Принцип зарядки різних видів акумуляторів

Електрична енергія стала основою розвитку багатьох напрямків техніки. Все більше пристроїв отримує можливість використання в будь-який час і в будь-якому місці без з`єднання з мережею. Ця можливість забезпечується акумуляторами. Вони стали найважливішою частиною таких пристроїв як мобільні телефони, ноутбуки та планшети, джерела світла і багатьох інших пристроїв в значній мірі, визначаючи вибір покупця своїми властивостями. В основі роботи всіх батарей лежать електрохімічні процеси. Розвиток енергетичних показників відбувається у міру виявлення нових хімічних сполук з більш ефективними параметрами, які технічно можна реалізувати в цих пристроях.

різновиди

В ході цього розвитку сформувалося кілька акумуляторних груп:

• свинцево-кислотні;
• нікель-кадмієві та нікель-металогідридні;
• літій-іонні і літій-полімерні;
• алкалінові.

Усередині них існує величезна кількість моделей вироблених по всьому світу.

Кожна група характеризується певними особливостями, які охоплюють не тільки пристрої, але і експлуатацію їх. Як правило, зарядка батареї дзеркально відображає його розрядку - чим довше акумулятор здатний живити навантаження, тим більше часу потрібно для його зарядки. Але при розрядці, як правило, величина струму змінюється випадковим чином. У той час як умови зарядки завжди однакові.

особливості зарядки

Тому стосовно тієї чи іншої групи важливо правильно вибирати величини струмів розрядки і зарядки і час їх дії. Токи впливають на процеси рекомбінації речовин в тілі пристрою і супутній їм теплообмін з навколишнім середовищем. У більшості пристроїв при цьому виділяються гази. Наприклад, при зарядці свинцево-кислотних акумуляторів з`являється водень.

При певній концентрації його в повітрі може утворитися вибухонебезпечна суміш, яка здатна завдати значної шкоди від найменшої іскри. Наприклад, від вимикача лампочки. Тому свинцево-кислотні батареї повинні заряджатися при наявності витяжної вентиляції. Якщо такий акумулятор заряджається будинку найкраще місце для його розташування на цей час балкон або прочинене вікно з протягом. Експлуатація нікель-кадмієвих батарей повинна виконуватися відповідно їх технічним паспортом.

Ці акумулятори найбільш чутливі до режиму зарядки і при його неправильному виконанні швидше «вмирають». Для них кращий безперервний струм розряду, який значно менше імпульсного зарядного струму, що впливає на батарею за менший час зарядки. Причому заряджати найкраще повністю розряджений нікель-кадмієвий акумулятор. Основні характеристики батарей наведені в таблиці далі.

Нікель-металогідридні батареї мають свою особливість експлуатації. Заряджати їх найкраще при неповному розряді. При роботі цих акумуляторів виділяється значна тепло. Воно може мати негативний вплив на речовини батареї. З цієї причини слід використовувати тільки ті зарядні пристрої, які йдуть в комплекті з навантаженням цих акумуляторів, і ось чому. Конструкція відсіку для установки батарей впливає на обмін теплом з навколишнім середовищем. А «штатний» зарядний пристрій виконує зарядку з урахуванням цього. Тоді нікель-металогідридні акумулятори прослужать довше.

У будь-який батареї при зарядці виділяється газ. Тому конструкція корпусу передбачає відведення його в зовнішнє середовище через спеціальний клапан. Кількість газу, який виділяється за одиницю часу, залежить від величини зарядного струму. У малогабаритних акумуляторах відведення газу відбувається повільно. Тому якщо їх заряджати сильнішим струмом тиск всередині корпусу почне збільшуватися, що викличе його деформацію. Пристрій відводу газів, що виділяються при зарядці в «пальчикової» акумуляторі показано на зображенні зліва.

Батареї без спеціальних заходів захисту можуть пропрацювати зовсім недовго через неприпустимо великих струмів розряду і зарядки. Тому в більшості з тих, що йдуть в комплекті з мобільними телефонами, ноутбуками та іншими пристроями є спеціальні запобіжні елементи. Наприклад, такі як термозапобіжника, плавкі запобіжники, вбудовані в акумулятор мікросхеми. Вони призначені для обмеження струму при роботі батареї або через занадто сильного її нагрівання при зарядці, або через перевантаження по струму навантаження.

Акумулятори, виготовлені на основі нікелю, можуть заряджатися декількома способами. Їх відмінності показані в таблицях далі.

Якщо процес зарядки батареї на основі нікелю почався, його не рекомендується переривати. Повторні включення цього процесу прискорюють знос цього акумулятора.

Якщо використовується метод нормального, тобто повільного заряду при найменшій величині струму виходить стимуляція процесу кристалізації речовини всередині акумуляторної батареї і швидше завершується термін її використання. Швидкий і швидкісний способи зарядки в цьому відношенні переважніше. Але при швидкій зарядці контроль готовності батареї до відмови у доступі до зарядного пристрою визначається за величиною напруги на ньому.

Оскільки величина напруги акумулятора не піддається нормуванню в прийнятному діапазоні при їх серійному виробництві, швидкий спосіб зарядки вимагає індивідуального зарядного пристрою для кожної батареї. А це також не прийнятно при масовому виробництві. Тому швидкий спосіб застосовується рідко. Найкращим є швидкісний спосіб з контролем температури батарей для зарядки. А для продовження терміну служби акумулятора на основі нікелю такий спосіб рекомендується один раз в місяць поєднувати з повним розрядом його нормальним струмом.

Оскільки процес зарядки акумуляторів справа тонка в зарядному пристрої застосовується мікроконтролер для управління ходом процесу. Готовність акумулятора визначається по незначного зменшення величини напруги. Для цього мікроконтролер управляє величиною зарядного струму так, щоб згадане зменшення напруги вдалося зафіксувати і завершити зарядку.

Але в нікель-металогідридних батареях зміна напруги, як правило, незначно і його складно зафіксувати навіть з мікро контролером. Зате вельми помітна зміна температури при насиченні акумулятора. Ця властивість є основним для вимірювання зарядженості цих батарей. Свинцево-кислотні батареї невибагливі щодо зарядки і можуть залишатися підключеними до зарядного пристрою тривалий час незалежно від величини наявного заряду. Якщо від батареї не буде відбиратися енергія, вона зарядиться згодом до свого номінального напруги. Головне щоб величина зарядного струму визначала прийнятну температуру для батарей для зарядки.

Батареї на основі літію за своєю невимогливість щодо режиму зарядки схожі на свинцево-кислотні акумулятори. Вони також можуть бути довго підключеними до зарядного пристрою. При цьому вони майже не нагріваються. При насиченні акумулятора енергією його зарядний струм різко зменшується. У зарядному пристрої це фіксується і є сигналом про завершення процесу зарядки.

Правильна експлуатація будь-якого акумулятора є основною умовою його тривалої роботи. Але при цьому необхідно також правильно зберігати акумулятор протягом тривалого часу.