Обзор аккумуляторов и рекомендации по их использованию в бесперебойных (ИБП) или автономных электростанциях с солнечными батареями.

Энергия, получаемая не путем сжигания добываемого сырья (нефть, газ, уголь или радиоактивных ресурсов), часто называют «зеленой». И объем так называемая «зеленой энергетики» с каждым годом все увеличивается. Люди стремятся не сколько улучшить экологическую обстановку, но и значительно сэкономить средства на оплате электричества. Но если говорить о получении электроэнергии в местах не подсоединенных к общей электросети, то использование солнечных батарей или ветрогенераторов, позволяет получить и экономию в затратах, и уменьшить (или совсем исключить) время работы дизельгенераторов.

Одним из главных и обязательных компонентов при обустройстве бесперебойной (ИБП) или автономной солнечной электростанции выступает накопитель электроэнергии. Его цена составляет от 50% до 70% стоимости затрат на покупку. Именно поэтому необходимо тщательным образом подойти к выбору аккумуляторных батарей для электростанции.

Давайте разберемся какие на данный момент бывают

аккумуляторы для бесперебойных (ИБП) или автономных солнечных станций, и как лучше их применять.

Критерии выбора

Чтобы обеспечить себя бесперебойной подачей электричества, необходимо со всей серьезностью подойти к вопросу подбора АКБ для бесперебойных (ИБП) или автономных солнечных электростанций. Каждый тип АКБ отличается разными характеристиками и параметрами использования. Поэтому прежде, чем выбрать, нужно знать основные характеристики и параметры их эксплуатации. При этом важно руководствоваться не только техническими характеристиками, но эксплуатационными и гарантийными условиями компании-изготовителя. Серьезная компания, предлагающая качественный товар, не боится давать реальные сроки гарантии и условия гарантийного обслуживания.

При покупке аккумуляторов для бесперебойных (ИБП) или автономных солнечных систем, рекомендуют обращать внимание на следующие моменты:

* Количество циклов полной перезарядки. Этот критерий позволяет рассчитать приблизительный срок работы накопителя.

* Максимально допустимые токи при цикле разрядки-зарядки. Данный критерий дает возможность узнать предельно допустимые нагрузки, при которых аппарат может исправно функционировать.

* Условия эксплуатации. Необходимо предельно четко понимать, при каких температурах устройство должно работать.

* Правила обслуживания. Предписания для правильной профилактического ухода — что также влияет на долговечность эксплуатации. Являются определяющими при невозможности или дороговизне обслуживания.

* Время, затраченное на процесс зарядки и полной разрядки.

* Значение саморазряда прибора. Цифра прямо влияет на скорость изнашиваемости при циклическом использовании.

* Емкостный объем (размер и вес). Данный показатель определяет мощностные характеристики АКБ и важен для мобильных применений.

Как работает бесперебойная (ИБП) или автономная электростанция.

В работе домашней электростанции АКБ играют роль накопителя электроэнергии, запасенной или выработанной в течении дня. Во время отключения внешней сети или в вечерне-ночное время для автономных электростанций, сохраненная энергия используется по мере надобности потребителями электричества. Упрощенная схема автономной солнечной электростанции — бесперебойная (ИБП) система аналогично ей, но в ней нет солнечных батарей:

Надо отметить, что вообще-то аккумулятором правильно называть одну ячейку. А вот из ячеек набирают блок из нескольких аккумуляторов и объединяют их путем соединения между собой. Подключение можно реализовать последовательно, параллельно или же комбинированным способом. Какой именно выбрать, зависит от конкретных целей – выходного напряжения и силы тока. Объединенные накопители стараются разместить как можно ближе, так как с увеличением длины соединяющего кабеля, возрастает сопротивление соединительных проводов, и, как следствие, падает КПД системы. Готовые блоки желательно размещать в сухих помещениях с температурой воздуха от +10 до +25 градусов. Это условие нужно для стабильной работы, уменьшению электрических потерь и более длительного срока службы оборудования. Для специальных условий эксплуатаций применяют либо защитные боксы, либо специализированные типы аккумуляторов.

При объединении аккумуляторов в единый массив, может появиться разность по уровню заряда между ячейками в цепи. При значительной разнице зарядов между ячейками в момент заряда или разряда, будет неполноценное функционирование ячеек аккумуляторов (перезаряд или переразряд), вследствие чего его их срок жизни падает в разы. Разница в заряде происходит из-за погрешности при изготовлении ячеек аккумуляторов — именно поэтому качество их производства является определяющим при выборе конкретного аккумулятора. Но даже в случае установки качественных аккумуляторов, вследствие эксплуатации появляется небольшая разница в заряде. Если не поставить специальное устройство, балансирующее уровень заряда ячеек, то может получиться так, что придется менять аккумуляторы задолго до предполагаемого истечения его срока эксплуатации. А также, чтобы избежать разбалансировки элементов в объединенном массиве, рекомендовано использовать аккумуляторы одной модели, а еще лучше с одной партии. Устройства балансирования заряда (или проще говоря — балансиры) стоят намного дешевле самого АКБ — их установка снимает риск выхода дорогостоящего блока АКБ из строя.

Сохраненная в АКБ электрическая энергия преобразовывается в переменное напряжение 230 или 380 вольт, т.к. большинство потребителей рассчитаны именно на этот тип питания. Для этого применяется инвертор-преобразователь. Обычно он также является и зарядным устройством для АКБ. При заряде АКБ необходимо использовать специальные алгоритмы и стадии заряда — это очень важно как для эффективности заряда, так и для продления срока жизни АКБ. Именно поэтому важно чтобы применяемый инвертор мог быть настроен для работы с выбранным типом АКБ, а также имел обратную связь с контроллером АКБ.

Типы аккумуляторов

Современный производители предоставляет широкий выбор технологии аккумулирующей техники, которую можно применять в создании электростанции. Принцип действия конкретной модели будет зависеть от того, из чего она сделана и какой тип конструкции представляет. Ниже приведем самые распространенные виды АКБ, применяемых в бесперебойных (ИБП) или автономных солнечных электростанциях, их основные достоинства и недостатки.

Свинцово-кислотные

Свинцово-кислотный аккумулятор — тип аккумуляторов, получивший широкое распространение ввиду умеренной цены, неплохого ресурса (от 300 циклов и более), довольно высокой удельной мощности. Но его недостатком выступает довольно малый срок эксплуатации, быстрый разряд и малый гарантийный срок — обычно менее 1 года. Основные области применения: стартерные аккумуляторные батареи в транспортных средствах, аварийные источники электроэнергии, резервные источники энергии. Но некоторые типы свинцово-кислотных АКБ также можно применять в автономных станциях:

Гелевые

Данная технология батарей получила такое название, за счет гелеобразного электролита, используемого внутри. Подобные в устройства характеризуются длительным периодом службы, стойкостью к повреждениям и огромным количеством циклов «заряд/разряд». Подобная техника может эксплуатироваться при низких температурах, вплоть до -40 градусов. Однако при продолжительной работе на морозе, их все же стоит утеплять. Длительное хранение также практически никак не влияет на свойства прибора из-за низкой уровня саморазряда. На данный момент это наиболее распространенный тип АКБ, применяемый в бесперебойных (ИБП) или автономных солнечных станциях.

Также важное отличие таких АКБ — они не требуют регулярного обслуживания. В отличии от стандартных свинцово-кислотных АКБ, они не выделяют газы кислорода и водорода при заряде или разряде. Эти газы абсорбируются в геле и преобразуются обратно в электролит. Но при этом, для гелевых аккумуляторов крайне важно контролировать уровня заряда — при большом уровне зарядного напряжения газы создают излишнее давление и сбрасываются в окружающую среду. А так АКБ необслуживаемые, то восполнить электролит невозможно — в этом случае АКБ выходят из строя или значительно теряют свою емкость. В зависимости от качества материалов и процесса производства, гарантия на гелевые АКБ составляет от 1 до 2-х лет максимум.

AGM

AGM относятся к разряду свинцово-кислотных, но имеют ряд отличительных характеристик. У них внутри расположен стекловолоконный материал, напитанный электролитом. Она полностью заполняет все микропоры. За счет этого происходит хорошая рекуперация выделяемых газов и позволяет сделать АКБ необслуживаемым — без контроля уровня электролита и доливки дистиллированной воды, а также может размещаться в любом положении кроме вверх дном. AGM батареям характерны длительный срок службы, достаточный объем и неплохой ресурс циклов перезарядки. Как и гелевые АКБ, чувствителен к уровню зарядного напряжения. Стандартная гарантия на AGM аккумуляторы составляет от 1 год, но некоторые производители предлагают 2 года гарантии при условии тщательного соблюдения условий эксплуатации.

OPzS и OPzV

До недавнего времени эти технологии АКБ были идеальным решением для выбора АКБ для солнечной станции. Они относятся к свинцово-кислотной АКБ, но отличается строением токопроводящих электродов. Положительно заряженные, они сделаны в форме трубки, а отрицательный – являют собой ее утолщение. Применение подобной схемы дало возможность значительно увеличить количество заряда/разряда и срок жизни. В технологии OPzV, дополнительная оснастка специальными фильтрами, позволила увеличить рекуперацию газов и регулировать расход электролита — что позволило сделать их необслуживаемые на весь срок жизни. При этом их период эксплуатации может достигать 25 лет. Однако, ввиду его значительной стоимости, он редко когда применяется в домашних солнечных электростанциях. Несмотря на самый внушительный срок эксплуатации, редко кто из производителей дает гарантию на этот тип АКБ более чем 2 года.

Щелочные

Этот вид АКБ не получил существенного распространения, хотя они и имеют довольно существенные преимущества — довольно продолжительным сроком службы, возможностью эксплуатации при сильно отрицательных температурах без дополнительного утепления, широкий разброс зарядного напряжения. Но они довольно дороги, требуют регулярного обслуживания, эксплуатировать их можно только на открытом воздухе или в специальных помещениях, а хранить подобные устройства нужно исключительно в разряженном состоянии.

Необходимость регулярного и грамотного обслуживания щелочных АКБ не позволяет производителям давать гарантию более чем 1 год. Хотя при правильном обслуживании и эксплуатации они могут прослужить дольше чем свинцово-кислотные аккумуляторы.

Литиевые

Литиевые аккумуляторы только недавно начали широко применяются в автономных солнечных станция — сдерживало их применение высокая цена и нестабильность технологии. Но с развитием технологии LiFePO4 (литий-железно-фосфатные) они стали более доступны, и, самое главное, безопасны для широкого применения. Несмотря на то, что основными отличиями LiFePO4 АКБ от многих прочих является большая емкость, малый весом, быстрая зарядка и большие токи разряда, основное его достоинство это высокое количество циклов заряда / разряда. В современных LiFePO4 АКБ оно гарантированно составляет 6000 циклов при 90% разряде. Этого достаточно для того, чтобы однажды установленная станция работала без замены каких-либо комплектующих, без ремонта и дорогого обслуживания огромный срок — от 10 до 15 лет! На данный момент LiFePO4 аккумуляторы позволяют запасать и хранить электрическую энергию с самой низкой стоимостью одного цикла заряда / разряда. Конечно у LiFePO4 аккумуляторов есть свои недостатки — это невозможность заряда при отрицательных температурах, разряд возможен только до температуры не ниже -20С и обязательная необходимость применения схем балансировки и выравнивания уровня заряда ячеек. Именно поэтому при покупке LiFePO4 АКБ стоит брать только комплексное решение — так называемые «системы хранения энергии». Они включают в себя сами ячейки LiFePO4 аккумуляторов, систему контроля и балансировки ячеек, а также систему мониторинга и оповещения, которая предупредит о возможных потенциальных проблемах задолго до их появления.

Только такие системы хранения энергии позволяют производителям давать официальную гарантию 5 лет, а некоторые крупные производители дают даже 10 лет гарантии. Такой гарантией не может похвастаться не один другой тип аккумуляторных батарей! Фактически можно сказать, что чем больше официальный срок гарантии производителя, то тем качественные используемые ячейки и выше качество схемы контроля и балансировки.

Аккумуляторы | Bosch Rexroth Россия

Аккумуляторы | Bosch Rexroth Россия

Home > Продукция > Группы продуктов > Промышленная гидравлика > Аккумуляторы

 

Content

 

Гидроаккумуляторы Bosch Rexroth экономят энергию и повышают эффективность производства, за счет использования аккумулятора в качестве устройства хранения избыточного объема жидкости в ситуациях, когда потребности системы малы, и в качестве дополнительного источника энергии в случаях, когда потребности системы высоки.

Наши гидравлические аккумуляторы используются для:

• Хранения энергии для периодических рабочих циклов, экономии на мощности привода;
• Обеспечения аварийного или резервного питания;
• Компенсации утечек;
• В качестве амортизационной подвески в мобильной технике;
• Демпфирования пульсаций и гидроударов.

 

 

Чем мы можем Вам помочь?

Ознакомьтесь с нашей разнообразной линейкой аккумуляторов.

 

 

 

Подробная информация о продукте

 

• Применения:

  Применения:

  Пневмогидравлические аккумуляторы могут иметь различное применение:

  • Накопление энергии для уменьшения потребной мощности насоса.
  • Накопление энергии для экстренных случаев, например, в случае отказа гидравлического насоса.
  • Компенсация потерь в результате утечки.
  • Демпфирование вибраций и ударов.
  • Компенсация расходного объема в случае изменения давления и температуры.
  • В качестве элемента подвески в мобильной гидравлике.
  • Демпфирование механических воздействий

   

   

  ---

  Накопитель энергии для экономии мощности привода насоса в системах с прерывистой работой.

   

   

• Балонный аккумулятор

  Особенности балонного аккумулятора:

  Конструктивно HAB представляет собой пневмогидравлические аккумулятор со сжатым азотом, отделенного от жидкости с помощью эластомерного баллона. Последнее поколение балонных аккумуляторов от Bosch Rexroth имеет обозначения HAB-6X и HAB-7X. Линейка продуктов HAB имеет множество конфигураций, необходимых для удовлетворения требований современного рынка.

  • Исполнение баллонов из различных материалов для различных применений
  • Удобный в эксплуатации газовый клапан

   

• Мембранный аккумулятор

  Конструктивно HAD представляет собой пневмогидравлический аккумулятор, который использует сжатый азот для подачи жидкости в гидравлическую систему. Азот и гидравлическая жидкость разделяются с помощью эластомерной мембраны. Аккумуляторы HAD относятся к сварному типу не подлежащие ремонту, и могут поставляться как в не перезаряжаемой, так и в заряжаемой версиях.

  • Изготовлены в соответствии с директивой 97/23 / EC: Оборудование, работающее под давлением.
  • Размеры варьируются от 0,075 до 3,5 л.
  • Номинальное давление 250 бар для большинства размеров, специальные исполнения под давление 350 бар.
  • HAD являются экономичными решениями для демфирования пульсаций и накопления энергии, в системах, где требуется небольшой объем рабочей жидкости.
  • Компактный дизайн позволяет использовать аккумуляторы HAD даже при малом выделенном объеме, в индустриальной и мобильной гидравлике
  • Множество вариантов эластомеров для применения с различными жидкостями и при различных температурах.
  • Доступны различные варианты исполнения присоединительных портов: UNF, NPT, BSPP и метрические резьбы.
  • Для предварительной зарядки доступны два варианта исполнения газовых клапанов: стандартный тип клапана Шредера (соединение 7/8 ”-14UNF) и резьбовое соединение европейского стандарта M28.

   

• Аккумуляторы и предохранители

  Особенности аккумуляторных станций и предохранительно-запорных блоков:

  Аккумуляторные станции предназначены для использования в гидравлических системах и состоят из мембранного или балонного аккумулятора и предохранительно-запорного блока.

  Предохранительно-запорные блоки Rexroth ABZSS можно использовать в любой системе, в которой есть гидравлический аккумулятор. Эти блоки не только выполняют такие предохранительные функции, как сброс давления, разгрузка и отключение, но также обеспечивают монтажную базу для установки аккумулятора и обеспечивают упрощенный крепеж манометров и датчиков давления и доступ к ним.

  • Типоразмеры от 08 до 30
  • Предохранительно-запорный блок спроектирован согласно DIN 24552
  • Материал уплотнений NBR или FKM
  • Блок может быть выполнен с ручной или с электроразгрузкой
  • Блок модержит предохранительный клапан
  • Предохранительный клапан в целях безопасности
  • С помощью шарового крана можно отключать аккумулятор от от контура
  • Возможны допольнительные способы блокировки

   

 

 

Обзор портативного аккумулятора DEXP K05 | Портативные аккумуляторы | Обзоры

В данном обзоре речь пойдет о мегабюджетном портативном аккумулятора от компании Dexp, который очень маленький и удобный по габаритам. Внутри данного устройства содержится целых 8000 мА*ч, чего вполне достаточно для совершения полного заряда около 2 раз стандартного смартфона, либо смартфона и гаджета к нему.

Основные характеристики

Страна-производитель	Китай
Модель	DEXP K05
Основной цвет	черный
Тип аккумулятора	Li-pol
Емкость аккумулятора	8000 мА*ч
Выходное напряжение	5 В
Максимальная выходная мощность	12 Вт
Сила тока (выход)	2.1 А
Выходные разъемы на корпусе	USB
Количество USB	2
Входные разъемы на корпусе	micro USB
Материал корпуса	пластик
Кнопка проверки уровня заряда	есть
Индикатор заряда	есть

Комплектация

В комплекте с портативным аккумулятором прилагаются:

1. Документация
Выполнена она в тоненькой книжечке, в которой полностью описаны все технические характеристики устройства, в том числе данные о компании производителе, а так же правила эксплуатации устройства.

2. Кабель зарядки
В комплекте с портативным аккумулятором имеется кабель для зарядки устройства. Он имеет вид micro USB. Сам же кабель очень короткий и покрыт дешевым пластиком.

Внешний вид

Продается аккумулятор в картонной коробке под размер аккумулятора. На лицевой стороне коробки изображен аккумулятор, а так же имеются пояснительные надписи с его названием и размером емкости устройства. С задней стороны коробки имеется окошко, которое защищено пластиковой вставкой, за которым можно увидеть расположенный внутри аккумулятор.

Внешний вид аккумулятора самый что ни есть простой. Выполнен он из дешевого китайского пластика, который в первые часы после открытия достаточно неприятно несет пластиком. На ощупь так себе, так как даже при первоначальном использовании аккумулятор сразу собирает отпечатки пальцев. Покрытие корпуса аккумулятора исполнено в немного шершавом виде, чтобы аккумулятор не скользил в руках. На верхней части аккумулятора с лицевой стороны присутствуют отверстия индикатора остатка емкости аккумулятора, который выглядит в виде четырех отверстий, которые подсвечиваются диодами в степени остатка заряда. 

На задней поверхности аккумулятора расположена гравировка с названием модели аккумулятора и характеристиками устройства.

Сверху аккумулятора располагаются разъемы для зарядки самого аккумулятора, а так же для основной его потребности, то есть для подзарядки смартфона. Здесь их целых три разъема, по краям располагаются USB, а в центре micro USB разъем, для подключения кабеля зарядки аккумулятора.

Сбоку аккумулятора недалеко от разъемов находится кнопка включения\выключения аккумулятора. При нажатии на эту кнопку можно увидеть сколько зарядка осталось в аккумуляторе.

Габариты

Ширина	63.3 мм
Длина	90.8 мм
Высота	22.4 мм

Как и заявляет производитель габариты полностью соблюдены. Благодаря таким минимизированным габаритам и лёгкому весу аккумулятор удобно брать с собой в любой место. 

Использование

По поводу использования аккумулятора довольно неоднозначные выводы. С одной стороны, аккумулятор достаточно быстро и качественно заряжает мобильные устройства, а также оказывается очень полезен в нужный момент, особенно когда находишься в дороге или пути. Так как он маленький, то он помещается чуть-ли не в карман. Но в аккумуляторе есть так же свои минусы, которые довольно отрицательно влияют на отношение к нему. Корпус аккумулятора очень маркий, даже при первом использовании он сразу испачкался. Емкость аккумулятора смело заряжает один полный раз смартфон, но вот на второй раз остается примерно половина от заряда смартфона (причем в смартфоне емкость аккумулятора всего 4000 мА*ч).

Плюсы и минусы

Плюсы

1. Цена
2. Габариты
3. Вес

Минусы

1. Материал изготовления и покрытия (маркий и дешевый)
2. Запах первое время
3. Греется
4. Емкость меньше, чем указана производителем

Вывод

Данный аккумулятор подойдет для тех, кто путешествует на короткие расстояния, либо же хочет приобрести данный аппарат, как вспомогательный элемент для подзарядки смартфона, так как его не хватает на долгий и емкостный заряд. Но тут же опять полное подтверждение высказыванию цена-качество. За такую цен аккумулятор выполните свои основные функции.

Обновление функций модуля Разработка аккумуляторов: обзор версии COMSOL® 5.6

Новый модуль Электрохимические аккумуляторы

В COMSOL Multiphysics^® версии 5.6 название модуля Аккумуляторы и топливные элементы изменено на Электрохимические аккумуляторы с сохранением всех функциональных возможностей. Подписанные на обновления пользователи лицензии, включающей модуль Аккумуляторы и топливные элементы, получат модуль Электрохимические аккумуляторы в рамках обновления до версии 5.6. В обновленной версии модуля реализованы автоматическая настройка итерационных решателей и новая функция линеаризации Linearization, а также добавлены две новые учебные модели. Подробности об этих и других обновлениях приведены ниже.

Автоматическая настройка итерационных решателей

Решатели Iterative Geometric и Algebraic Multigrid теперь добавляются и настраиваются автоматически для всех шагов исследования (при этом по умолчанию всегда используется прямой решатель Direct). Включив один из итерационных решателей, можно снизить используемый объем оперативной памяти и сократить время расчета больших моделей.

Новый узел Highly Conductive Porous Electrode

В большинстве интерфейсов электрохимии доступен новый доменный узел Highly Conductive Porous Electrode, предназначенный для моделирования пористых электродов с высокой электронной проводимостью. При этом переменная для электродного потенциала с пространственной зависимостью заменяется на глобальную переменную, что уменьшает количество степеней свободы в задаче.

Линеаризация зависимости от концентрации в электродной кинетике

Новый параметр настройки Linearize concentration dependence for low concentrations улучшает моделирование кинетики нелинейных реакций за счет линеаризации зависимости плотности тока от концентрации, которая исключает возникновение отрицательного основания при возведении в степень. Этот параметр добавлен в настройки узлов Electrode Reaction и Porous Electrode Reaction интерфейса Tertiary Current Distribution, если для расчета равновесного потенциала используется уравнение Нернста, а для расчета плотности тока обмена — закон действующих масс Mass action law или многоступенчатая модель с сосредоточенными параметрами Lumped multistep. При создании новых моделей новый параметр включен по умолчанию. Кроме того, этот параметр также применяется во всех учебных моделях, в которых используются уравнение Нернста и закон действующих масс или многоступенчатая модель с сосредоточенными параметрами.

Новый узел Porous Medium для описания пористой среды

Для определения эффективных свойств пористой среды через индивидуальные свойства отдельных фаз (твердой, жидкой и неподвижной жидкой) добавлен новый узел. В интерфейсе Heat Transfer in Porous Media для задания структуры среды используется узел Porous Medium и подузлы для каждой из фаз: Fluid для жидкой, Porous Matrix для твердой пористой матрицы и, опционально, Immobile Fluids для неподвижной жидкости. Новый способ описания пористой среды упрощает рабочий процесс и делает его более прозрачным и понятным. Кроме того, упрощается настройка мультифизических связок для пористых сред. При совместном использовании с интерфейсами моделирования переноса влаги Moisture Transport и течения в пористых средах Porous Media Flow усовершенствованный подход позволяет решать задачи о неизотермическом течении и аккумулировании теплоты в пористых средах. Работа с новыми инструментами моделирования продемонстрирована на примере следующих моделей:

Обновление инструментов моделирования конвективной диффузии в пористых средах

Обновлена структура интерфейса для моделирования конвективной диффузии в пористых средах Transport of Diluted Species in Porous Media. Для описания характеристик пористой среды добавлены два новых доменных узла — Porous Medium и Unsaturated Porous Medium. Новый узел Porous Medium позволяет задать физические свойства нескольких фаз, составляющих пористую среду. Предусмотрены специальные подузлы для задания свойств жидкой фазы, газа и пористой матрицы. Пример использования новых инструментов представлен в учебной модели керамического фильтра воды с активированным углем.

Демонстрация обновленных функций для моделирования пористых сред Распределение концентрации примесей в керамическом патронном фильтре воды.

Обновление интерфейса Electrical Circuit

В интерфейс Electrical Circuit добавлен новый узел обработки событий Switch, который можно использовать при решении нестационарных задач. С его помощью можно моделировать «внезапное» включение или отключение определенных соединений в цепи. Узел Switch можно настроить так, чтобы включение или отключение осуществлялось при определенных значениях силы тока, напряжения или при выполнении логических выражений, заданных пользователем. Помимо этого, добавлена локальная параметризация для подсхем _ Parametrized Subcircuit Definitions_. При совместном использовании с узлом экземпляра подсхемы Subcircuit Instance можно создавать собственные подсхемы и использовать несколько экземпляров с разными входными параметрами в основной цепи. Наконец, усовершенствованы настройки для обработки состояний, событий и настройки решателей, прежде всего, для более устойчивого моделирования переходных процессов в нелинейных (полупроводниковых) устройствах. Перечисленные обновления относятся к модулю AC/DC, а также к тем модулям, в которых представлен интерфейс Electrical Circuit. Использование новых возможностей продемонстрировано на примере следующих обновленных моделей:

Расширение совместимости исследования на собственные частоты

Исследование на собственные частоты Eigenfrequency теперь совместимо с большей частью интерфейсов модуля AC/DC: Electric Currents, Electric Currents in Shells, Electric Currents in Layered Shells, Electrical Circuit, Electrostatics и Magnetic Fields. В дополнение к расчету собственных частот резонаторных систем в интерфейсе Magnetic Fields, теперь можно проводить анализ на собственные частоты и в моделях, содержащих электрические цепи. Расширенная совместимость исследований на собственные частоты реализована в модуле AC/DC, а также в тех модулях, в состав которых входит хотя бы один из перечисленных выше интерфейсов.

Пример анализа собственной частоты сосредоточенного контура Частотная характеристика с резонансом для простой сосредоточенной RLC-цепи. Расчетные данные по собственной частоте и добротности системы сопоставляются с аналитическими оценками.

Новая учебная модель литий-серного аккумулятора

Новая учебная модель литий-серного аккумулятора, добавленная в библиотеку приложений, позволяет моделировать циклы зарядки и разрядки литий-серного аккумулятора разной интенсивности. В модели используется интерфейс Tertiary Current Distribution, Nernst-Planck и новая настройка Dissolving-Depositing Species узла Separator. Благодаря функции линеаризации значительно улучшилась сходимость задачи.

Новые учебные модели и приложения

В библиотеку приложений модуля Электрохимические аккумуляторы пакета COMSOL Multiphysics^® версии 5.6 добавлены две новые учебные модели и одно приложение.

Модель литий-серного аккумулятора

Модель литий-серного аккумулятора Изменение напряжения в цикле разрядки литий-серного аккумулятора.

Название в Библиотеке приложений: lithium_sulfur

Загрузить из Галереи приложений

1D изотермическая модель никель-кадмиевого аккумулятора

Модель никель-кадмиевого аккумулятора Изменение напряжения в цикле разрядки никель-кадмиевого аккумулятора.

Название в Библиотеке приложений: nicd_battery_1d

Загрузить из Галереи приложений

Конструктор литий-ионной аккумуляторной батареи

Приложение Lithium Battery Pack Designer (Разработка литий-ионного аккумулятора) Расчет параметров и температуры аккумуляторной батареи. Схему установки и количество аккумуляторных элементов можно изменять, чтобы проанализировать влияние градиентов температуры. Для решения используется модуль Оптимизация.

Название в Библиотеке приложений: li_battery_pack_designer

Загрузить из Галереи приложений

Для получения наилучших результатов используйте только литий-ионный аккумулятор iRobot®, который поставляется с Roomba.

Литий-ионный аккумулятор iRobot®

Транспортировка литий-ионных аккумуляторов и изделий, которые содержат литий-ионные аккумуляторы, регулируется строгими правилами. Если изделие (с аккумулятором) нужно отправить в службу поддержки, взять с собой в путешествие или перевезти по любой другой причине, вы ДОЛЖНЫ придерживаться правил транспортировки.

Зарядка

Чтобы продлить срок службы аккумулятора, всегда оставляйте Roomba заряжаться на док-станции, когда он не используется. Время зарядки при нормальных условиях составляет не менее 2 часов.

Состояние аккумулятора в приложении iRobot HOME

При помощи приложения iRobot HOME вы можете легко проверить состояние аккумулятора.

• Значок аккумулятора отображается в верхнем правом углу и показывает его текущий статус.

• Значок аккумулятора отображается в верхнем правом углу и показывает его текущий статус.

• На экране CLEAN отображается надпись «Готов к уборке. Зарядка». Это свидетельствует о том, что аккумулятор еще не заряжен полностью. Roomba готов начать цикл уборки.

• На экране CLEAN отображается надпись «Готов к уборке. Полностью заряжен». Это свидетельствует о том, что аккумулятор полностью заряжен. Время работы Roomba может быть меньше ожидаемого.

Проблемы зарядки аккумулятора

Если Roomba обнаружит ошибку во время зарядки, начнет мигать индикатор (поиск неисправностей), и прозвучит сообщение об ошибке зарядки. Ошибки зарядки иногда возникают при использовании поддельных аккумуляторов. Убедитесь, что вы используете оригинальный литий-ионный аккумулятор iRobot®, и воспользуйтесь таблицей Ошибки зарядки для устранения проблемы.

Хранение аккумулятора

Храните Roomba в прохладном сухом месте.

Утилизация аккумуляторов

Чтобы получить информацию о правилах утилизации в вашей местности, обратитесь в местные органы власти по управлению отходами.

Общая информация по зарядке аккумулятора

Подробнее о поведении робота во время зарядки аккумулятора см. в разделе Общая информация по зарядке аккумулятора

Обзор внешнего аккумулятора Olmio QS-10 с фото

Внешний аккумулятор QS-10 сочетает в себе все передовые технологии, которые требуются современному пользователю. Поддержка популярных протоколов быстрой зарядки, дисплей с процентным отображением заряда, два входных и три выходных разъема, а также три необычные расцветки. Далее рассмотрим особенности дизайна и работы этого повербанка.

Если далее в статье Вы не найдете ответа на интересующий вопрос по товару, задайте его онлайн-консультанту на сайте или через личные сообщения нашей группы «ВКонтакте».

Характеристики Olmio QS-10

• Емкость — 10 000 мАч, 37 Вт-ч  
  
• Количество выходных разъемов — 3
  
• Количество входных разъемов — 2
  
• Вход №1 — microUSB, 18 Вт, Quick Charge 3.0
  
• Вход №2 — Type-C, 18 Вт, Power Delivery
• Выходные разъемы USB —18 Вт, Quick Charge 3.0
• Выход Type-C — 18 Вт, Power Delivery
• Тип аккумулятора — литий-полимерный (Li-Pol), 3,7 В
• Максимальная выходная мощность — 18 Вт
• Размеры — 86 × 63 × 24 мм
• Вес — 200 г

Дизайн 

Внешний аккумулятор Olmio QS-10 выпускается в трех цветовых вариантах, белом, темно-сером и темно-зелёном. Корпус сделан из матового пластика с бархатистым прорезиненным покрытием софт-тач, а внутри устройства — литий-полимерные элементы питания. У модели очень компактная конструкция: QS-10 весит всего 200 грамм и имеет карманный формат при емкости в 10 000 мАч.

На верхней части повербанка расположен LED-дисплей. Рядом с ним — два выходных разъема USB-A и крупная сенсорная кнопка. На торце установлены входной разъем microUSB и двунаправленный разъем Type-C, через который можно заряжать как сторонние устройства, так и сам внешний аккумулятор.

В комплекте с внешним аккумулятором Olmio QS идет кабель USB-microUSB и инструкция для пользователя. Сетевого адаптера и ремешка в наборе не предусмотрено.

Совместимость

Портативный аккумулятор Olmio QS предназначен для подзарядки смартфонов, планшетов, электронных книг, фитнес-часов и других гаджетов. Пауэрбанк оборудован интеллектуальной системой, автоматически определяющей подключенный гаджет и выбирающей оптимальный режим работы для быстрой и безопасной зарядки.

Модель поддерживает быструю зарядку Quick Charge и технологию Power Delivery, при этом имеет обратную совместимость и безопасно заряжает обычные смартфоны как стандартное зарядное устройство USB 5В.

Индикация

На дисплее Olmio QS-10 отображается процент оставшегося заряда от полной емкости повербанка. Если к аккумулятору подключить гаджет с поддержкой быстрой зарядки, над знаком процента на дисплее загорится индикатор режима QC и PD в виде значка молнии.

Особенности работы

Модель включается автоматически, но в некоторых случаях может понадобиться сенсорная кнопка.

• Одно нажатие — включение.
• Два нажатия — выключения.

Внешний аккумулятор Olmio может заряжать три устройства одновременно, через выходные разъемы USB и выход Type-C. Если к устройству подключено несколько аппаратов сразу, то режимы быстрой зарядки будут отключены. 

Пауэрбанк имеет встроенную защиту от короткого замыкания, перегрева, переразряда и перезаряда. 

Итог

Портативный аккумулятор Olmio QS-10 — устройство для быстрой подзарядки электронных гаджетов. Стильное, компактное, практичное и доступное по цене.

• Покрытие корпуса не собирает отпечатки пальцев.
• Дисплей точно отображает остаток заряда.
• Можно заряжать три устройства одновременно.
• Можно заряжать сам повербанк кабелем microUSB или Type-C.
• Автоматическое определение оптимального режима работы.
• Товар продается с полугодовой гарантией.
• Заряжает до 4-ех раз быстрее благодаря поддержке технологии QC.

Внешние аккумуляторы Olmio QS-10

AGM аккумуляторы: преимущества и недостатки

Популярность AGM аккумуляторов обуславливается их особенностями. В отличие от традиционных свинцовых моделей с жидким электролитом (смесь серной кислоты и дистиллированной воды), они имеют пропитанный электролитом пористый материал из стекловолокна, который уложен между свинцовыми пластинами. По этой причине, при переворачивании или опрокидывания, электролит не выливается. Аббревиатура AGM — «Absorbent Glass Mat» — «Абсорбирующий мат из стекловолокна».

Преимущества, недостатки

Аккумулятор автомобильный AGM лучше, поскольку обладает такими достоинствами:

• Заряжается в несколько раз быстрее;
• Обладает высоким КПД;
• Эффективно выдерживает высокие нагрузки;
• Имеет низкий коэффициент саморазряда при простое.

Единственный недостаток – стоимость. Она выше, чем у традиционных свинцово-кислотных источников питания.

Особенности зарядки

Благодаря особой конструкции батарея заряжается быстрее, нежели традиционный аккумулятор. По этой причине такие АКБ используются в моделях транспортных средств, где энергия частично восстанавливается во время торможение мотором.

При зарядке выставляется напряжение: 14.2 – 14.6В, а сила тока 10 % от емкости батареи.

Следует контролировать процесс зарядки, т.к. аккумулятор данного типа «боится» перезаряда. При нормальном течении подзарядки напряжение должно расти, а сила тока уменьшаться. Когда величина силы тока снизится до значений, близких к нулю — аккумулятор AGM будет заряжен. В необслуживаемых аккумуляторах, полностью заряженным аккумулятор можно считать, если напряжение и ток зарядки остаются неизменными 1-2 часа. 

Отвечая на вопрос, как зарядить аккумулятор AGM, стоит отметить, что для этого лучше всего использовать автоматические зарядные устройства. Если применять стандартную зарядку, нужно следить за тем, чтобы батарея не перезаряжалась.

Критерии выбора и рекомендации

При выборе аккумуляторов с абсорбированным электролитом нужно обращать внимание на такие характеристики, как мощность, пусковой ток и емкость. Приобретать модель, мощность которой отличается от рекомендуемой заводом производителем, не стоит. В таком случае источник питания может работать нестабильно, что приведет к ускоренному выходу из строя.

Где можно купить AGM модель?

Любой аккумулятор должен соответствовать нормам государственных стандартов, а также быть изготовленным в соответствии с международными требованиями ISO. В разделе нашего сайта можно найти большой ассортимент батарей производства Topla, Zubr, VARTA, BANNER, ZAP и ряда других.

Как работает аккумулятор — Любопытно

Представьте себе мир без батарей. Все портативные устройства, от которых мы так зависим, были бы настолько ограничены! Мы сможем доставить наши ноутбуки и телефоны настолько далеко, насколько это досягаемо для их кабелей, что сделает это новое работающее приложение, которое вы только что загрузили на свой телефон, практически бесполезным.

К счастью, у нас есть батарейки. Еще в 150 г. до н.э. в Месопотамии парфянская культура использовала устройство, известное как багдадская батарея, сделанное из медных и железных электродов с уксусом или лимонной кислотой.Археологи считают, что на самом деле это не батареи, а в основном они использовались для религиозных церемоний.

Изобретение батареи в том виде, в котором мы ее знаем, приписывают итальянскому ученому Алессандро Вольта, который собрал первую батарею, чтобы доказать свою точку зрения другому итальянскому ученому, Луиджи Гальвани. В 1780 году Гальвани показал, что лапы лягушек, подвешенных на железных или латунных крючках, подергиваются при прикосновении к зонду из другого металла. Он считал, что это было вызвано электричеством из тканей лягушек, и называл это «животным электричеством».

Луиджи Гальвани обнаружил, что лапы лягушек, подвешенных на латунных крючках, дергались, когда их ткнули зондом из другого металла. Он думал, что эта реакция была вызвана «животным электричеством» внутри лягушки. Источник изображения: Луиджи Гальвани / Wikimedia Commons.

Вольта, первоначально впечатленный открытиями Гальвани, пришел к выводу, что электрический ток исходит от двух разных типов металла (крючки, на которых висели лягушки, и другой металл зонда) и просто передается через них, а не через них. из тканей лягушек.Он экспериментировал со стопками слоев серебра и цинка, перемежаемых слоями ткани или бумаги, пропитанной соленой водой, и обнаружил, что электрический ток действительно течет через провод, приложенный к обоим концам стопки.

Батарея Алессандро Вольта: куча цинковых и серебряных листов, перемеженных тканью или бумагой, пропитанной соленой водой. Представьте, что вы используете это для питания вашего телефона. Источник изображения: Луиджи Кьеза / Wikimedia Commons.

Volta также обнаружил, что, используя различные металлы в свае, можно увеличить количество напряжения.Он описал свои открытия в письме Джозефу Бэнксу, тогдашнему президенту Лондонского королевского общества, в 1800 году. Это было довольно большое дело (Наполеон был весьма впечатлен!), И его изобретение принесло ему устойчивое признание в честь «вольта». ‘(мера электрического потенциала), названная в его честь.

Я сам, шутя в сторону, поражен тем, как мои старые и новые открытия … чистого и простого электричества, вызванного контактом металлов, могли вызвать такое волнение. Алессандро Вольта

Так что же именно происходило с этими слоями цинка и серебра и с дрожащими лягушачьими лапами?

Химия батареи

Батарея — это устройство, которое накапливает химическую энергию и преобразует ее в электричество.Это известно как электрохимия, а система, лежащая в основе батареи, называется электрохимическим элементом. Батарея может состоять из одного или нескольких (как в оригинальной кучке Вольты) электрохимических ячеек. Каждая электрохимическая ячейка состоит из двух электродов, разделенных электролитом.

Итак, откуда электрохимический элемент получает электричество? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать, что такое электричество. Проще говоря, электричество — это тип энергии, производимый потоком электронов.В электрохимической ячейке электроны образуются в результате химической реакции, которая происходит на одном электроде (подробнее об электродах ниже!), А затем они перетекают на другой электрод, где расходуются. Чтобы понять это правильно, нам нужно внимательнее изучить компоненты клетки и то, как они устроены вместе.

Электроды

Чтобы создать поток электронов, вам нужно где-то, чтобы электроны текли с из , и где-то электроны текли с по .Это электроды ячейки. Электроны текут от одного электрода, называемого анодом (или отрицательным электродом), к другому электроду, называемому катодом (положительный электрод). Обычно это разные типы металлов или другие химические соединения.

В котле Вольта анодом служил цинк, от которого электроны текли по проволоке (при соединении) с серебром, которое было катодом батареи. Он сложил много этих ячеек вместе, чтобы получилась общая куча, и поднял напряжение.

Но откуда анод вообще берет все эти электроны? И почему они так счастливы, что их отправили в веселый путь к катоду? Все сводится к химии, происходящей внутри клетки.

Нам нужно понять пару химических реакций. На аноде электрод вступает в реакцию с электролитом, в результате чего образуются электроны. Эти электроны накапливаются на аноде. Между тем, на катоде одновременно происходит другая химическая реакция, которая позволяет этому электроду принимать электроны.

Технический химический термин, обозначающий реакцию, которая включает обмен электронами, — это реакция окисления-восстановления, обычно называемая окислительно-восстановительной реакцией. Вся реакция может быть разделена на две половинные реакции, и в случае электрохимической ячейки одна полуреакция происходит на аноде, а другая — на катоде. Уменьшение — это усиление электронов, и это то, что происходит на катоде; мы говорим, что катод восстанавливается во время реакции. Окисление — это потеря электронов, поэтому мы говорим, что анод окисляется.

Каждая из этих реакций имеет определенный стандартный потенциал. Думайте об этой характеристике как о способности / эффективности реакции либо производить, либо поглощать электроны — ее силу в электронном перетягивании каната.

• Стандартные потенциалы для полуреакций

  Ниже приведен список половинных реакций, которые включают высвобождение электронов из чистого элемента или химического соединения. Рядом с реакцией указано число (E ⁰ ), которое сравнивает силу электрохимического потенциала реакции с силой готовности водорода расстаться со своим электроном (если вы посмотрите вниз по списку, вы увидите, что водородная полуреакция имеет нулевое значение E ⁰ ).E ⁰ измеряется в вольтах.

  Причина, по которой этот список настолько интересен, заключается в том, что если вы выберете две реакции из списка и объедините их в электрохимическую ячейку, значения E ⁰ скажут вам, в каком направлении будет протекать общая реакция: реакция с более отрицательной реакцией. Значение E ⁰ отдает свои электроны другой реакции, и это определяет анод и катод вашей ячейки. Разница между двумя значениями E ⁰ говорит вам об электрохимическом потенциале вашей ячейки, который в основном представляет собой напряжение ячейки.

  Итак, если вы возьмете литий и фторид и сумеете объединить их, чтобы сделать элемент батареи, у вас будет самое высокое напряжение, теоретически достижимое для электрохимического элемента. Этот список также объясняет, почему в котле Вольта цинк был анодом, а серебро — катодом: полуреакция цинка имеет более низкое (более отрицательное) значение E ⁰ (-0,7618), чем полуреакция серебра (0,7996). .

  Источник: UC Davis ChemWiki

Любые два проводящих материала, которые вступают в реакцию с разными стандартными потенциалами, могут образовывать электрохимическую ячейку, потому что более сильный из них сможет забирать электроны у более слабого.Но идеальным выбором для анода был бы материал, который вызывает реакцию со значительно более низким (более отрицательным) стандартным потенциалом, чем материал, который вы выбираете для своего катода. В итоге мы получаем электроны, притягивающиеся к катоду от анода (и анод не очень сильно пытается бороться), и, когда у нас есть легкий путь, чтобы добраться туда — проводящий провод, мы можем использовать их энергию для обеспечения электрического питание нашего фонарика, телефона или чего-то еще.

Разница в стандартном потенциале между электродами как бы равна силе, с которой электроны перемещаются между двумя электродами.Это известно как общий электрохимический потенциал ячейки, и он определяет напряжение ячейки. Чем больше разница, тем больше электрохимический потенциал и выше напряжение.

Чтобы увеличить напряжение аккумулятора, у нас есть два варианта. Мы могли бы выбрать для наших электродов другие материалы, которые придадут ячейке больший электрохимический потенциал. Или мы можем сложить несколько ячеек вместе. Когда элементы объединяются определенным образом (последовательно), это оказывает аддитивное влияние на напряжение батареи.По сути, силу, с которой электроны движутся через батарею, можно рассматривать как общую силу, когда они движутся от анода первого элемента на всем пути, сколько бы ячеек ни содержала батарея, к катоду последнего элемента.

Когда элементы объединяются другим способом (параллельно), это увеличивает возможный ток батареи, который можно рассматривать как общее количество электронов, протекающих через элементы, но не ее напряжение.

Электролит

Но электроды — это всего лишь часть батареи.Помните обрывки бумаги Вольты, пропитанные соленой водой? Соленая вода была электролитом, еще одной важной частью картины. Электролит может быть жидкостью, гелем или твердым веществом, но он должен обеспечивать движение заряженных ионов.

Электронов имеют отрицательный заряд, и поскольку мы посылаем поток отрицательных электронов по нашей цепи, нам нужен способ уравновесить это движение заряда. Электролит обеспечивает среду, через которую могут протекать положительные ионы, уравновешивающие заряд.

Поскольку химическая реакция на аноде производит электроны, для поддержания баланса нейтрального заряда на электроде также производится соответствующее количество положительно заряженных ионов. Они не проходят по внешнему проводу (только для электронов!), А попадают в электролит.

В то же время катод должен также уравновешивать отрицательный заряд электронов, которые он принимает, поэтому реакция, которая здесь происходит, должна притягивать положительно заряженные ионы из электролита (альтернативно, он также может высвобождать отрицательно заряженные ионы из электрода в электролит. электролит).

Итак, в то время как внешний провод обеспечивает путь для потока отрицательно заряженных электронов, электролит обеспечивает путь для переноса положительно заряженных ионов, чтобы уравновесить отрицательный поток. Этот поток положительно заряженных ионов так же важен, как и электроны, обеспечивающие электрический ток во внешней цепи, которую мы используем для питания наших устройств. Роль балансировки заряда, которую они выполняют, необходима для поддержания протекания всей реакции.

Итак, если бы все ионы, высвобожденные в электролит, могли полностью свободно перемещаться через электролит, они в конечном итоге покрыли бы поверхности электродов и забили бы всю систему.Таким образом, в клетке обычно есть какой-то барьер, чтобы этого не произошло.

При использовании батареи возникает ситуация, когда происходит непрерывный поток электронов (через внешнюю цепь) и положительно заряженных ионов (через электролит). Если этот непрерывный поток остановлен — если цепь разомкнута, например, когда ваш фонарик выключен — поток электронов остановлен. Заряды будут накапливаться, и химические реакции, приводящие в движение аккумулятор, прекратятся.

По мере использования батареи и протекания реакций на обоих электродах возникают новые химические продукты.Эти продукты реакции могут создавать своего рода сопротивление, которое может помешать продолжению реакции с такой же эффективностью. Когда это сопротивление становится слишком большим, реакция замедляется. Электронное перетягивание каната между катодом и анодом также теряет свою силу, и электроны перестают течь. Аккумулятор медленно разряжается.

Зарядка аккумулятора

Некоторые распространенные батареи предназначены только для одноразового использования (так называемые первичные или одноразовые батареи).Электроны перемещаются от анода к катоду в одну сторону. Либо их электроды истощаются по мере того, как они выделяют свои положительные или отрицательные ионы в электролит, либо накопление продуктов реакции на электродах препятствует продолжению реакции, и это делается и вытирается пыль. Батарея оказывается в мусорном ведре (или, надеюсь, на переработку, но это уже другая тема Nova).

Но. Изящная вещь в этом потоке ионов и электронов, который имеет место в некоторых типах батарей с соответствующими материалами электродов, заключается в том, что он также может двигаться в обратном направлении, возвращая нашу батарею в исходную точку и давая ей совершенно новую жизнь. .Подобно тому, как батареи изменили способ использования различных электрических устройств, аккумуляторные батареи еще больше изменили полезность этих устройств и их продолжительность жизни.

Когда мы подключаем почти разряженную батарею к внешнему источнику электричества и отправляем энергию обратно в батарею, происходит обратная химическая реакция, которая произошла во время разряда. Это отправляет положительные ионы, выпущенные из анода, в электролит, обратно к аноду, а электроны, которые катод принимает, также обратно к аноду.Возврат как положительных ионов, так и электронов обратно в анод подготавливает систему, так что она снова готова к работе: ваша батарея заряжена.

Однако процесс не идеален. Замена отрицательных и положительных ионов электролита обратно на соответствующий электрод при перезарядке аккумулятора не такая аккуратная и не такая хорошо структурированная, как электрод вначале. Каждый цикл зарядки еще больше ухудшает состояние электродов, а это означает, что батарея со временем теряет производительность, поэтому даже аккумуляторные батареи не работают вечно.

В течение нескольких циклов зарядки и разрядки форма кристаллов аккумулятора становится менее упорядоченной. Это усугубляется, когда аккумулятор разряжается / заряжается с высокой скоростью — например, если вы едете на электромобиле с большой скоростью, а не с постоянной скоростью. Высокоскоростное переключение приводит к тому, что кристаллическая структура становится более неупорядоченной, что приводит к менее эффективной батарее.

Эффект памяти и саморазряд

Почти, но не полностью обратимые реакции разряда и перезарядки также способствуют так называемому «эффекту памяти».Когда вы перезаряжаете некоторые типы аккумуляторных батарей, не разрядив их сначала, они «запоминают», где находились в предыдущих циклах разрядки, и не перезаряжаются должным образом.

В некоторых элементах это вызвано тем, как металл и электролит реагируют с образованием соли (и тем, как эта соль затем снова растворяется и металл заменяется на электродах при перезарядке). Мы хотим, чтобы наши клетки имели красивые, однородные, маленькие кристаллы соли, покрывающие идеальную металлическую поверхность, но это не то, что мы получаем в реальном мире! Некоторые кристаллы образуются очень сложно, а некоторые металлы откладываются во время перезарядки, поэтому некоторые типы батарей имеют больший эффект памяти, чем другие.Дефекты в основном зависят от первоначального состояния заряда батареи, температуры, напряжения заряда и тока зарядки. Со временем недостатки в одном цикле зарядки могут вызвать то же самое в следующем цикле зарядки и так далее, и наша батарея накапливает некоторые плохие воспоминания. Эффект памяти силен для некоторых типов элементов, таких как батареи на никелевой основе. Другие типы, такие как литий-ионные, не страдают этой проблемой.

Другой аспект аккумуляторных батарей заключается в том, что химический состав, делающий их перезаряжаемыми, также означает, что они имеют более высокую тенденцию к саморазряду.Это когда внутренние реакции происходят внутри аккумуляторного элемента, даже когда электроды не подключены через внешнюю цепь. Это приводит к тому, что клетка со временем теряет часть своей химической энергии. Высокая скорость саморазряда серьезно ограничивает срок службы аккумуляторов — и приводит к их разрядке во время хранения.

Литий-ионные аккумуляторы в наших мобильных телефонах имеют довольно хорошую скорость саморазряда около 2–3 процентов в месяц, и наши свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы также довольно разумны — они, как правило, теряют 4–6 процентов. месяц.Никелевые батареи теряют около 10–15 процентов своего заряда в месяц, что не очень хорошо, если вы планируете хранить фонарик в течение всего сезона, когда он вам не нужен! Неперезаряжаемая щелочная батарея теряет около 2–3% своего заряда в год.

Напряжение, ток, мощность, емкость… в чем разница?

Все эти слова в основном описывают мощность батареи, не так ли? Ну вроде как.Но все они несколько разные.

Напряжение = сила, при которой реакция, приводящая в действие аккумулятор, проталкивает электроны через элемент. Это также известно как электрический потенциал и зависит от разницы потенциалов между реакциями, которые происходят на каждом из электродов, то есть от того, насколько сильно катод оттянет электроны (через цепь) от анода. Чем выше напряжение, тем больше работы может совершить то же количество электронов.

Ток = количество электронов, которые проходят через любую точку цепи в данный момент времени.Чем выше ток, тем больше работы он может выполнять при том же напряжении. Внутри ячейки ток можно также рассматривать как количество ионов, проходящих через электролит, умноженное на заряд этих ионов.

Мощность = напряжение x ток. Чем выше мощность, тем быстрее батарея может работать — это соотношение показывает, как напряжение и ток важны для определения того, для чего подходит батарея.

Емкость = мощность батареи как функция времени, которая используется для описания продолжительности времени, в течение которого батарея может обеспечивать питание устройства.Аккумулятор большой емкости сможет проработать более длительный период, прежде чем разрядится / разрядится. У некоторых батарей есть небольшая печальная особенность: если вы слишком быстро попытаетесь извлечь из них слишком много энергии, химические реакции не успеют поспеть, и емкость станет меньше! Итак, мы всегда должны быть осторожны, когда говорим о емкости батареи, и помнить, для чего она будет использоваться.

Еще один популярный термин — «плотность энергии». Это количество энергии, которое устройство может удерживать на единицу объема, другими словами, сколько энергии вы получите за свои деньги с точки зрения мощности по сравнению сразмер. В случае с батареей, как правило, чем выше плотность энергии, тем лучше, поскольку это означает, что батарея может быть меньше и компактнее, что всегда является плюсом, когда вам нужно заряжать то, что вы хотите держать в кармане. Для электромобилей это даже плюс — аккумулятор должен как-то влезать в машину!

Для некоторых приложений, таких как хранение электроэнергии на возобновляемых электростанциях, таких как ветряная или солнечная ферма, высокая плотность энергии не является большой проблемой, поскольку в них, скорее всего, будет достаточно места для хранения батарей.Основная цель такого использования — просто хранить как можно больше электроэнергии, как можно безопаснее и дешевле.

Почему так много типов?

Ряд материалов (раньше это были просто металлы) могут использоваться в качестве электродов в батарее. За прошедшие годы было опробовано много-много различных комбинаций, но лишь немногие из них действительно прошли дистанцию.Но зачем вообще использовать разные комбинации металлов? Если у вас есть пара металлов, которые хорошо работают вместе в качестве электродов, зачем возиться с другими?

Различные материалы имеют разные электрохимические свойства, поэтому они дают разные результаты, когда вы соединяете их в аккумуляторном элементе. Например, некоторые комбинации будут производить высокое напряжение очень быстро, но затем быстро падают, не в состоянии поддерживать это напряжение в течение длительного времени. Это хорошо, если вам нужно произвести, скажем, внезапную вспышку света, такую ​​как вспышка фотоаппарата.

Другие комбинации будут производить только тонкую струйку тока, но они будут поддерживать эту струю на века. Например, нам не нужен большой ток для питания детектора дыма, но мы хотим, чтобы наши детекторы дыма работали долгое время.

Еще одна причина для использования различных комбинаций металлов заключается в том, что часто два или более аккумуляторных элемента необходимо уложить в стопку для получения необходимого напряжения, и оказывается, что некоторые комбинации электродов складываются вместе намного лучше, чем другие комбинации.Например, литий-железо-фосфатные батареи (тип литий-ионных аккумуляторов), используемые в электромобилях, складываются вместе для создания систем высокого напряжения (100 или даже более вольт), но вы никогда не сделаете этого с теми батареями NiCad Walkman, которые имеют горячий!

Наши различные потребности с течением времени привели к разработке огромного количества типов батарей. Чтобы узнать больше о них и о том, что ждет аккумулятор в будущем, ознакомьтесь с другими нашими темами о Nova.

Эта тема является частью нашей серии из четырех статей об аккумуляторах.Для дальнейшего чтения ознакомьтесь с типами аккумуляторов, литий-ионных аккумуляторов и аккумуляторов будущего.

Что такое аккумулятор? — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 22

Введение

Батареи представляют собой совокупность одной или нескольких ячеек, химические реакции которых создают поток электронов в цепи. Все батареи состоят из трех основных компонентов: анода (сторона «-»), катода (сторона «+») и какого-то электролита (вещество, которое химически реагирует с анодом и катодом).

Когда анод и катод батареи подключены к цепи, между анодом и электролитом происходит химическая реакция. Эта реакция заставляет электроны проходить через цепь и возвращаться к катоду, где происходит другая химическая реакция. Когда материал катода или анода расходуется или больше не может быть использован в реакции, батарея не может производить электричество. В этот момент ваша батарея «разряжена».

Батареи, которые необходимо выбросить после использования, известны как первичные батареи .Батареи, которые можно перезаряжать, называются вторичными батареями .

Литий-полимерные батареи, например, заряжаемые

Без батарей ваш квадрокоптер пришлось бы привязать к стене, вам пришлось бы вручную провернуть машину, а ваш контроллер Xbox должен был бы быть постоянно подключен к розетке (как в старые добрые времена). Батареи позволяют хранить потенциальную электрическую энергию в переносном контейнере.

Батареи бывают разных форм, размеров и химического состава.

Изобретение современной батареи часто приписывают Алессандро Вольта. На самом деле все началось с удивительной аварии, связанной с рассечением лягушки.

Что вы узнаете

В этом руководстве будут подробно рассмотрены следующие темы:

• Как были изобретены батарейки
• Из каких частей состоит аккумулятор
• Как работает аккумулятор
• Общие термины, используемые для описания батарей
• Различные способы использования батарей в схемах

Рекомендуемая литература

Есть несколько концепций, с которыми вы, возможно, захотите ознакомиться перед тем, как начать читать это руководство:

---

Хотите изучить различные батареи?

Мы вас прикрыли!

Щелочная батарея 9 В

В наличии PRT-10218

Это ваши стандартные щелочные батарейки на 9 вольт от Rayovac.Даже не думайте пытаться перезарядить их. Используйте их с…

1

---

История

Термин Батарея

Исторически слово «батарея» использовалось для описания «серии подобных объектов, сгруппированных вместе для выполнения определенной функции», как в артиллерийской батарее. В 1749 году Бенджамин Франклин впервые использовал этот термин для описания серии конденсаторов, которые он соединил вместе для своих экспериментов с электричеством.Позже этот термин будет использоваться для любых электрохимических ячеек, связанных вместе с целью обеспечения электроэнергии.

Батарея «конденсаторов» Лейденской банки, соединенных вместе
(Изображение любезно предоставлено Альвинруном из Wikimedia Commons)

Изобретение батареи

В один роковой день 1780 года итальянский физик, врач, биолог и философ Луиджи Гальвани рассекал лягушку, прикрепленную к медному крючку. Когда он коснулся лягушачьей лапы железным отростком, нога дернулась.Гальвани предположил, что энергия исходит от самой ноги, но его коллега-ученый Алессандро Вольта считал иначе.

Вольта выдвинул гипотезу, что импульсы лягушачьей лапки на самом деле были вызваны различными металлами, пропитанными жидкостью. Он повторил эксперимент, используя ткань, пропитанную рассолом, вместо трупа лягушки, что привело к аналогичному напряжению. Вольта опубликовал свои открытия в 1791 году, а позже создал первую батарею, гальваническую батарею, в 1800 году.

Гальваническая свая состояла из пакета цинковых и медных пластин, разделенных тканью, пропитанной рассолом

Стопка

Volta страдала от двух основных проблем: из-за ее веса электролит вытек из ткани, а особые химические свойства компонентов привели к очень короткому сроку службы (около часа).Следующие двести лет уйдут на совершенствование конструкции Вольты и решение этих проблем.

Исправления в гальванической куче

Уильям Круикшанк из Шотландии решил проблему утечки, положив гальваническую батарею на бок, чтобы сформировать «желобную батарею».

Лотковая батарея решила проблему утечки гальванической сваи

Вторая проблема, короткий срок службы, была вызвана разложением цинка из-за примесей и скоплением пузырьков водорода на меди.В 1835 году Уильям Стерджен обнаружил, что обработка цинка ртутью предотвратит разложение.

Британский химик Джон Фредерик Дэниелл использовал второй электролит, который вступал в реакцию с водородом, предотвращая накопление на медном катоде. Батарея Даниэля с двумя электролитами, известная как «ячейка Даниэля», станет очень популярным решением для обеспечения энергией зарождающихся телеграфных сетей.

Коллекция клеток Даниэля из 1836 г.

Первая аккумуляторная батарея

В 1859 году французский физик Гастон Планте создал батарею из двух прокатанных листов свинца, погруженных в серную кислоту.Путем реверсирования электрического тока через батарею химия вернется в исходное состояние, создав первую перезаряжаемую батарею.

Позже, в 1881 году, Камилла Альфонс Фор улучшила конструкцию Планте, превратив листы свинца в пластины. Эта новая конструкция упростила производство аккумуляторов, и свинцово-кислотные аккумуляторы получили широкое распространение в автомобилях.

-> Дизайн обычного «автомобильного аккумулятора» существует уже более 100 лет
(Изображение любезно предоставлено Эмилианом Робертом Виколом из Wikimedia Commons) <-

Сухая камера

Вплоть до конца 1800-х годов электролит в батареях был в жидком состоянии.Это сделало транспортировку аккумуляторов очень осторожным делом, и большинство аккумуляторов никогда не предназначались для перемещения после подключения к цепи.

В 1866 году Жорж Лекланше создал батарею с цинковым анодом, катодом из диоксида марганца и раствором хлорида аммония в качестве электролита. Хотя электролит в элементе Лекланше был все еще жидким, химический состав батареи оказался важным шагом для изобретения сухого элемента.

Карл Гасснер придумал, как создать электролитную пасту из хлорида аммония и гипса.Он запатентовал новую батарею с «сухими элементами» в 1886 году в Германии.

Эти новые сухие элементы, обычно называемые «угольно-цинковыми батареями», производились массово и пользовались огромной популярностью до конца 1950-х годов. Хотя углерод не используется в химической реакции, он играет важную роль в качестве электрического проводника в углеродно-цинковой батарее.

-> 3V угольно-цинковая батарея 1960-х годов
(Изображение любезно предоставлено PhFabre из Wikimedia Commons) <-

В 1950-х годах Льюис Урри, Пол Марсал и Карл Кордеш из компании Union Carbide (позже известной как «Eveready», а затем «Energizer») заменили электролит хлористого аммония щелочным веществом на основе химического состава батареи, сформулированного Вальдемаром. Юнгнер в 1899 году.Щелочные батареи с сухими элементами могут содержать больше энергии, чем угольно-цинковые батареи того же размера, и имеют более длительный срок хранения.

Щелочные батареи приобрели популярность в 1960-х годах, обогнали угольно-цинковые батареи и с тех пор стали стандартными первичными элементами для потребительского использования.

-> Щелочные батареи бывают разных форм и размеров
(Изображение любезно предоставлено Aney ~ Commonswiki из Wikimedia Commons) <-

Аккумуляторы 20-го века

В 1970-х годах компания COMSAT разработала никель-водородную батарею для использования в спутниках связи.Эти батареи хранят водород в газообразной форме под давлением. Многие искусственные спутники, такие как Международная космическая станция, по-прежнему используют никель-водородные батареи.

Исследования нескольких компаний с конца 1960-х годов привели к созданию никель-металлгидридной (NiMH) батареи. NiMH батареи были выпущены на потребительский рынок в 1989 году и стали более дешевой альтернативой никель-водородным аккумуляторным элементам меньшего размера.

Компания Asahi Chemical из Японии построила первую литий-ионную батарею в 1985 году, а Sony создала первую коммерческую литий-ионную батарею в 1991 году.В конце 1990-х годов был создан мягкий гибкий корпус для литий-ионных аккумуляторов, в результате чего появилась «литий-полимерная» или «LiPo» батарея.

Химические реакции в литий-полимерной батарее практически такие же, как и в литий-ионной батарее

Очевидно, что было изобретено, произведено и устарело гораздо больше химикатов батарей. Если вы хотите узнать больше о современных и популярных технологиях аккумуляторов, ознакомьтесь с нашим руководством по технологиям аккумуляторов.

Компоненты

Батареи

состоят из трех основных компонентов: анода , катода и электролита . Сепаратор часто используется для предотвращения соприкосновения анода и катода, если электролита недостаточно. Для хранения этих компонентов аккумуляторы обычно имеют какой-то корпус типа .

Хорошо, большинство аккумуляторов на самом деле не разделены на три равные части, но идею вы поняли.Лучшее поперечное сечение щелочной ячейки можно найти в Википедии.

И анод, и катод относятся к типу электродов . Электроды — это проводники, через которые электричество входит или выходит из компонента в цепи.

Анод

Электроны выходят из анода в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» течет в анод.

На аккумуляторах анод обозначен как отрицательная (-) клемма

В батарее химическая реакция между анодом и электролитом вызывает накопление электронов на аноде.Эти электроны хотят двигаться к катоду, но не могут пройти через электролит или сепаратор.

Катод

Электроны текут в катод в устройстве, подключенном к цепи. Это означает, что обычный «ток» проходит от катода .

На аккумуляторах катод помечен как положительный (+) вывод

В батареях в химической реакции внутри катода или вокруг него используются электроны, образующиеся на аноде.Электроны могут попасть на катод только через цепь, внешнюю по отношению к батарее.

Электролит

Электролит — это вещество, часто жидкость или гель, способное переносить ионы между химическими реакциями, происходящими на аноде и катоде. Электролит также препятствует потоку электронов между анодом и катодом, так что электроны легче проходят через внешнюю цепь, чем через электролит.

-> Щелочные батареи могут протекать из своего электролита, гидроксида калия, если подвергаются воздействию высоких температур или обратного напряжения
(Изображение любезно предоставлено Wiliam Davies из Wikimedia Commons) <-

Электролит имеет решающее значение в работе аккумулятора.Поскольку электроны не могут проходить через него, они вынуждены проходить через электрические проводники в виде цепи, соединяющей анод с катодом.

Сепаратор

Сепараторы представляют собой пористые материалы, которые предотвращают соприкосновение анода и катода, что может вызвать короткое замыкание в батарее. Сепараторы могут быть изготовлены из различных материалов, включая хлопок, нейлон, полиэстер, картон и синтетические полимерные пленки. Сепараторы не вступают в химическую реакцию ни с анодом, ни с катодом, ни с электролитом.

В гальванической куче использовалась ткань или картон (разделитель), пропитанные солевым раствором (электролитом) для разделения электродов

Ионы в электролите могут быть положительно заряженными, отрицательно заряженными и иметь различные размеры. Могут быть изготовлены специальные сепараторы, которые пропускают одни ионы, но не пропускают другие.

Кожух

Большинству батарей требуется способ удерживать химические компоненты. Кожухи, также известные как «кожухи» или «оболочки», представляют собой просто механические конструкции, предназначенные для удержания внутренних компонентов батареи.

Свинцово-кислотный аккумулятор в пластиковом корпусе

Корпуса батарей

могут быть изготовлены практически из чего угодно: из пластика, стали, пакетов из мягкого полимерного ламината и так далее. В некоторых батареях используется токопроводящий стальной корпус, который электрически соединен с одним из электродов. В случае обычного щелочного элемента AA стальной корпус соединен с катодом.

Эксплуатация

Батареи обычно требуют нескольких химических реакций для работы.По крайней мере, одна реакция происходит внутри или вокруг анода, и одна или несколько реакций происходят внутри или вокруг катода. Во всех случаях реакция на аноде дает дополнительные электроны в процессе, называемом окислением , а реакция на катоде использует дополнительные электроны во время процесса, известного как восстановление .

Когда переключатель замкнут, цепь замыкается, и электроны могут течь от анода к катоду. Эти электроны активируют химические реакции на аноде и катоде.

По сути, мы разделяем определенный вид химической реакции, реакцию окисления-восстановления или окислительно-восстановительную реакцию, на две отдельные части. При переносе электронов между химическими веществами происходят окислительно-восстановительные реакции. Мы можем использовать движение электронов в этой реакции, чтобы они выходили за пределы батареи и питали нашу цепь.

Анодное окисление

Эта первая часть окислительно-восстановительной реакции, окисление, происходит между анодом и электролитом и производит электроны (обозначены как e ^— ).

В некоторых реакциях окисления образуются ионы, например, в литий-ионной батарее. В других химических реакциях расходуются ионы, как в обычных щелочных батареях. В любом случае ионы могут свободно проходить через электролит, а электроны — нет.

Катодное восстановление

Другая половина окислительно-восстановительной реакции, восстановление, происходит в катоде или рядом с ним. Электроны, образующиеся в результате реакции окисления, расходуются во время восстановления.

В некоторых случаях, например, в литий-ионных батареях, положительно заряженные ионы лития, образующиеся во время реакции окисления, расходуются во время восстановления.В других случаях, например, в щелочных батареях, во время восстановления образуются отрицательно заряженные ионы.

Электронный поток

В большинстве батарей некоторые или все химические реакции могут происходить, даже если батарея не подключена к цепи. Эти реакции могут повлиять на срок годности батареи.

По большей части, реакции будут происходить с полной силой только тогда, когда между анодом и катодом замыкается электропроводящая цепь. Чем меньше сопротивление между анодом и катодом, тем больше электронов может течь и тем быстрее протекают химические реакции.

Короткое замыкание в аккумуляторе (в данном случае даже случайное) может быть опасным. Известно, что литий-ионные батареи перегреваются и даже задымляются или загораются при коротком замыкании.

Мы можем пропускать эти движущиеся электроны через различные электрические компоненты, известные как «нагрузка», для выполнения чего-то полезного. В анимационном ролике в начале этого раздела мы зажигаем виртуальную лампочку движущимися электронами.

Батарея разряжена

Химические вещества в батарее в конечном итоге достигают состояния равновесия. В этом состоянии химические вещества больше не будут реагировать, и в результате аккумулятор больше не будет генерировать электрический ток. На данный момент аккумулятор считается «мертвым».

Первичные элементы необходимо утилизировать, когда батарея разряжена. Вторичные элементы можно перезаряжать, и это достигается путем пропускания через батарею обратного электрического тока.Перезарядка происходит, когда химические вещества выполняют еще одну серию реакций, чтобы вернуть их в исходное состояние.

Терминология

Люди часто используют общий набор терминов, говоря о напряжении батареи, емкости, возможности источника тока и так далее.

Ячейка

Элемент относится к одному аноду и катоду, разделенным электролитом, используемым для выработки напряжения и тока. Батарея может состоять из одной или нескольких ячеек.Например, одна батарея AA — это одна ячейка. Автомобильные аккумуляторы содержат шесть ячеек по 2,1 В.

Обычная 9-вольтовая батарея содержит шесть щелочных элементов по 1,5 В, установленных друг над другом

Первичный

Первичные клетки содержат химический состав, который нельзя обратить вспять. В результате аккумулятор необходимо выбрасывать после того, как он разрядился.

Среднее

Вторичные элементы можно перезаряжать, и их химический состав возвращается в исходное состояние.Эти элементы, также известные как «перезаряжаемые батареи», можно использовать много раз.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение аккумулятора — это напряжение, указанное производителем.

Например, щелочные батареи типа AA указаны как имеющие напряжение 1,5 В. В этой статье из Mad Scientist Hut показано, что их испытанные щелочные батареи начинаются с напряжения около 1,55 В, а затем медленно теряют напряжение по мере разряда. В этом примере номинальное напряжение «1,5 В» относится к максимальному или пусковому напряжению батареи.

Этот аккумуляторный блок Storm для квадрокоптеров показывает кривую разряда для их LiPo-элементов, начиная с 4,2 В и снижаясь до 2,8 В по мере разряда. Номинальное напряжение, указанное для большинства литий-ионных и LiPo ячеек, составляет 3,7 В. В этом случае номинальное напряжение «3,7 В» относится к среднему напряжению аккумулятора в течение его цикла разряда.

Вместимость

Емкость аккумулятора — это показатель количества электрического заряда, который он может доставить при определенном напряжении. Большинство аккумуляторов рассчитаны на ампер-часы (Ач) или миллиампер-часы (мАч).

Этот LiPo аккумулятор рассчитан на 1000 мАч, что означает, что он может обеспечить 1 ампер в течение 1 часа, прежде чем он будет считаться разряженным.

Большинство графиков разряда батареи показывают зависимость напряжения батареи от емкости, например, эти тесты батареи AA, проведенные PowerStream. Чтобы выяснить, достаточно ли емкости аккумулятора для питания вашей схемы, найдите самое низкое допустимое напряжение и найдите соответствующий номинал мАч или Ач.

C-скорость

Многие батареи, особенно мощные литий-ионные, обозначают ток разряда как «C-Rate», чтобы более четко определить характеристики батареи.C-Rate — это скорость разряда относительно максимальной емкости аккумулятора.

1С — это количество тока, необходимое для разрядки аккумулятора за 1 час. Например, аккумулятор емкостью 400 мАч, обеспечивающий ток 1С, будет обеспечивать 400 мА. 5C для той же батареи будет 2 A.

Большинство батарей теряют емкость при повышенном потреблении тока. Например, этот график информации о продукте от Chargery показывает, что их LiPo-элемент имеет меньше мАч при более высоких показателях C-Rates.

ПРИМЕЧАНИЕ: Общий совет гласит, что вы должны заряжать LiPo батареи при 1С или меньше.

---

MIT предлагает фантастическое руководство по спецификациям и терминологии аккумуляторов, которое идет намного дальше этого обзора.

Использование

Однокамерный

Некоторые схемы могут питаться от одного элемента, но убедитесь, что батарея может обеспечивать достаточное напряжение и ток.

Этот экран для фотонной батареи питается от одного элемента LiPo

Если напряжение слишком высокое или слишком низкое для вашей схемы, вам, вероятно, понадобится преобразователь постоянного тока в постоянный.

серии

Чтобы увеличить напряжение между выводами батареи, вы можете расположить элементы последовательно. Последовательность означает штабелирование ячеек встык, соединение анода одного с катодом следующего.

Последовательно соединяя батареи, вы увеличиваете общее напряжение. Сложите напряжение всех ячеек, чтобы определить рабочее напряжение. Емкость остается прежней.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены последовательно.Напряжение на нагрузке составляет 6 В, а общий набор аккумуляторов имеет емкость 2000 мАч.

В большинстве бытовых электронных устройств, в которых используются щелочные батареи, батареи устанавливаются последовательно. Например, этот держатель батареек 2x AA может поднять номинальное напряжение до 3 В для проекта.

ПРИМЕЧАНИЕ: Если вы заряжаете литий-ионные или литий-полимерные батареи последовательно, вам необходимо обязательно использовать специальные схемы, известные как «балансировщик», чтобы гарантировать равномерное напряжение между элементами.Некоторые зарядные устройства, такие как это, имеют балансиры для безопасной зарядки.

Параллельный

Если напряжение одного элемента соответствует нагрузке, вы можете добавить батареи параллельно, чтобы увеличить емкость. Обратите внимание, что это также означает увеличение доступного тока (C-Rate).

Будьте осторожны при параллельном подключении аккумуляторов! Все элементы должны иметь одинаковое номинальное напряжение и одинаковый уровень заряда. Если есть какие-либо различия в напряжении, может произойти короткое замыкание, что приведет к перегреву и, возможно, возгоранию.

В этом примере четыре ячейки 1,5 В подключены параллельно. Напряжение на нагрузке остается на уровне 1,5 В, но общая емкость увеличивается до 8000 мАч.

Серия

и параллельный

Если вы хотите увеличить напряжение и емкость, вы можете комбинировать последовательные и параллельные батареи. Еще раз убедитесь, что уровень напряжения одинаков для батарей, включенных параллельно, так как может произойти короткое замыкание.

В этом примере полное напряжение на нагрузке составляет 3 В, а общая емкость аккумуляторов составляет 4000 мАч.

В больших аккумуляторных блоках, особенно литий-ионных, вы часто видите конфигурацию, указанную с использованием «S» и «P» для последовательного и параллельного подключения. Конфигурация схемы выше — 2S2P. В качестве практического примера современные электромобили используют массивные массивы батарей, соединенных последовательно и параллельно.

Ресурсы и дальнейшее развитие

К настоящему времени вы должны понимать, как были изобретены батареи и как они работают. Батареи — это один из способов обеспечения вашего проекта электроэнергией, и они могут быть невероятно полезны, если вам нужен портативный источник питания.

Если вы хотите больше узнать о батареях, вот еще несколько уроков:

Хотите увидеть аккумуляторы в действии? Взгляните на эти проекты, в которых используются разные батареи в разных конфигурациях:

Simon Splosion Wireless

Это учебное пособие, демонстрирующее один из многих методов «взлома» Саймона Сэйса. Мы выделим технику, чтобы взять ваш Simon Says Wireless.

(PDF) Батареи: Обзор катодов батарей

[11] a) Ohzuku T., Ueda A (1994) Твердотельные окислительно-восстановительные реакции LiCoO

2

(R-3m)

для вторичных литиевых элементов на 4 В .J. Electrochem. Soc. 141: 2972-2977 b)

Reimers JN, Dahn JR (1992) Электрохимические и дифракционные исследования интеркаляции лития

в Li

x

CoO

2

. J. Electrochem. Soc. 139: 2091-2097

[12] Chen Z, Lu Z, Dahn JR (2002) Стадия фазовых переходов в Li

x

CoO

2

. J.

Electrochem Soc. 149: A1604-A1609

[13] a) Аурбах Д., Марковский Б., Родкин А., Леви Е., Коэн Ю.С., Ким Х.-Дж., Шмидт

М.(2002) О снижении емкости LiCoO

2

Интеркаляционные электроды: влияние циклирования, хранения, температуры и поверхностных пленкообразующих добавок

.

Электрохим. Acta 47: 4291-4306 b) Amatucci GG, Tarascon JM, Klein LC

(1996) CoO

2

, конечный член Li

x

CoO

2

Твердое решение. J. Electrochem.

Soc. 143.J. Electrochem. Soc. 145:

2149-2155 г) Ся Х, Лу Л., Мэн Й.С., Седер Г. (2007) Фазовые переходы и

Электрохимическое поведение LiCoO при высоком напряжении

2

Тонкие пленки, выращенные импульсным лазерным осаждением

. J. Electrochem. Soc. 154: A337-A3 42

[14] а) Чо Дж., Ким Дж. (1999) Повышение термической стабильности LiCoO

2

с помощью

LiMn

2

O

4

Покрытие.Электрохим. и Solid-State Lett. 2: 253-255 б) Ким Б., Ким

С, Ким Т.Г., Ан Д., Парк Б. (2006) Влияние AlPO

4

-Слой покрытия на электрохимические свойства

в LiCoO

2

Тонкие пленки. J. Electrochem. Soc.

153: A1773-A1777 c) Chen Z, Dahn JR (2004) Методы для достижения превосходной

Сохранение емкости в LiCoO

2

Циклически изменено на 4,5 В. Электрохим.Acta 49: 1079-1090

[15] а) Томас MGSR, Дэвид В.И.Ф, Гуденаф Дж. Б. (1985) Синтез и

Структурные характеристики нормальной шпинели Li [Ni

2

O

4

]. Мат. Res. Бык.

20: 1137-1146 b) Dahn JR, von Sacken U, Michal CA (1990) Structure и

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Другие аккумуляторные батареи | Введение в химию

Цель обучения

• Обсудить общие характеристики аккумуляторов

---

Ключевые моменты

• Перезаряжаемые батареи накапливают энергию за счет обратимой химической реакции, которая позволяет снова сохранять заряд после разряда батареи.
• Перезаряжаемые батареи имеют более низкую общую стоимость использования и меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые батареи, что может быть причиной того, что спрос на аккумуляторные батареи в США растет намного быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи.
• Общие типы аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

---

Условия

• Плотность энергии: Количество энергии, которое может храниться в зависимости от объема батареи.
• вторичный элементЭлектрический элемент, который можно перезаряжать, поскольку он преобразует химическую энергию в электрическую с помощью обратимой химической реакции.

---

Аккумуляторы

Аккумуляторная батарея — это тип электрической батареи, состоящей из одного или нескольких электрохимических элементов. Он известен как вторичный элемент, потому что его электрохимические реакции электрически обратимы. Другими словами, после того, как накопленный заряд был истощен, химические реакции батареи могут произойти снова, в обратном порядке, чтобы сохранить новый заряд.Спрос на аккумуляторные батареи в США растет вдвое быстрее, чем спрос на неперезаряжаемые батареи, отчасти потому, что аккумуляторные батареи оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и общую стоимость использования, чем одноразовые.

Сетевые накопители энергии используют перезаряжаемые батареи для выравнивания нагрузки. Выравнивание нагрузки включает в себя хранение электроэнергии для использования в период пиковой нагрузки. Заряжая батареи в периоды низкого потребления электроэнергии для использования в периоды высокого спроса, выравнивание нагрузки помогает устранить необходимость в дорогостоящих пиковых электростанциях и помогает снизить стоимость генераторов в течение большего количества часов работы.

Конструкция аккумуляторной батареи

Как и все батареи, аккумуляторные батареи состоят из анода, катода и электролита. Во время зарядки материал анода окисляется, образуя электроны, а катод восстанавливается, потребляя электроны.

Зарядка аккумулятора Схема зарядки аккумулятора.

Эти электроны составляют ток во внешней цепи. Электролит может служить простым буфером для внутреннего потока ионов между электродами, как в литий-ионных и никель-кадмиевых элементах, или он может быть активным участником электрохимической реакции, как в свинцово-кислотных элементах.

Типы аккумуляторных батарей

В аккумуляторных батареях обычно используется несколько различных комбинаций химикатов. Различные типы включают свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионные полимерные (LiPo) и перезаряжаемые щелочные батареи.

Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные батареи, изобретенные в 1859 году французским физиком Гастоном Планте, являются старейшим типом аккумуляторных батарей. Их способность обеспечивать высокие импульсные токи означает, что элементы поддерживают относительно большое отношение мощности к весу.Эти особенности, наряду с их низкой стоимостью, делают их привлекательными для использования в автомобилях, требующих больших токов.

Никель-металлогидридные батареи

Никель-металлогидридная батарея, сокращенно NiMH или Ni-MH, очень похожа на никель-кадмиевый элемент (NiCd). В NiMH батареях используются положительные электроды из оксигидроксида никеля (NiOOH), как и в NiCd, но в отрицательных электродах вместо кадмия используется сплав, поглощающий водород. Аккумулятор NiMH может иметь емкость в два-три раза больше, чем аккумулятор NiCd аналогичного размера, а его плотность энергии приближается к плотности литий-ионного элемента.

Литий-ионные батареи

Литий-ионный аккумулятор — это семейство аккумуляторных батарей, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда и обратно при зарядке. Отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла, а электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. Это один из самых популярных типов аккумуляторных батарей для портативной электроники, с одной из лучших плотностей энергии и лишь медленной потерей заряда, когда они не используются.Литий-ионные аккумуляторы дороже никель-кадмиевых аккумуляторов, но работают в более широком диапазоне температур, при этом они меньше и легче. Они хрупкие и поэтому нуждаются в схеме защиты для ограничения пикового напряжения.

Литий-ионные полимерные батареи

Литий-ионные полимерные (LiPo) батареи обычно состоят из нескольких идентичных вторичных ячеек, включенных параллельно, чтобы увеличить ток разряда. Они часто доступны в серии «упаковок» для увеличения общего доступного напряжения.Их основное отличие от литий-ионных аккумуляторов заключается в том, что их электролит из литиевой соли не содержится в органическом растворителе. Вместо этого он находится в твердом полимерном композите, таком как полиэтиленоксид или полиакрилонитрил. Преимущества LiPo по сравнению с литий-ионной конструкцией включают потенциально более низкую стоимость производства, приспособляемость к большому разнообразию форм упаковки, надежность и прочность. Их главный недостаток — меньший заряд.

Щелочные батареи

Существуют также перезаряжаемые формы щелочных батарей, которые представляют собой тип первичных батарей, зависящих от реакции между цинком (Zn) и диоксидом марганца (MnO ₂ ).Они производятся полностью заряженными и способны сохранять заряд в течение многих лет, дольше, чем большинство никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, которые саморазряжаются. Перезаряжаемые щелочные батареи также могут иметь высокую эффективность перезарядки и оказывать меньшее воздействие на окружающую среду, чем одноразовые элементы.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

аккумуляторов | Министерство энергетики

Улучшение аккумуляторных батарей для электромобилей, включая гибридные электрические (HEV) и подключаемые к сети электромобили (PEV), является ключом к повышению экономической, социальной и экологической устойчивости транспортных средств.Фактически, переход на малотоннажный парк HEV и PEV может снизить зависимость США от иностранной нефти на 30-60% и выбросы парниковых газов на 30-45%, в зависимости от точного сочетания технологий. Для получения общего обзора транспортных средств с электрическим приводом см. Страницы Центра данных по альтернативным видам топлива Министерства энергетики США, посвященные гибридным и съемным электромобилям и аккумуляторным батареям.

Несмотря на то, что на рынке имеется ряд электромобилей, дальнейшие усовершенствования аккумуляторов могут сделать их более доступными и удобными для потребителей.Помимо автомобилей малой грузоподъемности, некоторые производители автомобилей большой грузоподъемности также стремятся к гибридизации автомобилей средней и большой грузоподъемности для повышения экономии топлива и сокращения холостого хода.

Вклад Управления автомобильных технологий

Управление автомобильных технологий фокусируется на снижении стоимости, объема и веса аккумуляторов, одновременно улучшая характеристики аккумуляторов транспортного средства (мощность, энергию и долговечность) и способность выдерживать условия эксплуатации. Достижение целей Офиса в этих областях и коммерциализация передовых технологий хранения энергии позволит большему количеству людей покупать и использовать автомобили с электроприводом.

Управление автомобильных технологий занимается исследованиями аккумуляторных батарей по трем основным направлениям:

• Исследовательские исследования материалов батарей: решает фундаментальные проблемы материалов и электрохимических взаимодействий, связанных с литиевыми и не литиевыми батареями. В этом исследовании предпринимаются попытки разработать новые и многообещающие материалы, использовать передовые модели материалов для прогнозирования режимов отказа батарей и использовать научные диагностические инструменты и методы, чтобы понять, почему материалы и системы выходят из строя.Основываясь на этих выводах, он работает над разработкой способов смягчения этих сбоев.
• Applied Battery Research: Нацелен на оптимизацию высокоэнергетических литий-ионных электрохимических систем нового поколения с использованием новых материалов для аккумуляторов. В этом упражнении особое внимание уделяется выявлению, диагностике и устранению проблем, которые негативно влияют на производительность и срок службы ячеек с использованием современных материалов.
• Advanced Battery Development, System Analysis, and Testing: основное внимание уделяется разработке надежных аккумуляторных элементов и модулей для значительного снижения стоимости аккумулятора, увеличения срока службы и повышения производительности.Это исследование направлено на обеспечение того, чтобы эти системы соответствовали конкретным целям для конкретных транспортных средств.

Эти исследования и разработки описаны в Ежегодном обзоре результатов и отчетах о ходе работы.

Это исследование основано на десятилетиях работы Министерства энергетики в области аккумуляторов и накопителей энергии. Исследования, проведенные при поддержке Управления автомобильных технологий, привели к созданию современных никель-металлогидридных аккумуляторов, которые используются почти во всех гибридных электромобилях первого поколения.Точно так же исследования Управления также помогли разработать технологию литий-ионных аккумуляторов, используемую в Chevrolet Volt, первом коммерчески доступном гибридном электромобиле с подключаемым модулем. Эта технология в настоящее время используется в различных гибридных и подключаемых к сети электромобилях, которые появятся на рынке сейчас и в ближайшие несколько лет, включая Ford Focus EV.

Партнерство

Подпрограмма батарей активно работает с рядом различных организаций, включая национальные лаборатории и университеты.В рамках Департамента офис сотрудничает с Управлением науки и ARPA-e (Агентство перспективных исследовательских проектов — Энергетика). В рамках федерального правительства подпрограмма работает с:

Они также сотрудничают в международных исследованиях с:

Большая часть исследований подпрограммы проводится синхронно с отраслевыми партнерами через:

• Партнерство США DRIVE, специализирующееся на легковых автомобилях
• Партнерство по грузовым автомобилям 21-го века, специализирующееся на большегрузных автомобилях
• Консорциум усовершенствованных аккумуляторов США (USABC), партнерство между U.S. Министерство энергетики (DOE), Chrysler, Ford и General Motors для разработки и демонстрации передовых аккумуляторных технологий для гибридных и электромобилей, а также для проведения эталонных испытаний новых технологий.

Голы

Подпрограмма

VTO «Батареи и накопители энергии» направлена ​​на исследование нового химического состава батарей и технологий ячеек, которые могут:

• Снизить стоимость аккумуляторов электромобилей до менее чем 100 долларов США / кВтч — в конечном итоге 80 долларов США / кВтч
• Увеличить запас хода электромобилей до 300 миль
• Уменьшите время зарядки до 15 минут или меньше.

Для получения дополнительной информации об исследованиях в области аккумуляторов, проводимых Управлением автомобильных технологий, свяжитесь с Брайаном Каннингемом из группы разработчиков аккумуляторов.

.