Какие типы аккумуляторов используются в кпк

Дорогие читатели! Редакция сайта iXBT.com обращается к вам с просьбой отключить блокировку рекламы на нашем сайте.

Редакция сайта iXBT.com обращается к вам с просьбой отключить блокировку рекламы на нашем сайте.

Дело в том, что деньги, которые мы получаем от показа рекламных баннеров, позволяют нам писать статьи и новости, проводить тестирования, разрабатывать методики, закупать специализированное оборудование и поддерживать в рабочем состоянии серверы, чтобы форум и другие проекты работали быстро и без сбоев.

Мы никогда не размещали навязчивую рекламу и не просили вас кликать по баннерам. Вашей посильной помощью сайту может быть отсутствие блокировки рекламы.

Спасибо вам за поддержку!

Несколько слов об аккумуляторных батареях (АКБ)

Это химический источник электричества. Сердце электропогрузчика, это самая дорогая его запчасть.
К выбору АКБ надо подойти со всей серьезностью. Поскольку это определит схему работы погрузчика.
На сегодня используются три основных типа батарей – щелочные, кислотные и литий-ионные.

Типы батарей

Основные типы

Щелочные практически ушли со сцены, поскольку очень дороги как в покупке, так и в обслуживании.

Кислотные, в разных вариантах исполнения занимают большую часть рынка складской техники.

Литий-ионные

Литий-ионные – относительно новый тип, который только начинает использоваться в складской технике. Это те же батареи, что используются в современных смартфонах. Заметными преимуществами – высокая плотностью энергии, возможностью подзаряда дают ясные перспективы для использования. Но главный их недостаток – цена. Именно стоимость является причиной относительно небольшого распространения этих типов батарей на средствах напольного транспорта.

Свинцово-кислотные АКБ

В качестве анода выступает свинец, катода – окись свинца, а электролит – кислота. Технология изготовления достаточно совершенна и общеизвестна.
Недостатком использования классических кислотных с жидким электролитом является стоимость обслуживания. Для нормальной эксплуатации необходим специалист – аккумуляторщик и специальная оборудованная зарядная комната. При зарядке выделяется взрывоопасный газ – водород, а также необходимо проверять и доливать в батарею дистиллированную воду. Кроме этого, сам процесс зарядки занимает 8 – 12 часов. Проводить подзаряд не рекомендуется. Только полный разряд и полный заряд. Если упустить что-либо из этого процесса, то срок службы резко сократится.

Все это вместе привело к разработке новых типов кислотных батарей, обслуживание которых было бы упрощено, не требовалось бы использование зарядных комнат и специально подготовленного специалиста.

Расчетное время жизни:
1500 циклов заряд/разряд

Гелевые

Следующим этапом развития кислотных стали батареи, в которых электролит был не жидким, а связанным. Например – гель.
Это достаточно распространенный класс кислотных АКБ, которые по конструкции повторяют классические, но в электролит добавлен желирующий агент – гелевые батареи.
В результате получились необслуживаемые, для зарядки которых не требуются зарядные комнаты.

Гелевый АКБ

Правда зарядные устройства для этих батарей дороже обычных. Гель проводит электричество хуже, чем жидкость, поэтому внутреннее сопротивление выше, чем в классических. Как следствие – у этих есть ряд серьезных недостатков – меньший жизненный цикл, запрет на интенсивную эксплуатацию, опасность перегрева, большое время заряда, опасность перегрева и так далее. Конечно, цена гелевых АКБ выше, чем цена обычной кислотной.
Тем не менее, они очень широко распространены и рекомендованы для использования в пищевой и фармацевтической промышленности.

Расчетное время жизни:
1200 циклов заряд/разряд

Absorbent Glass Mat (AGM)

Для устранения этих недостатков были разработаны новые типы батарей, в которых увеличена площадь электродов при помощи использования тонких платин из сверхчистого свинца. Для связывания электролита стали использовать сорбент Absorbent Glass Mat (AGM). В результате получились необслуживаемые, с относительно низким внутренним сопротивлением, способные выдерживать большой ток зарядки без выделения водорода. Следствием этого стало уменьшение времени заряда, и возможность проводить подзаряд. Соответственно, для обеспечения такого режима заряда зарядное устройство должно быть мощнее, чем обычное. Время заряда 5 часов, за 1 час возможен подзаряд на 40%. Такое ЗУ дороже, как, впрочем, дороже и сама АКБ.

Absorbent Glass Mat (AGM)

Возможность использования подзаряда позволяет работать на одной батарее больше, чем одну смену.
Примером является NexSys от компании EnerSys.
Этот тип объединил в себе преимущества всех типов.
От литий ионных – возможность безболезненного подзаряда, от гелевых отсутствие необходимости в зарядных комнатах и обслуживании, от кислотных – проверенная технология и пожаробезопасность. По цене комплект АКБ NexSys + ЗУ сопоставимо с комплектом Гелевая батарея + ЗУ.

Расчетное время жизни:
1500 циклов заряд/разряд

Литий-ионные АКБ (ЛИА)

Существует множество различных видов литий-ионных батарей (ЛИА). Проблема безопасности, отражённая во множестве историй про взорвавшиеся телефоны, существует. В отличие от свинцовых, там есть чему гореть. Поэтому для промышленного применения используют ячейки на основе Литий-Железо-Фосфатов (LiFePO4). В результате при высокой плотности энергии получили относительно низкую пожароопасность.
Эти необслуживаемые, быстро заряжаются, время полного заряда не превышает 2 часа. Поэтому при правильной организации эксплуатации техники с ЛИА с подзарядом возможна круглосуточная работа без замены АКБ. Конечно, ЛИА дороже чем остальные виды АКБ.

Расчетное время жизни:
5000 циклов заряд/разряд

Сравнительная таблица по разным видам АКБ

Тип	Подкласс	Преимущества и сферы применения	Недостатки
Щелочные батареи	Долговечность. В армии и обороне.	Высокая стоимость и дорогое обслуживание.
ЛИА	Быстрый заряд, возможность подзаряда, необслуживаемые. Могут применяться повсеместно.	Самая высокая стоимость и более высокая пожароопасность
Кислотные батареи	Классические батареи с жидким электролитом	Самый распространённый вид батарей из-за низкой цены. Повсеместно.	Высокая стоимость обслуживания – необходимость в зарядных комнатах и специалистах, большое время заряда и запрет подзаряда.
	Гелевые батареи	Широко используемые в пищевой и фармакологической отраслях, низкая стоимость владения.	Высокая стоимость батареи, малый ресурс, большие риски перегревов, большое время заряда и запрет подзаряда.
	NexSys	Большой ресурс, возможность подзаряда, большая скорость заряда, использование с большой интенсивностью.	Высокая стоимость батареи и зарядного устройства.

Типы аккумуляторов для сотовых телефонов и КПК

Аккумуляторная батарея КПК

Карманные компьютеры отличаются от настольных ПК прежде всего еще и тем, что они имеют источники автономного электропитания — батареи из гальванических элементов или аккумуляторов. Они нуждаются в постоянном уходе, например замене гальванических батарей и своевременной зарядке и правильной разрядке аккумуляторных батарей.

Многие типы КПК, особенно имеющие монохромный экономичный дисплей, до сих пор питаются от обычных цилиндрических гальванических элементов — марганцевых, а чаще щелочных. К таким КПК относятся различные модели серии PV (Pocket Viewer) корпорации Casio, некоторые модели КПК класса Palm и др. Однако постоянная смена батарей накладна для пользователя. Поэтому большинство современных КПК и мобильных телефонов питаются уже от аккумуляторных батарей. Компании, производящие автоаксессуары для сотовых аппаратов и мобильных компьютеров обязательно имеют в своем ассортименте всевозможные шнуры для подзарядки батарей устройства.

Герметичные аккумуляторные батареи небольшого размера и мощности для КПК, содержащие несколько аккумуляторных элементов, встречаются следующих четырех основных типов:

никель-кадмиевые батареи;
металл-гидридные батареи (или точнее никель-метал-гидридные);
литий-ионные батареи;
литий-полимерные батареи.

Каждый вид аккумуляторов имеет свои тонкости, так что стоит рассмотреть их отдельно. Тем более в связи с тем, что об этих устройствах в ходу самые противоречивые рекомендации. Обладающие большой емкостью свинцовые аккумуляторы, столь популярные в системах электропитания автомобилей, в малогабаритных модификациях не выпускаются.

Дополнительные материалы:

iPhone 14 До того, как модели iPhone 14 2022 года будут готовы к запуску, остаётся год, но поскольку для этих устройств разрабатываются такие серьёзные обновления, мы узнали о некоторых из них. Об…
Недостатки ноутбуков Mac Ноутбук Mac это портативный компьютер производства компании Apple Computer. Модельная линия включает в себя ноутбуки Mac Macbook, Macbook Pro и Macbook Air. Это одни из самых популярных ноутбуков в в…
Лучшая защита для Samsung Galaxy S8 Несмотря на то, что на смену Samsung Galaxy S8 пришли Galaxy S9, Galaxy S10, а вскоре и Galaxy S11, он по-прежнему остается надежным смартфоном, поэтому обязательно наденьте чехол samsung galaxy…
ЖК-дисплей для Oppo A5S Вы являетесь счастливым обладателем современного смартфона Oppo A5S? Но по каким-то причинам его дисплей повреждён, треснут или нечувствителен? В таком случае пришло время замены. Прежде чем совершить покупку, ознакомьтесь с…
Кто такой регистратор домена? Рассказываем для начинающих Что такое регистратор доменов? Простыми словами регистратор доменов поможет вам приобрести собственное доменное имя и управлять им. Доменное имя — это адрес, который веб-сайт использует в Интернете. Например, у нас…

Элементы питания

Название подсказывает нам, что батареи этого типа имеют никелевый анод и кадмиевый катод. Никель-кадмиевые аккумуляторы (обозначаются Ni-Cad) пользуются заслуженной популярностью у потребителей во всем мире. Не в последнюю очередь это объясняется тем, что они выдерживают большое количество циклов зарядки-разрядки — 500 и даже 1000 — без существенного ухудшения характеристик. Кроме того они относительно легкие и энергоемкие (хотя их удельная емкость приблизительно в два раза меньше, чем у щелочных батареек). С другой стороны, они содержат токсичный кадмий, так что с ними надо быть поаккуратнее, как во время использования, так и после, при утилизации.

Напряжение на выходе у большинства батарей падает по мере разрядки, потому что в результате химических реакций увеличивается их внутреннее сопротивление. Никель-кадмиевые батареи характеризуются очень низким внутренним сопротивлением, а потому могут подать на выход достаточно сильный ток, который, к тому же, практически не изменяется по мере разрядки. Соответственно, напряжение на выходе также остается практически неизменным до тех пор, пока заряд почти совсем не иссякнет. Тогда напряжение на выходе резко падает практически до нуля.

Постоянный уровень выходного напряжения является преимуществом при проектировании электрических схем, но это же делает определение текущего уровня заряда практически невозможным. Из-за такой особенности остаток энергии вычисляется на основе времени работы и известной емкости конкретного типа батарей, а потому является величиной приблизительной.

Гораздо более серьезным недостатком является «эффект памяти». Если такую батарею разрядить не полностью, а потом поставить заряжаться, то их емкость может уменьшиться. Дело в том, что при такой «неправильной» зарядке на аноде образуются кристаллы кадмия. Они и играют роль химической «памяти» батарейки, запоминая этот промежуточный уровень. Когда во время следующей разрядки заряд батареи упадет до этого уровня, выходное напряжение понизится так же, как если бы батарейка была полностью разряжена. Злопамятные кристаллы будут продолжать формироваться на аноде, усиливая влияние этого неприятного эффекта. Чтобы избавиться от него, нужно продолжить разрядку после достижения этого промежуточного уровня. Только таким образом можно «стереть» память и восстановить полную емкость батареи.

Этот прием обычно называют глубокой разрядкой. Но глубокая не значит полная, «до нуля». Это лишь навредит и укоротит срок службы элемента. Если в процессе использования напряжение на выходе упадет ниже отметки 1 Вольт (при номинальном напряжении 1,2 В), то это уже может привести к порче батарейки. Сложная техника, например КПК или ноутбуки, настроены таким образом, чтобы они отключались прежде, чем заряд аккумулятора упадет ниже предельного уровня. Для глубокой разрядки батарей нужно использовать специальные приборы, которые выпускают многие известные фирмы.

Некоторые компании-производители заявляют, что новые никель-кадмиевые аккумуляторы не подвержены влиянию эффекта памяти. Впрочем, на практике это не было доказано.

Что бы там не обещали производители, для достижения максимальной отдачи батареи следует каждый раз полностью заряжать, а потом дожидаться нормальной разрядки, чтобы они не испортились и прослужили весь срок.

Предотвращение электролиза

В результате электролиза внутри никель-кадмиевых аккумуляторов могут накапливаться потенциально взрывоопасные газы: водород и кислород. Чтобы не допустить этого, батареи помещаются в герметичную оболочку. В ней имеются специальные микроклапаны, предназначенные для автоматического стравливания накопившихся газов. Они настолько малы, что заметить их очень сложно. Важно, чтобы эти клапаны не оказались закрыты, поэтому батареи не стоит заворачивать, склеивать или обматывать скотчем.

Никель-метал гидридные аккумуляторы

С точки зрения химии, идеальным материалом для катода был бы водород. Но в обычных условиях использовать его для этого невозможно. При комнатной температуре и атмосферном давлении он является газом, и его проще использовать для наполнения аэростатов, чем в качестве материала для батарей.

Впрочем, еще в конце 60-ых годов 20 века ученые открыли ряд сплавов, способных связывать атомарный водород в объеме, в 1000 раз превышающем их собственный. Они получили название гидриды, а химически они обычно представляют соединения таких металлов, как цинк, литий и никель. При грамотном использовании, с помощью гидридов можно хранить достаточно водорода, чтобы использовать его в обратимых реакциях внутри аккумуляторов.

Наибольшее распространение получили никель-метал гидридные (NiMH) батареи, имеющие гидридный катод и никелевый анод.

Использование гидридов имеет несколько преимуществ. Наиболее очевидным является то, что в производстве не используется токсичный кадмий. Отсутствие этого материала также означает, что такие батареи должны быть свободны от эффекта памяти. Кроме того, благодаря использованию водорода в качестве катода, удалось добить 50-процентного увеличения удельной емкости (по сравнению с никель-кадмиевыми батареями). На практике это значит, что с никель-метал гидридными аккумуляторами плеер или другое подобное устройство будет работать на 50% дольше.

Но применение водорода приносит не только положительные, но и отрицательные результаты. Главным недостатком является то, что эти батареи существенно сильнее подвержены саморазрядке. Некоторые из них теряют до 5% заряда за день, хотя в последних моделях этот показателей удалось снизить.

График разрядки никель-метал гидридных аккумуляторов под нагрузкой немного отличается от никель-кадмиевых. По номинальному напряжению они не различаются (все те же 1,2 В). Но если батарея была полностью заряжена, то в течение некоторого времени напряжение на выходе составляет 1,4 В. После этого короткого промежутка оно падает до уровня 1,2 В, и дальше NiMH-батареи ведут себя так же, как и NiCad.

Оба типа вообще имеют достаточно похожие свойства. NiMh-батареи также могут вырабатывать ток большой силы, выдерживают много циклов зарядки/разрядки (обычно около 500), но все же это две разные технологии.

Если во время разрядки батареи двух этих типов ведут себя почти одинаково, то при зарядке сходства не наблюдается. Говоря конкретно, никель-кадмиевые батареи при зарядке практически не изменяют свою температуру. Никель-метал гидридные при этом вырабатывают тепло, причем при достижении полного заряда они могут нагреться весьма значительно. Из-за этого для разных батарей нужны разные зарядные устройства. И хотя на рынке присутствуют универсальные приборы, обычно единовременно в них можно заряжать аккумуляторы только одного типа.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий является самым химически активным металлом и используется именно в самых компактных системах, обеспечивающих энергией самую современную мобильную технику. Литиевые катоды используются практически во всех батареях с большой емкостью. Но благодаря активности этого металла батареи получаются не только очень емкие, они также имеют самое высокое номинальное напряжение. В зависимости от анода, литий-содержащие элементы имеют выходное напряжение от 1,5 В до 3,6 В!

Основной проблемой при использовании лития опять-таки является его высокая активность. Он даже может вспыхнуть – что уж говорить, не самая приятная особенность, когда речь идет о батареях. Из-за этих проблем элементы на базе металлического лития, которые начали появляться еще в 70ых-80ых годах 20го века, «прославились» своей низкой надежностью.

Чтобы избавиться от этих трудностей, производители батарей постарались использовать литий в виде ионов. Таким образом, им удалось получить все полезные электрохимические качества, не связываясь с капризной металлической формой.

В литий-ионных элементах ионы лития связаны молекулами других материалов. Типичный Li-Ion-аккумулятор имеет угольный анод и катод из литийкобальтдиоксида. Электролит в своей основе имеет раствор солей лития.

Литиевые батареи имеют большую плотность, нежели никель-металл гидридные. Скажем, в ноутбуках такие аккумуляторы могут работать в полтора раза дольше никель-металл гидридных. Кроме того, литий-ионные элементы избавлены от эффектов памяти, которыми страдали ранние никель-кадмиевые батареи.

С другой стороны, внутреннее сопротивление у современных литиевых элементов выше, чем у никель-кадмиевых. Соответственно, они не могут обеспечить такие сильные токи. Если никель-кадмиевые элементы способны расплавить монету, то литиевые на это не способны. Но все равно, мощности таких батареек вполне хватит для работы ноутбука, если это не связано со скачкообразными нагрузками(это значит, что некоторые устройства, например, винчестер или CD-ROM, не должны вызывать высоких скачков на предельных режимах — например, при начальной раскрутке или выходе из спящего режима). Более того, даже не смотря на то, что литий-ионные батарейки выдержат не одну сотню подзарядок, они живут меньше, чем те, в которых используется никель.

Из-за того, что в литий-ионных элементах используется жидкий электролит (пусть даже отделенный слоем ткани), по форме они почти всегда являются цилиндром. Хотя такая форма ничуть не хуже форм других элементов, с появлением полимеризованных электролитов литий-ионные батареи становятся компактнее.

Литий-полимерные аккумуляторы

Наиболее продвинутой технологией, используемой сегодня при создании аккумуляторов, является литий-полимерная. Уже сейчас среди производителей, как батарей, так и компьютерных устройств наметилась тенденция по постепенному переходу к этому типу элементов. Главным преимуществом литий-полимерных батарей является отсутствие жидкого электролита. Нет, это не значит, что ученые нашли способ обходиться совсем без электролита. Анод отделен от катода полимерной перегородкой, композитным материалом, таким как полиакрилонитрит, который содержит литиевую соль.

Благодаря отсутствию жидких компонентов, литий-полимерные элементы могут принимать практически любую форму, в отличие от цилиндрических батарей других типов. Обычными формами упаковки для них являются плоские пластины или бруски. В таком виде они лучше заполняют пространство батарейного отсека. В результате, при одинаковой удельной плотности, литий-полимерные батареи оптимальной формы могут хранить на 22% больше энергии, чем аналогичные литий-ионные. Это достигается за счет заполнения «мертвых» объемов в углах отсека, которые остались бы неиспользованными в случае применения цилиндрической батареи.

Кроме этих очевидных преимуществ, литий-полимерные элементы являются экологически безопасными и более легкими, за счет отсутствия внешнего металлического корпуса.

Литий-железодисульфидные батареи

В отличие от других литий-содержащих батарей, которые имеют выходное напряжение более 3В, у литий-железодисульфидных оно в два раза меньше. Кроме того, их нельзя перезаряжать. Эта технология представляет собой некий компромисс, на который разработчики пошли, чтобы обеспечить совместимость литиевых источников питания с техникой, разработанной для использования щелочных батареек.

Химический состав батарей был специальным образом изменен. В них литиевый анод отделен от железодисульфидного катода прослойкой электролита. Этот сэндвич упаковывается в герметичный корпус с микроклапанами для вентиляции, как и никель-кадмиевые батареи.

Этот тип элементов был задуман как конкурент щелочным батарейкам. По сравнению с ними литий-железодисульфидные весят на треть меньше, имеют большую емкость, а, кроме того, еще и хранятся дольше. Даже после десяти лет хранения они сохраняют почти весь свой заряд.

Превосходство над конкурентами проявляется наилучшим образом при большой нагрузке. В случае высоких токов нагрузки литий-железодисульфидные элементы могут работать в 2,5 раза дольше, чем алкалиновые батареи того же размера. Если же на выходе не требуется высокая сила тока, то эта разница заметна гораздо меньше. К примеру, один из производителей элементов питания заявил следующие характеристики двух типов своих батарей размера AA: при нагрузке 20 мА щелочная батарейка проработает 122 часа против 135 часов у литий-железодисульфидной. Если же нагрузку увеличить до 1А, то продолжительность работы составит 0,8 и 2,1 часа соответственно. Как говорится, результат налицо.

Такие мощные батареи нет смысла ставить в устройства, потребляющие относительно немного энергии в течение длительного времени. Они были специально созданы для использования в фотоаппаратах, мощных фонарях, а в будильник или радиоприемник лучше поставить щелочные батарейки.

Зарядные устройства

Современные устройства для подзарядки — это сложные электронные приборы, оснащенные различными системами защиты — как вашей, так и ваших батареек. В большинстве случаев каждому типа элементов нужно своё собственное зарядное устройство. При неправильном использовании можно испортить не только батарейки, но и сам зарядник.

Существует два режима работы зарядных устройств — с постоянным напряжением и с постоянным током.

Устройства, работающие только с постоянным напряжением, являются самыми простыми. Они всегда подают одно и то же напряжение, но сила тока зависит от уровня заряда батарейки (и от других факторов). По мере накопления энергии, ее напряжение увеличивается, а, значит, уменьшается разница потенциалов зарядного устройства и батареи. В результате сила тока в цепи уменьшается.

Устроены они не сложно, все что нужно — трансформатор (для уменьшения напряжения в сети до нужного уровня) и выпрямитель (для выпрямления переменного тока в постоянный). Такими устройствами комплектуются некоторые литий-ионные батареи, правда, в них обычно добавляют системы защиты от перезарядки и так далее.

Второй вид зарядных устройств обеспечивает постоянную силу тока и изменяет напряжение для обеспечения требуемой величины тока. Зарядка прекращается, когда напряжение батарейки достигает уровня полного заряда. Обычно такие устройства применяются для никель-кадмиевых и никель-металл гидридных элементов. Чтобы не испортить батарейку, нужно вовремя остановить зарядку после достижения нужного уровня. В зависимости от вида батареи и «навороченности» зарядного устройства для определения необходимого времени подзарядки используется несколько технологий.

В самых простых случаях измеряется напряжение, вырабатываемое батарейкой. Система следит за напряжением батарейки и разрывает цепь в тот момент, когда оно достигает порогового уровня. Но такой способ подходит далеко не для всех элементов. К примеру, этого никогда не встретишь в зарядных устройствах для никель-кадмиевых аккумуляторов, у которых кривая разряда является практически прямой большую часть времени. Это делает определение порогового напряжения невозможным.

Более сложные зарядные устройства выбирают режим работы, основываясь на измерении температуры элемента. Когда батарея начинает нагреваться, они уменьшают силу тока. Обычно в такие элементы питания встраиваются термометры, которые следят за температурой элемента и передают зарядному устройству соответствующий сигнал.

Наиболее продвинутые устройства используют два этих метода сразу. Они начинают с большого тока, а потом, обрабатывая данные с датчиков напряжения и температуры, могут переключиться на малый. Если батарея уже заряжена, то они переходят в режим поддержания заряда. В этом случае батарейка подзаряжается лишь слегка, чтобы компенсировать процесс саморазрядки. Ток заряда при этом составляет лишь одну двадцатую, одну тридцатую номинального тока разряда батарейки. Но для этого батарея должна поддерживать режим зарядки малым током (к примеру, никель-кадмиевые так заряжать нельзя). Большинство зарядных устройств для ноутбуков и сотовых телефонов специально разработаны таким образом, что могут постоянно быть подключены к элементам.

Какие типы аккумуляторов используются в кпк