Принципът на действие на батерията
Батерия (на латински accumulatio -. Натрупването) - устройство за съхранение на енергия за последващо справка. Електрически акумулатор (по-нататък - просто "батерия") се натрупва енергия с обратим химичен процес - при зареждане вярващи електрическа енергия в химична енергия, а след това, както се изисква той дава на потребителя. Батерията е набор от последователно свързани батерии, и може допълнително да бъде снабден с вградени логически елементи, предпазители и температурни сензори, които контролират процеса на зареждане.
Основни принципи на химични източници на електрическа енергия са открити в края на 18 век и всички съвременни батерии са направени въз основа на тях, както и проектиране, тъй като това време не се е променило много - имаше само нови материали и технологии, които ще намалят размера и увеличаване на капацитета на батерията.
Ако електролита (разтвори на киселини, основи или техни соли, както и стопени соли, в които има свободни йони - групи с положителен или отрицателен заряд), за да се потопят двата електрода от различни материали (с различен химичен потенциал), след това те ще започнат отлагане на заредените йони , Така при анода - отрицателния електрод с химически потенциал (например, графит прът) - ще се утаи положителни йони (катиони), и става положителния полюс на батерията. Съответно, втори електрод - катода (например, цинк банка) - osyadut отрицателни йони (аниони), и това става отрицателен полюс. Този процес електрохимична редокс нарича "покритие" (след Луиджи Галвани - италиански учен, който открива наличието на потенциална разлика, когато е в контакт с метална електролит). На този принцип работа на базата електрохимични батерии - както за еднократна употреба (елементи "първи ред" елементи Leklanshe) или акумулаторна (елементи "втори вид" - акумулатори) и горивната клетка в който електролитът се подава непрекъснато към реакцията.
презареждане
Презареждането на батериите възможно благодарение обратимостта на химически реакции за преминаване на електрически ток. По този начин е процес на възстановяване на материала на електрод и насищане на електролита (връщане отлага върху електродите на йони в разтвор). От процесите на химически редукция на оксидирането са относително бавни и придружени от топлина (батерии при зареждане и изпразване бързо нагряване киселина може да заври, и литиев - дори взривят), процесът на зареждане е достатъчно дълъг (8-16 часа). Естествено, след като енергията в батерията не е в състояние. В това те се различават от кондензатори, които не са галванични клетки - те просто се натрупват заряд на повърхността на плочите, е много по-малък, отколкото на електролита може да се съхранява в същия размер, но може да даде цялата такса почти мигновено.
Никел-кадмиеви батерии са никел кадмий анод и катод, работното напрежение от 1.2 V. Въпреки Ni-Cd клетки (около 0.5-1 Ah за клетки размер AA - "фенерчето батерии") нисък капацитет, те имат своите предимства. Те имат ниско вътрешно съпротивление, следователно в състояние да извежда достатъчно силен ток, без да пада на напрежение до пълното изпълнение, осигуряват голям брой цикли на зареждане / разреждане (500-1000). Въпреки това, използването на кадмий в процеса на електролиза причинява отделянето на водород, който може да предизвика експлозия. За да се предотврати разрушаването на тялото на батерията в него се вентилационни отвори, през които се простират водороден излишък. Поради тази причина, той не може да е херметически затворен, тези елементи, както и случая на батерията е необходимо да се направи дупка. Също така, кадмий е токсично вещество и трябва да бъде рециклиран след изхвърляне. Никел-кадмиеви батерии се характеризират с саморазреждане на около 10% в първия ден и след зареждане около 10% на месец. Саморазреждане е следствие от химическата реакция се срещат в батерията дори без товар.
"Ефект на паметта" на батерията
Основният проблем на Ni-Cd батерии - ефект на ниво "памет" на заряд, ако елемент не е напълно освободен, кристали анод кадмий се образуват, намаляване на полезния капацитет на батерията. При достигане на една и съща "непълни" ниво, когато на следващия разряд напрежението падне по същия начин, както ако батерията се изтощи напълно. За да възстановите оригиналното капацитет, необходим за извършване на "люлеещ" цикли "пълно зареждане. - пълно освобождаване от отговорност" Освен това, тъй като електронни устройства, когато напрежението капки просто изключен, тогава "дълбоко" на електрически разряд изисква потребителите, не е изключено, когато напрежението капки (например, крушка или реостат).
Разум "Memory» Ni-Cd батерии - катод материал. Идеално материал за катода е водород, но при стайна температура и атмосферно налягане, е в газообразно състояние. Но има метал да се позволи свързването към структурата атомен водород в обем от 1000 пъти собствените си. Това цинк, никел и литий, чиято връзка с водород се наричат "хидриди". Съответно, Ni-MH батерии никел анод и катод никел хидрид. Тези батерии имат почти никаква памет, са екологично чисти (поради липса на токсични метали), имат по-голям капацитет (1,5-2 пъти по-голяма от Ni-Cd), също могат да издържат на голям ток. Но Ni-MH батерии имат значителни недостатъци в сравнение с Ni-Cd. Ni-MH са по-податливи на саморазряд: при зареждане до 1,4 V напрежение пада до 1.2 V в ранните часове, а понякога минути, след това се поддържа постоянна до пълното изхвърляне. В този случай, батерията губи заряда на 3-5% на ден (80-100% на месец), съответно, по време на съхранението им е необходима, за да се презареди всеки месец. Освен това, Ni-MH батерии по време на зареждане стават много горещи, тъй като те изискват наличието на специални такси, с контрол на температурата.
Борбата за контейнер
В допълнение към подобряване на капацитета на батерията с помощта на нови вещества може да се увеличи специфичен капацитет поради по-ефективното използване на пространството: батерията с елементи на правоъгълна или плоска форма може да увеличи капацитета с 20% в сравнение с батериите на цилиндрични елементи. В такива "нестандартни" клетки, използвани вместо течен електролит полимер (например, композитен материал като полиакрилонитрил), който съдържа литиева сол. Съответно тези елементи не се нуждаят от надеждна херметична защитна обвивка, като по този начин намаляване на тяхната маса и специална такса се увеличава.
Но също така и в литиево-йонни батерии все още не е изчерпан капацитета на ресурсите. Специалистите в Sandia National Laboratories е възможно да се увеличи капацитета на батерии 10 пъти чрез използването на силиций-въглерод анод. Но те са изправени пред проблема за намаляване на капацитет при всяко следващо зареждане, свързани с унищожаването на анода под влияние на голям ток. Бавно унищожаването на анода и капацитета за намаляване управлява от използването на композитни материали по-устойчиви на действието на голям ток. Макар че тези батерии са в процес на разработване и масовото производство се очаква в случая, ако може да се забави спада на капацитета до приемливо ниво.
Електрически акумулатори параметри включват напрежение, капацитет, зарядния ток / освободи вътрешно съпротивление.
Капацитетът на батерията - е максималния си заряд, или времето, което напълно заредена батерия е в състояние да осигури непрекъснато зададения ток:
С = Q [Cl] = I * т [A * C]. където Q - за зареждане, I - тока, т - времето.
За удобство на времето не посочи в секунда (както е прието в системата SI), както и в часовете:
С = I * т [А]. която е равна на 3600q [Kd].
Това означава, че вместо маркиране на 5400 A * S, ние обикновено се видят по-удобно и обичайното наименование за 1,5 Ah.
Тип батерия характеристика е специфичен капацитет - задвижването клетка тегло [Wh / кг]. За Ni-Cd клетки, тази стойност е 40-80, за Ni-МЗ - 60-80, за Li-Ion - 90-110 на Li-Polymer - 130-150 Wh / kg.
Друг важен параметър е работа на батерията - е максималният ток. Ако токът разряд - тя се ограничава само оперативния капацитет на зарядния ток - на границата, която показва на батерията от системата. В електронни устройства, този ток обикновено е много по-ниско от максимално, за да се увеличи живота на батерията. В някои устройства на контролера е на линия за зареждане, както и акумулаторни батерии са постоянно в режим на подзаряд. С течение на времето, този ток не е достатъчно, за да се постигне пълно зареждане - това е отлагането на продукти от реакция на електродите, както и процеса на възстановяване се нуждае от повече ток. Често "съживи" не-акумулаторни батерии обърнаха преходно текущата хранени 2 пъти по-голяма мощност при напрежение от 1,5 V, а зареждането се извършва с номинални параметри.
придвижва текущите сила обикновено е ограничен от производителя и се съхранява в срок от големината на 0.2-0.5 клетка капацитет. Силата на тока на зареждане се определя от правилото:
I (зареждане) = к * C (THB) [A]. където C (THB) - капацитет на батерията [А], к - коефициент в зависимост от типа на батерията.
Възстановяване алгоритъм Ni-MH батерии
Както бе споменато по-горе, загуба на капацитета на батерията, свързани с отлагането на реакционни продукти на електродите. За да възстановите необходимостта на батерията да се върнат тези продукти към първоначалното им състояние.
За да направите това, трябва да имате на разположение следното:
- източник на захранване с безстепенна напрежение, индикатори на тока и напрежението (може да използвате отделен волтметър и амперметър);
- получен за зареждане на клетките на акумулатора;
- натоварване - реостат или крушка, чието съпротивление е необходимо да се избере въз основа на формулата:
R = U / I [ома]. където U - номинално напрежение на батерията. I - тока необходимо [A], който се разтваря в размер на I = 0.4 C (THB).
Желателно е също така да се разполага с температурен датчик или термостат, така че можете просто да изключите тока в случай на прегряване.
Преди зареждане изтощят до напрежение от порядъка на 1 - свържете волтметър и паралелно елемент натоварване. Периодично се контролира напрежение (което не трябва да пада под 0,9 V - може да започне необратими процеси). Периодично контролирана температура - това не трябва да се издигнем над 50 градуса по Целзий. В противен случай трябва да изключите своя товар преди, докато елементът се охлади до стайна температура. След времето за освобождаване необходимо да се чака за нормализиране процеси в клетката (15-20 минути). През това време на елемента "регенерира", покачването на напрежението, и може да се dorazryadit до напрежение от 0,9 V. Освен това, след като изчакате 10-15 минути, можете да започнете зареждането.
За да заредите, прикрепете амперметър последователно на члена на заряд, захранване и волтметър - паралелно, с едно докосване към свободния полюс на батерията, а другият - към свободния терминал на амперметър. Температурен сензор или сензор, термостата, е желателно да се определи батерията се използва термична паста за по-точни измервания. Задайте захранващото напрежение до минималната регулатор на напрежение (резистор - максимална устойчивост). След това - бавно повишаване на напрежението, така че текущата стойност на амперметър постигнато:
I (срещу заплащане) = 0.1C (THB)
Например, капацитета на батерията на 1500 ма максимален ток 150 mA. Сегашната интензивността постепенно ще намалее, и съответно, че е необходимо да се увеличи напрежението. Първо - веднъж на 3-5 минути в първия час, а след това - на всеки час. Веднага след като напрежението достига номинален 1.3 (1.4-1.5 волта), е необходимо да се оставяйте батерията на такса, както това е - не може да се увеличи още повече напрежението. Когато токът падне до стойност, близка до нула (в рамките на 4-6 часа), за да деактивирате зареждане изчакайте 15-20 минути за процеса на нормализиране и за доставка на заредени 8 часа. По време на зареждане трябва да се гарантира, че температурата не се повишава над 50 градуса по Целзий. Ако температурата е над тази стойност - това е необходимо, за да се намалят зарядния ток (1,5-2 пъти), до момента, докато батерията се охлажда до 30 градуса. Тогава тока може да бъде плавно се повишава до номиналната стойност. За да възстановите оригиналното капацитет ще изисква 3-4 такива цикъла.
2. регенерация очакване (10-15 минути);
3. АПВ до пълно освобождаване от отговорност;
4. Формулата за зареждане до пълно зареждане (зарежда изключен индикатор "зареждане завършен" съобщение);
5. зареждане на разстояние (2-5 минути);
6. повторно затваряне за зареждане в продължение на 8 часа.
Необходимо е да се произвеждат около три такива цикъла, и препоръчва тези операции веднага след придобиването на нова машина или нова батерия, както и веднъж на всеки 3-6 месеца употреба.
Съвети трикове
1. За да се разглобява батерията се залепва, може да се използва отвертка с пластмасова дръжка и кратко заоблен нож. Дръжка отвертка obstukivaem случай батерията по шева, след това поставете в ножа на слот, както и чрез създаване на малка сила на наклона му, продължи obstukivat батерия. Началното жилищно строителство за разклоняване и ножа, ще трябва да преминем, докато освен батерията. Разбира се, не всички батерии са лесни за разбиране, има опасност да навреди на тънък тялото, но с достатъчно обучение можете да разбор практически всеки ламиниран тялото бързо и без да се повреди, а след това ги залепете обратно.
2. За възстановяване на батерията може да се наложи подмяна на елементи. Необходимо е да се купуват продукти, не само от същия тип (Ni-Cd или Ni-MH) и размер, но за предпочитане не превишава номиналния капацитет на "родния" елементи - в противен случай таксата ток може да бъде по-висока или правилно ще работи контролера на логическа схема за таксуване, причинявайки погрешно зареждане на батерията и картиране преждевременно изключване на зарядното устройство.
3. съхранение на батерията. Батериите трябва да се съхраняват напълно заредени! Когато е необходимо за съхранение на регулярна основа (на всеки 1-2 месеца) за проверка на напрежението. Тя не трябва да пада под 1 V. Ако до спадане на напрежението, че е необходимо да заредите батериите отново. Единствените батерии, които могат да се съхраняват разтоварват - на Ni-Cd.
Саморазряд на акумулатора се дължи на същите химични реакции на електроди и електролит, което се случва по време на операцията (освобождаване под товар), но без зареждане тези процеси са значително по-бавно. Освен това, когато температурата на тези процеси се забави, съответно, за да се намали самостоятелно изпразване батерии трябва да се съхранява на хладно сухо място. За тези цели, той е подходящ хладилник. Но това е невъзможно да се сложи на батериите във фризера - започва да кондензира влага, която причинява корозия и изтичане на ток. И поради рязък спад на температурата може да ексфолирате електролит. Оптималната температура на съхранение - 1-5 градуса по Целзий.
Защо гофрирана "смален" батерии
Ако прегъването тялото смален батерии, премахване на пространството между електродите и електролита, възникващи по време на реакцията. Сам електролит се разпределя по-равномерно. Увеличете скоростта на реакция и реставрирана ток. По този начин, батерията ще се разтегне още известно време. Основното нещо - не прекалявайте и не го правят късо съединение електродите :).
Полезна информация за собствениците на автомобили. През зимата, по време на големи студове, процесите в батерията се забавят, така че силата на тока, дори когато напълно заредена батерия, не е достатъчно, за да се върти стартера. Разбира се, също така е свързано с удебеляване на масло, така че, за да се улесни стартирането на двигателя, обикновено веднага след като двигателят е изключен добавите малко масло в картера и да направи 5-10 оборота на стартера на коляновия вал (без стартиране на двигателя) и стартиране на двигателя с съединителя изцеден. Но за да се увеличи на ток от акумулатора може да се дължи на отопление, което може да направи завъртане на 10-15 минути късите светлини. Под действието на силата на потребителските батерията се загрява, тя увеличава скоростта на химична реакция, увеличаване на ток (което може да се види за подобряване на обхвата на луминисценция яркост). Този ток ще бъде достатъчно, за да стартирате двигателя. И още по-добре за по-дълъг непрекъснат да "обърне стартера", а не се опитва да стартирате двигателя с кратки включвания. Всеки ключ е съпроводено с рязко покачване на ток, което намалява, тъй като насърчаването на стартера, и по-малката от тези включвания, толкова по-дълго ще издържи стартерен акумулатор, както и по-висока вероятността за успешно стартиране.