Можно ли зарядить аккумулятор: купить, продать и обменять машину

Существует множество причин, по которым ваш автомобильный аккумулятор не заряжается, и определение точной причины — лучший способ найти работающее решение.

Вот почему в следующий раз, когда у вас возникнут проблемы с аккумулятором, избавьте себя от необходимости устранять неполадки самостоятельно. Свяжитесь с RepairSmith, и сертифицированные ASE технические специалисты окажутся у вашего порога в кратчайшие сроки, готовые разобраться за вас!

Как работают зарядные устройства?

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Зарядные устройства для аккумуляторов

• Дом
• Индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 25 апреля 2021 г.

Сила в пути — разве аккумуляторы не великолепны? Проблема в том, что они хранят только фиксированную сумму электрического заряда до полной разрядки, обычно не более неудобное время. Если вы используете перезаряжаемые батареи, это меньше проблемы: вставьте батарейки в зарядное устройство, вставьте его в розетку и вставьте Через несколько часов они как новые и снова готовы к использованию. Типичный аккумуляторная батарея может быть заряжена сотни раз, может длиться вам что-нибудь от трех или четырех лет до десяти или более лет, и будет вероятно, сэкономит вам сотни долларов на покупке одноразовых изделий (так что это отлично подходит для окружающей среды тоже). Но насколько хорошо ваши батареи производительность зависит от того, как вы их используете и насколько тщательно вы заряжаете их. Вот почему приличное зарядное устройство так же важен, как и батарейки, которые вы в него вставляете. Что такое зарядное устройство для аккумуляторов и как оно работает это работает? Давайте посмотрим поближе!

Художественное произведение: Зачем использовать сотни батареек один раз, если можно использовать одну батарейку сотни раз, перезарядив его электрическим зарядом? Аккумуляторы стоят немного дороже для начала, но, относитесь к ним бережно, и они сэкономят вам целое состояние за те годы, что прослужат. Они намного лучше для окружающей среды тоже.

Содержание

1. Что такое батареи и как они работают?
2. Как работают зарядные устройства
3. Зарядка аккумуляторов различных типов
4. Как долго следует заряжать аккумуляторы?
5. Подбор аккумуляторов к зарядному устройству
6. Как долго работают перезаряжаемые батареи?
7. Лучшие советы по увеличению срока службы батареи
8. Узнать больше

Что такое батареи и как они работают?

Фото: Обычные батарейки (как эта повседневная угольно-цинковая батарейка) не предназначены для использования более одного раза, поэтому не пытайтесь перезарядить их. если ты не любите угольно-цинковые батарейки, не пытайтесь их перезарядить: для начала купите перезаряжаемые.

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 накопленного электричества очень постепенно.

Что происходит внутри обычной батарейки, такой как в фонарике? Когда вы щелкаете выключателем питания, вы давая зеленый свет химическим реакциям внутри батареи. Когда ток начинает течь, ячейки (энергетические отсеки) внутри батареи начинают трансформироваться в поразительные, но совершенно невидимыми способами. Химические вещества, из которых состоят их компоненты заставляют начать перестраиваться. Внутри каждой клетки хим. происходят реакции с участием двух электрических клемм (или электроды) и химическое вещество, известное как электролит которые их разделяют. Эти химические реакции приводят к образованию электронов (т. крошечные частицы внутри атомов, которые несут электричество) для прокачки цепь, к которой подключена батарея, обеспечивает питание фонарик. Но элементы внутри батареи содержат только ограниченные запасы химических веществ, поэтому реакции не могут продолжаться бесконечно. Как только химические вещества истощаются, реакции прекращаются, электроны перестают течь через внешней цепи, батарея фактически разряжена, и ваша лампа перегорает. вне.

Плохие новости. Хорошей новостью является то, что если вы используете перезаряжаемую батарею, вы можете Заставьте химические реакции идти в обратном направлении, используя зарядное устройство. Зарядка аккумулятора — это полная противоположность его разрядке: где разрядка отдает энергию, зарядка забирает энергию и сохраняет ее сбросив химические вещества батареи в исходное состояние. В Теоретически зарядить и разрядить аккумуляторную батарею можно в любом количество раз; на практике даже перезаряжаемые батареи портятся со временем, и в конце концов наступает момент, когда они больше не готов хранить заряд. В этот момент вы должны переработать их или выкинь их.

Рекламные ссылки

Как работают зарядные устройства

Фото: Это зарядное устройство с функцией быстрой зарядки предназначено для зарядить четыре цилиндрических никель-кадмиевых (никель-кадмиевых) 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 батареи полностью заряжены и нечего сказать вам, когда зарядка завершена. С помощью зарядного устройства, подобного этому, зарядка аккумуляторов является полной догадкой.

Все зарядные устройства имеют одну общую черту: они работают, питая электрический ток через батареи в течение определенного периода времени в надежде, что элементы внутри будут удерживать часть энергии, проходящей через них. это примерно где сходство между зарядными устройствами начинается и заканчивается!

Самые дешевые и грубые зарядные устройства используют либо постоянное напряжение, либо постоянного тока и подавайте его на батареи, пока не выключите их. Забудьте, и вы перезарядите батареи; отключите зарядное устройство слишком рано, и вы не будете заряжать их достаточно, так что они будут работать плоский быстрее. Лучшие зарядные устройства используют гораздо более низкую и мягкую «капельную» зарядку (возможно, 3–5 процентов от максимального номинального тока батареи) в течение значительно более длительного времени. промежуток времени.

Батарейки чем-то похожи на чемоданы: чем больше вы упаковываете, тем сложнее упаковать еще и тем больше времени это займет. Это легко понять, если вы помните, что зарядка аккумулятора по существу включает в себя обращая вспять химические реакции, которые происходят, когда он разряжается. В аккумуляторе ноутбука например, зарядка и разрядка включают шунтирование ионов лития (атомов, у которых отсутствуют электроны) туда и обратно, с одного электрода (где их много) на другой электрод (где их мало). Поскольку все ионы несут положительный заряд, их легче вначале переместить на «пустой» электрод. В качестве они начинают накапливаться там, становится все труднее упаковать их больше, что делает более поздние этапы зарядки более трудными, чем более ранние.

График: на более поздних стадиях зарядки аккумуляторов становится все труднее. Для зарядки последних 25 процентов аккумулятора (оранжевая область) может потребоваться столько же времени, сколько и для 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 его зарядить наполовину за гораздо меньшее время, чем вы думаете.

Перезаряд, как правило, хуже, чем недозаряд. Если батареи полностью заряжены и вы не выключайте зарядное устройство, им придется избавиться от лишних энергию, которую вы им подаете. Они делают это, нагревая и строя давление внутри, что может привести к их разрыву, утечке химикатов или газа, и даже взорваться. (Думайте о перезарядке как о пережаривании аккумулятор, и вы можете просто не забывать этого делать!)

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 по мере ее зарядки (в данном случае 1,39 вольта). После зарядки появилась небольшая гистограмма, показывающая, в каком хорошем состоянии находится батарея (сколько еще раз ее можно зарядить). Было продано много тысяч таких зарядных устройств, но разные мнения от того, насколько хорошо они работали.

Чуть более сложные зарядные устройства с таймером отключаются по истечении заданного периода времени. хотя это не обязательно предотвращает перезарядку или недозарядка, потому что идеальное время зарядки варьируется для всех видов причины (сколько заряда держала батарея изначально, насколько она горячая сколько ей лет, работает ли одна клетка лучше, чем другие, и так далее). Лучшие зарядные устройства работают разумно, используя электронные схемы на основе микрочипов, определяющие уровень заряда хранится 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 малый подзаряд на подходящее время; теоретически невозможно перезарядить интеллектуальное зарядное устройство.

Зарядка различных типов аккумуляторов

Чтобы усложнить ситуацию, разные типы аккумуляторов лучше всего реагируют на разные типов зарядки, поэтому зарядное устройство, подходящее для одного типа батареи, может плохо работать с другим.

Аккумуляторы на основе никеля

Фото: Электрическая зубная щетка обычно содержит никель-кадмиевые или никель-металлгидридные аккумуляторы и медленно или медленно заряжается на подставке, которая на самом деле является индукционным зарядным устройством.

Никель-кадмий (также называемый «никад» или NiCd), самый старый и, возможно, все еще лучший известный тип перезаряжаемых батарей, лучше всего реагируют либо на довольно быстрая зарядка (при условии, что они не нагреваются) или медленная струйка зарядка.

Никель-металлогидридные (NiMH) батареи используют более новую технологию и выглядят точно то же, что и никады, но они, как правило, дороже, потому что могут хранить больше заряда (отображается на упаковке батареи как более высокий рейтинг в мАч или миллиампер-часах). NiMH аккумуляторы можно быстро заряжать (на большой ток в течение нескольких часов, с риском перегрева), медленный заряжается (около 12–16 часов при более низком токе) или струйкой заряжены (значительно меньшим током, чем никад), но они должны действительно заряжать только с помощью зарядного устройства NiMH: быстрое зарядное устройство NiCad может привести к перезарядке NiMH аккумуляторов.

Мнения экспертов расходятся во мнениях относительно того, подвержены ли никелевые батареи так называемому эффекту памяти. Это хорошо известное явление, когда невозможно разрядить аккумулятор на основе никеля перед зарядкой (когда вы «доливаете» частично разряженный аккумулятор с помощью быстрая перезарядка), по общему мнению, вызывает необратимые химические изменения, которые снижают большой заряд батареи будет принимать в будущем. Некоторые люди клянутся усилие памяти реально; другие в равной степени настаивают на том, что это миф. Настоящим объяснением очевидного эффекта памяти является Падение напряжения , когда аккумулятор не был полностью разряжен перед временной зарядкой «думает», что у него более низкое напряжение и емкость для накопления заряда, чем должно быть. Эксперты по аккумуляторам утверждают, что вы можете решить эту проблему путем зарядки и разрядки. батарея полностью в несколько раз больше.

Принято считать, что аккумуляторы на основе никеля необходимо «заправить». (полностью заряжены перед первым использованием), поэтому обязательно точно следуйте тому, что говорят производители, когда вы берете свой новый батарейки из упаковки.

Как долго следует заряжать аккумуляторы?

Есть две простые причины, по которым существует так много разных размеров и типов батарей: большая батарея содержит больше химических веществ внутри, поэтому она может хранить больше энергии и отпустите его дольше; большие батареи, как правило, имеют больше ячеек внутри, поэтому они могут производить более высокое напряжение. и ток для питания более крупных вещей (ярких фонариков или более мощных двигателей). Точно так же большие перезаряжаемые батареи требуют более длительной зарядки. Чем больше энергии вы ожидаете получить от перезаряжаемой батареи (чем дольше вы ожидаете, что это продлится), тем дольше вам нужно будет заряжать его (или тем выше зарядный ток, который вам нужно использовать). Основной закон физики, называемой законом сохранения энергии, говорит нам Вы не можете получить больше энергии из батареи, чем вложили в нее.

Большинство людей склонны заряжать вещи «на ночь», не обращая особого внимания на то, что это значит, но ваши батареи будут работать лучше и дольше, если вы будете заряжать их нужное количество часов. Как долго это? Это может сбивать с толку, особенно если вы используете аккумуляторы, которые не входят в комплект поставки зарядного устройства. Не бойся! Все, что вам нужно сделать, это прочитать, что написано на ваших батареях, и вы должны найти (часто мелким шрифтом) рекомендуемый зарядный ток и время зарядки. Если у вас есть обычное зарядное устройство, просто проверьте его номинальный ток и соответствующим образом отрегулируйте время зарядки. Однако имейте в виду, что мы говорили в другом месте о согласовании вашего зарядного устройства с вашими батареями.

Фото: Аккумуляторы — это не ракетостроение. Заряжать аккумуляторы легко, если следовать инструкциям, обычно написанным на аккумуляторах или на упаковке, в которой они поставляются.

Например, эти три обычных 1,2-вольтовых аккумулятора совсем другие рекомендации:

1. Вверху бело-зеленая никель-кадмиевая батарея рекомендует медленную зарядку 60 мА (миллиампер) в течение 14–16 часов или быструю зарядку 390 мА (более чем в шесть раз больший ток) всего за два часа (2 часа). ). Общий заряд батареи равен току, умноженному на время, поэтому умножьте числа, и вы получите значение около 800–9.00 мАч. Сама батарея заявлена ​​емкостью 0,65 Ач (650 мАч), но не забывайте, что процесс зарядки не на 100% эффективен: батарея не поглотит всю проходящую через нее электрическую энергию. Таким образом, количество заряда, которое вы подаете, и количество, которое поглощает батарея, находятся на одном и том же стадионе.
2. В середине серебристая NiMH батарея рекомендует зарядку 200 мА (миллиампер) в течение 7 часов, что дает нам заряд около 1400 мАч. Опять же, сама батарея заявляет, что ее емкость ниже этой (1000 мАч).
3. Внизу зелено-оранжевая батарея NiMH рекомендует зарядку 63 мА (миллиампер) в течение 18 часов, что дает чуть более 1000 мАч. Аккумулятор немного ниже (970 мАч).

Литий-ионные батареи

Литий-ионные перезаряжаемые батареи обычно встраиваются в гаджеты, такие как сотовые телефоны, Mp3-плееры, цифровые фотоаппараты и ноутбуки. Обычно они поставляются с собственными зарядными устройствами, которые автоматически определяют время зарядки завершена и отключила электропитание в нужное время. Литий-ионные батареи могут стать опасно нестабильными, когда напряжение батареи либо слишком высокое, либо слишком низкое, поэтому они разработаны никогда не работать в таких условиях. Если напряжение достигает слишком низкий (если аккумулятор слишком сильно разряжается во время использования), прибор должен отключиться автоматически; если напряжение становится слишком высоким (во время зарядки) вместо этого отключится зарядное устройство. Несмотря на то что литий-ионные аккумуляторы не имеют эффекта памяти, они деградируют по мере они становятся старше. Типичным признаком старения является постепенная разрядка в течение период времени (может быть, час или около того), за которым следует внезапный, драматический, и совершенно неожиданное отключение прибора после этого. Узнайте больше о том, как работают литий-ионные аккумуляторы.

Фото: Надежное зарядное устройство Canon для литий-ионных аккумуляторов. Когда батарея нуждается в зарядке, камера предупреждает вас заблаговременно. Просто извлеките аккумулятор (это очень просто для цифровой камеры), поместите его в отдельное зарядное устройство, и индикатор загорится красным, а когда аккумулятор полностью заряжен, он станет зеленым. Весь процесс автоматизирован и безопасен: камера прекращает использование батареи до того, как ее напряжение станет слишком низким; зарядное устройство перестанет заряжать его до того, как напряжение станет слишком высоким.

Свинцово-кислотные батареи

Самые большие, тяжелые и старые перезаряжаемые батареи получили свое название от (разбавленный) сернокислотный электролит и электроды на основе свинца. Они больше всего знакомые нам как автомобильные аккумуляторы (первоначальные источники энергии, которые заставить двигатель автомобиля провернуться до того, как газ начнет гореть), 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 19веке, задолго до того, как появились перезаряжаемые технологии на основе никеля и лития.

Свинцово-кислотные аккумуляторы популярны, потому что они просты, дешевы, надежны и используют хорошо зарекомендовавшую себя технологию. который относится к середине 19 века. Как правило, они служат несколько лет, хотя это полностью зависит от того, насколько хорошо они поддерживаются, другими словами, заряжаются и разряжаются. Их зарядка занимает довольно много времени (обычно до 16 часов — в несколько раз дольше, чем требуется для полной разрядки), и это может привести к тенденции как к недозарядке, так и к (если у вас нет времени зарядить их должным образом перед следующим использованием) или перезарядить (если вы поставили их на зарядку и забыли о них). Недостаточная зарядка, зарядка с неправильным напряжением или оставление батарей неиспользованными вызывает проблему, известную как сульфатация (образование кристаллов твердого сульфата свинца), в то время как чрезмерная зарядка вызывает коррозию (постоянное разрушение положительной свинцовой пластины в результате окисления, аналогичное ржавчине в железе и стали). ). И то, и другое повлияет на производительность и срок службы свинцово-кислотного аккумулятора. Перезаряд также приводит к ухудшению состояния электролита, разложению воды (путем электролиза) на водород и кислород, которые выделяются в виде газов и, следовательно, теряются в аккумуляторе. Это делает кислоту сильнее и с большей вероятностью воздействует на пластины, что снижает производительность батареи. Это также означает, что для взаимодействия с пластинами доступно меньше электролита, что также снижает производительность. Время от времени такие аккумуляторы необходимо доливать дистиллированной водой (не обычной водой), чтобы поддерживать кислоту оптимальной концентрации и достаточно высокого уровня, чтобы покрыть пластины.

Подбор аккумуляторов к зарядному устройству

Различные зарядные устройства предназначены для работы по-разному на разных скоростях. в основном для разных типов аккумуляторов. Первое правило зарядка аккумуляторов заключается в том, что зарядное устройство предназначено для одного типа аккумуляторов может не подходить для зарядки другого: вы не можете зарядить мобильный телефон с автомобильным зарядным устройством, но вы не должны заряжать NiMH аккумуляторы с никель-кадмиевым зарядным устройством. Многие современные перезаряжаемые бытовая техника и гаджеты, такие как ноутбуки, MP3-плееры и мобильные телефоны — при покупке они поставляются с собственным специальным зарядным устройством, так что вы не нужно беспокоиться о соответствии зарядного устройства аккумулятору. Но если вы покупаете в магазине пачку универсальных перезаряжаемых батареек, это важно, чтобы вы покупали аккумуляторы, которые подходят к зарядному устройству, которое у вас есть, или соответственно замените зарядное устройство. Обратите внимание на напряжение и ток, батареи требуют (это будет отмечено на упаковке батареи 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 перезаряжаемые батареи, но вы не совсем уверены, как подобрать батареи и зарядное устройство, выберите комбинированный комплект — где вы покупаете аккумуляторы и зарядное устройство в том же пакете.

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

Как долго работают перезаряжаемые батареи?

Неудивительно, что это зависит от того, как вы с ними обращаетесь, храните и используете. Небольшие перезаряжаемые аккумуляторы (такие как NiCd, NiMH и ионно-литиевые) обычно служат сотни «циклов». (вы можете заряжать и разряжать их столько раз), что может означать от нескольких лет до от достойной жизни в ноутбуке до десятилетия использования в портативном радио. Хорошо лечили, свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы обычно рассчитаны на тысячи циклов и могут легко прослужить 5–10 лет в автомобиле, который ездит каждый день. Но если вы оставите аккумуляторные батареи в продукте, который вы почти никогда не используете, никогда не заряжайте и не разряжайте его, перезаряжайте его, пусть они перегреваются или хранятся в плохих условиях, не ждите, что они прослужат долго.

Как узнать, что пора заменить батарейки? В чем-то вроде ноутбука вы можете обратите внимание, что литий-ионный аккумулятор некоторое время нормально разряжается, а затем внезапно теряет все оставшиеся заряды. заряжать очень быстро. Если вы используете перезаряжаемые никель-кадмиевые или никель-металлогидридные аккумуляторы в таких вещах, как фонарики, вы увидите очень постепенное снижение емкости и необходимость подзарядки гораздо чаще.

Лучшие советы по увеличению срока службы аккумуляторов

Как максимально эффективно использовать аккумуляторы? Вот несколько советов, которые я нашел читая различные веб-сайты экспертов по батареям:

1. Аккумуляторы лучше всего работают при регулярном использовании. Не оставляйте их сидящими в вашем сарае, полностью заряженным или полностью разряженным в течение нескольких месяцев.
2. Эксперты по батареям предполагают, что хорошей идеей является «кондиционирование» или «восстановление» ваши батареи. Это означает, что вы регулярно позволяете им разряжаться существенно перед перезарядкой, если вы можете (хотя вам не нужно полностью их разряжать).
3. Подберите зарядное устройство к аккумуляторам. Например, используйте зарядное устройство NiMH для аккумуляторов NiMH. и убедитесь, что зарядное устройство использует соответствующее напряжение и силу тока.
4. Не перезаряжайте аккумуляторы. Вы повредите их.
5. Не допускайте перегрева или переохлаждения аккумуляторов во время зарядки, хранения и т. д. или использовать (это их повреждает). Они будут греться во время зарядки, но если сильно нагреются, то что-то не так.
6. Не скупитесь на покупку приличного умного зарядного устройства. Ваши батареи прослужат долго дольше, если зарядное устройство относится к ним правильно!
7. По возможности следуйте инструкциям, прилагаемым к вашему устройству. Например, инструкции, которые прилагаются к роботу-пылесосу Roomba®, говорят вам оставить его «пристыкован» (сидит на зарядке), на подзарядке, все время не используется. Если ты этого не сделаешь, вы обнаружите, что ваш Roomba очень быстро разряжается (даже если вы им не пользуетесь), и вы можете значительно сократить срок службы батареи.
8. Если вы используете что-то вроде ноутбука, постоянно подключенного к сети, возьмите за привычку позволять ему работать от батареи, возможно, раз в неделю или около того, пока он не разрядится почти полностью, для поддержания батареи в хорошем состоянии. Вы обнаружите, что это помогает расширить срок службы вашего аккумулятора.

Фото: Батареи бывают всех форм и размеров. Вы не всегда можете сказать, какие перезаряжаемые просто глядя. Из показанных здесь можно заряжать только никель-кадмиевые и литий-ионные аккумуляторы; все остальные одноразовые. Большая литий-ионная батарея серебристого цвета слева от ноутбука. а меньший (справа) от iPod. Никель-кадмиевые аккумуляторы — это универсальные перезаряжаемые аккумуляторы, зарядное устройство, такое как на нашем самом верхнем фото.

Узнайте больше

На этом сайте

• Батарейки
• Электричество
• Индукционные зарядные устройства
• Литий-ионные батареи

Книги

• Свинцово-кислотные аккумуляторы: наука и технология Д. Павлов. Эльзевир, 2017.
• «Батарея: как портативное питание вызвало технологическую революцию», Генри Шлезингер. Smithsonian Books, 2010. «Научно-популярная» книга, посвященная истории аккумуляторов от Вольтова столба до новейших литий-ионных аккумуляторов.
• «Понимание аккумуляторов» Рональда Делла и Дэвида Рэнда. Королевское химическое общество, 2001 г. Очень подробное руководство, описывающее историю батарей, различные типы, выбор батареи для определенного применения и электрохимию зарядки и разрядки.

Статьи

• Стеклянная батарея, которая становится лучше? Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 30 мая 2019 г. Нарушают ли батареи, улучшающиеся со временем, основной закон физики?
• Он большой и долговечный, и он не загорится: Ванадиевая окислительно-восстановительная батарея Z. Gary Yang. IEEE Spectrum, 26 октября 2017 г. Являются ли VRFB следующей большой прорывом в аккумуляторных технологиях?
• Потенциальные опасности на обоих концах жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов, Марк Андерсон. IEEE Spectrum, 1 марта 2013 г. Исследует опасности производства и переработки литий-ионных аккумуляторов.
• Мощный химический коктейль с одним недостатком, Мэтью Вальджан. The New York Times, 17 января 2013 г. Опасность пожара становится все более серьезной проблемой по мере того, как литий-ионные батареи становятся все более распространенными.
• Аккумуляторы с напылением могут накапливать энергию в любом месте Лиат Кларк, Wired, 2 июля 2012 г. Если бы мы могли превращать компоненты батареи в жидкости, мы могли бы распылять их на любую плоскую поверхность для накопления электроэнергии.
• Вирусная батарея может «заряжать автомобили»: BBC News, 2 апреля 2009 г. Ученые Массачусетского технологического института создали новую мощную батарею из вирусов.
• Аккумулятор, который «заряжается за секунды»: BBC News, 11 марта 2009 г. Новый способ изготовления литий-ионных аккумуляторов может привести к значительному сокращению времени зарядки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

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

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Средства связи
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда


• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и инструменты
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Зарядка литий-ионных аккумуляторов: 5 советов экспертов для продления срока службы | Сафт

Литий-ионные аккумуляторы промышленного класса , питающие ваши удаленные или портативные устройства, имеют прочную конструкцию и высокую плотность энергии для длительного срока службы даже при экстремальных температурах. Их долговечность напрямую связана с тем, как батарея заряжается, разряжается, а также с рабочей температурой.

В этой статье мы объясним, как работают эти аккумуляторы, и поделимся нашими 5 главными советами о том, как заряжать литий-ионные аккумуляторы промышленного класса, чтобы продлить срок их службы. Вы узнаете , как баланс скорости и скорости зарядки является ключевым для промышленных приложений , так же как и для ваших мобильных телефонов, ноутбуков или электровелосипедов.
Читайте дальше… 
 

Совет 1. Понимание языка аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы состоят из двух электродов: положительного и отрицательного. Когда вы заряжаете или разряжаете аккумулятор, электроны выходят из аккумулятора под действием электрического тока, а ионы перетекают от одного электрода к другому. Как будто оба электрода дышат, обмениваясь ионами.
 
Когда батарея обеспечивает ток, электроны перемещаются от анода к катоду вне батареи. Подача обратного тока позволяет аккумулятору перезарядиться: электроны возвращаются к аноду, а ионы лития повторно внедряются в катод. Восстанавливает емкость аккумулятора . Весь процесс зарядки/разрядки определяется как цикл. Количество циклов, которые может выполнить ваша батарея, зависит от производственного процесса, химических компонентов и фактического использования.

Емкость аккумуляторной батареи измеряется в Ач. Например, Saft MP 176065 xtd может похвастаться емкостью 5,6 Ач, что означает, что 5,6 А могут быть выданы за час при температуре 25°C в течение цикла.

На эту емкость напрямую влияют: 

1. Скорость зарядки и разрядки батареи, называемая скоростью C. Токи заряда и разряда обычно выражаются в долях или кратных значениям C: Зарядка/разрядка C означает, что вы будете заряжать или разряжать батарею в течение часа. Зарядка/разрядка C/2 занимает два часа, зарядка/разрядка 2C — 30 минут и т. д. Норма Saft MP 176065 xtd C составляет 5,6 А. Зарядка C / 2 при 2,8 А займет ок. два часа.
2. Уровень напряжения, который отражает уровень заряда: в нашем примере MP 176065 xtd выше, 4,2 В указывает на полный заряд, 2,7 В указывает на то, что батарея полностью разряжена (напряжение отсечки).
3. Температура зарядки, разрядки и рабочая температура.
4. Несколько циклов: со временем батарея теряет емкость из-за физической и химической деградации электродов и электролита.

Надлежащее управление глубиной разрядки (DoD — процент емкости, которая была удалена из полностью заряженной батареи) и максимальным зарядным напряжением также может увеличить количество циклов, в течение которых батарея будет работать. работоспособность и, следовательно, срок службы.

В этой статье основное внимание уделяется передовым методам зарядки, но мы рассмотрим методы разрядки в нашей следующей статье.
 

Главный совет 2. Уважайте процесс зарядки CCCV, особенно в плавающем режиме (зарядное устройство — ваш лучший друг)

Зарядка литий-ионного аккумулятора не так проста. Зарядное устройство, которое вы выберете, играет здесь ключевую роль, поскольку способ настройки параметров влияет на срок службы батареи. Не подключайте его просто к любому блоку питания и не используйте зарядное устройство, предназначенное для другой технологии (никель-кадмиевое или свинцовое), если вы не хотите столкнуться с проблемами безопасности.

Для правильной зарядки литий-ионного аккумулятора требуется 2 этапа: постоянный ток (CC) с последующей зарядкой постоянным напряжением (CV) . Сначала применяется заряд CC, чтобы довести напряжение до уровня напряжения окончания заряда. Вы даже можете решить уменьшить целевое напряжение, чтобы сохранить электрод. Как только желаемое напряжение достигнуто, начинается зарядка CV и ток уменьшается. Когда ток слишком низкий, зарядка завершается, и ток необходимо отключить.
Например, чтобы вернуть вашему MP 176065 xtd напряжение в конце зарядки 4,2 В, вы можете подать ток 5,6 А. При достижении 4,2 В вы поддерживаете этот уровень напряжения, медленно уменьшая ток до 100 мА или меньше, а затем останавливаете его. Вы также можете выбрать только 4,1 В, тем самым сохранив эластичность электродов и увеличив срок службы батареи.

Емкость аккумулятора напрямую зависит от напряжения окончания заряда , поэтому снижение напряжения снижает емкость аккумулятора. Вам придется найти правильный компромисс между необходимой автономностью, минимальным напряжением, при котором может работать ваше устройство, и долговечностью батареи.
Оставление батареи на постоянном заряде плавающим током после режима CV в процессе зарядки называется плавающим режимом . Солнечная панель — типичный пример приложения с плавающим режимом.

Большинство производителей не рекомендуют плавающий режим, так как он со временем повреждает батарею. Литий-ионный аккумулятор не нуждается в обслуживании благодаря низкому уровню саморазряда. Более того, , если в конструкции батареи не предусмотрены надлежащие меры предосторожности, поддержание скорости заряда в полностью заряженной ячейке может привести к ее перезарядке и взрыву.
Серия Saft xtd специально разработана для работы в плавающем режиме в безопасных условиях с ограниченным старением в широком диапазоне температур.
 

Главный совет 3.

Каким бы ни было приложение, литий-ионные аккумуляторы должны ассоциироваться с электроникой. Этот ключевой электронный компонент называется системой управления батареями (BMS). Обязательные функции безопасности прерывают разрядку/зарядку для защиты аккумулятора от перенапряжения или пониженного напряжения. BMS проверяет температуру и отключает аккумулятор во избежание перегрева.

BMS также может включать электронику, оптимизирующую однородный заряд между каждым элементом аккумуляторной батареи ( балансировка ). В батарее, объединяющей несколько последовательно соединенных элементов, через некоторое время в полевых условиях элементы из пакета будут стареть по-разному. Без этой функции балансировки в BMS самая устаревшая ячейка пакета будет стареть быстрее, чем другая. Поскольку продолжительность жизни батареи напрямую связана с самой старой ячейкой, хорошая система балансировки продлит срок службы батареи.

Система BMS может быть адаптирована к вашему варианту использования. Некоторые могут отображать состояние заряда и Состояние здоровья (например: 85% состояния здоровья означает, что емкость батареи уменьшилась на 15% с начала ее срока службы — интересное указание, поскольку понимается как потеря 30% исходного емкость означает, что химический срок службы батареи подходит к концу и время замены близко ).
 

Совет 4. Снизьте скорость зарядки C

При низкой скорости зарядки (C/2, C/5 или даже меньше) ионы лития плавно внедряются в графитовые листы, не повреждая электроды. 906:31 Когда скорость заряда увеличивается, эта интеркаляция становится все труднее и труднее. Если скорость слишком велика, ионы лития не успевают должным образом проникнуть в электрод и просто осаждаются на его поверхности, что приводит к преждевременному старению батареи.

Возможны быстрые скорости зарядки, такие как 4C или 10C, например, для аккумуляторов мобильных или электромобилей, но конструкции электродов отличаются, и ожидаемый срок службы короче.

В зависимости от того, сколько времени нужно вашему приложению для перезарядки и вашего варианта использования, вам нужно будет найти правильный компромисс между необходимым временем и скоростью зарядки и старением батареи. Скорость зарядки A C/50 лучше для электродов, но не каждое приложение может позволить себе время зарядки более 50 часов! Время зарядки 2C (30 минут) возможно, но ускорит старение батареи.
Поэтому Saft рекомендует ограничивать скорость зарядки своего диапазона MP до C или ниже.

Совет 5. Контролируйте температуру зарядки 

В большинстве литий-ионных аккумуляторов в одном электроде используется материал графитового типа. Повышенная температура зарядки провоцирует расслаивание графитовых листов, что ускоряет необратимую потерю емкости аккумулятора. Это явление может усугубляться, если оно связано с высокой скоростью зарядки: зарядный ток повышает температуру и вызывает ускорение явления отслоения.

Высокий уровень напряжения в сочетании с высокой температурой заставляет электрохимию генерировать газы внутри ячейки, что ускоряет старение химии. В зависимости от конструкции клетки высокие температуры также могут вызывать набухание клеток. Такая деформация может представлять угрозу безопасности, если корпус батареи или расположение устройства не рассчитаны на ее поддержку. Следите за тем, чтобы не превышать предельные значения, установленные производителем аккумулятора, или, например, не ставьте аккумулятор на полную зарядку на длительное время в перегретой машине в разгар лета!

Если в конструкции батареи не предусмотрены обязательные меры защиты от перезарядки, чрезмерной разрядки и перегрева, внутренняя температура элемента выше 130°C может привести к тепловому выходу из строя.

Большинство литий-ионных аккумуляторов могут выдерживать максимальную температуру 60°C, и их рекомендуется заряжать при максимальной температуре 45°C при скорости заряда C/2, в то время как серия Saft MP может поддерживать скорость заряда C выше. до 60°C и даже C/5 до +85°C для продуктов xtd благодаря уникальному дизайну.

Очень немногие батареи можно заряжать при температуре ниже 0°C. Электродные листы сжимаются, и электронная проводимость электролита снижается, что затрудняет интеркаляцию ионов в графит. Могут образовываться отложения лития, вызывающие необратимую потерю емкости. Чтобы компенсировать и обеспечить правильную интеркалацию иона, некоторые производители рекомендуют заряжать батарею очень медленно (C/20) при работе при температуре ниже 0°C.
Ассортимент Saft MP может работать с заправками при очень низких температурах — до -30°C!— при применении скоростей C/8 и даже C/5.

Давайте обобщим наши 5 основных советов о том, как заряжать литий-ионные аккумуляторы промышленного класса, чтобы продлить срок их службы: Знание того, как работает батарея, поможет вам оптимизировать способ зарядки и разрядки, чтобы максимально использовать возможности перезаряжаемой батареи

Главный совет 2: Уважайте процесс зарядки CCCV, особенно в плавающем режиме (зарядное устройство — ваш лучший друг).