Все об аккумуляторных батареях

07.02.2017

Вряд ли кто сомневается в том, что без автономных источников электрической энергии обойтись достаточно сложно. К сожалению, в целом ряде ситуаций нельзя воспользоваться стационарным подключением к сети – это касается сотовых телефонов, радио и многих других приборов.

Чаще всего аккумуляторной батареей принято называть такое устройство, которое при одних условиях накапливает электрический заряд, а при других начинает его отдавать. Аккумуляторы способны накапливать электричество, получаемое непосредственно от источника питания. Дальше происходит его передача потребителям с тем, чтобы они могли выполнить свои функции. В том случае, когда работает подобное устройство, происходит появление химической реакции для электродных пластин в электролитной жидкости. Именно по такому принципу создаются банки, которые являются составным элементом аккумуляторных батарей. Однако при появлении химических реакций создается достаточно небольшое напряжение. Для его увеличения применяется несколько различных видов соединения.

Как работают АКБ в случае разрядки

Эти источники питания подключаются к минусовому и плюсовому вводу. Работа приборов происходит так: если замкнуть электроды и создать определенную нагрузку, то происходит замыкание цепи. В результате по цепи начинает течь ток. Ток представляет собой упорядоченное движение различных частиц. Чтобы подробнее рассмотреть работу АКБ, необходимо разобрать пример: есть аккумулятор с положительным электродом, роль которого выполняет оксид никеля. Также есть губчатый кадмий, который выполняет роль минуса. В том случае, когда возникает разряд, происходит проникновение оксида в электролит. Частицы кислорода движутся к отрицательным пластинам и способствуют их окислению.

Как работают АКБ при заряде

Чтобы АКБ работали в режиме заряда, необходимо произвести отключение нагрузки. На клеммы необходимо подать напряжение, оно должно быть большим, чем величина батареи. Также важно соблюдать одинаковую полярность. Важным условием следует назвать необходимость наличия у зарядного устройства большей мощности, чем у аккумулятора. Если рассматривать предыдущий пример, на положительном электроде будет накапливаться кислород, в то время как на отрицательном электроде будет отмечаться накопление чистого кадмия. Таким образом, и при разряде, и при заряде батареи будет происходить изменение только химического состава электродов. Однако к электролиту это правило не относится. Рассмотрим виды соединений для АКБ.

Соединение параллельного типа

Значение силы тока может зависеть от нескольких важных факторов. Наиболее очевидные из них – конструкция изделия, виды материалов и габариты. Если электроды имеют увеличенную площадь, они могут выдержать самые значительные показатели по току. Именно этот принцип применяется в том случае, когда нужно соединить между собой банки в АКБ. В результате происходит значительное увеличения силы тока, который работает на нагрузку. Однако это требует увеличения мощности для источника питания.

Соединение последовательного типа

Как правило, банки в аккумуляторных батареях находятся в общем корпусе. Такой тип соединения находит применение в том случае, если нужно увеличить значение напряжения и уменьшить потери. Подобная конструкция характерна для автомобильных батарей.

Разновидности АКБ

АКБ принято различать по материалу, по возможностям и основному предназначению. В настоящее время в производственных условиях создается порядка трех десятков различных видов батарей, у них разнится электролит и состав электродов. В целом принято выделять следующие типы: литиевые, никель-кадмиевые и свинцово-кислотные. Данные разновидности применяются наиболее часто. Электродами могут выступать самые различные металлы: литий, кобальт, кадмий, железо, свинец и т д. В том случае, когда применяются разные материалы, то это напрямую влияет на выходные характеристики, сфера применения АКБ также изменяется в зависимости от этого. Пример: литий-ионные элементы чаще применяются при создании компьютерного оборудования. Никель-кадмиевые элементы применяются для возможной замены гальванических элементов.

Характеристики АКБ

Ранее мы рассмотрели, что представляют собой АКБ и каково их устройство. Наиболее важными характеристиками можно считать:

  • Плотность – соотношение количества энергии к объему аккумулятора;
  • Емкость – наибольшее значение заряда для аккумулятора, которое он отдает при совершении разряда до тех пор, пока напряжение не достигнет минимального значения (Втч). Другое название параметра – энергетическая емкость.
  • Режим температуры – имеет непосредственное воздействие на свойства АКБ. Если происходит отклонение от рекомендованного температурного режима, то есть риск быстрого выхода изделия из строя.
  • Саморазряд – такая потеря емкости, которая происходит после заряда АКБ при отсутствии нагрузки в течение определенного времени. Указанный показатель во многом определяется конструкцией изделия, при нарушении изоляции саморазряд увеличивается.

Все представленные характеристики АКБ являются наиболее значимыми по характеру. Однако в том случае, если нужно воспользоваться какой-то новой модификацией батареи, то могут понадобиться и другие данные. Но это встречается не так часто.

Что представляют собой электроды

Если взять в качестве примера обычные свинцовые батареи, то можно понять, что в обычном виде их просто не встретить. Пластины современного типа создаются на основании сплава с кальцием. В результате уровень саморазряда батареи самым существенным образом снижается. Также в результате достигается самая серьезная экономия воды. Для того, чтобы повысить стойкость электродов к коррозии, может использоваться серебро или олово. Для многих видов электродов характера решетчатая структура с активным покрытием. Принцип работы электродов может быть различным, в зависимости от материала для изготовления пластин.

Что представляет собой электролит

Если обращаться все к тем же свинцовым АКБ, то в качестве электролита обычно используется серная кислота. У нее есть определенная плотность, при изменении уровня заряда батареи происходит изменение и этого значения. При этом справедливым можно считать принцип: большее ведет к увеличению. Однако с течением времени происходит испарение электролита, и емкость батареи значительным образом уменьшается.

Где применяются аккумуляторные батареи

Применение АКБ можно встретить сегодня практически повсюду. Типичный пример – мобильный телефон или ИБП для компьютерной техники. У многих образов этот элемент является встроенным. Если говорить об автомобилях, то есть системы, работающие при помощи батарей – системы стоп-старт и рекуперативного торможения.