Аккумулятор для мини техники

Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике

Содержание

Содержание

Аккумуляторы окружают нас повсеместно. Их можно встретить как в привычных каждому пользователю мобильных гаджетах, так и в сложных системах резервного электропитания. В каждой из областей используется свой тип аккумуляторной батареи, в которой ее характеристики «раскрываются» наилучшим образом. В данном материале поговорим о типах аккумуляторных элементов, областях применения и основных правилах эксплуатации.

Аккумуляторы. Общие принципы

По историческим меркам аккумулятор — довольно «молодое» изобретение, которому немногим более 160 лет. Основной принцип работы любого аккумуляторного элемента — протекание в нем обратимой электрохимической реакции, т. е. при приложении к контактам элемента постоянного напряжения, на его пластинах (электродах) накапливается электрическая энергия, при приложении нагрузки — происходит ее расходование. Причем протекает такая реакция на протяжении большого количества циклов заряда/разряда. Как правило, возможное количество перезарядок зависит от типа аккумуляторного элемента, но в среднем, современный аккумулятор способен обеспечить 300–1000 полных циклов.

Работоспособным считается аккумулятор, остаточная емкость которого составляет 70–80 % от начальной. Элементы с меньшими показателями остаточной емкости считаются непригодными для дальнейшей эксплуатации, поскольку не могут обеспечить расчетную автономность.

Какого бы типа не был аккумулятор, костяк конструкции и основной принцип действия у них остается неизменным. В каждом аккумуляторе есть два электрода (положительный и отрицательный, иначе именуемые анод и катод), погруженные в специальную среду — электролит, являющуюся прекрасным «поставщиком» ионов вследствие электролитической диссоциации.

Ион — атом или молекула, несущая на себе электрический заряд. Если ион положительно заряжен — его называют катион, если отрицательно — анион.

В зависимости от используемого материала электродов и применяемого типа электролита существуют различные вариации аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет свои конструкционные и эксплуатационные особенности. Ниже поговорим о наиболее распространенных типах аккумуляторов, сферах их применения и особенностях эксплуатации.

Свинцовые аккумуляторы

Несмотря на преклонный возраст технологии, свинцовые аккумуляторы до сих пор успешно применяются в системах резервного питания, автомобильном транспорте, системах аккумулирования возобновляемых источников энергии (солнечная и ветряная энергетика, гидроэнергетика и т. д.).

Как видно из названия, в качестве основного материала, из которого изготавливают электроды, выступает свинец. Точнее, для производства положительных электродов — просто свинец, а для изготовления отрицательных электродов — оксид свинца. В качестве электролита, как правило, выступает раствор серной кислоты.

Существует большое количество конструкций свинцового аккумулятора, направленных на улучшение его эксплуатационных характеристик. Поскольку свинец сам по себе достаточно мягкий металл с невысокой физической прочностью, в чистом виде он слабо противостоит вибрационным нагрузкам, поэтому для использования аккумуляторов, например, в транспорте, в сплав свинца добавляют кальций, делающий структуру металла более прочной.

Для использования свинцового аккумулятора в источниках бесперебойного питания, дабы не допустить контакт пользователя с кислотой, исключить необходимость обслуживания, а также не создавать условия для взрыва водорода, выделяемого из АКБ, при ее заряде, используют свинцовые аккумуляторы определенного типа. Такими аккумуляторами являются источники питания типа AGM (Absorbent Glass Mat), в которых абсорбированным электролитом (не жидким) пропитан специальный пористый мат из стекловолокна.

Довольно часто свинцовые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM, ошибочно называют гелевыми. На самом деле это не так. Гелевые аккумуляторы — отдельная ветвь развития свинцовых источников питания.

Аккумуляторы, электролитом в которых выступает раствор серной кислоты в желеобразном состоянии, называются гелевыми. Они рассчитаны на медленную отдачу энергии, поэтому основная область их применения — использование в инертных системах накопления и расходования электроэнергии (солнечная энергетика, питание моторов кресел для инвалидов, гольф-каров и т. д.).

К неоспоримым преимуществам свинцовых аккумуляторов относятся их невысокая стоимость и возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды (от — 40 до + 40 ° С).

Один свинцовый аккумуляторный элемент выдает напряжение порядка 2 В и способен выдать удельной энергии из расчета 30–60 Вт*ч с 1 кг массы, что в сравнении с другими типами — достаточно мало. Такие аккумуляторы имеют высокие значения саморазряда, а их глубокий разряд приводит к разрушению и осыпанию пластин электродов и безвозвратной порче аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Следующим типом аккумуляторных элементов, активно использующихся во многих сферах, являются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Их можно встретить в детских игрушках, пультах управления, фонариках, ручном аккумуляторном электроинструменте и т. д.

Конструкция элемента не претерпела изменений, только в качестве материала для изготовления электродов используются никель и кадмий, а точнее гидраты закиси этих металлов. В качестве электролита применяют гидроксид калия. Один элемент на основе этих металлов может выдать напряжение 1,2–1,35 В, а значение удельной энергии находится в диапазоне 40–80 Вт*ч/кг.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — одни из самых морозоустойчивых. Они работают без существенной потери своей емкости при температурах, близких к –50 ° С, к тому же, абсолютно не боятся глубокого разряда, и после цикла зарядки полностью восстанавливают свои эксплуатационные характеристики.

Хранить NiCd аккумуляторы рекомендуется полностью разряженными.

К отрицательным моментам относят их малую удельную емкость, высокий саморазряд, длительное время зарядки (восполнять энергию нужно малыми зарядными токами) и ярко выраженный «эффект памяти».

Чтобы не испортить аккумулятор, его необходимо заряжать только после полного разряда! Пренебрежение этим правилом повлечет быструю потерю емкости и выход элемента из строя.

Заряжают NiCd-элементы малыми зарядными токами, значения которых составляет порядка 10 % от емкости аккумулятора.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Логическим продолжением никель-кадмиевых аккумуляторов стали никель-металлогидридные (NiMH) элементы питания. В них учтены и практически устранены недостатки предшественников. Аккумуляторы при тех же массогабаритных показателях имеют большую в 2–3 раза емкость, обладают высокой надежностью, с легкостью переносят глубокий разряд и перезаряд, менее подвержены эффекту памяти.

Немаловажную роль в популяризации и широком распространении NiMH элементов сыграл тот факт, что они не содержат в своем составе кадмия, очень вредного для окружающей среды металла. Следовательно, с повестки дня снимаются вопросы правильного хранения и утилизации таких элементов.

Для производства анода используют гидрид никеля с лантаном или литием — так называемый металлогидридный электрод. В качестве катода — оксид никеля. Электролитом выступает соединение гидроксида калия.

Заряжают никель-металлогидридные аккумуляторы большими (в сравнении с NiCd-элементами) токами, величины которых составляют порядка 20–25 % от емкости аккумулятора, но очень важно контролировать температуру элемента во время заряда. Если она превышает 45 °С, нужно немедленно прервать процесс зарядки, в противном случае существует риск порчи элемента.

Зарядку для NiMH-аккумуляторов можно использовать в паре с NiCd-элементами. Обратная совместимость недопустима! Алгоритмы зарядки никель-кадмия более примитивны, они могут причинить вред NiMH-элементу.

Никель-металлогидридные аккумуляторы хранят полностью заряженными. Поскольку этому типу элементов присущ высокий саморазряд, для сохранения работоспособности элемента его нужно периодически подвергать полному циклу разряда/заряда.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используют в тех же сферах, что и никель-кадмиевые, однако, благодаря повышенной емкости, их охотно применяют в фототехнике, использующей для питания элементы типа АА и ААА.

NiMH элементы — самые морозоустойчивые. Они без проблем переносят эксплуатацию при экстремально низких температурах, достигающих -60 °С. По этой причине их довольно успешно применяют в электроинструменте, используемом при выполнении работ на открытом воздухе в зимнее время.

Один элемент генерирует 1,2–1,25 в ЭДС, а его удельная энергия составляет 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчетный «потолок» этого параметра находится на уровне 300 Вт*ч/кг, но видимо технологии производства NiMH-элементов, еще не до конца совершенны.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные мобильные устройства уже сложно представить без литий-ионных аккумуляторов. Именно их разработка дала мощный толчок к развитию легких и миниатюрных решений источников питания, и, как следствие, миниатюризации всего сегмента мобильных гаджетов.

Сильными сторонами Li-ion являются высокая плотность аккумулируемой энергии, ее удельное значение, в большинстве случаев, составляет солидные 280 Вт*ч/кг, недостижимые при использовании аккумуляторов другого типа. Именно по этой причине Li-ion аккумуляторы используются не только для питания персональных гаджетов, но и для приведения в движение различных самокатов, велосипедов с электродвигателем и даже автомобилей.

Справедливости ради следует сказать, что «литий-ионный аккумулятор» — это обобщенное название целой группы электрохимических элементов, переносчиком заряда в которых выступают ионы лития. Разница заключается в составе материала катода и типе электролита.

Наибольшее распространение в бытовом сегменте получили литий-полимерные аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется специальный твердый полимер, а катодный и анодный материал нанесены на тонкие слои алюминиевой и медной фольги соответственно. Такое конструктивное решение позволяет производить аккумуляторы любой формы и размера, изящно «вписывая» их в разрабатываемые устройства.

Существенный недостаток твердого полимера — его плохая проводимость при нормальной температуре окружающей среды (+ 25 °С). Наилучшие показатели достигаются при увеличении температуры до + 60 °С, а это уже опасно с точки зрения обычного использования. Поэтому производители идут на небольшие ухищрения, добавляя к полимеру электролит в жидком или желеобразном состоянии.

Существенное отличие конструкции литий-ионных аккумуляторов от традиционной конструкции заключается в обязательном наличии разделительного сепаратора, исключающего свободное перемещение ионов лития, в моменты, когда аккумулятор не используется.

Другой элемент, который должен обязательно присутствовать в схеме аккумулятора — BMS-контроллер (Battery Management System), отвечающий за корректную и сбалансированную зарядку ячеек аккумулятора.

Li-ion аккумуляторы при высокой удельной емкости обладают малым весом. Для их зарядки нужно не так уж много времени. У них практически отсутствует эффект памяти и саморазряд. К аккумуляторам литий-ионного типа не предъявляется особых требований к соблюдению циклов заряда/разряда. Заряжать их можно в любое удобное время, не привязываясь к величине остаточного заряда элемента. Хранить Li-ion батареи рекомендуется наполовину заряженными.

Самым существенным недостатком литий-ионного элемента является его категорическое «нежелание» полноценно работать при отрицательных температурах. Эксплуатация литиевого элемента на морозе очень быстро приблизит его выход из строя.

Источник

Аккумулятор для мини техники

• Главная
• /
• Блог об игрушках
• /
• Про аккумуляторы
• /
• Как правильно подобрать аккумулятор для радиоуправляемых моделей

Как правильно подобрать аккумулятор для радиоуправляемых моделей

Подбирая аккумулятор для радиоуправляемой модели необходимо учесть тип аккумулятора, его форму, напряжение, разъем и размеры.

Разъем аккумулятора:

Подбор правильного разъема аккумулятора избавит от необходимости поиска переходника или перепайки контактов.

Существуют следующие виды разъемов (это не полный список, он содержит самые популярные разъемы, используемые в радиоуправляемых игрушках и моделях):

• JST-BEC — используется для подключения регуляторов скорости и моторов радиоуправляемых вертолетов, самолетов, катеров и машин. Используется при низком потреблении тока.

• YP PLUG (SM PLUG) — используется для подключения радиоуправляемых вертолетов, самолетов, катеров, танков и машин. Используется при низком потреблении тока.

• MOLEX XH PLUG (MOLEX PLUG) — используется для подключения радиоуправляемых вертолетов, самолетов, катеров, танков и машин. Используется при низком потреблении тока.

• TRAMP PLUG (SYMA PLUG) — используется для подключения радиоуправляемых квадрокоптеров Syma. Используется компанией Сима.

• Deans (T-Plug) — используется для подключения регуляторов скорости и моторов радиоуправляемых машин. Используется при среднем и высоком потреблении тока.

• Traxxas / TRX — используется на радиоуправляемых машинах и катерах. Используется при высоком потреблении тока.

• Tamiya — как правило, используется в радиоуправляемых машинах, танках и катерах в батареях NiCd, NiMH типа.

• KET 3P (Tamiya3 Plug) — как правило, используется в радиоуправляемых машинах, танках и катерах в батареях NiCd, NiMH типа.

• miniTamiya — используется в радиоуправляемых машинах, танках и катерах в батареях NiCd, NiMH типа.

• EL-2P PLUG — используется в радиоуправляемых машинах, танках и катерах в батареях NiCd, NiMH типа.

• 5559-2P PLUG — используется для подключения радиоуправляемых танках и танковых боях. Используется при низком потреблении тока.

• JST-XH – используется для зарядки и балансировки Li-Po аккумуляторов.

• EC2 PLUG / EC3 PLUG / EC5 PLUG — используется на радиоуправляемых машинах, вертолетах, самолетах, квадрокоптерах и катерах. Используется при высоком потреблении тока.

• XT30 PLUG / XT60 PLUG / XT90 PLUG — используется на радиоуправляемых машинах, вертолетах, самолетах, квадрокоптерах и катерах. Используется при высоком потреблении тока.

• Банан (Tubes Plug) — в основном используется в профессиональных зарядных устройствах. Различаются по диаметру, самые распространенные 3.5 мм. Также встречаются 2 мм, 2.5 мм, 3.0 мм, 4.0 мм, 5.0 мм, 6.0 мм.

ФОРМЫ АККУМУЛЯТОРОВ И ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ:

• CasePack = CP аккумуляторы выполнены в жестком корпусе, чаще всего они задвигаются в модели и имеют контактные клеммы.

• Column = C. Аккумуляторы в данном формате выполнены в виде колонны друг над другом. Это удобно для расположения их в полости трубок, например в штанге металлоискателя.

• Column-Row = CR. Гибрид между колонной и рядом, получаем плоское расположение элементов аккумулятора в два и более рядов.

• Drum = D. Цилиндрическая форма аккумуляторов и элементов питания. Удобна для применения в приборах, изначально рассчитанных на форму батареек.

• Flat = FT. Плоская форма аккумуляторов характерна для литий-полимерных аккумуляторов без жетского корпуса.

• FlatPack = F — элементы расположены в один ряд, встречается количество элементов от 2 до 24.

• Offset = O. Два ряда со смещением, отличается от ROW верхним неполным рядом.

• Puramid = P. Так называемый двойной Offset. Обязательно наличие двух и более рядов Offset типа.

• Row = R. Двойной FlatPack, рядный.

Подбирать аккумуляторы по форме стоит в том случае, когда аккумуляторный отсек ограничивает габариты для элемента питания.

Тип аккумулятора:

• NiCd — Никель-кадмиевый аккумулятор – это единственный вид аккумуляторов, которые могут храниться разряженными. ВАЖНО: Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится.
• Ni-MH — Никель-металл-гидридный аккумулятор. Данный тип аккумуляторов можно заряжать при неполной разрядке если аккумулятор не хранился в таком состоянии в течение нескольких дней. Если аккумулятор был разряжен не полностью (частично) и в таком состоянии хранился более 30 дней, тогда перед зарядом его необходимо разрядить. Данные аккумуляторы нужно хранить полностью заряженными.
• Li-Po / Li-pol / Li-polymer — Литий-полимерный аккумулятор, усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. Данный тип аккумуляторов необходимо хранить при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора. Имеет низкий саморазряд, отсутствует эффект памяти, широкий температурный режим от -20 до +40. ВАЖНО: Аккумуляторы пожароопасны при перезаряде и/или перегреве. Глубокий разряд полностью выводит из строя литий-полимерный аккумулятор.
• Li-Ion — Литий-ионный аккумулятор. Данный тип аккумуляторов необходимо хранить при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора. Имеет низкий саморазряд, отсутствует негативный эффект памяти, широкий температурный режим от -20 до +40. ВАЖНО: Аккумуляторы пожароопасны и взрывоопасны при перезаряде и/или перегреве. Глубокий разряд полностью выводит из строя литийионный аккумулятор.
• LiFePo4 / LFP — Литий-железо-фосфатный аккумулятор, является разновидностью литий-ионного аккумулятора, обеспечивает более длительный срок службы, имеет постоянное напряжение разряда, термическая и химическая стабильность, что существенно повышает безопасность батареи.

Напряжение аккумулятора (количество банок):

Напряжение аккумулятора измеряется в Вольтах и складывается из напряжения всех банок в спайке. В радиоуправляемых игрушках и моделях встречаются аккумуляторы со следующим напряжением: 1.2V, 1.5V, 2.4V, 3.7V, 4.8V, 6.0V, 6.6V, 7.2V, 7.4V, 9V, 9.6V, 11.1V, 12V, 24V и другие.

В магазине Юный Папа Вы можете выбрать аккумуляторы по напряжению, разъему, емкости и габаритам.

Размер аккумулятора (габариты):

Часто может возникнуть ситуация, когда подобранный через интернет аккумулятор идеально подходит по техническим характеристикам и разъемам, но физически не помещается в аккумуляторный отсек радиоуправляемой модели. Учитывайте длину, ширину и толщину аккумулятора при ограниченном пространстве в аккумуляторном отсеке модели.

В разделе Аккумуляторы мы постарались разделить все аккумуляторы не только по типу, но также по разъемам и напряжению.

Для стандартизации габаритов было принято, что самая длиная сторона аккумулятора всегда является ДЛИНА, а самая короткая сторона — это ВЫСОТА. ШИРИНА соответственно это среднее число.

Если Вы подобрали аккумулятор с другим разъемом, посмотрите наш раздел Кабели, переходники или Разъемы

Правила хранения аккумуляторных батарей в зависимости от их типа. Несоблюдение правил может привести к выходу из строя аккумулятора и повреждениям. Также обязательно ознакомьтесь с инструкциями по эксплуатации соответствующих типов аккумуляторов.

Источник