Аккумулятор как заряжается: Как правильно заряжать автомобильный аккумулятор

Содержание

Как правильно заряжать аккумулятор? Зарядка аккумулятора | Заряд аккумуляторной батареи герметичной необслуживаемой



Правильная зарядка аккумулятора

 

Одним из наиболее важных условий корректной работы, хорошей отдачи и длительного срока службы аккумуляторной батареи является её правильный заряд. Это касается абсолютно всех аккумуляторов: будь то мощные промышленные большой емкости, либо же крошечные батарейки в Ваших мобильных. К сожалению, далеко не все пользователи знают, что есть правильная зарядка аккумулятора. Данная статья призвана помочь людям в этом вопросе и быть "руководством пользователя" при столкновении с задачей должным образом зарядить АКБ (аккумуляторную батарею).

Существует множество различных видов электрических аккумуляторов – для каждого из них характерны свои правила и особенности заряда. Все они подробно описаны в инструкциях по эксплуатации, обязательным образом поставляемых продавцом (по крайней мере мы так делаем всегда) вместе с аккумуляторной продукцией. Однако, бороздить инструкцию в поиске нужной информации не всегда удобно, да и не всегда, согласитесь, есть к тому желание. Посему, в данной статье мы обрисуем общие правила по правильной зарядке наиболее популярных и часто используемых в бытовых условиях аккумуляторов – свинцово-кислотных необслуживаемых герметичных АКБ (чаще всего это аккумуляторы для ИБП, аккумуляторы для электромобилей, электромоторов, для лодок, эхолотов, для сигнализации и связи и проч.) – AGM и гелевых аккумуляторов. Эти правила кое в чем справедливы и для автомобильных стартерных (обслуживаемых) АКБ, хоть процесс заряда таких аккумуляторов и имеет некоторые особенности.

Как заряжать аккумулятор?

Итак, давайте разберемся, что представляет из себя правильный заряд аккумуляторной батареи. Для начала хотим обратить внимание на одно общее правило, касающееся ВСЕХ БЕЗ ИСКЛЮЧЕНИЯ видов аккумуляторов, известных науке: чем меньше раз разряжается аккумулятор и чем менее глубоким является каждый отдельно взятый его разряд, тем большим будет срок его службы. Все мифы о том, что аккумулятор (какой бы он ни был!),  нужно каждый раз полностью разряжать, а затем полностью заряжать, и только так он прослужит максимально долго, а также утверждения "знатоков", что, мол, надо обязательно периодически разряжать аккумулятор, иначе он испортится – полная чушь! Если Вам предлагают купить аккумулятор и при этом рассказывают подобные "истории" – держитесь от таких продавцов и их продукции подальше. Для низкокачественных батарей, производимых из "грязного" вторсырья, отсутствие периодической "встряски" в виде разряда-заряда может действительно быть причиной быстрого выхода из строя (из-за того, что пластины данных АКБ чрезмерно загрязнены, и без "встрясок" данная "грязь" быстро обволакивает поверхность пластин и мешает нормальному прохождению процесса электролиза). Но для качественных аккумуляторов наиболее излюбленным является именно режим постоянного (буферного) подзаряда, при котором практически отсутствуют разряды, а сама АКБ постоянно пребывает под правильным напряжением.

Здесь надо учитывать также эффект памяти некоторых аккумуляторных батарей — в настоящий момент под эффектом памяти понимается обратимая потеря ёмкости, имеющая место в некоторых типах электрических аккумуляторов при нарушении рекомендованного режима зарядки, в частности, при подзарядке не полностью разрядившегося аккумулятора. Название связано с внешним проявлением эффекта: аккумулятор как будто «помнит», что в предыдущие циклы работы его ёмкость не была использована полностью, и при разряде отдаёт ток только до «запомненной границы». Никель-металл-гидридный (Ni-MH), Никель-кадмиевый (NiCd), Серебряно-цинковый аккумулятор.

Переходим ближе к делу. Чтобы правильно заряжать аккумулятор нужно понимать, в каком режиме он у Вас эксплуатируется.

Что такое буферный режим работы

Самый яркий пример буферного режима работы аккумулятора – ИБП (источник бесперебойного питания, он же UPS). В ИБП аккумуляторная батарея находится на постоянной подзарядке и отдает энергию лишь тогда, когда пропадает электричество в сети, а как только оно появляется, аккумулятор тут же подзаряжается. Это самый щадящий режим работы и именно в буферном режиме, как мы уже говорили, аккумуляторы служат дольше всего (например, наши батареи EverExceed серии ST, производимые по технологии AGM нового поколения, имеют срок службы в буферном режиме при Т=20оС – 12 лет).

Что такое циклический режим работы

Пример циклического режима использования АКБ – поломоечная машина, детский электромобиль в парке аттракционов, либо же система автономного электропитания с использованием альтернативных источников энергии (солнечных батарей, ветряков и т.д.). Аккумуляторы в этих приложениях разряжают-заряжают как минимум 1 раз в сутки. Такой режим  является наиболее суровым, и срок службы АКБ тут уже исчисляется не годами, а количеством циклов разряд-заряда (ну и их глубины, естественно). Упомянутые ранее аккумуляторы EverExceed серии ST могут обеспечить до 600 циклов глубокого 100% разряда (обычные же AGM-аккумуляторы – не более 280). Всегда очень удивляет, когда в приложениях с явно циклическим характером работы (те же системы электропитания на солнечных батареях, либо мобильные кофемашины) некоторые "умельцы" предлагают использование стартерных автомобильных аккумуляторов (аргумент – их дешевизна!). Уведомляем всех, кто столкнулся с подобным предложением: стартерные АКБ имеют тонкие пластины, они рассчитаны лишь на запуск двигателя и дальнейшую подзарядку от генератора, в циклическом же режиме с глубокими разрядами они не прослужат и пары месяцев – их пластины "посыпятся" и на этом эксперемент с "дешевым аналогом" будет завершен.

Как правильно заряжать аккумулятор в буферном режиме:

Всем известно, что номинальное напряжение одного элемента в свинцово-кислотных АКБ = 2 Вольта (отметим, что на практике оно обычно никогда не равняется строго 2 В, но для простоты применяется именно такое число). В быту наиболее часто используются аккумуляторные батареи напряжением 6 Вольт (3 элемента) и 12 Вольт (6 элементов). 

В буферном режиме напряжение заряда следует выставить на уровне 2,27 – 2,30 Вольт на элемент (то есть для 12-вольтового аккумулятора это 13,6 – 13,8 В, а для 6-вольтового – 6,8 – 6,9 В). Это подходит как для AGM, так и для гелевых батарей.

Ток заряда должен быть ограничен в величину, равную 30% от номинальной 10-часовой емкости аккумулятора, выраженную в Амперах (для гелевых аккумуляторов – 20%). Например, для батареи с емкостью С­10=100 Ач ограничение тока заряда должно составлять 30 А (для гелевых АКБ – 20 А).

Как правильно заряжать аккумулятор в циклическом режиме:

Напряжение заряда:

2,4 – 2,45 В/эл. (14,4 – 14,7 В на 12-вольтовую батарею или 7,2 – 7,35 В на 6-вольтовую) – для AGM-аккумуляторов;

2,35 В/эл (14,1 В на 12-вольтовую батарею или 7,05 В на 6-вольтовую) – для гелевых аккумуляторов.

Ток заряда:

20% от С10 (для батареи емкостью 100 Ач – это 20 А).

Сколько должен длиться заряд батареи

Продолжительность заряда зависит от изначальной заряженности (разряженности) батареи. Поначалу идет быстрый заряд (бустерный), но по мере насыщения потребляемый ток снижается, доходя до минимума при достижении полной заряженности АКБ. Критерий  полной заряженности – падение тока, который принимает аккумулятор, до  2 – 3 мА на каждый Ач емкости батареи (при буферном заряде). Например, для той же С­10=100 Ач батареи падение тока зарядки до 200 – 300 мА будет означать, что батарея почти полностью заряжена. Чтобы довести уровень заряда АКБ до 100%, следует продолжать зарядку таким милли-током еще около 1 часа. Обычно, полностью разряженная батарея заряжается за 10 часов в циклическом режиме или за 30-48 часов в буферном.

Следует учесть, что для полной зарядки аккумуляторной батареи ей следует сообщить примерно на 20% энергии больше, чем следует из понятия “номинальная емкость”. Это, как говорится, законы природы, и они едины для всех свинцово-кислотных да и других батарей, независимо от вида и производителя. Образно говоря, если батарею не "перенасытить", в ней не завершатся должные электрохимические процессы и дальнейшая отдача будет меньше.

Производить зарядку аккумуляторных батарей желательно при температуре окружающей среды 20 – 25оС.

При меньшей температуре заряжать необходимо более длительное время. Зарядка аккумулятора при температуре менее 0оС становится крайне нежелательной (ибо почти безрезультатна). Желательно также наличие функции термокомпенсации (изменения напряжения заряда в зависимости от температуры окружающей среды) на Вашем зарядном устройстве.
 

Таблица с основными параметрами правильной зарядки аккумуляторной батареи

 

БУФЕРНЫЙ РЕЖИМ

ЦИКЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

Напряжение заряда

Для 12-в АКБ: 13,6-13,8 В

Для 6-в АКБ: 6,8-6,9 В

Для 12-в АКБ: 14,4-14,7 В

Для 6-в АКБ: 7,2-7,35 В

Ток заряда (не более!)

30% от емкости C10 (для гелевых АКБ – 20%)

20% от емкости C10

Предположительность заряда

30-48 часов

10-12 часов

Критерий заряженности

Падение потребляемого тока до 2-3 мА/Ач + еще 1 час заряда таким током.

Падение потребляемого тока до 8-10 мА/Ач + еще 1 час заряда таким током

 

Также даем ответ на вопрос пользователья по поводу режимов заряда "BULK", "ABSORBTION" и "FLOAT", присутствующих в некоторых ЗУ с интеллектуальной системой заряда:

  • В режиме BULK идет зарядка постоянным током, при этом напряжение на аккумуляторе постоянно растет до значения 2,4-2,45 В/эл;
  • В режиме ABSORPTION достигается максимальное напряжение, которое поддерживается постоянным, в то время как ток зарядки падает;
  • В режиме FLOAT напряжение плавно снижается до буферного (2,27В/эл.), ток остается минимальным. Это есть режим СОДЕРЖАНИЯ аккумулятора.

Выравнивающий заряд применяется, когда есть значительный разброс по напряжению на аккумуляторах (элементах или моноблоках) – более +/- 1%. Но такое бывает редко, по крайней мере для приличных АКБ. Кроме того, если батарея хоть изредка включается на разряд, а потом на заряд, то разброс в какой-то степени сглаживается. Если разброса нету – то и выравнивающий заряд производить нет смысла.


Более подробная информация по правильному заряду конкретных видов аккумуляторных батарей содержится в инструкциях по эксплуатации.
 

Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!


Аккумулятор полностью заряжен: как убедиться и определить степень заряда

В среднем, аккумулятор заряжается 8–10 часов, но потраченное время зависит от многих факторов. Важно убедиться, что запитка полностью завершена и для этого можно определить остаточную емкость аккумулятора. Учитывая техническую сложность процесса, рекомендуется использовать более простой способ – проверка вольтметром.

Базовый принцип: установите вольтметр на клеммы аккумулятора с зарядкой. Если в течении часа напряжение не увеличивается при токе заряда, который не изменяется, значит АКБ заряжен на 100%. Для этого способа можно применять вольтметр даже с большой погрешностью, ведь главное не столько сами показатели, сколько постоянство напряжения.

Правила определения степени заряда аккумулятора

На выбор автомобилиста представлено несколько способов, проверенных временем и опытом, в частности:

· для моделей с жидкой кислотой, можно измерять плотность электролита с помощью ареометра;

· на выводах аккумулятора измерять напряжение нагрузочной вилкой. При рабочем стартере напряжение не должно быть ниже 9,5В. Этим методом определяется исправность стартера: если вы знаете и проверили зарядку АКБ другим методом, но напряжение ниже 9,5 В, значит, стартер подлежит ремонту.

· по показателям напряжения на выводах электрооборудования автомобиля;

· по показателям напряжения на выводах, но без нагрузки.

Наиболее популярный и простой метод – оценка показателей гидрометрического индикатора, если он встроен в салон авто.

Важно проводить все замеры при комнатной температуре, то есть 20–25 градусов. Для получения объективной информации стоит использовать таблицы, в которых подаются важные сравнительные данные. Для удобства водителей представлены таблицы, позволяющие получить данные на основе:

Таблица оценки степени заряда аккумулятора по напряжению

Напряжение

аккумулятора, В

6

6,32

6,22

6,12

6,03

<6,0

12

12,65

12,35

12,10

11,95

<11,7

24

25,28

24,71

24,22

23,91

<23,4

Температура замерзания, °С

-58

-40

-28

-15

-10

Степень заряда, %

100

75

50

25

0

Таблица оценки степени заряда АКБ по плотности электролита

Плотность электролита, г/см³

1,27

1,23

1,19

1,16

<1,12

Температура замерзания, °С

-58

-40

-28

-15

-10

Степень заряда, %

100

75

50

25

0

Таблица для оценки степени заряда аккумулятора

по напряжению с подключенной нагрузочной вилкой

Напряжение на выводах аккумулятора, В

10,5

9,9

9,3

8,7

<8,2

Степень заряда, %

100

75

50

25

0

Для того чтобы измерять напряжение на выходе, предварительно стоит дать покой аккумулятору минимум на 6 часов и предварительно отключить его от автомобильной системы.

В среднем, для уверенного старта и поддержания всех электрических приборов в рабочем состоянии уровень зарядки АКБ должен быть не меньше 60%.

Как происходит зарядка аккумулятора автомобиля

Расскажем как происходит зарядка автомобильного аккумулятора - 2 способа. Сколько времени потребуется, чтобы полностью его зарядить.

Как происходит процесс

1. Аккумулятор стоит непосредственно в автомобиле, двигатель работает и генератор в рабочем состоянии. В этом случае зарядка идет автоматически. Чем больше держите обороты, а электроприборы по возможности не включаете, тем быстрее идет восстановление заряда. Если ездите мало, то аккумуляторная батарея может не до конца заряжаться от генератора. При длительной поездке по трассе, АКБ машины подзаряжается почти на 100%. Зимой при небольших поездках батарея может не восстановиться и тогда потребуется второй способ. 2. Вынимается батарея из машины, подключаются к заряднику провода минус к минусу, плюс к плюсу. После включаем прибор в сеть и выставляем (если есть такая возможность) зарядный ток. Чем он меньше, тем больше заряда получит батарея. Не перегибайте и не выставляйте самый минимум, а то аккумулятор не «закипит» очень долго. Далее читаем инструкцию, т.к. сейчас зарядное устройство – это настоящий миникомпьютер с кучей свойств.

Сколько времени потребуется

Аккумулятор считается полностью заряженным на 100%, когда электролит "закипел". В среднем зарядка идет 8-10 часов, но время может изменяться от изначального состояния батареи. После закипания нужно подождать минут 10-15 и отключить зарядное устройство. Современные приборы обладают автоматическим режимом и сами выключаются при полном заряде батареи автомобиля.

Чтобы подсчитать время зарядки полностью разряженной батареи, нужно её емкость разделить на ток зарядного устройства плюс 10% от полученного значения. Например, АКБ емкостью 50 А-ч будет заряжаться с нуля 10-амперным зарядным устройством 6 часов. То же устройство зарядит батарею емкостью 100 А-ч до полной подзарядки 11 часов.


Если аккумулятор был полностью посажен и зарядное устройство позволяет выбрать величину тока заряда, то выбирайте минимальное: от 4 до 6А. Так аккумуляторная батарея будет заряжаться не менее 12 часов, зато восстановиться заметно лучше, чем при быстром заряде. При ручной регулировки тока, когда напряжение на аккумуляторе достигнет 15 В, то ток автоматически уменьшится. При этом регулятор не позволяет выставить ток больший, чем задает схема автоматики. Если зарядное устройство начало уменьшать ток зарядки, то это говорит о достижении батареи 75-95% заряда. Для полного дозаряда потребуется еще от получаса до нескольких часов.
В режиме дозаряда зарядное устройство переходит в буферный режим, когда саморазряд аккумулятора компенсируется током заряда. Длительность работы в буферном режиме не ограничена. Она даже полезна для старых батарей, т.к. после нескольких десятков часов большинство аккумуляторов улучшают и восстанавливают внутреннее сопротивление и ёмкость. Так что, после полного заряда АКБ его можно спокойно оставлять в режиме зарядки, и не боятся выкипания электролита. Если на зарядном устройстве не регулируется сила тока заряда и не отключается при полной зарядке, то делаем так. Нужно следить за состоянием электролита, АКБ считается заряженным, когда жидкость начнет кипеть. Нужно подождать 10 минут после закипания и выключать зарядное устройство. Или не допускать напряжение при зарядке свыше 15-16 В.

Если будет кипеть долго, это навредит АКБ - нужно следить внимательно. Заряжать батарею можно любым зарядным устройством, даже мощным, зарядка будет быстрее, но заряд восполнится не на 100 процентов.

После зарядки желательно промыть и просушить корпус аккумулятора, т.к. на него может попасть кислота. Это приведёт к разряду АКБ, т.к. корпус пропускает напряжение. Для этого нужно измерить напряжение крышки аккумулятора. Если оно отлично от нуля, то батарея пропускает напряжение и ее нужно промыть раствором соды.

Зарядка аккумулятора и проверка заряда на iPhone

Чтобы зарядить iPhone, выполните одно из следующих действий.

  • Подключите iPhone к розетке с помощью прилагаемого кабеля для зарядки и адаптера питания USB Apple (продается отдельно). См. раздел Адаптеры питания для iPhone.

  • Положите iPhone 8 или новее экраном вверх на зарядное устройство MagSafe, или двойное зарядное устройство MagSafe (подключенное к адаптеру питания Apple USB-C мощностью 20 Вт или другому совместимому адаптеру питания), или на зарядное устройство стандарта Qi. (Зарядные устройства MagSafe и MagSafe Duo, адаптеры питания и зарядные устройства стандарта Qi продаются отдельно.) См. разделы Зарядные устройства MagSafe для iPhone и Беспроводные зарядные устройства стандарта Qi для iPhone.

    Примечание. Вы также можете использовать адаптеры питания и зарядные устройства стандарта Qi сторонних производителей, если такие адаптеры и зарядные устройства соответствуют требованиям местных законов, а также международным и региональным стандартам безопасности. Сведения о зарядке приведены в разделе Важная информация о безопасности для iPhone.

  • Подключение iPhone к компьютеру с помощью кабеля

    Убедитесь, что компьютер включен. Аккумулятор iPhone может даже разряжаться, если iPhone подключен к выключенному компьютеру. Чтобы проверить, заряжается ли iPhone, посмотрите на значок  на значке аккумулятора.

Если подключить iPhone к розетке или положить его на беспроводное зарядное устройство (в случае поддерживаемых моделей), может запуститься резервное копирование iCloud или беспроводная синхронизация с компьютером. См. разделы Резервное копирование iPhone и Синхронизация iPhone с компьютером.

Примечание. Не пытайтесь зарядить iPhone, подключая его к клавиатуре, если у нее нет разъема USB высокой мощности.

Значок в правом верхнем углу экрана показывает уровень заряда аккумулятора или состояние зарядки. Если во время синхронизации или использования iPhone также заряжать аккумулятор, то для зарядки может потребоваться больше времени.

Если заряд iPhone заканчивается, на устройстве может появиться изображение разряженной батарейки, оповещающее о том, что iPhone требуется зарядить на протяжении минимум 10 минут, прежде чем его можно будет использовать. Если начать зарядку при очень низком уровне заряда, экран iPhone может оставаться темным до 2 минут до появления изображения низкого уровня заряда аккумулятора. См. статью службы поддержки Apple Если устройство iPhone или iPod touch не заряжается.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Если Вы предполагаете, что в зарядный порт на iPhone могла попасть жидкость, не подключайте к нему кабель для зарядки. Важную информацию о контакте с жидкостями, а также о технике безопасности относительно использования аккумулятора и заряжания iPhone, см. в разделе Важная информация о безопасности для iPhone.

Как зарядить электровелосипед: правила зарядки аккумулятора элекетровелосипеда

Для многих людей электровелосипед стал удобным транспортом для перемещения по городу или прогулок. Перед эксплуатацией важно изучить все рекомендации производителя, в частности, и касающиеся зарядки. Если вы не знаете, как зарядить электровелосипед, тогда информация, приведенная ниже, будет точно для вас полезной. А все потому, что вопрос о правильной зарядке актуален для большинства владельцев электробайков.

Основные правила зарядки аккумулятора электробайка

Не стоит пренебрежительно относиться к зарядке электровелосипеда. Неправильные действия могут стать причиной быстрого выхода аккумулятора из строя. Как результат, существенно сокращается ход транспортного средства без подзарядки.

Если вы будете знать, как заряжать аккумулятор электровелосипеда, сможете существенно продлить его срок службы и отложить дорогостоящую замену батареи на длительное время. Важно придерживаться следующих правил:

  1. Заряжать батарею необходимо при выключенном моторе. Снимать аккумулятор при этом совсем необязательно.
  2. Следует использовать только фирменное зарядное устройство. Если ЗУ, которое шло в комплекте с электробайком, сломалось, не экономьте на покупке оригинального аксессуара.
  3. Не держите на зарядке электровелосипед больше положенного времени. Обычно рекомендовано заряжать в среднем 3-8 часов. Время зависит от емкости батареи и других характеристик.
  4. Если планируете длительное хранение транспортного средства без использования по назначению, полностью зарядите аккумулятор. Затем раз в 2 месяца подзаряжайте.
  5. Не допускайте глубоких разрядов АКБ, поскольку это значительно уменьшает срок службы батареи. Категорически нельзя допускать, чтобы уровень заряда снижался менее, чем на 30%.

Как зарядить электровелосипед с АКБ типа Li-Ion?

Если правильно заряжать и эксплуатировать литий-ионные аккумуляторы, они смогут долго прослужить. Важно помнить, что аккумулятор Li-Ion электровелосипед а нельзя разряжать полностью. Если подобное все произошло, как можно скорее поставьте батарею на подзарядку. В таком состоянии эксплуатационный ресурс сильно уменьшается.

Обязательно обратите внимание и на следующие рекомендации:

  • Желательно заряжать АКБ Li-Ion при температуре воздуха +15 градусов.
  • Если аккумулятор находился при низких температурах и промерз, не подключайте его сразу к зарядному устройству. Оставьте на пару часов в помещении, чтобы он прогрелся до комнатной (или хотя бы плюсовой) температуры.
  • Не перезаряжайте АКБ. Следите за временем зарядки, даже если встроена защита от перезарядки.
  • После каждой поездки подзаряжайте электробайк хотя бы немного.

Как зарядить электровелосипед  с аккумулятором LiFePO4?

Важно знать, что электровелосипед с аккумулятором LiFePO4 необходимо заряжать с соблюдением ряда правил. Главное правильно подобрать зарядное устройство. Обязательно обращайте внимание на маркировку. Подбирайте ЗУ в соответствии с характеристиками аккумулятора.

При зарядке батареи LiFePO4 следует обращать внимание на температуру окружающей среды. В холодное время года производить зарядку желательно в отапливаемом помещении. Если аккумулятор сильно холодный или находился на морозе, дайте ему сначала согреться, а только потом подключайте ЗУ. Также нельзя разряжать аккумулятор полностью и хранить его в таком состоянии. Полная разрядка – это прямой путь к «гибели» батареи.

Соблюдение простых правил зарядки – это гарантия длительного срока службы вашего электровелосипеда. И не забывайте учитывать тип АКБ.

Как заряжать аккумулятор для страйкбола?

Как заряжать аккумулятор для страйкбола

Страйкбольное электропневматическое оружие (ЭПО) для производства выстрела использует энергию аккумуляторной батареи (АКБ). Существует несколько типов аккумуляторов и зарядных устройств (ЗУ) к ним. Данная статья является руководством, которое поможет разобраться с зарядкой АКБ к Вашему приводу.

Внимание!
Эта статья является руководством по зарядке аккумулятора непосредственно перед использованием (игрой). Вопросы разрядки аккумуляторов, зарядка их для длительного хранения и балансировки банок здесь не рассматриваются.

Для удобства мы разделим статью на несколько частей по количеству типов АКБ:

В каждой части мы отдельно выделим способы зарядки различными ЗУ:

  • Простые («тупые») ЗУ
  • Полуавтоматические («полу-умные») ЗУ
  • Программируемые («умные») ЗУ

Выбор тока зарядки аккумулятора для страйкбола

Важно!
При использовании программируемых зарядных устройств, Вам необходимо будет указывать силу тока зарядки, который измеряется в Амперах (A).
Подбирайте значение из следующих соображений:

1С – этой одна емкость аккумулятора. Например АКБ LiPo 11.1V 1600 mAh имеет 1C = 1.6 A по количеству ампер-часов.

Допускается заряжать аккумулятор LiPo с силой тока 1С (не выше, во избежание повреждения АКБ), но для большей долговечности, ток зарядки рекомендуется ставить в 0.5C – 0.6C.

То есть в нашем случае максимальный ток зарядки АКБ LiPo 11.1V 1600 mAh составляет 1.6 A (1C), а рекомендуемый равняется 0.8 A (0.5C). Чем меньше сила тока зарядки – тем медленнее заряжается АКБ, но в то же время тем дольше он проживет и полнее наберет емкость.

NiCd / NiMh

Никель-Кадмиевые и Никель-Металлгидридные аккумуляторные батареи. Самый дешевый тип АКБ. Часто входит в комплект поставки с ЭПО. Напряжение на банку (элемент) составляет 1.2 Вольта. Могут заряжаться всеми типами зарядных устройств.

Перед зарядкой аккумулятор NiCd или NiMh должен быть полностью разряжен. Напряжение на одну банку должно составлять 1 В вместо 1.2 В (но не ниже!). Если дозаряжать неразряженный АКБ NiCd/NiMh, то гарантированно возникнет эффект памяти, который снизит емкость аккумулятора.

Процесс зарядки NiCd / NiMh аккумулятора

1. Убедитесь, что перед вами аккумулятор нужного типа. Это можно сделать, прочитав надписи на этикетке, упаковке или оплетке аккумулятора.


2. Простое ЗУ (на примере штатного безымянного зарядного устройства)
- Убедитесь, что зарядное устройство предназначено для заряжания аккумуляторов NiCd / NiMh.


- Включите зарядное устройство в сеть



- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ



- Засеките время зарядки. Исходите из формулы: емкость АКБ делённая на ток зарядки ЗУ.
Например, аккумулятор с емкостью 1.1 Ah (1100 mAh) при использовании ЗУ с током заряда 0.25 A (250 mAh) нужно заряжать 4 с половиной часа.
1.1 A (1100 mAh) / 0.25 A (250 mAh) = 4.4 часов



- При наборе полной емкости аккумулятор ощутимо нагреется. По истечению срока зарядки отключите его от ЗУ. Не допускайте перезаряда АКБ, иначе он будет поврежден.

3. Полуавтоматическое ЗУ (на примере IPower N3 Compact Charger)
- Убедитесь, что зарядное устройство предназначено для заряжания аккумуляторов NiCd / NiMh. Это можно кзнать из наклейки на ЗУ, либо из инструкции.



- Включите зарядное устройство в сеть



- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ



- Следите за индикацией зарядного устройства. Как правило, на корпусе ЗУ написано, какой индикатор что означает. На данном конкретном примере зеленый индикатор Power Light означает, что ЗУ штатно получает энергию от электросети, а светодиод Charging Light отвечает за статус зарядки: красный свет значит, что идет процесс зарядки, а зеленый сигнализирует о полной зарядке аккумулятора.


- По окончанию зарядки отсоедините АКБ от зарядного устройства и выключите последнее из сети.


4. Программируемое ЗУ (на примере SkyRC iMax B6AC ver.2)



- Включите зарядное устройство в сеть

 

- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

 

- Задайте необходимые параметры зарядки:

Нажмите Stop, выберите тип батареи «NiMh» нажимая кнопки «Stop» и «<», нажмите «Enter»

  


Появится информация с выбором тока зарядки. Нажмите «Enter», клавишами «<» и «>» выберите нужное значение в А.
Нажмите и удерживайте «Enter» до появления надписи «Battery Check».

 

После проверки аккумуляторной батареи (BATTERY CHECK) ЗУ запустит процесс зарядки.

 

Во время зарядки на экране будет отображаться тип аккумулятора (NiMh) подаваемый ток зарядки (1.2А), текущее напряжение (8.72V), время зарядки (CHG 000:08), заряженная емкость в mAh (00001). После окончания зарядки ЗУ подаст звуковой сигнал и автоматически перестанет подавать напряжение на АКБ.

- После окончания зарядки отключите АКБ и выключите ЗУ из розетки.

Li-Po / Li-Ion

Литий-Полимерные и Литий-Ионные АКБ. Li-Po является самым распространенным и эффективным АКБ по соотношению цена/качество. Li-Ion имеет такой же режим зарядки, как и Ли-По, чуть лучше переносит отрицательные температуры. Напряжение на элемент (банку) составляет 3.6 (LiIon) и 3.7 (LiPo) Вольта. Оба АКБ могут заряжаться всеми типами зарядных устройств с соответствующими режимами.

Процесс зарядки LiPo / LiIon аккумулятора

1. Убедитесь, что перед вами LiPo или LiIon. Это можно сделать, прочитав надписи на этикетке, упаковке или оплетке аккумулятора.



2. Простое ЗУ 

Простое ("тупое") зарядное устройство очень редко встречается в природе для LiPo и LiIon аккумуляторов. По этой причине подробно рассматривать его мы не будем, ограничившись лишь списком порядка действий:

- Убедитесь, что перед Вами устройство, предназначенное для зарядки Li-Po и Li-Ion АКБ. Это можно узнать из надписи на этикетке.

- Включите зарядное устройство в сеть

- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

- Засеките время зарядки. Исходите из формулы: емкость АКБ делённая на ток зарядки ЗУ.
Например, аккумулятор с емкостью 1.1 Ah (1100 mAh) при использовании ЗУ с током заряда 0.25 A (250 mAh) нужно заряжать 4 с половиной часа.
1.1 A (1100 mAh) / 0.25 A (250 mAh) = 4.4 часов

- При наборе полной емкости аккумулятор ощутимо нагреется. По истечению срока зарядки отключите его от ЗУ. Не допускайте перезаряда АКБ, иначе он будет поврежден.

3. Полуавтоматическое ЗУ (на примере IPower B3 Compact)

- Убедитесь, что перед Вами подходящее для LiPo или LiIon зарядное устройство (по надписи на этикетке).


- Включите зарядное устройство в сеть

 

- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ


- Следите за индикацией зарядного устройства. Как правило, на корпусе ЗУ написано, какой индикатор что означает. На данном конкретном примере есть три индикатора светодиода, каждый из которых отвечает за один элемент (банку). Красный цвет означает процесс зарядки, зеленый цвет означает полную зарядку элемента. Таким образом, АКБ из трех банок будет заряжен, как только все три светодиода станут зелеными.


- По окончанию зарядки отсоедините АКБ от зарядного устройства и выключите последнее из сети.



4. Программируемое ЗУ (на примере SkyRC iMax B6AC ver.2)




- Включите зарядное устройство в сеть

 

- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

 

- Подключите балансировочный разъем. Это необходимо для равномерной зарядки всех банок.

- Задайте необходимые параметры зарядки:

Выберите тип батареи «LiPo» нажимая кнопки «Stop» и «<», нажмите ENTER

 

Выберите необходимый ток заряда A (в амперах) и количество элементов S (банок) в АКБ при помощи кнопок «<» и «>» и «Start».
В данном случае мы ставим ток зарядки в половину емкости аккумулятора (1.2 А) и три банки по 3.7В каждая (11.1В) для аккумулятора LiPo 11.1V 2200mAh.

Нажмите и удерживайте ENTER.


После проверки аккумуляторной батареи (BATTERY CHECK) на экране ЗУ появится информация с количеством элементов.
Нажмите ENTER для запуска процесса зарядки.


Во время зарядки на экране будет отображаться тип аккумулятора и количество банок (LP 3s) подаваемый ток зарядки (в А), текущее напряжение (11.38V), время зарядки (CHG 000:01), заряженная емкость в mAh (00000). После окончания зарядки ЗУ подаст звуковой сигнал и автоматически перестанет подавать напряжение на АКБ.


- После окончания зарядки отключите АКБ и выключите ЗУ из розетки.

LiFePO4

Литий-фосфатные аккумуляторы обладают самой высокой устойчивостью к отрицательным температурам. Напряжение на элемент составляет 3.3 Вольта. Могут заряжаться всеми типами ЗУ.

Процесс зарядки
1. Убедитесь, что перед вами LiFePO4, посмотрев на этикетку, упаковку или оплетку аккумулятора.


2. Простое ЗУ

Простое ("тупое") зарядное устройство очень редко встречается в природе для LiFePo4 аккумуляторов. По этой причине подробно рассматривать его мы не будем, ограничившись лишь списком порядка действий:

- Убедитесь, что зарядное устройство предназначено для заряжания аккумуляторов LiFe (надпись на упаковке)

- Включите зарядное устройство в сеть

- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

- Засеките время зарядки. Исходите из формулы: емкость АКБ делённая на ток зарядки ЗУ.
Например, аккумулятор с емкостью 1.1 Ah (1100 mAh) при использовании ЗУ с током заряда 0.25 A (250 mAh) нужно заряжать 4 с половиной часа.
1.1 A (1100 mAh) / 0.25 A (250 mAh) = 4.4 часов

- При наборе полной емкости аккумулятор ощутимо нагреется. По истечению срока зарядки отключите его от ЗУ. Не допускайте перезаряда АКБ, иначе он будет поврежден.

3. Полуавтоматическое ЗУ (на примере IPower IP 2020)

- Убедитесь, что перед Вами подходящее для LiPo или LiIon зарядное устройство (по надписи на этикетке).


- Включите зарядное устройство в сеть

 

- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ


- Установите нужный тип аккумулятора, нажав соответствующую кнопку «LiFe»


- Следите за индикацией зарядного устройства. Как правило, на корпусе ЗУ написано, какой индикатор что означает. На данном конкретном примере есть три индикатора - светодиода, каждый из которых отвечает за свой тип аккумуляторной батареи. 
Постоянный свет диода означает ожидание (без подключенного АКБ) либо полную зарядку аккумулятора.
Мигающий свет значит, что аккумуляторная батарея находится в процессе зарядки.
Быстро мигающая лампочка сигнализирует об ошибке зарядки (неисправность ЗУ либо АКБ).



- По окончанию зарядки отсоедините АКБ от зарядного устройства и выключите последнее из сети.

4. Программируемое ЗУ (на примере SkyRC IMax B6)


- Включите зарядное устройство в сеть при помощи подходящего блока питания (приобретается отдельно)

 

- Подключите разъем АКБ к разъему ЗУ

 

- Подключите балансировочный разъем. Это необходимо для равномерной зарядки всех банок.


- Задайте необходимые параметры зарядки:

Выберите тип батареи «LiFe» нажимая кнопки «Stop» и «<», нажмите «Enter».
*Если у вас отсутствует заданный режим «LiFe», а установлен «LiPo», выберите кнопками «Stop» и «<» опцию USER SET PROGRAM, нажмите «Enter»

 

Установите тип элементов - нажмите «Start», кнопками «<» и «>» выберите «LiFe», нажмите «Enter» и вернитесь в меню нажав клавишу «Stop»

 

В меню выберите режим LiFe BATT, нажмите «Enter»


Выберите необходимый ток заряда A (в амперах) и количество элементов S (банок) в АКБ при помощи кнопок Status и Start исходя из параметров аккумулятора.
В нашем случае для аккумулятора LiFePO4 9.9V 1100mAh устанавливаем значение в 1.1 А и 9.9 В (3 элемента).
После установки параметров нажмите и удерживайте «Enter»до появления надписи BATTERY CHECK

 

После проверки аккумуляторной батареи (BATTERY CHECK) ЗУ покажет экран с количеством элементов. Нажмите «Enter» для старта процесса зарядки.

Во время зарядки на экране будет отображаться тип аккумулятора и количество банок (Li3s) подаваемый ток зарядки (в А), текущее напряжение (10.40V), время зарядки (CHG 000:28), заряженная емкость в mAh (00008). После окончания зарядки ЗУ подаст звуковой сигнал и автоматически перестанет подавать напряжение на АКБ.


- После окончания зарядки отключите АКБ и выключите ЗУ из розетки.


© "Планета Страйкбола", 2018 
Частичная или полная публикация материала без указания авторства запрещена.



Заряжаем автомобильный аккумулятор правильно

Проблема разрядившегося аккумулятора периодически возникает у каждого автовладельца. Если Вы купили автомобиль у официального дилера (к примеру, в ГК FAVORIT MOTORS), обращайтесь в дилерские центры: как правило, решение проблем с аккумулятором входит в перечень сервисного обслуживания. Но иногда возникают ситуации, когда необходимо срочно зарядить аккумулятор самостоятельно. При этом даже у опытного автолюбителя может возникнуть немало вопросов: обязательно ли снимать аккумулятор с машины, как это проще всего сделать, какими зарядными устройствами пользоваться, как правильно зарядить аккумулятор автомобиля с точки зрения безопасности? Рассмотрим данные моменты более подробно.

Зарядные устройства

Заряжают автомобильные аккумуляторы постоянным током. Зарядное устройство (выпрямитель) преобразует переменный ток в постоянный. Большинство устройств оснащено регулировочным переключателем для зарядки на 12 и 24 В, а также регулятором силы тока и напряжения.

При зарядке аккумулятора на 12 В устройство должно обеспечивать на выходе напряжение в пределах 16 В, иначе устройство будет работать неэффективно и не обеспечит зарядку на 100%. Независимо от конфигурации и мощности любое зарядное устройство включает в себя электрический провод с вилкой, преобразователь тока и два выходных провода с маркировками «–» и «+».

Зарядка аккумулятора на автомобиле

Если полная зарядка батареи занимает продолжительный период, а Вы ограничены во времени, можно обойтись подзарядкой аккумулятора на автомобиле. Достаточно, чтобы заряда хватило на один запуск двигателя, остальной заряд батарея доберет за счет использования генератора при движении.

Снимаем оба провода с клемм батареи и подсоединяем провода зарядного устройства в соответствии с маркировкой: «–» на массовую клемму и «+» на плюсовую. Установите регулятор напряжения на максимальное значение и включите примерно на 20 минут. Помните, что сначала необходимо присоединять провода, а лишь затем включать в сеть.

Через 20 минут отсоедините зарядное устройство и присоедините автомобильные провода к клеммам. После этого попытайтесь завести двигатель. Если реле подзарядки в автомобиле работает исправно, амперметр покажет величину зарядного тока, поступающего в аккумулятор на больших оборотах двигателя. Дальше заряжать аккумулятор будет генератор.

Автономная зарядка

Занесите аккумулятор в сухое помещение (желательно в гараж, но в самом крайнем случае — на балкон или в комнату с открытыми окнами). Присоедините плюс к плюсу и минус к минусу. Затем поставьте регулятор тока на минимальный показатель, включите устройство в сеть и оставьте заряжаться примерно на 8–10 часов (оптимальный вариант — на ночь). После проверьте положение стрелки зарядного устройства. Если она показывает «0», значит зарядка завершена. Не забудьте протереть аккумулятор сухой тряпкой, если на нем после зарядки выступили капли конденсата.

Требования безопасности

Все работы по обслуживанию аккумуляторных батарей требуют предельной осторожности, ведь в банках находится кислота. Обязательно используйте резиновые перчатки, особенно при замере плотности электролита.

В момент зарядки в банках аккумулятора происходят интенсивные химические реакции, сопровождающиеся выделением сернистого газа, арсина, хлороводорода и других токсичных веществ. Поэтому аккумулятор лучше не заряжать в гараже или на балконе, а если такой возможности нет, то открывать настежь окна и хорошо проветривать помещение после зарядки.

Прохождение электрического тока от зарядного устройства через электролит аккумулятора сопровождается обильным выделением водорода. Соединение его с кислородом в пропорции 2 к 1 образует гремучую смесь, которая может взорваться даже от незначительной искры. 


Как работают аккумуляторные батареи - научный класс [видео 2021 года]

Компоненты батареи

Батарея - это электрохимический элемент или серия элементов, в которых участвуют электрохимические окислительно-восстановительные реакции, называемые окислением и восстановлением. Окисление - это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, теряет один или несколько электронов. Этот процесс окисления приводит к увеличению общего заряда вещества. С другой стороны, восстановление - это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, приобретает один или несколько электронов.Этот процесс восстановления приводит к уменьшению общего заряда вещества. Мнемоника, которая часто используется для запоминания окисления и восстановления, - это OIL RIG :

O xidation I s около L oss электронов и R eduction I s около G ain электронов

Электрохимическая ячейка состоит из трех основных частей, которые включают два электрода (анод и катод) и электролит. Анод , или отрицательный электрод, обычно представляет собой металл или какой-либо сплав.Катод , или положительный электрод, обычно представляет собой оксид или сульфид металла. Электроды являются проводниками электричества, но никогда не делаются из одних и тех же проводящих материалов. Электролит - это ионный проводник, разделяющий два электрода. Это среда, через которую происходит перенос ионов между анодом и катодом. Серная кислота - это обычный электролит, который содержится в аккумуляторных батареях.

Изображение батареи

Процесс разрядки

Возвращаясь к нашему открытому примеру, Фред не смог поговорить со своим боссом с первой попытки, потому что батарея его телефона уже была разряжена.Во время разряда аккумулятор работает как гальванический элемент, в котором химическая энергия преобразуется в электрическую.

Процесс разряда в аккумуляторе

Ионы электролита реагируют с атомами в аноде, что приводит к накоплению электронов, вызывая отрицательный заряд анода. На катоде химические реакции с электролитами вызывают расходование электронов, в результате чего катод становится положительным.Поэтому у нас слишком много электронов на аноде и мало электронов на катоде. Электроны будут стремиться перемещаться от отрицательного участка с более высоким потенциалом к ​​положительному участку с более низким потенциалом, то есть от анода к катоду. У нас возникнет соблазн сказать, что движение электронов будет происходить непосредственно от анода к катоду внутри элемента, но электролит действует как барьер. Итак, как будут двигаться электроны? Это можно сделать только с помощью внешней цепи, подключив электрический провод снаружи между анодом и катодом.Анод подвергается окислению, так как происходит потеря электронов, тогда как катод подвергается восстановлению, когда происходит усиление электронов. Также через электролит проходит поток отрицательных ионов от места восстановления к месту окисления.

Процесс подзарядки

Помните из нашего раннего примера, что Фред, наконец, смог поговорить со своим боссом после того, как зарядил аккумулятор своего телефона, подключив его к розетке? Здесь процессы окисления и восстановления, которые происходили во время разряда, теперь меняются местами, так что электрическая энергия преобразуется обратно в химическую энергию.

Процесс зарядки в аккумуляторе

Во время зарядки аккумулятор работает как электролитический элемент. Когда ячейка подключена к внешнему источнику энергии, электроны на катоде вынуждены возвращаться к аноду. Происходит движение электронов от внешнего источника питания к аноду. С другой стороны, электроны удаляются с катода.

И снова электроны связываются с ионом в аноде, тем самым позволяя заряжать батарею.Когда аккумулятор полностью заряжен, на аноде имеется избыток электронов, что придает ему отрицательный заряд, и дефицит на катоде, придающий ему положительный заряд, что приводит к разности потенциалов на элементе.

Факторы, влияющие на срок службы батареи

Давайте рассмотрим три основных фактора, которые могут повлиять на срок службы аккумуляторной батареи.

1. Температура

После того знаменитого происшествия в понедельник Фред решил хранить батарейки в морозильной камере, когда они не используются.Не волнуйтесь, он не сошел с ума! Скорость химической реакции фактически увеличивается с температурой. Это означает, что при более низких температурах скорость саморазряда батарей снижается.

2. Cyclic Life

Аккумуляторы не вечны. Аккумулятор выполняет цикл , когда он заряжается и разряжается один раз. Со временем повторение этого процесса приводит к появлению дефектов и неровностей на металлической поверхности, тем самым препятствуя ее правильному окислению.Электроны больше не могут проходить через цепь, и батарея умирает. Более новые батареи могут длиться тысячи циклов зарядки.

3. Перезаряд

Перезарядка может повредить электроды и сократить срок службы. Умные зарядные устройства можно использовать, чтобы узнать, когда аккумулятор полностью заряжен, и прекратить зарядку.

Резюме урока

Давайте сделаем несколько минут, чтобы повторить то, что мы узнали.

Аккумулятор или вторичный аккумулятор - это аккумулятор, который можно перезаряжать и использовать много раз.Зарядка и разрядка аккумуляторов связаны с окислительно-восстановительной химией, в которой окисление - это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, теряет один или несколько электронов, а восстановление - это процесс, в котором вещество, участвующее в химической реакции, получает один или больше электронов. Мы также восстановили компоненты батареи, в том числе анод , или отрицательный электрод; и катод , или положительный электрод; и электролит , который представляет собой ионный проводник, разделяющий два электрода.

Разрядка аккумулятора включает преобразование химической энергии в электрическую. Электроны движутся по внешней цепи от анода (отрицательный электрод) к катоду (положительный электрод). Окисление происходит на аноде, а восстановление происходит на катоде.

При подзарядке аккумулятора электрическая энергия преобразуется в химическую. Во время перезарядки происходит движение электронов от внешнего источника питания к аноду, а с другой стороны электроны удаляются с катода.

Наконец-то мы узнали, что срок службы батареи зависит от температуры, при которой она используется; его циклический срок службы, в котором цикл - это когда он заряжается и разряжается один раз; и независимо от того, завышена ли она.

Как работают зарядные устройства?

Как работают зарядные устройства? - Объясни это

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 апреля 2021 г.

Power to go - разве аккумуляторы не великолепны? Проблема в том, что они хранят только фиксированное количество электрического заряда перед разрядкой, обычно не более неудобные времена.Если вы используете аккумуляторные батареи, это меньше проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, подключите и вставьте Через несколько часов они как новенькие и снова готовы к использованию. Типичный аккумулятор можно заряжать сотни раз, может длиться вы любите от трех-четырех лет до десяти или более лет, и будете вероятно сэкономите сотни долларов на покупке расходных материалов (так что это отлично подходит для окружающей среды). Но насколько хорошо твои батареи производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете их.Вот почему достойное зарядное устройство так же важно, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство и как работает это работает? Давайте посмотрим поближе!

Artwork: Зачем использовать сотни батареек один раз, если можно использовать одну батарею сотни раз заправив его электрическим зарядом? Перезаряжаемые батареи для начала стоят немного дороже, но, относитесь к ним осторожно, и они сэкономят вам состояние за долгие годы их жизни. Они намного лучше для окружающей среды.

Что такое батарейки и как они работают?

Фото: Обычные батареи (например, эта бытовая угольно-цинковая батарея). не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь их перезаряжать.если ты Не любите угольно-цинковые батареи, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите аккумуляторные.

Если вы читали нашу основную статью о батареях, вы будете знать все об этих портативных источниках питания растения. Пример того, что ученые называют электрохимией, они используют силу химии для высвобождения накопленной электроэнергии очень постепенно.

Что происходит внутри типичной батареи - например, в фонарике? Когда вы нажимаете выключатель питания, вы дает зеленый свет химическим реакциям внутри батареи.Когда ток начинает течь, ячейки (энергогенерирующие отсеки) внутри батареи начинают превращаться в поразительные, но совершенно невидимые пути. Химические вещества, из которых состоят их компоненты заставляют себя переставлять. Внутри каждой ячейки химическое реакции происходят с участием двух электрических клемм (или электроды) и химикат, известный как электролит которые их разделяют. Эти химические реакции вызывают появление электронов ( крошечные частицы внутри атомов, переносящие электричество), чтобы перекачивать цепь, к которой подключен аккумулятор, обеспечивающий питание фонарик.Но элементы внутри батареи содержат только ограниченное количество химикатов, поэтому реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химикаты истощается, реакции останавливаются, электроны перестают течь через внешняя цепь, аккумулятор практически разряжен - и лампа гаснет. вне.

Это плохие новости. Хорошая новость заключается в том, что если вы используете аккумулятор, вы можете заставьте химические реакции протекать в обратном направлении с помощью зарядного устройства. Зарядка аккумулятора - полная противоположность его разрядке: где разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее восстановив исходные химические вещества батареи.В Теоретически заряжать и разряжать аккумулятор можно любым количество раз; на практике даже аккумуляторные батареи разлагаются со временем, и в конечном итоге наступает момент, когда они больше не готов хранить заряд. На этом этапе вы должны утилизировать их или выкинь их.

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство "быстрой зарядки" предназначено для зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никадовых) аккумулятора за пять часов или одна батарея RX22 квадратной формы за 16 часов.Его легко использовать, и так же легко использовать неправильно: он не выключается, когда аккумуляторы полностью заряжены и нечего сообщит вам, когда зарядка завершится. С таким зарядным устройством аккумуляторы заряжаются это полные догадки.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая электрический ток через батареи в течение некоторого времени в надежде, что элементы внутри удерживайте часть энергии, проходящей через них. Это примерно где сходство зарядных устройств начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо постоянный ток и подавайте его на батареи, пока не отключите их.Забудьте, и вы перезарядите батареи; снимите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их достаточно, так что они разойдутся быстрее. Более качественные зарядные устройства используют гораздо более низкий, более щадящий «струйный» заряд (возможно, 3–5 процентов от максимального номинального тока аккумулятора) на более длительный срок. промежуток времени.

Батареи

чем-то похожи на чемоданы: чем больше вы кладете, тем сложнее упаковать еще - и тем дольше это займет. Это легко понять, если вспомнить, что зарядка аккумулятора, по сути, включает обращая вспять химические реакции, которые происходят при его разряде.В аккумуляторе ноутбука например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомы, у которых отсутствуют электроны) назад и вперед, от одного электрода (где их много) к другому электроду (где их мало). Поскольку все ионы несут положительный заряд, вначале их легче переместить к «пустому» электроду. В виде они начинают накапливаться там, становится все труднее упаковать их больше, что усложняет работу на более поздних этапах зарядки, чем на более ранних.

График: Аккумуляторы труднее заряжать на более поздних стадиях.Зарядка последних 25 процентов батареи (оранжевая область) может занять столько же времени, как и первых 75 процентов (желтая область). Об этом стоит помнить, если вы имеете ограниченное время для зарядки аккумулятора и беспокоитесь, что это займет слишком много времени: возможно, вы сможете зарядить его на полпути за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезарядка обычно хуже, чем недозаряд. Если аккумуляторы полностью заряжены и вы не выключайте зарядное устройство, придется избавиться от лишних энергию, которую вы им даете.Они делают это, нагревая и создавая повышенное давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или газ, да еще и взорваться. (Думайте о перезарядке как о переваривании аккумулятор, и вы можете просто помнить, чтобы не делать этого!)

Фото: Innovations Battery Manager, популярный в 1990-х годах, продавался как интеллектуальное зарядное устройство, способное заряжать даже обычные угольно-цинковые и щелочные батареи. Справа: цифровой дисплей показывал напряжение каждой батареи во время зарядки (в данном случае 1.39 вольт). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии была батарея (сколько еще раз вы могли бы ее зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но были разные мнения от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются через заданный период времени, хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или недозаряд, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех типов причины (сколько заряда держала батарея вначале, насколько она горячая сколько ей лет, работает ли одна ячейка лучше других, и так далее).Лучшие зарядные устройства работают грамотно, используя электронные схемы на основе микрочипов, чтобы определить, сколько заряда хранятся в батареях, выясняя такие вещи, как изменения в напряжение батареи (технически называемое дельта V или ΔV) и температура элемента (дельта T или ΔT), когда зарядка, вероятно, будет "завершена", а затем отключение тока или переход на малую капельную зарядку на подходящее время; теоретически невозможно перезарядить интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторных батарей

Еще больше усложняет ситуацию то, что разные типы аккумуляторных батарей лучше всего реагируют на разные типы зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа аккумулятора, может не работают с другим.

Никелевые батареи

фотографий. Электрическая зубная щетка обычно содержит никадовые или никель-металлгидридные батареи и медленно или капельно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

кадмий никель (также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший аккумуляторные батареи известного типа, лучше всего реагируют на быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи

изготовлены по новейшей технологии и выглядят точно то же, что и никады, но обычно они дороже, потому что в них можно хранить больше заряда (указано на упаковке аккумулятора как более высокий рейтинг) в мАч или миллиампер-часах).NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на большой ток в течение нескольких часов, риск перегрева), медленный заряжен (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой заряжены (с намного меньшим током, чем у nicad), но они должны действительно заряжать только зарядным устройством NiMH: быстрое зарядное устройство nicad может привести к перезарядке никель-металлгидридных аккумуляторов.

Эксперты расходятся во мнениях относительно того, испытывают ли никелевые батареи так называемый эффект памяти. Это хорошо известное явление, когда не удается разрядить никелевый аккумулятор перед зарядкой (когда вы "доливаете" частично разряженный аккумулятор с помощью быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые уменьшают аккумулятор будет принимать в будущем большой заряд.Некоторые люди клянутся усилие памяти реально; другие также настаивают на том, что это миф. Настоящее объяснение явного эффекта памяти таково: понижение напряжения , когда аккумулятор не был полностью разряжен перед временной зарядкой «думает», что у него более низкое напряжение и меньшая емкость для хранения заряда, чем должно быть. Эксперты по аккумуляторным батареям настаивают на том, что эту проблему можно решить с помощью зарядки и разрядки. аккумулятор полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что никелевые батареи необходимо «заправлять». (полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый батарейки из упаковки.

Как долго нужно заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много батарей разных размеров и типов: в большей батарее больше химикатов, поэтому она может накапливать больше энергии и отпустить на более длительный срок; батареи большего размера также обычно содержат больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение. и ток для питания более крупных вещей (более яркие лампы для фонарей или более мощные двигатели). Точно так же большие аккумуляторные батареи нуждаются в более длительной зарядке.Чем больше энергии вы ожидаете получить от аккумуляторной батареи (чем дольше вы ожидаете, что он прослужит), тем дольше вам нужно его заряжать (или тем выше ток зарядки, который вам понадобится). Основной закон физики, называемой сохранением энергии, говорит нам вы не можете получить от батареи больше энергии, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны ставить заряд "на ночь", не обращая особого внимания на то, как именно что это значит - но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы заряжаете их нужное количество часов.Как долго это длится? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете батареи, которых не было в комплекте с зарядным устройством. Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелкими буквами) рекомендуемый ток зарядки и время зарядки. Если у вас есть базовое зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако помните, что мы говорили в другом месте о согласовании зарядного устройства с батареями.

Фото: Аккумуляторная наука - это не ракетостроение - заряжать аккумуляторные батареи легко, если вы будете следовать инструкциям, обычно написанным на батареях или на упаковке, в которой они поставлялись.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора на никелевой основе имеют совершенно разные рекомендации:

  1. Вверху бело-зеленая батарея nicad рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (ток в шесть раз выше) всего за два часа (2 часа). Полный заряд, идущий в батарею, равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–900 мАч. Сама батарея заявляет, что ее емкость равна 0.65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100 процентов эффективен: аккумулятор не будет поглощать всю электрическую энергию, проходящую через него. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое может поглотить аккумулятор, находятся в одном и том же парке.
  2. Посередине серебряный никель-металлгидридный аккумулятор рекомендует заряд 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея утверждает, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
  3. Внизу зелено-оранжевый NiMH аккумулятор рекомендует заряд 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч.Емкость аккумулятора чуть ниже (970 мАч).

Литий-ионные батареи

Литий-ионные аккумуляторные батареи

обычно встраиваются в такие устройства, как сотовые телефоны, Mp3-плееры, цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они поставляются со своими зарядными устройствами, которые автоматически распознают при зарядке завершено и отключите питание в нужное время. Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, если напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны никогда не работать в таких условиях.Если напряжение становится слишком низкий (если аккумулятор разряжается слишком сильно во время использования), прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким (во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Хотя литий-ионные батареи не проявляют эффекта памяти, они разлагаются по мере того, как они стареют. Типичный симптом старения - постепенная разрядка промежуток времени (может, час или около того), за которым следует внезапное драматическое, и после этого совершенно неожиданное отключение прибора. Узнайте больше о том, как работают литий-ионные батареи.

Фото: Защищенное от идиотов зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов фотоаппарата. Когда аккумулятор требует зарядки, камера заранее предупреждает вас. Просто извлеките аккумулятор (очень просто для цифровой камеры), вставьте отдельное зарядное устройство, и световой индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, станет зеленым. Весь процесс происходит автоматически и безопасно: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство прекращает зарядку до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, самые тяжелые и самые старые аккумуляторные батареи получили свое название от (разбавленный) серно-кислотный электролит и электроды на основе свинца. Они самые нам знакомы как автомобильные аккумуляторы (начальная энергия обеспечивает довести двигатель автомобиля до того, как начнет гореть газ), хотя немного другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также используются в таких вещах, как гольф багги и электрические инвалидные коляски.

Фото: Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы были первоначально разработаны в 19 веке, задолго до появления технологий перезарядки на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные батареи

популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшие себя технологии. восходит к середине 19 века. Обычно они длятся несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо они поддерживаются - другими словами, заряжаются и разряжаются. Они действительно заряжаются довольно долго (обычно до 16 часов - в несколько раз дольше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести к тенденции к недозаряду (если у вас нет времени правильно зарядить их перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставите их на зарядку и забудете о них).Недозаряд, зарядка с неправильным напряжением или неиспользование аккумуляторов вызывает проблему, известную как сульфатирование (образование твердых кристаллов сульфата свинца), а перезаряд вызывает коррозию (необратимая деградация положительной свинцовой пластины из-за окисления, аналогично ржавлению железа и стали. ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотной батареи. Перезарядка также имеет тенденцию к разложению электролита, разлагая воду (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и, следовательно, теряются в батарее.Это делает кислоту более сильной и с большей вероятностью атакует пластины, что снизит производительность аккумулятора. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени в такие батареи необходимо доливать дистиллированную воду (не обычную воду), чтобы поддерживать кислоту в оптимальном состоянии и на достаточно высоком уровне, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Разные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях. в основном подходит для разных типов батарей.Первое правило зарядка аккумулятора - это зарядное устройство, предназначенное для одного типа аккумулятора. может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но вы не должны заряжать NiMH аккумуляторы с зарядным устройством nicad. Многие современные аккумуляторные бытовая техника и гаджеты, например ноутбуки, MP3-плееры и сотовые телефоны - при покупке приходят с их собственным специальным зарядным устройством, так что вы не нужно беспокоиться о согласовании зарядного устройства с аккумулятором. Но если вы покупаете в магазине пачку обычных аккумуляторных батарей, это важно, чтобы вы купили аккумуляторы, подходящие к имеющемуся у вас зарядному устройству или замените зарядное устройство соответствующим образом.Обратите внимание на напряжение и ток, которые требуются батареи (это будет указано на упаковке с батареями или на сами аккумуляторы) обязательно выбирайте зарядное устройство с правильным напряжение и ток, чтобы идти с ними, и заряд для правильного количество времени. Если вы хотите купить себе аккумулятор батарейки, но вы не совсем уверены, как подобрать батарейки и зарядное устройство, выберите комбинированный набор, в котором вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство. в той же упаковке.

Фото: Подбор аккумулятора к зарядному устройству.По мере того, как мир переходит на более экологически чистые электромобили с батарейным питанием, нам потребуется гораздо больше правильно оборудованные, удобно расположенные зарядные станции. В нем используются фотоэлектрические солнечные элементы (в навесе) для зарядки автомобилей, припаркованных ниже. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL.

На сколько хватает заряда аккумуляторных батарей?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы относитесь к ним, храните и используете. Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и литий-ионные) обычно служат сотни «циклов». (вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать что угодно от нескольких лет достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио.Лечится хорошо, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно годны для тысяч циклов и могут легко прослужить 5–10 лет в машине, которую водят каждый день. Но если оставить аккумуляторные батареи в продукте, которым вы почти никогда не пользуетесь, никогда не заряжайте и не разряжайте их, не перезаряжайте их, дайте им перегреться или храните их в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете Заметьте, что литий-ионный аккумулятор какое-то время разряжается нормально, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряжается очень быстро.Если вы используете аккумуляторы NiCd или NIMH в таких вещах, как фонарики, вы увидите, что емкость очень постепенно снижается, и необходимость подзарядки возникает гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению времени автономной работы

Как добиться максимальной отдачи от аккумуляторов? Вот несколько полезных советов, которые я нашел прочитав различные веб-сайты экспертов по аккумуляторным батареям:

  1. Аккумуляторы работают лучше всего при регулярном использовании. Не оставляй их сидеть в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
  2. Эксперты по аккумуляторным батареям предлагают «привести в состояние» или «восстановить». ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться. существенно перед подзарядкой, если можете (хотя полностью разряжать их не нужно).
  3. Совместите зарядное устройство с аккумуляторами. Например, используйте NiMH зарядное устройство для NiMH аккумуляторов. и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и ток.
  4. Не перезаряжайте батареи. Вы их повредите.
  5. Не позволяйте батареям становиться слишком горячими или слишком холодными во время зарядки, хранения и т. Д. или использовать (это вредит им).Во время зарядки они нагреваются, но если сильно нагреются, значит, что-то не так.
  6. Не экономьте на покупке приличного интеллектуального зарядного устройства. Ваших батареек хватит на много дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
  7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему прибору. Например, инструкции, прилагаемые к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его "пристыкован" (сидит на зарядном устройстве), непрерывная зарядка, все время не используется. Если вы этого не сделаете, вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы вполне можете сократить срок службы батареи.
  8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите за привычку позволяя ему работать от батареи, возможно, один раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает продлить срок службы вашей батареи.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие из них перезаряжаемые просто глядя. Из показанных здесь батарей можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные батареи; остальные - одноразовые.Большой литий-ионный аккумулятор серебристого цвета слева от ноутбука, а меньший (справа) - от iPod. Никель-кадмиевые батареи представляют собой универсальные перезаряжаемые аккумуляторы, которые подходят для универсальных аккумуляторных батарей. зарядное устройство, такое как на самом верхнем фото.

Если вам понравилась эта статья ...

... вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

статей

  • Стеклянная батарея, которая становится все лучше? Марка Андерсона.IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г. Нарушают ли батареи, улучшающиеся со временем, основной закон физики?
  • Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая батарея Redox-⁠Flow, созданная З. Гэри Янгом. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Станут ли VRFB следующим большим достижением в аккумуляторных технологиях?
  • «Потенциальные опасности на обоих концах жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов», автор Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных батарей.
  • Сильный химический коктейль с недостатком Мэтью Уолджана.The New York Times, 17 января 2013 г. Риск возгорания вызывает все большую озабоченность, поскольку литий-ионные батареи становятся все более распространенным явлением.
  • Перезаряжаемые аккумуляторы, наносимые распылением, могут хранить энергию где угодно, Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превратить компоненты аккумуляторов в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для хранения электрической энергии.
  • Вирусная батарея может «приводить в действие автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института построили новую мощную батарею от вирусов.
  • Батарея, которая «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г.Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может значительно сократить время зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2021.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Зарядные устройства. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте...

Как работают зарядные устройства?

Как работают зарядные устройства? - Объясни это

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 апреля 2021 г.

Power to go - разве аккумуляторы не великолепны? Проблема в том, что они хранят только фиксированное количество электрического заряда перед разрядкой, обычно не более неудобные времена. Если вы используете аккумуляторные батареи, это меньше проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, подключите и вставьте Через несколько часов они как новенькие и снова готовы к использованию.Типичный аккумулятор можно заряжать сотни раз, может длиться вы любите от трех-четырех лет до десяти или более лет, и будете вероятно сэкономите сотни долларов на покупке расходных материалов (так что это отлично подходит для окружающей среды). Но насколько хорошо твои батареи производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете их. Вот почему достойное зарядное устройство так же важно, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство и как работает это работает? Давайте посмотрим поближе!

Artwork: Зачем использовать сотни батареек один раз, если можно использовать одну батарею сотни раз заправив его электрическим зарядом? Перезаряжаемые батареи для начала стоят немного дороже, но, относитесь к ним осторожно, и они сэкономят вам состояние за долгие годы их жизни.Они намного лучше для окружающей среды.

Что такое батарейки и как они работают?

Фото: Обычные батареи (например, эта бытовая угольно-цинковая батарея). не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь их перезаряжать. если ты Не любите угольно-цинковые батареи, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите аккумуляторные.

Если вы читали нашу основную статью о батареях, вы будете знать все об этих портативных источниках питания растения.Пример того, что ученые называют электрохимией, они используют силу химии для высвобождения накопленной электроэнергии очень постепенно.

Что происходит внутри типичной батареи - например, в фонарике? Когда вы нажимаете выключатель питания, вы дает зеленый свет химическим реакциям внутри батареи. Когда ток начинает течь, ячейки (энергогенерирующие отсеки) внутри батареи начинают превращаться в поразительные, но совершенно невидимые пути. Химические вещества, из которых состоят их компоненты заставляют себя переставлять.Внутри каждой ячейки химическое реакции происходят с участием двух электрических клемм (или электроды) и химикат, известный как электролит которые их разделяют. Эти химические реакции вызывают появление электронов ( крошечные частицы внутри атомов, переносящие электричество), чтобы перекачивать цепь, к которой подключен аккумулятор, обеспечивающий питание фонарик. Но элементы внутри батареи содержат только ограниченное количество химикатов, поэтому реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химикаты истощается, реакции останавливаются, электроны перестают течь через внешняя цепь, аккумулятор практически разряжен - и лампа гаснет. вне.

Это плохие новости. Хорошая новость заключается в том, что если вы используете аккумулятор, вы можете заставьте химические реакции протекать в обратном направлении с помощью зарядного устройства. Зарядка аккумулятора - полная противоположность его разрядке: где разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее восстановив исходные химические вещества батареи. В Теоретически заряжать и разряжать аккумулятор можно любым количество раз; на практике даже аккумуляторные батареи разлагаются со временем, и в конечном итоге наступает момент, когда они больше не готов хранить заряд.На этом этапе вы должны утилизировать их или выкинь их.

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство "быстрой зарядки" предназначено для зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никадовых) аккумулятора за пять часов или одна батарея RX22 квадратной формы за 16 часов. Его легко использовать, и так же легко использовать неправильно: он не выключается, когда аккумуляторы полностью заряжены и нечего сообщит вам, когда зарядка завершится. С таким зарядным устройством аккумуляторы заряжаются это полные догадки.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая электрический ток через батареи в течение некоторого времени в надежде, что элементы внутри удерживайте часть энергии, проходящей через них. Это примерно где сходство зарядных устройств начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо постоянный ток и подавайте его на батареи, пока не отключите их. Забудьте, и вы перезарядите батареи; снимите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их достаточно, так что они разойдутся быстрее.Более качественные зарядные устройства используют гораздо более низкий, более щадящий «струйный» заряд (возможно, 3–5 процентов от максимального номинального тока аккумулятора) на более длительный срок. промежуток времени.

Батареи

чем-то похожи на чемоданы: чем больше вы кладете, тем сложнее упаковать еще - и тем дольше это займет. Это легко понять, если вспомнить, что зарядка аккумулятора, по сути, включает обращая вспять химические реакции, которые происходят при его разряде. В аккумуляторе ноутбука например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомы, у которых отсутствуют электроны) назад и вперед, от одного электрода (где их много) к другому электроду (где их мало).Поскольку все ионы несут положительный заряд, вначале их легче переместить к «пустому» электроду. В виде они начинают накапливаться там, становится все труднее упаковать их больше, что усложняет работу на более поздних этапах зарядки, чем на более ранних.

График: Аккумуляторы труднее заряжать на более поздних стадиях. Зарядка последних 25 процентов батареи (оранжевая область) может занять столько же времени, как и первых 75 процентов (желтая область). Об этом стоит помнить, если вы имеете ограниченное время для зарядки аккумулятора и беспокоитесь, что это займет слишком много времени: возможно, вы сможете зарядить его на полпути за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезарядка обычно хуже, чем недозаряд. Если аккумуляторы полностью заряжены и вы не выключайте зарядное устройство, придется избавиться от лишних энергию, которую вы им даете. Они делают это, нагревая и создавая повышенное давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или газ, да еще и взорваться. (Думайте о перезарядке как о переваривании аккумулятор, и вы можете просто помнить, чтобы не делать этого!)

Фото: Innovations Battery Manager, популярный в 1990-х годах, продавался как интеллектуальное зарядное устройство, способное заряжать даже обычные угольно-цинковые и щелочные батареи.Справа: цифровой дисплей показывал напряжение каждой батареи при зарядке (в данном случае 1,39 вольт). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии была батарея (сколько еще раз вы могли бы ее зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но были разные мнения от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются через заданный период времени, хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или недозаряд, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех типов причины (сколько заряда держала батарея вначале, насколько она горячая сколько ей лет, работает ли одна ячейка лучше других, и так далее).Лучшие зарядные устройства работают грамотно, используя электронные схемы на основе микрочипов, чтобы определить, сколько заряда хранятся в батареях, выясняя такие вещи, как изменения в напряжение батареи (технически называемое дельта V или ΔV) и температура элемента (дельта T или ΔT), когда зарядка, вероятно, будет "завершена", а затем отключение тока или переход на малую капельную зарядку на подходящее время; теоретически невозможно перезарядить интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторных батарей

Еще больше усложняет ситуацию то, что разные типы аккумуляторных батарей лучше всего реагируют на разные типы зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа аккумулятора, может не работают с другим.

Никелевые батареи

фотографий. Электрическая зубная щетка обычно содержит никадовые или никель-металлгидридные батареи и медленно или капельно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

кадмий никель (также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший аккумуляторные батареи известного типа, лучше всего реагируют на быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи

изготовлены по новейшей технологии и выглядят точно то же, что и никады, но обычно они дороже, потому что в них можно хранить больше заряда (указано на упаковке аккумулятора как более высокий рейтинг) в мАч или миллиампер-часах).NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на большой ток в течение нескольких часов, риск перегрева), медленный заряжен (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой заряжены (с намного меньшим током, чем у nicad), но они должны действительно заряжать только зарядным устройством NiMH: быстрое зарядное устройство nicad может привести к перезарядке никель-металлгидридных аккумуляторов.

Эксперты расходятся во мнениях относительно того, испытывают ли никелевые батареи так называемый эффект памяти. Это хорошо известное явление, когда не удается разрядить никелевый аккумулятор перед зарядкой (когда вы "доливаете" частично разряженный аккумулятор с помощью быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые уменьшают аккумулятор будет принимать в будущем большой заряд.Некоторые люди клянутся усилие памяти реально; другие также настаивают на том, что это миф. Настоящее объяснение явного эффекта памяти таково: понижение напряжения , когда аккумулятор не был полностью разряжен перед временной зарядкой «думает», что у него более низкое напряжение и меньшая емкость для хранения заряда, чем должно быть. Эксперты по аккумуляторным батареям настаивают на том, что эту проблему можно решить с помощью зарядки и разрядки. аккумулятор полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что никелевые батареи необходимо «заправлять». (полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый батарейки из упаковки.

Как долго нужно заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много батарей разных размеров и типов: в большей батарее больше химикатов, поэтому она может накапливать больше энергии и отпустить на более длительный срок; батареи большего размера также обычно содержат больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение. и ток для питания более крупных вещей (более яркие лампы для фонарей или более мощные двигатели). Точно так же большие аккумуляторные батареи нуждаются в более длительной зарядке.Чем больше энергии вы ожидаете получить от аккумуляторной батареи (чем дольше вы ожидаете, что он прослужит), тем дольше вам нужно его заряжать (или тем выше ток зарядки, который вам понадобится). Основной закон физики, называемой сохранением энергии, говорит нам вы не можете получить от батареи больше энергии, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны ставить заряд "на ночь", не обращая особого внимания на то, как именно что это значит - но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы заряжаете их нужное количество часов.Как долго это длится? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете батареи, которых не было в комплекте с зарядным устройством. Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелкими буквами) рекомендуемый ток зарядки и время зарядки. Если у вас есть базовое зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако помните, что мы говорили в другом месте о согласовании зарядного устройства с батареями.

Фото: Аккумуляторная наука - это не ракетостроение - заряжать аккумуляторные батареи легко, если вы будете следовать инструкциям, обычно написанным на батареях или на упаковке, в которой они поставлялись.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора на никелевой основе имеют совершенно разные рекомендации:

  1. Вверху бело-зеленая батарея nicad рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (ток в шесть раз выше) всего за два часа (2 часа). Полный заряд, идущий в батарею, равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–900 мАч. Сама батарея заявляет, что ее емкость равна 0.65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100 процентов эффективен: аккумулятор не будет поглощать всю электрическую энергию, проходящую через него. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое может поглотить аккумулятор, находятся в одном и том же парке.
  2. Посередине серебряный никель-металлгидридный аккумулятор рекомендует заряд 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея утверждает, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
  3. Внизу зелено-оранжевый NiMH аккумулятор рекомендует заряд 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч.Емкость аккумулятора чуть ниже (970 мАч).

Литий-ионные батареи

Литий-ионные аккумуляторные батареи

обычно встраиваются в такие устройства, как сотовые телефоны, Mp3-плееры, цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они поставляются со своими зарядными устройствами, которые автоматически распознают при зарядке завершено и отключите питание в нужное время. Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, если напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны никогда не работать в таких условиях.Если напряжение становится слишком низкий (если аккумулятор разряжается слишком сильно во время использования), прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким (во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Хотя литий-ионные батареи не проявляют эффекта памяти, они разлагаются по мере того, как они стареют. Типичный симптом старения - постепенная разрядка промежуток времени (может, час или около того), за которым следует внезапное драматическое, и после этого совершенно неожиданное отключение прибора. Узнайте больше о том, как работают литий-ионные батареи.

Фото: Защищенное от идиотов зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов фотоаппарата. Когда аккумулятор требует зарядки, камера заранее предупреждает вас. Просто извлеките аккумулятор (очень просто для цифровой камеры), вставьте отдельное зарядное устройство, и световой индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, станет зеленым. Весь процесс происходит автоматически и безопасно: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство прекращает зарядку до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, самые тяжелые и самые старые аккумуляторные батареи получили свое название от (разбавленный) серно-кислотный электролит и электроды на основе свинца. Они самые нам знакомы как автомобильные аккумуляторы (начальная энергия обеспечивает довести двигатель автомобиля до того, как начнет гореть газ), хотя немного другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также используются в таких вещах, как гольф багги и электрические инвалидные коляски.

Фото: Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы были первоначально разработаны в 19 веке, задолго до появления технологий перезарядки на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные батареи

популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшие себя технологии. восходит к середине 19 века. Обычно они длятся несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо они поддерживаются - другими словами, заряжаются и разряжаются. Они действительно заряжаются довольно долго (обычно до 16 часов - в несколько раз дольше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести к тенденции к недозаряду (если у вас нет времени правильно зарядить их перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставите их на зарядку и забудете о них).Недозаряд, зарядка с неправильным напряжением или неиспользование аккумуляторов вызывает проблему, известную как сульфатирование (образование твердых кристаллов сульфата свинца), а перезаряд вызывает коррозию (необратимая деградация положительной свинцовой пластины из-за окисления, аналогично ржавлению железа и стали. ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотной батареи. Перезарядка также имеет тенденцию к разложению электролита, разлагая воду (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и, следовательно, теряются в батарее.Это делает кислоту более сильной и с большей вероятностью атакует пластины, что снизит производительность аккумулятора. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени в такие батареи необходимо доливать дистиллированную воду (не обычную воду), чтобы поддерживать кислоту в оптимальном состоянии и на достаточно высоком уровне, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Разные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях. в основном подходит для разных типов батарей.Первое правило зарядка аккумулятора - это зарядное устройство, предназначенное для одного типа аккумулятора. может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но вы не должны заряжать NiMH аккумуляторы с зарядным устройством nicad. Многие современные аккумуляторные бытовая техника и гаджеты, например ноутбуки, MP3-плееры и сотовые телефоны - при покупке приходят с их собственным специальным зарядным устройством, так что вы не нужно беспокоиться о согласовании зарядного устройства с аккумулятором. Но если вы покупаете в магазине пачку обычных аккумуляторных батарей, это важно, чтобы вы купили аккумуляторы, подходящие к имеющемуся у вас зарядному устройству или замените зарядное устройство соответствующим образом.Обратите внимание на напряжение и ток, которые требуются батареи (это будет указано на упаковке с батареями или на сами аккумуляторы) обязательно выбирайте зарядное устройство с правильным напряжение и ток, чтобы идти с ними, и заряд для правильного количество времени. Если вы хотите купить себе аккумулятор батарейки, но вы не совсем уверены, как подобрать батарейки и зарядное устройство, выберите комбинированный набор, в котором вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство. в той же упаковке.

Фото: Подбор аккумулятора к зарядному устройству.По мере того, как мир переходит на более экологически чистые электромобили с батарейным питанием, нам потребуется гораздо больше правильно оборудованные, удобно расположенные зарядные станции. В нем используются фотоэлектрические солнечные элементы (в навесе) для зарядки автомобилей, припаркованных ниже. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL.

На сколько хватает заряда аккумуляторных батарей?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы относитесь к ним, храните и используете. Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и литий-ионные) обычно служат сотни «циклов». (вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать что угодно от нескольких лет достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио.Лечится хорошо, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно годны для тысяч циклов и могут легко прослужить 5–10 лет в машине, которую водят каждый день. Но если оставить аккумуляторные батареи в продукте, которым вы почти никогда не пользуетесь, никогда не заряжайте и не разряжайте их, не перезаряжайте их, дайте им перегреться или храните их в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете Заметьте, что литий-ионный аккумулятор какое-то время разряжается нормально, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряжается очень быстро.Если вы используете аккумуляторы NiCd или NIMH в таких вещах, как фонарики, вы увидите, что емкость очень постепенно снижается, и необходимость подзарядки возникает гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению времени автономной работы

Как добиться максимальной отдачи от аккумуляторов? Вот несколько полезных советов, которые я нашел прочитав различные веб-сайты экспертов по аккумуляторным батареям:

  1. Аккумуляторы работают лучше всего при регулярном использовании. Не оставляй их сидеть в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
  2. Эксперты по аккумуляторным батареям предлагают «привести в состояние» или «восстановить». ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться. существенно перед подзарядкой, если можете (хотя полностью разряжать их не нужно).
  3. Совместите зарядное устройство с аккумуляторами. Например, используйте NiMH зарядное устройство для NiMH аккумуляторов. и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и ток.
  4. Не перезаряжайте батареи. Вы их повредите.
  5. Не позволяйте батареям становиться слишком горячими или слишком холодными во время зарядки, хранения и т. Д. или использовать (это вредит им).Во время зарядки они нагреваются, но если сильно нагреются, значит, что-то не так.
  6. Не экономьте на покупке приличного интеллектуального зарядного устройства. Ваших батареек хватит на много дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
  7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему прибору. Например, инструкции, прилагаемые к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его "пристыкован" (сидит на зарядном устройстве), непрерывная зарядка, все время не используется. Если вы этого не сделаете, вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы вполне можете сократить срок службы батареи.
  8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите за привычку позволяя ему работать от батареи, возможно, один раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает продлить срок службы вашей батареи.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие из них перезаряжаемые просто глядя. Из показанных здесь батарей можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные батареи; остальные - одноразовые.Большой литий-ионный аккумулятор серебристого цвета слева от ноутбука, а меньший (справа) - от iPod. Никель-кадмиевые батареи представляют собой универсальные перезаряжаемые аккумуляторы, которые подходят для универсальных аккумуляторных батарей. зарядное устройство, такое как на самом верхнем фото.

Если вам понравилась эта статья ...

... вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

статей

  • Стеклянная батарея, которая становится все лучше? Марка Андерсона.IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г. Нарушают ли батареи, улучшающиеся со временем, основной закон физики?
  • Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая батарея Redox-⁠Flow, созданная З. Гэри Янгом. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Станут ли VRFB следующим большим достижением в аккумуляторных технологиях?
  • «Потенциальные опасности на обоих концах жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов», автор Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных батарей.
  • Сильный химический коктейль с недостатком Мэтью Уолджана.The New York Times, 17 января 2013 г. Риск возгорания вызывает все большую озабоченность, поскольку литий-ионные батареи становятся все более распространенным явлением.
  • Перезаряжаемые аккумуляторы, наносимые распылением, могут хранить энергию где угодно, Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превратить компоненты аккумуляторов в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для хранения электрической энергии.
  • Вирусная батарея может «приводить в действие автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института построили новую мощную батарею от вирусов.
  • Батарея, которая «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г.Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может значительно сократить время зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2021.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Зарядные устройства. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте...

Как работают зарядные устройства?

Как работают зарядные устройства? - Объясни это

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 апреля 2021 г.

Power to go - разве аккумуляторы не великолепны? Проблема в том, что они хранят только фиксированное количество электрического заряда перед разрядкой, обычно не более неудобные времена. Если вы используете аккумуляторные батареи, это меньше проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, подключите и вставьте Через несколько часов они как новенькие и снова готовы к использованию.Типичный аккумулятор можно заряжать сотни раз, может длиться вы любите от трех-четырех лет до десяти или более лет, и будете вероятно сэкономите сотни долларов на покупке расходных материалов (так что это отлично подходит для окружающей среды). Но насколько хорошо твои батареи производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете их. Вот почему достойное зарядное устройство так же важно, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство и как работает это работает? Давайте посмотрим поближе!

Artwork: Зачем использовать сотни батареек один раз, если можно использовать одну батарею сотни раз заправив его электрическим зарядом? Перезаряжаемые батареи для начала стоят немного дороже, но, относитесь к ним осторожно, и они сэкономят вам состояние за долгие годы их жизни.Они намного лучше для окружающей среды.

Что такое батарейки и как они работают?

Фото: Обычные батареи (например, эта бытовая угольно-цинковая батарея). не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь их перезаряжать. если ты Не любите угольно-цинковые батареи, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите аккумуляторные.

Если вы читали нашу основную статью о батареях, вы будете знать все об этих портативных источниках питания растения.Пример того, что ученые называют электрохимией, они используют силу химии для высвобождения накопленной электроэнергии очень постепенно.

Что происходит внутри типичной батареи - например, в фонарике? Когда вы нажимаете выключатель питания, вы дает зеленый свет химическим реакциям внутри батареи. Когда ток начинает течь, ячейки (энергогенерирующие отсеки) внутри батареи начинают превращаться в поразительные, но совершенно невидимые пути. Химические вещества, из которых состоят их компоненты заставляют себя переставлять.Внутри каждой ячейки химическое реакции происходят с участием двух электрических клемм (или электроды) и химикат, известный как электролит которые их разделяют. Эти химические реакции вызывают появление электронов ( крошечные частицы внутри атомов, переносящие электричество), чтобы перекачивать цепь, к которой подключен аккумулятор, обеспечивающий питание фонарик. Но элементы внутри батареи содержат только ограниченное количество химикатов, поэтому реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химикаты истощается, реакции останавливаются, электроны перестают течь через внешняя цепь, аккумулятор практически разряжен - и лампа гаснет. вне.

Это плохие новости. Хорошая новость заключается в том, что если вы используете аккумулятор, вы можете заставьте химические реакции протекать в обратном направлении с помощью зарядного устройства. Зарядка аккумулятора - полная противоположность его разрядке: где разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее восстановив исходные химические вещества батареи. В Теоретически заряжать и разряжать аккумулятор можно любым количество раз; на практике даже аккумуляторные батареи разлагаются со временем, и в конечном итоге наступает момент, когда они больше не готов хранить заряд.На этом этапе вы должны утилизировать их или выкинь их.

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство "быстрой зарядки" предназначено для зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никадовых) аккумулятора за пять часов или одна батарея RX22 квадратной формы за 16 часов. Его легко использовать, и так же легко использовать неправильно: он не выключается, когда аккумуляторы полностью заряжены и нечего сообщит вам, когда зарядка завершится. С таким зарядным устройством аккумуляторы заряжаются это полные догадки.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая электрический ток через батареи в течение некоторого времени в надежде, что элементы внутри удерживайте часть энергии, проходящей через них. Это примерно где сходство зарядных устройств начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо постоянный ток и подавайте его на батареи, пока не отключите их. Забудьте, и вы перезарядите батареи; снимите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их достаточно, так что они разойдутся быстрее.Более качественные зарядные устройства используют гораздо более низкий, более щадящий «струйный» заряд (возможно, 3–5 процентов от максимального номинального тока аккумулятора) на более длительный срок. промежуток времени.

Батареи

чем-то похожи на чемоданы: чем больше вы кладете, тем сложнее упаковать еще - и тем дольше это займет. Это легко понять, если вспомнить, что зарядка аккумулятора, по сути, включает обращая вспять химические реакции, которые происходят при его разряде. В аккумуляторе ноутбука например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомы, у которых отсутствуют электроны) назад и вперед, от одного электрода (где их много) к другому электроду (где их мало).Поскольку все ионы несут положительный заряд, вначале их легче переместить к «пустому» электроду. В виде они начинают накапливаться там, становится все труднее упаковать их больше, что усложняет работу на более поздних этапах зарядки, чем на более ранних.

График: Аккумуляторы труднее заряжать на более поздних стадиях. Зарядка последних 25 процентов батареи (оранжевая область) может занять столько же времени, как и первых 75 процентов (желтая область). Об этом стоит помнить, если вы имеете ограниченное время для зарядки аккумулятора и беспокоитесь, что это займет слишком много времени: возможно, вы сможете зарядить его на полпути за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезарядка обычно хуже, чем недозаряд. Если аккумуляторы полностью заряжены и вы не выключайте зарядное устройство, придется избавиться от лишних энергию, которую вы им даете. Они делают это, нагревая и создавая повышенное давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или газ, да еще и взорваться. (Думайте о перезарядке как о переваривании аккумулятор, и вы можете просто помнить, чтобы не делать этого!)

Фото: Innovations Battery Manager, популярный в 1990-х годах, продавался как интеллектуальное зарядное устройство, способное заряжать даже обычные угольно-цинковые и щелочные батареи.Справа: цифровой дисплей показывал напряжение каждой батареи при зарядке (в данном случае 1,39 вольт). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии была батарея (сколько еще раз вы могли бы ее зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но были разные мнения от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются через заданный период времени, хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или недозаряд, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех типов причины (сколько заряда держала батарея вначале, насколько она горячая сколько ей лет, работает ли одна ячейка лучше других, и так далее).Лучшие зарядные устройства работают грамотно, используя электронные схемы на основе микрочипов, чтобы определить, сколько заряда хранятся в батареях, выясняя такие вещи, как изменения в напряжение батареи (технически называемое дельта V или ΔV) и температура элемента (дельта T или ΔT), когда зарядка, вероятно, будет "завершена", а затем отключение тока или переход на малую капельную зарядку на подходящее время; теоретически невозможно перезарядить интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторных батарей

Еще больше усложняет ситуацию то, что разные типы аккумуляторных батарей лучше всего реагируют на разные типы зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа аккумулятора, может не работают с другим.

Никелевые батареи

фотографий. Электрическая зубная щетка обычно содержит никадовые или никель-металлгидридные батареи и медленно или капельно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

кадмий никель (также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший аккумуляторные батареи известного типа, лучше всего реагируют на быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи

изготовлены по новейшей технологии и выглядят точно то же, что и никады, но обычно они дороже, потому что в них можно хранить больше заряда (указано на упаковке аккумулятора как более высокий рейтинг) в мАч или миллиампер-часах).NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на большой ток в течение нескольких часов, риск перегрева), медленный заряжен (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой заряжены (с намного меньшим током, чем у nicad), но они должны действительно заряжать только зарядным устройством NiMH: быстрое зарядное устройство nicad может привести к перезарядке никель-металлгидридных аккумуляторов.

Эксперты расходятся во мнениях относительно того, испытывают ли никелевые батареи так называемый эффект памяти. Это хорошо известное явление, когда не удается разрядить никелевый аккумулятор перед зарядкой (когда вы "доливаете" частично разряженный аккумулятор с помощью быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые уменьшают аккумулятор будет принимать в будущем большой заряд.Некоторые люди клянутся усилие памяти реально; другие также настаивают на том, что это миф. Настоящее объяснение явного эффекта памяти таково: понижение напряжения , когда аккумулятор не был полностью разряжен перед временной зарядкой «думает», что у него более низкое напряжение и меньшая емкость для хранения заряда, чем должно быть. Эксперты по аккумуляторным батареям настаивают на том, что эту проблему можно решить с помощью зарядки и разрядки. аккумулятор полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что никелевые батареи необходимо «заправлять». (полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый батарейки из упаковки.

Как долго нужно заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много батарей разных размеров и типов: в большей батарее больше химикатов, поэтому она может накапливать больше энергии и отпустить на более длительный срок; батареи большего размера также обычно содержат больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение. и ток для питания более крупных вещей (более яркие лампы для фонарей или более мощные двигатели). Точно так же большие аккумуляторные батареи нуждаются в более длительной зарядке.Чем больше энергии вы ожидаете получить от аккумуляторной батареи (чем дольше вы ожидаете, что он прослужит), тем дольше вам нужно его заряжать (или тем выше ток зарядки, который вам понадобится). Основной закон физики, называемой сохранением энергии, говорит нам вы не можете получить от батареи больше энергии, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны ставить заряд "на ночь", не обращая особого внимания на то, как именно что это значит - но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы заряжаете их нужное количество часов.Как долго это длится? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете батареи, которых не было в комплекте с зарядным устройством. Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелкими буквами) рекомендуемый ток зарядки и время зарядки. Если у вас есть базовое зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако помните, что мы говорили в другом месте о согласовании зарядного устройства с батареями.

Фото: Аккумуляторная наука - это не ракетостроение - заряжать аккумуляторные батареи легко, если вы будете следовать инструкциям, обычно написанным на батареях или на упаковке, в которой они поставлялись.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора на никелевой основе имеют совершенно разные рекомендации:

  1. Вверху бело-зеленая батарея nicad рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (ток в шесть раз выше) всего за два часа (2 часа). Полный заряд, идущий в батарею, равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–900 мАч. Сама батарея заявляет, что ее емкость равна 0.65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100 процентов эффективен: аккумулятор не будет поглощать всю электрическую энергию, проходящую через него. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое может поглотить аккумулятор, находятся в одном и том же парке.
  2. Посередине серебряный никель-металлгидридный аккумулятор рекомендует заряд 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея утверждает, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
  3. Внизу зелено-оранжевый NiMH аккумулятор рекомендует заряд 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч.Емкость аккумулятора чуть ниже (970 мАч).

Литий-ионные батареи

Литий-ионные аккумуляторные батареи

обычно встраиваются в такие устройства, как сотовые телефоны, Mp3-плееры, цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они поставляются со своими зарядными устройствами, которые автоматически распознают при зарядке завершено и отключите питание в нужное время. Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, если напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны никогда не работать в таких условиях.Если напряжение становится слишком низкий (если аккумулятор разряжается слишком сильно во время использования), прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким (во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Хотя литий-ионные батареи не проявляют эффекта памяти, они разлагаются по мере того, как они стареют. Типичный симптом старения - постепенная разрядка промежуток времени (может, час или около того), за которым следует внезапное драматическое, и после этого совершенно неожиданное отключение прибора. Узнайте больше о том, как работают литий-ионные батареи.

Фото: Защищенное от идиотов зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов фотоаппарата. Когда аккумулятор требует зарядки, камера заранее предупреждает вас. Просто извлеките аккумулятор (очень просто для цифровой камеры), вставьте отдельное зарядное устройство, и световой индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, станет зеленым. Весь процесс происходит автоматически и безопасно: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство прекращает зарядку до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, самые тяжелые и самые старые аккумуляторные батареи получили свое название от (разбавленный) серно-кислотный электролит и электроды на основе свинца. Они самые нам знакомы как автомобильные аккумуляторы (начальная энергия обеспечивает довести двигатель автомобиля до того, как начнет гореть газ), хотя немного другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также используются в таких вещах, как гольф багги и электрические инвалидные коляски.

Фото: Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы были первоначально разработаны в 19 веке, задолго до появления технологий перезарядки на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные батареи

популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшие себя технологии. восходит к середине 19 века. Обычно они длятся несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо они поддерживаются - другими словами, заряжаются и разряжаются. Они действительно заряжаются довольно долго (обычно до 16 часов - в несколько раз дольше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести к тенденции к недозаряду (если у вас нет времени правильно зарядить их перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставите их на зарядку и забудете о них).Недозаряд, зарядка с неправильным напряжением или неиспользование аккумуляторов вызывает проблему, известную как сульфатирование (образование твердых кристаллов сульфата свинца), а перезаряд вызывает коррозию (необратимая деградация положительной свинцовой пластины из-за окисления, аналогично ржавлению железа и стали. ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотной батареи. Перезарядка также имеет тенденцию к разложению электролита, разлагая воду (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и, следовательно, теряются в батарее.Это делает кислоту более сильной и с большей вероятностью атакует пластины, что снизит производительность аккумулятора. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени в такие батареи необходимо доливать дистиллированную воду (не обычную воду), чтобы поддерживать кислоту в оптимальном состоянии и на достаточно высоком уровне, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Разные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях. в основном подходит для разных типов батарей.Первое правило зарядка аккумулятора - это зарядное устройство, предназначенное для одного типа аккумулятора. может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но вы не должны заряжать NiMH аккумуляторы с зарядным устройством nicad. Многие современные аккумуляторные бытовая техника и гаджеты, например ноутбуки, MP3-плееры и сотовые телефоны - при покупке приходят с их собственным специальным зарядным устройством, так что вы не нужно беспокоиться о согласовании зарядного устройства с аккумулятором. Но если вы покупаете в магазине пачку обычных аккумуляторных батарей, это важно, чтобы вы купили аккумуляторы, подходящие к имеющемуся у вас зарядному устройству или замените зарядное устройство соответствующим образом.Обратите внимание на напряжение и ток, которые требуются батареи (это будет указано на упаковке с батареями или на сами аккумуляторы) обязательно выбирайте зарядное устройство с правильным напряжение и ток, чтобы идти с ними, и заряд для правильного количество времени. Если вы хотите купить себе аккумулятор батарейки, но вы не совсем уверены, как подобрать батарейки и зарядное устройство, выберите комбинированный набор, в котором вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство. в той же упаковке.

Фото: Подбор аккумулятора к зарядному устройству.По мере того, как мир переходит на более экологически чистые электромобили с батарейным питанием, нам потребуется гораздо больше правильно оборудованные, удобно расположенные зарядные станции. В нем используются фотоэлектрические солнечные элементы (в навесе) для зарядки автомобилей, припаркованных ниже. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL.

На сколько хватает заряда аккумуляторных батарей?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы относитесь к ним, храните и используете. Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и литий-ионные) обычно служат сотни «циклов». (вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать что угодно от нескольких лет достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио.Лечится хорошо, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно годны для тысяч циклов и могут легко прослужить 5–10 лет в машине, которую водят каждый день. Но если оставить аккумуляторные батареи в продукте, которым вы почти никогда не пользуетесь, никогда не заряжайте и не разряжайте их, не перезаряжайте их, дайте им перегреться или храните их в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете Заметьте, что литий-ионный аккумулятор какое-то время разряжается нормально, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряжается очень быстро.Если вы используете аккумуляторы NiCd или NIMH в таких вещах, как фонарики, вы увидите, что емкость очень постепенно снижается, и необходимость подзарядки возникает гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению времени автономной работы

Как добиться максимальной отдачи от аккумуляторов? Вот несколько полезных советов, которые я нашел прочитав различные веб-сайты экспертов по аккумуляторным батареям:

  1. Аккумуляторы работают лучше всего при регулярном использовании. Не оставляй их сидеть в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
  2. Эксперты по аккумуляторным батареям предлагают «привести в состояние» или «восстановить». ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться. существенно перед подзарядкой, если можете (хотя полностью разряжать их не нужно).
  3. Совместите зарядное устройство с аккумуляторами. Например, используйте NiMH зарядное устройство для NiMH аккумуляторов. и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и ток.
  4. Не перезаряжайте батареи. Вы их повредите.
  5. Не позволяйте батареям становиться слишком горячими или слишком холодными во время зарядки, хранения и т. Д. или использовать (это вредит им).Во время зарядки они нагреваются, но если сильно нагреются, значит, что-то не так.
  6. Не экономьте на покупке приличного интеллектуального зарядного устройства. Ваших батареек хватит на много дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
  7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему прибору. Например, инструкции, прилагаемые к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его "пристыкован" (сидит на зарядном устройстве), непрерывная зарядка, все время не используется. Если вы этого не сделаете, вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы вполне можете сократить срок службы батареи.
  8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите за привычку позволяя ему работать от батареи, возможно, один раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает продлить срок службы вашей батареи.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие из них перезаряжаемые просто глядя. Из показанных здесь батарей можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные батареи; остальные - одноразовые.Большой литий-ионный аккумулятор серебристого цвета слева от ноутбука, а меньший (справа) - от iPod. Никель-кадмиевые батареи представляют собой универсальные перезаряжаемые аккумуляторы, которые подходят для универсальных аккумуляторных батарей. зарядное устройство, такое как на самом верхнем фото.

Если вам понравилась эта статья ...

... вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

статей

  • Стеклянная батарея, которая становится все лучше? Марка Андерсона.IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г. Нарушают ли батареи, улучшающиеся со временем, основной закон физики?
  • Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая батарея Redox-⁠Flow, созданная З. Гэри Янгом. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Станут ли VRFB следующим большим достижением в аккумуляторных технологиях?
  • «Потенциальные опасности на обоих концах жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов», автор Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных батарей.
  • Сильный химический коктейль с недостатком Мэтью Уолджана.The New York Times, 17 января 2013 г. Риск возгорания вызывает все большую озабоченность, поскольку литий-ионные батареи становятся все более распространенным явлением.
  • Перезаряжаемые аккумуляторы, наносимые распылением, могут хранить энергию где угодно, Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превратить компоненты аккумуляторов в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для хранения электрической энергии.
  • Вирусная батарея может «приводить в действие автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института построили новую мощную батарею от вирусов.
  • Батарея, которая «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г.Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может значительно сократить время зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2021.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Зарядные устройства. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте...

Как работают зарядные устройства?

Как работают зарядные устройства? - Объясни это

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 25 апреля 2021 г.

Power to go - разве аккумуляторы не великолепны? Проблема в том, что они хранят только фиксированное количество электрического заряда перед разрядкой, обычно не более неудобные времена. Если вы используете аккумуляторные батареи, это меньше проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, подключите и вставьте Через несколько часов они как новенькие и снова готовы к использованию.Типичный аккумулятор можно заряжать сотни раз, может длиться вы любите от трех-четырех лет до десяти или более лет, и будете вероятно сэкономите сотни долларов на покупке расходных материалов (так что это отлично подходит для окружающей среды). Но насколько хорошо твои батареи производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете их. Вот почему достойное зарядное устройство так же важно, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство и как работает это работает? Давайте посмотрим поближе!

Artwork: Зачем использовать сотни батареек один раз, если можно использовать одну батарею сотни раз заправив его электрическим зарядом? Перезаряжаемые батареи для начала стоят немного дороже, но, относитесь к ним осторожно, и они сэкономят вам состояние за долгие годы их жизни.Они намного лучше для окружающей среды.

Что такое батарейки и как они работают?

Фото: Обычные батареи (например, эта бытовая угольно-цинковая батарея). не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь их перезаряжать. если ты Не любите угольно-цинковые батареи, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите аккумуляторные.

Если вы читали нашу основную статью о батареях, вы будете знать все об этих портативных источниках питания растения.Пример того, что ученые называют электрохимией, они используют силу химии для высвобождения накопленной электроэнергии очень постепенно.

Что происходит внутри типичной батареи - например, в фонарике? Когда вы нажимаете выключатель питания, вы дает зеленый свет химическим реакциям внутри батареи. Когда ток начинает течь, ячейки (энергогенерирующие отсеки) внутри батареи начинают превращаться в поразительные, но совершенно невидимые пути. Химические вещества, из которых состоят их компоненты заставляют себя переставлять.Внутри каждой ячейки химическое реакции происходят с участием двух электрических клемм (или электроды) и химикат, известный как электролит которые их разделяют. Эти химические реакции вызывают появление электронов ( крошечные частицы внутри атомов, переносящие электричество), чтобы перекачивать цепь, к которой подключен аккумулятор, обеспечивающий питание фонарик. Но элементы внутри батареи содержат только ограниченное количество химикатов, поэтому реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химикаты истощается, реакции останавливаются, электроны перестают течь через внешняя цепь, аккумулятор практически разряжен - и лампа гаснет. вне.

Это плохие новости. Хорошая новость заключается в том, что если вы используете аккумулятор, вы можете заставьте химические реакции протекать в обратном направлении с помощью зарядного устройства. Зарядка аккумулятора - полная противоположность его разрядке: где разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее восстановив исходные химические вещества батареи. В Теоретически заряжать и разряжать аккумулятор можно любым количество раз; на практике даже аккумуляторные батареи разлагаются со временем, и в конечном итоге наступает момент, когда они больше не готов хранить заряд.На этом этапе вы должны утилизировать их или выкинь их.

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство "быстрой зарядки" предназначено для зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никадовых) аккумулятора за пять часов или одна батарея RX22 квадратной формы за 16 часов. Его легко использовать, и так же легко использовать неправильно: он не выключается, когда аккумуляторы полностью заряжены и нечего сообщит вам, когда зарядка завершится. С таким зарядным устройством аккумуляторы заряжаются это полные догадки.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая электрический ток через батареи в течение некоторого времени в надежде, что элементы внутри удерживайте часть энергии, проходящей через них. Это примерно где сходство зарядных устройств начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо постоянный ток и подавайте его на батареи, пока не отключите их. Забудьте, и вы перезарядите батареи; снимите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их достаточно, так что они разойдутся быстрее.Более качественные зарядные устройства используют гораздо более низкий, более щадящий «струйный» заряд (возможно, 3–5 процентов от максимального номинального тока аккумулятора) на более длительный срок. промежуток времени.

Батареи

чем-то похожи на чемоданы: чем больше вы кладете, тем сложнее упаковать еще - и тем дольше это займет. Это легко понять, если вспомнить, что зарядка аккумулятора, по сути, включает обращая вспять химические реакции, которые происходят при его разряде. В аккумуляторе ноутбука например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомы, у которых отсутствуют электроны) назад и вперед, от одного электрода (где их много) к другому электроду (где их мало).Поскольку все ионы несут положительный заряд, вначале их легче переместить к «пустому» электроду. В виде они начинают накапливаться там, становится все труднее упаковать их больше, что усложняет работу на более поздних этапах зарядки, чем на более ранних.

График: Аккумуляторы труднее заряжать на более поздних стадиях. Зарядка последних 25 процентов батареи (оранжевая область) может занять столько же времени, как и первых 75 процентов (желтая область). Об этом стоит помнить, если вы имеете ограниченное время для зарядки аккумулятора и беспокоитесь, что это займет слишком много времени: возможно, вы сможете зарядить его на полпути за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезарядка обычно хуже, чем недозаряд. Если аккумуляторы полностью заряжены и вы не выключайте зарядное устройство, придется избавиться от лишних энергию, которую вы им даете. Они делают это, нагревая и создавая повышенное давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или газ, да еще и взорваться. (Думайте о перезарядке как о переваривании аккумулятор, и вы можете просто помнить, чтобы не делать этого!)

Фото: Innovations Battery Manager, популярный в 1990-х годах, продавался как интеллектуальное зарядное устройство, способное заряжать даже обычные угольно-цинковые и щелочные батареи.Справа: цифровой дисплей показывал напряжение каждой батареи при зарядке (в данном случае 1,39 вольт). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии была батарея (сколько еще раз вы могли бы ее зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но были разные мнения от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются через заданный период времени, хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или недозаряд, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех типов причины (сколько заряда держала батарея вначале, насколько она горячая сколько ей лет, работает ли одна ячейка лучше других, и так далее).Лучшие зарядные устройства работают грамотно, используя электронные схемы на основе микрочипов, чтобы определить, сколько заряда хранятся в батареях, выясняя такие вещи, как изменения в напряжение батареи (технически называемое дельта V или ΔV) и температура элемента (дельта T или ΔT), когда зарядка, вероятно, будет "завершена", а затем отключение тока или переход на малую капельную зарядку на подходящее время; теоретически невозможно перезарядить интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторных батарей

Еще больше усложняет ситуацию то, что разные типы аккумуляторных батарей лучше всего реагируют на разные типы зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа аккумулятора, может не работают с другим.

Никелевые батареи

фотографий. Электрическая зубная щетка обычно содержит никадовые или никель-металлгидридные батареи и медленно или капельно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

кадмий никель (также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший аккумуляторные батареи известного типа, лучше всего реагируют на быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи

изготовлены по новейшей технологии и выглядят точно то же, что и никады, но обычно они дороже, потому что в них можно хранить больше заряда (указано на упаковке аккумулятора как более высокий рейтинг) в мАч или миллиампер-часах).NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на большой ток в течение нескольких часов, риск перегрева), медленный заряжен (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой заряжены (с намного меньшим током, чем у nicad), но они должны действительно заряжать только зарядным устройством NiMH: быстрое зарядное устройство nicad может привести к перезарядке никель-металлгидридных аккумуляторов.

Эксперты расходятся во мнениях относительно того, испытывают ли никелевые батареи так называемый эффект памяти. Это хорошо известное явление, когда не удается разрядить никелевый аккумулятор перед зарядкой (когда вы "доливаете" частично разряженный аккумулятор с помощью быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые уменьшают аккумулятор будет принимать в будущем большой заряд.Некоторые люди клянутся усилие памяти реально; другие также настаивают на том, что это миф. Настоящее объяснение явного эффекта памяти таково: понижение напряжения , когда аккумулятор не был полностью разряжен перед временной зарядкой «думает», что у него более низкое напряжение и меньшая емкость для хранения заряда, чем должно быть. Эксперты по аккумуляторным батареям настаивают на том, что эту проблему можно решить с помощью зарядки и разрядки. аккумулятор полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что никелевые батареи необходимо «заправлять». (полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый батарейки из упаковки.

Как долго нужно заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много батарей разных размеров и типов: в большей батарее больше химикатов, поэтому она может накапливать больше энергии и отпустить на более длительный срок; батареи большего размера также обычно содержат больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение. и ток для питания более крупных вещей (более яркие лампы для фонарей или более мощные двигатели). Точно так же большие аккумуляторные батареи нуждаются в более длительной зарядке.Чем больше энергии вы ожидаете получить от аккумуляторной батареи (чем дольше вы ожидаете, что он прослужит), тем дольше вам нужно его заряжать (или тем выше ток зарядки, который вам понадобится). Основной закон физики, называемой сохранением энергии, говорит нам вы не можете получить от батареи больше энергии, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны ставить заряд "на ночь", не обращая особого внимания на то, как именно что это значит - но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы заряжаете их нужное количество часов.Как долго это длится? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете батареи, которых не было в комплекте с зарядным устройством. Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелкими буквами) рекомендуемый ток зарядки и время зарядки. Если у вас есть базовое зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако помните, что мы говорили в другом месте о согласовании зарядного устройства с батареями.

Фото: Аккумуляторная наука - это не ракетостроение - заряжать аккумуляторные батареи легко, если вы будете следовать инструкциям, обычно написанным на батареях или на упаковке, в которой они поставлялись.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора на никелевой основе имеют совершенно разные рекомендации:

  1. Вверху бело-зеленая батарея nicad рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (ток в шесть раз выше) всего за два часа (2 часа). Полный заряд, идущий в батарею, равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–900 мАч. Сама батарея заявляет, что ее емкость равна 0.65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100 процентов эффективен: аккумулятор не будет поглощать всю электрическую энергию, проходящую через него. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое может поглотить аккумулятор, находятся в одном и том же парке.
  2. Посередине серебряный никель-металлгидридный аккумулятор рекомендует заряд 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея утверждает, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
  3. Внизу зелено-оранжевый NiMH аккумулятор рекомендует заряд 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч.Емкость аккумулятора чуть ниже (970 мАч).

Литий-ионные батареи

Литий-ионные аккумуляторные батареи

обычно встраиваются в такие устройства, как сотовые телефоны, Mp3-плееры, цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они поставляются со своими зарядными устройствами, которые автоматически распознают при зарядке завершено и отключите питание в нужное время. Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, если напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны никогда не работать в таких условиях.Если напряжение становится слишком низкий (если аккумулятор разряжается слишком сильно во время использования), прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким (во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Хотя литий-ионные батареи не проявляют эффекта памяти, они разлагаются по мере того, как они стареют. Типичный симптом старения - постепенная разрядка промежуток времени (может, час или около того), за которым следует внезапное драматическое, и после этого совершенно неожиданное отключение прибора. Узнайте больше о том, как работают литий-ионные батареи.

Фото: Защищенное от идиотов зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов фотоаппарата. Когда аккумулятор требует зарядки, камера заранее предупреждает вас. Просто извлеките аккумулятор (очень просто для цифровой камеры), вставьте отдельное зарядное устройство, и световой индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, станет зеленым. Весь процесс происходит автоматически и безопасно: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство прекращает зарядку до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, самые тяжелые и самые старые аккумуляторные батареи получили свое название от (разбавленный) серно-кислотный электролит и электроды на основе свинца. Они самые нам знакомы как автомобильные аккумуляторы (начальная энергия обеспечивает довести двигатель автомобиля до того, как начнет гореть газ), хотя немного другие типы свинцово-кислотных аккумуляторов также используются в таких вещах, как гольф багги и электрические инвалидные коляски.

Фото: Свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы были первоначально разработаны в 19 веке, задолго до появления технологий перезарядки на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные батареи

популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшие себя технологии. восходит к середине 19 века. Обычно они длятся несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо они поддерживаются - другими словами, заряжаются и разряжаются. Они действительно заряжаются довольно долго (обычно до 16 часов - в несколько раз дольше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести к тенденции к недозаряду (если у вас нет времени правильно зарядить их перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставите их на зарядку и забудете о них).Недозаряд, зарядка с неправильным напряжением или неиспользование аккумуляторов вызывает проблему, известную как сульфатирование (образование твердых кристаллов сульфата свинца), а перезаряд вызывает коррозию (необратимая деградация положительной свинцовой пластины из-за окисления, аналогично ржавлению железа и стали. ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотной батареи. Перезарядка также имеет тенденцию к разложению электролита, разлагая воду (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и, следовательно, теряются в батарее.Это делает кислоту более сильной и с большей вероятностью атакует пластины, что снизит производительность аккумулятора. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени в такие батареи необходимо доливать дистиллированную воду (не обычную воду), чтобы поддерживать кислоту в оптимальном состоянии и на достаточно высоком уровне, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Разные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях. в основном подходит для разных типов батарей.Первое правило зарядка аккумулятора - это зарядное устройство, предназначенное для одного типа аккумулятора. может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но вы не должны заряжать NiMH аккумуляторы с зарядным устройством nicad. Многие современные аккумуляторные бытовая техника и гаджеты, например ноутбуки, MP3-плееры и сотовые телефоны - при покупке приходят с их собственным специальным зарядным устройством, так что вы не нужно беспокоиться о согласовании зарядного устройства с аккумулятором. Но если вы покупаете в магазине пачку обычных аккумуляторных батарей, это важно, чтобы вы купили аккумуляторы, подходящие к имеющемуся у вас зарядному устройству или замените зарядное устройство соответствующим образом.Обратите внимание на напряжение и ток, которые требуются батареи (это будет указано на упаковке с батареями или на сами аккумуляторы) обязательно выбирайте зарядное устройство с правильным напряжение и ток, чтобы идти с ними, и заряд для правильного количество времени. Если вы хотите купить себе аккумулятор батарейки, но вы не совсем уверены, как подобрать батарейки и зарядное устройство, выберите комбинированный набор, в котором вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство. в той же упаковке.

Фото: Подбор аккумулятора к зарядному устройству.По мере того, как мир переходит на более экологически чистые электромобили с батарейным питанием, нам потребуется гораздо больше правильно оборудованные, удобно расположенные зарядные станции. В нем используются фотоэлектрические солнечные элементы (в навесе) для зарядки автомобилей, припаркованных ниже. Фото Денниса Шредера любезно предоставлено NREL.

На сколько хватает заряда аккумуляторных батарей?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы относитесь к ним, храните и используете. Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и литий-ионные) обычно служат сотни «циклов». (вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать что угодно от нескольких лет достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио.Лечится хорошо, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно годны для тысяч циклов и могут легко прослужить 5–10 лет в машине, которую водят каждый день. Но если оставить аккумуляторные батареи в продукте, которым вы почти никогда не пользуетесь, никогда не заряжайте и не разряжайте их, не перезаряжайте их, дайте им перегреться или храните их в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете Заметьте, что литий-ионный аккумулятор какое-то время разряжается нормально, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряжается очень быстро.Если вы используете аккумуляторы NiCd или NIMH в таких вещах, как фонарики, вы увидите, что емкость очень постепенно снижается, и необходимость подзарядки возникает гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению времени автономной работы

Как добиться максимальной отдачи от аккумуляторов? Вот несколько полезных советов, которые я нашел прочитав различные веб-сайты экспертов по аккумуляторным батареям:

  1. Аккумуляторы работают лучше всего при регулярном использовании. Не оставляй их сидеть в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
  2. Эксперты по аккумуляторным батареям предлагают «привести в состояние» или «восстановить». ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться. существенно перед подзарядкой, если можете (хотя полностью разряжать их не нужно).
  3. Совместите зарядное устройство с аккумуляторами. Например, используйте NiMH зарядное устройство для NiMH аккумуляторов. и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и ток.
  4. Не перезаряжайте батареи. Вы их повредите.
  5. Не позволяйте батареям становиться слишком горячими или слишком холодными во время зарядки, хранения и т. Д. или использовать (это вредит им).Во время зарядки они нагреваются, но если сильно нагреются, значит, что-то не так.
  6. Не экономьте на покупке приличного интеллектуального зарядного устройства. Ваших батареек хватит на много дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
  7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему прибору. Например, инструкции, прилагаемые к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его "пристыкован" (сидит на зарядном устройстве), непрерывная зарядка, все время не используется. Если вы этого не сделаете, вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы вполне можете сократить срок службы батареи.
  8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите за привычку позволяя ему работать от батареи, возможно, один раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью, чтобы поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает продлить срок службы вашей батареи.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие из них перезаряжаемые просто глядя. Из показанных здесь батарей можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные батареи; остальные - одноразовые.Большой литий-ионный аккумулятор серебристого цвета слева от ноутбука, а меньший (справа) - от iPod. Никель-кадмиевые батареи представляют собой универсальные перезаряжаемые аккумуляторы, которые подходят для универсальных аккумуляторных батарей. зарядное устройство, такое как на самом верхнем фото.

Если вам понравилась эта статья ...

... вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

статей

  • Стеклянная батарея, которая становится все лучше? Марка Андерсона.IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г. Нарушают ли батареи, улучшающиеся со временем, основной закон физики?
  • Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая батарея Redox-⁠Flow, созданная З. Гэри Янгом. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Станут ли VRFB следующим большим достижением в аккумуляторных технологиях?
  • «Потенциальные опасности на обоих концах жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов», автор Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных батарей.
  • Сильный химический коктейль с недостатком Мэтью Уолджана.The New York Times, 17 января 2013 г. Риск возгорания вызывает все большую озабоченность, поскольку литий-ионные батареи становятся все более распространенным явлением.
  • Перезаряжаемые аккумуляторы, наносимые распылением, могут хранить энергию где угодно, Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превратить компоненты аккумуляторов в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для хранения электрической энергии.
  • Вирусная батарея может «приводить в действие автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института построили новую мощную батарею от вирусов.
  • Батарея, которая «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г.Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может значительно сократить время зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2009, 2021.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Зарядные устройства. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-battery-chargers-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте...

Что происходит внутри аккумуляторной батареи?

Механизм разгрузки

Разряд забрать электричество из аккумулятора. Электрохимические реакции происходят в первичных или перезаряжаемых батареях, и в результате этих реакций испускаются электроны. Мы объясним, как электричество генерируется в результате электрохимической реакции в батарее.

В аккумуляторной батарее есть положительный и отрицательный электроды. Отрицательный электрод излучает электроны в результате реакции окисления, вызванной связыванием с кислородом.С другой стороны, реакция восстановления происходит за счет поглощения электронов на положительном электроде. Другими словами, избыточные электроны, генерируемые на отрицательном электроде, перемещаются, чтобы компенсировать недостающие электроны за счет реакции восстановления, которая происходит на положительном электроде.

Окислительно-восстановительная реакция, происходящая на каждом электроде, различается в зависимости от материала электрода и раствора электролита. Эти химические реакции продолжаются до тех пор, пока не перестанет существовать необходимое для реакции вещество.Другими словами, аккумулятор может вырабатывать электричество до полной разрядки.

Механизм заряда

С другой стороны, зарядка отправляет электричество в аккумуляторные батареи для повторного использования. В полностью разряженной батарее вещества в батарее поддерживают химическое равновесие без каких-либо электрохимических реакций. Однако можно вернуться в состояние до разряда, вызвав химическую реакцию, которая отводит электричество от положительного электрода и отдает электроны отрицательному электроду.

На положительном электроде происходит реакция окисления, а на отрицательном электроде за счет разряда - реакция восстановления. Электроны, посланные от внешнего источника питания, вызывают обратную электрохимическую реакцию в аккумуляторной батарее. С другой стороны, первичные батареи нельзя заряжать. Поскольку химическая реакция является необратимой или стоимость зарядки высока, даже если это обратимая реакция, она является одноразовой.

Химическая реакция и электрические характеристики во время заряда и разряда

Теперь мы представляем примеры химических реакций во время заряда / разряда и электрические характеристики различных аккумуляторов с точки зрения «электрохимии».

Сначала мы объясним химическую реакцию внутри аккумуляторной батареи на примере NiMH (никель-металлогидридная батарея). Соединение никелевой кислоты используется для положительного электрода, а сплав для хранения водорода используется для отрицательного электрода в NiMH. Во время зарядки молекулы воды образуются из гидроксид-ионов на положительном электроде. Молекулы воды разлагаются на атомы водорода и ионы гидроксида на отрицательном электроде, а атомы водорода хранятся в сплаве для хранения водорода.Формула химической реакции выглядит следующим образом (M означает сплав для хранения водорода).

Во время разряда ионы гидроксида генерируются молекулами воды на положительном электроде, и они перемещаются от положительного электрода к отрицательному электроду в электролите. Ионы гидроксида, перенесенные на отрицательный электрод, принимают ионы водорода из сплава-накопителя водорода и возвращаются к молекулам воды. Формула химической реакции выглядит следующим образом.

Если эту реакцию записать в формуле электрохимического равновесия, она принимает следующий вид.

Эта вторая строка описывает стандартный электродный потенциал E 0 электрохимической реакцией. Электрические характеристики батареи можно описать стандартным электродным потенциалом, который теоретически может выдавать потенциал.

Электричество вырабатывается в результате химической реакции в батарее. А количество поставляемой электроэнергии зависит от типа аккумулятора. Так же, как атомы и молекулы обладают индивидуальностью, энергия генерируемых электронов также зависит от электрохимической реакции.

Теоретическая электродвижущая сила определяется разностью электрических потенциалов, генерируемых комбинацией материалов положительного и отрицательного электродов. Это стандартный электродный потенциал. Тогда энергия электронов, генерируемых на каждом полюсе, определяется потенциалом, измеренным с помощью SHE (стандартного водородного электрода). «vs. ОНА» означает «СТАНДАРТ ОНА».

Например, в случае литий-ионной аккумуляторной батареи, если вы используете литий-кобальтит (LiCoO 2 ) для положительного электрода и углерод для отрицательного электрода для извлечения электронов из Li, разница электрического потенциала с SHE составляет +0. .87 В для положительного электрода и -2,83 для отрицательного электрода. Стандартный потенциал электрода составляет 0,87 - (-2,83) = 3,7 В относительно SHE.

Аналогично, 1,32 В относительно SHE для NiCd (никель-кадмиевых) батарей и 1,55 В относительно SHE для NiMH аккумуляторов. Однако ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора и никель-металлгидридного аккумулятора составляет около 1,2 В, что немного ниже теоретических значений.

В свинцовых аккумуляторных батареях, которые часто используются в автомобильных аккумуляторах, в качестве положительного электрода используется диоксид свинца (PbO 2 ). и свинец (Pb) для отрицательного электрода.Тогда стандартный электродный потенциал положительного электрода стандарта SHE составляет 1,70, а отрицательного электрода -0,35, это будет около 2,0 В относительно SHE. Это значение практически совпадает с номинальным значением электродвижущей силы свинцовой аккумуляторной батареи.

Стандартные электродные потенциалы каждой батареи приведены в таблице 1.

Ну а что нам улучшить электродвижущую силу? Для литий-ионных аккумуляторов потенциал, при котором Li испускает электроны, составляет примерно -3.0 В против SHE, так что почти достиг теоретического предела. Следовательно, нет другого выбора, кроме как поднять потенциал с положительной стороны. В качестве другого варианта мы рассматриваем одну батарею как единицу, называемую «ячейкой». Напряжение можно увеличить, подключив несколько ячеек последовательно. Например, в случае свинцовой аккумуляторной батареи одна ячейка имеет напряжение 2 В, поэтому в случае автомобильной батареи на 12 В. шесть элементов подключаются последовательно. То же самое и с портативным компьютером. Например, ЭДС реализуется подключением трех литий-ионных аккумуляторов последовательно в случае 10.Привод 8 В.

Наконец, я объясню эффект памяти. Эффект памяти вызывает падение напряжения аккумулятора в случае никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов, если аккумулятор заряжается до полной разрядки. Это называется эффектом памяти, потому что он основан на эффектах предыдущей разрядной ситуации. При зарядке до полной разрядки напряжение, необходимое для работы, не может быть получено в случае оборудования, требующего высокого напряжения, такого как цифровая камера. Известно, что он восстанавливается после полной разрядки, но мы не уверены, почему существуют эффекты памяти.

С другой стороны, литий-ионные батареи не обладают эффектом памяти и подходят для многократного использования. Однако как для положительных, так и для отрицательных электродов происходит реакция интеркаляции, в которой Li + входит и выходит из зазора в материале структуры электрода. Это заставляет материал электрода слегка расширяться и сжиматься из-за заряда и разряда. Но он стабильнее других аккумуляторов.

Структура батареи редко нарушается реакцией интеркаляции.Однако используемый материал разрушается и расширяется из-за осаждения металлического лития, потому что перезарядка или переразрядка повторяются. В результате аккумуляторная батарея смартфона, в котором используется литий-ионный аккумулятор, расширяется, а иногда воспламеняется или взрывается.

Соответствующие технические знания

Рекомендуемые товары

Продукты

Matsusada могут использоваться во всех типах аккумуляторных батарей и конденсаторов для разработки, оценки и тестирования.

Ссылка (японский сайт)

Статьи о

BatteryStuff | Объяснение свинцово-кислотной батареи

Сту Олтман, технический редактор журнала Wing World Magazine
Отредактировано и перепечатано с разрешения

Аккумулятор для мотоциклов на 12 В состоит из пластикового корпуса, содержащего шесть ячеек.Каждая ячейка состоит из набора положительных и отрицательных пластин, погруженных в разбавленный раствор серной кислоты, известный как электролит, и каждая ячейка имеет напряжение около 2,1 В при полной зарядке. Шесть элементов соединены вместе, чтобы получить полностью заряженную батарею примерно на 12,6 вольт.

Это здорово, но как вливание свинцовых пластин в серную кислоту производит электричество? Батарея использует электрохимическую реакцию для преобразования химической энергии в электрическую. Давайте посмотрим.Каждая ячейка содержит пластины, напоминающие крошечные квадратные теннисные ракетки, сделанные из свинцовой сурьмы или свинцово-кальциевого сплава. Затем к пластинам приклеивается паста из так называемого «активного материала»; губчатый свинец для отрицательных пластин и диоксид свинца для положительных. В этом активном материале происходит химическая реакция с серной кислотой, когда на клеммы батареи подается электрическая нагрузка.

Как это работает

Позвольте мне сначала дать вам общую картину для тех, кто не очень ориентирован на детали.В основном, когда батарея разряжается, серная кислота в электролите истощается, так что электролит больше напоминает воду. В то же время сульфат кислоты покрывает пластины и уменьшает площадь поверхности, на которой может происходить химическая реакция. Зарядка меняет процесс, возвращая сульфат обратно в кислоту. Это вкратце, но читайте дальше, чтобы лучше понять. Если вы уже убежали из комнаты, крича и волоча за волосы, не волнуйтесь.

Электролит (серная кислота и вода) содержит заряженные ионы сульфата и водорода. Ионы сульфата заряжены отрицательно, а ионы водорода - положительно. Вот что происходит при включении нагрузки (фары, стартера и т. Д.). Ионы сульфата перемещаются к отрицательным пластинам и теряют свой отрицательный заряд. Оставшийся сульфат соединяется с активным материалом на пластинах с образованием сульфата свинца. Это снижает прочность электролита, а сульфат на пластинах действует как электрический изолятор.Избыточные электроны уходят с отрицательной стороны батареи через электрическое устройство и обратно к положительной стороне батареи. На положительном полюсе батареи электроны устремляются обратно и принимаются положительными пластинами. Кислород в активном материале (диоксид свинца) реагирует с ионами водорода с образованием воды, а свинец реагирует с серной кислотой с образованием сульфата свинца.

Ионы, движущиеся в электролите, создают ток, но по мере того, как элемент разряжается, количество ионов в электролите уменьшается, и площадь активного материала, доступного для их приема, также уменьшается, поскольку он покрывается сульфатом.Помните, что химическая реакция происходит в порах активного материала, прикрепленного к пластинам.

Многие из вас, возможно, заметили, что аккумулятор, используемый для запуска велосипеда, который просто не заводится, быстро достигает точки, в которой он даже не заводит двигатель. Однако, если эту батарею оставить на какое-то время, она, похоже, вернется к жизни. С другой стороны, если вы оставите переключатель в положении «парк» на ночь (горят только пара маленьких лампочек), аккумулятор будет совершенно бесполезен утром, и никакие перерывы не приведут к его восстановлению.Почему это? Поскольку ток возникает в результате химической реакции на поверхности пластин, сильный ток быстро восстанавливает электролит на поверхности пластин до воды. Напряжение и ток будут снижены до уровня, недостаточного для работы стартера. Требуется время, чтобы большее количество кислоты диффундировало через электролит и достигло поверхности пластин. Это достигается за счет короткого периода отдыха. Кислота не истощается так быстро, когда ток небольшой (например, для питания лампы заднего фонаря), а скорость диффузии достаточна для поддержания напряжения и тока.Это хорошо, но когда напряжение в конечном итоге падает, кислота больше не прячется за пределами ячейки, чтобы мигрировать к пластинам. Электролит в основном состоит из воды, а пластины покрыты изолирующим слоем из сульфата свинца. Теперь требуется зарядка.

Саморазряд

Одна не очень приятная особенность свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что они разряжаются сами по себе, даже если не используются. Общее практическое правило - норма саморазряда один процент в день.Эта скорость увеличивается при высоких температурах и уменьшается при низких температурах. Не забывайте, что ваше Gold Wing с часами, стереосистемой и радио CB никогда не выключается полностью. Каждое из этих устройств имеет «поддерживающую память», чтобы сохранить ваши предварительные настройки радио и время, и эти воспоминания потребляют около 20 миллиампер, или 0,020 ампер. Это будет высасывать из вашей батареи около получаса в день при температуре 80 градусов по Фаренгейту. Эта тяга, в сочетании со скоростью саморазряда, разряжает вашу батарею на 50 процентов за две недели, если велосипед оставить без присмотра и без седла.

Когда аккумулятор заряжается

Зарядка - это процесс, обращающий электрохимическую реакцию в обратном направлении. Он преобразует электрическую энергию зарядного устройства в химическую энергию. Помните, батарея не накапливает электричество; в нем хранится химическая энергия, необходимая для производства электроэнергии.

Зарядное устройство для аккумулятора меняет направление тока на противоположное, при условии, что зарядное устройство имеет большее напряжение, чем аккумулятор. Зарядное устройство создает избыток электронов на отрицательных пластинах, и положительные ионы водорода притягиваются к ним.Водород реагирует с сульфатом свинца с образованием серной кислоты и свинца, и когда большая часть сульфата уходит, водород поднимается с отрицательных пластин. Кислород в воде реагирует с сульфатом свинца на положительных пластинах, снова превращая их в диоксид свинца, и пузырьки кислорода поднимаются от положительных пластин, когда реакция почти завершается.

Многие люди думают, что внутреннее сопротивление аккумулятора велико, когда аккумулятор полностью заряжен, но это не так. Если вы задумаетесь, то вспомните, что сульфат свинца действует как изолятор.Чем больше сульфата на пластинах, тем выше внутреннее сопротивление аккумулятора. Более высокое сопротивление разряженной батареи позволяет ей принимать более высокую скорость заряда без выделения газов или перегрева, чем когда батарея почти полностью заряжена. Почти полностью заряжен, остается не так много сульфата, чтобы поддерживать обратную химическую реакцию. Уровень зарядного тока, который может применяться без перегрева батареи или разрушения электролита на водород и кислород, известен как «естественная скорость поглощения батареи».«Когда зарядный ток превышает эту естественную скорость поглощения, происходит перезарядка. Аккумулятор может перегреться, и электролит будет пузыриться. На самом деле, часть зарядного тока тратится в виде тепла даже при правильных уровнях зарядки, и эта неэффективность создает необходимость чтобы вернуть в аккумулятор больше ампер-часов, чем было извлечено. Подробнее об этом позже.

Как долго прослужит моя батарея?

Есть много вещей, которые могут привести к выходу аккумулятора из строя или резко сократить срок его службы.Одна из этих вещей позволяет батарее оставаться в частично разряженном состоянии . Мы говорили о том, что сульфат образуется на поверхности пластин аккумулятора при разряде, а также сульфат образуется в результате саморазряда. Сульфат также образуется быстро, если уровень электролита упадет до точки, при которой пластины будут обнажены. Если позволить этому сульфату оставаться на пластинах, кристаллы станут больше и затвердеют до тех пор, пока их невозможно будет удалить загрузкой.Следовательно, количество доступной площади поверхности для химической реакции будет постоянно уменьшаться. Это состояние известно как «сульфатирование», и оно необратимо снижает емкость аккумулятора. Батарея на 20 ампер в час может начать работать как батарея на 16 ампер в час (или меньше), быстро теряя напряжение под нагрузкой и не поддерживая достаточное напряжение во время проворачивания двигателя для работы системы зажигания велосипеда. Это последнее условие очевидно, когда двигатель отказывается запускаться, пока вы не уберете палец с кнопки запуска.Когда вы отпускаете стартер, напряжение аккумуляторной батареи мгновенно подскакивает до достаточного уровня. Поскольку двигатель все еще кратковременно вращается, при включенном зажигании зажигаются свечи зажигания. В следующей статье мы увидим, почему повышенное внутреннее сопротивление из-за сульфатирования приводит к снижению мощности, подаваемой на стартер.

Глубокая разрядка - еще один убийца батареи. Каждый раз, когда батарея глубоко разряжается, часть активного материала падает с пластин и падает на дно батарейного отсека.Естественно, остается меньше материала для проведения химической реакции. Если на дне корпуса скапливается достаточно этого материала, пластины могут закоротиться и батарея выйдет из строя.

Перезарядка - коварный убийца; его эффекты часто не очевидны для невиновного покупателя постоянного зарядного устройства за десять долларов, который оставляет его подключенным к батарее на длительные периоды времени. Https://www.batterystuff.com/battery-chargers/#mce_temp_url# заряжается с постоянной скоростью независимо от уровня заряда аккумулятора.Если эта скорость больше, чем естественная скорость поглощения батареи при полной зарядке, электролит начнет разрушаться и выкипать. Многие гонщики всю зиму хранят велосипед на зарядном устройстве, а весной обнаруживают, что аккумулятор практически разряжен. Кроме того, поскольку зарядка имеет тенденцию окислять положительные пластины, продолжающаяся перезарядка может привести к коррозии пластин или разъемов, пока они не ослабнут и не сломаются.

Недостаточная зарядка - это состояние, которое встречается на многих мотоциклах. Ваш регулятор напряжения настроен на поддержание напряжения вашей системы на уровне от 14 до 14.4 вольта. Если вы один из тех, кто ездит по автомагистралям между штатами, а ваш вольтметр показывает только 13,5 вольт, потому что вы сжигаете больше огней, чем рождественский дисплей Macy, вы должны знать, что этого напряжения достаточно для поддержания заряженной батареи, но недостаточно для полного заряда. перезарядить разряженный.

Помните, мы говорили, что газовыделение происходит, когда весь или большая часть сульфата свинца превращается обратно в свинец и диоксид свинца. Напряжение, при котором это обычно происходит, известное как напряжение газовыделения, обычно чуть выше 14 вольт.Если напряжение в вашей системе никогда не станет таким высоким, и если вы никогда не компенсируете это путем подключения к зарядному устройству дома, сульфат начнет накапливаться и затвердевать, как налет во рту. Рассматривайте периодическую тщательную зарядку как обычную чистку зубов нитью и зубной нитью. Если вы плохо соблюдаете гигиену полости рта, вы можете пойти к дантисту и попросить его взорвать и поскрести всю эту мерзость. Когда ваша батарея достигает этой стадии, это занавески!

Какой тип зарядного устройства и почему

Ваш генератор переменного тока и стандартное автомобильное зарядное устройство имеют много общего; они стремятся поддерживать постоянное напряжение.Вот проблема с попыткой быстро зарядить сильно разряженный аккумулятор любым из них. Помните, мы обсуждали, как сильное потребление тока может сделать аккумулятор разряженным. Затем, когда кислота диффундирует через элементы, концентрация на поверхности пластин увеличится, и батарея вернется к жизни.

Аналогичным образом напряжение аккумулятора во время заряда увеличивается из-за концентрации кислоты, которая возникает на поверхности пластин. Если скорость заряда значительная, напряжение будет быстро расти.Коническое зарядное устройство или автомобильный регулятор напряжения резко снизят скорость заряда, когда напряжение поднимется выше 13,5, но соизмеримо ли состояние заряда аккумулятора с напряжением? Нет! Опять же, требуется время, чтобы кислота распространилась по клеткам.

Несмотря на то, что напряжение может быть высоким, электролит на внешней стороне элементов все еще слаб, и батарея может быть на гораздо более низком уровне заряда, чем может указывать напряжение. Только после продолжительной зарядки при пониженном токе будет достигнута полная емкость.По этой причине вы не должны судить о состоянии заряда аккумулятора, измеряя напряжение во время зарядки. Проверяйте его только после того, как дайте батарее посидеть хотя бы час. Напряжение будет снижаться и стабилизироваться по мере того, как кислота распространяется по клеткам.

За последние несколько лет несколько компаний разработали зарядные устройства, которые могут быстро заряжать разряженную батарею, а затем удерживать батарею под напряжением, которое не вызывает ее газообразования и не допускает саморазряда. Их иногда называют «умными зарядными устройствами» или многоступенчатыми зарядными устройствами.Вот как они работают.

Мы сказали, что аккумулятор может принимать гораздо более высокую скорость заряда, когда он частично разряжен, чем когда он почти полностью заряжен. Эти многоступенчатые зарядные устройства используют этот факт, начиная заряд с постоянным током или в режиме «объемной зарядки». Обычно они обеспечивают ток заряда от 650 мА до 1,5 А, в зависимости от марки и модели. Этот объемный заряд поддерживается постоянным (или должен быть) до тех пор, пока напряжение аккумулятора не достигнет 13,5 В, что позволяет аккумулятору поглотить большее количество заряда за короткое время и без повреждений.Затем зарядное устройство переключается на постоянное напряжение или «абсорбционный» заряд.

Идея состоит в том, чтобы позволить батарее поглотить последние 15 процентов своего заряда с естественной скоростью поглощения, чтобы предотвратить чрезмерное выделение газа или нагрев. Наконец, эти зарядные устройства переключаются в «плавающий» режим, в котором напряжение аккумулятора поддерживается на уровне, достаточном для предотвращения разрядки, но недостаточном для возникновения перезарядки. Различные компании в целом расходятся во мнениях относительно того, каким должно быть это напряжение холостого хода, но обычно оно находится в пределах 13.2 и 13,4 вольт. Фактически, плавающее напряжение должно иметь температурную компенсацию от 13,1 вольт при 90 градусах по Фаренгейту до 13,9 вольт при 50 градусах. Большинство очень дорогих многоступенчатых зарядных устройств высокой мощности для использования с более крупными батареями для жилых автофургонов имеют температурную компенсацию, но, насколько мне известно, ни одно из мотоциклетных устройств не работает; они используют компромиссную настройку с плавающей запятой.

Итак, я могу просто установить его и забыть, верно? Не совсем так. Во-первых, вам нужно время от времени проверять уровень жидкости в аккумуляторе (если у вас нет герметичного аккумулятора).Еще одна проблема - это проба батареи. Даже если его удерживать на уровне 13 вольт, постоянное напряжение позволит аккумулятору со временем начать сульфатироваться. Для большинства этих устройств я рекомендую отключать зарядное устройство от сети не реже одного раза в 60 дней во время сезонного хранения. Дайте батарее отдохнуть пару дней, а затем снова подключите зарядное устройство.

Все еще здесь?

Если вы все еще читаете это, значит, вы настоящий солдат. Я понимаю, что эта тема может сбивать с толку или даже скучать, но наберись духа; Я легкомысленно относился к тебе.Остается гораздо больше невысказанного, чем то, что здесь показано. Это были «Лучшие хиты Battery». Я надеюсь, что этого было достаточно, чтобы заинтересовать вас, не отправляя вас в информационную перегрузку, и, возможно, теперь, когда вы знаете, сколько способов сократить срок службы батареи, вы знаете, почему никто не может предсказать, как долго прослужит батарея.