сезона (зимой не езжу), без проблем ездил весну-лето и осенью приобрел новую АКБ, продлив жизнь старого шестилетнего на год. Пришел к выводам: 1- устройство эффективно, но слабо для лечения; 2- необходима профилактика десульфатации, боржом надо пить вовремя. Выкладываю ТД для повторения устройства о котором говорил, изготовить его может каждый не ленивый, все комплектующие не дефицит, их стоимость около 150 руб. Смотри

    http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=113804

      Комментарии:

    #4 написал: tit | [цитировать]

     
     

    Статейка неплохая. Ничего, правда, не сказано про свинцовые VRLA AGM и гелевые аккумуляторы, которые тоже довольно часто используются в быту (например, для инверторно-аккумуляторных систем, или ИБП для котлов..)
    И, кстати, никель-кадмиевые на данный момент раза в 2-3 дороже свинцовых.

      Комментарии:

    #5 написал: Антон | [цитировать]

     
     

    Эффект памяти литий иона

    Исследователи из швейцарского Института Пола Шеррера вместе с коллегами из Toyota Research в Японии обнаружили, что широко используемый тип литий-ионных аккумуляторов всё-таки подвержен негативному «эффекту памяти».

    Как показало исследование, частые циклы неполной зарядки и последующего разряда приводят к возникновению отдельных «микроэффектов памяти», которые затем суммируются. Это происходит потому, что основой работы батареи являются процессы высвобождения и обратного захвата ионов лития, динамика которых становится далека от оптимальной в случае неполной зарядки.

    Во время процесса заряда ионы лития один за другим покидают частицы литий-феррофосфата, размер которых составляет десятки микрометров. Катодный материал начинает разделяться на частицы с разным содержанием лития.

    Заряд батареи происходит на фоне возрастания электрохимического потенциала. В определённый момент он достигает предельного значения. Это приводит к ускорению высвобождения оставшихся ионов лития из катодного материала, но они уже не меняют суммарное напряжение батареи.

    Если она не будет полностью заряжена, то на катоде останется некоторое число частиц, близких к пограничному состоянию. Они практически достигли барьера высвобождения ионов лития, но не успели его преодолеть.

    При разряде свободные ионы лития стремятся вернуться на место и рекомбинировать с ионами феррофосфата. Однако на поверхности катода их также встречают частицы в пограничном состоянии, уже содержащие литий. Обратный захват затрудняется, и нарушается микроструктура электрода.

    В настоящее время просматриваются два пути решения проблемы: внесение изменений в алгоритмы работы системы управления батареями и разработка катодов с увеличенной площадью поверхности.

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK