Аккумуляторы и батареи

Независимо, выбираем мы шуруповерт или другой ручной инструмент, нужно подержать его на весу, проверить, насколько приемист он в руке. Инструмент с Li-ion аккумулятором выбирают профессионалы. К достоинствам относят большую емкость, быструю зарядку и малый вес инструмента в сравнении с солевыми элементами. Для любителя, вынимающего прибор из кейса раз в полгода, лучше приобрети шуруповерт с недорогим никель-кадмиевым аккумулятором. Какой аккумулятор лучше, литиевый или никелевый? Любой аккумулятор является хранилищем энергии, которую в него загрузили. Принцип работы прибора основан на электрохимической реакции. Энергия поступающая, запускает процесс электролиза. В результате ионы подходят к электродам, накапливаются и тем самым создают разность потенциалов, напряжение. Разные химические составы, создавая напряжение на клеммах, используют разное количество энергии. Способность поглощать электрический ток называют емкостью. Отдавая полученный заряд инструменту, аккумулятор обеспечивает его работоспособность. Сравнивая литиевые и никелевые аккумуляторы, можно найти достоинства и недостатки в обоих типах. Значит, необходимо выбрать, что в приоритете для конкретного пользователя. Лучше ли шуруповерт с никель-кадмиевыми батарейками или на литиевом аккумуляторе? Сравним определяющие требования к инструменту. Емкость и ее восстановление. Все никелевые аккумуляторы имеют емкость в два раза ниже, чем литиевые. Это значит, время работы в 2 раза меньше. Их нужно полностью разрядить и также зарядить. При этом цикл восстановления длится 12-14 часов. В противном случае…

Как бы ни старался мастер соединить несколько банок способом паяния, получается некрасиво и опасно. Знаем, что если нагреть корпус банки до 60 0, начнется самопроизвольная реакция. Поэтому домашние умельцы пользуются соединением неодимовыми магнитами, клеем или жидким пластиком. Используются холдеры – капсулы под аккумуляторы, уже спаянные в блок. Но лучшим способом соединения литиевых аккумуляторов считается контактная сварка лентой из никеля. Сварка литиевых аккумуляторов в домашних условиях Вряд ли домашний умелец станет покупать аппарат точечной сварки. На АлиЭкспресс. Самый доступный прибор стоит больше 6 тысяч рублей. Поэтому ищем бюджетный способ монтажа простейшего устройства из подручных средств. В домашних условиях применяют 2 вида точечной сварки для литиевых аккумуляторов, ударную и трансформаторную. Если используется конденсатор и прямое подключение контактов – это ударная сварка. Примером установки ударной сварки является использование аккумуляторной батареи, отслужившей по прямому назначению. Но импульс должен составлять миллисекунды. Чтобы не перегреть свариваемые поверхности, необходимо автоматизировать время касания. Познакомьтесь со схемой конденсатной сварки. Как используя трансформатор, сделать преобразователь обычного сетевого тока в сварочный, с напряжением 2-3 В и силой до 1000 А. Потребуется создать новый аппарат, используя имеющийся трансформатор, например, от микроволновки, мощностью 1 кВт. Для этого нужно удалить вторичную обмотку и магнитные шунты. Намотать новый контур, взяв хорошо изолированный провод сечением 35…

Любой прибор для превращения химической энергии в электрическую должен иметь активный металл с большим отрицательным потенциалом. То есть разность потенциалов на катоде и аноде должна быть максимальной. Оптимальными свойствами обладает литий. Устройство аккумуляторов Легкий металл используется в виде химических соединений графита и литий-кобальт-оксида (LiCoO2), нанесенных в виде обмазки на медную и алюминиевую фольгу. Могут использоваться другие соли на основе лития. Весь процесс производства li-ion аккумуляторов состоит из этапов: изготовление электродов; сборка активной части и создание защиты; упаковка, внесение электролита; проверка работоспособности. Две ленты сматываются в рулон или собираются из листов в корпус. Свободное пространство заливается электролитом, выполняются клеммные выводы в герметичном контуре. Литий-ионные аккумуляторы залиты жидким электролитом, литий-полимерные – гелевым. В результате получаются приборы разных форм и габаритов. В пересчете на объем активной массы, характеристики: плотность 150-200 Вт-ч/кг или 350-450 Вт-ч/л; напряжение 3,6-3,7 В; потеря 20 % емкости после 500-1000 циклов зарядки; рабочие температуры -20 ~ +50 0. Применение компактные батарейки получили в ноутбуках, сотовых телефонах, фотоаппаратах. Ими оснащают электромобили. Производство литиевых аккумуляторов несложное, не требует больших площадей. Основные производственные площадки расположены в Азии, развивается производство литиевых аккумуляторов в РФ. Здесь построен самый большой «Ли-ион» завод в мире, в пригороде Новосибирска – Толмачево. Технология производства литий-ионных аккумуляторов Аноды и катоды…

Производители заявляют срок годности литий-ионных аккумуляторов от 8 до 20 лет. Но на практике устройства работают гораздо меньше. Причина кроется в нарушении процессов внутри корпуса при изменении внешних условий. Переносной  ручной инструмент работает при завышенной температуре в тесном пространстве, им пользуются на холоде. В результате нарушается процесс прохождения ионов лития через мембрану, вплоть до короткого замыкания. Емкость литиевых аккумуляторов безвозвратно теряется даже при хранении. Есть ли способы восстановления емкости литиевых аккумуляторов? Li-ion аккумулятор – восстановление емкости Разработчики и специалисты предупреждают, беречь аккумулятор нужно с момента начала эксплуатации. Он не переносит перезаряд даже на 0,20 В, разряд глубже 2,5 В неприемлем, приводит к зарядке с «толчком». Севший до 2 В элемент можно выбрасывать. Любое отступление от режима ведет к потере емкости. Даже во время хранения заряженной батареи она постепенно теряет емкость. Потеря емкости характеризуется признаком – аккумулятор быстро заряжается, мало работает и быстро разряжается. Емкость элемента в батарее не восстанавливается. Для того чтобы вернуть батарее работоспособность, следует замерить емкость каждой банки и заменить бракованную. Восстановление ионно-литиевых аккумуляторов неопытным пользователем опасно, связано с риском возгорания. Любители разработали свои способы восстановления. Однако следует подумать, прежде чем следовать советам. Пожар или взрыв неисправной батареи принесут больший материальный ущерб, чем затраты на замену. Представьте ваше…

Для создания наиболее емких источников энергии в виде гальванических элементов, в прошлом веке был задекларирован легкий активный металл — литий. Однако прошли десятки лет, прежде чем конструкцию заставили работать без саморазряда и разрушения токопроводящей пластины. В настоящее время литиевые батарейки и аккумуляторы используются в ноутбуках, телефонах, питают энергией другие гаджеты. Основными характеристиками источника энергии является напряжение, емкость и рабочий ресурс. Виды литиевых батарей Использовать в качестве электрода чистый литий оказалось невозможно по многим причинам. Основная – быстрый саморазряд, связанный даже с возгоранием. Итогом стало изготовление катода из алюминиевой или медной фольги, на которую нано слоем наносилась дисперсная соль, включающая ионы Li. Емкость литий-ионных батарей несколько меньше, зато саморазряд приближается к нулю, безопасность высокая. В зависимости от места применения аккумуляторов используются различные составы электролита: Литий-ионные, электролит жидкий, катод LiCoO2 с номинальным напряжением 3,6 В. Литий-полимерные –электролит в форме геля, номинальное напряжение 3,7 В. Литий-железо-фосфатные – тяговые, катод LiFePO4номинальное напряжение 3,3 В. Литиевые тяговые аккумуляторы работают на морозе, не пожароопасны. Так как система чувствительна к колебанию заряд/разряд, каждый элемент снабжен контроллером. Если в батарее несколько элементов, в зарядном устройстве есть балансир, служащий для равномерной зарядки каждого элемента. К недостаткам литиевых батарей относят: опасность возгорания всех, кроме тяговых аккумуляторов; Li-ion, Li-Po аккумуляторы боятся…

От начала работ по созданию аккумуляторных батарей на основе чистого лития до появления первой партии литий-ионных перезаряжающихся элементов прошло более 80 лет. В 1991 году компанией Sony была выпущена Li-ion батарея. Литий – металл легкий, активный и энергоемкий, но его создатели источников энергии не смогли приручить, пока. Все типы литиевых батареек и аккумуляторы работают с ионами LI в составе сложных солей. По видам активного элемента названы типы батарей, от состава зависит их напряжение на одну ячейку и уровень саморазряда. Удельная энергия гальванических элементов с Li в несколько раз выше, чем Ni-Cd. Типы литиевых аккумуляторов, размеры Батарея состоит из положительного и отрицательного электродов из алюминиевой или медной фольги. На поверхность катода тонким слоем нанесен оксид лития, а анод представляет пористый углерод. Между ними сепаратор. Электролит представляет раствор соли лития. При зарядке анод теряет электроды, катод притягивает. Разрядка сопровождается обратной реакцией. На катод наносят: литий- оксид кобальт или литий-кобальт; литий- оксид марганца, именуемый шпиндель, литий- марганец; литий-фосфат железа, LEP; литий никель-марганец-кобальт, сокращенно НКМ; Литий- никель-кобальт-оксид алюминия или НКА. Анод выполнен из графитовой пластины – чистый углерод. Но уже ведутся работы по замене его кремниевым. Подбирая состав ионных компонентов, производители улучшают отдельные свойства батарей. В зависимости от агрегатного состояния электролита литиевые аккумуляторы могут…

Попытки использовать легкий активный литий в качестве электродов для аккумуляторов закончились провалом, но одноразовые батарейки эффективны. Современники литиевыми аккумуляторами называют приборы, с ионами лития. Их используют в виде солей на подложке из алюминиевой или медной фольги. Активным элементом является ион лития, аккумулятор называется литий-ионный. Условие – в герметичном корпусе обязательно залит жидкий электролит. Если внутри гель или специальная пленка – литий-полимерная батарея. Все литиевые батареи относят к щелочным. Литий-ионный и литий-полимерный, разница Аккумуляторная батарея – система динамичная. Рабочие параметры зависят от любого компонента. Посмотрим, как подействовало наполнение гелем вместо жидкого электролита и какой лучше, литий-полимерный или литий-ионный аккумулятор, в чем разница. Оба вида батарей характеризуются высокой плотностью энергии при малых размерах. Один элемент способен выдать напряжение 3,6 В, в два раза больше Ni-Cd батареи. Нет эффекта памяти, аккумулятор можно заряжать на любом уровне запаса энергии. Отличия в том, что при использовании жидкого литий-ионного аккумулятора максимальное напряжение при заряде и минимальное при разряде контролирует встроенная защита, устройство становится дороже. Без защиты возможно возгорание и даже, взыв. Такие проблемы не сопровождают работу сухого литий-полимерного элемента. Гелевый элемент можно называть литий-ионным полимерным аккумулятором. Это гибрид, где используют вместо сепаратора полимерную пленку с твердым составом, ее действие усиливает обычный электролит в гелевой форме. Но…

Мир наполнен приборами, игрушками, которые мертвы, если отсутствует источник энергии – батарейка. Гальванический элемент, преобразующий химическую энергию в электрическую, знают все. Одноразовое устройство – батарейка, с возможностью цикличной зарядки – аккумуляторная батарейка. Литиевые источники энергии имеют высокую плотность заряда, работают дольше, выполняют те же задачи, что солевые, алкалиновые. Устройство и состав литиевой батарейки Здесь описываются гальванические элементы, работающие на необратимой реакции окисления. Отданный заряд не восстанавливается, батарейка называется одноразовой. Элемент состоит из анода, выполненного из металлического лития, катода из твердых MnO2, Fes2, Cuo, CFx, жидких SO2, SOCl2. Продолжается поиск других солей с высоким сродством к восстановлению. Окислителем выступает активный литий, отдающий электроны. Корпус аккумулятора герметичный, с выводами клемм и их маркировкой. Надпись «do not recharge»- повторно не заряжать, предупредит, что литиевая батарейка одноразовая. Существует 2 типа батареек  по конструкции: бобинные; спиральные. Бобинные  литиевые батарейки служат до 20 лет, применяются потребителями,  не превышающими запрос в 150 мА. Срок службы элементов до 20 лет. Спиральные конструкции имеют большую поверхность лития, импульсно дают до 4 А, при постоянном токе — 0,1-1,8 А.  Но саморазряд этих устройств достигает 10 % в год от первоначальной емкости. Элементы с любым составом катода выпускают в двух типах. Литиевые батарейки могут быть круглыми, призматическими или в форме таблеток….

Каждый мастер встречается с проблемой снижения работоспособности инструмента, или полного отказа из-за аккумулятора. Производители используют в 12-ти, 14-ти, 18-ти вольтовых шуруповертах аккумуляторы из никель-кадмиевых батареек. Схема последовательной сборки нескольких элементов создает нужное напряжение. Замена никель-кадмиевых батареек  на литийевые увеличивает срок службы аккумулятора, облегчая конструкцию. Обязательная установка платы BMS добавляет надежность. Поэтому переделка шуруповерта на литиевые аккумуляторы, в основном, на форм-фактор 18650, оправдана. Смысл и порядок переделки шуруповертов на литиевые аккумуляторы Почему никель-кадмиевые аккумуляторы быстро выходят из строя? В гирлянде последовательно соединенных банок каждая особенна. Химический процесс индивидуален, заряд в закрытых системах различный. При неисправности в одной банке, конструкция не дает нужное напряжение. Система контроля и балансировка заряда в отдельных компонентах не предусмотрена. Каждая Ni-Cd банка дает 1,2 В, а li-ion 18650 – 3,6 В. Емкость литиевой батарейки в 2 раза больше никель-кадмиевой, близкого размера. Перегретая батарейка li-ion грозит взрывом и возгоранием, поэтому установка контроля равномерности заряда в банках обязательна. В никель-кадмиевых батарейках BMS не ставят – производитель не заинтересован. У литиевых элементов нет эффекта памяти, в отличие от Ni-Cd, заряжать их можно в любое время и в течение часа. Шуруповерт становиться значительно легче после переделки аккумулятора на li-ion, с использованием банок 18650. Есть только два препятствия для переделки шуруповерта под…

Литиевые аккумуляторы представляют гальваническую пару, в которой катодом служат соли лития. Независимо, литий-ионный, литий-полимерный сухой или гибридный аккумулятор, зарядное устройство подходит всем. Изделия могут иметь форму цилиндра, или герметичную мягкую упаковку, способ зарядки для них общий, отвечающий особенностям электрохимической реакции. Как зарядить Li-ion АКБ? Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы Существует несколько схем зарядки литиевых аккумуляторов. Чаще используется двухэтапная  зарядка, разработанная компанией SONY. Не применяются устройства с применением импульсного заряда и ступенчатой зарядки, как для кислотных АКБ. Зарядка любых разновидностей ионно-литиевых или литий-полимерных аккумуляторов требует строгое соблюдение напряжения. На одном элементе заряженного литиевого аккумулятора должно быть не больше 4,2 В. Номинальным напряжением для них считается 3,7 В. Литиевые аккумуляторы можно ли заряжать быстро, не полностью? Да. Их всегда можно дозарядить. Работа батареи на 40-80 % емкости удлинняет АКБ срок годности. Двухступенчатая схема зарядки батареи литиевых аккумуляторов Принцип схемы CC/CV – постоянная сила зарядного тока/ постоянное напряжение. Как зарядить по этой схеме литиевый аккумулятор? На схеме до 1 этапа зарядки изображен предэтап, для восстановления глубоко севшего литиевого аккумулятора, с напряжением на клеммах не менее 2,0 В. Первый этап должен восстановить 70-80 % емкости. Ток зарядки выбирают 0,2-0,5 С. Ускоренно заряжать можно, током 0,5-1,0 С. (С – емкость литиевых аккумуляторов, цифровое значение). Каким…