Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов icon

Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов



НазваниеМетодическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов
страница1/5
Дата конвертации21.07.2012
Размер0.78 Mb.
ТипМетодическое пособие
  1   2   3   4   5
1. /Аккумуляторы1.docМетодическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ


МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТУ)

филиал в г. Смоленске


Малогабаритные аккумуляторы

для радиоэлектронной аппаратуры

Справочные материалы


по курсам

«Системы бесперебойного электропитания» и

«Ключевые источники электропитания»




Смоленск 2002


УДК 621.356(083)

Р50


Утверждено учебным управлением ГОУ ВПО МЭИ (ТУ)

в качестве учебного пособия для студентов ГОУ ВПО СФМЭИ (ТУ),

обучающихся по специальности «Промышленная электроника»


Подготовлено на кафедре промышленной электроники


Рецензент:

Канд.техн.наук, доц. ГОУ ВПО СФМЭИ (ТУ) Ю.М. Божин


РЕМНЕВ а.м., смЕРДОВ В.Ю.


Р50. Малогабаритные аккумуляторы для радиоэлектронной аппаратуры (справочные материалы). Справочное пособие по курсам «Системы бесперебойного электропитания» и «Ключевые источники электропитания». – Смоленск: ГОУ ВПО СФМЭИ (ТУ), 2002.– 31 с.




Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов.


Пособие предназначено для студентов факультета компьютерных технологий и электроники, а также может быть полезным для специалистов занимающихся эксплуатацией малогабаритных аккумуляторов.


© Московский энергетический институт, филиал в г. Смоленске, 2002 г.


ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………. 4

1.Система параметров аккумуляторов……….………………………… 5

2. Типовые параметры и характеристики малогабаритных

аккумуляторов………………………………………………………….. 11

2.1. Никель- кадмиевые аккумуляторы и аккумуляторные батареи… 11

2.2. Никель-металлогидридные аккумуляторы и аккумуляторные

батареи …………………………………………………………………. 14

2.3. Литиевые аккумуляторы и аккумуляторные батареи…………. 17

2.4. Сравнительный анализ малогабаритных аккумуляторов………. 20

2.5. Конструкция и типоразмеры малогабаритных аккумуляторов… 22

Литература………………………………………………………………

Приложение……………………………………………………………..
26





ВВЕДЕНИЕ


Целью данного справочного пособия является возможность дать широкому кругу разработчиков и пользователей радиоэлектронной аппаратуры сведения о химических источниках тока, которые позволят обеспечить грамотный выбор и эксплуатацию современных автономных малогабаритных источников питания.

Автономные источники питания широко применяются в изделиях, содержащих электронные компоненты, начиная с бытовых (детских игрушек, часов, плееров, фотоаппаратов и др.) и заканчивая военно-космической техникой. Отсюда большое разнообразие типов, видов и конструкций. При выборе элементов питания приходится решать задачу со многими неизвестными, тем более что в общих руководствах по эксплуатации этому вопросу уделяется мало внимания.

Химическими источниками тока называют устройства, с помощью которых энергия пространственно разделенных окислительно-восстановительных реакций превращается в электрическую. Процесс превращения химической энергии в электрическую в источнике тока называют разрядом.

По характеру работы все известные химические источники тока делятся на две группы: гальванические элементы, или первичные источники тока, и электрические аккумуляторы, или вторичные источники тока.

К группе первичных источников тока относят устройства, допускающие однократное использование заключенных в нем активных материалов. При этом отдача электрической энергии может быть осуществлена в один или несколько приемов. В результате израсходования одного из веществ гальванические элементы перестают работать.

Вторичными химическими источниками тока, или электрическими аккумуляторами, называют химические источники тока, работоспособность которых может быть восстановлена путем заряда, т.е. пропусканием электрического тока через аккумулятор. Электрохимические процессы в аккумуляторах обратимы и их можно использовать много раз.


1.СИСТЕМА ПАРАМЕТРОВ АККУМУЛЯТОРОВ

Аккумуляторы, как источники тока, характеризуются следующими основными параметрами:

- электродвижущей силой;

- напряжением;

- внутренним сопротивлением;

  • емкостью;

  • зарядно –разрядными характеристиками;

- удельными характеристиками;

- отдачей;

- сроком службы;

- диапазоном рабочих температур;

- габаритными размерами и типом корпуса.

Электродвижущая сила (э.д.с.) – это максимальное напряжения аккумулятора, к которому не подключена нагрузка. Значение э.д.с. измеряется в вольтах. Электродвижущая сила батареи, составленной из последовательно соединенных однотипных аккумуляторов, равна произведению э.д.с. одного элемента на число этих элементов.

Напряжение аккумулятора измеряется при замкнутой на нагрузку внешней цепи. Рабочее напряжение всегда меньше э.д.с. В общем случае рабочее напряжение аккумулятора

UР = E - I RВН,

где Е – э.д.с., В; I – ток нагрузки, А; RВН – внутренне сопротивление аккумулятора, Ом.

Очевидно, что основными факторами, определяющими напряжение аккумулятора UР являются внутреннее сопротивление и сила разрядного тока. Напряжение аккумулятора при разряде изменяется и характеризуется начальным, средним и конечным значениями. Это связано с изменением внутреннего сопротивления.

Начальное напряжение меньше э.д.с. на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении при протекании номинального тока разряда – тока нагрузки. При низких температурах начальное напряжение меньше, чем при положительной температуре, вследствие уменьшения подвижности ионов электролита.

Конечное напряжение - это минимальное напряжение, при котором аккумулятор еще способен отдавать энергию в нагрузку. Величиной конечного напряжения задаются из условия работы нагрузки, т.е. по допустимому перепаду напряжения между началом и концом разряда.

Величиной среднего напряжения пользуются при определении зарядной или разрядной энергии аккумулятора. Она определяется из разрядных кривых, которые являются зависимостью напряжения аккумулятора от времени разряда при разряде заданным током.

Для аккумуляторов внутреннее сопротивление RВН определяется в основном омическим сопротивлением электродов и электролита, а также сопротивлением поляризации, возникающей при изменении электродных потенциалов при разряде. Внутренне сопротивление имеет разные величины на этапах разряда и заряда:

– для разряда; – для заряда.

Максимальное значение тока, который может отдать источник энергии, ограничено его внутренним сопротивлением. Приближенное значение внутреннего сопротивления аккумулятора для разряда

,

где C- емкость аккумулятора в А·час при нормальной температуре.

Номинальная емкость – это количество энергии, которым теоретически должен обладать аккумулятор в заряженном состоянии. Емкость измеряется в ампер-часах (А·час) или миллиампер-часах (мА·час). Но количество энергии определяется не в момент зарядки, а при обратном процессе – разряде аккумулятора постоянным током в течение измеряемого промежутка времени до момента достижения заданного порогового напряжения.

Токи заряда и разряда численно выражаются в долях от нормированной емкости СН. Нормированная емкость СН определяется при температуре 200С как емкость в А·час, отданная при 5-ти часовом разряде током 0,2·СН до конечного напряжения на элементе. Например, для аккумулятора с нормированной емкостью 100 мА·час ток 0,2·СН составляет 20 мА, а ток 3·СН – составит 300 мА.

Емкость, отдаваемая аккумулятором в нагрузку не всегда равна номинальной емкости, указанной для аккумулятора. Она зависит от величины отбираемого тока, графика нагрузки, конечного напряжения, температуры и длительности хранения аккумуляторов до их использования.

Для аккумуляторов, кроме разрядной емкости, существует зарядная емкость, численно равная количеству электричества, запасенному аккумулятором при заряде. Таким образом, емкость

C = I·t,

где I – сила тока разряда или заряда, А; t – время заряда или разряда, час.

Указанная формула справедлива для случая, когда ток не изменялся в процессе разряда или заряда. При разряде аккумулятора на постоянное сопротивление, что наиболее часто встречается на практике, пользуются для определения емкости средним значением тока разряда ICР, равным среднему арифметическому токов начала и конца разряда. Отсюда емкость

С = I·t.

В таблицах характеристик аккумуляторов указывается либо ток, при котором получена данная емкость, либо величина нагрузочного сопротивления. Для аккумуляторов при разряде на постоянное сопротивление R емкость

,

где UН и UК– напряжение в начале и конце разряда; R – нагрузочное сопротивление; t – время разряда.

Зарядно - разрядные характеристики аккумулятора. При выборе аккумулятора необходимо пользоваться графиками зависимости напряжения от разрядного тока, по которым можно судить о возможности использования данного аккумулятора в требуемом режиме разряда. Разрядные характеристики аккумулятора являются плоскими для большинства режимов. Поэтому напряжение аккумулятора не может служить показателем степени его разряженности. При увеличении тока разряда емкость, отдаваемая в нагрузку большинства аккумуляторов, уменьшается. Типовые разрядные характеристики аккумуляторов при температуре окружающей среды 200С представлены на рис.1.1. Для достижения максимального срока службы аккумулятора следует избегать глубоких разрядов.




Рис.1.1

Существует много способов позволяющих удовлетворительно заряжать аккумуляторы. Они отличаются друг от друга сложностью и продолжитель-ностью заряда аккумулятора. Основными способами заряда являются: нормальный, ускоренный и контролируемый быстрый.

Нормальный заряд – это такой режим заряда, при котором заряд производят малым током. Например, для никель-кадмиевых аккумуляторов этот ток равен 0,1·СН и заряд идет в течение 14 часов независимо от исходной степени разряженности. При этом аккумуляторы переносят избыточный заряд таким током очень длительное время.

Ускоренный заряд осуществляется большим током. Например, для никель-кадмиевых аккумуляторов зарядный ток в этом режиме равен 0,4·СН в течение 3 часов или 0,2·СН – в течение 7 часов. Переносимость избыточного заряда ограничено примерно 10 днями, чтобы не произошло сокращение службы аккумулятора.

Контролируемый быстрый заряд предусматривает сокращенный период заряда не более 1 часа. Если длительность заряда сокращают до 15 минут – то такой метод называют сверхбыстрым зарядом. Контролируемый быстрый заряд подразумевает наличия системы автоматического прекращения зарядного тока до того, как аккумулятор достигнет состояния, которое может превысить предел его механической прочности.

На зарядных характеристиках большинства аккумуляторов имеется максимум вблизи состояния полной заряженности (рис.1.2). При очень низких токах заряда (характерных для нормального заряда) наблюдается небольшой рост напряжения в конце заряда. При высоких скоростях заряда, характерных для контролируемого быстрого заряда, этот рост напряжения довольно значительный и повторяемый, что позволяет использовать его в качестве сигнала для окончания заряда.





Рис.1.2


Одновременно с повышением напряжения происходит увеличение температуры аккумулятора относительно окружающей среды. Поэтому изменение температуры может быть использовано, как сигнал окончания заряда.

Характеристики зарядного напряжения изменяются с изменением температуры, тока заряда и существенно зависят от типоразмеров аккумулятора.

Удельные характеристики аккумуляторов – удельная емкость, удельная мощность и удельная энергия являются наиболее показательными с точки зрения возможности сравнения разнородных по электрическим характеристикам источников тока. Удельная емкость – есть отношение фактической разрядной емкости аккумулятора к его объему или весу. Удельная емкость по объему СV или весу СM

; ,

где С – емкость, А·час; V – объем, дм3; q – вес аккумулятора, кг.

Удельная емкость дает возможность сравнивать аккумуляторы, напряжение которых одинаково.

Для сравнения различных по напряжению источников питания пользуются характеристиками удельной мощности энергии или удельной энергии:


– удельная мощность по объему;

– удельная мощность по весу;

– удельная энергия по объему;

– удельная энергия по весу.

Полная мощность аккумулятора

,

где I2·R означает мощность, потребляемую внешней цепью, а I2·RВН– внутренней цепью.

Отдачей аккумулятора называется отношение емкости, отданной при разряде к емкости, полученной при заряде. Различают три вида отдачи: отдачу по емкости С, отдачу по энергии W и отдачу по напряжению U:

;

;

.

Саморазрядом аккумулятора называют уменьшение емкости во времени при отключенной нагрузке. Саморазряд возникает вследствие взаимодействия активных масс и электролита. Потеря емкости аккумулятора накладывает ограничения на продолжительность их хранения. Этот саморазряд обусловлен только химическими процессами, протекающими внутри аккумулятора. В паспорте на аккумулятор указывается саморазряд, обусловленный только химическими процессами, происходящими в нем при заданных условиях эксплуатации и хранения.

Суточный саморазряд

,

где СН – начальная емкость источника, а СХР – емкость после хранения, n – число суток хранения.

Срок сохранности и срок службы являются важными характеристиками, поскольку определяют возможности работы той или иной аппаратуры в течение какого-то времени. Для аккумуляторов срок сохранности определяет его способность к работе по истечению определенного срока хранения в сухом или заполненном электролитом состоянии. Срок сохранности может резко уменьшиться при неправильном хранении за счет появления токопроводящих путей между его клеммами.

Срок службы аккумуляторов характеризуется количеством циклов заряд-разряд, которые может выдержать аккумулятор без заметного снижения разрядной емкости. Для получения максимального количества циклов заряд-разряд аккумулятора необходимо выполнять условия заряда, рекомендуемые изготовителем аккумулятора.

Температурный диапазон – интервал температур, в котором аккумулятор обеспечивает емкость, заданную техническими условиями. Типовой диапазон температур -20...+50ОС, причем на крайних пределах емкость, как правило, изменяется на 50% по отношению к емкости при 20ОС. Верхним пределом работы большинства аккумуляторов является температура +500С. При низких температурах их емкость сильно уменьшается. Влияние температуры на характеристики разряда приведены на рис.1.3.






Рис.1.3


2. ТИПОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

МАЛОГАБАРИТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ


2.1. Никель -кадмиевые аккумуляторы и аккумуляторные батареи

Современная конструкция никель-кадмиевого аккумулятора (НКА) приведена на рис. 2.1.




Рис.2.1


Положительный и отрицательный электрод с сепаратором выполнены в виде лент, свернутых в спиральный цилиндр. Это позволяет получать в малом объеме электроды с большими контактными поверхностями. Крышка предохранительного клапана для стравливания избыточного давления расположена рядом с положительным выводом.

При соединении НКА в батареи необходимо подбирать аккумуляторы по емкости, с тем, чтобы избежать глубоких разрядов аккумуляторов с пониженной емкостью. Для таких аккумуляторов возможна переполюсовка и выход из строя. Подбор аккумуляторов ведется в пределах отклонения емкости 3…4%.

Обобщенные зарядные кривые НКА током, численно равным 0,1СН при температурах 0, 20 и 400С показаны на рис.2.2.





Рис.2.2


Четыре разрядных кривых при температуре 00С и токах 8С, 4С, 1С и 0,2С показаны на рис.2.3, из которого видно, что при уменьшении величины разрядного тока в 40 раз, разрядная емкость увеличивается почти в 1,5 раза. Это связано с потерями на внутреннем сопротивлении НКА, которые пропорциональны квадрату тока нагрузки.





Рис.2.3


На рис.2.4, 2.5 показаны зависимости разрядной емкости от режима эксплуатации (непрерывный разряд и импульсный соответственно).




Рис.2.4





Рис.2.5


Некоторые особенности зарядных характеристик имеют НКА, изготавливаемые в виде низких цилиндров (дисковые) (рис.2.6)


Рис. 2.6

Для малогабаритной радиоэлектронной аппаратуры используются и аккумуляторы призматической формы, позволяющие наиболее оптимально использовать объем прямоугольного отсека питания.

На отечественном рынке достаточно активно работают многие зарубежные производители аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Концерн GP, входящий в тройку крупнейших производителей никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов, разрабатывает, производит и предлагает широкий выбор аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Номенклатура этих изделий постоянно, обновляется и пополняется в соответствии с требованием рынка. Концерн GP на своих заводах использует новейшие американские технологии фирм OVONIC и DURACELL.

В табл. П.1 и П.2 представлены параметры цилиндрических, призматических и дисковых (низкоцилиндрических) никель-кадмиевых аккумуляторов бытовой и промышленной серий, выпускаемых этой фирмой. Аккумуляторы промышленной серии используются только для создания аккумуляторных батарей.

Аккумуляторы этой фирмы обладают длительным сроком службы (до 1000 циклов заряд-разряд), стабильной работой в широком диапазоне температур (от -20 до +50 С) и низким внутренним сопротивлением. Конструкция аккумуляторов обеспечивает его герметичность и противоударность.


2.2. Никель-металлогидридные аккумуляторы и

аккумуляторные батареи


Никель-металлогидридные аккумуляторы (НМА) отличаются от НКА типом применяемых материалов. Токсичный кадмиевый анод был заменен на анод из сплава, абсорбирующего водород (гидрат OOH). Благодаря высоким емкостным характеристикам и экологической чистоте никель-металлогидридные аккумуляторы находят все более широкое применение, как в бытовых приборах, так и в профессиональной технике. Эти аккумуляторы безопасны для окружающей среды, так как не содержат ртути и кадмия.

НМА обладают практически теми же уровнями напряжений и имеют такой же ряд типоразмеров, что и НКА. Их характеристики при разных тока заряда, разряда и температуры приведены на рис.2.7…2.9.



Рис.2.7




Рис.2.8




Рис.2.9


При разрядной емкости 82…90% от номинальной гарантируется 500 циклов заряд-разряда (рис.2.10).





Рис.2.10


Параметры некоторых типов никель-металлогидридных цилиндрических и призматических аккумуляторов приведены в табл.П.2. Они характеризуются большим сроком службы (до 1000 циклов заряд-разряд), стабильной работой в широком диапазоне температур (от –20 до +50 С), полным отсутствием эффекта памяти. Для избежания последствий нарушений условий эксплуатации во всех аккумуляторах этой марки предусмотрены предохранительные клапаны.

Типовая конструкция НМА в виде низкого цилиндра представлена на рис.2.11.





Рис.2.11


2.3. Литиевые аккумуляторы и аккумуляторные батареи


Бурное развитие систем связи, увеличение выпуска мобильных ра­диотелефонов, видеокамер и других малогабаритных устройств электронной техники потребовало от разработчиков вторичных ХИТ со­здания новых, малогабаритных и энергоемких аккумуляторов, например, таких как литиевые.

В настоящее время известно около 15 разновидностей первичных и вторичных ХИТ литиевой системы. Их достоинствами являются:

– доступность лития, запасов которого в земной коре в несколько раз больше, чем серебра и ртути;

– возможность выполнения литиевых элементов не только в габаритных размерах стандартных высоких цилиндров, но и в виде сверхплоских конструкций.

– возможность получения различных рабочих напряжений в диа­пазоне от 1,5 до 3,7 В (литиево-ионные – 3,6 вольта на элемент, литиево-металлические – 3,0 вольта на элемент, литиево-полимерные –2,7 вольта на элемент), что позволяет использовать один, а не три аккумуляторных элемента в стандарт­ных схемах питания распространенной трехвольтовой серии.

– исключительно малые токи саморазряда, позволяющие созда­вать аккумуляторы со сроком сохранности 10-15 лет без наруше­ния герметичности и практически без потерь емкости.

Литиевые (Li) аккумуляторы – наиболее новые и совершенные, но и наиболее дорогие. Они имеют самую высокую удельную емкость и совершенно не обла­дают «эффектом памяти». Скорость саморазряда составляет менее 10% в месяц для литиево-ионных и не более 1 - 2% для литиево-металлических аккумуляторов. Однако, литиевые аккумуляторы в еще большей степени чувствительны к «перезаряду». Особенно удобны литиево-полимерные аккумуляторы, они самые легкие и могут быть изготовлены любой формы - весьма плоские, изогнутые по форме корпуса аппарата и т.п.

На рис. 2.12 показана конструкция плоского литий-ионного аккумулятора.

На рис. 2.13 показаны зарядные (стрелка вправо; 1,5С, 1C, 0,7С и 0,5С) строго до напряжения 4,2 В и разрядные (стрелка влево; 1,5С, 1C, 0,7С и 0,5С) характеристики в функции от времени.




Рис.2.12





Рис.2.13





Рис.2.14

На рис. 2.14 даны обычные разрядные кривые при то­ках 2С, 1,5С, 1C, 0,5С и 0,2С строго до напряжения 2,75 В. Если сравнить режимы 2С и 0,2С, то полу­чится, что и разрядная емкость увеличится в 3,6 раза. Число циклов при заряде и разряде током 0,5С и падении разрядной емкости до 80% от но­минальной будет около 500 (рис.2.15).

Сложность определения моментов окончания заряда или разряда литиевых аккумуляторов привело к появлению встроенных в аккумулятор специализированных микроконтроллеров для регулирования зарядно-разрядных режимов.



Рис.2.15

В заключение мы кратко рассмотрим три группы литиевых акку­муляторов с малым разрядным током, предназначенных, в основ­ном, для работы в схемах поддержки памяти компьютеров, факсов, телефонов и других подобных аппаратов: литий-диоксидмарганцево-титановые МТ (рабочее напряжение 1,5 В), литий-диоксидмарганцевые ML (рабочее напряжение 3 В) и литий-ванадиевые VL (ра­бочее напряжение 3 В). Они могут иметь различную конструкцию: просто низкие (плос­кие) цилиндры (к которым выпускаются, при необходимости, специ­альные держатели для горизонтального и вертикального расположе­ния), низкие цилиндры с приваренными контактами различной формы и для различной установки в горизонтальном или вертикаль­ном положении. Для серии МТ предусмотрено около 500 циклов «разряд-заряд», для серий ML и VL -1000. Так как подобные аккумуляторы используются в сложных схемах поддержки памяти, то и составление таких схем и выбор типов акку­муляторов и контактных соединений для них - дело профессиона­лов.


2.4. Сравнительный анализ малогабаритных аккумуляторов


На рынке бытовой аппаратуры с большой энергоемкостью наиболее распространенными являются никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH) и литиевые аккумуляторы. Они выпускаются в форме цилиндров, дисков, а также в нестандартной форме. Дадим сравни­тельную оценку этих типов аккумуляторов, используя следующие параметр­ы и характеристики.

Номинальное напряжение. Для NiCd и NiMH аккумуляторов номинальны­е напряжения одинаковы и равны примерно 1,2 В. Они практически постоянны в течение всего цикла разрядки и только в конце его резко снижаются. Нижняя граница разряда для этих аккумуляторов примерно равна одному вольту. У Liion аккумуляторов номинальное напряжение составляет 3,6 В и в процессе разряда уменьшается практически линейно, что является недостатком. Ниже определенного напряжения ( 2,5 В) эти аккумуляторы разряжать нежелательно. При этом у некоторых типов литиевых аккумуляторов в конце цикла разряда отмечается колебание напряжения, что во многих случаях заставляет подключать их к аппаратуре через стабилизирующие устройства.

Внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление NiCd и NiMH аккумуляторов находится в пределах 0,01 – 0,1 Ом, а у литиевых аккумуляторов оно выше, но не превышает 1 Ома. Такие малые внутренние сопротивления NiCd и NiMH аккумуляторов позволяют получить большие постоянные и, что самое главное, импульсные токи без значительного снижения номинального напряжения.

Удельная плотность запасенной энергии. Этот параметр измеряется в (Вт·час)/кг и отвечает на вопрос какая масса аккумулятора способна обеспечить требуемое количество энергии. Типовое значение плотности энергии для NiCd аккумуляторов составляет примерно 30 (Вт·час)/кг, для NiMH аккумуляторов – 50 (Вт·час)/кг, а для литиевых – 115 (Вт·час)/кг.

Саморазряд. Саморазряд запасенной энергии у NiCd и NiMH аккумуляторов относительно высокий. В течение одного месяца хранения он может достигать от 10 до 30  от первоначальной емкости. У литиевых аккумуляторов саморазряд не превышает 1  за тот же период. При этом саморазряд у всех аккумуляторов тем больше, чем выше температура окружающей среды. Следует отметить, что NiCd аккумуляторы способны работать в температурном диапазоне -20...+45С, NiMH – в диапазоне -20...+60С, а литиевые аккумуляторы нормально функционируют от 0 до +50С. При этом на крайних пределах температуры емкость аккумуляторов значительно снижается.

Количество циклов перезарядки. Практическое количество циклов «заряд-разряд» в большой степени зависит от правильной эксплуатации. Современные NiCd аккумуляторы выдерживают до 500...1000 циклов, NiMH - до нескольких тысяч, а литиевые аккумуляторы – до 500 -1000 циклов.

Соотношение емкость/цена. По этому параметру NiCd аккумуляторы превосходят все остальные. В пересчете на единицу электрической емкости они почти вдвое дешевле NiMH аккумуляторов, которые в свою очередь почти в два раза дешевле литиевых аккумуляторов.

Эффект памяти. Эффект памяти состоит в тенденции аккумулятора приспосабливать свои электрические свойства к определенному рабочему циклу, по которому он использовался длительный период времени. Активные эле­менты аккумулятора имеют микрокристаллическую структуру. В процессе эксплуатации, особенно при неполном разряде, вновь заряжаемого аккумулятора, кристаллы активной массы вырастают в размерах - в 10, и даже в 100 раз, в результате чего уменьшается площадь контакта с электролитом и снижается емкость аккумулято­ра. В дополнение к этому, острые края кристаллов повреждают пла­стину сепаратора, разделяющую электроды, что приводит к микро­замыканиям и увеличению тока саморазряда. При чрезмерном рос­те кристаллов изменения становятся необратимыми. Своевременно проведенные несколько циклов глубокого разряда/заряда («трени­ровка» аккумулятора) разрушают образовавшиеся крупные кри­сталлы и в значительной мере восстанавливают исходные пара­метры аккумулятора.

Проявление эффекта памяти возрастает по мере числа зарядно-разрядных циклов и при работе в условиях повышенной температуры. Этот эффект может быть «стёрт» полным разрядом и последующим полным зарядом, так что он имеет временный характер. Он не проявляет себя и в тех случаях, когда аккумулятор работает в режиме разряда-заряда нерегулярно, что характерно для многих применений. Наиболее подвержены эффекту памяти NiCd аккумуляторы, хотя сейчас уже выпускаются их специальные типы, лишенные этого недостатка. Этот эффект присущ и NiMH аккумуляторам, но в гораздо меньшей степени, а у литиевых аккумуляторов он вообще отсутствует.

Надежность. Наиболее надежными пока являются NiCd аккумуляторы. Они обладают высокой устойчивостью к коротким замыканиям, а их хранение в разряженном состоянии не приводят к полной потере работоспособности. NiMH аккумуляторы склонны к отказам при больших разрядно-зарядных токах, а литиевых аккумуляторы очень плохо (вплоть до разрушения) переносят снижение напряжения ниже определенного уровня. Для уменьшения отказов разработчики NiMH аккумуляторов встраивают в их корпус термистор с положительным коэффициентом сопротивления, который ограничивает зарядный и разрядный ток при повышении температуры внутри аккумулятора. Некоторые изготовители литиевых аккумуляторов устанавливают на свои изделия индикаторы разряда, чтобы была возможность визуально оценить их состояние. Сравнительные характеристики аккумуляторов представлены в табл.2.1.


Таблица 2.1.Сравнительная характеристика аккумуляторов

Параметры

NiCd

NiMH

Li-ion

Li-Pol

Плотность энергии, Вт·ч/ кг

40-60

60-80

100

150-200

Внутреннее сопротивление

при напряжении 3,6 В (мОм)

100-200

150-250

150-250

-

Номинальная емкость, С

>2

0,5-1,0

<1

0,2

Саморазряд за месяц, %

20

30

10

-

Напряжение на элемент, В

1,25

1,25

3,6

2,7

Число рабочих циклов заряда/разряда (уменьшение емкости до 80 %)

1500

500

500- 1000

100-150

Диапазон рабочих температур, о С

-40 ...+60

-20 ...+60

-20 ...+60

-


В последнее время появились разработки так называемых интеллектуальных аккумуляторов, которые оснащены встроенной электронной схемой.

Эта схема предоставляет информацию о рабочем состоянии аккумулятора: оставшейся емкости на данный момент времени и прогноз оставшегося времени работы, а также организует оптимальный режим заряда. Сравнительная таблица характеристик и областей применения аккумуляторов и аккумуляторных батарей приведены в табл.П.4.


2.5. Конструкция и типоразмеры малогабаритных аккумуляторов


Стандартные малогабаритные аккумуляторы изготавливаются в разных типах корпусов и с разными типоразмерам. Типоразмеры аккумуляторов представлены двумя группами форм: цилиндрические (и их комбинацией из высоких и низких цилиндров) и призматические (в виде параллепипедов и их комбинаций). Аккумуляторы бытового применения ориентировались на форму цилиндрических гальванических элементов и часто имеют такие же размеры как гальванические элементы, пример которых дан в табл.2.2.


Таблица 2.2. Государственные и фирменные стандарты на гальванические элементы

Размеры,

ВхLxH,

xH, мм


МЭК


ГОСТ


ANSI


NEDA


JIS


Durasell


Kodak


UCAR,

Eveready


Varta

12х30

LR1

-

N, 120

910S,F,A

UM,SUM,AM5

MN9100

-

E90

…01

10х44

LR03

А-286

AAA, L30

24S,F,A

UM,SUM,AM4

MN2400

K3A

E92

…03

14х50

LR6

А-316

AA, L40

15S,F,A

UM,SUM,AM3

MN1500

KA

E91

…06

21х38

LR10

А-332

-

-

-

-

-

-

…10

21х52

2LR10

2А-332

-

-

-

-

-

-

…10

21х60

LR12

А-336

-

-

-

-

-

-

…12

62х22х67

3LR12

3А-336

-

-

-

MN1203

-

E80

…12

26х50

LR14

А-343

C, 170

14S,F,A

UM,SUM,AM2

MN1400

KC

E93

…14

34х62

LR20

А-373

D, 190

13S,F,A

UM,SUM,AM1

MN1300

KD

E95

…20

8х41

LR61

-

-

-

-

-

-

-

-

26х18х49

6LR61

-

-

-

-

MN1604

K9V

6LR61

-

26х18х49

6LF61

6PLF22

-

-

6AM6,

S-OO6P

-

6LR61

522

…22

26х18х49

6F22

«Лист»

-

-

OO6P

-

-

-

…22

25х50

6F24

6F24

-

1600

-

-

-

-

-
  1   2   3   4   5



Похожие:

Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconАккумуляторы такого типа имеют следующие достоинства
Все рисунки и технические характеристики, использованные в данной статье, приведены из документации для аккумуляторов фирмы "Fiamm",...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconМетодическое пособие для организаторов научно-исследовательской работы учащихся
Данное методическое пособие, составленное на основе приведенной в списке литературы, с учетом потребностей участников процесса научного...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconРассказ о Соревновании, приглашение к участию. (см методическое пособие). Продемонстрируйте компьютерную презентацию Соревнования, выполненную учащимися, которые участвовали в программе раньше
Ознакомление с программой, планирование времени на участие в конкурсах и проведение занятий. (см. Положение 2011-2012 уч г и методическое...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconУчебно-методическое пособие для студентов IV курса факультета истории и международных отношений по специальности: основная 030401 «История», дополнительная
Уголовный процесс: Учебно-методическое пособие / Сост. Малаев С. С. – Брянск: Изд-во бгу,2009. 33 с
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconИ о. доцента кафедры «ИСиТ» кнау им К. И. Скрябина Данное методическое пособие
Данное методическое пособие является самостоятельным учебным курсом для изучения приложений Microsoft Office, оно поможет разобраться...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconШорников павел Семенович
Шорников павел Семенович, капитан на судах Мурманского тралового флота. В 1970-х годах возглавлял экипажи траулеров «А. Маркин»,...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconМетодические рекомендации по подготовке, написанию и оформлению курсовых работ учебно-методическое пособие
Малышев А. А., Холопов К. В. Методика подготовки, написания и оформления курсовых работ.: Учебно-методическое пособие. Издание 3-е,...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconУчебно-методическое пособие для студентов исторического факультета, обучающихся по специализации "археология"
Методическое пособие предназначено для студентов, специализирующихся по археологии, может быть использовано в рамках изучения курсов...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconШиряев валентин Иванович
Ширяев валентин Иванович, капитан-директор на судах Мурманского тралового флота. Руководимый им экипаж бмрт «Никель» в первой половине...
Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconДокументы
1. /Учебно-методическое пособие ОГУ/Литература.doc
2. /Учебно-методическое...

Методическое пособие посвящено описанию параметров и характеристик никель-кадмиевых, никель-металлогидридных и литиевых аккумуляторов iconОпределение термина «нумизматика» Определение термина «нумизматика»
В новое время к ним присоединились никель, алюминий и др. Реже применяются железо, свинец и прочие металлы. При использовании благородного...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов